MODELACIÓN DEL TRÁFICO INGENIERIA DE TRÁNSITO Y DISEÑO VIAL URBANO
Ing. Aldo Rafael Bravo Lizano E-mail:
[email protected]
MODELOS “Es la representación conceptual y simbólica de la realidad”
Los modelos son instrumentos que permiten predecir el comportamiento de ciertas variables, para apoyar las labores de planificación.
No es necesario representar la realidad en todos sus detalles para definir el curso de una acción, es preferible ignorar los aspectos que no son relevantes para el análisis.
Un modelo se alimenta con información de la realidad para predecir como se comportara el sistema de transporte analizado, bajo diferentes hipótesis de estudio.
Modelos Físicos.Maquetas Arquitectónicas, adecuados para tratar ciertos problemas físicos, claramente limitados al aspecto de diseño.
TIPOS DE MODELO
Modelos Abstractos.- En estos casos, la situación real se representa por símbolos y no por mecanismos físicos. facilitando al planificador el análisis de los procesos básicos de cambio de los sistemas en estudio mas relevantes a través de relaciones funcionales.
TIPOS DE MODELO
Modelos en Transporte:
TIPOS DE MODELO
El modelo debe tener causalidad adecuada Debe haber exactitud de replicación de los datos del año base (Calibración) Constancia en el tiempo de los parámetros. Es una hipótesis correcta? , Se mantendrá como el año base?...etc.
CALIBRACIÓN DE UN MODELO EN EL AÑO BASE
VALIDACIÓN
Validar un modelo es asegurar que se puede representar a un sistema con bastante exactitud. es decir, utiliza las variables del sistema analizado para predicciones adecuadas. la validación depende de la naturaleza de las políticas y proyectos a ser evaluados.
CALIBRACIÓN
Validado el modelo, la calibración es asegurarse que el modelo represente cuantitativamente lo mas próximo al sistema que representa.
Nivel de calibración.- es la comparación de los resultados numéricos del modelo y la del sistema (real)
VALIDACIÓN Y CALIBRACIÓN DE MODELOS
Construir un metro? Una nueva vía? Reestructurar los recorridos de buses? Construir un nuevo puente? Corredores viales? Implementar peajes en vías urbanas? Carriles exclusivos de buses? Problemas de congestión y contaminación. Sistemas de semaforización?, etc.
¿Para que sirve un modelo?
Los parámetros que caracterizan el flujo vehicular, tienen diferente grado de detalle por lo que definen tres escalas de modelación: Modelación macroscópica Modelación mesoscópica Modelación microscópica
Además la modelación del tráfico es un importante punto de partida en la estimación de las emisiones generadas por el tráfico vehicular y las concentraciones de contaminantes en las áreas de una ciudad y región.
MODELACIÓN DEL TRÁFICO
ESCALAS DE MODELACIÓN
MODELACIÓN MACROSCÓPICA (Macro Simulación) “Describe las actividades del tráfico con un nivel promedio de detalle y relaciona las variables o parámetros del tráfico a través de la siguiente expresión:
Modelos macroscópicos usan como restricciones la capacidad de las vías basadas en velocidades de diseño y relaciones analíticas entre la velocidad y el flujo alcanzado Son adecuados para representar lo que ocurre en grandes ciudades, regiones o aún naciones y pueden trabajar en conjunto con modelos más detallados para intersecciones.
MACRO SIMULACIÓN
MODELACIÓN MESOSCÓPICA No simulan el comportamiento individual de cada vehículo, pero trata a los vehículos como grupos . Capacidad de las vías, velocidad de diseño y relaciones de flujo y velocidad son aplicados pero adicionalmente la capacidad de las intersecciones y las demoras ocasionadas son consideradas. Hay que introducir información de las intersecciones, como ciclos del semáforo, fases, flujos de saturación, giros etc. Pueden determinar velocidades promedio en las vías, número de paradas y demoras. Entre los software de modelación, tenemos: TRANSYT, SCOOT y SATURN.
Gráfico volumen – capacidad en las vías del pueblo de Satton cerca de Manchester Puede observarse que la mayoría del tráfico es tráfico de paso y el Centro del pueblo se encuentra cerca de la congestión
SIMULACIÓN MESOSCÓPICA
MODELACIÓN MICROSCÓPICA Los modelos microscópicos intentan describir el movimiento y comportamiento de vehículos individuales. La idea básica es pensar que los vehículos se desplazan obedeciendo algunas reglas conocidas como:
car following (vehículo que sigue) lane changing (cambio de carril) gap aceptance (espacio entre vehículos- seguridad) La posición, velocidad y aceleración de cada vehículo puede ser conocida en cada intervalo de tiempo definido, usualmente cada segundo.
MICRO SIMULACIÓN
MODELACIÓN MICROSCÓPICA
MODELACIÓN MICROSCÓPICA
MODELACIÓN MICROSCÓPICA
MODELACIÓN MICROSCÓPICA
MODELACIÓN MICROSCÓPICA
MODELACIÓN MICROSCÓPICA
MODELACIÓN MICROSCÓPICA
El comportamiento del tráfico se trata de representar a través de expresiones matemáticas. En los años 60 y 70 se desarrollaron estudios de tráfico en los cuales básicamente se consideró al tráfico con un comportamiento semejante al de los fluidos Los tres componentes que representan el comportamiento del tráfico son: flujo, velocidad y densidad.
Flujo: es la cantidad de vehículos que pasan por un punto o sección en un período de tiempo. Densidad: cuantos vehículos hay en una determinada sección de la vía. Por ejemplo entre A y B.
ENFOQUE MACROSCÓPICO DEL TRÁFICO
En este caso el tráfico es representado a través de variables como: volumen, densidad y velocidad. Estas variables son un promedio de todo el tráfico en un área y se relacionan a través de:
Usan como restricciones la capacidad de las vías y las relaciones entre las variables mencionadas
ENFOQUE MACROSCÓPICO DEL TRÁFICO
VOLUMEN “Es el número de vehículos que pasan por un punto o sección transversal, de un carril o de una calzada durante un período de tiempo determinado” Características Espaciales Ocupan un lugar Temporales Consumen tiempo Varían constantemente
ENFOQUE MACROSCÓPICO DEL TRÁFICO
ENFOQUE MACROSCÓPICO DEL TRÁFICO
ENFOQUE MACROSCÓPICO DEL TRÁFICO
ENFOQUE MACROSCÓPICO DEL TRÁFICO
ENFOQUE MACROSCÓPICO DEL TRÁFICO
ENFOQUE MACROSCÓPICO DEL TRÁFICO
Es importante saber la tasa de flujo, su variación temporal, espacial y modal. La medición del flujo de tráfico tiene muchos usos como:
Planeamiento: los flujos medidos son usados en la clasificación de las calles, identificación de las tendencias de viaje, en estudios orígenes-destino etc.
Diseño y rediseño de infraestructura.
Análisis operacional: para el control y análisis de accidentes, en la introducción de carriles prioritarios, carriles reversibles y restricciones de flujo.
ENFOQUE MACROSCÓPICO DEL TRÁFICO
VOLUMENES DE TRANSITO HORARIOS Con base en la hora seleccionada se definen los siguientes volúmenes de tránsito horarios, dados en vehículos por hora
Volumen horario máximo anual (VHMA) Es el máximo volumen horario que ocurre en un punto o sección de un carril o de una calzada durante un año determinado. Es la hora de mayor volumen de las 8760 horas del año
Volumen horario de máxima demanda (VHMD) Es el máximo número de vehículos que pasan por un punto o sección de un carril o de una calzada durante 60 minutos consecutivos. Es el representativo de los periodos de máxima demanda que se puedan presentar durante un día en particular
ENFOQUE MACROSCÓPICO DEL TRÁFICO
VOLUMENES DE TRANSITO HORARIOS
Volumen horario-décimo, vigésimo, trigésimo-anual (10VH, 20VH, 30VH) Es el volumen horario durante un año determinado que es excedido por 9, 19 y 29 volúmenes horarios respectivamente. También se les llama 10ava, 20ava y 30ava hora de máximo volumen
Volumen horario de diseño (VHD ó VHP) Es el volumen de tránsito horario que servirá para determinar las características geométricas de las vías. Fundamentalmente se proyecta con un volumen horario pronosticado.
ENFOQUE MACROSCÓPICO DEL TRÁFICO
Para proyectar una nueva vía de comunicación o remodelación de una existente, la selección del tipo de camino, las intersecciones, los accesos y los servicios dependen en gran medida de volumen de tránsito que circulará en un intervalo de tiempo dado al igual que su variación, su tasa de crecimiento y su composición. Siendo de esta forma el volumen de transito el número de vehículos que pasan por un tramo carretero en un intervalo de tiempo dado. Los intervalos mas usuales son la hora y día; así mismo, uno de los mas importantes es el TPDA (Tránsito promedio diario anual) siendo éste el promedio de los volúmenes diarios que son registrados en un determinado tiempo.
AFORO VEHICULAR
Antes de realizar los aforos es necesario definir claramente la flota vehicular
AFOROS VEHICULARES
Ejemplo de formulario de aforo
Los intervalos de conteo son usualmente 15 minutos y pueden usarse fotografías de los vehículos para facilitar el trabajo de los aforadores
AFOROS VEHICULARES
AFOROS MANUALES (CON PAPEL Y LÁPIZ)
Buscar una ubicación adecuada con clara visibilidad de los accesos a aforar. Estar familiarizado con la zona y la hoja o formato de conteos Es usual usar líneas (palotes) para registrar los vehículos Hay que protegerse de las lluvias, el sol, etc. (clima) Usar lápiz duro o lapicero de ser necesario
AFOROS VEHICULARES
AFOROS VEHICULARES
Los aforos manuales también pueden ser efectuados con aparatos electrónicos que almacenan la información según la clase de vehículo y el tipo de giro efectuado Al igual que cualquier tipo de aforo realizado en forma manual requiere de aforadores con experiencia
AFOROS VEHICULARES
AFOROS AUTOMÁTICOS (INDUCTIVE LOOPS)
Los cables se introducen en el pavimento y cada vez que un vehículo pasa sobre ellos corta el campo electromagnético generado y este voltaje es luego registrado por el controlador
AFOROS VEHICULARES
AFOROS VEHICULARES
TEMPORALIDAD DE LOS DATOS Uno de los aspectos a tener en cuenta para la toma de datos de campo es el efecto de la temporalidad de los mismos, tanto en los años horizonte (datos longitudinales) y los datos dentro de un año (efecto transversal) es decir la estacionalidad. Como afecta la temporalidad a los atributos de un modelo de transportes: ¿Cómo afecta a la Oferta? ¿Como afecta a la Demanda?
DATOS DE OFERTA Los datos de oferta son: • Red vial base: Se modifica desde el momento que se ha realizado la visita a campo y la culminación de proyectos en marcha, cambios en sentido de circulación, semaforización, etc. • Sistemas de rutas: Debería ser más definidos. Sin embargo, la ciudad es un caso particular donde existen mucha dificultad en tener un base de datos actualizada.
DATOS DE OFERTA La forma de abordar este dificultad es desarrollando el modelo al momento de los trabajos de visita a campo (red vial y sistema de rutas) es como haber tomado una “fotografía” de la ciudad. Para incorporar modificaciones a la red vial y que estos forman parte de la nueva red vial, como proyectos que se culminaran dentro de 1 ó 2 años o menos; una vez calibrado y validado el modelo de transporte, se crea un escenario llamado “escenario base mejorado” que incorpora esos cambios y que quedaran definitivamente en el modelo base de transporte.
DATOS DE DEMANDA La demanda va cambiando de acuerdo la estacionalidad que existe y que afectan fuertemente a la cantidad y patrones de viajes en la ciudad como: Vacaciones de estudiantes a todo nivel, que viene a ser en los meses de 2da Quincena de Diciembre, Enero y Febrero. Las vacaciones de estudiantes de medio año que son la última semana de Julio y la primera de Agosto. Fines de semana, festivos y eventos especiales.
DATOS DE DEMANDA Los trabajos de campo de demanda afectados por la estacionalidad son: Aforos vehiculares. Ocupación visual de vehículos (autos y transporte público). Encuesta Origen Destino a bordo de vehículos de transporte público. Conteos de subida y bajada de pasajeros. Encuestas de movilidad en general.
DATOS DE DEMANDA En cualquier caso, se puede hacer los trabajos de campo en cualquier día del año, pero se debe tener en cuenta el impacto de la estacionalidad y si es necesario realizar algún tipo de corrección. Según MTC estas son las fechas ideales para estudios de demanda
