Apuntes Parte 2

INTRODUCCIN A LA MICRO-SIMULACIN

Clase: Ingeniera de trfico y operacin de transporte

Alejandro Saniger

Alejandro Saniger Ingeniera de trnsito y operacin del transporte | Page 2

Qu es la micro-simulacin?


Un programa de micro-simulacin representa laoperacin vehicular dentro de un sistema vial a nivelindividual, es decir se analiza vehculo por vehculo cadamaniobra dentro de una red donde puede haber decenasde miles.


Modelos de comportamiento vehicular en PTV Vissim


La calidad de un programa de micro-simulacin dependeprincipalmente de la calidad de sus modelos decomportamiento vehicular. Dentro de VISSIM existen 4modelos de comportamiento vehicular:

Modelo de seguimiento vehicular (following)Modelo de cambios de carril (lane change)Modelo de comportamiento lateral (lateral)Modelo de reaccin a la luz mbar (amber signal)


Modelos de comportamiento vehicular en PTV Vissim


Ventana de parmetros para modelos decomportamiento vehicular

Pueden asignarse distintos valores de

parmetros a distintos tipos de va


Modelo de seguimiento vehicular Wiedemann 74





= + +

Donde:

ax: Es la separacin entre vehculos en detencinbxadd : Es la parte aditiva de la distancia de seguridadbxmult : Es la parte multiplicativa (aleatoria) de la distancia de

seguridadz: Variable aleatoria normalmente distribuida (0.5, 0.15)v: La velocidad del vehculo en {m/s}




Ejercicio

Calcula la distancia de seguridad a 20, 60, y 100 km/hdados los parmetros mostrados abajo y suponiendo z =0.5.


Modelo cambio de carril Sparmann


Tipos de cambio de carril:

Libre: Resulta conveniente para por ejemplo, ir msrpido.

Necesario: Es necesario para poder realizar cierto giro otomar cierta salida, definida en la ruta a seguir por unvehculo.




Tipos




Ejercicio

Un vehculo a 90 km/h desea cambiarse a un carril en elcul existe un vehculo a 75 km/h, a 60m de distanciafrente a l.

Cul es la desaceleracin requerida para mantener unadistancia de seguridad de al menos 20m?

Podra darse este cambio de carril (libre) considerandolos valores de parmetros de la diapositiva anterior?


Modelo de comportamiento lateral


En ocasiones cierto tipo de vehculos pueden compartirun carril (lateralmente).

Los principios bsicos son:

Posicin lateral tal que maximice el tiempo de colisin longitudinalRespetar distancia de seguridad lateral


Modelo de comportamiento lateral



La micro-simulacin y la teora fundamental del flujo



Modelo de comportamiento peatonal social force


Driving force in the desired direction of

motion

Forces from borders

Forces from fellow

pedestrians

Driving force in the desired direction of

motion

Forces from borders

Forces from fellow

pedestrians


Construccin de un modelo


INTERSECCIONES SEMAFORIZADAS

Clase: Ingeniera de trfico y operacin de transporte

Alejandro Saniger


Qu es un semforo?


Son dispositivos de sealizacin mediante loscuales se regula la circulacin de vehculos,bicicletas y peatones en vas, asignando elderecho de paso o prelacin de vehculos ypeatones secuencialmente, por lasindicaciones de luces de color rojo, amarillo yverde, operadas por una unidad electrnica decontrol.


Generalidades


Los primeros semforos fueron simplementeextensiones fsicas o mecnicas de los brazos de losagentes de trnsito.

Posteriormente surgen los semforos elctricos, quecon luces y lentes de colores, indican que movimientostienen derecho de paso en qu momento.

En el mundo, los ms comunes son todava lossemforos de tiempo fijo, que operan a partir de unaprogramacin preestablecida.

En las ltimas dcadas, es cada vez ms comn laoperacin de semforos actuados o adaptativos, que apartir de algoritmos de optimizacin, e informacinrecopilada por detectores, calculan en tiempo real laprogramacin ms adecuada.


Algunos ejemplos



Algunas ventajas


Algunas de las posibles ventajas de semaforizar unainterseccin son:Ordenar la circulacin del trficoInterrumpen peridicamente flujos principales para permitir paso

de vas secundarias y peatones.Reduccin de accidentes entre movimientos en conflicto

(perpendiculares)Seguridad peatonalSincronizar para mantener flujos continuos a velocidades

controladas (en algunos casos).Los actuados o adaptativos pueden dar prioridad a vehculos de

emergencia o transporte pblico.


Algunas desventajas


Algunas de las posibles desventajas son:En algunos casos son innecesarios y se incurre en gastosSi los volmenes de trfico no lo justifican, generan demoras

excesivas.Propician accidentes tipo alcance (en el cambio de luz).Propician accidentes cuando fallan: luces fundidas, corte en el

suministro elctrico.Propician accidentes cuando se ubican en lugares inesperados.


Nmero de lentes y caras


En los semforos tradicionales (antes del led) ellente dirige la luz proveniente de la lmpara haciael trfico y define el color (rojo, mbar, verde) y laforma (circular, flecha, peatn) de sta.

Las caras de los semforos contienen un mnimode dos y hasta un mximo recomendado de cincolentes.

Por temas de visibilidad y redundancia, serecomiendan dos caras por cada acceso a lainterseccin.

La cabeza es la armadura que contiene a laspartes visibles del semforo, puede tener una oms caras en distintas direcciones.

Los soportes son las estructuras que sujetan lascabezas de semforo: postes, mnsulas y cables


Soportes de los semforos


La altura mnima de un semforo debe ser 2.5m en poste , y enmnsula 4.5m.

Fuente:


Ubicacin de los semforos


Existen bsicamente dos estilos deubicar los postes y msulas de lossemforos: Antes de la interseccin (ver imagen) Despus de la interseccin

Esto depende de las normativas encada lugar, Estados Unidos y Mxicopor ejemplo la colocan despus de lainterseccin; Alemania y Colombiaantes de la interseccin.

Ventajas de tenerla antes: Nadie puedever la seal de otros, si rebasas lneade alto no puedes ver tu seal.


Qu intersecciones deben semaforizarse?


El principal criterio para semaforizar es el volumen vehicular. Estos criterios pueden variar por pases, el HCM de Estados Unidos

da las siguientes recomendaciones.

Fuente: Highway Capacity Manual Cap. 10, TRB (2000)


Algunos trminos


Longitud de ciclo: Tiempo que toma una secuencia completa de todas lasindicaciones de seal de un semforo.

Grupo de seales: Maniobra o conjunto de maniobras de un mismo accesoque tienen derecho de paso simultneamente.

Fase: Parte del ciclo asignada a cualquier combinacin de uno o msmovimientos.

Secuencia de fases: Orden predeterminado con que ocurren las fases delciclo.

Reparto: Porcentaje del tiempo del ciclo asignado a cada una de las fases. Intervalo verde: Tiempo durante el cual la indicacin de seal es verde Intervalo de cambio: Tiempo durante el cual la indicacin de seal es ambar

ms el tiempo de todo rojo



Fuente:


Diagramas de fases y tiempos


Dos fases, dos grupos de seales, longitud de ciclo 72 s

1

1

2

Grupo

0

Verdedestello

AmbarTodoRojo

0 41 41 0 3 0

44 69 25 0 3

40 50 60

Intervalo de verde Tiempo de seguridad

Inicia Termina Verde

V1

V2

7010 20 30


Diagramas de fases y tiempos


Tres fases, cuatro grupos de seales, longitud de ciclo 105 s

1

3

2

14

Grupo

3 0V4 70 102 32 0

14 14 3 0 3

Intervalo de verde Tiempo de seguridadTermin

aVerde

Verdedestello

AmbarTodoRojo

67 67 0 3 0

67 47 0

100

3 0

40 50 60 Inicia

V1

V2

V3

0

70 80 9010 20 30

0

20


Tiempo efectivo de verde


Cuando el semforo cambia a verde el paso de los vehculos por la lneade alto se incrementa paulatinamente durante los primeros segundos hastallegar al flujo de saturacin (p.e. 1800 veh/h).

Si se tiene un tiempo de verde G, el tiempo efectivo de verde g est dadopor el tiempo de verde (G),menos la prdida inicial (ee), la ganancia alfinal (ff).


Tiempo efectivo de verde


Fuente: CAL Y MAYOR, CRDENAS, Ingeniera de trnsito (2007)


Grupos de carriles


En una interseccin, las demorasy longitudes de cola se estiman enprimera instancia por grupos decarriles.

En una aproximacin, si existencarriles exclusivos de vueltaizquierda o derecha, o movimientode frente, estos deben serconsiderados como un grupo decarriles independiente.

En el caso de los carrilescompartidos, debe utilizarse unpoco ms el criterio.

A la derecha algunos ejemplostpicos.

Fuente: Highway Capacity Manual, TRB (2000)


Formacin de colas en una interseccin no saturada


Abajo se representa la formacin de colas bajo un anlisis determinsticoen una interseccin semaforizada no saturada con un patrn de llegadasuniforme.

La cola mxima corresponde al nmero de vehculos que arriban duranteel intervalo rojo, la demora es el rea bajo los trangulos.

Donde:

t.- tiempo para disipar colaq.- vehculos en cola al final del rojos.- flujo de saturacin para grupo de carrilesv.- tasa de arribo de vehculos para grupo de carriles

Fuente: Delay, stop and queue estimation for uniform and random traffic arrivals at fixed-time signalized intersections, YS Kang (2000)


Formacin de colas en una interseccin saturada


Abajo se ve el caso de una interseccin saturada, donde el tiempo deverde no es suficiente para disipar la cola generada por los vehculos quearriban durante el ciclo.

Se llama demora uniforme al rea bajo los tringulos T1 y T2, se llamademora incremental al rea T3.

Fuente: Delay, stop and queue estimation for uniform and random traffic arrivals at fixed-time signalized intersections, YS Kang (2000)


Formacin de colas en una interseccin saturada


Existen al menos tres formas de estudiar lo que ocurreen una interseccin durante una hora.



Clculo de demoras en una interseccin semaforizada


La demora total en una interseccin semaforizada est dada por la sumade tres tipos de demora: uniforme (d1), incremental (d2), e inicial por cola(d3).

Las frmulas para d1 y d2 son:

Fuente: Highway Capacity Manual Cap. 15, TRB (2000)

Donde:

d.- demora promedio por vehculog/C.- proporcin del verde efectivoC.- longitud de ciclov.- tasa de llegadasc.- capacidad para grupo de carrilesX.- volumen/capacidad para grupo de carrilesT.- Periodo de evaluacin (horas)k.- factor ajuste por tipo control = 0.5 para tiempo fijol.- factor de ajuste filtering


Factor de progresin (PF)


Una buena coordinacin entre seales ayuda a reducir la demora uniforme. La proporcin de vehculos que llegan en verde (P) puede medirse en

campo o calcularse: P = RP * (g/C) No debe exceder de 1


Tipo de arribo Progresin Rango RP Media RP fP

1 Muy mala 2.0 2.0 1


Factor de progresin (PF)


Algunos valores calculados para el factor de progresin (PF) en funcin de(g/C)



Ejemplo


Ciclo: 90s; flujo de saturacin: 1800 veh/h; carriles: 2; tasa de legada 600veh/h; periodo de anlisis: 15 minutos; tipo de control: tiempos fijos.

g X D unif D Incr D Tot10 1.5 40 237.7 277.715 1 37.5 36.7 74.220 0.75 32.7 6.4 39.125 0.6 28.2 2.7 30.930 0.5 24 1.5 25.535 0.43 20.2 0.1 20.340 0.375 16.7 0.7 17.445 0.333 13.5 0.5 1450 0.3 10.7 0.4 11.160 0.25 6 0.25 6.25


Demora por cola al inicio del periodo (d3)


Una cola residual de un periodo de anlisis anterior puede generar unademora inicial para el periodo de anlisis T.

Esta metodologa puede hacerse extensiva para analizar la demora a lolargo de mltiples periodos T con demanda cambiante, en donde lademanda no atendida de un periodo, se pasa al siguiente.





En total se consideran cinco escenarios para la estimacin de demoras porcontrol en intersecciones:

I. No existe cola inicial y la interseccin no est saturada durante el periodode anlisis T.

II. No existe cola inicial pero la interseccin est saturada durante el periodode anlisis T.

III. Existe cola inicial pero sta y la demanda que arriba pueden serdescargadas durante el periodo de anlisis T.

IV. Existe cola inicial y la capacidad es suficiente para sta y la demanda quearriba, slo que el periodo de anlisis T no es suficientemente largo paradescrgalo todo, la cola final ser menor a la cola inicial.

V. Existe cola inicial, la capacidad es insuficiente para atender a sta y lademanda que arriba, la cola final ser mayor que la cola inicial.

Fuente: Highway Capacity Manual Cap. 16 Apndice F, TRB (2000)




Abajo se muestra esquemticamente la demora por cola al inicio delperiodo para los casos tres a cinco (para los dos primeros casos este tipode demora es igual a cero)


Caso III Caso IV Caso V




El clculo de la demora por inicio de cola se estima a travs de la siguientefuncin.


Qb. Cola al inicio del periodo (veh)c Capacidad grupo de carriles (veh/h)T Duracin del periodo de anlisis (h)u Parmetro de demorat Duracin de capacidad rebasada

Caso t u

III

1 min(1, )0

IV T 1 ()

!

V T 1


Niveles de servicio para intersecciones semaforizadas


El nivel de servicio representa una medidade satisfaccin por parte del usuario.

En el caso de la operacin deintersecciones, este est dado por lademora promedio por vehculo.

Los valores recomendados por el HCM paraintersecciones semaforizadas se muestran ala derecha.

Nivel de servicio

Demora total {s}

A 80



Ejercicio


Estima d1, d2, y d3 para un grupo de carriles para cada uno de los cuartosde hora de la hora de mxima demanda.

Periodo Flujo

7:00 7:15 600 veh/h

7:15 7:30 800 veh/h

7:30 7:45 650 veh/h

7:45 8:00 500 veh/h

N = 2s = 1500 veh/hg = 21sC = 90s

Capacidad (c) = 700 veh/hQb para el primer periodo = 0

Apuntes Parte 2

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