Modelación del tráfico
PROFESOR: M. SILVERA
Para que exista un buen funcionamiento de la red vial, reduciendo demoras, colas congestión, accidentes etc, es importante predecir el comportamiento del tráfico a través de modelos analíticos que relacionen las variables que caracterizan el movimiento vehicular. El nivel de funcionamiento de las vías se puede predecir mediante información de la demanda (cantidad de vehículos por unidad de tiempo), oferta (capacidad) y los dispositivos de control empleados (semáforos aislados o coordinados etc) La modelación del tráfico permite conocer y predecir las características actuales y futuras del flujo vehicular a través de relaciones entre los parámetros que los caracterizan: volumen, velocidad y densidad.
Modelación del tráfico
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• 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.
Modelaci贸n del tr谩fico
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Escalas de modelación Modelación macroscópica
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“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.
Escalas de modelación Modelación mesoscópica
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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 modelos tenemos: TRANSYT, SCOOT y SATURN
Escalas de modelaci贸n Modelaci贸n mesosc贸pica
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Escalas de modelaci贸n Modelaci贸n mesosc贸pica
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Escalas de modelación Modelación mesoscópica
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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
Fuente: I. Cabrera
Escalas de modelación
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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 vehículosseguridad)
La posición, velocidad y aceleración de cada vehículo puede ser conocida en cada intervalo de tiempo definido, usualmente cada segundo.
Escalas de modelaci贸n Modelaci贸n microsc贸pica
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Escalas de modelaci贸n Modelaci贸n microsc贸pica
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Escalas de modelación
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Modelación microscópica
Modelo Estocástico Numero Semilla
Parámetro de Eficiencia
Nivel de Agresividad
Numero Semilla
Tiempo de Arribo
Tipo de Vehículo
Escalas de modelaci贸n Modelaci贸n microsc贸pica
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Escalas de modelaci贸n Modelaci贸n microsc贸pica
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Escalas de modelaci贸n Modelaci贸n microsc贸pica
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Enfoque macroscópico del tráfico
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• 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
v B Fuente: Adaptado de Google imágenes
• 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
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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
Enfoque macroscópico del tráfico
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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
Fuente: Área transporte-PUCP
Espaciales
Temporales
• Ocupan un lugar
• Consumen tiempo • Varían constantemente
Enfoque macroscópico del tráfico
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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<1hora
Volúmenes de tránsito absolutos
Nota: no es necesario orden cronológico
Enfoque macroscópico del tráfico
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“Es el número total de vehículos que pasan durante un período dado (en días completos) igual o menor a un año y mayor que un día”.
• Tránsito promedio diario anual (TPDA) TPDA = TA/365 • Tránsito promedio diario mensual (TPDM) TPDM = TM/30 • Tránsito promedio diario Semanal (TPDS) TPDS = TS/7
Enfoque macroscópico del tráfico
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• 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
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• Volumen horario máximo anual (VHMA) 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 durante 60 minutos consecutivos • 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
Enfoque macroscópico del tráfico
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• Volumen horario de diseño (VHD) Es el volumen de tránsito horario que servirá para determinar las características geométricas de las vías.