Rijtaak en doorstromingsproblematiek

Transcriptie

1 Rijtaak en doorstromingsproblematiek Auteurs: dr. R.G. Hoogendoorn (TU Delft), drs. I.M. Harms (Connecting Mobility) Uitgave door Connecting Mobility, mei 2014 Menselijk gedrag heeft invloed op de doorstroming van het verkeer. De keuze om te reizen, het moment van reizen, het vervoermiddel dat men hiervoor kiest, de route die men volgt en de manier waarop men het voertuig bestuurt: het draagt in meer of mindere mate bij aan het ontstaan van files. Het gedrag dat ontstaat bij het besturen van het voertuig, ook wel de prestatie op de rijtaak genoemd, is opgebouwd uit een complex samenspel van factoren. Enerzijds is er de directe voertuiginput, zoals remmen, gas geven, sturen en schakelen. Anderzijds spelen indirecte factoren een rol. Denk bijvoorbeeld aan beslissingen zoals rijstrook - en snelheidskeuze, maar ook aan afleiding en alertheid. Doorstroming: de vijf belangrijkste aangrijpingspunten op rijtaakniveau Dit document focust op de kansen die er op het operationeel en tactisch niveau van de rijtaak 1 liggen om de verkeersdoorstroming te verbeteren. Het draait om die gedragsfactoren die in belangrijke mate verantwoordelijk zijn voor problemen in de doorstroming en waarvan kan worden aangenomen dat zij beïnvloedbaar zijn. Dit zijn de gedragsfactoren die de belangrijkste aangrijpingspunten vormen: 1. Variabiliteit in snelheid ter plaatse van kwetsbare delen van het netwerk; 2. Suboptimale acceleratie van voertuigen uit congestie; 3. Variabiliteit in rijgedrag binnen bestuurders (intra bestuurdersheterogeniteit); 4. Variabiliteit in rijgedrag tussen bestuurders (inter bestuurdersheterogeniteit); 5. Inefficiënte strookkeuzes leidend tot een suboptimale verdeling van voertuigen over de rijstroken; Hieronder volgt een korte onderbouwing van deze factoren en worden handreikingen gedaan voor mogelijke maatregelen ter verbetering van de doorstroming. Daarna wordende causale relaties tussen deze factoren en doorstromingsproblematiek nader toegelicht in een theoretisch raamwerk. De top vijf aangrijpingspunten is gestoeld op beschikbare kennis welke is opgenomen in de literatuurlijst. Op dit moment is het nog niet mogelijk een empirisch onderbouwde kwantificering te geven van de invloed van deze factoren alsmede de effectgrootte van de te nemen maatregelen. Hiertoe dient nader wetenschappelijk onderzoek te worden gedaan. Op het moment van schrijven verricht de TU Delft in samenwerking met andere universiteiten onderzoek naar een aantal van de in dit document genoemde handreikingen, waaronder optimale verdelingen van voertuigen over rijstroken. Waar beschikbaar is op grond van de literatuur wel een indicatie gegeven van de magnitude van de invloed van factoren op de verkeersdoorstroming (zoals in termen van capaciteitsreducties). 1 Het operationele niveau van de rijtaak behelst directe input voor het voertuig zoals het gas geven, remmen, schakelen en sturen. Acties op dit niveau verlopen veelal automatisch en duren hooguit enkele seconden. Op het tactisch niveau spelen rijtaken als inhalen, invoegen, het oversteken van een kruising en het vermijden van obstakels. Het gedrag op dit niveau verloopt deels bewust, deels automatisch (Michon, 1985).

2 Variabiliteit in snelheid ter plaatse van kwetsbare delen van het netwerk Kwetsbare delen van het wegennetwerk zijn plekken waar de kans op een ongeval groot is en waar een daling in de capaciteit grote nadelige effecten heeft voor het netwerk (Kraaijeveld, 2008). Voorbeelden hiervan zijn in- en uitvoegstroken en weefvakken. De doorstromingsproblemen worden hier veroorzaakt door verschillen in rijsnelheid van invoegend en doorgaand verkeer. Van invoegstroken is aangetoond dat inadequatesynchronisatie van snelheid van het invoegende verkeer met het verkeer op de doorgaande strook leidt tot instabiliteiten in de verkeersstroom en een afname in de capaciteit van de weg (Davis, 2006). In dit kader heeft coöperatief gedrag (zoals ruimte maken voor het invoegend verkeer en synchronisatie van snelheid tussen de verschillende verkeersdeelnemers tijdens het invoegen) dan ook een aantoonbaar positieve invloed op de capaciteit bij invoegstroken (VanderWerf et al., 2001).Ook voor weefvakken en uitvoegstroken geldt dat het streven naar synchronisatie van het invoegende verkeer met het verkeer op de doorgaande rijbaan leidt tot een betere doorstroming. Synchronisatie kan onder andere plaatsvinden door het verkeer meer alert te maken op de aanwezigheid van een dergelijke situatie, waardoor bestuurders in staat zijn adequater te anticiperen. Verder spelen ook de verwachtingen van de bestuurders een belangrijke rol en dienen de mentale taakbelasting van bestuurders en de kans op afleiding op deze kwetsbare delen van het netwerk te worden gereduceerd. Suboptimale acceleratie van voertuigen uitcongestie Wanneer de uitstroom uit een file niet optimaal is, is er sprake van suboptimale acceleratie van voertuigen uit congestie. Dat ditde congestie verergert wordt breed ondersteund in wetenschappelijk onderzoek. In 1999 rapporteerden Cassidy en Bertinibijvoorbeeld al dat de uitstroom uit een file circa 10% lager is dan de normale flow voorafgaand aan de file (capaciteitsval). Aangenomen wordt dat door in te grijpen op de suboptimale acceleratie uit de file de capaciteit van de weg toeneemt en zodoende de doorstroming aanmerkelijk verbeterd. Bij het optimaliseren van het accelereren uit een file spelen statische bestuurderskarakteristieken 2 in relatie tot afleiding, taakbelasting en anticipatie een belangrijke rol. Ook hier helpt het om bestuurders alert te maken op de verkeerssituatie. Met andere woorden, ze moeten worden geattendeerd op het feit dat en wanneer ze vlot moeten accelereren. Ook hier dient de kans op afleiding geminimaliseerd te worden. Naast attenderen is het ook mogelijk de bestuurder verder te ondersteunen, bijvoorbeeldvia (geautomatiseerde) voertuigtechnologie en/of realtime persoonlijke instructies. Variabiliteit in rijgedrag binnen bestuurders Bestuurders van voertuigen passen hun rijgedrag continue aan de omstandigheden aan ook wel adaptatie genoemd - waardoor er variabiliteit in hun rijgedrag ontstaat. Uit onderzoek komt naar voren dat deze zogenaamde adaptatie-effecten in rijgedrag een substantiële invloed hebben op de doorstroming. Uit Knoop et al. (2008) kwam bijvoorbeeld naar voren dat bij ongelukken op de andere rijbaan adaptatie-effecten in rijgedrag (hier: verlaging snelheid en vergroten volgtijd) leidden tot een substantiële reductie in de capaciteit van de weg (tot zelfs 30%!). Deze adaptatie-effecten in rijgedrag bij incidenten zijn experimenteel bevestigd in Hoogendoorn et al. (2010). Ook andere externe condities, zoals slecht weer, hebben aantoonbaar een effect op snelheid en volgafstand en derhalve op de efficiëntie van de 2 Deze zijn nader toegelicht in het raamwerk en de uitleg daarvan verderop in dit document. 2

3 verkeersstroom (Hogema, 1996; Hoogendoorn et al., 2011).Adaptatie-effecten worden in belangrijke mateveroorzaakt door afleiding, maar ook door omstandigheden als slecht weer en urgentie. Afleiding is echter de belangrijkste, beïnvloedbare bron is van adaptatie-effecten. De effecten van afleiding op rijgedrag, en derhalve op instabiliteit en capaciteitsreductie, kunnen worden verminderd door afleiding te minimaliseren. Hierbij valt te denken aan reductie van afleiding veroorzaakt door factoren buiten het voertuig, zoals door ongelukken op de andere rijstrook of door billboards 3, en aan factoren in het voertuig. Voorbeelden hiervan zijn mobiel telefoneren of en tijdens het rijden. Hiernaast is het van belang om de rijomgeving zo in te richten dat de verwachtingen van bestuurders overeenkomen met het door de wegbeheerder gewenste rijgedrag. Kernwoorden hierbij zijn uniformiteit en eenduidigheid. Variabiliteit in rijgedrag tussen bestuurders Er zijn ook verschillen in het rijgedrag tussen verschillende bestuurders. Diverse wetenschappelijke onderzoeken tonen het bestaan van deze variabiliteit aan enbevestigen het effect ervanop het ontstaan van doorstromingsproblemen. Uit Ossen en Hoogendoorn (2011) kwam al naar voren dat de verschillen tussen bestuurders voor wat betreft de wijze waarop zij reageren op snelheidsverschillen en verschillen tussen de gewenste en de werkelijke volgafstand substantieel zijn. Daarnaast toonden Ossen en Hoogendoorn (2007)aan dat het incorporeren van heterogeniteit in longitudinaal rijgedrag in microsimulaties grote implicaties had voor de stabiliteit van de verkeersstroom.het oplossen van variabiliteit in rijgedrag tussen bestuurders is echter complex. Dit wordt veroorzaakt door het feit dat er diverse oorzaken zijn voor deze verschillen. Bij de variabiliteit in rijgedrag kan ook onderscheid worden gemaakt naar groepen. Een groep die onder complexe omstandigheden ander rijgedrag laat zien, zoals een verlaagde snelheid of een verhoogde volgafstand, zijn ouderen (Davidse, 2007). Ten aanzien van oudere bestuurders is het bijvoorbeeld denkbaar om het rijgedrag te optimaliseren middels Advanced Driver Assistance Systems welke hen advies verschaffen ten aanzien van bijvoorbeeld hun snelheid in vergelijking met de wenselijke snelheid. Inefficiënte strookkeuze leidend tot een suboptimale distributie van voertuigen over de stroken Wanneer de verdeling van voertuigen over de rijstroken niet in balans is kan de reistijd van bestuurders aanzienlijk verschillen.dit verschil is afhankelijk van de rijstrook die zij kiezen. Het geschetste fenomeen leidt tot onderbenutting van snelwegen. Het gevolg hiervan is dat er congestie ontstaat op te zwaar bezette rijstroken terwijl andere rijstroken onderbenut zijn (Knoop et al., 2012). Het optimaliseren van de strookkeuze door bestuurders leidt naar onze mening dan ook tot een substantiële verbetering van de doorstroming, omdat het de effectieve capaciteit van een weg verhoogt. Rijstrookkeuze kan bijvoorbeeld worden verbeterd door bestuurders attent te maken op de meest optimale strookkeuze en ze hier eventueel bij te ondersteunen in de vorm van persoonlijke instructies. Eveneens dient in dit verband gestreefd te worden naar homogenisering van de snelheid.hierbij dient echter wel gewaakt te worden dat de informatiedichtheid niet te hoog wordt. Wanneer bestuurders worden overvoerd met informatie en/of instructies wordt de taakbelasting van bestuurders te hoog wat juist weer een negatieve invloed kan hebben op de doorstroming. 3 De richtlijn van Rijkswaterstaat Dienst Verkeer en Scheepvaart (2011) biedt een belangrijk handvat bij het verminderen van visuele afleiding door objecten langs auto(snel)wegen. 3

4 Samenhang tussen rijgedragsaspecten en doorstroming in een theoretisch raamwerk Om de relatie tussen gedragsaspecten van de rijtaak en problemen met de doorstroming inzichtelijk te maken is een theoretisch raamwerk opgesteld (Figuur 1). Dit raamwerk dient te worden beschouwd als een sterke simplificatie van de werkelijkheid en is enkel bedoeld om de belangrijkste relaties in kaart te brengen.in het raamwerk nemen we aan dat volggedrag, strookkeuze en strookwisselgedrag van invloed zijn op de verdeling van voertuigen over de stroken, stabiliteit van de verkeersstroom, vrije capaciteit en de capaciteitsval. De vrije capaciteit alsmede de capaciteitsval tezamen met de verkeersvraag bepalen de effectieve capaciteit welke op zijn beurt van invloed is op het aantal voertuigverliesuren (VVU s). Verder wordt in het raamwerk aangenomen dat volggedrag, strookkeuze en strookwisselgedrag wordt bepaald door de (variatie in) snelheid en volgafstand / -tijd. Ook wordt aangenomen dat deze worden bepaald door zogenaamde menselijke factoren ook wel human factors genoemd -, te weten: statische en dynamische karakteristieken van bestuurders en sociale druk (imitatiegedrag). Statische karakteristieken kunnen weer onderverdeeld worden in leeftijd, rijervaring en rijstijl, terwijl dynamische karakteristieken onderverdeeld kunnen worden in mentale taakbelasting, afleiding, verwachtingen en situationeel bewustzijn ( situation awareness ). Menselijke factoren en hun invloed op rijgedrag Voor elk van de bovengenoemde menselijke factoren is aangetoond dat zij van grote invloed zijn op rijgedrag. Leeftijd en rijervaring hebben beiden een aantoonbare invloed op rijgedrag, onder andere via verschillen in perceptie (Allen & Reimer, 2006). Ook rijstijl heeft uiteraard een grote invloed op rijgedrag, zoals het verschil in rijgedrag tussen timide en agressieve bestuurders (Shinar& Compton, 2004). Het mag duidelijk zijn dat deze statische karakteristieken een modererende invloed hebben op de dynamische karakteristieken en dat deze derhalve leiden tot verschillen in rijgedrag tussen bestuurders. Taakbelasting, afleiding en situationeel bewustzijn hebben eveneens een substantiële invloed op rijgedrag. Zo bleek het gebruik van een mobiele telefoon tijdens het uitvoeren van de rijtaak een belangrijke invloed te hebben op synchronisatie van de eigen snelheid met de snelheid van de voorganger (Brookhuis et al., 1991). Eerder noemden we al de invloed van afleiding veroorzaakt door een ongeluk op de andere rijbaan (Knoop et al., 2008). Verwachtingen en sociale druk van de omgeving hebben ook een aantoonbare invloed op rijgedrag. Zo blijkt uit wetenschappelijk onderzoek dat verwachtingen een belangrijke determinant van te hard rijden te zijn (Warner &Aberg, 2006). Hiernaast blijkt sociale druk een belangrijke drijfveer voor bestuurders om zich aan te passen aan het overige verkeer, ook al is dit gedrag suboptimaal of onveilig. Uit Saad et al (2006) kwam bijvoorbeeld naar voren dat gedragsaanpassing van bestuurders in relatie tot Advanced Driver Assistance Systems sterk gerelateerd was aan de vigerende sociale normen. Kritische reacties van andere bestuurders kunnen leiden tot aanpassing van het rijgedrag. 4

5 Figuur 1 - Theoretisch raamwerk aspecten rijtaak en doorstroming 5

6 Literatuur Allen, R. W., & Reimer, B. (2006). New approaches to simulation and the older operator. Advances in Transportation Studies, Brookhuis, K. A., de Vries, G., & de Waard, D. (1991). The effects of mobile telephoning on driving performance. Accident Analysis & Prevention, 23(4), Cassidy, M. J., &Bertini, R. L. (1999). Some traffic features at freeway bottlenecks. Transportation Research Part B: Methodological, 33(1), Davidse, R. (2007). Assisting the older driver; Intersection design and in-car devices to improve the safety of the older driver. SWOV, Leidschendam. Davis, L. C. (2006). Effect of cooperative merging on the synchronous flow phase of traffic. Physica A: Statistical Mechanics and its Applications, 361(2), Hogema, J. H. (1996). Effects of rain on daily traffic volume and on driving behaviour (No. TNO-TM ,). Hoogendoorn, R., Hoogendoorn, S. P., Brookhuis, K., &Daamen, W. (2010). Mental workload, longitudinal driving behavior, and adequacy of car-following models for incidents in other driving lane. Transportation Research Record: Journal of the Transportation Research Board, 2188(1), Hoogendoorn, R. G., Hoogendoorn, S. P., Brookhuis, K. A., &Daamen, W. (2011). Adaptation longitudinal driving behavior, mental workload, and psycho-spacing models in fog. Transportation Research Record: Journal of the Transportation Research Board, 2249(1), Knoop, V. L., Buist, P. J., Tiberius, C. C., & van Arem, B. (2012, September). Automated lane identification using precise point positioning an affordable and accurate GPS technique. In Intelligent Transportation Systems (ITSC), th International IEEE Conference on (pp ). IEEE. Knoop, V. L., Hoogendoorn, S. P., & Van Zuylen, H. J. (2008). Capacity reduction at incidents: empirical data collected from a helicopter. Transportation Research Record: Journal of the Transportation Research Board, 2071(1), Kraaijeveld, R. (2008). Onderzoek naar de identificatie van kwetsbare wegvakken. Master s thesis, Delft University of Technology, Delft, the Netherlands. Michon, J. A. (1985). A critical review of driver behavior models: What do we know, what should we do? In R. Schwing& L. A. Evans (Eds.), Human behavior and traffic safety (pp ). New York, Plenum Press. Ossen, S., &Hoogendoorn, S. P. (2007). Driver heterogeneity in car following and its impact on modeling traffic dynamics. Transportation Research Record: Journal of the Transportation Research Board, 1999(1), Ossen, S., &Hoogendoorn, S. P. (2011). Heterogeneity in car-following behavior: Theory and empirics. Transportation research part C: emergingtechnologies, 19(2), Rijkswaterstaat Dienst Verkeer en Scheepvaart (2011). Beoordeling van objecten langs auto(snel)wegen. Delft,Rijkswaterstaat. Saad, F. (2006). Some critical issues when studying behavioural adaptations to new driver support systems. Cognition, Technology & Work, 8(3), Shinar, D., & Compton, R. (2004). Aggressive driving: an observational study of driver, vehicle, and situational variables. Accident Analysis & Prevention, 36(3), VanderWerf, J., Shladover, S., Kourjanskaia, N., Miller, M., & Krishnan, H. (2001). Modeling effects of driver control assistance systems on traffic. Transportation Research Record: Journal of the Transportation Research Board, 1748(1), Warner, H. W., &Åberg, L. (2006). Drivers decision to speed: A study inspired by the theory of planned behavior. Transportation research part F: traffic psychology and behaviour, 9(6),

7 Colofon Dit is een uitgave van Connecting Mobility. Connecting Mobility is het programma dat in opdracht van de Minister van Infrastructuur en Milieu de transitie naar slimme mobiliteit in Nederland aanjaagt. Connecting Mobility monitort de ontwikkelingen, fungeert als katalysator waar nodig en creëert samen met overheden, marktpartijen en kennisinstellingen de benodigde condities en randvoorwaarden, met veel aandacht voor security, safety en human factors en bijbehorende juridische vraagstukken. 7