Hoe laten we weggebruikers en verkeerslichten met elkaar communiceren? Hoe kunnen we weggebruikers tijdig informeren over gevaren of andere belangrijke situaties in hun nabije omgeving? Daarvoor hebben we een systeem nodig dat de snelle uitwisseling van data mogelijk maakt en dat onafhankelijk werkt van de leverancier van het slimme verkeerslicht of het voertuig waarmee we ons verplaatsen. De systeemarchitectuur die daarachter zit, zal de bouwplaat voor slimme mobiliteit in Vlaanderen worden. Wim Vandenberghe, expert rond architectuur en standaarden, Rob Van den Berg, systeemarchitect binnen Mobilidata, en Stefan Lefever, technisch directeur van City of Things, lichten toe welke strategische keuzes ze daarin gemaakt hebben.
Een voetganger krijgt sneller groen licht als het regent. Bestuurders worden via hun dashboard gewaarschuwd dat er achter hen een ambulance aankomt, zodat ze alvast een rijstrook vrij kunnen maken. Een verkeerslicht blijft op groen staan tot een volledig peloton fietsers het kruispunt is overgestoken, zodat de kop van de groep niet hoeft te wachten op het gezelschap dat aan het rode licht is achtergebleven. Het zijn enkele van de vele scenario’s die door nieuwe technologie mogelijk worden.
Om dergelijke scenario’s de komende jaren in Vlaanderen effectief te kunnen realiseren, moeten weggebruikers en verkeersinfrastructuur onderling data kunnen uitwisselen. Daarom besliste de Vlaamse Regering eind 2018 om Mobilidata op te richten, een programma waar meerdere Vlaamse overheidsinstellingen hun schouders onder zetten: het Agentschap Wegen en Verkeer (AWV), het Agentschap Innoveren en Ondernemen (VLAIO), het departement Mobiliteit en Openbare Werken (MOW) en het Departement Economie, Wetenschap en Innovatie (EWI). Het geheel wordt begeleid door imec. De bedoeling van Mobilidata is om anonieme mobiliteitsdata op één punt samen te brengen en real-time beschikbaar te stellen, zodat private partners met die data aan de slag kunnen om slimme mobiliteitsoplossingen te realiseren.
Lessen getrokken uit buitenlandse projecten
De verschillende toepassingen waarbij mobiliteitsdeelnemers en wegkantinfrastructuur (zoals verkeerslichten, signaalgevers of matrixborden) informatie uitwisselen, worden verzameld onder de vakterm ‘coöperatieve intelligente transportsystemen’, kortweg C-ITS. In verschillende Europese landen, waaronder Nederland, Spanje en de Scandinavische landen, wordt de kaart van de C-ITS- toepassingen - die gebruik maken van de bestaande telecomnetwerken (4G) - al volop getrokken. Mobilidata heeft niet de ambitie om het wiel opnieuw uit te vinden. Daarom werd binnen het consortium vertrokken van de vraag: welke best practices kunnen we overnemen uit de voorbeeldprojecten rondom ons?
Na een grondige analyse werden de bouwstenen uit verschillende platformen samengebracht. Om uit te zoeken hoe bestaande mobiliteitsdata het best kunnen uitgewisseld worden, werd inspiratie onder andere gehaald bij C-Roads. Dat is een gezamenlijk initiatief van de Europese Commissie, Europese lidstaten en wegbeheerders. Een aantal relevante technische oplossingen van C-Roads zijn op hun beurt geïnspireerd op het Scandinavische pilootproject NordicWay. Voor het opzetten van slimme verkeerslichten is het Nederlandse project Talking Traffic dan weer de grote inspiratiebron. Een derde luik bestaat uit door voertuigen gegenereerde sensordata die betrekking hebben tot verkeersveiligheid (Safety Related Traffic Information, kortweg SRTI). Een voorbeeld hiervan zijn sensorgegevens over wanneer een wiel doorslipt. Deze data worden binnen het project Data Task Force al op een gestandaardiseerde manier ter beschikking gesteld door Europese voertuigfabrikanten. Zij zijn wettelijk verplicht om dergelijke gegevens te delen. Gebruik maken van het werk dat al in andere initiatieven werd verricht is efficiënt, maar het brengt ook een bepaalde afhankelijkheid van die andere initiatieven met zich mee. Daarom is Mobilidata een actieve samenwerking aangegaan met C-Roads, Talking Traffic en de Data Task Force, zodat het programma de doorontwikkeling van deze initiatieven mee kan sturen. Mobilidata bouwt niet alleen voort op deze drie initiatieven, het schroeft daar zelf nog een vierde poot aan: de mogelijke koppeling aan de data die verzameld worden door sensoren in smart cities (zie laatste alinea).
Het plan achter deze technologische toepassingen, de bouwplaat voor slimme mobiliteit, noemen we de systeemarchitectuur. Er werd bewust voor gekozen om deze architectuur op een toekomstbestendige manier te definiëren. Allerhande databronnen en toepassingen kunnen vandaag aan het Mobilidata-ecosysteem worden toegevoegd. Dat kan bijvoorbeeld gaan om sensoren in het wegdek, smartphones van weggebruikers of boordcomputers en dashboards die geïntegreerd zitten in nieuwe wagens. Komen er in de toekomst nieuwe toepassingen - bijvoorbeeld voor een smartwatch - dan kunnen die ook gekoppeld worden. Mobilidata ondersteunt ook de latere toevoeging van nieuw uitgerolde communicatietechnologie (bijvoorbeeld 5G of ITS-G5). De focus ligt dus niet op de connectiviteit, maar op de architectuur die de uitwisseling van data mogelijk maakt. Deze systeemarchitectuur bepaalt hoe technologische systemen worden opgebouwd en hoe ze samenwerken. Om duidelijk te maken hoe die verschillende componenten zich tot elkaar verhouden, vertrekken we van volgende vraag:
Hoe laat je een verkeerslicht voorrang geven aan een ambulance?
Stel dat we er via intelligente verkeerslichten voor willen zorgen dat een ambulance voorrang krijgt op een kruispunt. Dan moet de ambulancier (of de centrale die de ambulance uitstuurt) eerst prioriteit aanvragen voor dat specifieke kruispunt. Dat kan bijvoorbeeld via een app of een On Board Unit. Mobilidata schrijft niet voor op welke manier dit prioriteitsbericht precies moet worden aangemaakt, maar wel hoe het er moet uitzien en welke informatie het moet bevatten. Belangrijk is dat de aanvraag terechtkomt in de Traffic Light Exchange. Daar vindt alle informatieoverdracht tussen het verkeerslicht en de weggebruiker plaats. Vervolgens wordt het bericht naar de Priority Validator gestuurd, waar beslist wordt of het verzoek al dan niet wordt ingewilligd.
Dat gebeurt op basis van een prioriteitsklasse, die bepaald wordt door de steden of overheden. Het mobiliteitsbeleid legt de onderliggende verhouding tussen de mogelijke prioriteitssituaties vast in de Traffic Light Priority Configuration. Zo kan je ervoor kiezen om een specifieke buslijn op een bepaald kruispunt voorrang te geven op een andere buslijn. Het moet eveneens mogelijk zijn om de prioriteitsklasse te laten afhangen van externe gegevens. Om fietsers bijvoorbeeld sneller voorrang te geven als het regent, moet je de koppeling kunnen maken met weerdata (om security-redenen verloopt die koppeling via de Traffic Light Exchange). Ook grote groepen of konvooien kunnen een zekere prioriteit krijgen. Om de uitstoot te beperken, kan het eveneens interessant zijn om het vrachtverkeer een bepaalde prioriteit te verlenen. Elke uitgespaarde stop kan een vrachtwagen een liter brandstof helpen besparen - al is het ook geen ramp als die vrachtwagen toch eens moet stoppen. Hulpdiensten, politie en brandweer daarentegen zullen altijd in de hoogste prioriteitsklasse zitten.
Dat betekent niet dat een verkeerslicht zonder nadenken meteen op groen zal springen voor iedere naderende ambulance. Zelfs bij de hoogste prioriteit moeten bepaalde veiligheidsregels steeds gerespecteerd worden. Een voorbeeld hiervan zijn ontruimingstijden: als een verkeerslicht twee seconden eerder voetgangers heeft doorgelaten, dan moet je hen de tijd geven om het zebrapad te verlaten vooraleer je het licht in de andere richting op groen kan zetten. Dit is één van de vele aspecten waarmee rekening gehouden moet worden. Daarom wordt de besturing van de verkeerslichten binnen Mobilidata gerealiseerd door een zogenaamde intelligente VerkeersRegelInstallatie (iVRI). Iedere iVRI is opgebouwd uit drie componenten die met elkaar interageren. De Traffic Light Controller stuurt de lampen op de verkeerslichten aan. Om de verkeersveiligheid te verzekeren zijn daar een aantal randvoorwaarden aan verbonden, bijvoorbeeld nooit conflicterende groene lichten geven en steeds de ontruimingstijd respecteren. De ITSapp beoordeelt de verkeerssituatie en de toestand van de andere verkeerslichten en berekent hoelang het licht best op groen blijft staan. Het Roadside ITS System (RIS) staat in voor de communicatie met de voertuigen en volgt de afhandeling van de berichten op, zodat de ambulancier het antwoord krijgt dat diens verzoek is ingewilligd. Het is de bedoeling dat ieder intelligent transportsysteem kan communiceren met iedere iVRI, onafhankelijk van de leverancier. Door de bestaande iVRI-standaarden te hanteren kan deze interoperabiliteit gegarandeerd worden.
In de zomer van 2020 komen er twee openbare aanbestedingen voor de ontwikkeling en realisatie van iVRI’s in Vlaanderen. De ene aanbesteding draait om het leveren, opstellen, onderhouden en aanpassen van het TLC-gedeelte van de intelligente verkeersregelaars. De andere aanbesteding zoekt aannemers voor het in dienst stellen, exploiteren, hosten en aanpassen van het RIS- en ITSapp-gedeelte.
Vereenvoudigd overzicht van de systeemarchitectuur achter Mobilidata (waarvan slechts een gedeelte in detail wordt weergegeven, ter illustratie). Het bovenste blok is bepalend voor de werking van slimme verkeerslichten. Ter hoogte van de Traffic Light Exchange komen de aanvragen van weggebruikers binnen om groen licht te krijgen. Op basis van vooraf bepaalde regels, beslist de Traffic Light Priority Validator of het verzoek wordt ingewilligd. Als dat zo is, dan bepaalt de Traffic Light Priority Configuration in welke volgorde alle aanvragen op dat ogenblik worden afgehandeld.
Win-winsituatie in publiek-private samenwerking
Hoe intelligent deze slimme verkeerslichten precies zullen worden, zal ook afhangen van de toepassingen die ervoor ontwikkeld worden. De enige categorie C-ITS-applicaties die Mobilidata zelf zal ontwikkelen, zijn toepassingen die specifiek gericht zijn op de veiligheid van de actieve weggebruiker. In dat onderzoek staat imec aan de lat. De ontwikkeling van andere C-ITS-applicaties wordt overgelaten aan de markt. In maart vonden een aantal workshops plaats met geïnteresseerde marktspelers om na te gaan wat er nodig is om deze toepassingen te realiseren.
Mobilidata biedt private spelers hoogkwalitatieve data aan die zij kunnen gebruiken om hun klanten van op maat gesneden informatie te voorzien. Door die focus op kwaliteit wil de Vlaamse overheid een betrouwbare zakenpartner worden van iedereen die deze C-ITS-toepassingen maakt. De hierboven beschreven systeemarchitectuur vormt daarvoor de basis. Het ecosysteem zal niet alleen overheidsdata (bijvoorbeeld de status van een verkeerslicht) bevatten, maar ook data die gedeeld kan worden door private partijen (bijvoorbeeld een gladheidsmelding).
Voor het bereiken van de weggebruiker wordt gerekend op toepassingen die al door de markt ontwikkeld zijn of nog ontwikkeld zullen worden. Een voor de hand liggend voorbeeld is een navigatieapp. Die kan via Mobilidata gevoed worden met informatie over wegenwerken, gevaren op de weg, de status van matrixborden, enzovoort. Om na te gaan of deze informatie van toepassing is op de weggebruiker, communiceert de navigatieapp in regel enkel met de servers van de private partij.
De locatiegegevens van de bestuurder blijven dus in de back-end van die private speler, op één uitzondering na. Voor zeer specifieke virtueel afgebakende geografische gebieden (geofences) en voor zeer specifieke doelen, zal gevraagd worden om toch de locatiegegevens van de bestuurder te delen met de Mobilidata services van de Vlaamse overheid. Als een voertuig bijvoorbeeld binnen de straal van pakweg een kilometer van een verkeerslicht komt, dan vraagt de architectuur om de individuele locatiegegevens van het voertuig naar het specifieke verkeerslicht te sturen. Deze locatiegegevens worden opgevraagd met als enige doel om de verkeersregeling te verbeteren. Op die manier kan de overheid afstappen van de inductieve lussen die momenteel in het wegdek geïntegreerd worden om voertuigen te detecteren (en die zeer duur zijn om te onderhouden).
Aangezien enkel gegevens worden gevraagd voor kleine geofences, en dus nooit voor volledige trajecten, kunnen de locatiedata van weggebruikers worden geanonimiseerd. Een voertuig krijgt bij iedere geofence (bijvoorbeeld bij ieder verkeerslicht) een ander pseudoniem. Op die manier kan niemand de gegevens aan elkaar knopen om een traject te reconstrueren. Via de C-ITS-toepassingen wordt altijd aan de eindgebruiker duidelijk gemaakt hoe zijn of haar gegevens verwerkt worden, waarna hij of zij al dan niet toestemming kan geven - conform de Europese GDPR-wetgeving. Alle dataplatformen moeten ook fysiek gelokaliseerd zijn binnen de EU.
Naar bredere toepassingsdomeinen
Slimme mobiliteit is slechts één domein binnen een slimme gemeente, stad of regio. In Vlaanderen is er ook behoefte aan een gemeenschappelijk (open) data-beleid en een infrastructuur waarmee je data over verschillende domeinen tussen verschillende bestuursniveaus kan uitwisselen. Elke stad of gemeente zou voor zichzelf een digitaal bouwplan kunnen uitvinden, maar dat zou niet efficiënt zijn en tot verschillende visies leiden. Daarom werd recent de Vlaamse Open City Architectuur (VLOCA) in het leven geroepen. De bedoeling van VLOCA, dat in opdracht van het Agentschap Binnenlands Bestuur door imec en VITO ontwikkeld wordt, is om hierover samen met het bedrijfsleven en lokale besturen tot een breed gedragen referentiekader te komen. Dit referentiekader moet onder andere afspraken en richtlijnen bevatten over de uitwisseling van gegevens tussen de verschillende IT-systemen. Door hier op een Vlaamse schaal aan te werken kunnen we tot één uniforme architectuur komen die richtinggevend kan werken voor alle lokale besturen en de bedrijfswereld.
Mobilidata heeft dezelfde ambitie, maar dan specifiek voor mobiliteitsdata. Als de intelligente verkeerslichten van steden of gemeenten onderling volgens verschillende principes en andere technologieën zouden werken, leidt dat tot verwarring in plaats van tot consistente technologische vernieuwing. De intelligente verkeerslichten van het Agentschap Wegen en Verkeer en die van de steden Hasselt, Gent en Antwerpen zullen volgens dezelfde prioritiseringsprincipes en technologie werken.
Bovendien is het de bedoeling van Mobilidata om de ontsloten data uiteindelijk inzetbaar te maken voor toepassingsdomeinen die breder zijn dan enkel mobiliteit. Om de koppeling met andere domeinen te kunnen maken, wordt gebruik gemaakt van semantisch gelinkte data. Semantisch betekent dat in de code niet alleen de data zelf zit opgeslagen, maar ook betekenis over die data. Semantische data over een mobiliteitsstroom bestaat dus niet louter uit een lijst van getallen, maar houdt bijvoorbeeld ook bij of het om voetgangers of auto’s gaat. Bij gelinkte data bevat de code verwijzingen die door systemen automatisch herkend kunnen worden. Op die manier kan semantische mobiliteitsdata op een zinvolle manier gelinkt worden met data uit andere domeinen. Concreet wordt daarvoor gebruik gemaakt van de nieuwe ETSI-standaard NGSI-LD. Als een stedelijk platform diezelfde standaard gebruikt, kan het zijn data gaan linken met verwijzing naar mobiliteitsdata.
Een smart city kan daardoor ook data uit andere domeinen gebruiken om bijvoorbeeld slimme verkeerslichten aan te sturen. Denk bijvoorbeeld aan beslissingen op vlak van mobiliteit die afhankelijk zijn van de concentratie aan fijnstof in de stad op een bepaald moment. Dit aspect van Mobilidata zal uniek zijn ten opzichte van de buitenlandse voorbeeldprojecten waarop het geïnspireerd is.
Meer weten?
- Bezoek de website van Mobilidata.
