Ingeniería de Tránsito - Clase 3

PROFESOR: M. SILVERA

Para que exista un buen funcionamiento de la red vial, reduciendodemoras, colas congestión, accidentes etc, es importante predecir elcomportamiento del tráfico a través de modelos analíticos querelacionen las variables que caracterizan el movimiento vehicular.

El nivel de funcionamiento de las vías se puede predecir medianteinformación de la demanda (cantidad de vehículos por unidad detiempo), oferta (capacidad) y los dispositivos de control empleados(semáforos aislados o coordinados etc)

La modelación del tráfico permite conocer y predecir las característicasactuales y futuras del flujo vehicular a través de relaciones entre losparámetros que los caracterizan: volumen, velocidad y densidad.

Modelación del tráfico

PROFESOR: M. SILVERAModelación 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

•Además la modelación del tráfico es un importante punto de partida en laestimación de las emisiones generadas por el tráfico vehicular y lasconcentraciones de contaminantes en las áreas de una ciudad y región.

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)

PROFESOR: M. SILVERAModelación del tráfico

PROFESOR: M. SILVERAEscalas de modelaciónModelación macroscópica

“describe las actividades del tráfico con un nivel promedio dedetalle y relaciona las variables o parámetros del tráfico a través dela siguiente expresión:

Q = V*KQ = volumen de tráficoK = densidadV= velocidad

• Estos parámetros son valorespromedios del tránsito en las vías

• Modelos macroscópicos usan como restricciones la capacidad de las víasbasadas en velocidades de diseño y relaciones analíticas entre la velocidad yel flujo alcanzado

• Son adecuados para representar lo que ocurre en grandes ciudades, regioneso aún naciones y pueden trabajar en conjunto con modelos más detallados paraintersecciones.

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No simulan el comportamiento individual de cada vehículo, pero trata alos vehículos como grupos . Capacidad de las vías, velocidad de diseño yrelaciones de flujo y velocidad son aplicados pero adicionalmente lacapacidad de las intersecciones y las demoras ocasionadas sonconsideradas.

• Hay que introducir información de las intersecciones, como ciclos delsemáforo, fases, flujos de saturación, giros etc. Pueden determinar velocidadespromedio en las vías, número de paradas y demoras.

Entre los modelos tenemos: TRANSYT, SCOOT y SATURN

Escalas de modelaciónModelación mesoscópica

PROFESOR: M. SILVERAEscalas de modelaciónModelación mesoscópica

PROFESOR: M. SILVERAEscalas de modelaciónModelación mesoscópica

PROFESOR: M. SILVERAEscalas de modelaciónModelación mesoscópica

SATURN model

Gráfico volumen –capacidad en las vías delpueblo de Satton cercade Manchester

Fuente: I. Cabrera

Puede observarse que la mayoría del tráfico es tráfico de paso y elCentro del pueblo seEncuentra cerca de lacongestión

PROFESOR: M. SILVERAEscalas de modelaciónModelación 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.

PROFESOR: M. SILVERAEscalas de modelaciónModelación microscópica

PROFESOR: M. SILVERAEscalas de modelaciónModelación microscópica

PROFESOR: M. SILVERAEscalas de modelaciónModelación microscópica

Nivel de Agresividad

Parámetro de Eficiencia

Tipo de Vehículo

Tiempo de Arribo

NumeroSemilla

Modelo EstocásticoNumero Semilla

PROFESOR: M. SILVERAEscalas de modelaciónModelación microscópica

PROFESOR: M. SILVERAEscalas de modelaciónModelación microscópica

PROFESOR: M. SILVERAEscalas de modelaciónModelación microscópica

PROFESOR: M. SILVERAEscalas de modelaciónModelación microscópica

PROFESOR: M. SILVERAEscalas de modelaciónModelación microscópica

PROFESOR: M. SILVERAEscalas de modelaciónModelación microscópica

PROFESOR: M. SILVERAEscalas de modelaciónModelación microscópica

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• El comportamiento del tráfico se trata derepresentar a través de expresiones matemáticas.

• En los años 60 y 70 se desarrollaron estudios detráfico en los cuales básicamente se consideró altráfico con un comportamiento semejante al de losfluidos

• Los tres componentes que representan elcomportamiento del tráfico son: flujo, velocidad ydensidad.

v

A

B

Flujo: es la cantidad de vehículos que pasan por unpunto o sección en un período de tiempo.Densidad: cuantos vehículos hay en unadeterminada sección de la vía. Por ejemplo entre A yB.

Fuente: Adaptado de Google imágenes

Enfoque macroscópico del tráfico

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Enfoque macroscópico del tráfico

En este caso el tráfico es representado a través de variablescomo: volumen, densidad y velocidad. Estas variables son unpromedio de todo el tráfico en un área y se relacionan a travésde:

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

Q = KV Q = volumen de tránsito o tasa de flujoK = densidadV= velocidad

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Enfoque macroscópico del tráfico

Fuente: Área transporte-PUCP

“Es el número de vehículos que pasanpor un punto o sección transversal, de uncarril o de una calzada durante unperíodo de tiempo determinado”

Características

Espaciales

• Ocupan un lugar

Temporales

• Consumen tiempo•Varían constantemente

Volumen

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Enfoque macroscópico del tráfico

Se define como:

Q = N/TQ: volumen de tránsitoN: número de vehículos que pasanT: 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 tránsitoabsolutos

Nota: no es necesario orden cronológico

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Enfoque macroscópico del tráfico

“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)

• Tránsito promedio diario mensual (TPDM)

• Tránsito promedio diario Semanal (TPDS)

TPDA = TA/365

TPDM = TM/30

TPDS = TS/7

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Enfoque macroscópico del tráfico

• 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.

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Enfoque macroscópico del tráfico

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 osección 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 esexcedido por 9, 19 y 29 volúmenes horarios respectivamente.También se les llama 10ava, 20ava y 30ava hora de máximovolumen

• Volumen horario máximo anual (VHMA)

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Enfoque macroscópico del tráfico

• Volumen horario de diseño (VHD)

Es el volumen de tránsito horario que servirá para determinar lascaracterísticas geométricas de las vías.