Post on 16-Apr-2020
Modelación Multi-Resolución para Planificación de Movilidad Urbana a
Futuro
30.o Congreso Nacional de Ingenieros Civiles14 de junio de 2019
Problema Complejo
➢La planificación de la movilidad urbana se ha vuelto más compleja➢Incremento de la congestión
➢Nuevas formas de transporte (MaaS, AV/CV)
➢Fondos insuficientes
➢Derecho de vía limitado
➢Herramientas existentes para la modelación de escenarios a futuro se están volviendo obsoletas
Problema Complejo
Muchas piezas móviles
Problema Complejo
¿Cómo modelas algo tan complejo?
Solución
} ModelaciónMulti-Resolución
No hay “una sola” plataforma de modelación que pueda responder a todas las preguntas
¿Concepto - Qué es MRM?
➢La integración de modelos toma las fortalezas de cada uno➢ Modelos macroscópicos proveen la configuración de la red y la
matriz origen/destino
➢ Modelos mesoscópicos estiman la redistribución de tráfico en la región
➢ Modelos microscópicos proveen detalles adicionales
Origen
Destino
MacroscópicoMesoscópico Microscópico
El tráfico es redistribuido en base a diferentes condiciones
de la redAlta fidelidad (vehículo/carril)
➢ Beneficios➢Redes grandes y
congestionadas
➢Consideración de efectos espaciales y temporales
➢Posibilidad de integración con otras resoluciones de modelaje
➢Planificación operacional y pronósticos de viaje de nivel avanzado
Concepto – ¿Por qué MRM es Importante?
Tiempo
Volumen
El modelo estático describe el
promedio general
El modelo mesoscópico describe el patrón estructural del tráfico en el
sistema
Patrón de flujos de tráfico reales
durante horas pico
Periodo de interés
La carga correcta de vehículos en la red
de transición es crítica
Concepto – ¿Por qué MRM es Importante?
Flujo Vehicular Real MesoscópicoMacroscópico
1
1
2
2
3
1
2
3
3
4
Cálculo de tiempo de viaje instantáneo
1
3
5
6
7
8Hora de salida @ min 0 = 3 mins
Hora de salida @ min 1 = 6 mins
Origen Destino
Cálculo del Tiempo de Viaje
Concepto – ¿Por qué MRM es Importante?
1
1
2
2
3
1
2
3
3
4
Cálculo de tiempo de viaje experimentado
1
3
5
6
7
Hora de salida @ min 0 = 9 mins
Hora de salida @ min 1 = 11 mins
Origen Destino
Cálculo del Tiempo de Viaje
Concepto – ¿Por qué MRM es Importante?
8
Aplicaciones
➢Estudio de impacto de tráfico
➢Incidentes
➢Zonas de construcción
➢Carriles gestionados
➢Eventos extremos
➢Estudios de calidad del aire
Estudios de Impacto de Tráfico
➢Nueva construcción
➢ Reconfiguración de la geometría
➢ Cambios en el uso de suelo
➢Aumento o disminución de la capacidad
Incidentes
➢ Eventos temporales que producen la obstrucción de la vialidad
➢ Severidad determinada en base a reducción en capacidad
➢ Proveer información
➢ Ruta alternativa
Zonas de Construcción
➢ Área de la vialidad en la que se están realizando trabajos de mantenimiento o construcción
➢ Puede ser durante períodos de tiempo cortos o largos
➢ Reducción en el límite de velocidad
➢ Desvíos
➢ Sistemas de Transporte Inteligente (ITS)
Carriles Gestionados
➢ Carreteras de Cuota➢ Basado en distancia➢ Basado en tramos➢ Dinámicas
➢ Carriles de Alta Ocupación de cuota (HOT Lanes en inglés)
➢ Carriles de Alta Ocupación gratuitos (HOV Lanes en inglés)
➢ Restricciones de tipos de usuarios
Eventos Extremos
➢ Evacuación por huracanes
➢ Fallo en la infraestructura
➢ Eventos deportivos
Huracán Rita• 127 muertes• $18.5 mil millones en
daños
24 de septiembre de 2005
CASOS DE ESTUDIO
➢ Cierre completo de autopista➢ El plan de respuesta de la
gestión integrada del corredor (ICM en inglés) comienza a las 5 a.m.➢ Señales de mensaje dinámico
proveen los desvíos➢ Extensión del tiempo de verde
en semáforos de 20 segundos➢ A las 5 a.m., las señales de
mensaje dinámico desvían el 20%
➢ Baja al 10% a las 6 a.m.➢ Cuotas eliminadas de 5 a.m. a 7
a.m.
Austin, TX
¿Qué pasaría si El Departamento de Transporte de Texas (TxDOT) no puede abrir la autopista antes de las 5:00 a.m.?
Zona de Construcción – Cierre Nocturno
Zona de Construcción – Cierre Nocturno
Mejora en velocidad más allá de la hora
pico de la mañana
5:00 am
7:00 am
5:00 am
7:00 am
Base ICMCesar Chavez
SH 45
Work Zone
San Marcos
Zona de Construcción – Cierre Nocturno
Eventos Extremos
Minneapolis, MN2 de agosto de 2007
13 muertos145 heridos
Eventos Extremos
Los cruces fronterizos en Texas son vitales para el comercio y continuaran siéndolo...
Top 10 cruces fronterizos por Valor Comercial (Miles de Millones de Dólares Americanos) en 2011. (U.S. DOT, Research and Innovative Technology Administration, Bureau of Transportation Statistics, TransBorder Freight Data, 2012)
Nombre Valor Comer
cial Total
(Camión)
Valor de
Exportación
(Camión)
Valor de
Importación
(Camión)
% Valor de
Exportación
% Valor de
Importación
% Valor
Comercial
Total
Laredo, TX 117 54 63 17 21 19
Detroit, MI 99 58 40 18 13 16
Buffalo-Niagara, NY 62 37 26 12 9 10
El Paso, TX 51 22 29 7 10 8
Port Huron, MI 48 30 18 10 6 8
Otay Mesa, CA 33 11 22 3 7 5
Champlain Rouses Pt,
NY
24 10 12 3 4 4
Hidalgo, TX 21 9 15 3 5 3Santa Teresa, NM 18 7 10 2 3 3
Pembina, ND 17 12 5 4 2 3
Eventos Extremos
Diferentes productos son transportados a través de la frontera cada día
Port of Entry (POE) and
the Bridge of the
Americas (BOTA)
Área de simulación: cruce fronterizo que conecta con la Interestatal 10.
Eventos Extremos
➢ Impacto del cierre de cruce fronterizo BOTA ➢ “qué-pasaría-si”➢ Impacto en cruces fronterizos➢ Captura de desvíos➢ Impactos a corto plazo vs. largo plazo➢ Determinar el impacto económico del cierre
Evento Extremo
➢ Se desarrolló un modelo de demanda de transporte binacional
➢ Incluye las ciudades de El Paso y Juárez y los cruces fronterizos
➢ Incluye vehículos comerciales y de pasajeros
El Paso
Juárez
Eventos Extremos
Cruce fronterizo
Santa Teresa
Cruce fronterizo
BOTA
Cruce fronterizo Zaragoza
El cruce fronterizo se encuentra cerrado por un largo período de tiempo
Vehículos se desvían hacia otros cruces fronterizos
Captura de desvíos
Eventos Extremos
Plan Regulatorio de Carga
➢ Objetivos del Plan Regulatorio de Carga de Ciudad Juárez:➢ Desarrollar un marco de
trabajo para organizar y gestionar de una manera óptima los flujos de vehículos de carga➢ Seguridad, eficiencia y limpieza➢ Adecuado a la infraestructura
existente y futura
➢ Proponer mejoras al marco de trabajo regulatorio➢ Actualización de las regulaciones
existentes➢ Definición de rutas de carga
oficiales➢ Definición del ámbito y
atribuciones de las autoridades
Plan Regulatorio de Carga
➢ Entendimiento del movimiento de carga en Juarez
➢ Concentrado alrededor de las maquiladoras
➢Uso de datos para la calibración del modelo
Plan Regulatorio de Carga
➢Determinación de las rutas disponibles para los transportistas
➢Cierres de vialidades
➢Nuevas rutas
➢Horas de salida
➢Trasferencia de viajes de carga de camión a tren
Análisis de Emisiones en Cruces Fronterizos
➢ Determinación de impactos de las emisiones producidas por vehículos comerciales y de pasajeros
➢ Desarrollo un modelo de transporte del cruce fronterizo Ysleta-Zaragoza
➢ Evaluación de varios escenarios operacionales➢ Tiempo de inspección por
vehículo
➢ Número de casetas de inspección abiertas
Análisis de Emisiones en Cruces Fronterizos
Número de Casetas de Inspección Abiertas – Dirección Norte
Análisis de Emisiones en Cruces Fronterizos
Scenario Vehicle Type Direction CO (gm) CO2 (gm) NOX (gm) PM10 (gm) PM2.5 (gm) PMEC (gm) THC (gm)
Base Car Northbound 284,276 10,116,953 27,657 384 340 50 17,198
x10 Car Northbound 272,959 9,650,190 26,894 373 330 48 16,363
x15 Car Northbound 225,589 7,845,430 22,937 327 289 42 13,220
x20 Car Northbound 218,040 7,572,766 22,220 317 281 41 12,754
x25 Car Northbound 210,950 7,316,178 21,557 308 273 40 12,313
Scenario Vehicle Type Direction CO (gm) CO2 (gm) NOX (gm) PM10 (gm) PM2.5 (gm) PMEC (gm) THC (gm)
Base Truck Northbound 110,795 25,173,720 259,551 12,570 11,564 5,344 22,199
x10 Truck Northbound 111,633 25,382,394 261,517 12,672 11,658 5,401 22,346
x15 Truck Northbound 111,955 25,447,076 262,244 12,705 11,688 5,407 22,422
x20 Truck Northbound 110,188 25,043,140 258,013 12,512 11,511 5,341 22,044
x25 Truck Northbound 109,987 24,991,579 257,534 12,486 11,487 5,325 22,012
Reducción en Tiempo de Inspección por vehículo
Coches
Camiones
Análisis de Emisiones a Nivel Regional
I-20
US 75
Análisis de Emisiones a Nivel Regional
6:00 – 9:30 AM 2:30 – 7:30 PM
Análisis de Emisiones a Nivel Regional
Análisis de Emisiones a Nivel Regional
I-20 Dallas/Ft Worth
Análisis de Emisiones a Nivel Regional
Análisis de Emisiones a Nivel Regional
Vehículos Conectados
➢ Objetivo: Entender cómo los vehículos conectados pueden afectar a la congestión y el tráfico en Texas y ayudar en la toma de decisiones
➢ Revisión de literatura: Identificar y adoptar un perfil de control de vehículos conectados (automáticamente estandarizado) para evaluar su efecto en flujos vehiculares
➢ Caso de estudio: Desarrollar y evaluar aplicaciones personalizadas de vehículos conectados en condiciones de alta congestión en el futuro
Vehículos Conectados
➢ La mayor parte de los estudios se han llevado a cabo en
condiciones ideales y controladas
➢ Segmentos de autopista de una milla
➢ Un solo carril
➢ Sin perturbaciones del Sistema (p.ej., sin incorporaciones)
➢ Formulación Matemática
Vehículos Conectados
Penetración en el Mercado de Vehículos Equipados
Volumen Total(veh./hora/carril)
Base 2424
20% 2287
40% 2276
60% 3192
80% 3585
100% 3952
La revisión de literatura muestra que el Control de Crucero
Adaptativo Cooperativo es capaz de gestionar 4,000
vehículos/hora/carril
Esto se puede replicar y evaluar en modelos microscópicos
Vehículos Conectados
Modelo Microscópico
Calibración del
Modelo
Escenarios Modelados
VelocidadVolumen
Análisis Final
Tiempo de Viaje
Perfil de
Velocidad Comportamiento
del Conductor
Composición
del tráfico
Base40%
60%20%
80%
100%Algoritmo CV
Modelo CAMPO 2035
Segmentos Nodos Zonas
Tipos de Viajes
Conversión a
Asignación Dinámica
de Tráfico (DTA)
Calibración de la Red
Modelo de
Flujos de
Tráfico
Ciclo
Semafórico
Compras
CasaTrabajo Escuela
Comercial
Vehículos Conectados
➢General
➢ Sin Comunicación
➢Comportamiento del
conductor sin
modificar
➢CV
➢Transmitiendo y
recibiendo mensajes
➢Comportamiento del
conductor modificado
Congestión y puntos de acceso causan efecto “cuello de
botella”
Vehículos Conectados empiezan a decelerar –
envían mensajes de “reducir velocidad”
Onda de choque comienza a
propagarse hacia atrás
General – no equipado
CV – transmitiendo (líder)
CV – recibiendo (rastreador)
Tipos de Vehículos
Vehículos Rastreadores deceleran hasta la
velocidad del Vehículo Líder
Vehículo Líder transmite la
velocidad actual
Vehículos Rastreadores transmiten la velocidad
actual a los vehículos conectados que siguen
General – no equipado
CV – transmitiendo (líder)
CV – recibiendo (rastreador)
Tipos de Vehículos
Vehículos ConectadosVehículos Generales
cambian de carril para adelantar a los
CV
Vehículos ConectadosCV situados en todos los
carriles impiden ser adelantados por los Vehículos Generales
Vehículos Conectados
Todos los Vehículos
Vehículos Conectados
All Vehicles
Piénsalo
Alguna vez tendremos una penetración de mercado del 100%?
Piénsalo
“El Futuro de las Autopistas: El Impacto de los Vehículos Conectados y Automatizados” – Stantec Inc
!Gracias!