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Curso: Ingeniería de Tránsito y Diseño Vial Urbano Semana 3: Modelación del tráfico

AUTOR: Docente: Ing. Pedro Luis Miñano Chamorro email: [email protected]

Modelo “Es la representación conceptual y simbólica de la realidad” MODELOS  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.

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Tipos de modelos Modelos Físicos.- Maquetas Arquitectónicas, adecuados para tratar ciertos problemas físicos, claramente limitados al aspecto de diseño.

MODELO-FISICO

REALIDAD

Tipos de modelos 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.

V

ASPECTOS MAS

REALIDAD

RELEVANTES

e(kms) t (hr )

MODELO ABSTRACTO

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Tipos de modelos Modelos en Transportes.-



 f  t ( f )  to .(1     )  cap 

ASPECTOS MAS RELEVANTES

MODELO ABSTRACTO

REALIDAD

Formulación de un modelo  Propósito para el que esta construyendo el modelo.  Variables que se debieran incluir especificando cuales son controlables por el modelador.  Nivel de agregación a ser utilizado.  Tratamiento del tiempo (espera, caminata, transbordo, de viaje).  Teoría que se esta representando en el modelo  Técnicas estadísticas y matemáticas disponibles para construir el modelo.  Métodos para calibrar, probar y (validar el modelo).

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Calibración de un modelo en el año base COMO ? • • •

VALIDACION

MODELO DE TRANSPORTE

MODELO ABSTRACTO

AFOROS VEHICULARES Y OCUPACION VEHICULAR. LINEAS CORTINAS. VIAJES DE TRANSPORTE PUBLICO POR RUTA,ETC.

DATOS DE LA REALIDAD ?

CALIBRACION = ERROR < ?%

REALIDAD • 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.

Validación y calibración de modelos VALIDACION

CALIBRACION

Validar un modelo es asegurar que Validado el modelo, la calibración se puede representar a un sistema es asegurarse que el modelo con bastante exactitud. es decir, represente cuantitativamente lo mas utiliza las variables del sistema próximo al sistema que representa. analizado para predicciones adecuadas. Nivel de calibración.- es la la validación depende de naturaleza de las políticas proyectos a ser evaluados.

la y

comparación de los resultados numéricos del modelo y la del sistema (real)

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¿Para que sirve un modelo?… Construir un metro ? Una nueva vía ? Reestructurar los recorridos de buses ? Construir un nuevo puente ? Corredores viales ? Implementar peajes en vias urbanas ? Carriles exclusivos de buses ? Problemas de congestión y contaminación. Sistemas de semaforización ?, etc.

Modelación del tráfico 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 Parámetro

Nivel Microscópico

Nivel Macroscópico

Flujo

Headway-tiempo

Tasa de fujo (veh/h)

Velocidad

Velocidad individual

Velocidad promedio

Densidad

Headway-espacio

Tasa promedio (veh/km)

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.

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Escalas de modelación

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:

Q = V*K

Q = volumen de tráfico K = densidad V= velocidad

• Estos parámetros son valores promedios del tránsito en las vías

• 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.

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Macro simulación

Escalas de modelación 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 softwares de modelación, tenemos: TRANSYT, SCOOT y SATURN.

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Simulación Mesoscópica

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 SATURN model

Escalas de modelación 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.

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Micro Simulación

Modelación Microscópica (Comparación)

Modelo determinístico

Modelo estocástico

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Modelación Microscópica

Modelo Estocástico Numero Semilla

Parámetro de Eficiencia

Nivel de Agresividad

Numero Semilla

Tipo de Vehículo

Tiempo de Arribo

Modelación Microscópica

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Modelación Microscópica

Modelación Microscópica

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Modelación Microscópica

Modelación Microscópica

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Enfoque macroscópico del tráfico • 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

A

• Los tres componentes que representan el comportamiento del tráfico son: flujo, velocidad y densidad.

v B Fuente: Adaptado de Google imágenes

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:

Q = KV

Q = volumen de tránsito o tasa de flujo K = densidad V= velocidad

Usan como restricciones la capacidad de las vías y las relaciones entre las variables mencionadas

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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

Fuente: Área transporte-PUCP

Temporales

• Ocupan un lugar • Consumen tiempo • Varían constantemente

Enfoque macroscópico del tráfico Se define como: Q = N/T

Q: volumen de tránsito N: número de vehículos que pasan T: período determinado (tiempo)

De acuerdo al valor que tome T, los volúmenes pueden ser: • Tránsito anual (TA) T = 1 año • Tránsito mensual (TM) T = 1 mes • Tránsito semanal (TS) T = 1 semana • Tránsito diario (TD) T = 1día • Transito horario (TH) T = 1hora • Tasa de flujo o flujo (q), T