Modelación Multi-Resolución para Planificación de …...Eventos Extremos Los cruces fronterizos...

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


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


1

1

2

2

3

1

2

3

3

4

Cálculo de tiempo de viaje experimentado

1

3

5

6

7



Origen Destino

Cálculo del Tiempo de Viaje


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

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


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


➢ Entendimiento del movimiento de carga en Juarez

➢ Concentrado alrededor de las maquiladoras

➢Uso de datos para la calibración del modelo


➢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


Número de Casetas de Inspección Abiertas – Dirección Norte


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




Reducción en Tiempo de Inspección por vehículo

Coches

Camiones

Análisis de Emisiones a Nivel Regional

I-20

US 75


6:00 – 9:30 AM 2:30 – 7:30 PM


I-20 Dallas/Ft Worth

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


➢ 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


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


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


➢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


Todos los Vehículos


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!

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