Presentatie gegeven tijdens de Masterclass Stresstesten RWS. Wat is veerkracht? Welke verstoringen kunnen optreden? Hoe ontwikkelt dit zich in de toekomst? Wat kunnen we doen om de veerkracht te vergroten? Deze en andere vragen komen aan bod in deze presentatie...

1. Deel 1: Intro veerkracht verkeersnetwerken
Een verkeerskundige kijk op veerkracht
Technische Universiteit Delft, AMS and Monash University
Prof. dr. Serge Hoogendoorn
Distinguished Professor Smart Urban Mobility

2. Voorbeelden rol veerkracht
Brede kijk op ‘stresstesten netwerken’
Impact en herstel van aanzienlijke interne of externe verstoringen op serviceniveau
Spill-over en cascade effecten hebben grote impact
Voorbeelden: ongevallen, afname wegcapaciteit door hevige regenval, technisch falen systemen
Maar ook: in hoeverre kan systemen met rampen omgaan (evacuatie)

3. Definitie veerkracht
Robuustheid versus Veerkracht
Veerkracht
Prestatiesysteem
100%
50%
0%
t0 t1
HersteltijdRobuustheid
Kwetsbaarheid
Badkuipmodel toont verschil tussen de verschillende begrippen
Relevant aspecten stresstesten (ook voor mitigatie): verstoringskans, impact verstoring, en hersteltijd
Bij kwetsbaarheid, robuustheid en veerkracht over aanzienlijke verstoringen (vs. betrouwbaarheid)

4. Effect weer en ongevallen op files
Relevantie kwetsbaarheid en veerkracht
Incidenten en ongevallen zorgen voor 25% van de voertuigverliesuren op ASW
Weer (met name regen) fors effect op wegcapaciteit
Capaciteitsval en terugslag zorgen ervoor dat file zichzelf langer in stand houdt
Impact capaciteitsreductie neemt toe bij toenemende drukte
Weersituatie Afname capaciteit
Lichte regen 1%
Matige regen 4-6%
Zware regen 7%
Zware wind 3-4%

5. Hogere kansen optreden verstoringen
Belang neemt alleen maar toe!
Extreme weercondities (met name regen, storm) treden steeds vaker op!
Hogere zeespiegel leidt tot hogere overstromingskansen
Scaled GEV fit 1951
Scaled GEV fit 2014
Observed 2014
Frequentie van extreme dagen
(meer dan 130mm regenval)
was ongeveer 5x hoger in 2014
Bron KNMI (www.knmi.nl) Toename kans ongeval slecht weer (regen: 35-182%)

6. Fors geïnvesteerd in het zo goed mogelijk benutten capaciteit netwerk
Dynamisch Verkeersmanagement, routeinformatie, gebruik vluchtstroken
Restcapaciteit netwerk opgesoupeerd?
Indicatie relatie benutten / kwetsbaarheid, kosten / baten verhoudingen nog onduidelijk
Betere benutting, hogere kwetsbaarheid?
Keerzijde succes DVM?

7. Toenemend belang veerkracht
Trends die effect hebben op mobiliteit
Verschillende trends hebben relatie met veerkracht
Verhoogde kans op verstoring
Klimaatverandering
Afhankelijkheid technologie steeds groter
Toename interactie netwerken (OV via MaaS, energie)
Toename benutting netwerk
( )
( )
Verhoogde impact

8. Deel 2: stresstesten en oplosrichtingen
Een verkeerskundige kijk op veerkracht
Technische Universiteit Delft, AMS and Monash University
Prof. dr. Serge Hoogendoorn
Distinguished Professor Smart Urban Mobility

9. Identificatie kwetsbare links
Stresstesten netwerken
Hoe bepalend is een link voor de afname van de prestatie van het netwerk?
Bepaald door combinatie van kans op verstoring van die link, effect van die verstoring, duur
van de verstoring, verspreiding effect verstoring, restruimte in het netwerk, etc.
Data-gedreven of model-based?
Welke indicatoren voorspellen kwetsbaarheid?
Aandachtspunten: veel verstoringen zijn niet lokaal, dus concept kwetsbaarheid link
is beperkt bruikbaar voor inzicht in kwetsbaarheid / veerkracht systeem
Ook netwerkbrede impacts en uitzonderlijke situaties meenemen bij bepalen kwetsbaarheid!
Wisselwerking andere netwerken en systemen!

10. Identificatie kwetsbare links
Data-based stresstesten netwerken
Gebruik verkeersdata en afleiden indicatoren kwetsbaarheid netwerk
Beperkte correlatie tussen de indicatoren? Welke indicator is de goede?
Onderzoek nieuwe samengestelde indicator (LPIR) veelbelovend
Verkeersafwikkeling en -vraag Kenmerken verstoring Kenmerken netwerk
Snelheid Aantal betrokken voertuigen Redundancy (alternatieve routes)
Verkeersvraag Restcapaciteit Capaciteit
I/C verhouding Aantal voertuigen in congestie Centraliteit knooppunten
I/C verhouding links lage capaciteit Duur van verstoring(-seffect) Afstanden tussen op- en afritten
Arrival rate staart file Kans en effect (links lage capaciteit) Connectivity

11. Vaststellen effecten verstoringen
Model-based stresstesten netwerken
Modelstudies bieden flexibiliteit voor uitvoeren stresstesten
Bezig met modellentoolkit (e.g. hybride modellen Van der Gun): belang multi-modaal, multi-domein
Systematisch doorrekenen scenario’s en interventies: ontwikkeling sampling efficiënte methoden

12. Stresstest evacuatie en optimalisatie
Model-based optimalisatie evacuatie
Optimalisatieprobleem geformuleerd als een bi-level probleem
Enorme verbetering aantal evacuees door optimalisatie (van 42000 naar 81000 evacuees in 6 uur)
Robuuste schema’s houden rekening onzekerheid verstoring + gedrag… Reductie efficiëntie (5-20%)

13. Verzamel
informatie
Beoordeel
situatie
Rationeel
gedrag
Verifieer perceptie
Stereo-
typisch
gedrag
Blocking
Hypo / hyper
activity,
verlamming
10-15%
70-80%
10-15%
Experiment voor modelleren gedrag
Grote variatie in gedrag
Drie archetypische groepen
Impact ramp, informatie en anderen
Onvoorspelbaarheid systeemreactie en menselijk gedrag
Leiders, volgers en blokkers

14. Leiders, volgers en blokkers
Coping strategie en task execution bij stress
Taak uitvoeren puzzels en ontsnappen
Prominente rol ‘herding’
Eerste deelnemer veroorzaakt puinhoop - andere kopiëren gedrag
Resultaat is zeer onzeker (chaotisch)
Onvoorspelbaarheid systeemreactie en menselijk gedrag

15. Van oorzaken naar oplossingen?
Basisprincipes verhogen veerkracht verkeer en vervoer
Redeneren vanuit belangrijkste kenmerken kwetsbaarheid netwerk
1) 1) Beperkte (rest-) capaciteit in netwerk
2) 2) Onzekerheid in ontstaan en ontwikkeling (alle tijdschalen)
3) 3) Vervlechting stromen en afhankelijkheden processen
Ontwikkel oplosrichtingen op grond
van deze kenmerken (work in progress!)
CanWe Make
TrafficResilient?

16. Van oorzaken naar oplossingen?
Basisprincipes verhogen veerkracht verkeer en vervoer
Zorgen voor rest- of buffercapaciteit en het benutten daarvan
Compartimenteren door ontvlechten stromen en processen
Ontwerpen en beheersen met recourse (rekening houden
met onzekere toekomst)
Adaptief beslissen (d.w.z. uitgaan van
de meest recente informatie)
CanWe Make
TrafficResilient?

17. Aanzet oplosrichtingen
Compartimenteren door ontrafelen, adaptiviteit en recourse
Voorbeeld trade-off efficiëntie en veerkracht
Machinesten toegewezen aan verschillende lijnen
Effect ‘ontrafelen’ lijnen door alternatieve toewijzing
0
100
200
300
400
500
600
Additional driver
scheduling cost
Operator robustness
benefits
Operator and
traveler robustness
benefits
EUROSX1000
Ontrafelen gaat ten koste van benutting (efficientie)
In dit geval grote winst voor de reiziger!

18. Recourse in ontwerp en beheersing
Compartimenteren door ontrafelen, adaptiviteit en recourse
Neem onzekerheid toekomst expliciet mee in beslisproces nu
Principes van recourse zijn van toepassing op verschillende tijdschalen, interventies, etc.
THE USE OF REAL OPTIONS IN OPTIMUM FLOOD RISK MANAGEMENT DECISION MAKING (2010) by Michelle Woodward, Ben Gouldby, Zoran Kapelan, Soon-Thiam Khu, and Ian Townend
Dike needs to be
refurbished. Decision
needs to be made on
how given future
uncertainties.
What to decide?
We can rebuild the
dike “as it was”.
Options to raise the
dike at later stage
and thus protection
for possible water
level rise are limited.
Max
increase
We can rebuild the
defence wider and
higher. If water levels
remain unchanged, this
would be a wasted
investment.
3
Max
increase
Widen defence now
allowing an increase in
height in the future once the
water levels are known.
Flexible investment
incurring limited
unnecessary costs.
Plausible range of
extreme water levels
2
1
Present day extreme
water level

19. Real-time aanpassen oplossigen (DSS)
Compartimenteren door ontrafelen, adaptiviteit en recourse
Snelle response op veranderende omstandigheden
Receding horizon beslissingsondersteuning
SOS Flooding NH project als een demonstrator project

20. Beter begrijpen en verhogen veerkracht
Main take-aways en missie T&P
Relevantie van het onderwerp!
Verschil veerkracht, kwetsbaarheid en robuustheid
Belang rekening houden met hoge mate van onzekerheid in ontstaan verstoringen,
impact van verstoringen en systeemresponse
Effect beperkte voorspelbaarheid wordt versterkt door sterkere interacties binnen (benutting,
connectivity) en tussen (ICT, energie, water) systemen en cascade effecten
Niet-triviale wisselwerking tussen benutting en veerkracht
Onze missie is het waarnemen en begrijpen van de systeemresponse op verstoringen en
het ontwikkelen van methoden voor het
veerkrachtig ontwerpen, plannen en beheersen van verkeers- en vervoerssystemen
…door te kijken naar principes zoals compartimenteren en ontrafelen, adaptiviteit en recourse

21. Adam Pel Maaike Snelder
Jeroen van der Gun Louise Klingen Simeon Calvert
Niels van OortMenno Yap
Transportation
Resilience Lab
Serge Hoogendoorn

22. Ontwikkelingen
Activiteiten voor de komende jaren
NWO Cross-over proposal (transport, energy, water en ICT)
T&P Transport Resilience Cluster
Samenwerking 4TU centrum (Sandra Erkens, Bas Jonkman, etc.)
ICT
Energy
Water
Transport
Master cursus, tutorial OmniTrans, doorontwikkeling toolkit

23. That’s all folks!
Een verkeerskundige kijk op veerkracht
Technische Universiteit Delft, AMS and Monash University
Prof. dr. Serge Hoogendoorn
Distinguished Professor Smart Urban Mobility

24. Verstoringen en onzekerheid
Waar hebben we het eigenlijk over?
Korte termijn verstoringen
Lokaal: Incidenten,
ongevallen, lokale regenval
Lange termijn onzekerheden
Netwerkbrede afname
capaciteit: regen, sneeuw,
overstromingen
Vraag-gerelateerde
verstoringen, evenementen,
vakantie, evacuatie
Technologische
ontwikkelingen
Migratie, bevolkingsgroei Klimaatverandering

25. RADD / UMO Urban Mobility Lab AMS Living Lab
DiTT Lab (data analysis and simulation)
PT Lab
Traffic Flow
Theory and
Management
Automated
Transport
Active Mode
Lab
Rail Traffic
Lab
Freight and
Logistics Lab
Transportation Resilience Lab
Traffic and Transportation Safety
Smart Mobility

26. Threat Warning Impact Recoil Rescue
Post-
trauma
Resilience and Disasters
Looking at extreme disruptions
Resilience
Systemperformance 100%
50%
0%
t0 t1
Recovery timeRobustness
Projection of phases of Leach on bathtub model
Note: model used by Leach to identify victim behaviour

27. Onzekerheid en onvoorspelbaarheid
De complicerende factor
Ook bij andere rampen (bosbranden) grote rol onzekerheid
Ontstaan en dynamica verstoringen zeer onzeker!
Maar ook: bresgroei tijdens overstroming en samenhangende afwikkeling overstroming
Locatie bres ook zeer onzeker
Voorbeelden ongevallen, pechgevallen, etc.