Nederlandse innovaties laten trams sneller doorrijden in San Francisco

De stad San Francisco spreekt velen tot de verbeelding en is bekend uit vele films en boeken. Ook hier, in het topje van de Silicon Valley, kampt men met verkeersuitdagingen: jaarlijks overlijden ongeveer dertig mensen in de stad door verkeersongevallen en raken meer dan tweehonderd ernstig gewond. Om dit een halt toe te roepen is de stad in 2014 het Vision Zero SF project gestart met het schijnbaar eenvoudige doel: nul verkeersdoden in 2024.

Samen met partners en San Francisco Municipal Transporation Agency (SFMTA) zijn wij in 2020 gestart met het project Connected Corridor om invulling te geven aan deze visie. In lijn met Vision Zero waren de doelen: een hogere veiligheid voor alle modaliteiten, reductie van de reistijd voor Light Rail Vehicles (LRV’s) en afname van wachtijden.

De omgeving

San Francisco heeft bijna 900.000 inwoners op een landoppervlakte, zo groot als de gemeente Breda. Verkeerskundig is het een interessante stad, met bijna 1.500 verkeerslichten en 1.600 km aan wegen. Dagelijks rijden zo’n 456.000 voertuigen door de stad en dit aantal neemt ieder jaar nog toe. Het project Connected Corridor besloeg het gebied aan de oostkant van de stad bij de haven, 3rd Street van Channel Street tot en met 20th Street. Een traject van twee kilometer met tien geregelde en drie ongeregelde kruispunten. 3rd Street kent vele weggebruikers: personenauto’s, vrachtverkeer, LRV’s, voetgangers en een enkele fietser. In het gebied liggen verder een ziekenhuis, een stadion en een brandweerkazerne.

MobiMaestro Flow

Onze oplossing om de reistijd van de LRV’s te reduceren hebben we gebaseerd op MobiMaestro Flow, onze micro-managementomgeving voor verkeersoptimalisatie<. Data uit alle sensoren en VRI’s vormen de ingrediënten om het optimalisatieproces elke seconde te laten zoeken naar de beste VRI-regelingen. Telkens maakt het proces de keuze wat te doen met de huidige signaalfases. Op basis van de data maakt het een een Digital Twin van de actuele situatie. Met die Digital Twin maakt de Traffic Flow Engine een voorspelling van twee minuten van de verplaatsingen van alle bekende en te verwachten weggebruikers. De actuele situatie en de voorspelling voeden de Optimizers om de beste fase-aansturing voor de komende tijd te bepalen: verlengen, inkorten of overschakelen naar de volgende fase.

Auto’s ondergeschikt

Vanuit Vision Zero waren de prioriteiten vastgelegd als: 1. Hulp- en noodvoertuigen; 2. LRV; 3. Voetgangers en 4. Overige motorvoertuigen. Auto’s zijn hierbij dus ondergeschikt aan LRV’s en voetgangers. Het meetbare succes was bereikt als LRV’s een verbeterde reistijd kregen, zonder onnodig langere wachttijden voor de overige weggebruikers.

Uitdagingen bij inbedding

Het inbedden van MobiMaestro Flow in San Francisco bleek op technisch en juridisch vlak nog best een uitdaging. In de Verenigde Staten werkt de techniek toch net even anders dan in Nederland. Voor de aansturing van VRI’s is het standaardprotocol NTCIP, waarvan de ontwikkeling ongeveer gelijktijdig met IVERA is gestart in 1996. Ook NTCIP is een rijk protocol met veel mogelijkheden om VRI’s aan te sturen. De basisprincipes voor de Amerikaanse VRI’s zijn verder min of meer vergelijkbaar met de onze, maar de regelingen wijken wel af. De VS gebruiken een ander concept in hun verkeersregelingen (nl. Ring&Barrier) en kennen ze turn-on-red-principe: weggebruikers mogen altijd rechtsaf slaan, zelfs als ze rood hebben. MobiMaestro Flow is sterk data-gedreven. Daarom hebben we op de betrokken kruispunten in San Francisco meer techniek laten installeren: LiDARs die continu met een laser de omgeving scannen en FlowCubes waarmee we inzicht kregen in de situatie op de perrons van de LRV: tram arriveert/vertrekt, deur gaat open/dicht en aantal wachtenden op het perron.

Naast de techniek, die toch nog relatief eenduidig is, speelt het complexe juridische kader een belangrijke rol. Aansprakelijkheden werken in de VS anders dan wij gewend zijn. Steden kunnen eerder verantwoordelijk gesteld worden bij incidenten dan wij gewend zjn in Europese context. Een voorbeeld dat we in San Francisco te horen kregen, is de jogger die elke dag een vast rondje loopt. Hij weet dat hij altijd groen krijgt samen met autoverkeer in een bepaalde richting en anticipeert daar op. Met een dynamische VRI-regeling verdwijnt deze zekerheid en bestaat de kans dat de jogger veronderstelt groen te krijgen en alvast oversteekt. In zo’n geval kan de stad aansprakelijk zijn bij een eventueel ongeluk. Wij zouden zeggen: “Hij is door rood gelopen”, maar in de Verenigde Staten werkt dit net even anders.

Stapsgewijs testen

Dit maakte dat San Francisco alle stappen met grote voorzichtigheid nam om eventuele aanklachten te voorkomen. Het uitte zich bijvoorbeeld in de nadruk op stapsgewijs testen. De eerste stap was een test in een proefopstelling: dit toonde aan dat het werkt, dat we konden terugvallen op de bestaande verkeersregeling en dat de primaire veiligheidslaag altijd blijft werken. In de daaropvolgende weken hebben we telkens op straat getest: één uur testen met SFMTA-personeel fysiek bij het kruispunt om te observeren wat er gebeurde, eerst bij één VRI, dan twee VRI’s, etcetera, tot alle tien kruispunten met observanten. Dit gaf het vertrouwen om op te schalen naar langere testperiodes met monitoring op afstand.

Resultaten

Met het vertrouwen vanuit SFMTA dat MobiMaestro Flow het verkeer optimaliseert en altijd kan terugvallen op de basisregeling, konden we drie volle dagen testen. Uiteraard moest het functioneren continu gemonitord worden en het tijdverschil met San Francisco was hier een voordeel. We konden 24 uur per dag monitoren, afwisselend vanuit Nederland en San Francisco.

Het primaire doel was het verbeteren van de reistijd van de LRV’s over de corridor. Een groot deel van de reistijd bestond uit wachten voor een rood verkeerslicht. In een grafiek tonen we het verschil tussen de 0-meting op soortgelijke dagen en drie dagen testen. Uit de resultaten blijkt dat de gemiddelde wachttijd voor rood met 73% is verkort (gemiddeld van 59 seconden naar 15 seconden). Naast deze verbetering hebben we ook een betrouwbaardere wachttijd dan in de oude situatie. Hierdoor nam de LRV-reistijd met 17% af over de corridor. Bovendien had de optimalisatie geen nadelige effecten op de overige weggebruikers.

Momenteel is het systeem uitgeschakeld, maar we werken samen met San Francisco aan een vervolg. De voornaamste reden voor de opschorting is de juridische grondslag. Technisch en verkeerskundig hebben we laten zien wat we kunnen bereiken, maar de aansprakelijkheden rondom dynamisch en adaptief regelen moeten nog nader worden uitgewerkt.