Kom trafiknedbrud i forkøbet med justeringer i styringsalgoritmen

Artiklen blev bragt i magasinet Trafik & Veje i maj 2022.

Mange af os kender scenariet: Det er fyraften, og du er på vej hjem for at hente ungerne eller handle ind til aftensmad. Men det bliver ikke foreløbig, for trafikken snegler sig af sted på motorvejen lige dér midt i eftermiddagstrafikken.

Kapaciteten på de danske motorveje er mange steder presset - særligt når folk skal til og fra arbejde. Og når trafikken rammer kapacitetsgrænsen, og der opstår trængsel eller kø, er det hverken til gavn for samfundet eller den enkelte trafikant.

På flere motorvejsstrækninger har der i mange år været intelligent informations- og hastighedsstyring af trafikken, som har været med til at optimere afviklingen af trafik, give information til trafikanterne og forbedre trafiksikkerheden. Ved at bruge trafikstyringssystemerne bedre og smartere, har det vist sig, at trafikafviklingen og trafiksikkerheden kan forbedres helt uden investeringer i motorvejsudvidelser eller anden ny og dyr infrastruktur.

Vejdirektoratet og AFRY har udviklet, konfigureret, testet og implementeret nye funktioner i trafikstyringssystemet SLM, Sign Logic Module. Og det har betydet, at bilisterne på Motorring 3 uden for København og på den Nordjyske Motorvej er kommet bedre og hurtigere gennem trafikken.
Faktisk har evalueringstestene vist, at trafikken på Motorring 3 (M3) er steget med 3,4 % om morgenen sammenlignet med tilsvarende periode året forinden – altså inden konfigureringen. Og mens mere trafik typisk betyder, at bilerne kører med lavere hastighed, har vi set, at gennemsnitshastigheden på M3 er steget fra 83,5 km/t til 86,4 km/t om morgenen og fra 80,8 km/t til 82,8 km/t om eftermiddagen. Det er i gennemsnit små ændringer, der vidner om en udvikling, hvor der er færre og kortere trafiknedbrud i myldretiderne.
 

Sådan har vi gjort – udrulning, test og implementering
Vi har foretaget udrulning, konfiguration, test og implementering af de nye funktioner i SLM i løbet af 2019 og starten af 2020. Her har vi først udrullet og konfigureret funktionerne for at teste og analysere effekterne på trafikafviklingen. Derefter blev den samlede pakke af nye funktioner afprøvet i en testperiode i første kvartal af 2020. Her måtte evalueringsperioden dog afsluttes lidt før tid som følge af corona-pandemien og nedlukningen den 11. marts 2020. Tal fra hverdagene i testperioden fra 2020 er blevet sammenlignet med en tilsvarende periode i 2019, hvor der er blevet taget højde for dage med manglende data, særlige hændelser på vejene og lignende. Derfor er alle datoer i de to perioder gennemgået for udfald, så de detektorsnit, der indgår i analysen, har været fuldt funktionsdygtige på de dage, vi trækker data fra.

For hvert enkelt minut i myldretiderne i de to testperioder er der for hvert detektorudsnit udregnet gennemsnitlige køretøjshastigheder samt antal af køretøjer pr. time. Disse er brugt til at analysere og evaluere, hvor og hvordan trafikafviklingen er forandret på grund af de nye funktioner.

De nye funktioner i SLM
Informations- og hastighedstavlerne er styret af SLM ved hjælp af en række funktioner som køvarsling eller manuel hastighedsstyring. Den automatiske skiltning på tavlerne har tidligere hovedsageligt været styret af de målte hastigheder på vejen og har været med til at øge fremkommeligheden for danske trafikanter på motorvejene. Inden coronapandemiens indtog, der påvirkede trafikken på de danske veje, undersøgte vi, hvordan vi kan blive ved med at optimere fremkommeligheden på motorveje ved hjælp af trafikstyring. Her har særligt Motorring 3 (M3) og Nordjyske Motorvej (M70) været i fokus. Det er nemlig strækninger, hvor der typisk opstår tæt trafik.

Vi nåede frem til, at der med fordel kunne implementeres en række nye funktioner i SLM, blandt andet:

• Belastningsafhængig hastighedsstyring.
• Information i tilknytning til en hastighedsvisning.
• Hastighedsreduktion foran overbelastede frakørsler.

Naturligvis med samme formål som tidligere: At optimere trafikafviklingen og øge fremkommeligheden.

Belastningsafhængig hastighedsstyring
Kombinationen af tæt trafik og hårdere opbremsninger er ofte skyld i, at der på meget kort tid kan opstå kø i myldretiden. Når trafikmængden på en strækning nærmer sig kapacitetsgrænsen, så skal der ikke meget mere end en enkelt hård opbremsning til, før trafikken bryder sammen, fordi hastigheden på kort tid falder, og der opstår kø – eller i værste fald uheld. Når først trafikken bryder sammen, og hastigheden bliver væsentligt lavere end normalt, så vil der gå lang tid, før trafikken kommer op i omdrejninger igen. Men ved at bilisten letter foden fra speederen og nedsætter hastigheden bare en anelse, så vil behovet for opbremsninger blive mindre. Og så bliver risikoen for kø og sammenbrud også mindre.

Formålet med funktionen belastningsafhængig hastighedsstyring er at undgå eller udskyde trafiknedbrud ved indførelse af en ”parallel belastningsafhængig hastighedsharmoniseringsproces”, der betyder, at den skiltede hastighed sænkes, enten når trafikmængden nærmer sig kapacitetsgrænsen, eller når den gennemsnitlige målte hastighed falder.
 

Information i tilknytning til hastighedsvisning
Med den nye funktion information i tilknytning til hastighedsvisning kombineres skift af den skiltede hastighed med en informationstekst på en tilknyttet informationstavle. Hvis hastighedstavlerne skifter fra eksempelvis 110 til 90 km/t, vil informationstavlen i et kort tidsrum vise teksten ”risiko for tæt trafik”. Det giver bilisterne en simpel forklaring på, hvorfor hastighedstavlerne skifter, og det øger bilistens opmærksomhed omkring den lavere hastighed.

Informationsteksten på tavlerne kan derudover forhåbentligt være med til at øge bilisternes velvilje til at sænke farten, fordi de ved, hvorfor det er påkrævet.

Minimér risikoen for sammenstuvninger ved frakørsel
Ved funktionen hastighedsreduktion foran overbelastede frakørsler bruger vi informationer fra detektorer til at se, om der er store hastighedsforskelle mellem de enkelte spor som følge af trafik ved frakørsler.

Det kan være et problem i myldretiderne på særligt M3, hvor man kan opleve, at biler stuver sammen ved frakørsler i myldretidstrafikken, fordi der er kapacitetsproblemer på frakørselsrampen. Formålet med funktionen er at sikre, at der ikke bliver skiltet til 110 km/t, hvis der er kø i et af sporene som følge af en tilbagestuvning af trafik fra en frakørsel. På den måde bliver det sikret, at hvis der er kø i et spor, så skiltes hastigheden ned, så forskellen på hastighed i de enkelte spor bliver minimeret.

Hvis der er for store hastighedsforskelle mellem sporene, kan det være både generende og potentielt farligt for trafikanterne, hvis bilisterne bagved ikke er opmærksomme på, at der bliver kørt med markant lavere fart længere fremme. For at komme de generende og farlige situationer i forkøbet har vi sat styringsalgoritmen op til at tage udgangspunkt i den lavest målte hastighed på tværs af sporene. Det betyder, at systemet nu skilter ned til fx 90, 70 eller 50 km/t, hvis der er for stor hastighedsforskel mellem vognbanerne på motorvejen – og minimerer altså risikoen for potentielt trafikfarlige situationer ved frakørsler i myldretiden.

Og hvad har vores ændringer så betydet?
Vi kan se af vores evalueringer, at konfigurationerne i styringsalgoritmen har forbedret trafikafviklingen på både M3 og M70. På langt de fleste målte delstrækninger i både nord- og sydgående retning er den gennemsnitlige hastighed steget, og der er blevet afviklet mere trafik.

Især på M3 har der været færre trafikale nedbrud efter implementeringen af de nye funktioner, og når der har været nedbrud, er de opstået senere i myldretiden. Det tyder på, at funktionerne er med til at udskyde eller helt afværge de nedbrud, der kan komme på baggrund af tæt trafik.

Bæredygtighed på motorvejen
Selvom det kan virke paradoksalt at snakke om bæredygtighed i forbindelse med motorvejskørsel, så er projektet mellem Vejdirektoratet og AFRY faktisk et godt eksempel på, hvordan man kan optimere fremkommeligheden helt uden at skulle bygge nye spor eller nye motorvejsstrækninger. Vi får altså bilerne nemmere gennem trafikken ved hjælp af ændringer i et allerede eksisterende stykke software, hvilket hverken udleder CO2 eller bruger anlægskroner.

Mange muligheder for fremtidens trafikstyring
Et kig ud i trafikkens krystalkugle viser entydigt, at vi kommer til at arbejde mere og mere med den data, der bliver samlet op på det danske vejnet. Ved yderligere optimeringer af algoritmerne i styringsalgoritmer som SLM vil man i fremtiden kunne lade en større del af arbejdet med op- og nedskiltning være op til systemet selv. Jo bedre optimeringsalgoritmerne lærer trafikkens mønstre at kende, desto bedre vil systemet kunne vise de informationer, der er behov for i den specifikke situation – på den mest hensigtsmæssige måde.