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Page 1: Metodología para calcular parámetros de tránsito a partir de

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Metodología para calcular parámetros de tránsito a partir de

información recogida por medio de nuevas tecnologías (drones), y

su comprobación en la función flujo demora Akcelik.

Síntesis Actualmente los modelos de transporte que se realizan para contextos de flujo interrumpido se

hacen con suposiciones de tráfico ininterrumpido (casos urbanos por ejemplo), en parte por la

dificultad de calcular parámetros de tránsito para flujo interrumpido. De igual manera las formas de

medir y recolectar información son muy tradicionales, requieren de mucho personal, y son muy

propensas a errores debido a la metodología aplicada. Con base en esto se realizó una metodología

que a partir de la recolección de videos por medio de drones, y el procesamiento semi automático

con el uso de software especializado de esta información, se pudiese hacer una primera

aproximación a los parámetros de tránsito necesarios en la macromodelación, una vez calculados

estos se comprobaron los resultados en la función flujo demora Akcelik, puesto que esta tiene en

cuenta las demoras generadas por el flujo interrumpido.

Palabras clave Tránsito, Intersección, Capacidad de la vía, saturación, Velocidad de servicio, velocidad a flujo

libre, densidad vehicular, video procesamiento, Akcelik, Bogotá

Autor Maximiliano Andrés Bernal Giraldo

Ingeniero Civil.

Asesor de tesis Juan Pablo Bocarejo Suescún

Ingeniero Civil, Ph.D.

Page 3: Metodología para calcular parámetros de tránsito a partir de

3

Contenido

Síntesis 2

Palabras clave 2

Autor 2

Asesor de tesis 2

Tabla de Ilustraciones 5

Definición de problemática: 6

Objetivos 6

Principal 6

Secundarios 6

Preguntas de Investigación 7

Marco Teórico 7

Las Funciones Flujo Demora 7

Tipos de Funciones 9

Funciones Cónicas 9

La Función BPR 10

La propuesta del profesor Akcelik para la función flujo demora 11

Comparación de las funciones. 14

Tecnologías para recoger información. 14

Aplicaciones móviles 14

Dispositivos incorporados y Datos GPS 15

Análisis de Videos 15

Metodología para la ubicación del punto para tomar la información en Bogotá 16

Tipología de vías, perfil Geométrico 16

Densidad semafórica 18

Presencia de transporte público 19

Corredor seleccionado, Av. José celestino Mutis-Calle 63. 20

La herramienta 21

Identificación de la intersección 22

Determinación del periodo de toma de información 22

Plan semafórico 24

Metodología propuesta 24

Page 4: Metodología para calcular parámetros de tránsito a partir de

4

Recolección de información primaria 24

Procesamiento de la información recolectada 24

Cálculos de parámetros de tráfico 25

Tabla de equivalencias 26

Densidad 26

Calculo de capacidad – Flujos de saturación 28

Calculo de velocidad 33

Calibración de la función flujo demora del profesor Akcelik con los parámetros calculados 34

Discusión de resultados y recomendaciones para próximas investigaciones 35

Bibliografía 37

Page 5: Metodología para calcular parámetros de tránsito a partir de

5

Tabla de Ilustraciones Ilustración 1, Esquema general modelo tradicional fuente: (Ortúzar & Willumsen, 2011) 7

Ilustración 2, Representación de la forma funcional de la relación flujo demora, fuente: (Ortúzar &

Willumsen, 2011) 8

Ilustración 3, grafico de sensibilidad función flujo-demora cónica, fuente: (PTV Ag, 2013) 9

Ilustración 4,grafico de sensibilidad función flujo-demora BPR, fuente: (PTV Ag, 2013) 10

Ilustración 5, representación del efecto de las demoras en la velocidad de recorrido de un

trayecto, fuente: (Akcelik, 2003) 11

Ilustración 6, velocidad, tiempo de viaje y demoras como función del flujo vehicular, fuente:

(Akcelik, 2003). 11

Ilustración 7, Imagen software de interpretación del video. 15

Ilustración 8, factores para hallar el punto de toma de información 16

Ilustración 9, Perfil vial tipo V-2 17

Ilustración 10, Perfil vial tipo V-3 17

Ilustración 11, Mapa de tipología de la red vial primaria de Bogotá 18

Ilustración 12, Mapa densidad semafórica para los corredores tipo V-2 19

Ilustración 13, Mapa número de rutas para los corredores tipo V-2 20

Ilustración 14, Calle 63 con Av. Carrera 24 20

Ilustración 15, Calle 63 con Av. Carrera 102 21

Ilustración 16, Histograma día típico, HMD 9:15am-10:15am 22

Ilustración 17, Histograma día típico sábado, HMD: 9:45am - 10:45am 23

Ilustración 18, Histograma día típico miércoles, HMD: 7:15am - 8:15am 23

Ilustración 19, Histograma día típico sábado, HMD: 9:45am - 10:45am 23

Ilustración 20, Grafica esperada Velocidad Vs. Densidad 25

Ilustración 21, Grafica esperada de Flujo Vs. Densidad 26

Ilustración 22, análisis de sensibilidad de la distancia base 27

Ilustración 23, ilustración acceso 3 a la intersección, elaboración propia 27

Ilustración 24, dinámica flujos de saturación 28

Ilustración 25, gráfica densidad vs. flujo mov 4 29

Ilustración 26, grafica densidad vs. flujo mov 3 29

Ilustración 27, gráfica capacidad mov 3 general 30

Ilustración 28 gráfica capacidad mov 4 general 31

Ilustración 29, teoría del profesor Akcelik para flujo interrumpido 33

Ilustración 30, Velocidad vs. Densidad 33

Page 6: Metodología para calcular parámetros de tránsito a partir de

6

Definición de problemática:

Actualmente, para la toma de decisiones macro en el transporte se usan modelos que intentan

representar la realidad y en los cuales se busca evaluar los impactos de una medida propuesta. Dada

su naturaleza, simplifican la realidad para poder representarla. Tienen supuestos y ecuaciones que

intentan aproximarse lo mejor posible sin extenderse demasiado en detalles para no exigir mayor

capacidad de cómputo o por incapacidad de medir los valores de los factores de las ecuaciones en

campo. Hay un delicado balance entre el detalle del modelo y la capacidad de obtener los inputs

requeridos.

Dentro de los parámetros que tienen macro-modelos se encuentran las ecuaciones flujo demora.

Estas funciones, aplicadas en el último paso dentro del modelo tradicional de 4 pasos, asignación,

calculan el tiempo que le toma a un vehículo moverse a través de un link de la red. Como inputs,

comúnmente varias de estas fórmulas tienen variables como la capacidad de las vías y velocidad de

circulación cuando solo un vehículo quiere usarla (velocidad a flujo libre). Sin embargo dentro de un

contexto en el que no se están evaluando autopistas, sino vías urbanas en las cuales existen muchos

otros factores que afectan la capacidad y velocidad de flujo libre, estas ecuaciones pierden la

capacidad de representar la realidad haciendo que todo el modelo en si pierda validez y no sea una

herramienta útil para la toma de decisiones.

Dada esta situación se propone una nueva metodología que aprovechando las nuevas herramientas

que se encuentran disponibles, se usen para recoger información de tránsito que permita calcular

los parámetros de transito necesarios para usarlos en la función flujo demora propuesta por el

profesor Rahmi Akcelik, la cual expone una solución realista y coherente al problema de intentar

modelar calles urbanas.

Objetivos

Principal Proponer una metodología que permita calcular parámetros de tránsito a partir de

información recogida por medio de nuevas tecnologías, usados para la macro-modelación en funciones flujo demora.

Secundarios Identificar el potencial de nuevas tecnologías que puedan ser aplicadas para la recolección

y procesamiento de información de tránsito.

Proponer parámetros generales de tránsito para la macro-modelación en Bogotá.

Evaluar los parámetros hallados usando la función flujo demora del profesor Akcelik

Dar recomendaciones sobre el uso de nuevas herramientas para recoger información en campo.

Evaluar tipos de funciones flujo demora que se pueden aplicar al tráfico Urbano

Page 7: Metodología para calcular parámetros de tránsito a partir de

7

Preguntas de Investigación ¿Es posible obtener información de tránsito con nuevas tecnologías igual o más confiable

que la tomada de forma tradicional?

¿Cuáles son los beneficios de usar esta nueva tecnología respecto al modo tradicional?

¿Cómo se debe tomar la información con las nuevas tecnologías para que esta tenga el

mayor potencial de análisis?

¿Los parámetros de tránsito calculados con esta nueva información pueden ser usados en

la función flujo demora del profesor Akcelik?

Marco Teórico

Las Funciones Flujo Demora En la modelación de transporte, la metodología para predecir el comportamiento de los flujos es el

modelo tradicional de 4 pasos; generación-atracción, distribución, partición modal, y asignación.

Este modelo predice la magnitud de los viajes generados, los orígenes y destinos de estos viajes, los

modos de transporte utilizados y las rutas seleccionadas. (Ortúzar & Willumsen, 2011), los

resultados del último paso de modelación, asignación, son los inputs para calcular variables que

caracterizan las evaluaciones de los proyectos y escenarios por los cuales se decidió modelar la

propuesta; tales como volúmenes, velocidades, relaciones volumen/capacidad, niveles de servicio

entre otras.

Ilustración 1, Esquema general modelo tradicional fuente: (Ortúzar & Willumsen, 2011)

Page 8: Metodología para calcular parámetros de tránsito a partir de

8

Inicialmente el concepto de funciones flujo demora se desarrolló para túneles, autopistas y caminos

de tractores. Esta relación flujo demora comúnmente se ve como la Ilustración 2, en general se

espera que entre mayor sea el volumen de vehículos que quieran pasar por el link, el tiempo de

recorrido de los mismos aumente debido a la congestión. Para calcular este nuevo tiempo de

recorrido se plantea una función en la que se afecta el tiempo a flujo libre por un factor que tiene

en cuenta los factores de congestión, comúnmente incorpora la variable volumen servido/

capacidad de la vía.

Ilustración 2, Representación de la forma funcional de la relación flujo demora, fuente: (Ortúzar & Willumsen, 2011)

Este ha sido uno de los temas de estudio donde se han dado muchas investigaciones debido a la

incidencia en los resultados finales de cualquier modelación, se han planteado varias funciones

formuladas por distintos autores, todos intentan encontrar la mejor forma de relacionar el efecto

que tiene la congestión sobre el tiempo de recorrido de todos los usuarios del sistema. Las

características deseables de cualquier función flujo demora son (Ortúzar & Willumsen, 2011):

Realista, los tiempos de viaje modelados deben ser suficientemente ajustados a la realidad.

La función debe ser estrictamente creciente y monotonica; un flujo creciente no debe

reducir el tiempo de viaje.

La función debe ser continua y derivable, esto último debido a que la primera derivada

representa el costo marginal para los usuarios de la vía.

La función debe permitir la existencia de una región de sobrecarga, la función no debe

generar tiempos infinitos incluso cuando la relación volumen capacidad es mayor a uno,

esta situación se representa con líneas punteadas en Ilustración 2.

Por último la función debe ser fácil de transferir de un contexto a otro, el uso de parámetros

de ingeniería como velocidad de flujo libre, capacidad, número de entradas y salidas por

kilómetro son deseables.

Existe el problema de que por la naturaleza de donde se concibió el concepto de las funciones

flujo demora, túneles, autopistas y caminos de tractor, solo se considera la relación

flujo/capacidad en un estado estable como parámetro determinante para calcular el tiempo de

recorrido en un link, esto en contextos urbanos pierde validez porque existen más factores que

inciden en el tiempo de recorrido sobre un link de la red, por ejemplo los semáforos.

Page 9: Metodología para calcular parámetros de tránsito a partir de

9

Tipos de Funciones Se observaron diferentes tipos de funciones, detallando cuál era su forma matemática y los

parámetros a calibrar, buscando una que fuese realista y se pudiese ajustar al contexto de Bogotá.

Funciones Cónicas Desarrolladas por Spiess en 1989, tienen la siguiente estructura:

𝑡 = 𝑡0 [2 + √𝛼2 (1 −𝑉

𝐶)

2

+ 𝛽2 − ∝ (1 −𝑉

𝐶) − 𝛽]

Donde α y β son los parámetros a calibrar, siendo α cualquier número mayor a 1 y β depende de α

𝛽 =2 ∝ − 1

2 ∝ −2

Donde α > 1

V es el volumen de vehículos que está pasando por el link.

C es la capacidad Máxima de la vista.

A continuación la gráfica de la función cónica cuando α tiene valores de 1.1, 3, 5, y 8.

Ilustración 3, grafico de sensibilidad función flujo-demora cónica, fuente: (PTV Ag, 2013)

Como se puede observar la función cumple las condiciones deseables de una función flujo demora,

sin embargo dado que uno de sus términos está en función de otro, dificulta conseguir un buen

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1,00

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9,00

10,00

0,00 0,50 1,00 1,50

Tim

e [

x*t

0]

Saturation Grade [q/qmax]

Volume delay function

Page 10: Metodología para calcular parámetros de tránsito a partir de

10

ajuste respecto a los datos medidos en campo, estudios sobre la malla vial Bogotana (Márquez,

García, & Guarín, 2015) muestran un ajuste menor respecto a otras funciones.

La Función BPR La Función BRP fue formulada por la oficina de caminos públicos (Bureau of Public Roads) hoy

llamada la Administración Federal de Autopistas (Federal Highway Administration) en 1964 de

Estados Unidos, dada su simplicidad es la más usada, su estructura es:

𝑡 = 𝑡0 [1 + 𝛼 (𝑉

𝐶)

𝛽

]

Donde los parámetros a calibrar son α y β

Aunque no se tiene una especificación por parte de la FHA sobre que representan estos términos,

se generaliza que su valor está dado por las condiciones de la vía tales como diseño geométrico,

estado de la capa de rodadura, si tiene o no bermas y demás características propias de una

autopista, Los valores tradicionales usados al usar esta función son α = 0.15 y β = 4 (Márquez, García,

& Guarín, 2015).

Ilustración 4,grafico de sensibilidad función flujo-demora BPR, fuente: (PTV Ag, 2013)

En la ilustración anterior se grafica el comportamiento de la función BPR dejando el factor α = 1 y β

variándolo entre 2 y 5, como se puede observar a medida que se aumenta este valor, la asíntota del

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Tim

e [

x*t

0]

Saturation Grade [q/qmax]

Volume delay function

Page 11: Metodología para calcular parámetros de tránsito a partir de

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eje vertical se acerca más al eje Y, en términos prácticos se está diciendo que la vía representada

tiene una capacidad práctica muy cercana a la teórica, por lo cual cuando la relación volumen

capacidad está cercana a 1 la magnitud del tiempo se incrementa rápidamente.

La propuesta del profesor Akcelik para la función flujo demora la Ilustración 6 representa el concepto de la

corrección hecha cuando la relación

volumen capacidad (V/Q) es mayor a uno, es

decir cuando la vía está sobre saturada, esta

corrección permite tener una mejor

aproximación a el efecto de diversos

factores como trancones, semáforos,

rotondas y otras situaciones que tienen un

efecto sobre el tráfico.

La Ilustración 5 representa como se está entendiendo conceptualmente el problema de tener

factores que afecten la velocidad de recorrido de un tramo (L) y que haga que recorrer este tramo

(L) no se haga a la velocidad de flujo libre 𝑉𝑓 sino a una velocidad 𝑉𝑢 afectada por los factores

mencionados y que en la Ilustración 5 se nombran “demora del tráfico” (traffic delay).

La siguiente es la función general de Akcelik, esta función representa las regiones A y C de la

Ilustración 6, está basada en teoría de colas, y permite una suave transición entre un estado de

demoras en colas estables sin saturar y un estado de demora de colas determinístico saturado,

además permite una estimación de la velocidad de viaje para ambas condiciones.

En el caso de flujo sin interrupciones:

V = 𝑉𝑢 ; donde 𝑉𝑢 es la velocidad de viaje en sin interrupciones dado en (km/h)

𝑑𝑡 = 𝑑𝑡𝑢; Donde 𝑑𝑡𝑢 es la demora del trafico dado en (seg/km), esto es dado porque si bien

la relación volumen capacidad de la vía puede que no sea mayor a uno, si existe un efecto

en la circulación del tráfico.

Ilustración 6, velocidad, tiempo de viaje y demoras como función del flujo vehicular, fuente: (Akcelik, 2003).

Ilustración 5, representación del efecto de las demoras en la velocidad de recorrido de un trayecto, fuente: (Akcelik, 2003)

Page 12: Metodología para calcular parámetros de tránsito a partir de

12

En el caso de flujo con interrupciones:

𝑉𝑓 = 𝑉0 ; Donde 𝑉0 es la velocidad media espacial de la vía, que tiene en cuenta las demoras

ocasionadas por el tráfico

La fórmula en su forma más general es:

Ecuación 1, Ecuación general de Akcelik

𝑉 = 𝑉𝐹

1 + 0,25𝑉𝑓 ∗ 𝑇𝑓 ∗ [𝑍 + (𝑍2 + 8𝑘𝑑(𝑋 − 𝑋0)

(𝑄 ∗ 𝑇𝑓)+

16𝑘𝑑 ∗ 𝑁𝑖(𝑋 − 𝑋0)

(𝑄 ∗ 𝑇𝑓)2

)

0,5

]

Donde:

V = la velocidad puntual de un vehículo dado un grado de saturación X (km/h)

𝑉𝑓 = velocidad de flujo libre cuando no hay saturación, X =0 (km/h)

𝑇𝑓 = duración del periodo de análisis (h)

𝐾𝑑 = parámetro de demora, o 1 - 𝑘𝑑 = parámetro de servicio.

X = grado de saturación

X’ = grado de saturación ajustado teniendo en cuenta el efecto de la cola inicial

𝑋0= grado de saturación debajo del cual el retraso generado por el tráfico es 0

Z = parámetro calculado como:

𝑍 =𝑋−1+2𝑁𝑖

𝑄∗𝑇𝐹 ; 𝑁𝑖 es la demanda inicial de la cola observada en el momento de comienzo del periodo

De análisis.

El parámetro de demora 𝐾𝑑 es una constante y está relacionada con otros parámetros:

𝑘𝑑 =2𝑄((𝑉𝐹−𝑉𝑛)−1)

2

𝑉𝐹2∗𝑇𝐹(1−𝑋0)

; 𝑉𝑛 es la velocidad cuando la vía está a capacidad, por definición es la mitad de

La velocidad de flujo libre.

Asumiendo que no existe cola inicial 𝑁𝑖 , simplificando z= x – 1 y asumiendo un grado de saturación

𝑋0= 0

Se obtiene:

Ecuación 2, Ecuación de Akcelik para flujo interrumpido

𝑡𝑐𝑢𝑟 = 𝑡𝑓 + 900 ∗ 𝑇𝑓 {𝑧 + [𝑧2 + 8𝑘𝑑 ∗ 𝑥

𝑄 ∗ 𝑇𝑓]

0,5

}

Page 13: Metodología para calcular parámetros de tránsito a partir de

13

𝑡𝑓 = 𝑡0 ; Donde 𝑡0 es el tiempo de recorrido libre, 𝑡0 = 𝑡𝐹 + 𝑑𝑚 ; donde 𝑑𝑚 es la mínima

demora por unidad de distancia en condiciones de cero flujos.

o Cuando el camino tiene intersecciones señalizadas semafóricamente:

𝑑𝑚 = 0,5𝑟 ∗ (1 − 𝑢); Donde r es el tiempo efectivo de rojo, u es el tiempo de radio de

verde, u = 𝑔

𝑐, Donde g es el tiempo efectivo de verde y c es el tiempo total de ciclo

o Cuando hay intersecciones con rotondas o intersecciones señalizadas:

𝑑𝑚 = 3600

𝑄+𝑑𝑖𝑔 ; donde dig es la demora por la geometría de la intersección

Sin embargo, luego de revisar en el programa de modelación Visum, se encontró que existían dos

ecuaciones posibles, Akcelik que describe un flujo interrumpido y Akcelik 2 que es para un flujo

ininterrumpido.

Ecuación 3, Ecuación de Akcelik para flujo ininterrumpido

𝑡𝑐𝑢𝑟 = 3600 ∗ 𝑑𝑖𝑠𝑡𝑎𝑛𝑐𝑖𝑎 ∗ [1

𝑉𝑓+

𝑎

4∗ ((𝑠𝑎𝑡 − 1) + √(𝑠𝑎𝑡 − 1)2 +

8 ∗ 𝒃 ∗ 𝑠𝑎𝑡

𝑑 ∗ 𝑎 ∗ 𝑞𝑚𝑎𝑥)]

a = duración en horas

b= parámetro de familia

d =1/número de carriles

qmax= capacidad máxima del link.

Esta forma corresponde a la forma de la ecuación encontrada tras simplificaciones anteriormente

mencionadas, hay que destacar que el parámetro b es el que contiene la información relacionada

con las demoras del flujo debido a los efectos de las intersecciones.

Al comparar entre las dos formas de la función, siendo z = sat – 1 y demás simplificaciones, se

encuentra que 𝑏 = 𝑘𝑑

𝑘𝑑 =2𝑄((𝑉𝐹 − 𝑉𝑛) − 1)

2

𝑉𝐹2 ∗ 𝑇𝐹(1 − 𝑋0)

𝑉𝑛= es la velocidad cuando la vía está a capacidad, por definición es la mitad de la velocidad de flujo

libre.

𝑉𝐹 = velocidad de flujo libre cuando no hay saturación, X =0 (km/h)

𝑇𝑓 = duración del periodo de análisis (h)

𝑋0= grado de saturación debajo del cual el retraso generado por el tráfico es 0

Page 14: Metodología para calcular parámetros de tránsito a partir de

14

Comparación de las funciones. Como se explicado, existen varias funciones. Sin embargo al explorar en la literatura se encuentran

casos de estudio que han intentado trabajar con las funciones que tienen una expresión más simple,

el caso de las funciones cónicas y BPR, sin embargo estas funciones fueron propuestas para

contextos diferentes a los que se las está usando, la modelación urbana, por lo cual es de interés

dejar de lado la simplicidad matemática y entrar en la parte analítica donde se conoce que el tiempo

de recorrido de una vía no está dado solamente por la congestión, parámetros como semáforos,

rotondas, diseño geométrico entre otros tiene incidencia en este nuevo tiempo de recorrido.

Es de admirar que la función del profesor Akcelik no haya sido generalizada para la modelación en

contextos urbanos, tal vez debido a que los paramentos que tiene como inputs pueden variar en

cada tramo de la red. Sin embargo se escogió trabajar con esta función porque es la más completa

en cuanto en términos de ingeniería de transporte se refiere.

Tecnologías para recoger información. En la minería de datos, debido a la disponibilidad de acceder a nuevas tecnologías se puede usar

nuevas y mejores metodologías para recoger la información en campo, dependiendo la necesidad

pueda que una sea mejor que la otra, en general todas buscan facilitar la toma de información y

reducir los costos, además evitar el factor humano como fuente de error, a continuación se hace

una breve descripción de que trata cada una, sus ventajas y desventajas.

Aplicaciones móviles básicamente consiste en considerar que debido al uso masificado de teléfonos celulares o smart

phones, que además de la posibilidad de conectarse a sensores externos, pueden usar nueve

sensores integrados incluidos diferentes transmisores (red de operadores, WiFi, Bluetooth), FM y

recibidores GPS, acelerómetros, cámara, compas digital y micrófono (Brovelli, Minghini, & Zamboni,

2015), podemos recoger información muy precisa de los comportamientos de movimiento de las

personas, información de la ruta que tomaron. Adicionalmente el usuario puede suministrar

información en tiempo real de condiciones de la vía., choques o cualquier particularidad.

Ventajas

Esta tecnología permite recoger información masiva y certera, puesto que el celular es un

artículo personal que viaja con las personas, dando gran precisión.

No es costoso recogerla, al no requerir personal su obtención implica mínimas inversiones

en campañas de campo, más no en el diseño de la aplicación

Desventajas

Existen preocupaciones de hasta donde esta información es pública, hay personas y

organizaciones que argumentan que se están violando aspectos de privacidad.

Si bien es información que ya se encuentra recogida, está en manos de los operadores

quienes por seguridad jurídica no la hacen accesible

Requiere una participación activa de las personas, por la regla de participación observada

por Nielsen en 2006, en un sistema abierto de contribución 90% de los usuarios consume

información, 9% contribuye ocasionalmente, y solo el 1% contribuye constantemente.

Page 15: Metodología para calcular parámetros de tránsito a partir de

15

Dispositivos incorporados y Datos GPS

Esta tecnología está muy relacionada con la anterior, consiste en equipar ya no a la persona sino al

vehículo con un dispositivo que guarda la información enviada por los sensores instalados,

comúnmente esto es cuando se requieren hacer estudios más precisos, por lo cual los sensores

instalados son más sensibles y tienen menos margen de error, además las mediciones se hacen

sobre vehículos o condiciones planeadas, los datos recogidos se almacenan en el dispositivo

instalado y posteriormente descargados.

Ventajas

Esta tecnología provee información precisa

Los dispositivos se consiguen con relativa facilidad, si se va a focalizar en una sola variable

se pueden reducir costos comprando el sensor necesario para medir solo esa variable.

Desventajas

Requiere inversiones medianas para la compra de los dispositivos

La información se almacena en el dispositivo, ante cualquier eventualidad la información

se abra perdido

Al ser información tomada programadamente puede tener algún sesgo.

Análisis de Videos Consiste en la instalación de cámaras sobre algunos puntos de gran importancia para la red, al

comienzo se pensó como un circuito cerrado de cámaras en las cuales se esperaba que una

persona interpretara lo que estaba pasando, Actualmente los sistemas de manejo del trafico

utilizan los videos digitales para procesar automáticamente la escena de interés y extraer la

información de interés para el tráfico. Un video procesador consiste en una o más cámaras y un

computador basado en un microprocesador que digitaliza y analiza las imágenes, un software que

interpreta las imágenes y las convierte en información del tráfico.

Ilustración 7, Imagen software de interpretación del video.

Page 16: Metodología para calcular parámetros de tránsito a partir de

16

Ventajas

La información recogida evita el factor humano y en caso de que existan dudas sobre su

análisis o interpretación esta guardada para su verificación.

La información recogida es típica, no tiene sesgos de comportamiento planificado en la

toma de campo.

Existen variedad de dispositivos y técnicas para la recolección de datos.

Ya existen software especializados en procesar la información recogida de esta manera.

Desventajas

Se requieren inversiones en los dispositivos de recolección y análisis de la información.

Metodología para la ubicación del punto para tomar la información

en Bogotá Para la definición del punto de toma de

información se trató de encontrar un

corredor que representará las

características del tráfico en Bogotá de

acuerdo con los parámetros que influyen

más en el tránsito.

A partir de un análisis geográfico de las

anteriores características se encontró la

intersección para la toma de información.

Todos los análisis presentados fueron

hechos a partir de información

suministrada por la SDM (Secretaría

distrital de Movilidad de Bogotá).

Tipología de vías, perfil Geométrico A partir de la tipología de vías que tiene la secretaría de planeación para la red vial primaria de

Bogotá se determinó cual era el perfil predominante, siendo este las tipologías V-2 y V-3 que

comprenden un 67% del total, estas tipologías de vías tienen tres carriles por sentido y lo que las

diferencia es que tienen un separador entre ellas más angosto.

Tabla 1, % de perfiles viales para la red primaria de Bogotá

Tipología Longitud(m) %

PAR 16479 3%

V-0 40132 7%

V-1 93593 15%

V-2 218543 36%

V-3 192345 31%

V-3E 32442 5%

(en blanco) 19922 3%

Total general(m) 613455 100%

Total general(Km) 613

Punto toma de información

Presencia de

transporte público

Tipología de vías.

Densidad semafórica

Ilustración 8, factores para hallar el punto de toma de información

Page 17: Metodología para calcular parámetros de tránsito a partir de

17

Ilustración 9, Perfil vial tipo V-2

Ilustración 10, Perfil vial tipo V-3

En promedio las vías tipo V-2 tienen una longitud de 7.28 km y las tipo V-3 de 2.66 km, dado que lo

que se busca es tener un corredor tipo, o que se encuentre en el promedio se realizó un rango para

obtener las posibles vías en donde se debería realizar el vuelo. A continuación una tabla con el

nombre de los corredores tipo V-2 y su longitud.

Page 18: Metodología para calcular parámetros de tránsito a partir de

18

Densidad semafórica Debido a que las condiciones de tráfico en flujo interrumpido están definidas en contextos urbanos

por los semáforos, se calculó para la tipología dominante, V-2, la densidad semafórica puesto que

se quería que los parámetros calculados no fuesen afectados por factores como los vehículos

remanentes.

En promedio para esta tipología de vía se tiene un espaciamiento de 1km entre semáforos, dados

los volúmenes y los tiempos de ciclo se espera que no se presenten efectos diferentes a los

contemplados que no permitan hacer un buen análisis.

Tabla 2, longitud de los corredores tipo V-2

Ilustración 11, Mapa de tipología de la red vial primaria de Bogotá

Page 19: Metodología para calcular parámetros de tránsito a partir de

19

Tabla 3, tabla densidad semafórica para tipología V-2NOMBRE densidad semaforica longitud (Km)

AVENIDA A COTA 0,00 0,01497404862

AVENIDA JIMENEZ DE QUESADA 0,22 1,76592284042

AVENIDA COLON 0,28 2,21798402866

AVENIDA CHILE 0,29 9,27364093176

AVENIDA CIUDAD DE LIMA 0,29 2,92032125179

AVENIDA DE LOS COMUNEROS 0,34 4,43657752128

AVENIDA PABLO VI 0,36 7,26654205333

AVENIDA JORGE URIBE BOTERO 0,37 1,49967184939

AVENIDA CARACAS 0,38 25,70456742040

AVENIDA FERNANDO MAZUERA 0,40 7,67021939407

AVENIDA PEDRO LEON TRABUCHY 0,49 1,95783727887

AVENIDA DE LOS CERROS 0,50 0,99417632910

AVENIDA RODRIGO LARA BONILLA 0,50 3,01953985765

AVENIDA JORGE GAITAN CORTES 0,51 7,15862930559

AVENIDA ALFREDO D BATEMAN 0,51 5,62487099660

AVENIDA PRIMERO DE MAYO 0,52 17,08573557580

AVENIDA CIUDAD DE CALI 0,60 15,05581128280

AVENIDA CALLEJAS 0,72 2,88855299093

AVENIDA DEL CONGRESO EUCARISTICO 0,73 13,19201078430

AVENIDA SAN JOSE 0,76 1,52602681103

AVENIDA JORGE ELIECER GAITAN 0,83 4,17365061234

AVENIDA CIUDAD DE VILLAVICENCIO 0,96 18,30527679740

AVENIDA ALBERTO LLERAS CAMARGO 1,05 16,84115557150

AVENIDA BOSA 1,06 4,22196335202

AVENIDA LAUREANO GOMEZ 1,15 8,08291999220

AVENIDA JOSE CELESTINO MUTIS 1,20 6,01894804644

TRANSVERSAL DE SUBA 1,61 1,61165574974

AVENIDA TRANSVERSAL DE SUBA 1,62 6,46591201179

AUTOPISTA AL LLANO 2,04 10,18092557560

AVENIDA LA SIRENA 4,83 4,83159494216

AVENIDA LA ESMERALDA 5,87 5,87149988707

Presencia de transporte público Por último se realizó un análisis del número de rutas

que cargaban cada corredor, esto debido a el comportamiento que tiene el transporte público

respecto el resto de los vehículos, lo cual genera impactos negativos en la circulación, por lo cual

se consideró.

Para la tipología de vías V-2 hay en promedio 149 rutas de transporte público, SITP, que las

atraviesan. A continuación un mapa y una tabla que muestran en detalle los datos analizados.

Ilustración 12, Mapa densidad semafórica para los corredores tipo V-2

Page 20: Metodología para calcular parámetros de tránsito a partir de

20

Tabla 4, número de rutas del SITP para los corredores tipo V-2NOMBRE # de rutas del SITP

AVENIDA A COTA 0

AVENIDA DE LOS CERROS 7

AVENIDA SAN JOSE 16

AVENIDA JORGE URIBE BOTERO 19

TRANSVERSAL DE SUBA 36

AVENIDA COLON 38

AUTOPISTA AL LLANO 50

AVENIDA PEDRO LEON TRABUCHY 51

AVENIDA JIMENEZ DE QUESADA 63

AVENIDA JORGE ELIECER GAITAN 87

AVENIDA RODRIGO LARA BONILLA 93

AVENIDA LA SIRENA 98

AVENIDA CIUDAD DE LIMA 104

AVENIDA ALBERTO LLERAS CAMARGO 105

AVENIDA CALLEJAS 105

AVENIDA DE LOS COMUNEROS 106

AVENIDA TRANSVERSAL DE SUBA 116

AVENIDA FERNANDO MAZUERA 118

AVENIDA LAUREANO GOMEZ 124

AVENIDA BOSA 131

AVENIDA LA ESMERALDA 139

AVENIDA ALFREDO D BATEMAN 160

AVENIDA PABLO VI 208

AVENIDA JORGE GAITAN CORTES 228

AVENIDA JOSE CELESTINO MUTIS 230

AVENIDA CARACAS 307

AVENIDA CIUDAD DE CALI 361

AVENIDA CHILE 368

AVENIDA DEL CONGRESO EUCARISTICO 370

AVENIDA CIUDAD DE VILLAVICENCIO 375

AVENIDA PRIMERO DE MAYO 412

Promedio 149

Corredor seleccionado, Av. José celestino Mutis-Calle 63.

Ilustración 14, Calle 63 con Av. Carrera 24

Ilustración 13, Mapa número de rutas para los corredores tipo V-2

Page 21: Metodología para calcular parámetros de tránsito a partir de

21

Ilustración 15, Calle 63 con Av. Carrera 102

Una vez elegido el corredor, se propusieron sus principales intersecciones para la toma de

información, de las dos se escogió la Calle 63 con Carrera 24 debido a su ubicación y

representatividad de la dinámica bogotana, además la segunda intersección se encontraba en el

radio de seguridad del aeropuerto El Dorado.

La herramienta Para la toma de información, se usó un cuadrocoptero DJI phantom visión +, este drone cuenta con

una independencia de vuelo de 15 minutos, gracias a sus sistemas a bordo es de muy fácil

maniobrabilidad, es pequeño y su cámara es capaz de grabar videos en HD 1920-1080 y fotos geo

referenciadas cada segundo, por experimentos pasados para tener buena visibilidad del tráfico es

recomendable una altura de vuelo de entre 50m y 100m.

Además posee la función FPV (First Person View) la cual permite ver en vivo lo que se está filmado

en ese momento, por lo cual se puede tener precisión sobre la información recogida y hacer

correcciones inmediatamente en caso de ser necesario.

Page 22: Metodología para calcular parámetros de tránsito a partir de

22

Identificación de la intersección Una vez escogida la intersección se procedió a hacer visitas de campo para su descripción general.

Determinación del periodo de toma de información Dado que no se tenía un aforo sobre la intersección seleccionada se observaron las intersecciones

adyacentes, determinando que la hora pico para los movimientos 1 y 2 es de 9:15 a 10:15 y para los

movimientos 3 y 4 era de 7:15 a 8: 15, por lo cual se determinó que el periodo para la toma de los

videos era de 7am a 12 am, cubriendo todas las condiciones de tráfico.

Aforo Carrera 24 con calle 66 y calle 68

Ilustración 16, Histograma día típico, HMD 9:15am-10:15am

Page 23: Metodología para calcular parámetros de tránsito a partir de

23

Ilustración 17, Histograma día típico sábado, HMD: 9:45am - 10:45am

Aforo Carrera 13 con calle 63

Ilustración 18, Histograma día típico miércoles, HMD: 7:15am - 8:15am

Ilustración 19, Histograma día típico sábado, HMD: 9:45am - 10:45am

Page 24: Metodología para calcular parámetros de tránsito a partir de

24

Plan semafórico por último se tomó el

plan semafórico de la

intersección para

calcular los tiempos de

ciclo, de rojo y de verde

efectivo, estos fueron

comprobados con los

videos tomados en los

cuales se contabilizó que

estos tiempos

correspondieran a los del

plan entregado

Metodología propuesta

Recolección de información primaria En esta primera etapa se hacen los análisis iniciales de la información obtenida antes de los vuelos,

con esta información se puede realizar una planeación más específica para saber cómo debería ser

la toma de información para maximizar su potencial, por ejemplo si se está buscando analizar los

periodos críticos hacer la toma de información más precisa.

Procesamiento de la información recolectada Una vez con los videos tomados esta es la parte en la que a través de nuevas tecnologías se procesa

semi-automáticamente la información, en este caso los aforos por tipo de vehículo se hicieron con

SDM OK SDM OK Campo OK SDM OK

no si

Altura de vuelo

Cálculo de la distancia base

tiempo de vuelo

bases teoricas

Perfiles viales

Metodología

Recolección de información

primaria

Calculo de parámetros de tránsito

discusión de resultados y

recomendaciones para próximas

investigaciones

Calculo de los parámetros de tráfico

Planes semaforicosVolumenes

vehiculares

Vuelos con el drone

en la intersección

Aforos

Vehiculares por

ciclo por carril

calculo de volumenes

vehiculares equivalentes

por ciclo por carril

Medición tiempo de

recorrido de la distancia base

Procesamiento la información

recolectada

Calibración de la función flujo demora

del profesor Akcelik con los

parámetros calculados

Vehículos equivalentes en cada carril cuando el ultimo

veh en cola empieza a recorrer la distancia base

Calculo de velocidad media espacial del último veh. en colaCalculo de densidades (vehiculos equivalentes por

Kilometro) general y por carril

Vehículos en cada carril cuando el ultimo veh en cola empieza

a recorrer la distancia base

Conclusiones y observaciones

cambiar la distancia base

discusión de parámetros de tráfico

hallados

recomendaciones para toma de

información con esta nueva

herramienta

Calculo del tiempo estimado de recorrido de la distancia Base con

los parametros hallados usando la función flujo demora del

profesor Akcelik

Función flujo-demora

Comparación con los valores medidos

con la información recogida en

campo

diferencias porcentuales

diferencias exactas

¿los valores calculados son

lógicos?

Relacionar la Velocidad media espacial y la densidad Relacionar el fujo vehicular y la densidad

Page 25: Metodología para calcular parámetros de tránsito a partir de

25

el software STA, Smart traffic Analizer, pero la velocidad media espacial del último vehículo en cola

no se calculó con este software, esto debido a que esta velocidad se basa en la del último vehículo

que es el que representa como sería el flujo si los vehículos no fueran detenidos por el semáforo, es

software calculaba la velocidad de todos los vehículos y presentaba algunas fallas, por lo cual hacia

que los efectos de aceleraciones y desaceleraciones no pudiesen ser descartados..

El último parámetro calculado es la densidad, esta es con referencia a una distancia base, después

de un análisis de sensibilidad se determinó que la distancia base debería ser, o almenos estar

aproximada a la longitud media de la cola en el acceso a la intersección.

Cálculos de parámetros de tráfico Se procede a Calcular la Velocidad de flujo con bajos volúmenes, la velocidad de servicio de la

intersección, y la capacidad por ciclo de la intersección. Para esto se grafican estos parámetros

contra la densidad calculada anteriormente, se busca una buena aproximación con una regresión

polinómica de segundo de segundo orden puesto que esta da el mejor ajuste y es fácil derivarla para

hallar sus máximos y mínimos

Ilustración 20, Grafica esperada Velocidad Vs. Densidad

Page 26: Metodología para calcular parámetros de tránsito a partir de

26

Ilustración 21, Grafica esperada de Flujo Vs. Densidad

Como se observa con estos máximos y mínimos se hallaran los parámetros buscados de tránsito

que se usaran para Calcular los tiempos de recorrido con la función flujo demora Akcelik.

Tabla de equivalencias Tabla 5, equivalencias de vehículos, fuente: monitoreo, seguimiento y planeación del tránsito y transporte de Bogotá D.C.

Tipo de vehículo Factor de equivalencia

Automóvil 1

Motos 0,5

Buses 2

Camiones 2

Densidad La densidad se expresa como el número de vehículos que hay en una distancia dada. Para hallar este

valor se dividió el número de vehículos que se encontraban dentro de la distancia base cuando el

último vehículo en cola iniciaba a recorrer la distancia base [vehículos equivalentes], sobre una

distancia de referencia (Distancia Base) [km].

Se escogió esta manera de calcular la densidad puesto que se quería analizar el comportamiento de

los conductores cuando se encuentran en la condición más parecida a flujo ininterrumpido en la

cual no existen interferencias por los semáforos y los comportamientos corresponden a condiciones

del tráfico. Por ejemplo el espaciamiento entre vehículos es diferente mientras están parados que

cuando se encuentran en movimiento.

Page 27: Metodología para calcular parámetros de tránsito a partir de

27

Para encontrar cual debería ser la distancia base apropiada se realizó un análisis de sensibilidad en

el que se tomaron tres distancias base, de 20m, 40m y 50m. En el análisis lo que se grafico es como

a medida que cambia la distancia base la velocidad media espacial de este último vehículo se

comportaba, se encontró entonces que con distancias muy cortas esta velocidad se subestima y con

distancias muy largas la velocidad se sobreestima, esto debido a que la velocidad para este ejercicio

se calculó como la división entre la distancia base y el tiempo que tardaba este vehículo en

recorrerla.

Se encontró entonces que la mejor distancia base debe ser la longitud promedio de la cola, que para

esta medición fue de 41,13 m, por lo cual la densidad y la distancia base la velocidad se calcularon

con los valores medidos con una distancia base de 40 m

Ilustración 22, análisis de sensibilidad de la distancia base

Ilustración 23, ilustración acceso 3 a la intersección, elaboración propia

0

5

10

15

20

25

75 125 175 225 275 325 375 425

Vel

oci

dad

med

ia e

spac

ial [

Km

/h]

Densidad [Vehiculos equivalentes por kilometro]

Promedio de Velocidad (20m)[Km/h] Promedio de Velocidad 40m [Km/h]

Promedio de Velocidad 50m [Km/h]

Page 28: Metodología para calcular parámetros de tránsito a partir de

28

Como se observa con una distancia base de 40 m se tiene una velocidad estable en casi todos los

puntos, con una distancia menor se tienen valores menores y con valores mayores por condiciones

de tráfico a densidades mayores la velocidad aumenta.

Calculo de capacidad – Flujos de saturación Dado que se está trabajando en una intersección semaforizada se trabajó el termino de flujos de

saturación como base teórica para calcular la capacidad de los accesos a la intersección, este se

define como: “Es la tasa máxima de flujo vehicular que puede atravesar la intersección desde un

acceso, bajo condiciones prevalecientes de tránsito en la vía cuando se dispone de 100% del tiempo

efectivo de luz verde [veh/h]” (Akcelik, 2003)

Ilustración 24, dinámica flujos de saturación

La forma tradicional de calcular los flujos de saturación es ir en la hora de máxima demanda y

encontrar el cuarto de hora más cargado, este entonces será el flujo de saturación que multiplicado

por el número de ciclos semafóricos en la hora dará la capacidad de la vía por hora, sin embargo

dado que existen varias tipologías de vehículos primero se pasan los flujos a vehículos equivalentes,

es decir, la capacidad de la vía se expresa en vehículos equivalentes por hora.

Para calcular la capacidad de los accesos en lugar de observar solo el cuarto de hora más cargado

de la hora más cargada se hicieron vuelos con varias condiciones de tráfico para tener varios puntos,

lo que se buscaba era tener una curva como la esperada, realizar una regresión y calcular su máximo,

esta sería la capacidad del movimiento a la intersección

Page 29: Metodología para calcular parámetros de tránsito a partir de

29

Ilustración 25, gráfica densidad vs. flujo mov 4

Ilustración 26, grafica densidad vs. flujo mov 3

Como se observa si bien se identifica una tendencia, los ajustes no son buenos, esto se debe a que

para una misma densidad existen varios flujos equivalentes, Al preguntarse por qué ocurre esto,

primero se hizo evidente la necesidad de aclarar que si bien existe una capacidad por ciclo

dependiendo su distribución modal, debido a que no sabemos esta distribución con certeza, se

realizó la conversión a vehículos equivalentes para lograr dar un estimativo, esto siguiendo la

definición cuando indica que es el cálculo en condiciones prevalecientes.

Se planteó entonces la hipótesis que estos flujos equivalentes superiores a la capacidad calculada

se debían a la distribución modal en esos ciclos y los flujos reales, esto se corroboró en la base de

y = -0,0003x2 + 0,1939x + 20,402R² = 0,208

0

10

20

30

40

50

60

70

0 50 100 150 200 250 300 350 400

Flu

jo[v

eheq

uiv

alen

tes

x ci

clo

]

Densidad [veh equivalentes x Km]

Flujo Vs Den mov 4

y = -0,0004x2 + 0,1968x + 20,578R² = 0,2267

0

10

20

30

40

50

60

70

0 50 100 150 200 250 300 350 400

Flu

jo[v

eheq

uiv

alen

tes

x ci

clo

]

Densidad [veh equivalentes x Km]

Flujo Vs Den mov 3

Page 30: Metodología para calcular parámetros de tránsito a partir de

30

datos para el movimiento 4. Para el 92% de los ciclos de tiempo de verde que se midieron los flujos

están por debajo de la capacidad estimada, la distribución promedio fue de 66% autos, 27% motos,

3% Camiones, 4% buses. El 8% restante donde el flujo equivalente da mayor a la capacidad, la

distribución fue de 59% Autos, 34% motos, 3% camiones, 4% Buses. En promedio para el 8%

superior, pasaron 90 vehículos reales por ciclo, la suma de autos, buses, camiones y motos. Para el

92% restante pasaron 77.

A continuación las gráficas donde se calcula la capacidad por movimiento y por carril, lo que se hizo

fue calcular 3 cuervas, una con los valores máximos, una con el promedio y otra con el mínimo, dado

que se buscaba hallar la capacidad para las condiciones prevalecientes se halló la capacidad en

vehículos equivalentes con la regresión polinómica de segundo orden a partir de los valores

promedio y se transformaron en vehículos reales usando la distribución modal calculada a partir de

todas las medidas

Tabla 6, parámetros de transito generales movimiento 3

densidad máxima 316,5

Q x ciclo [Veh equivalentes] 50,59

# ciclos x hora 30

Q x hora [Veh equivalentes] 1517,69

Autos 1184

Buses 53

Camiones 23

Motos 364

Total 1624

Tabla 7, distribución modal mov 3

Distribucion modal General

Autos 78%

Buses 7%

Camiones 3%

Motos 12%

Ilustración 27, gráfica capacidad mov 3 general

Page 31: Metodología para calcular parámetros de tránsito a partir de

31

Como se observa los carriles que tienen alguna afectación al tráfico, por ejemplo para este

movimiento los carriles 1 y 3 tienen una capacidad reducida debido al efecto del paradero de buses

en el carril 1 y al giro a la izquierda en la siguiente intersección.

Ilustración 28 gráfica capacidad mov 4 general

Page 32: Metodología para calcular parámetros de tránsito a partir de

32

Tabla 8, parámetros de transito generales movimiento 4

densidad máxima 306,83

Q x ciclo [Veh equivalentes] 82,54

# ciclos x hora 30

Q x hora [Veh equivalentes] 2476,26

Autos 1582

Buses 58

Camiones 32

Motos 1430

Total 3101

Tabla 9, distribución modal mov 4

Distribucion modal General

Autos 64%

Buses 5%

Camiones 3%

Motos 29%

Por último se escogió este movimiento como el referente para tomar los parámetros de Transito

puesto que es el que representa mejor la intersección dadas sus características, es decir la

interferencia en los carriles y los valores hallados.

Page 33: Metodología para calcular parámetros de tránsito a partir de

33

Calculo de velocidad

Ilustración 29, teoría del profesor Akcelik para flujo interrumpido

Conceptualmente, lo que se está planteando, es que cuando la relación volumen capacidad (q/Q)

es mayor a uno, hay un comportamiento diferente al planteado teóricamente, en la ilustración 27,

la región C, en donde existe una capacidad mayor a la planteada, capacidad real.

Esta velocidad que se gráfica es la velocidad medía espacial definida como:

“La velocidad media espacial o velocidad media-espacio, es la media aritmética de las velocidades

de los vehículos que en un instante dado ocupan un tramo de una vía. Se obtiene, pues, como la

media de las velocidades instantáneas de todos los vehículos que circulan por ese tramo de

la vía en ese instante, por lo que para obtenerla hay que medir estas velocidades

instantáneas.”(Ortúzar, J., & Willumsen, L. (2011). Modelling Transport. Wiley.)

Dado que se está analizando la intersección para presentar valores típicos, se presenta la gráfica del

movimiento que mejor representa la intersección, en este caso el movimiento 4, que presenta un

comportamiento con un ajuste muy bajo pero parecido al comportamiento esperado.

Ilustración 30, Velocidad vs. Densidad

Page 34: Metodología para calcular parámetros de tránsito a partir de

34

Hay que tener en mente que lo que se intentó hacer es relacionar la velocidad de circulación con la

densidad de los vehículos y que debido a dificultades para obtener la velocidad puntual de todos los

vehículos que entran a la intersección por movimiento lo que se decidió fue tomar un vehículo que

representara la velocidad de flujo que llevarían todos los vehículos a su paso por la intersección si

para este movimiento se le diese todo el tiempo de ciclo verde.

Observando los videos se llegó a la conclusión que una vez despejados los primeros vehículos todos

los que pasaban por el movimiento circulaban a una velocidad constante, es decir tenían aceleración

0, y que la velocidad de los vehículos dependía entonces de la densidad. Si bien es una suposición

fuerte, como se comprobó con el procesamiento para cada densidad existía un headway o

distanciamiento promedio entre vehículos en tiempo directamente relacionado con la densidad,

por ejemplo para las densidades más altas el espaciamiento promedio era de 1 segundo, a medida

que disminuía la densidad este espaciamiento se hacía más grande.

Dado que para una densidad existían varias mediciones este valor de velocidad se calculó como el

promedio de la velocidad media espacial del último vehículo en cola para

En conclusión si existe un supuesto fuerte respecto a la velocidad media espacial, sin embargo

después de revisar los videos y con las limitantes de procesamiento fue la mejor aproximación que

se pensó, queda para el futuro apoyarse en nuevos software para el procesamiento de la velocidad

buscando ajustar mejor la curva a lo planteado teóricamente por el profesor Akcelik.

Calibración de la función flujo demora del profesor Akcelik con los

parámetros calculados Con los valores hallados se procede a calcular el tiempo de recorrido de la distancia base y se compara con el medido en campo y procesado a través de los videos. Ecuación 4, Ecuación de Akcelik para flujo interrumpido

Como se observa, no hay una tendencia muy clara respecto al tiempo de recorrido en función de la

saturación, esto debido a que el tiempo de recorrido depende de la velocidad y al hacer las

regresiones se encontró una relación muy baja entre la velocidad y la densidad.

Sin embargo, los valores de recorrido calculados con la función del profesor Akcelik se comportan

de manera creciente, y se encuentra dentro de los valores medidos, por lo que se pueden considerar

una buena aproximación a la realidad

Page 35: Metodología para calcular parámetros de tránsito a partir de

35

Ilustración 31, Grafica de comparación entre valores hallados con la función flujo demora y los medidos en los videos

Discusión de resultados y recomendaciones para próximas

investigaciones

Conclusiones • Las funciones flujo demora se basan en estudios de una vía no interrumpida de un carril.

Como se observó, el comportamiento en la realidad de flujos interrumpidos es diferente.(

Akcelik & Associates, 2003).

• Hay que hacer una revisión de las equivalencias de vehículos puesto que se espera que

sirvan para normalizar los valores al hacer análisis, sin embargo durante el estudio se

evidenció que generan problemas para analizar datos.

• La capacidad de una vía no está determinada solo por sus condiciones físicas, sino también

por la composición vehicular del flujo que está pasando sobre ella.

• La capacidad hallada en vehículos equivalentes para los movimientos es un valor hallado

con condiciones de tráfico prevalecientes.

• Es posible recolectar información con herramientas no tradicionales que permiten hacer

mejores análisis, es aconsejable estimular su uso.

• Con la información recogida no solo es posible hacer estudios sobre el tránsito, existe

potencial para usar la información en seguridad vial, diseño de intersecciones, evaluación

de comportamientos de conductores, etc.

• Para el cálculo de las velocidades se deja la puerta abierta a que se puedan usar nuevas

herramientas para completar el análisis y buscar un mejor ajuste.

0

5

10

15

20

25

30

0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 1,1

Tiem

po

de

reco

rrid

o [

s]

Saturación (q/Q)

t acke t cur

Page 36: Metodología para calcular parámetros de tránsito a partir de

36

Discusión de resultados Los datos de capacidades de los movimientos hallados se compararon con los datos medidos en

campo, se considera que los valores hallados corresponden a la capacidad con las condiciones de

tráfico prevaleciente, dado que la capacidad de una vía no depende solo de sus condiciones físicas

sino del flujo que lo está atravesando

Para el cálculo de la velocidad media espacial existe la limitante de poder calcularla para todos los

vehículos, hay una falencia en cuanto a la capacidad de procesar la información, un siguiente paso

puede ser recalcular estas velocidades buscando un mejor ajuste y así mejores valores para modelar.

Con las Nuevas herramientas es posible tener mejores datos, el reto ahora está en desarrollar

complementos y metodologías que permitan procesar y analizar esta nueva información para que

su uso contribuya a la optimización de procesos, esta tesis fue un primer esfuerzo donde se buscaba

dar un primer pasó en pro de modernizar antiguas técnicas para tomar información, el fin último

era demostrar que existen campos nuevos de investigación a partir de la tecnología y que se pueden

utilizar.

Recomendaciones para tomar la información con drones • Es recomendable que el punto de despegue y el aterrizaje sea en el mismo (Salvo, Caruso,

& Scordo, 2014)

• El número de videos dependerá del tiempo de ciclo y la capacidad de vuelo del drone, se

debe buscar que con los videos tomados almenos se puedan tener 30 ciclos grabados en la

intersección, # de vuelos = tiempo de ciclo[s]*30/capacidad de vuelo del drone[s]

• La altura recomendada dependerá de la información que se desee tomar, sin embargo por

cuestiones de análisis esta debería ser la misma.

• De igual manera dado que se busca realizar un análisis ordenado y sistemático, el ángulo

de la cámara deberá ser el mismo.

• Como las condiciones de tránsito varían temporalmente, es necesario realizar varias tomas

durante rangos de tiempo en que se presenten todas las condiciones. El número de tomas

dependerá de la intersección, pero se espera que sean mayores a 30 para observar una

tendencia.

• Es recomendable tomar los videos en la máxima calidad de la cámara para lograr mejores

visualizaciones y análisis pero sin comprometer la capacidad de almacenamiento.

• Se deben seguir las regulaciones y disposiciones de los entes reguladores a fin de evitar

inconvenientes y/o multas.

Page 37: Metodología para calcular parámetros de tránsito a partir de

37

Bibliografía Akcelik, R. (2003). Speed-Flow Models for Uninterrupted Traffic Facilities. Greythorn Victoria:

Akcelik & Associates Pty Ltd.

Bas, E., Tekalp, M., & Salman, S. (s.f.). Automatic Vehicle counting from video for traffic flow

analysis. Estambul: College of Engineering Koc.

Bethke, K.-H., Baumgartner, S., Gabele, M., Hounam, D., Kemptner, E., Klement, D., . . . Erxleben,

R. (2006). Air- and spaceborne monitoring of road traffic using SAR moving target

indication-Project TRAMRAD. Photogrammetry & Remote Sensing, 243-259.

Brovelli, M. A., Minghini, M., & Zamboni, G. (2015). Public participation in GIS via applications.

Como, Italia: Politecnico de Milano.

C.K., T., & D., G.-B. (2006). Extracting dynamic spatial data from airbone imaging sensors to

support traffic flow estimation. Columbus: Photogrammetry & remote sensing.

Coifman, B., McCord, M., R.G., M., M., I., & Y, J. (2006). Traffic flow data extracted from imagery

collected using a micro unmaned aerial vehicle. Applications of advanced technology in

transportation, 298-303.

Enock, T. M., & Ren, M. (2014). Calibration and evaluation of link congestion functions: Applying

Intrinsic Sensitivity of Link Speed as a Practical Consideration to Heterogeneous Facility

Types within Urban Network. Miami: The florida State University.

Hyodong, O., Seungkeun , K., Hyo-Sang , S., Antonios, t., & White, B. (2013). Behaviour recognition

of ground vehicle using airborne monitoring of unmanned aerial vehicles. International

Journal of Systems Science, 37-41.

Joo, S., Oh, C., Jeong, E., & Lee, G. (2014). Categorizing bicycling enviroments using GPS-

basedpublic bicycle speed data. Asan: department of Transportation and Logistic

Engineering, Hanyang University, Ansan, Republic of Korea.

Ko, K., Oh , J.-S., & Dong, L. (2007). Leassons Learned: Applications of small UAV for Urban highway

traffic monitoring. Reno, Nevada: Aerospace Sciences meeting and exhibit.

Márquez, L., García, D., & Guarín, L. (2015). Funciones Volumen-demora BPR y cónica en vías

multicarriles de Bogotá. Revista de Ingeniería Universidad de los Andes, 30-39.

McCord, M., Misbalani, R., Coifman, B., Ji, Y., & Iswalt, M. (2006). Determining Origin-Destination

flows across a Two-intersection Network from Non-overlaping Uav and Ground based

Imagery. Applications of advanced technology in transportation.

Ortúzar, J., & Willumsen, L. (2011). Modelling Transport. Wiley.

PTV Ag. (2013). Ptv Visum 13 Fundamentals. Karlsruhe: Ptv Ag.

Page 38: Metodología para calcular parámetros de tránsito a partir de

38

R McCord, M., Yang , Y., Jiang, Z., Coifman, B., & Goel, P. (1955). Estimating Annual Average Daily

traffic from Satellite Imagery and Air Photos. Transport Research.

Salvo, G., Caruso, L., & Scordo, A. (2014). Urban traffic analysis through an UAV. Procedia social

and behavioral Sciences, 1083-1091.