EMERALDS: innovatie mobiliteits- management via data science-technieken
Er is een stortvloed aan data beschikbaar over de mobiliteit in steden. Maar hoe ontsluit je die gegevens en haal je er inzichten uit die je mobiliteitsproblemen oplossen? De TU Delft neemt samen met de gemeentes Rotterdam en Den Haag en twee start-ups deel aan EMERALDS. De nieuwe data science-technieken die voortkomen uit dit Europese onderzoeksproject, helpen steden om betere inzichten te krijgen en anticiperend te handelen.
Erno Wientjes © Sascha Hoogendoorn Lanser
Nieuwe data-analysediensten voor overheden
Verkeersopstoppingen, enorme mensenmassa’s, luchtvervuiling: mobiliteitsdata kán bijdragen aan het oplossen van dit soort problemen. “Maar hoe meer data Nederlandse overheden en private partijen ter beschikking krijgen, hoe lastiger het wordt om uit al die databronnen de juiste informatie te distilleren”, aldus Sascha Hoogendoorn-Lanser, directeur van het Mobility Innovation Centre Delft (MICD). Binnen dit samenwerkingsverband slaan kennisinstellingen (met name de TU Delft), overheden en bedrijven de handen ineen om mobiliteitsinnovaties te initiëren, versnellen en ondersteunen.
Binnen de TU Delft neemt het MICD samen met de afdeling Transport & Planning van de Faculteit Civiele Techniek en Geowetenschappen deel aan het EU-project Extreme-scale Urban Mobility Data Analytics-as-a-Service (‘EMERALDS’). Doel van dit driejarige onderzoek: het ontwikkelen van – en experimenteren met – nieuwe data science-technieken die steden beter en eerder inzicht geven in mobiliteitsproblemen. Hebben gemeenten voortijdig inzicht in mogelijke mobiliteitsproblemen, dan kunnen ze maatregelen treffen om de oorzaken van de problemen weg te nemen en/ook de gevolgen te beperken.
Systemen die na ieder probleem slimmer worden
Binnen deze technieken is een hoofdrol weggelegd voor zelflerende AI-systemen. Voor de pilot in Den Haag worden bijvoorbeeld AI-algoritmes ontwikkeld die op basis van verschillende databronnen de drukte en de risico’s die daaruit voortvloeien voorspellen. Medewerkers van de gemeente en de politie kunnen de informatie over de voorspelde drukte en de risico’s bekijken in de Crowd Safety Manager. Steeds als er maatregelen genomen worden om de risico’s te beperken, leert het AI-systeem van het effect van die maatregelen. De nauwkeurigheid van de voorspellingen neemt daardoor continu toe.
Veel verschillende databronnen, enorme bergen ruwe data, AI-gebaseerde systemen die daar razendsnel chocola van moeten kunnen maken: overheden kampen met grote uitdagingen op het vlak van mobiliteitsdata. Dankzij de nieuwe technieken die voortkomen uit EMERALDS kunnen ze data makkelijker gebruiken en betere (geautomatiseerde) beslissingen nemen. En dat vermindert het aantal opstoppingen, ongelukken en andere problemen en verbetert de inzet van personeel bij drukte.
Driehoek bedrijven, overheden en wetenschappers
EMERALDS wordt uitgevoerd door een internationaal consortium van kennisinstellingen, overheden en bedrijven. In Nederland trekt het MICD de kar. Hoogendoorn-Lanser: “Het MICD is een ‘living lab’, waarbij we samen optrekken met overheden en bedrijven om mobiliteitsinnovaties te ontwikkelen, testen en evalueren. Dankzij ons grote netwerk vinden we snel de geschiktste partijen, waardoor we vaak de voorkeurspartner zijn in dit soort consortia.”
De kloof tussen pure data science-specialisten en de concrete mobiliteitsproblematiek van overheden is volgens haar te groot. “Doordat we nauw samenwerken binnen de driehoek overheid-bedrijfsleven-wetenschap staan de data-experts van de TU Delft met één been in de praktijk. Het gros van de MICD-projecten is bovendien gerelateerd aan bestaande casussen. Samen met overheden en bedrijven – in dit geval Den Haag, Rotterdam en de start-ups Argaleo en Arane – dragen we concreet bij aan duurzame, inclusieve, toekomstbestendige en veilige mobiliteitssystemen.”
Gouden pilotsteden
Het MICD heeft twee gouden pilotsteden in handen, stelt de directeur. “Sowieso is Nederland één van de koplopers op het gebied van mobiliteitsdata. Bovendien zijn Den Haag en Rotterdam steden met een totaal verschillend vraagstuk: crowdmanagement versus multimodaal verkeersmanagement. Ze zijn erg toegewijd en willen leren van elkaars inzichten. Wij zien nu ook interesse bij het G40-stedennetwerk. Pas op 1 januari 2023 zijn we gestart met EMERALDS, prachtig om te zien hoe het balletje nu al gaat rollen.”
Den Haag: snel reageren en anticiperen op mensenmassa’s
De pilot in Den Haag draait om crowdmanagement. Op warme dagen zorgen de enorme mensenmassa’s in Scheveningen regelmatig voor problemen. De pilot focust zowel op drukte als risico’s: denk aan combinaties van het WK Zeilen, optredens en een groot aantal strandbezoekers.
Dankzij nieuwe data science-technieken en nog niet eerder gebruikte databronnen kunnen er accurate voorspellingen worden gedaan. Er wordt bijvoorbeeld een tiendaagse druktevoorspelling gemaakt tijdens de zomervakantie, die is gebaseerd op onder andere geplande evenementen, historische drukte-informatie, het soort dag en de weersverwachting. Dankzij deze voorspelling kunnen de gemeente en de politie nauwkeuriger inschatten hoeveel personeel ze moeten inplannen.
Op basis van gegevens over verkeersstromen, deelmobiliteit en parkeergarages én informatie zoals social media-berichten voorspelt het systeem ook een uur vooruit. Met deze voorspelling kunnen de gemeente en de politie het aanwezige personeel op de juiste plek inzetten.
De data en inzichten worden getoond op de Crowd Safety Manager. Dat is een digital twin (oftewel een virtuele replica van het gebied) die informatie over de realtime omstandigheden, de historische situatie en de voorspellingen op een overzichtelijke manier toont.
"Iedere organisatie levert een unieke bijdrage"
Carlien Roodink, manager digitale innovatie en smart city bij de gemeente Den Haag: “Eerder heeft het MICD met enkele andere partijen de Crowd Safety Manager (CSM) ontwikkeld, die in 2022 in Scheveningen is getest. Binnen EMERALDS bouwen we hierop voort. Met de CSM hebben we uitstekende ervaringen. Degenen achter de knoppen beschikken met enkele klikken over de inzichten die ze nodig hebben. Zijn de voorspellingen straks echt zo accuraat als we nu verwachten? Dan breiden we mogelijk uit naar het stadscentrum.”
“Wij werken graag in dit soort driehoeksamenwerkingen. De expertise van universiteiten, de product- en marktkennis van bedrijven én ons beeld van de stad: iedere deelnemende organisatie levert een unieke bijdrage aan het geheel.”
Rotterdam: één beeld van het mobiliteitssysteem
De gemeente Rotterdam wil via EMERALDS accurater en sneller zicht krijgen op het ontstaan van knelpunten en (potentiële) problemen zowel slimmer als sneller oplossen. Eén van de uitdagingen? Het verkeersnetwerk kent verschillende ‘modaliteiten’, zoals auto’s, fietsers, voetgangers, openbaar vervoer en deelmobiliteit. Maatregelen die gunstig zijn voor de ene groep, kunnen een andere groep benadelen.
Het consortium ontwikkelt technieken die niet alleen de huidige drukte in het verkeersnetwerk inschatten, maar die ook een kortetermijnvoorspelling produceren. Daarbij wordt rekening gehouden met álle modaliteiten. Op basis van bijvoorbeeld het aantal wachtende verkeersdeelnemers berekent een algoritme de totale (voorspelde) vertraging op een kruispunt. Op basis daarvan kan het verkeersmanagementsysteem maatregelen nemen, zoals langer groen licht voor een bepaalde richting. Deze kleine maatregelen vinden geautomatiseerd plaats. Ze kunnen tijdsverlies op een kruising zelf voorkomen, maar ook bij omliggende kruisingen als die door wachtend verkeer geblokkeerd raken. Bij grotere vertragingen of incidenten nemen mensen altijd de beslissingen.
Deze kortetermijnvoorspellingen zijn de heilige graal voor verkeersmanagement. Zéker als ze een volledig stedelijk netwerk omvatten, zoals in Rotterdam. Door de voorspellingen kan het effect voor verschillende oplossingsrichtingen bijna realtime worden bepaald. Om vast te stellen wat de beste oplossing is, kijkt het systeem naar alle modaliteiten en de doorwerking van een maatregel in een groter deel van het netwerk.
Argaleo en Arane transformeren kennis tot producten
Binnen de driehoek wetenschap, bedrijfsleven en overheid zijn het (indien relevant) veelal de ondernemingen die producten ontwikkelen op basis van de opgedane kennis en die vervolgens vermarkten en zoveel mogelijk opschalen.
Het MICD heeft voor EMERALDS twee bedrijven aangehaakt. Arane is een adviseur op het gebied van multimodaal verkeersmanagement. En Argaleo’s 3D digital twin (oftewel: virtuele replica) van de steden wordt gevoed door alle ruwe databronnen, na analyse daarvan door de academische datamodellen worden de concrete inzichten weergegeven via bijvoorbeeld een plattegrond of grafiek.
"Our goal: implementation by as many local authorities as possible"
Jeroen Steenbakkers, owner of Argaleo: “EMERALDS is an excellent extension of our R&D department; we are very closely involved with innovations that are still a long way from being available on the market. At the initial stage, we are mostly engaged with assisting decision-makers in the pilot cities. Later, we will look at how as many local authorities as possible can implement the system.”
"Ons doel: implementatie door zoveel mogelijk gemeentes"
Jeroen Steenbakkers, eigenaar van Argaleo: “EMERALDS is een mooi verlengstuk van onze R&D-afdeling, we zitten bovenop innovaties die nog lang niet beschikbaar zijn in de markt. In eerste instantie ondersteunen we vooral de besluitvorming van de pilotsteden. Later gaan we kijken hoe zoveel mogelijk andere gemeentes dit systeem kunnen implementeren.”
