VR-Rijsim als aanvullend toetsinstrument human factors wegontwerp

Jur Fijen heeft voor zijn afstudeeronderzoek aan de Hogeschool van Amsterdam (HVA) in samenwerking met Infranea een keuzemodel ontwikkeld voor het configureren van een rijsimulator. Binnen het Rijkswaterstaatproject A13-A16 heeft Jur met het ontwerp van bouwconsortium de Groene Boog de validatie van het stopzicht uitgevoerd in een zelf ontwikkelde VR-Rijsim.

Bij grote infrastructuurprojecten krijgt een bouwconsortium de vrijheid om het economisch meest voordelige ontwerp te realiseren binnen de vigerende richtlijnen. Voor complexe verkeerssituaties met een beperkte oplossingsruimte kan de ontwerper besluiten af te wijken van de richtlijnen indien hij dit kan onderbouwen. Een team van onafhankelijke verkeersveiligheidsauditoren dient dan de verkeersveiligheid vanuit human-factors-perspectief aan te tonen met een ‘expert judgement’. De auditoren gebruiken daarbij vaak instrumenten zoals visualisaties en simulaties. Serious gaming en virtual reality bieden nieuwe mogelijkheden om de bruikbaarheid van een alternatief ontwerp digitaal aan te tonen vanuit het perspectief van de weggebruiker.

De door Jur ontwikkelde VR-Rijsim richt zich op de validatie van het voorlopig en definitief ontwerp van rijkswegen en ondersteunt de VOA-risicomethodiek (‘verkeersveiligheid op autowegen’) vanuit verkeersveiligheidsaudit 2. Doel van het onderzoek was de functionaliteiten van de VR-Rijsim te specificeren waarmee die als aanvullend toetsinstrument geschikt is om complexe verkeerssituaties met betrekking tot human factors te valideren.

De human factors die voor een wegontwerp getoetst moeten worden, zijn opgenomen in de checklist van het Kwaliteitsorgaan Verkeersveiligheidsaudits (KoVa). Jur heeft op basis van de toetsingscriteria en de rijtaakcomplexiteit een keuzemodel samengesteld dat resulteert in de functionele specificatie van een VR-Rijsim.

Prototype

De VR-Rijsim representeert een ‘huis, tuin en keuken’-rijsimulator waarbij de visuele informatie aangeboden wordt middels een head mounted display van een VR-set. Vanuit de theoretische deelsystemen van de VR-Rijsim is een generiek prototype 0.1 gedefinieerd dat het voertuigmodel, visuele model en mock-up bevat. Hierbij zijn nog geen validatiescenario-afhankelijke componenten meegenomen, waardoor het prototype generiek inzetbaar is.

Validatie van het keuzemodel

Parallel aan de ontwikkeling van prototype 0.1 is met interviews geverifieerd of de praktijk overeenkomt met de theoretische bevindingen. Daarnaast is het keuzemodel op basis van de interviews verder aangevuld, zodat hiermee een voorkeursvalidatiemiddel bepaald kan worden. Uit de gesprekken blijkt dat de theorie over het algemeen nageleefd wordt, echter staat de subjectiviteit van het expert judgement binnen de VOA-risicomethodiek en daarmee de beoordeling van de verkeersveiligheid zeer ter discussie.

Op basis van het ingevulde keuzemodel is prototype 0.2 uitgewerkt, dat specifiek gericht is op een validatiescenario voor het stopzicht. Daarbij is in een uitgebreide workflow en specificatieomschrijving uitgewerkt uit welke technische aspecten de VR-Rijsim wordt samengesteld en hoe men daartoe kan komen.

Praktijksituatie

Het ingevulde keuzemodel en het prototype 0.2 zijn gevuld en getest in een expertsessie met een validatiescenario voor het stopzicht in een linkse boog bij 100 km/u. Daarbij is op basis van observatie en mondelinge en schriftelijke evaluatie aangetoond dat de VR-Rijsim potentie heeft om human factors inzichtelijk te maken.

Conclusies keuzemodel

  1. Door de stappen van het keuzemodel te doorlopen wordt structuur geboden aan het beslissingstraject om vanuit een onderzoeks- of ontwerpvraag tot een geschikte rijsimulator te komen. De overzichtspagina van het keuzemodel functioneert als programma van eisen voor de specifieke scenario’s met de technologie die op dat moment beschikbaar is.
  2. Het is aannemelijk dat men met gebruik van het keuzemodel sneller tot gespecificeerde informatie kan komen die resulteert in de juiste beslissingen. Hiermee wordt het aantal iteratieslagen tijdens het ontwerp verkleint en kan vooraf met meer duidelijkheid bepaald worden welke middelen ingezet gaan worden om kansen te benutten en risico’s te beheersen.
  3. Uit het interview met de verkeersveiligheidsauditor blijkt dat de checklisten van het KoVa in de praktijk niet gebruikt worden. Ten gevolge van deze constatering staat dit stuk van de theorie gedeeltelijk op losse schroeven. In dit onderzoek is niet nader onderbouwd waarom de checklisten niet gebruikt worden.

Conclusies VR-Rijsim

  1. De definitie van het prototype laat zien hoe de VR-Rijsim werkt, welke projectdata nodig is om de VR-Rijsim te vullen en aan welke eisen de projectdata moet voldoen. Hierdoor kan een ingenieursbureau als Infranea heldere afspraken maken met klanten en zo garanderen dat zij de VR-Rijsim als validatiemiddel kan inzetten.
  2. De definitie van het prototype geeft inzage in de interactie tussen mens en machine waardoor per functionaliteit bepaald kan worden welke menselijke belevingsfactoren van invloed zijn. Daardoor is men in staat om concreet per functionaliteit de representatie van de rijtaakcomplexiteit te verbeteren.
  3. Het is aannemelijk dat met het keuzemodel een VR-Rijsim ontwikkeld kan worden die meer inzage geeft in het (niet) functioneren van het wegontwerp. Daarmee zijn de wegontwerper en de verkeersveiligheidsauditor beter in staat om de uitgangspunten te toetsen.

Aanbevelingen

De belangrijkste aanbeveling, met grote urgentie, is om nader onderzoek te verrichten naar de checklisten van het KoVa, zodat er geavanceerdere validatiemiddelen ontwikkeld kunnen worden. Verder is het interessant om de onderzoeksaspecten ten behoeve van het keuzemodel op grotere schaal te onderzoeken, of op een ander project toe te passen met andere of meerdere validatiescenario’s. Technisch is het belangrijk om de deelsystemen van de VR-Rijsim nader te onderzoeken. Zo is het geluidsmodel nu niet onderzocht, maar draagt dit model wel bij aan de snelheidsbeleving.

‘Belangrijke bijdrage aan de digitale aantoonstrategie voor het wegontwerp’

Infranea ondersteunt infrastructuurprojecten met wegontwerp, BIM-diensten en de ontwikkeling van VR-applicaties. Bij ieder project wenst Infranea de data zodanig te structureren dat deze in zoveel mogelijk informatietoepassingen herbruikbaar is. Daartoe is Infranea ook betrokken bij de COB-werkgroep Digitaal aantonen. Binnen deze werkgroep staat de ontwikkeling van de digitale tunneltweeling centraal. De tunneltweeling is een digitale representatie van de fysieke tunnel, onder andere bedoeld voor het valideren van het ontwerp, het testen van de software en het oefenen, trainen en opleiden van de operatoren. Daarmee verhoogt de tunneltweeling de beschikbaarheid van de fysieke asset.

Infranea ontwikkelt conceptuele BIM- en VR-toepassingen die over meerdere projecten ingezet en doorontwikkeld worden. Afstudeerders krijgen binnen infranea de kans om voor een praktijkprobleem uit een project een nieuwe conceptuele oplossing te ontwikkelen. Voor het project A6 heeft Infranea een VR-Rijsim voor omgevingscommunicatie ontwikkeld. Daarbij ontstond de gedachte om de simulator door te ontwikkelen voor de validatie van het wegontwerp. Jur heeft deze kans aangegrepen en de opgave diepgaand uitgewerkt in een keuzemodel en een prototype VR-Rijsim. Met het keuzemodel kunnen onze wegontwerpers en VR-developers op basis van de beschikbare technologie een betaalbare VR-Rijsim configureren die aansluit bij de validatiebehoefte van een project.

Bij de ontwikkeling van het keuzemodel gaven de experts aan dat de bestaande risicobeoordelingsmethodiek met bijbehorende validatiemiddelen niet altijd resulteert in de gewenste objectieve beoordeling. Het onderzoek vormt dan ook een aanleiding om binnen het wegontwerpproces kritisch te kijken naar de aantoonstrategie. Infranea onderzoekt nu de verdere inzet van het keuzemodel en de prototype VR-Rijsim. Namens al onze digital engineers willen we Jur bedanken voor zijn bijdrage aan de digitale aantoonstrategie voor het wegontwerp. Met dit onderzoek kunnen we functionaliteit van de digitale tweelingen uitbreiden en gerichter specificeren.

Maarten van den Berg en Michel Dekker
Afstudeerbegeleiders Infranea