Wat maakt een ‘slimme snelweg’ nu precies slim?

Wereldwijd sterft elke 25 seconden iemand in het verkeer. Vaak zijn verkeersongevallen het gevolg van menselijke (inschattings)fouten. De roep om zelfrijdende voertuigen klinkt dan ook steeds luider. Autonome voertuigen zijn echter nog niet in staat om zich in ons drukke, wanordelijke verkeer te mengen. Op korte termijn is de uitrol van een slimme weginfrastructuur – in combinatie met geconnecteerde voertuigen – een meer realistische optie. Maar wat maakt (snel)wegen nu precies ‘slim’? Hoe kunnen ze ongevallen helpen te vermijden? En moeten we voor die ontwikkelingen vooral naar het buitenland kijken, of gebeurt een en ander ook in Vlaanderen? Een gesprek met Bart Lannoo, onderzoeker bij IDLab Antwerpen – een imec onderzoeksgroep aan UAntwerpen.

De ambitie: nul dodelijke slachtoffers op de Vlaamse wegen tegen 2050

In 2018 werden in Vlaanderen iets minder dan 24.000 verkeersongevallen met doden of gewonden geregistreerd; een lichte stijging na een jarenlange daling – en vaak het gevolg van menselijke (inschattings)fouten.

Uit internationale studies blijkt immers dat factoren zoals te snel rijden, vermoeidheid, verstrooidheid en rijden onder invloed aan de basis liggen van maar liefst 94 tot 96 procent van alle auto-ongevallen. Geen wonder dat de auto-industrie de voorbije jaren zwaar inzette op de ontwikkeling van geavanceerde rijhulpsystemen die bestuurders moeten helpen om ongevallen te vermijden (of de impact ervan verminderen). Denk aan blindehoek- en voetgangersdetectiesystemen, cruisecontrol en rijstrookassistentie.

Overheden, verzekeringsmaatschappijen, medische experts en andere belangengroepen willen echter meer. Onder het motto ‘elk verkeersslachtoffer is er één te veel’ streeft Vlaanderen er bijvoorbeeld naar om tegen 2050 het aantal dodelijke slachtoffers op de Vlaamse wegen terug te dringen tot nul.

Om die ambitieuze ‘Vision Zero’-doelstelling te realiseren, wordt veel verwacht van zelfrijdende voertuigen. Maar zover zijn we nog lang niet: hoewel op YouTube een aantal indrukwekkende beelden van zelfrijdende auto’s circuleren, zullen er nog jaren van onderzoek, ontwikkeling en testen nodig zijn vooraleer deze op onze drukke en onvoorspelbare Vlaamse wegen een feit zijn. Op kortere termijn zou die leemte echter opgevuld kunnen worden door de aanleg van slimme (snel)wegen – zeker op de drukke verkeersknooppunten – in combinatie met geconnecteerde voertuigen (voertuigen die met elkaar en met de weginfrastructuur kunnen communiceren).

Communicatietechnologie

“Over de hele wereld proberen onderzoeksteams de basis te leggen voor de slimme wegen van de toekomst”, aldus Bart Lannoo. “De voorbije drie jaar bijvoorbeeld, onderzocht een Europees consortium van 26 partners uit vijf landen – waaronder België – welke technologieën gebruikt kunnen worden om voertuigen optimaal te laten communiceren.”

“Die communicatietechnologie is immers cruciaal om nieuwe, slimme applicaties mogelijk te maken die de verkeersveiligheid en -doorstroming fundamenteel verbeteren. Ik denk bijvoorbeeld aan truck platooning, waarbij vrachtauto’s elektronisch aan elkaar gekoppeld worden: de voorste truck bepaalt de snelheid en route van het konvooi, en de andere trucks volgen automatisch – zonder de hulp van een chauffeur. Ideaal om kop-staartaanrijdingen in files te vermijden.”

“En met dezelfde technologie zou je de geconnecteerde rijhulpsystemen in personenwagens bijvoorbeeld ook veel sneller kunnen laten anticiperen op gevaarlijke situaties in hun omgeving – door hen in real time de observaties van de voertuigen uit de buurt door te sturen.”

Technische maar ook economische uitdagingen

Maar een slimme (snel)weg omvat veel meer dan enkel het communicatie-aspect. Er zullen ook nieuwe generaties (kleinere, gevoeligere en meer energie-efficiënte) sensoren en camera’s – maar bijvoorbeeld ook geconnecteerde verkeerslichten – nodig zijn om 24/7 informatie te verzamelen; informatie die door rijhulpsystemen gebruikt kan worden om in real time intelligente beslissingen te nemen.

“Daar houdt het trouwens niet mee op: als je dit soort applicaties op grote schaal wil uitrollen, heb je gigantisch veel rekenkracht nodig. En dat leidt dan weer tot de vraag waar je die rekenkracht gaat voorzien: in de cloud, zo dicht mogelijk bij de sensoren, of verspreid? Daarnaast vragen ook onderwerpen zoals interoperabiliteit tussen technologieën en schaalbaarheid nog veel meer onderzoek,” duidt Bart Lannoo.

“Bovendien zijn er niet alleen de technische uitdagingen. Ook economisch moet er over een aantal dingen goed worden nagedacht. Wie gaat bijvoorbeeld investeren in de aankoop, de installatie en het onderhoud van die infrastructuur? De lokale telecomoperator? De wegbeheerder? Of moet er een nieuwe instantie in het leven worden geroepen? Een echt slimme (snel)weg is met andere woorden de optelsom van al die praktische vragen en technische vereisten.”

Unieke testinfrastructuur langs de E313 in Antwerpen

Nog heel wat werk aan de winkel dus. Maar waar staan we vandaag dan precies? En wat gebeurt er specifiek in Vlaanderen?

“Het is absoluut zo dat we – ook wat de uitrol van een slimme weginfrastructuur betreft – nog een aantal stappen moeten zetten. Maar anderzijds kunnen we vandaag al een heleboel – onder meer dankzij de voortrekkersrol van Vlaanderen de voorbije jaren”, klinkt Bart Lannoo positief.

Zo werd begin 2018 het Vlaamse ‘Smart Highway’-project opgezet; een project dat resulteerde in een unieke testinfrastructuur langs de E313 in Antwerpen. “Kettingbotsingen en andere ongevallen ontstaan vaak omdat chauffeurs – en hun rijhulpsystemen – geen zicht hebben op wat er gebeurt voorbij het voertuig dat voor hen rijdt. Bedoeling van het ‘Smart Highway’-project was auto’s rechtstreeks met elkaar te laten communiceren en vast te stellen of ze daardoor sneller kunnen reageren op gevaarlijke situaties dan menselijke bestuurders en de meest geavanceerde rijhulpsystemen”, zegt Lannoo.

“Zo werden testen gedaan met drie auto’s die achter elkaar reden: twee ervan uitgerust met communicatiemodules, en daartussen een gewone auto. Wanneer de eerste auto een noodstop uitvoerde, werd die informatie razendsnel doorgegeven aan de derde auto, waardoor deze veel sneller kon anticiperen dan wanneer enkel op de eigen sensoren werd gerekend.”

Drie technologieën in de weegschaal

“Omdat er vandaag nog een aantal technologieën in de weegschaal liggen om dit soort oplossingen mogelijk te maken, werden de testen uitgevoerd met drie draadloze communicatietechnologieën: een wifi variant (ITS-G5) en twee 4G-varianten: het reguliere (langeafstand) 4G-netwerk en Direct C-V2X (voor communicatie op kortere afstanden)”, legt Bart Lannoo uit.

“Zo werd duidelijk dat zowel 4G als ITS-G5 een aanvaardbare signaalvertraging hebben: ongeveer 15 milliseconden in het geval van ITS-G5 en 40 tot 50 milliseconden als het gaat om 4G. Concreet wil dat zeggen dat hun reactietijd beter is dan die van menselijke chauffeurs. Anderzijds bleek ook dat de signaalvertraging van de reguliere 4G-verbinding de neiging heeft om op onregelmatige basis te pieken – wat de technologie dus minder betrouwbaar maakt voor echt tijdkritische toepassingen, zoals het snel reageren op onverwachte verkeerssituaties. De opkomst van 5G, als opvolger van 4G, zou hier soelaas moeten brengen, maar ook dit dient nog verder te worden getest.”

Meer recent werden trouwens ook de onderlinge prestaties van Direct C-V2X en ITS-G5 vergeleken, maar wat dat betreft is er nog extra vervolgonderzoek nodig.

“Er is dus zeker nog werk aan de winkel,” besluit Bart Lannoo. “Maar de Smart Highway-testen laten alvast zien wat het potentieel is van geconnecteerde rijhulpsystemen.”

“Eén ding is duidelijk: slimme (snel)wegen zijn absoluut een stap in de goede richting om ons verkeer vlotter en veiliger te maken. We hoeven daarvoor zeker niet te wachten op de introductie van zelfrijdende wagens. Bovendien is het gras elders zeker niet groener: Vlaanderen heeft met de aanwezige testinfrastructuur het potentieel om nauw betrokken te zijn bij de nieuwste ontwikkelingen en kan zich grondig voorbereiden op de volgende te nemen stappen.”