18 - La simulación en la gestión de tránsito

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    LA SIMULACIN EN LA GESTIN DE TRANSITO

    LIMITACIONES Y PERSPECTIVAS

    Juan Enrique Coeymans Avaria

    Departamento de Ingeniera de TransportePontificia Universidad Catlica de Chile

    Los ltimos aos han visto la aparicin de diversos modelos desimulacin de trfico, desarrollados a fin de ayudar tanto al

    rediseo vial como a la gestin de transito. Su aplicacin est

    cambiando radicalmente el tratamiento intuitivo y artesanal de

    los problemas de trfico.

    Este trabajo junto con resumir los principales modelos disponi-

    bles y discutir las limitaciones ms importantes que presentan,

    describe el empleo que se ha hecho de ellos hasta el momento en

    Chile, y plantea las lneas de desarrollo y perspectivas que pre-

    sentan hacia el futuro.

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    LA SIMULACIN EN LA GESTIN DE TRANSITO:

    LIMITACIONES Y PERSPECTIVAS

    1. Introduccin.

    1.1 Antecedentes preliminares.

    La gestin de trnsito ha visto incrementada su importanciaen las ultimas decadas como consecuencia, no solo de las limita-ciones econmicas a que se han enfrentado los diferentes pases -de ah la preferencia por medidas y proyectos de baja inversin

    propios de la gestin de transito -, sino tambin por considera-ciones ambientales y urbansticas: no es posible destruir el pa-trimonio arquitectnico y urbano de las ciudades a fin de cons-truir trboles, autopistas y grandes enlaces.

    El empleo de medidas, proyectos o esquemas de gestin de trlnsito, tanto a nivel puntual como de reas dentro de las ciudades,'conlleva necesariamente beneficios y costos sociales, siendo entreotros, los costos de inversin, de magnitud muy pequea. La apli-cacin intuitiva de medidas de gestin de trnsito, en forma casiartesanal, ha dado paso a formas ms racionales y metdicas de a-

    bordar los problemas: entre stas destaca el empleo creciente demodelos de simulacin de las redes involucradas, a fin de cuanti-ficar las principales externalidades producidas por diversas alt~nativas de gestin de trnsito.

    1*2 Objetivos y alcances.

    El presente trabajo tiene como objetivo centrar la atencinen los modelos ms empleados de simulacin, y junto con describir*los, tratar de entregar las principales limitaciones que cada unoconlleva. >.

    No se pretende en esta ocasin llegar a un anlisis detallado delos diferentes modelos existentes, y tampoco abarcarlos a todos.Se circunscribe este ensayo a los modelos empleados hasta momentoen Chile, y a aquellos sobre los que se tiene ms experienciainternacional al respecto.

    Finalmente, este ensayo tiene tambin como objetivo discutirLas posibles lneas de desarrollo, a fin de que se constituyan enherramientas ms afinadas y de ms fcil acceso a las personas in-teresadas en emplearlas.

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    1,3 Contenido.

    El trabajo est dividido en seis grandes puntos incluyendola introduccin.

    Una descripcin de lo' que se entiende por Gestin de Trnsi-

    to se incluye en el punto 2. Un resumen de los principales mode-los corresponde al punto 3.

    El punto 4 abarca las limitaciones mas importantes de los mo-delos analizados.

    El empleo que se ha hecho hasta el momento en Chile se descri-be en el punto 5, y finalmente las lneas de desarrollo y perspec-tivas se detallan en el punto 6.

    2. La gestin de trnsito.

    2.1 Definicin*

    Desde el acercamiento primitivo a la gestin de trnsito, "co-mo sacar lo mejor de las calles existentes" |X| o "como hacer unempleo eficiente y seguro de la red de vas" |2j, que conllevabanimplcita la idea que la gestin de trnsito se circunscribe a me-didas de maquillaje, puntuales y sin ninguna posibilidad de influ-enciar las decisiones de ruta y modo de los viajeros, se ha idollegando a definiciones que abarcan un rea ms grande de problemasy destacan y realzan un rol para la gesticm de trnsito, que no lotena en perodos anteriores.

    El crecimiento del concepto de gestio'n, entendida como el em-

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    pleo de medidas sencillas de prohibiciones de giro aqu y all, opermitir un cruce seguro de peatones en aquel otro lugar, nastallegar hasta !el reruteo extensivo del trfico, junto con ^cre-cimiento del espectro de medidas y esquemas de control de transito,no ha sido por casualidad, sino el natural subproducto de la

    parlisis experimentada en los ltimos quince aos por la construc-cin de autopistas y grandes intersecciones intensivas en capital.La recesin mundial, con la consecuente escasez de recursos econ-micos |7|, as como un resurgimiento del conservacionismo y la re-v?orizacin del patrimonio histrico arquitectnico de las ciuda-des, tratando de respetar y realzar el legado de las generacionesanteriores, estn en la raz de la disminucin de la ingenieracivil tradicional y del bull-dozer como herramientas para enfrentarlos problemas de congestin, accesibilidad y medio ambiente que eltransporte presenta en los centros urbanos.

    Podramos decir resumiendo que la gestin de trnsito es en laactualidad, el conjunto de medidas permanentes o transitorias que seemplean con el objeto de lograr una optimizacin de los des-plazamientos de las personas, ya sea como^ peatones o en diferentesvehculos, y que aplicadas sobre una red amplia y extensa, influ-encian las rutas y modos de los movimientos, tratando de respetarrestricciones de calidad del ambiente, econmicas y sociales.

    2.2 Tipos d, medidas de gestin d? trnsito.

    Entre las medidastpicas de gestin de trnsito que abarca ladefinicin entregada, pueden citarse las siguientes, mencionadas porla OEJ) |5|, Allsop | 61 y Coeymans | 31 s

    Apertura o cierre de calles a parte o a todo el trfico en una O enambas direcciones. - Mejoramientos en la alineacin y ancho de lascalles.

    Prohibicin o provisin especial de giros en las intersecciones.Eleccin del "tipo de control (semforo, prioritario, a diferen-tes niveles) y layout de las intersecciones. Optimizacion ycoordinacin de semforos. PW ealizacin y demarcacin,incluyendo la sealizacin variable, ioridad para algunos mediosespecficos, especialmente para buses.facilidades para el cruce de peatones (pelcanos, zebras).Suministro y control de estacionamientos, facilidades de carga ydescarga.omento del empleo de la bicibleta a travs de pistas exclusivas,nuevo layout de vas y facilidades de estacionamiento. Incentivosa mediosms efioientes. en el uso del espacio vial-pooling, taxis colectivos, motos, bicicletas) permitiendo eso aespacios prohibidos o el uso de pistas exclusivas 'P - n ellos.SEL ! tr*asporte publico y de los vehculos pesados, tura depequeos tramos nuevos de calles y/opuentes a de aumentar laconectividad de la red de vas

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    - Facilitar la accesibilidad de todos los medios a los puntos detrasbordo (estaciones, terminales de buses, terminales de carga).Cobrar peaje a algunos tipos de vehculos por el uso de determi-nadas vas.Reducir el ruido y la intrusin de trfico.Reducir los riesgos de accidentes.

    -Influenciar la localizacion de actividades que son especialmentedependientes de cierto tipo de accesos.

    Sin embargo, cualquiera sean las tcnicas y los objetivos, laforma como la gestin de trnsito constribuye al logro de los obje-tivos es influyente en las elecciones de las personas sobre:

    qu viajes o que transporte de mercaderas hacer;- a qu des tinos;

    a qu hora del da o en qu da de la semana;- en qu medio;

    por cul ruta*

    3. Principales Modelos.

    La gestin de trnsito lo que quiere es mejorar la situacinexistente en el rea de estudio. A fin de cuanti.ficar nasta qu pun-to un esquema o proyecto de gestin de trnsito produce o lleva aun mejoramiento de la situacin existente, es conveniente poderestimar la mayor cantidad posible de efectos producidos por l.

    Segn Allsop |8|, el papel de los modelos de simulacin en lagesti6n de trnsito, es suministrar estimaciones de efectos cuanti-ficables de los proyectos, en trminos de informacin sobre el es-quema mismo, de conocimiento acerca de la operacin de diferentes

    componentes (intersecciones, pistas exclusivas de buses, crucespeatonales) y de hiptesis sobre como se comportan los viajeros alescoger sus rutas o desplazamientos.

    Los modelos disponibles pueden ayudar de diferentes formas enel proceso de generar soluciones - tarea en ningn caso sencillacuando se trata de todo un rea - y en optimizar aspectos del deseo

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    de los esquemas una vez que estos se han egn modelo puede hacer, es tomar la decisiplementacion de un proyecto: lo ms que pinformacin al que toma las decisiones quede otra manera.

    Sin embargo, la modelacin en la gestde todas maneras por varias razones: en prredes muy pequeas, el rango de esquemas pc'.jnes entre los diferentes componentes deque llegar a una buena solucin por intentno, es muy caro y poco probable que sea salugar, an para redes bastante grandes (ceejemplo) es posible conseguir un conocimieoperacin de los componentes de la red a pque presentan, que el que ofrecera un contivo. - :v -

    cola independiente de vehculos que se forma delante de una lneade parada en un cruce,si los volmenes de algn tipo de vehculos (buses por ejemplo)son particularmente grandes, y tienden a concentrarse en una ovarias pistas 9 esta o estas se representan por un enlacepropio, a fin de modelar independientemente el comportamientosobre las vas de ellos,las prohibiciones de giro se representan .por enlaces que noconvergen,los cruces semaforizados se incluyen en forma detallada,considerando el o los ciclos, las fases, los verdes efectivos,los tiempos perdidos para cada fase, y en algunos casos laponderacin de las demoras para privilegiar algunos flujosvehiculares.

    unt% los detalles de la red se incluyen los datos de flujosidad por movimiento y algunos indicadores de performances queociados a los enlaces y/o nodos. Los cambios que introduce la

    trnsito se representan ya sea por cambios en la estructu-

    a red (ms o menos nodos y/o enlaces)' que representan el sis-1, o por cambios en las cantidades asociadas con los nodos

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    03 principales Modelos. IExiste una variedad grande de modelos. Los que se presentan a

    continuacin son aquellos que han .enido una validacin mayor, que hansido divulgados ms ampliameni.e, y que cuentan con documentacin alalcance de usuarios chilenos.

    Por razones de conveniencia, los modelos que se listan, puedenagruparse en tres categoras segn las tcnicas que han empleado pa-ra la modelacin. Estos grupos son.

    Grupo que se basa en simulacin microscpicaen que el despla-zamiento de cada vehculo es seguido a travs de la red en estudio. Esposible simular detalladamente la interaccin vehculo/va, pero acosta de recursos computacionales significativos. NETSIM y TRAFFICQpertenecen a este grupo.

    Grupo que emplea simulacin macroscpica: los vehculos son.'simulados en pelotones o frentes. TRANSYT/8 y SATURN pertenecen aeste grupo, aunque TRANSYT es el pionero e,n este tipo de modelacin.

    Grupo de modelos que emplean modelacin analtica: los ve-hculos se asignan en la red de acuerdo a condiciones de trfico ex-presadas en funciones del tipo flujo-demora o funciones de demora enlos enlaces. CONTRAM, LATM y MICROASSIGNMENT pertenecen a este grupo.Algunos autores prefieren no denominar modelosde simulacin a los deesta categora (9) y restringirlo slo a los dos grupos anteriores .

    A continuacin se describen los modelos en forma resumida:

    a) CONTRAM, desarrollado por Leonard, Tough y Baguley |10 y 11| en Inglaterra, cuyas principales aplicaciones estn en la simulacinde redes con semforos de tiempo fijo, rotondas, e interseccionesprioritarias, as como en eleccin de ruta y optimizacin de semforos. Permite simular estrategias de desvo, cambiando la capacidadde algunos arcos y pasando "mensajes" a los pelotones o frentes devehculos. Toma en consideracin tres tipos de vehculos: autos,buses y camiones. Realiza reasignacin de flujos.

    b) LATM, desarrollado por Taylor en Australia |l2|, tambincapaz de simular redes con intersecciones prioritarias, rotondas ysemforos de tiempo fijo. Distingue solamente entre autos y vehculospesados. Permite as mismo la modelacin de los desvos y emergenciasen autopistas, y simula la reasignacin de flujos.

    c) MICRO-ASSIGNMENT, diseado por Brown y Scott en USA |l3|, quesolo trabaja con autos privados, y que permite modelar semforos detiempo fijo e intersecciones prioritariasen las redes. Cuenta conlogaritmo de asignacin.

    d) SATURN, elaborado por Dirk Van Vliet con la cooperacin de

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    e) TRAFFICQ, desarrollado por Miles Logie en Inglaterra |19,20,2l|, capaz de simular redes con intersecciones prioritarias, se-mforos de tiempo fijo y activados por vehculos, as como rotondas,*No trae modelo de asignacin incorporado, y las matrices de origen-destino hay que entregrselas como dato. Distingue al igual queNETSIM, entre autos, buses, camiones y opcionalmente peatones.

    f) TRANSYT/8, diseado y perfeccionado por Denis Robertson enInglaterra con la colaboracin principalmente de Hunt, Vincent yMitchell 122,23,24,251 y cuyo objutivo principal es la optimizacionde una red de semforos de tiempo fijo, para lo cual emplea un modelode simulacin del comportamiento de los vehculos en pelotones,anlogamente a como lo hace SATRN, que por lo dems se baso en elmodelo de TRANSYT para estos efectos. Distingue entre autos y buses,y trae incorporado tambin la posibilidad de simular no solo loscruces semaforizados, sino tambin las intersecciones prioritarias.

    4 Limitaciones ms importantes.

    De los modelospresentados en el punto anterior, los cuatro primeros tienen laposibilidad de estudiar el reruteo de vehculos en una red, dada unamatriz de origen-destino. Permiten por lo tanto estudiar el efecto dedesvo vehicular que podra producir al-Sn esquema de gestin detrnsito. Los tres Gltimos, no tiene molo de asignacin incorporado,por lo que son tiles para aquellos casos en que el reruteo devehculos puede ignorarse.

    Todos los modelos tienen submodelos de simulacin ya sea ana-tticos o macroscpicos, pero ninguno entrega tanto detalle a nivelmicroscpico como NETSIM y TRAFFICQ.

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    solo simulando) .J.9

    En cuanto a la documentacin, TRANSYT78, TRAFFICQ y NETSIMtienen manual del usuario claro y fcil de usar y material publi-cado suficiente.-SATURN tiene documentacin suficiente y clara, yun manual del usuario regularmente claro, comparable a LATM. Sin

    embargo CONTRAM y MICROASSIGNMiNT tienen muy poca documentacin.

    5. Empleo hecho en Chile.

    Hasta la fecha de entrega del presente trabajo, en Chile sehan utilizado los siguientes modelos:

    5.1 TRANSYT/8

    Ha sido empleado solo con fines acadmicos por parte del De-partamento de Ingeniera de Transporte de la Pontificia UniversidadCatlica de Chile, y del Departamento de Ingeniera Civil, SeccinTransporte, de la Universidad de Chile. 3T.

    La versin 7 de TRANSYT se uso para el estudio de coordinacinde semforos del Centro de Santiago, para los proyectos de coordina-cin de semforos en las Avdas. Vicua Mackenna e Independencia (porimplementarse en terreno) y en la coordinacin de la Avda.Costanera, proyecto este ltimo que se termiar en las prximas se-manas.

    En los primeros estudios de evaluacin y diseo de obras devialidad^urbana, a partir de 1981, fue utilizado el TRANSYT en lasimulacin de las alternativas, y tambin se le ha empleado en ladeterminacin de alternativas base para estudios de vialidad en elGran Valparaso, Chillan y Temuco.

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    La cantidad de personas enorme cantidad de alumnos derrrg lo hacen en este momento el mas popular de todos losmodelos enChile.

    5.2 TRAFFICQ.

    Fue utilizado con bastante xito por primera vez en 1983 por laempresa TRANSIN LTDA. para la determinacin de beneficios en

    estudio de rediseo de perfiles y de algunos intersecciones so-bre Vicua Mackenna e Independencia.

    Durante 1983 se le utilizo as mismo, por la misma empresa,para evaluar el nuevo diseo de la superficie de la Plaza Baquedano,y en el cruce de Vicua Mackenna con Avda. Departamental. Se es-pera emplearlo en 1984 para el rediseo y evaluacin de tres nuevasintersecciones en la Panamericana Norte.

    Por el momento su divulgacin en Chile ha sido restringido. En

    el caso de los ejes Independencia y Vic,ua Mackenna se le empleoacoplado con el modelo ME2 desarrollado por Willumsen |26| y queforma parte de SATURN como submodelo. Este uso, en conjunto, a finde generar la matriz de origen-destino, fue pionero a nivel mundialal respecto, y en la actualidad se trabaja en una versin queincorporara el empleo de ME2 aparte de tener una entrada de datosms sencilla y de fcil acceso para cualquier usuario.

    5.3 SATURN.

    Los grupos de transporte de la Pontificia Universidad Catlicade Chile y de la Universidad de Chile lo han usado con fines aca-

    dmicos y para proyectos de investigacin.

    En 1983 la empresa consultora TRANSIN empleo SATURN para elestudio de los by-passes de Temuco y Chillan, y la empresa CADE-IDEPE lo uso para un estudio de inversiones en vialidad urbana dePunta Arenas. En la actualidad, tanto para el anlisis y evalua-cin del desarrollo vial del antiguo sitio de la CCU en Providen-cia en Santiago, como para la evaluacin de diferentes alternativas

    gestin de trfico en el centro de Santiago, se pretende usarSATURN con todos sus submodelos, lo que hasta la fecha no habasido realizado en el pas.

    Este modelo puede decirse que est comenzando a entrar comoherramienta de gestin de trnsito en el pas,y dado el enormetencial que presenta es probable que al igual que TRANSYT alcanceuna gran popularidad.

    & Lneas de desarrollo y perspectivas.

    La utilidad de un modelo depende mucho del tipo de red a es-

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    tudar y del o de los problemas a considerar. Cada uno de los modelos explicados tiene sut ventajas en su rea, pero tambin limitaciones. Para un conoci.ento mas detallado de estas ltimas, puede referirse a las descrij ;iones de Akcelik y otros |9|y Allsop|6, 7 y 8|. IW

    Una cosa sin embargo c.i clara: no existe hasta el momento unmodelo que pueda simular te tas las posibles medidas que emplea lagestin de trfico; no hay in modelo completo.

    Los modelos macroscpicos que tienen algoritmos de asignacin,permiten estudiar los efectos de reruteo de medidas de gestin detrfico, pero no pueden llt ?ar al detalle de simular el comporta-miento de los vehculos en :erminos de cambio de pistas, bloqueo depistas (problemas de paz uderos de locomocin colectiva por ejepo) o aceleraciones y dse :eleraciones.

    Por otra parte, los moclos microscpicos, sin la posibilidadde reasignar quedan limitadej para su empleo como herramienta de

    gestin de trfico. ,Hacia adelante hay bastantes lneas de investigacin a fin de

    jorar los modelos existentes o crear sntesis nuevas que los su-_Jren. As, los mejoramientcs que podran introducirse dentro delos actuales alcances de los nodelcs podran resumirse como sigue.

    - Agrandar y mejorar lar evidencias empricas acerca de lasmedidas de gestin de trfico sobre la eleccin de ruta,para afinar la construccin de modelos tericos.

    Desarrollar algoritmos para la asignacin en redes dondelos costos en algunos arcos dependen del flujo en otros.

    Profundizar la investigacin sobre la unicidad y estabili-dad del equilibrio en los modelos de asignacin.

    Disear algoritmos para optimizacin combinada de parme-tros y asignacin.

    - Modelacin ms detallada del efecto de la locomocin colectiva masiva propia de pases en desarrollo sobre elcomportamiento en los enlaces con paraderos.

    Mejorar la entrada de datos, ya que en general los modelosy paquetes computacionales fueron diseados pensando en un

    empleo restringido a especialistas, y pecan de crpticosmuchas veces.

    En lo que respecta al crecimiento de los actuales alcances delos modelos, es interesante anotar:

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    - Incluir la modelaci6n de eleccin de estacionamiento y deparadero de locomocin colectiva, y las etapas peatonalesasociadas a los viajes comenzados y terminados en la reamodelada.

    - Modelar los movimientos y la interaccin peatonal con elflujo vehicular.

    - Modelacin de la ocurrencia de accidentes en trminos dedetalles del sistema vial y de la forma del trafico.

    - Modelacin en trminos de incluir ms efectos que las de-moras y consumos de combustible, tales como externalida-desambientales y ahorros en accidentes.

    Todas las limitaciones que presentan los actuales modelos, yel amplio campo que hay hacia adelante, no impide sin embargo^con-siderar que la dcada del 80 y las decadas futuras, tendrn msposibilidades de estimar los reales efectos que la gestin de trn-sito, entendida como se defini en este trabajo, produce sobre el.sistema vial, los usuarios y el medio ambiente. Esta mejor compren*sin indudablemente producir por una parte conjuntos ms amplios,creativos y grandes de soluciones, al mismo tiempo que decisionesbasadas menos en la intuicin y ms en indicadores reales y racio-nales .

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