MODELACIÓN DE LADEMANDA DE TRANSPORTE CON TransCAD LUIS GABRIEL MÁRQUEZ DÍAZ Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia Modelación de la demanda de transporte con TransCAD Tunja, 2006 Luis Gabriel Márquez Díaz
[email protected] [email protected] [email protected] [email protected] ISBN Obra Independiente: 978-958-44-2052-7 Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia Tunja, Boyacá, Colombia. Medio electrónico o digital: Cd-Rom Formato: PDF 2007-07-09 © 2007 by Luis Gabriel Márquez Díaz PRESENTACIÓN El propósito fundamental de este documento no es otro que apoyar las labores académicas de pregrado del curso electivo “Modelación de la demanda de transporte con TransCAD” del último semestre académico del programa de Ingenieria en Transporte y Vías de la Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia (UPTC). Por supuesto que esta afirmación no impide que el libro pueda ser usado en programas de especialización, en diplomados o en cursos de corta duración; por el contrario, su diseño modular facilita su utilización en cursos formales y además está concebido para que el estudiante, por su propia cuenta, pueda avanzar en el aprendizaje autónomo de TransCAD como herramienta de modelación del transporte; lo único que se requiere como conducta de entrada es que el estudiante haya cursado las asignaturas de redes y demanda de transporte, ya que de otra manera sería muy difícil alcanzar un correcto aprovechamiento de los temas tratados. El autor de esta obra deja en claro que existen muchos otros paquetes informáticos que pueden ser utilizados como herramientas de apoyo en los procesos de planificación de transporte; se pueden mencionar entre otros, QRS II, Emme/2 y PTV Vision, de los cuales la UPTC, al igual que en el caso de TransCAD, también tiene licenciamiento. No se podría afirmar que alguno de estos paquetes sea mejor que otro, salvo en algunos aspectos específicos; tan solo se puede decir que el autor tiene más experiencia en el manejo de TransCAD y ésta es virtualmente la única razón por la cual se ha preferido el uso de este software sobre los demás. Los contenidos del libro han sido agrupados en dos secciones. La sección A es algo así como la fase de aprestamiento, con la cual se pretende que el estudiante se familiarice con el manejo de TransCAD. Al final de esta fase, el estudiante debe estar en capacidad de crear y utilizar archivos geográficos para el análisis de transporte, debe ser capaz de construir y manipular matrices y redes, y debe manejar sistemas de rutas y referencias lineales. Además, con el estudio de algunos temas especiales podrá generar documentos profesionales de caracterización de sistemas de transporte. Como parte final de esta primera sección, se propone la realización de un proyecto para poner en práctica lo aprendido, utilizando los datos recopilados en el estudio realizado por la UPTC, en Barrancabermeja durante el año 2005; claro que lo más seguro es que con el paso del tiempo se disponga de más información, así que en el futuro se podrían considerar algunos proyectos diferentes. La sección B se desarrolla siguiendo la secuencia del modelo clásico de transporte: generación, distribución, partición modal y asignación; aunque, para despertar el interés y tratar de motivar al estudiante, se ha preferido dar inicio a la sección B con el tema de calibración de la red, es decir la asignación de los viajes del año base y su comparación con los flujos observados en las estaciones de conteo dispuestas para tal fin. La fase de generación ha sido dividida en dos: en primer lugar se estudia la producción de viajes, y en segundo término se tratan algunos aspectos de la atracción y el balanceo de viajes. En lo referente a la distribución de viajes, son estudiados los métodos clásicos, dando especial énfasis a los modelos de gravedad. La partición modal trata con mayor detalle los modelos de elección discreta, aunque también se hace referencia a los modelos de regresión y de clasificación cruzada. Finalmente, debido a que ya había sido tratado el tema básico de asignación, se incluye un último capítulo con algunos algoritmos de asignación avanzada. Naturalmente que el alcance de TransCAD es mucho mayor que el mostrado en esta obra. De hecho, todos los temas relacionados con la asignación de viajes a redes de transporte público y todas las aplicaciones logísticas y de ruteo, han sido dejadas por fuera de los temas tratados. Esta situación de ninguna manera indica que este libro esté incompleto; tampoco se pretenderá incluir posteriormente estos temas, excepto el de asignación a redes de transporte público, que si tiene relación con el proceso de planificación del transporte. Lo que se ha querido es extraer, de los manuales y las ayudas del programa, los elementos básicos para la modelación de sistemas de transporte. SECCIÓN 1. Creación de un archivo geográfico elemental 9 2. Arcos y nodos 17 3. Áreas 23 4. Tablas y vistas de datos 29 5. Matrices 37 6. Redes 47 7. Sistemas de rutas 59 8. Referencias lineales 69 9. Temas especiales 75 10. Impresión de documentos 87 11. Proyecto 1: Caracterización de viajes en Barrancabermeja 93 SISTEMA DE INFORMACIÓN GEOGRÁFICO PARA ANÁLISIS DE TRANSPORTE A Modelación de la demanda de transporte con Ingeniería de Transporte y Vías – UPTC TransCAD Luis Gabriel Márquez Díaz LECCIÓN 1 CREACIÓN DE UN ARCHIVO GEOGRÁFICO ELEMENTAL Un Sistema de Información Geográfica (SIG) se define como un conjunto de herramientas informáticas que captura, almacena, transforma, analiza, gestiona y edita datos, espacialmente referenciados. En transporte, los datos geográficos aparecen almacenados de diversas formas: como puntos, líneas, polígonos o áreas y redes, es decir una combinación de puntos y líneas. La referenciación espacial es el medio por el cual los datos geográficos se relacionan con una localización. Normalmente, las bases de datos de los SIG consisten en conjuntos de datos que se agrupan en capas. Cada capa representa un determinado tipo de información geográfica. Por ejemplo, una capa puede incluir información sobre las calles de un espacio urbano, otra sobre los suelos de esa área, mientras que una tercera puede contener los datos sobre la altitud del terreno. Creación de un archivo Antes de iniciar la sesión en TransCAD, es recomendable crear una carpeta para almacenar todos los archivos que se generan durante su utilización. En la opción File del menú principal se debe elegir New, y en el cuadro correspondiente se marca el tipo de archivo Geographic File. Luego de pulsar el botón OK, aparece una caja para seleccionar el tipo de archivo geográfico que se pretenda crear. En este caso, se creará un archivo geográfico de puntos para representar la ubicación de los terminales de transporte urbano que existen en un área delimitada de una ciudad. Esta información se dispondrá en una capa denominada “Terminales”. Lección 1: Creación de un archivo geográfico elemental 9 Utilizando el botón Add Field del cuadro de atributos para la capa “Terminales”, se adicionarán tres campos que permitirán asociar información a cada punto: el Nombre, los Despachos Diarios y las Plataformas de cada uno de ellos. Luego de pulsar el botón OK, aparece una caja para seleccionar la carpeta en la que se debe almacenar la información, al igual que el nombre del archivo correspondiente. En este caso, se decidió que el nombre del archivo sería el mismo nombre de la capa, es decir, “Terminales”. 10 Lección 1: Creación de un archivo geográfico elemental Modelación de la demanda de transporte con Ingeniería de Transporte y Vías – UPTC TransCAD Luis Gabriel Márquez Díaz En este momento se encuentra preparado el archivo para introducir los puntos que representarán los terminales de transporte. Solamente hace falta seleccionar Tools del menú principal, y en Map Editing elegir Toolbox, para que aparezca la barra de herramientas que permite localizar los puntos. de la Para crear los puntos, se debe elegir el botón caja de herramientas y picar en el espacio de trabajo, en aquellos sitios donde se quieran ubicar. Una vez ubicados, se debe picar el botón salvar los cambios. para Para cancelar, se debe oprimir el botón Para borrar, se oprime el botón y luego se pica sobre los puntos que se van a eliminar. Atributos de los objetos El botón proporciona una forma rápida de incluir los atributos asociados a los objetos. Solamente es necesario picar el botón y luego sobre cada objeto para introducir sus atributos correspondientes. En este caso, los botones sea necesario. y permiten salvar los cambios o cancelar la acción, según Utilizando el botón de la barra principal, se genera una vista de la tabla de datos que permite la introducción y edición de información. Lección 1: Creación de un archivo geográfico elemental 11 En esta vista se puede advertir la presencia de dos campos creados internamente por el programa y que permiten la ubicación geográfica de los puntos. Estilos y etiquetas de la barra principal activa una caja donde se muestran las capas utilizadas. El El botón botón Hide Layer hace invisible la capa, el botón Add Layer permite adicionar una capa y el botón Drop Layer sirve para eliminar capas. El botón Style… permite modificar las fuentes, los colores y los íconos con los cuales se representan los objetos en el archivo. Para asignar etiquetas, se debe elegir el nombre del campo que contiene la información asociada al objeto. Por ejemplo, para que aparezca junto a cada Terminal su nombre correspondiente, se debe elegir el campo “Nombre”, la fuente, el tamaño y el color. y También pueden usarse para acceder rápidamente a las cajas de estilo y etiquetas respectivamente. 12 Lección 1: Creación de un archivo geográfico elemental Modelación de la demanda de transporte con TransCAD Ingeniería de Transporte y Vías – UPTC Luis Gabriel Márquez Díaz La vista después de aplicar estilos y etiquetas, podría verse como la siguiente. Puede observarse que el mapa ha sido archivado con el nombre “Leccion 1”. Escalado de símbolos En ocasiones es conveniente enriquecer la información presentada en un mapa. Esto puede hacerse de muchas formas, entre ellas, cambiando el tamaño de los símbolos, con base en alguno de los atributos asociados al objeto. se activa la caja que Al oprimir el botón permite el escalado de símbolos. Allí se debe elegir el campo que contiene la información que se tomará como base para el escalado; por ejemplo, el número de despachos diarios que se hace desde cada Terminal. Luego de oprimir el botón Apply el tamaño de los símbolos cambia en función del campo seleccionado. Lección 1: Creación de un archivo geográfico elemental 13 En ocasiones resulta muy útil conseguir el escalado de símbolos, a partir de relaciones matemáticas entre los campos asociados al objeto. Por ejemplo, podría ser interesante generar un mapa con símbolos escalados con el indicador calculado al dividir el total de despachos diarios entre el número de plataformas. Para esto, se debe elegir la opción Formula… de la caja que permite el escalado de símbolos. Aparece una caja para escribir la fórmula, utilizando la lista de campos, la lista de operadores y la lista de funciones. Creación de gráficas generales Oprimiendo el botón resulta muy fácil crear gráficas con base en la información almacenada. Simplemente debe seleccionarse el campo que proporciona las etiquetas para identificar cada una de las series, y el campo que contiene los datos a graficar. Por ejemplo, para hacer una gráfica del número de despachos diarios por Terminal, se debe elegir el campo “Nombre” para crear las etiquetas y el campo “Despachos Diarios” que contiene los valores numéricos. Luego se especifican las propiedades con las cuales se hará la gráfica, tales como título, tipo de gráfica, encabezado, pie de página, ejes, fuentes y estilos. El resultado será una gráfica con las características seleccionadas. 14 Lección 1: Creación de un archivo geográfico elemental Modelación de la demanda de transporte con TransCAD Ingeniería de Transporte y Vías – UPTC Luis Gabriel Márquez Díaz Para el estudiante 1. 2. 3. 4. 5. Elabore un archivo geográfico que contenga por lo menos 10 puntos. Considere: Municipios, aeropuertos, centros comerciales, colegios, estaciones de servicio, etc. Asocie por lo menos 5 campos de información. Por ejemplo, si es un aeropuerto, suponga: Nombre del aeropuerto, pasajeros nacionales, pasajeros internacionales, volumen de carga transportada, número de despachos, etc. Practique cambiando estilos y etiquetas; explore las distintas opciones. Escale los símbolos utilizados con los datos de los campos y empleando fórmulas. Grafique algunos datos de interés. Lección 1: Creación de un archivo geográfico elemental 15 Modelación de la demanda de transporte con TransCAD Ingeniería de Transporte y Vías – UPTC Luis Gabriel Márquez Díaz LECCIÓN 2 ARCOS Y NODOS La representación de un sistema vial o de transporte, puede hacerse a través de arcos y nodos. Los arcos o líneas servirán para representar las vías; y los nodos o puntos corresponderán a las intersecciones. Arcos y nodos tendrán sus propios atributos. Si se trata de vías, puede considerarse el nombre, la velocidad, la capacidad, el número de carriles, el tipo de pavimento, el ancho de calzada, el volumen de tránsito en uno u otro sentido, etc. En las intersecciones se tendrá información relativa al nombre o dirección, si existen o no dispositivos de control de tránsito, número de accidentes, existencia de semáforos, etc. La combinación de líneas y puntos hará posible la configuración de redes, sobre las cuales se pueden aplicar poderosas herramientas de análisis. Creación del archivo En esta lección se creará un nuevo archivo geográfico de nombre “Sistema vial”, eligiendo la opción Line Geographic File y marcando Create a Table for endpoint data. Esto permitirá la creación de un archivo con dos capas, una para los datos asociados a las líneas, la cual se ha denominado “Arcos” y otra para los puntos, identificada con el nombre “Nodos”. Los atributos de los arcos serán: Nombre, carriles, ancho, volumen_sentido_A, volumen_sentido_B y velocidad. Los atributos de los nodos serán: Nombre, accidentes_daños, accidentes_heridos y accidentes_muertos. Los tipos de dato a utilizar deben ser los apropiados según la naturaleza de la variable. Al igual que en la lección anterior, se debe seleccionar Tools del menú principal, y en Map Editing elegir Toolbox, para que aparezca la barra de herramientas que permite localizar las líneas. permite localizar los nodos y dibujar los arcos. Solamente debe hacerse click para El botón ubicar el nodo inicial, desplazar el indicador hasta el nodo final y hacer doble click. Lección 2: Arcos y nodos 17 Modelación de la demanda de transporte con Ingeniería de Transporte y Vías – UPTC TransCAD Luis Gabriel Márquez Díaz Ha sido creado un archivo que contiene 2 capas, 12 puntos en la capa “Nodos” y 20 líneas en la capa “Arcos”. Por ahora, la capa “Nodos” contiene información de identificación (ID del 1 al 12) y de coordenadas; la capa “Arcos” contiene también la identificación (ID del 1 al 20), longitud y dirección (Dir). Por defecto todos los arcos son creados con dirección 0, es decir sin restricción en cuanto a sentido de circulación. Para introducir los datos de los demás campos hay dos opciones: 1. y de la barra de herramientas, para introducir la información Utilizando los botones de cada arco y de cada nodo respectivamente. En este caso es necesario mantener activada la capa “Arcos”. 2. Utilizando el botón de la barra principal. En este caso debe activarse primero la capa que contiene la información que se va a introducir y luego oprimir el botón. Los datos suministrados se presentan a continuación. Nodos 18 ID Longitude Latitude Nombre Accidentes_danos Accidentes_heridos Accidentes_muertos 1 -391 305 Cr. 10 - Cll. 16 25 5 1 2 200 305 Cr. 10 - Cll. 27 15 0 1 3 200 -224 Cr. 24 - Cll. 17 12 0 0 4 0 -224 Cr. 24 - Cll. 23 5 0 0 5 0 -37 Cr. 20 - Cll. 23 19 10 2 6 -191 -37 Cr. 20 - Cll. 19 17 7 0 7 -191 -224 Cr. 24 - Cll. 19 9 1 0 8 -391 -224 Cr. 24 - Cll. 16 11 0 2 9 -391 -37 Cr. 20 - Cll. 16 14 6 1 10 -391 142 Cr. 15 - Cll. 16 32 11 3 11 200 142 Cr. 15 - Cll. 27 26 9 2 12 200 -37 Cr. 20 - Cll. 27 4 0 0 Lección 2: Arcos y nodos Modelación de la demanda de transporte con Ingeniería de Transporte y Vías – UPTC TransCAD Luis Gabriel Márquez Díaz Arcos ID Length Dir Nombre Carriles Ancho Volumen_sentido_A Volumen_sentido_B Velocidad 45 1 65,790 0 Cr. 10 2 3,60 200 180 2 81,119 0 Av. Circunvalar 4 4,00 250 310 50 3 22,264 0 Cr. 24 2 3,80 135 162 35 4 20,677 0 Cll. 23 2 3,60 105 94 40 5 21,262 0 Cr. 20 2 3,65 123 136 35 6 20,677 0 Cll. 19 2 3,50 132 124 38 7 22,264 0 Cr. 24 2 3,80 85 62 42 8 20,677 0 Cll. 16 2 3,95 90 122 45 9 19,793 0 Cll. 16 2 3,95 98 105 40 10 65,790 0 Cr. 15 2 3,90 165 105 35 11 19,793 0 Cll. 27 2 3,85 75 54 38 12 22,264 0 Cr. 20 2 3,65 100 90 36 13 30,385 0 Tr. 25 2 3,50 150 0 25 14 20,677 0 Cll. 27 2 3,85 46 64 33 15 21,262 0 Cr. 24 2 3,80 175 160 32 16 22,264 0 Cr. 20 2 3,65 95 78 31 17 29,790 0 Tr. 17 2 3,70 120 0 26 18 18,024 0 Cll. 27 2 3,95 58 75 29 19 18,024 0 Cll. 16 2 3,95 85 85 28 20 29,790 0 Tr. 26 2 3,70 85 0 24 Modificación de Arcos En la tabla anterior, que contiene la información asociada a los arcos, se puede observar que todas las líneas tienen doble sentido de circulación, ya que el campo “Dir” para todos los arcos es igual a 0. Para modificar este atributo y dar a cada arco el sentido correcto, es necesario seleccionar cada arco o cada grupo de arcos a modificar, utilizando alguno de los botones de selección: Permite seleccionar objetos individuales, haciendo click sobre ellos. Selección de todos los objetos que sean encerrados por el círculo. Selección de todos los objetos que sean encerrados por la forma dibujada. Limpia la selección. Después de haber seleccionado el arco o los arcos a modificar, se ingresa por la opción Networks/Paths y se pica sobre Link Directions. Finalmente en la caja de diálogo Link Direction se elige la dirección correspondiente del arco o de los arcos que se desean modificar. La dirección Two Way corresponde al valor 0 almacenado por defecto en todos los arcos. Lección 2: Arcos y nodos 19 Ingeniería de Transporte y Vías – UPTC Modelación de la demanda de transporte con TransCAD Luis Gabriel Márquez Díaz Para visualizar los cambios realizados en la capa “Arcos”, se puede utilizar el botón barra principal y en Style marcar Direction of Flow. de la También pueden emplearse algunos botones para modificar los arcos: Divide un arco en dos y genera el nodo correspondiente. Une dos arcos en uno solo y elimina el nodo correspondiente. Permite modificar la forma de un arco sin generar nodos adicionales. se pueden escalar los arcos con base en alguno de sus atributos. La Utilizando el botón siguiente gráfica fue escalada a partir de la suma de los volúmenes en ambos sentidos de circulación. 20 Lección 2: Arcos y nodos Modelación de la demanda de transporte con TransCAD Ingeniería de Transporte y Vías – UPTC Luis Gabriel Márquez Díaz Diagrama de flujos en intersecciones proporciona una El botón herramienta muy fácil de utilizar, para generar imágenes con los flujos de alguna intersección. Es muy importante tener en cuenta que el total de flujos en la intersección debe estar balanceado y que a la intersección seleccionada deben concurrir por lo menos tres arcos. Por último, es necesario que la capa de líneas tenga información de flujos por sentido de circulación para poder generar la imagen. Lección 2: Arcos y nodos 21 Ingeniería de Transporte y Vías – UPTC Luis Gabriel Márquez Díaz Modelación de la demanda de transporte con TransCAD Creación de gráficas temáticas es posible Oprimiendo el botón enriquecer el mapa con gráficas generadas a partir de la información asociada a cada capa. Por ejemplo, es posible crear un mapa que incluya gráficas de accidentes por intersección. Para el estudiante 1. 2. 3. 4. 22 Elabore un archivo geográfico que contenga por lo menos 25 arcos. Asocie por lo menos 8 campos de información a cada arco y 6 a cada nodo. Los arcos deben tener información balanceada de flujos. Genere el diagrama de intersecciones para todos los nodos en los cuales sea posible. Construya mapas temáticos con los datos de interés. Lección 2: Arcos y nodos Modelación de la demanda de transporte con Ingeniería de Transporte y Vías – UPTC TransCAD Luis Gabriel Márquez Díaz LECCIÓN 3 ÁREAS Con el propósito de considerar la dimensión espacial de la demanda de transporte, es necesario dividir el área de estudio en zonas de características homogéneas. En TransCAD dichas zonas son consideradas como áreas con ciertas características económicas, sociológicas y demográficas. Normalmente los atributos de cada área o zona pueden ser, entre muchos otros, los siguientes: • • • • • • • • • • Producto interno bruto Valor promedio del suelo Superficie Población por zona y categoría socioeconómica Ingreso promedio por familia Densidad poblacional Número y tipo de puestos de empleo Número y tipo de cupos escolares por zona Tamaño promedio del grupo familiar por zona Usos del suelo en el análisis de demanda de transporte Creación del archivo En esta lección se creará un nuevo archivo geográfico de nombre “Zonas”, eligiendo la opción Area Geographic File. El nombre dado a la capa correspondiente en este caso, es el mismo nombre del archivo. El estudiante debe tener claro que en realidad puede ser cualquier nombre. Los atributos de las áreas o de las zonas serán: Uso de suelo, Estrato, Población, Ingreso por familia, Puestos de Trabajo y Cupos escolares. Al igual que en las lecciones anteriores, los tipos de dato a utilizar deben ser los apropiados según la naturaleza de la variable. Haciendo uso de los botones de la caja de herramientas para esta capa, se dibujarán 10 zonas adyacentes. Adicionar área Eliminar área Unir áreas Lección 3: Áreas 23 Modelación de la demanda de transporte con Ingeniería de Transporte y Vías – UPTC TransCAD Luis Gabriel Márquez Díaz El área de cada zona es calculada internamente por el programa, con base en su forma y dimensiones. Los demás datos se introducen desde el teclado, utilizando alguna de las dos opciones siguientes: Se introducen los datos de todas las zonas en la tabla correspondiente. Se introduce la información zona por zona haciendo click sobre el área y digitando la información. Zonas ID Área Uso de suelo Estrato 4 Población 1 984,6376 Residencial 3500 2 381,2867 Comercial 4 450 3 502,5426 Institucional 3 250 4 314,5602 Comercial 4 325 5 467,8177 Educacional 4 6 486,7062 Residencial 1 Ingreso familiar 850000 Puestos de trabajo Cupos Escolares 100 250 745000 1100 100 680000 1700 0 845000 950 150 435 775000 425 3500 4300 420000 175 150 725 7 449,7735 Mixto 2 2500 525000 525 8 457,7716 Industrial 3 420 675000 2500 0 9 468,7178 Mixto 2 1700 600000 720 1200 10 239,1546 Mixto 3 850 725000 450 650 Mapas temáticos es posible construir Con el botón mapas temáticos de colores con áreas, utilizando para esto alguno de los atributos asociados a la capa. Por ejemplo, utilizando el atributo “Uso_suelo” que contiene información de seis categorías, se puede generar un mapa temático de color con mucha facilidad. Es posible modificar estilos como el color y el relleno, activando la pestaña Styles de la caja de diálogo Color Theme. Igualmente, resulta útil hacer click sobre el botón Manual… para modificar estilos y número de clases a utilizar. 24 Lección 3: Áreas Modelación de la demanda de transporte con Ingeniería de Transporte y Vías – UPTC TransCAD Luis Gabriel Márquez Díaz En una capa de áreas, también se puede utilizar el botón de interés con gráficas de la información almacenada. para presentar mapas temáticos Mapas tridimensionales El trabajo con áreas facilita la creación de mapas tridimensionales o mapas prismáticos, muy útiles al momento de presentar informes o en el trabajo de análisis de variables en modelación de transporte. Para lograrlo, se debe entrar por Map en el menú principal, hacer click sobre Prism Map… e ingresar el título del gráfico, el campo que se utilizará para establecer la escala tridimensional, el encabezado y el pie de página. Junto con la nueva ventana que contiene el mapa tridimensional Lección 3: Áreas 25 Ingeniería de Transporte y Vías – UPTC Modelación de la demanda de transporte con Luis Gabriel Márquez Díaz TransCAD aparecerá una caja de controles para modificar la imagen. Puntos de densidad La representación gráfica de algunas variables socioeconómicas como población o cupos escolares, resulta muy ilustrativa si se hace mediante puntos de densidad. El botón permite la construcción de este tipo de mapas, que como el mostrado en la figura brinda información acerca de la población de cada una de las zonas de análisis. Únicamente es necesario indicar el campo que contiene la información con la cual se construirá el mapa. 26 Lección 3: Áreas Modelación de la demanda de transporte con Ingeniería de Transporte y Vías – UPTC TransCAD Luis Gabriel Márquez Díaz Generación de centroides Un centroide puede considerarse como el punto que representa una zona. En general, el centroide constituye el punto de origen y destino de todos los viajes que van o vienen de una zona. El centroide se ubica cerca del centro de la zona que representa y se vincula al sistema vial por uno o más conectores. Para generar los centroides a partir de la información de áreas o zonas, se debe ingresar por Tools y luego picar en Export… Este procedimiento genera un archivo geográfico nuevo que debe ser almacenado con algún nombre, por ejemplo “Centroides”. Para vincular este nuevo archivo geográfico al mapa, es necesario ingresar por Map, luego picar en Layers… y hacer click sobre el botón Add Layer. Finalmente se debe elegir de la caja File Open el archivo “Centroides”. Ahora el mapa tiene dos capas, la capa inicial denominada “Zonas” y la nueva capa que contiene los centroides, denominada por defecto “Zonas: 1”. Para modificar el nombre de la nueva capa, se debe picar sobre el botón Rename… y luego digitar el nombre que se quiera dar a la capa, por ejemplo “Centroides”. Es conveniente Permanently. Lección 3: Áreas activar la opción Change 27 Ingeniería de Transporte y Vías – UPTC Modelación de la demanda de transporte con TransCAD Luis Gabriel Márquez Díaz Algo más sobre mapas La barra principal de herramientas contiene unos botones que ayudan a mejorar la presentación de los mapas. La utilidad de algunos de ellos se indica a continuación. Localización manual de etiquetas Cuadro de texto Texto en trayectoria curva Rectángulo Rectángulo redondeado Círculo Forma libre Línea de trayectoria libre Curva de trayectoria libre Símbolo Norte Inserta archivo gráfico bmp o jpg Para el estudiante 1. 2. 3. 4. 5. 6. 28 Elabore un archivo geográfico que contenga por lo menos 15 zonas. Asocie por lo menos 6 campos de información a cada zona. Por ejemplo, ingreso promedio de los hogares en la zona, número promedio de automóviles por hogar, número de empleados del comercio que trabajan en la zona, número de otros empleados que trabajan en la zona, número de unidades de vivienda ocupadas en la zona, tiempo de viaje dentro de la zona, etc. Genere los centroides de las zonas y vincule esta información al archivo principal. Construya mapas temáticos de interés para el análisis de la demanda de transporte. Elabore mapas tridimensionales. Complemente los mapas temáticos con más texto, formas, símbolos y norte. Lección 3: Áreas Modelación de la demanda de transporte con Ingeniería de Transporte y Vías – UPTC TransCAD Luis Gabriel Márquez Díaz LECCIÓN 4 TABLAS Y VISTAS DE DATOS En las tres lecciones anteriores se ha hecho uso de tablas para almacenar los datos asociados a las capas. Las tablas en general, pueden ser utilizadas para agregar y anular los datos introducidos, revisar sus valores, crear campos de fórmula, o calcular estadísticas. No deben confundirse las tablas con matrices. Si bien es cierto que hasta ahora no se han utilizado matrices, puede decirse que éstas, a diferencia de las tablas, contienen datos tales como flujos del origen-destino, distancia, costos y tiempos de viaje. TransCAD proporciona las funciones para crear y realizar operaciones con matrices, así como herramientas para el análisis espacial y la visualización avanzada de datos. Igualmente, permite el uso de tablas con datos propios, es decir digitados durante la creación de los archivos geográficos, pero también es posible utilizar datos que se encuentren almacenados en formatos tales como Excel, dBase, tipo texto, Access, Oracle, SQL Server, y muchos otros. Utilización de datos desde Excel Para trabajar esta sección es indispensable inventar un nuevo archivo geográfico de 10 puntos (centroides) y crear un archivo en Excel que contenga algunos atributos de esos 10 objetos. Tabla de Excel Zona Uso_suelo 1 Residencial Estrato 4 Poblacion 3500 Ingreso_familiar 850000 Puestos_trabajo 100 Cupos_Escolares 250 2 Comercial 4 450 745000 1100 100 3 Institucional 3 250 680000 1700 0 4 Comercial 4 325 845000 950 150 5 Educacional 4 435 775000 425 3500 6 Residencial 1 4300 420000 175 150 7 Mixto 2 2500 525000 525 725 8 Industrial 3 420 675000 2500 0 9 Mixto 2 1700 600000 720 1200 10 Mixto 3 850 725000 450 650 Como el propósito de esta sección es aprender a vincular datos externos al mapa, es obvio que no es necesario adicionar campos a la capa. Vista de Datos ID Lección 4: Tablas y vistas de datos Longitude Latitude 1 -363 332 2 -105 276 3 117 353 4 338 187 5 126 49 6 -243 120 7 317 -147 8 -42 -98 9 -440 -58 10 -249 -181 29 Ingeniería de Transporte y Vías – UPTC Modelación de la demanda de transporte con TransCAD Luis Gabriel Márquez Díaz De hecho, los únicos campos que contiene la vista de datos de la tabla, son aquellos que se generan automáticamente en TransCAD, es decir la identificación (ID) y las coordenadas (Longitude y Latitude). Para vincular los datos almacenados en Excel al archivo geográfico que se encuentra en uso, debe existir un campo común tanto en la tabla como en el archivo de datos; en este caso, ID y Zona respectivamente. Los pasos a seguir son: 1. Mantener activa la vista que contiene el mapa con los centroides. 2. Ingresar por File, Open y abrir el archivo que contiene los datos en Excel. 3. Archivar la información en un archivo de extensión bin. 4. y verificar que los datos de los campos comunes, en este Hacer click sobre el botón caso ID y Zona, se encuentren indicados correctamente. Después de ejecutar estos pasos, se crea automáticamente una nueva vista de datos que contiene la información de la vista de datos original, más la información contenida en la tabla de Excel. Puede observarse que los campos ID y Zona quedan protegidos, ya que al ser la información en común que permite adjuntar la información, no tendría que ser modificada. 30 Lección 4: Tablas y vistas de datos Modelación de la demanda de transporte con TransCAD Ingeniería de Transporte y Vías – UPTC Luis Gabriel Márquez Díaz Ahora esta información está disponible para ser utilizada en algún procedimiento o en la elaboración de mapas temáticos o en la generación de más información. Creación de un campo de fórmula hace posible calcular y almacenar resultados de fórmulas en campos. Para esto, El botón se debe especificar la fórmula a calcular, eligiendo los campos y operadores a utilizar, de listas preestablecidas. Por ejemplo, se puede calcular la relación porcentual entre los puestos de trabajo y la población por zona. El resultado aparecerá en la vista de datos correspondiente. Lección 4: Tablas y vistas de datos 31 Ingeniería de Transporte y Vías – UPTC Modelación de la demanda de transporte con TransCAD Luis Gabriel Márquez Díaz El botón campos. permite cambiar el nombre de los Siguiendo con el ejemplo anterior, puede ser conveniente modificar el nombre del campo nuevo, ya que [Formula Field] no es lo suficientemente descriptivo. En la caja Column Settings se debe seleccionar el campo cuyo nombre se quiere cambiar y en el espacio correspondiente, digitar el nuevo nombre. Se puede observar que existen algunos campos en estado de sólo lectura, tales como ID, Zona y Trabajo/Población. El estado de los dos primeros se puede modificar haciendo click en Read Only. Modificación de vistas de datos TransCAD permite la creación y utilización de cualquier número de vistas de datos. Una vista de datos puede contener una tabla o varias tablas unidas entre sí. También es posible crear diferentes vistas de datos de una misma tabla, lo cual es bastante útil en el análisis de sistemas de transporte. se pueden Con el botón seleccionar los campos que se presentarán en una vista de datos. A la izquierda está la lista de campos disponibles y a la derecha se encuentra la lista de campos seleccionados. Solamente es necesario elegir los campos que contendrá la vista, adicionando o quitando campos, con los botones Add>> y <<Drop, respectivamente. También se puede cambiar la posición de los campos usando los botones Move Up y Move Down. Como ejemplo, se ha generado una vista de datos con los campos que contienen la información de identificación (ID), Uso de suelo, estrato y población. 32 Lección 4: Tablas y vistas de datos Modelación de la demanda de transporte con Ingeniería de Transporte y Vías – UPTC TransCAD Luis Gabriel Márquez Díaz se puede ordenar la vista de datos Con el botón tomando como criterio algún campo en particular. Por ejemplo, si se quiere ordenar la vista de datos con base en la población, se ubica el cursor sobre la columna o sobre algún dato del campo y se hace click sobre el botón. En este caso, el ordenamiento siempre se hace ascendentemente. Cuando sea necesario considerar más criterios en el ordenamiento, se debe ingresar por Dataview, picar Sort… y en la caja Sort a Dataview, seleccionar los campos que servirán como criterio de ordenamiento e indicar si se toma en forma ascendente o descendente. Es posible especificar hasta cuatro criterios de ordenamiento de la vista de datos, sin importar el tipo de dato que se esté utilizando, es decir pueden combinarse campos tipo caracter con campos reales y enteros. En TransCAD se pueden ordenar los datos y generar vistas para cada una de las combinaciones de ordenamiento que se hagan. De hecho, como se había mencionado anteriormente, es posible crear cualquier cantidad de vistas de datos. También pueden utilizarse los siguientes botones para modificar una visa de datos: Modificación de las propiedades generales de la vista de datos. Reducción de ancho de columna Aumento del ancho de columna Ocultar columnas Bloquear columnas Estadística de los campos Oprimiendo el botón se obtiene una vista de datos nueva que contiene un reporte estadístico básico de los campos: • • • • • • Número de observaciones Sumatoria de las observaciones Valor mínimo Valor máximo Media aritmética Desviación estándar Lección 4: Tablas y vistas de datos 33 Ingeniería de Transporte y Vías – UPTC Modelación de la demanda de transporte con TransCAD Luis Gabriel Márquez Díaz Al igual que cualquier otra vista de datos, esta nueva vista de datos es susceptible de modificaciones. Suponiendo que fuera necesario calcular un dato estadístico complementario, tal como el coeficiente de variación, solamente tendría que oprimirse el botón Formula Field para crear un campo de fórmula, dividiendo la desviación estándar entre la media. De la misma manera tendría que procederse para crear cualquier campo adicional que se considere necesario. Esta vista de datos puede guardarse como un archivo independiente, para ser utilizado posteriormente. Es importante señalar que cualquier modificación hecha a los datos contenidos en la tabla, hará que se actualicen los valores en la vista de datos. Diseño de espacios de trabajo El programa permite personalizar y grabar espacios de trabajo. Un espacio de trabajo puede entenderse como un conjunto de ventanas que contienen diferentes tipos de información. Por ejemplo, puede acomodarse en la pantalla, uno o varios mapas temáticos, uno o varios gráficos generales y una o varias vistas de datos, etc. Esta disposición de ventanas, que se hace a voluntad del usuario, se puede grabar en un archivo de tipo wrk. Para hacerlo, se debe ingresar por File del menú principal y elegir Save Workspace… enseguida se dará el nombre correspondiente al archivo, por ejemplo “Espacio de Trabajo”. Posteriormente, cuando se requiera utilizar nuevamente este espacio de trabajo específico, se ingresará por la opción File del menú principal, donde se eligirá Open Workspace… Un espacio de trabajo típico puede utilizarse en la realización de presentaciones de los estudios de transporte, o simplemente con propósitos de análisis preliminar en el proceso de planeación. Una forma representativa de un espacio de trabajo se muestra en la siguiente figura. 34 Lección 4: Tablas y vistas de datos Modelación de la demanda de transporte con TransCAD Ingeniería de Transporte y Vías – UPTC Luis Gabriel Márquez Díaz Selección por condición Para seleccionar objetos en un mapa, pueden usarse los botones correspondientes de la barra de herramientas, picando directamente sobre cada uno de los objetos a seleccionar. Sin embargo, en algunas ocasiones puede ser muy útil seleccionar automáticamente elementos que cumplan determinada condición. Por ejemplo, zonas o centroides con población mayor a 12,000 habitantes, zonas con menos de 500 cupos escolares, etc. e indicar la condición que se utilizará para la Para hacerlo, se debe picar sobre el botón selección. Por ejemplo, si se quieren seleccionar todos los centroides que tengan menos de 500 cupos escolares, se debe seleccionar el campo y el operador de las listas disponibles. Lección 4: Tablas y vistas de datos 35 Ingeniería de Transporte y Vías – UPTC Luis Gabriel Márquez Díaz Modelación de la demanda de transporte con TransCAD Para el estudiante 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 36 Elabore un mapa que contenga 3 capas: Estaciones de servicio, vías principales y zonas. No adicione campos a ninguna de estas tres capas. Invente un archivo en Excel con la información relativa a las estaciones de servicio. Genere un archivo en Visual Fox Base con la información relativa a las vías principales. Haga un archivo en Excel con los datos asociados a las zonas. Vincule los datos de estaciones de servicio, vías principales y zonas. Incluya campos de fórmula en cada una de las tablas. Genere las estadísticas de cada tabla. Pruebe modificando las vistas de datos. Personalice y grabe por lo menos tres espacios de trabajo, utilizando mapas temáticos, gráficas generales, mapas tridimensionales, tablas, etc. Lección 4: Tablas y vistas de datos Modelación de la demanda de transporte con TransCAD Ingeniería de Transporte y Vías – UPTC Luis Gabriel Márquez Díaz LECCIÓN 5 MATRICES En términos generales, una matriz no es más que una tabla rectangular de datos. En los procesos de planeación de transporte, las matrices contienen datos arreglados por pares de zonas (O-D), tales como viajes o flujos de origen-destino, distancia, costos, tiempos de viaje, etc. TransCAD cuenta con funciones para crear y realizar operaciones con matrices, así como herramientas para el análisis espacial y la visualización avanzada de datos. Estas herramientas permiten visualizar y entender los flujos de transporte, así como las características de la red. Creación de una matriz Para crear una nueva matriz, se debe picar el botón de la barra principal y seleccionar el tipo de archivo Matrix. En el presente ejemplo la matriz contendrá el número de viajes en taxi que se realizan entre las zonas. Es recomendable tener abierto un archivo de zonas, como el creado en la Lección 3. Lección 5: Matrices 37 Ingeniería de Transporte y Vías – UPTC Modelación de la demanda de transporte con TransCAD Luis Gabriel Márquez Díaz Los datos que contendrá la matriz se pueden digitar directamente en la ventana activa. Si los datos de la matriz cumplen con algún tipo de condición especial, es posible usar alguna de las herramientas de llenado automático. Esto se logra oprimiendo el botón de llenado de matrices. Por ejemplo, si por alguna razón no existen viajes intrazonales en taxi, es obvio que la diagonal principal de la matriz debe contener únicamente ceros. En este caso, se debe introducir en Value el valor 0 y en Cells to Fill se debe activar la opción Diagonal. Después de oprimir el botón OK, se podrá observar que la diagonal principal de la matriz está llena de ceros. Los demás datos de la matriz se pueden introducir directamente desde el teclado. Etiquetas y propiedades Cuando el archivo geográfico asociado a la matriz contiene algún campo con el nombre de la zona, es posible asociar ese nombre a la matriz para que muestre las etiquetas de cada zona, en lugar de mostrar sólo los números. para etiquetado de filas y El botón columnas permite efectuar este procedimiento. Tan solo es necesario indicar la vista de datos que contiene los campos que se van a utilizar para las etiquetas. También es posible cambiar las principales propiedades de la vista de la matriz, tales como: • • • • • • • Márgenes de filas y columnas Tipo de letra Tamaño de fuente Estilo especial de la fuente Número de decimales Notación científica Líneas Para modificar estas propiedades se usa el botón y se especifica en cada uno de los atributos la forma como se pretende modificar la vista de matriz. 38 Lección 5: Matrices Modelación de la demanda de transporte con TransCAD Ingeniería de Transporte y Vías – UPTC Luis Gabriel Márquez Díaz En este caso se diseñó la vista de matriz de tal manera que aparecieran los totales por fila y por columna, lo cual es bastante útil si se trata de una matriz de viajes. También se reemplazaron los números de filas y columnas por su nombre correspondiente y se dividió la matriz con líneas para facilitar su visualización y consulta. Por último, fue grabada esta vista de matriz en un archivo, para poder acceder a ella en posteriores sesiones de trabajo. Ordenando una matriz El botón permite ordenar una matriz, bien utilizando un solo criterio para filas y columnas o empleando dos criterios distintos. En cualquier caso el resultado aparecerá en la misma vista de matriz que se haya utilizado para generar este procedimiento. Por ejemplo, si se desea ordenar la matriz por nombre de zona en forma ascendente, se debe elegir como criterio Labels y en orden Ascending. Lección 5: Matrices 39 Ingeniería de Transporte y Vías – UPTC Modelación de la demanda de transporte con Luis Gabriel Márquez Díaz TransCAD Archivos con múltiples matrices En realidad, un archivo de matriz puede contener una o varias matrices; en el ejemplo anterior se creó un archivo de matriz que contenía únicamente una matriz. Siguiendo el mismo procedimiento descrito, es posible crear un archivo que contenga varias matrices. Por ejemplo, es posible crear un archivo denominado “Viajes Motorizados”, que contenga tres matrices de viajes en distintos modos: Auto particular, taxi y servicio público colectivo. Esta forma de crear archivos de matriz es mucho más conveniente, ya que en la mayoría de los procesos de planeación se obtienen matrices por propósito, por hora de viaje, por modo de transporte, etc. Una vez creado el archivo, la administración de las diferentes matrices incluidas en el mismo se hace de una forma muy similar al manejo de capas en mapas. 40 Lección 5: Matrices Modelación de la demanda de transporte con Ingeniería de Transporte y Vías – UPTC TransCAD Luis Gabriel Márquez Díaz Como parte del ejercicio se rellenarán automáticamente las tres matrices así: Auto particular con 50 viajes en todas las celdas, Taxi con 200 viajes en todas las celdas y Público Colectivo con 1000 viajes en todas las celdas. Suma rápida Utilizando el botón es posible consolidar en una sola matriz la sumatoria de los datos contenidos en cada una de las celdas de las matrices que engloba el archivo. El resultado será una nueva matriz denominada QuickSum. Combinación de matrices Para probar este comando, es necesario disponer por lo menos de dos archivos de matrices que sean compatibles. En este caso se crearán dos archivos así: • • Viajes AM, que contiene dos matrices Pico AM y Valle AM Viajes PM, que contiene dos matrices Pico PM y Valle PM serán combinados estos dos Con el botón archivos de matrices en uno solo denominado Viajes Totales, que contendrá cuatro matrices: Pico AM, Valle AM, Pico PM y Valle PM. Generación de una matriz de distancias En el proceso de modelación de transporte es muy importante conocer la distancia entre zonas, o lo que es igual, la distancias entre centroides de zonas. En algunas ocasiones esta información no se conoce de primera mano, siendo necesario generarla para su posterior uso. TransCAD facilita el cálculo de estas distancias. Tan solo es necesario ingresar por Tools, picar en Geographic Análisis y seleccionar Distance Matrix…. Lección 5: Matrices 41 Ingeniería de Transporte y Vías – UPTC Modelación de la demanda de transporte con TransCAD Luis Gabriel Márquez Díaz Matrices en formato dbf Es muy común encontrar que la información de viajes se encuentra almacenada en bases de datos con extensión dbf. Por esta razón es muy útil conocer la forma de importar esta información para ser utilizada en la modelación de la demanda de transporte. Lo habitual es que la información se encuentre dispuesta en columnas, donde las dos primeras corresponden al Origen y Destino de los viajes y de ahí en adelante se pueden encontrar otras que contienen viajes de diferentes características. En el presente ejemplo, se trabaja con un archivo que tiene 100 registros de información, es decir el mismo número de celdas que contiene una matriz de 10 x 10. Cada registro contiene información de 5 campos: Origen, destino, viajes a pie, viajes en taxi y viajes en bus. Viajes.dbf ORIGEN 1 DESTINO 1 VIAJE_PIE VIAJE_TAXI VIAJE_BUS 250 699 1 250 2 129 385 129 1 3 107 10 107 1 4 904 . 252 . . . 252 . 5 9 309 107 309 5 10 88 151 88 6 1 . . 34 . 248 . 34 . 10 6 208 548 208 10 7 208 465 208 10 8 281 746 281 10 9 88 886 88 10 10 156 896 156 El procedimiento para vincular esta base de datos a la matriz es: 42 Lección 5: Matrices Modelación de la demanda de transporte con TransCAD Ingeniería de Transporte y Vías – UPTC Luis Gabriel Márquez Díaz 1. Mantener abierto el mapa o el archivo geográfico. Por ejemplo: zonas o centroides. 2. Ingresar por File, Open, filtrar los archivos con extensión dbf y seleccionar el nombre de archivo correspondiente. El resultado será una nueva vista de datos, con la información contenida en el archivo. 3. Convertir la tabla de la vista de datos en una matriz, ingresando por Matriz, Import… y siguiendo los pasos indicados. 4. Guardar el archivo de matriz con algún nombre, por ejemplo “Viajes”. El resultado obtenido será entonces un archivo de matriz que contiene tres matrices: Viajes a pie, viajes en taxi y viajes en bus. Líneas de deseo de viaje Con la información de viajes contenida en un archivo de matriz, se pueden generar mapas especiales, como la representación de líneas de deseo de viaje. Para hacerlo, se debe ingresar por Tools, Geographic Análisis y finalmente picar sobre Desire Lines… Lección 5: Matrices 43 Ingeniería de Transporte y Vías – UPTC Luis Gabriel Márquez Díaz Modelación de la demanda de transporte con TransCAD En la caja de diálogo Desire Lines se indicará el nombre de la capa que contendrá las líneas de deseo de viajes, así como el nombre de la matriz a utilizar. El resultado será un mapa semejante al que se muestra enseguida. También se pueden obtener mapas con líneas de deseo de viaje por zonas. Solo es necesario manipular las matrices para lograrlo. El siguiente mapa contiene líneas de deseo de viaje únicamente para la zona 5, sin tomar en cuenta la información que se presente entre las demás zonas. 44 Lección 5: Matrices Modelación de la demanda de transporte con TransCAD Ingeniería de Transporte y Vías – UPTC Luis Gabriel Márquez Díaz Para el estudiante 1. 2. 3. 4. 5. Genere un archivo geográfico de 10 zonas. Obtenga la matriz de distancias siguiendo el procedimiento descrito en esta lección Construya un archivo de extensión dbf o xls que contenga información de viajes por propósito: Trabajo, estudio, compras, diversión, hogar, otros. Genere las líneas de deseo de viaje para cada zona en particular y para todas las zonas en conjunto. Diseñe un espacio de trabajo para presentar la información asociada con cada zona. Guarde estos diez archivos para ser usados posteriormente. Lección 5: Matrices 45 Modelación de la demanda de transporte con Ingeniería de Transporte y Vías – UPTC TransCAD Luis Gabriel Márquez Díaz LECCIÓN 6 REDES Una red es una estructura especial de datos, conformada por nodos y arcos, que almacena características importantes de los sistemas y facilidades de transporte. El sistema vial principal de una ciudad es un claro ejemplo de red. En general, una red puede contener características detalladas como: • • • • • • Restricciones o penalización de giros Pasos elevados, pasos deprimidos y tramos de sentido único Intersecciones y atributos de unión Terminales intermodales y puntos de transferencia Conectores de centroides de zonas Clasificaciones de tramos En modelación de transporte, la red tendrá asociados algunos atributos de costo tales como longitud, tiempo de viaje o peajes, y contendrá otros datos adicionales como capacidad, número de carriles, sentidos de circulación, restricciones a la circulación de camiones, etc. Creación de una red Para crear una red, es necesario partir de un mapa que contenga por lo menos arcos y nodos, así como algunas características asociadas a estos objetos. Lección 6: Redes 47 Ingeniería de Transporte y Vías – UPTC Modelación de la demanda de transporte con TransCAD Luis Gabriel Márquez Díaz Después de haber creado el archivo de arcos y nodos, se debe ingresar por Networks/Paths y dar click sobre Create... En la caja de diálogo Create Network se debe dar la información acerca del campo que contiene la longitud de los arcos, así como los campos adicionales que serán incluidos en la red. Puede ser conveniente activar la opción Drop Duplicate Links, para que sean eliminados automáticamente todos aquellos arcos que se encuentren repetidos. En caso de que no se quiera considerar la dirección de los arcos, deberá activarse la opción Ignore Link Directions. Por último, se indicará el nombre del archivo de red en el que se almacenará la información correspondiente. La ruta más corta La creación de la red habilita una serie de herramientas y procedimientos que se pueden aplicar para obtener muchos resultados de interés, tales como la búsqueda de la ruta más corta. Ingresando por Networks/Paths y Shortest Path se abre una caja de herramientas que permite la selección de puntos para encontrar la ruta más corta. Haciendo uso de los botones y especificando las características necesarias, se puede aplicar esta herramienta tantas veces como sea necesario. se pueden marcar los puntos sobre la red, entre los cuales se Activando el botón encontrará la ruta más corta. En Minimize se deberá seleccionar el campo que contiene la información que permitirá hallar la ruta más corta. En la mayoría de los casos, la información a utilizar corresponde a longitud o tiempo de viaje del arco. Después de haber marcado por lo menos 2 puntos, se oprime el botón procedimiento. 48 para ejecutar el Lección 6: Redes Modelación de la demanda de transporte con TransCAD Ingeniería de Transporte y Vías – UPTC Luis Gabriel Márquez Díaz El resultado será mostrado en el mapa, junto con el valor total de la variable minimizada. En el presente ejemplo, se tomó como criterio la longitud de los arcos, encontrándose que la ruta más corta entre los puntos 15 y 2 tiene una longitud de 140.8192. Es claro que utilizando diferentes variables para la obtención de la ruta más corta, es posible obtener resultados distintos. En el ejemplo, se encontró que la ruta más corta entre los nodos 3 y 14 cambia, dependiendo si se utiliza el tiempo de viaje o la longitud como variables a ser minimizadas. Lección 6: Redes 49 Ingeniería de Transporte y Vías – UPTC Modelación de la demanda de transporte con TransCAD Luis Gabriel Márquez Díaz Penalizaciones de giro Existe la posibilidad de aplicar restricciones, penalizaciones o demoras a los giros en una red. Esta opción es útil ya que en muchas ocasiones los giros se encuentran prohibidos con barreras físicas o señales de tránsito. También ayudan a representar en el modelo la acción de los semáforos o la congestión que pueden causar demoras en una o más direcciones o cuando se hace la transición de un tipo de arco a otro. Las penalizaciones de giro pueden ser de cuatro tipos: • • • • Para cruzar una intersección Para girar a la izquierda Para girar a la derecha Para girar en U Para utilizar penalizaciones globales en la red, se debe picar la opción Turn en el grupo Penalties. Esto activa la pestaña Turn Penalties en donde se pueden definir las penalidades de giro para cada movimiento. Por ejemplo, se pueden restringir por completo los giros a la izquierda y el retorno en U, así como asignar una penalización de 10 unidades de tiempo al giro a la derecha y de 5 unidades de tiempo al movimiento de cruzar una intersección. La especificación de penalizaciones hace que cambien inmediatamente las condiciones de tránsito en la red. Por ejemplo, la ruta más corta entre los nodos 4 y 16 cambia después de incluir las penalizaciones antes anotadas. Como se observa en la figura, la ruta más corta pasa de 120 unidades de tiempo antes de incluir las penalizaciones a 150 unidades de tiempo después de penalizar los giros. 50 Lección 6: Redes Modelación de la demanda de transporte con Ingeniería de Transporte y Vías – UPTC TransCAD Luis Gabriel Márquez Díaz En lugar de hacer uso de penalizaciones globales, resulta más real el uso de penalizaciones de arco a arco. Para esto, puede crearse una tabla, como la mostrada a continuación, que contenga las penalizaciones de cada movimiento. Para mayor facilidad, esta tabla puede hacerse en Excel y luego archivarla en formato de extensión bin. Es indispensable utilizar los nombres de los campos que se observan en la ventana: • • • FROM_ID TO_ID PENALTY. Una vez creada la tabla con las condiciones antes anotadas, se debe especificar el nombre del archivo que contiene las penalizaciones, para que sean incorporadas a la red. En la tabla, se observa que para girar de 1 a 2 (giro a la izquierda) se considera una penalización de 26 unidades de tiempo, en cambio, para girar de 1 a 6 (giro a la derecha) se aumenta el tiempo solamente en 5 unidades de tiempo. Cualquier registro que no contenga valor numérico en el campo PENALTY, indica que el movimiento desde el arco FROM_ID hacia el arco TO_ID está restringido. Aquellos movimientos que no tengan penalización ni restricción tendrán un valor igual a 0 en el campo PENALTY. Lección 6: Redes 51 Ingeniería de Transporte y Vías – UPTC Modelación de la demanda de transporte con TransCAD Luis Gabriel Márquez Díaz Cuando la red no es demasiado grande o cuando no se dispone de información de penalizaciones en formato xls o dbf, existe la posibilidad de ingresar directamente en el mapa esta información. Simplemente se debe ingresar por Networks/Paths y Turn Penalty Tool Box y picar sobre New Table. En seguida se deberá indicar el nombre del archivo en el que se almacenará la información con las penalizaciones. Después de esto, se activará la caja de herramientas de penalizaciones de giro. Oprimiendo el botón se activa el modo de selección, para ubicar sobre el mapa el movimiento que será penalizado. Solamente pueden seleccionarse arcos cuya dirección permita el movimiento. Por ejemplo, si se va a penalizar el movimiento del arco 1 al arco 2 con 5 unidades de tiempo, se debe picar sobre cada uno de estos arcos y digitar el número en la casilla Penalty. Picando sobre queda almacenada la información en la tabla. El resultado será una tabla de penalizaciones de idéntico formato a la que se mostró anteriormente. Conectores de centroide Ya se estudió en la lección 3 la forma de generar los centroides a partir de la zonificación adoptada en el proceso de planeación. Es bueno recordar que el centroide representa el centro de una zona de análisis de transporte y se puede conectar a la red mediante la utilización de uno o varios conectores de centroide. En el ejemplo, se adicionó una capa de 10 centroides para continuar con el estudio de la presente lección. Para conectar centroides a la red se debe ingresar por Tools, Map Editing y Connect. 52 Lección 6: Redes Modelación de la demanda de transporte con TransCAD Ingeniería de Transporte y Vías – UPTC Luis Gabriel Márquez Díaz En la caja Connect se indicará la máxima distancia permitida para hacer una conexión desde el centroide hasta la red. Igualmente, se definirá el máximo número de conectores que tendrá cada centroide, al igual que algunas reglas básicas para el proceso de conexión. El problema del agente viajero Muchos problemas de transporte involucran la determinación del mejor camino para hacer una serie de paradas. Por ejemplo, la determinación de una ruta de transporte escolar administrada por un centro educativo. Estos problemas tienen una estructura básica en común que consiste en minimizar el costo de visitar todos los sitios que hacen parte del problema, sin que exista ningún requerimiento especial en cuanto al orden de visita de los mismos. Para solucionar este tipo de problemas, se deben seleccionar primero todos los puntos que se van a visitar y luego se ingresa por Networks/Paths y Traveling Salesman Problem… En la caja de diálogo correspondiente, se indicará el campo que contiene la información a minimizar, normalmente longitud o tiempo. Lección 6: Redes 53 Ingeniería de Transporte y Vías – UPTC Luis Gabriel Márquez Díaz Modelación de la demanda de transporte con TransCAD Por ejemplo, la solución encontrada para visitar los nodos 2, 9 y 16 se muestra en el siguiente mapa, que contiene una ruta de longitud igual a 282.94. Finalmente, debe aclararse que si se conoce el orden en el que se debe visitar cada punto, el problema debe ser resuelto aplicando el algoritmo de la ruta más ruta. Cuando el orden no es especificado se puede utilizar el algoritmo del agente viajero. Generación de múltiples rutas TransCAD ofrece un procedimiento que permite generar automáticamente múltiples rutas, usando el algoritmo del camino más corto. Para esto, se debe ingresar por Networks/Paths y escoger Multiple Paths… Allí se debe indicar la variable a minimizar y los puntos entre los cuales se generará la información. Para guardar la información en una matriz se deberá activar Matrix File, oprimir el botón OK, e indicar el nombre del archivo correspondiente. 54 Lección 6: Redes Modelación de la demanda de transporte con TransCAD Ingeniería de Transporte y Vías – UPTC Luis Gabriel Márquez Díaz El resultado será una matriz, con información de la ruta más corta entre cada par de puntos posible, semejante a la que se muestra a continuación. En caso de que el procedimiento no se pueda aplicar correctamente, se generará un reporte con los errores encontrados. Una vez corregidos los errores, si los hubiere, se puede obtener la matriz con la información de las rutas más cortas. Si se prefiere, también es posible obtener como resultado de este procedimiento, la generación de un mapa de rutas entre diferentes puntos de la red. Para esto, es necesario seleccionar los puntos entre los cuales se generarán las rutas. Por ejemplo, si se desea obtener el sistema de rutas para unir los centroides Suamox – Paraíso y viceversa o Asís – Aquimín y viceversa, será necesario seleccionar los nodos correspondientes a estos dos centroides y activar la opción Route System de la caja Multiple Shortest Path. El resultado se evidenciará en la creación de una nueva capa con la información gráfica de las rutas generadas, junto con una tabla que contiene los datos del nuevo sistema de rutas más cortas. Lección 6: Redes 55 Ingeniería de Transporte y Vías – UPTC Luis Gabriel Márquez Díaz Modelación de la demanda de transporte con TransCAD Se puede incrementar la complejidad del sistema tanto como se desee. En el mapa siguiente por ejemplo, se presenta el sistema de rutas más cortas entre los centroides Suamox, Asís, Centro, Aquimín y Suárez. El procedimiento utilizado es el mismo que se describió anteriormente. Lo único que se modificó fue el número de nodos seleccionados. 56 Lección 6: Redes Modelación de la demanda de transporte con TransCAD Ingeniería de Transporte y Vías – UPTC Luis Gabriel Márquez Díaz Para el estudiante 1. 2. 3. 4. 5. 6. Lección 6: Redes Construya una red que contenga por lo menos 30 arcos Ubique por lo menos 10 centroides Conecte los centroides a la red Cree una tabla que contenga penalizaciones de giro entre todos los arcos de la red, incluyendo los conectores de centroide Encuentre las rutas más cortas para todas las combinaciones de nodos que sean posibles. Almacene los resultados en matrices y en sistemas de rutas. Obtenga 10 mapas de rutas, uno por cada centroide, mostrando la manera como éste puede conectarse a los demás centroides a través de la red. 57 Modelación de la demanda de transporte con TransCAD Ingeniería de Transporte y Vías – UPTC Luis Gabriel Márquez Díaz LECCIÓN 7 SISTEMAS DE RUTAS Los sistemas de rutas indican los caminos tomados por camiones, ferrocarriles, automóviles o autobuses que viajan de un lugar a otro. En TransCAD existen herramientas para crear, mostrar, revisar, trazar y modificar rutas. Se puede organizar un juego de rutas relacionadas en una sola capa de sistema de ruta, e incluir los atributos de la ruta, como lugares de parada y horarios, entre otros. Creación de un sistema de rutas por el método del camino más corto Para crear un sistema de rutas es necesario disponer de un archivo geográfico que contenga por lo menos una capa de líneas, a partir de la cual sea posible generar una red; por ejemplo, la representación de un sistema de transporte. Luego, se debe ingresar por File, New y seleccionar el tipo de archivo Route System. Aparecerá la caja New Route System, donde se deberá indicar el nombre de la capa que contendrá el nuevo sistema de rutas, así como el nombre de la capa en la cual se basará el sistema. En este caso “Sistema de rutas” y “Sistema de transporte” respectivamente. Como resultado de este procedimiento será creada una nueva capa, identificada con el nombre asignado. Lección 7: Sistemas de rutas 59 Ingeniería de Transporte y Vías – UPTC Modelación de la demanda de transporte con TransCAD Luis Gabriel Márquez Díaz Para activar la caja de herramientas del sistema de rutas, se debe ingresar por Route Systems y picar luego sobre Editing Toolbox. La caja de herramientas Route System Toolbox, será presentada inicialmente con seis botones activos. El botón se utiliza para crear una nueva ruta. Solamente debe hacerse click sobre el botón y luego seleccionar en la red los puntos de inicio y terminación de la ruta. Debe oprimirse doble click en el punto final para concluir el procedimiento. Por último se digitará la identificación de la ruta. Con el botón se puede generar el retorno de una ruta, para lo cual es necesario que ya exista por lo menos una ruta creada. A continuación se muestra un mapa que contiene 5 rutas y sus retornos, junto con la vista de datos que contiene la información básica de las rutas. 60 Lección 7: Sistemas de rutas Modelación de la demanda de transporte con Ingeniería de Transporte y Vías – UPTC TransCAD Luis Gabriel Márquez Díaz es posible extender una ruta. Esta herramienta es muy útil ya que en Con el botón ocasiones se dibujan las rutas erróneamente, es decir se originan o terminan en puntos que no corresponden exactamente a los puntos de origen o destino reales. Para que el botón se active, debe seleccionarse previamente la ruta a modificar. Después de haber dado click sobre el botón lo único que debe hacerse es marcar los puntos que definen la porción de ruta faltante. Debe presionarse doble click en el punto final para activar el procedimiento. Después de implementar el cambio, debe oprimirse el botón modificaciones. para actualizar las Para anular los cambios se deberá oprimir el botón Creación de un sistema de rutas arco por arco Si se va a crear un sistema de rutas nuevo, debe seguirse el mismo procedimiento descrito anteriormente, es decir ingresar por File, New y seleccionar el tipo de archivo Route System. En este caso, se creará una nueva capa con la información de las rutas de la empresa 1 con base en la red denominada “Sistema de transporte”. También pueden especificarse los campos de información asociados a las rutas. Esto se hace oprimiendo el botón Route Table… y adicionando los campos que sean necesarios en la caja Modify Table. En el ejemplo, se crearon dos campos de información adicionales, uno de tipo entero denominado “Numero_ruta” que contendrá la identificación del tablero de rutas y otro de tipo real denominado “Intervalo” para registrar el intervalo programado de la ruta. Si se considera conveniente, pueden incluirse otros campos para almacenar información complementaria de las rutas. Después de oprimir OK quedará preparado el espacio de trabajo para iniciar el proceso de creación del sistema de rutas. Lección 7: Sistemas de rutas 61 Ingeniería de Transporte y Vías – UPTC Modelación de la demanda de transporte con TransCAD Luis Gabriel Márquez Díaz El botón de la caja de herramientas, permite cambiar el modo de creación de las rutas. Para activar el modo de creación de rutas arco por arco, debe activarse la opción Click Segments en la caja de edición Route System Edit Options. Luego de pulsar OK aparecerá en la parte inferior de la caja de herramientas el mensaje Route Method: Click Links. El botón permite la creación de cada ruta. En este caso se debe hacer click sobre los arcos que serán utilizados por la ruta. Es importante que los arcos seleccionados se encuentren conectados o de lo contrario se generará un mensaje de error como el mostrado a la izquierda. En el ejemplo se crearon cinco rutas principales, con recorridos de ida y de regreso, junto con la información asociada a cada ruta, tal como se muestra en seguida. 62 Lección 7: Sistemas de rutas Modelación de la demanda de transporte con Ingeniería de Transporte y Vías – UPTC TransCAD Luis Gabriel Márquez Díaz Paradas y paraderos Un sistema de rutas puede contener: • • • Ninguna parada. Paradas, como en el caso de un camión repartidor de mercancías. Paraderos, es decir paradas físicas, como en las rutas de servicio público. Las paradas pueden ser ubicadas en cualquier lugar a lo largo de la ruta y pueden ser usadas en muchas aplicaciones. Por ejemplo, las paradas de una ruta de servicio público indican los lugares donde los pasajeros ascienden o descienden de los vehículos. Los paraderos indican la localización de las estaciones o señales de parada que físicamente se encuentran a lo largo de la ruta. Los paraderos son referenciados a lado y lado de cada ruta y son mostrados con un signo (+) cuando se ubican a la derecha del segmento y con signo (-) cuando se localizan a la izquierda, tomando como referencia la dirección topológica del arco. Para crear un nuevo sistema de rutas que incluya paradas y paraderos se deben activar las opciones Route Stops y Physical Stops en la caja New Route System. En seguida se debe indicar el nombre de cada una de las capas, en este caso “Paradas” y “Paraderos” respectivamente. También se pueden modificar las tablas que contienen la información de las paradas y los paraderos. Por ahora esta opción no será utilizada en el presente ejemplo. Después de haber creado por lo menos la primera ruta, se activan unos botones adicionales en la caja de herramientas del sistema de rutas. Estos botones permiten la adición de paradas y paraderos según sea el caso. El botón activa la caja de opciones del sistema de rutas, en la cual se puede especificar si se introducirán paradas o paraderos. Solamente debe elegirse entre las opciones Route Stops o Physical Stops según sea el caso. Los demás botones sirven para: Adicionar una nueva parada o paradero Mover una parada o paradero existente Eliminar una parada o paradero Editar la información de la parada o paradero Lección 7: Sistemas de rutas 63 Ingeniería de Transporte y Vías – UPTC Modelación de la demanda de transporte con Luis Gabriel Márquez Díaz TransCAD En el caso que se muestra a continuación, se creó una ruta denominada “Ruta 01” y su retorno llamado “Ruta 01_Regreso”. En el arco número 55 fue creado un paradero denominado “Sevillana”. El resultado se evidencia con un signo (+) o un signo (-) localizado sobre el arco correspondiente. Después de oprimir la parada quedará dibujada en el mapa con un símbolo generado por defecto. Este símbolo puede ser modificado activando la capa que contiene las paradas; además, pueden utilizarse etiquetas para identificar estos nuevos objetos incorporados al mapa. Creación de un sistema de rutas a partir de una tabla Para crear un sistema de rutas a partir de una tabla es necesario disponer de un archivo geográfico que contenga por lo menos una capa de líneas para generar una red y crear una tabla con el listado de los nodos que hacen parte de cada ruta. En este caso se utilizará un archivo geográfico que contiene 36 nodos, a partir del cual ya se generó una red, y una tabla en Excel con información de 2 rutas. 64 Lección 7: Sistemas de rutas Modelación de la demanda de transporte con Ingeniería de Transporte y Vías – UPTC TransCAD Luis Gabriel Márquez Díaz Los pasos a seguir son los siguientes: 1. Mantener activo el archivo geográfico en el cual se basará el sistema de rutas. Es indispensable que en este momento ya se encuentre creada la red. 2. Abrir la tabla que contiene los datos de las rutas. Rutas.xls Ruta Nodo 1 6 1 14 1 21 1 28 1 36 1 35 1 34 2 1 2 9 2 16 2 17 2 18 2 19 2 26 2 34 3. Hacer click sobre la ventana que contiene el mapa. 4. Ingresar por Route Systems, luego Utilities y Create from Table… 5. Especificar los datos correspondientes en la caja Create Route System from a Table. En este caso no debe activarse la opción Incluye Stops in Route System, ya que la tabla no incluye referencias de paradas. 6. Indicar el nombre del archivo en el que se guardará la información. Lección 7: Sistemas de rutas 65 Ingeniería de Transporte y Vías – UPTC Modelación de la demanda de transporte con TransCAD Luis Gabriel Márquez Díaz Finalmente, el resultado será un mapa que contiene las dos rutas, tal como se muestra a continuación. En el ejemplo ya fueron incluidas las etiquetas. Tabla simplificada.xls Ruta En realidad, la tabla utilizada para crear este sistema de rutas puede simplificarse, ya que no es necesario incluir todos los nodos por donde pasará la ruta, sino solamente aquellos que impliquen un cambio en la dirección de recorrido. Siguiendo con el ejemplo, se obtendría exactamente el mismo resultado utilizando esta tabla simplificada, ya que los demás puntos se encontraban sobre la misma trayectoria. Nodo 1 6 1 36 1 34 2 1 2 16 2 19 2 34 Cómputo de los atributos de una ruta En análisis de transporte es muy útil saber cuánto tiempo tarda un vehículo en hacer un recorrido determinado, cuál es la longitud total recorrida por un camión repartidor, cuál es el costo total por ruta de un vehículo recolector de basura, o cuál es el costo total de operación de una ruta de transporte público colectivo. Cuando la red tiene asociados campos con información de costo, longitud o tiempo, dichos atributos pueden ser computados para cada una de las rutas que hacen parte del sistema. El resultado de dicho cómputo será la suma de los atributos de cada segmento que utiliza la ruta y quedará registrado en un campo adicional de la tabla del sistema de rutas. Continuando con el ejemplo, se creó un nuevo campo para almacenar el tiempo de viaje en cada segmento de la red, tal como se muestra a continuación. 66 Lección 7: Sistemas de rutas Modelación de la demanda de transporte con TransCAD Ingeniería de Transporte y Vías – UPTC Luis Gabriel Márquez Díaz Para computar los atributos de la ruta se debe ingresar por Route Systems, luego por Utilities y finalmente picar en Compute Route Attributes. En la caja de diálogo que se activa, deberá indicarse el nombre del campo que se utilizará para el cómputo. En este caso, el campo de ruta Time será calculado a partir de la información del campo “Tiempo” de la tabla de datos de la red; y el campo Distance será computado con la información del campo Length. Luego de confirmar la acción se actualizarán los datos correspondientes a cada ruta en la vista de datos del sistema de rutas. En el ejemplo, se encontró que la ruta 1 consume un tiempo total de 179 unidades y tiene una distancia de 94.36 unidades. Lección 7: Sistemas de rutas 67 Ingeniería de Transporte y Vías – UPTC Luis Gabriel Márquez Díaz Modelación de la demanda de transporte con TransCAD Si fuera necesario computar atributos adicionales, solamente debe modificarse la tabla del sistema de rutas, incluyendo todos aquellos campos que se consideren necesarios, para finalmente aplicar el mismo procedimiento descrito. Para el estudiante 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 68 Construya una red que contenga por lo menos 60 arcos y tenga asociada información de velocidad de recorrido en cada tramo. Calcule el tiempo de recorrido en cada tramo de la red. Dibuje 10 rutas utilizando cualquiera de los métodos descritos. Adicione paraderos al mapa. Compute los atributos principales de cada ruta Genere gráficas que permitan comparar los diferentes atributos para cada una de las rutas. Construya un mapa escalando la representación de cada ruta en función del tiempo de recorrido. Diseñe un espacio de trabajo adecuado con toda la información que tiene disponible. Lección 7: Sistemas de rutas Modelación de la demanda de transporte con TransCAD Ingeniería de Transporte y Vías – UPTC Luis Gabriel Márquez Díaz LECCIÓN 8 REFERENCIAS LINEALES Muchos atributos de un sistema vial, de un sistema de rutas o de un sistema de transporte, pueden ser caracterizados más adecuadamente mediante el uso de referencias lineales. Una referencia lineal puede definirse como la identificación de características o atributos a lo largo de una ruta determinada, tomando como referencia las distancias medidas desde un punto fijo. Las referencias lineales son muy útiles en la caracterización de inventarios viales, por ejemplo el estado de pavimento, la velocidad, la pendiente o la accidentalidad en cada uno de los tramos o segmentos representativos a lo largo de una ruta. También son muy utilizadas en la caracterización espacial de la demanda de transporte público; por ejemplo, representando la ocupación de una ruta de servicio público de transporte a lo largo de un recorrido determinado, es decir el perfil de cargamento de una ruta. Creación de una referencia lineal Para la creación de una referencia lineal, es necesario tener un archivo geográfico que contenga por lo menos una ruta, y una tabla en la que se haya almacenado información relativa a las características de la ruta y que se encuentren referenciadas a lo largo de la misma. Lección 8: Referencias lineales 69 Modelación de la demanda de transporte con Ingeniería de Transporte y Vías – UPTC TransCAD Luis Gabriel Márquez Díaz En el presente ejemplo se construyó un archivo de dos rutas: una del nodo 16 al 21 y la otra ruta en sentido contrario, del nodo 21 al 16. Las longitudes de estas rutas son respectivamente 840.81 y 655.01. La Tabla en formato xls que contiene la información con las características generales de estas dos rutas se muestra a continuación. Inventario Rutas 1 y 2.xls Route_ID Desde Hasta Pendiente Carriles Estado 0,00 50,00 1,90 1,00 Bueno 1 50,00 100,00 2,20 1,00 Regular 1 100,00 150,00 3,50 1,00 Malo 1 150,00 200,00 1,50 2,00 Bueno 1 200,00 250,00 0,00 2,00 Bueno 1 250,00 300,00 2,50 2,00 Bueno 1 300,00 350,00 1,60 2,00 Bueno 1 350,00 400,00 2,60 2,00 Bueno 1 400,00 450,00 0,40 2,00 Regular 1 450,00 500,00 5,00 2,00 Regular 1 500,00 550,00 1,90 2,00 Malo 1 550,00 600,00 1,70 2,00 Malo 1 600,00 650,00 1,00 1,00 Bueno 1 650,00 700,00 1,30 1,00 Bueno 1 700,00 750,00 4,20 1,00 Bueno 1 750,00 800,00 1,60 1,00 Bueno 1 800,00 840,81 3,80 1,00 Bueno 1 2 0,00 40,00 3,50 1,00 Malo 2 40,00 80,00 3,70 1,00 Malo 2 80,00 120,00 2,80 1,00 Malo 2 120,00 160,00 4,60 1,00 Malo 2 160,00 200,00 2,70 1,00 Regular 2 200,00 240,00 0,10 2,00 Regular 2 240,00 280,00 3,60 2,00 Regular 2 280,00 320,00 3,10 2,00 Regular 2 320,00 360,00 3,90 2,00 Regular 2 360,00 400,00 3,00 2,00 Regular 2 400,00 440,00 0,70 2,00 Regular 2 440,00 480,00 1,90 1,00 Regular 2 480,00 520,00 3,50 1,00 Malo 2 520,00 560,00 2,00 1,00 Malo 2 560,00 600,00 2,40 1,00 Malo 2 600,00 640,00 1,90 1,00 Bueno 2 640,00 655,01 1,80 1,00 Bueno En este caso, las referencias lineales fueron tomadas a distancias fijas, para la ruta 1 cada 50 unidades de longitud y para la ruta 2 utilizando intervalos de 40 unidades. Esto no quiere decir que no puedan tomarse intervalos distintos entre cada referencia. En realidad no existe ninguna restricción con respecto al intervalo utilizado, ya que en la mayoría de los inventarios, las características principales son anotadas cada vez que se presenta un cambio en el atributo observado. 70 Lección 8: Referencias lineales Modelación de la demanda de transporte con Ingeniería de Transporte y Vías – UPTC TransCAD Luis Gabriel Márquez Díaz Ahora es necesario pegar la tabla al mapa. Para hacerlo se debe primero abrir la tabla y guardarla en formato (*.bin). Luego, se debe ingresar por Route System, picar en Linear Referencing y finalmente oprimir Attach… En la caja de diálogo Attach Milepost Table, se debe especificar el nombre de la vista de datos que contiene la tabla, así como los nombres de los campos que guardan la identificación de rutas, el inicio y fin de cada tramo de referencia. En el ejemplo, el campo que contiene la identificación de las rutas se denomina “Route_ID”, y el inicio y final de cada segmento de referencia, se encuentra almacenado en los campos “Desde” y “Hasta”, respectivamente. Luego de oprimir OK se habrá creado el sistema de referencia para estas dos rutas y se activarán algunas herramientas de análisis. Diagramas lineales Con el sistema lineal ya creado, es posible utilizar algunas herramientas de análisis asociadas con este sistema de referencia. Una de estas herramientas permite la creación de diagramas lineales, en los cuales se registran en las abscisas los segmentos que dieron origen a la referencia lineal y en las ordenadas algunas de las variables o atributos contenidos en la tabla. Por ejemplo, para crear un diagrama lineal para la ruta 1 en función de la pendiente, se debe ingresar por Route System, picar en Linear Referencing y finalmente oprimir Strip Chart… En este momento aparecerá la caja de herramientas Strip Chart, donde se deberá indicar el nombre de la variable que se va a graficar, así como el tramo de la ruta que se tomará como referencia. En este caso, se eligió la variable pendiente y en lugar de un tramo, se indicó que la figura contendrá la totalidad de la ruta. Lección 8: Referencias lineales 71 Ingeniería de Transporte y Vías – UPTC Modelación de la demanda de transporte con Luis Gabriel Márquez Díaz TransCAD También es posible generar un diagrama que contenga varias características o atributos de una ruta. Por ejemplo, pendiente, número de carriles y estado del pavimento para la ruta 2. Mezcla de capas con referencias lineales En algunas ocasiones se tienen diversos tipos de datos lineales, los cuales son organizados en diferentes capas para facilitar su administración y consulta. Normalmente las distancias de los segmentos que se toman como referencia no coinciden de una capa a otra; sin embargo, esto no debe ser motivo de preocupación. Continuando con el ejemplo, se creó una nueva referencia lineal a partir de la información de velocidad por segmento, contenida en la tabla adjunta. Puede observarse que en la capa inicialmente creada los segmentos tomados como referencia se encuentran a distancias de 40 y 50, mientras que en esta nueva capa los segmentos son de 150 unidades. Para mezclar capas que contienen referencias lineales se debe ingresar por Route System, picar en Linear Referencing y finalmente oprimir Merge Layers… Aparecerá la caja de diálogo Merge Milepost Layers, en la cual se especificará el nombre de la nueva capa, en este caso “INVENTARIO TOTAL” y los nombres de las capas a mezclar, en este caso “Inventario Rutas 1y2 Layer” e “Inventario Rutas 1y2 B Layer”. Después de oprimir OK, quedará creada la nueva capa junto con la vista de datos correspondiente. Esta nueva información puede ser utilizada para crear nuevas gráficas lineales que incluyan los nuevos atributos adicionados. 72 Lección 8: Referencias lineales Modelación de la demanda de transporte con TransCAD Lección 8: Referencias lineales Ingeniería de Transporte y Vías – UPTC Luis Gabriel Márquez Díaz 73 Ingeniería de Transporte y Vías – UPTC Luis Gabriel Márquez Díaz Modelación de la demanda de transporte con TransCAD Para el estudiante 1. 2. 3. 4. 5. Construya una pequeña red de transporte que tenga por lo menos 3 rutas. Localice en cada ruta unos 15 paraderos. En cada paradero incluya información de ascenso y descenso de pasajeros, para un periodo pico y también para un periodo valle. Obtenga los perfiles de cargamento de cada ruta, para el periodo pico y para el periodo valle. Diseñe un espacio de trabajo adecuado con toda la información que tiene disponible. ALGUNAS RECOMENDACIONES PARA FACILITAR EL TRABAJO… 1. 2. 3. 74 Cuando cree la capa de ruta, incluya la creación de paraderos e indique los campos que considere necesarios. Por ejemplo: Suben, Bajan y Quedan. Cuando tenga lista la vista de datos de paradas, grabe la tabla con otro nombre en formato (*.bin) Abra esta nueva tabla y utilice la opción Attach… para generar una nueva capa y así poder generar los diagramas lineales. Lección 8: Referencias lineales Modelación de la demanda de transporte con Ingeniería de Transporte y Vías – UPTC TransCAD Luis Gabriel Márquez Díaz LECCIÓN 9 TEMAS ESPECIALES En esta lección se revisarán algunos procedimientos y herramientas especiales de análisis geográfico, antes de abordar el último tema de esta primer parte del curso: Impresión de documentos. En la segunda parte del texto, del capítulo 12 en adelante, se estudiará por fin, la modelación de la demanda de viajes, tema principal del presente curso. Utilización de archivos en AutoCAD En los municipios colombianos es relativamente fácil conseguir cartografía en archivos compatibles con AutoCAD, lo cual resulta muy conveniente, ya que se facilita la creación de archivos geográficos en TransCAD. En realidad, cuando se dispone de un archivo en AutoCAD, es necesario exportar el dibujo como un archivo dxf (drawing interchange format, formato de intercambio de archivos), que es algo así como un archivo de texto que contiene información del dibujo que AutoCAD y otros sistemas pueden leer. De hecho, TransCAD admite los archivos dxf, y por lo tanto se puede compartir cualquier dibujo guardándolo en este formato. Si no se desea guardar todo el dibujo, es posible exportar sólo los objetos necesarios y prescindir del material que no convenga. Normalmente los archivos disponibles contienen planos que están referenciados a un sistema de coordenadas reales, las cuales dependen de la ubicación geográfica del municipio o sector de interés. Por esta razón es necesario indicar la ubicación del plano, de acuerdo con la zona correspondiente. TransCAD considera para Colombia cuatro zonas: • • • • Zona Oeste Zona Bogotá Zona Este Central, y Zona Este La zona por supuesto, depende de la localización del municipio en el que se esté realizando el estudio de modelación de la demanda de transporte. Como referencia, los municipios Pasto, Cali y Popayán quedarían en la zona oeste; Bogotá, Soacha y Zipaquirá, obviamente en la zona Bogotá; Tunja y Cúcuta en la zona este central, y Puerto Carreño, en la zona este. Lección 9: Temas especiales 75 Ingeniería de Transporte y Vías – UPTC Luis Gabriel Márquez Díaz Modelación de la demanda de transporte con TransCAD Por ejemplo, para trabajar con un plano del municipio de Pasto, almacenado en un archivo de extensión dxf, se debe ingresar por File, Open… Una vez se haya elegido el archivo, se deberán indicar las capas del archivo dxf que van a ser utilizadas, así como el nombre de la capa en TransCAD que contendrá esa información. En el ejemplo, All layers (todas las capas del archivo dxf) bajo el nombre de capa “Pasto Mejor 2” en TransCAD. En seguida se debe oprimir el botón Coordinates, y en la caja de diálogo Import Coordinates se deberá indicar el sistema de coordenadas a utilizar; en este caso, la zona oeste de Colombia, ubicada en la clase de América del Sur y América Central. En este caso será importada la información como una capa de líneas, ya que el contenido del archivo corresponde a las manzanas y en general al equipamiento urbano disponible en el municipio. Sin embargo, en algunos casos se deben importar capas especiales, como la zonificación del estudio, que sería una capa de tipo área. El resultado de este procedimiento será una capa que contiene el plano de pasto y una tabla adjunta con las características de los objetos que fueron importados. Sobre el plano entonces, podrán ser construidos otros archivos geográficos básicos como rutas, zonas, etc. 76 Lección 9: Temas especiales Modelación de la demanda de transporte con TransCAD Ingeniería de Transporte y Vías – UPTC Luis Gabriel Márquez Díaz Edición avanzada de líneas Para trabajar esta sección se tomará como ejemplo el sector del Estadio del municipio de Pasto, en el cual se tiene una especie de intercambiador vial, para separar los distintos movimientos del flujo vehicular. Lección 9: Temas especiales 77 Ingeniería de Transporte y Vías – UPTC Modelación de la demanda de transporte con TransCAD Luis Gabriel Márquez Díaz Sobre el plano de la ciudad de Pasto en TransCAD, será creado un nuevo archivo geográfico de líneas, en una capa denominada “Red vial”. En esta capa se dibujarán cuatro arcos, con doble sentido de circulación, los dos primeros sobre la avenida Panamericana hasta llegar a la glorieta del estadio, con orientación noroeste – sureste, y los otros dos sobre la calle 12 hasta llegar a la avenida Panamericana, con orientación norte – sur. Como los arcos tienen doble sentido de circulación, es posible utilizar una herramienta para dualizar los segmentos y proceder enseguida a la creación de un intercambiador. Para activar este procedimiento, se debe ingresar por Tools, Map Editing y finalmente picar en Dualize Segments, para hacer uso de los botones de la caja de herramientas así: Selecciona o adiciona un nodo. Encuentra el segmento más corto entre los nodos Borra todos los nodos y segmentos Dualiza los segmentos Luego de aplicar el procedimiento de dualización, los arcos se verán como se muestra en la imagen. Debe observarse que en el ejemplo que se está trabajando, después de haber hecho la dualización, se obtiene un total de ocho arcos, pero se mantiene el número original de nodos, es decir cinco. Ahora, es posible utilizar la herramienta para creación de intercambiadores, la cual se activa ingresando por Tools, Map Editing y finalmente picar en Create Interchanges. ya que los otros cinco (diamante NEn este caso, debe elegirse el intercambiador en trébol S, diamante E-W, trompeta, intercambiador en “Y” y simple urbano), solamente se pueden utilizar en intersecciones que administren un máximo de seis arcos. 78 Lección 9: Temas especiales Modelación de la demanda de transporte con TransCAD Ingeniería de Transporte y Vías – UPTC Luis Gabriel Márquez Díaz Oprimiendo el botón se activa la caja de diálogo Create a Cloverleaf Interchange, en la cual es posible elegir las rampas que se van a adicionar y ajustar los nuevos arcos generados, especificando la distancia mas conveniente desde la intersección. En el ejemplo, se desactivaron las rampas 2, 4, 6 y 8, ya que de acuerdo con la geometría de la intersección, no eran necesarias. Igualmente, se ajustó la distancia de cada rampa desde la intersección, para que la generación del intercambiador se ajustara lo mejor posible al mapa. Después de oprimir el botón OK, se modifican las capas de líneas y nodos, incluyendo los nuevos arcos y puntos de unión generados. Puede observarse que ahora el archivo geográfico de líneas contiene 20 arcos, en lugar de los 8 arcos que habían sido generados después de la dualización. Siguiendo un procedimiento análogo, se procedió a la dualización y creación de un intercambiador en la intersección de la avenida Mijitayo con la avenida Panamericana, cuyo resultado se exhibe en la siguiente ilustración. Lección 9: Temas especiales 79 Ingeniería de Transporte y Vías – UPTC Luis Gabriel Márquez Díaz Modelación de la demanda de transporte con TransCAD Creación de distritos En modelación de la demanda de transporte, es necesario en ocasiones modificar o al menos ajustar la zonificación que se ha tomado como base para la realización del estudio. En Colombia, normalmente se tiene información zonal ajustada a la división que utiliza el DANE, es decir manzanas, secciones, sectores y en algunos casos comunas. Casi siempre se parte de esta división zonal en sectores y secciones, con el objeto de establecer posteriormente las denominadas zonas de análisis de transporte (ZAT’s), al hacer una agregación de esta primer división. En TransCAD, un distrito se puede definir como un área construida a partir de varias zonas más pequeñas. A manera de ejemplo, tomando como base la localización de las manzanas del municipio de Pasto, se creará un archivo geográfico de diez áreas con información de número de viviendas, número de hogares y número de habitantes, tal como se muestra a continuación. 80 Lección 9: Temas especiales Modelación de la demanda de transporte con TransCAD Ingeniería de Transporte y Vías – UPTC Luis Gabriel Márquez Díaz Continuando con el ejemplo, se va a suponer que se decidió agrupar las zonas de la siguiente manera: • • • • Distrito 1: zonas 1,2 y 3 Distrito 2: zonas 4, 5 y 6 Distrito 3: zonas 8 y 10 Distrito 4: zonas 7 y 9 Para aplicar el procedimiento, es necesario crear un nuevo campo, por ejemplo “Distrito”, que permita la identificación de las zonas que serán agrupadas en un distrito determinado, tal como se muestra en la imagen. Ahora que los datos se encuentran listos, se debe ingresar por Tools, Geographic Análisis y picar sobre Merge by Value… En la caja de diálogo correspondiente, se deberá indicar el nombre del campo en el cual se basa la creación de distritos. Es conveniente también computar los atributos de las áreas activando la opción Compute Attributes y oprimiendo el botón Attributes… para indicar la forma de computar cada campo. El resultado de este procedimiento, a partir del cual se reagruparon las diez zonas originales en solo cuatro, se muestra a continuación. Lección 9: Temas especiales 81 Ingeniería de Transporte y Vías – UPTC Modelación de la demanda de transporte con Luis Gabriel Márquez Díaz TransCAD TransCAD y algunos programas de Windows Casi siempre la preparación de informes se hace utilizando procesadores de texto como Word, Star Office y otros, o empleando programas para presentación de diapositivas como Power Point. Para enriquecer estos informes es útil incluir los mapas y gráficos que se han generado durante el proceso, así como los datos contenidos en tablas de diversos propósitos. Por ejemplo, para incluir un mapa en un documento de texto, se debe hacer click sobre el botón derecho del Mouse y luego picar sobre la opción Copy. La vista del mapa quedará almacenada en el portapapeles y estará lista para ser pegada en otra aplicación. 82 Lección 9: Temas especiales Modelación de la demanda de transporte con TransCAD Ingeniería de Transporte y Vías – UPTC Luis Gabriel Márquez Díaz Si se utiliza Word, es recomendable activar la opción Pegado especial… y allí elegir pegar como metarchivo de Windows o metarchivo mejorado, ya que al pegar como objeto de TransCAD se requiere más espacio de almacenamiento en disco, haciendo más pesados los archivos. Después de oprimir el botón Aceptar, queda incorporada la imagen al documento. Obsérvese que la imagen pegada es exactamente igual a la vista del mapa. En el caso de las gráficas generadas en TransCAD, es mejor grabar el archivo en formato bmp, utilizando la opción Save As… que se activa al oprimir el botón derecho del Mouse y asignando el nombre que se desee al archivo. Luego desde Word se inserta la imagen siguiendo el procedimiento normal. Lección 9: Temas especiales 83 Ingeniería de Transporte y Vías – UPTC Luis Gabriel Márquez Díaz Modelación de la demanda de transporte con TransCAD Para la inserción de tablas se tienen varias opciones. Una de ellas es guardar la tabla como imagen y luego insertar esa nueva imagen en Word. Para esto, se debe mantener activa la vista de datos que contiene la tabla y luego ingresar por File, Save As… Una vez haya sido creado el archivo, se puede insertar como cualquier otro archivo gráfico en Word. Otra manera de hacerlo es archivando la tabla en formato xls para que pueda ser abierta desde Excel y desde allí utilizar el comando Copiar, el cual se activa oprimiendo el botón derecho del Mouse sobre la selección. 84 Lección 9: Temas especiales Modelación de la demanda de transporte con TransCAD Ingeniería de Transporte y Vías – UPTC Luis Gabriel Márquez Díaz Después en Word, simplemente se utiliza el comando Pegar y queda la información de la tabla incorporada al documento. Para el estudiante 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. Importe las manzanas y el equipamiento urbano del plano del Municipio de Barrancabermeja que encontrará en los recursos de esta lección. Cree un archivo geográfico de vías y dibuje los arcos representativos de las principales avenidas. Haga la dualización de segmentos en los tramos que considere necesario. Incluya por lo menos un intercambiador de cada tipo. Dibuje o importe desde AutoCAD las secciones DANE en las que se encuentra dividido el municipio, asociando información de número de manzanas, número de viviendas, número de hogares y habitantes. Haciendo uso de la herramienta para crear distritos, agrupe todas las secciones que se encuentran en cada sector y genere las nuevas zonas. Ahora agrupe los sectores en comunas. Elabore un informe en Word sobre el trabajo realizado. Lección 9: Temas especiales 85 Modelación de la demanda de transporte con TransCAD Ingeniería de Transporte y Vías – UPTC Luis Gabriel Márquez Díaz LECCIÓN 10 IMPRESIÓN DE DOCUMENTOS En esta lección, que es la última lección de aprendizaje formal de la primer parte del curso, se aprenderán algunos procedimientos básicos que se requieren en la impresión de documentos, mediante la creación de un diseño de impresión. En TransCAD un diseño de impresión no es más que un arreglo de mapas, vistas de datos, vistas de matriz, figuras y texto. Con el diseño de impresión será posible crear reportes directamente desde TransCAD, sin recurrir a otras aplicaciones de Windows como se vio en la lección anterior. Creación de un diseño de impresión Para crear un diseño de impresión se requiere: • • • Especificar las propiedades de impresión Insertar los objetos en el diseño, y Ajustar y organizar los objetos Lo primero que debe hacerse es ingresar por File, New y elegir la opción Layout. Después de oprimir el botón OK, aparecerá una nueva ventana en blanco, lista para recibir el nuevo diseño de impresión. Lección 10: Impresión de documentos 87 Ingeniería de Transporte y Vías – UPTC Luis Gabriel Márquez Díaz Modelación de la demanda de transporte con TransCAD Oprimiendo el botón se activa la ventana para modificar las propiedades del diseño de impresión. Allí puede indicarse el título del diseño y por supuesto definir la impresora, el tamaño de papel, su orientación y márgenes. Con el botón se activa la la caja de diálogo Layout Options, en la cual se pueden modificar algunas opciones generales de presentación del diseño de impresión, como reglas, bordes de página, grillas y unidades. Después de los cambios, la visualización de la ventana de diseño de impresión quedará en forma similar a la que se muestra en la figura. 88 Lección 10: Impresión de documentos Modelación de la demanda de transporte con Ingeniería de Transporte y Vías – UPTC TransCAD Luis Gabriel Márquez Díaz Mapas, vistas y figuras en el diseño de impresión Todos los objetos como mapas, vistas y figuras podrán ser insertados en el diseño de impresión y quedarán exactamente iguales a la vista que los contiene. Oprimiendo el botón es posible insertar objetos en el diseño de impresión. Lo único que debe hacerse es picar sobre el botón, luego en la ventana del diseño de impresión se debe seleccionar el área que contendrá el objeto y finalmente, en la caja de diálogo Add to Layout se debe seleccionar el objeto. En este caso se tienen abiertos dos mapas, una vista de datos y una figura, y por lo tanto son los únicos objetos disponibles. Todos estos objetos serán incluidos en el presente diseño de impresión. Los objetos que han sido incluidos en el diseño de impresión son susceptibles de modificación; de hecho se pueden eliminar, agrandar, reducir o cambiar de posición muy fácilmente, casi de la misma manera que en cualquier otro programa de Windows. Lección 10: Impresión de documentos 89 Ingeniería de Transporte y Vías – UPTC Modelación de la demanda de transporte con TransCAD Luis Gabriel Márquez Díaz Cuando un objeto es seleccionado con el botón que permiten efectuar lo siguiente: se activan algunas herramientas de edición Traer al frente Llevar al fondo Centrar horizontalmente Centrar verticalmente También es posible editar el objeto haciendo click sobre el botón derecho del Mouse y eligiendo la opción Properties… Texto en el diseño de impresión es posible incluir Con el botón texto en un diseño de impresión. Sin embargo, esta herramienta tiene muchas limitantes, ya que no dispone de las facilidades de un editor de texto básico. Realmente esta herramienta está diseñada mas para la creación de títulos, que para la creación de texto normal dispuesto en párrafos. Por ejemplo, la generación de renglones no puede hacerse de manera automática sino que debe ser forzada con la combinación de teclas Ctrl+Enter. 90 Lección 10: Impresión de documentos Modelación de la demanda de transporte con TransCAD Ingeniería de Transporte y Vías – UPTC Luis Gabriel Márquez Díaz Un ejemplo de cómo podría quedar un diseño de impresión desde TransCAD es presentado a continuación. Para el estudiante 1. 2. Prepare un informe donde se muestre un diagnóstico preliminar de movilidad en el municipio de Barrancabermeja. Imprima los folios que considere necesarios directamente desde TransCAD SUGERENCIA… Si no se tiene una impresora a la mano, puede imprimir el archivo en formato PDF o como una imagen de impresión de Microsoft Office. Lección 10: Impresión de documentos 91 Modelación de la demanda de transporte con Ingeniería de Transporte y Vías – UPTC TransCAD Luis Gabriel Márquez Díaz LECCIÓN 11 PROYECTO 1 CARACTERIZACIÓN DE VIAJES EN BARRANCABERMEJA Los integrantes del Grupo de Investigación y Desarrollo en Planeación y Operación del Transporte – GIDPOT – del programa de Ingeniería en Transporte y Vías de la Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia, han participado en varios estudios de movilidad en el ámbito nacional. El trabajo más reciente en el que se haya participado, fue contratado por la Alcaldía de Barrancabermeja, con el propósito de reestructurar el servicio de transporte público colectivo. Si bien el estudio tenía un objetivo bastante concreto, el mismo no se limitó únicamente a tomar los datos puntuales que permitieran hacer la reestructuración, sino que se consiguió información suficiente para poder modelar la demanda de transporte y en consecuencia, desarrollar un proceso básico de planeación del transporte. El propósito de este primer proyecto es caracterizar la demanda de viajes y la oferta de transporte en el municipio de Barrancabermeja, aplicando todas las herramientas estudiadas durante esta primer parte del curso. Para lograr este objetivo se echará mano de la información recopilada y procesada en la ejecución del estudio en mención. Información de oferta Se encuentra disponible información relacionada con el inventario de la red vial principal del municipio, para el cual se probó una nueva metodología que consistió en disponer la información observada en campo directamente sobre planos. De esta manera, se tiene en formato dwg toda la información del inventario físico de las principales vías e intersecciones del área urbana del municipio, tal como se muestra a continuación. Lección 11: Proyecto 1: Caracterización de viajes en Barrancabermeja 93 Ingeniería de Transporte y Vías – UPTC Luis Gabriel Márquez Díaz Modelación de la demanda de transporte con TransCAD Con los datos disponibles, el estudiante deberá construir la red vial relevante en TransCAD, pensando siempre que su objetivo final será la modelación de la demanda de transporte. Con respecto a la oferta de transporte público colectivo urbano, se tiene el inventario de paraderos de transporte público colectivo, la información de terminales con sus principales características, el parque automotor con el cual se presta el servicio, la capacidad ofrecida por el sistema, el itinerario y principales características operativas de las rutas, la velocidad de marcha y de recorrido de cada ruta, las demoras operativas y no operativas de cada ruta. Esta información se encuentra dispuesta en tablas y planos que facilitan su consulta e incorporación a TransCAD. A manera de ejemplo se presenta uno de los cuadros disponibles en el estudio. Adicionalmente, se tienen datos de velocidad puntual tomada con radar y velocidad de recorrido aplicando la técnica del vehículo flotante. En el estudio de velocidad puntual con radar se efectuaron alrededor de 1200 observaciones que fueron procesadas para obtener promedios tal como se muestra en el siguiente ejemplo. 94 Lección 11: Proyecto: Caracterización de viajes en Barrancabermeja Modelación de la demanda de transporte con Ingeniería de Transporte y Vías – UPTC TransCAD Luis Gabriel Márquez Díaz La toma de datos con el vehículo flotante se basó en 9 tramos preestablecidos, haciendo 6 recorridos en cada tramo, de acuerdo con la disposición que se observa en la siguiente figura. Información de demanda También se tienen datos que permiten caracterizar la demanda de transporte. Del informe final del estudio de encuestas domiciliarias es posible conocer la zonificación que se adoptó, así como el nombre de las tablas y códigos utilizados en la creación de las bases de datos en las que se almacenó la información. Se tienen tablas de viviendas, personas y viajes y se dispone de matrices de viajes sencillas por propósito, modo, horario, una general, otra de transporte público y matrices cruzadas con variables de diversas bases, todas ellas en formato dbf. Lección 11: Proyecto 1: Caracterización de viajes en Barrancabermeja 95 Ingeniería de Transporte y Vías – UPTC Modelación de la demanda de transporte con TransCAD Luis Gabriel Márquez Díaz Con respecto a los viajes, se aclara que después de haber efectuado la depuración y el procesamiento de la información, se hizo cruce de variables de cada una de las bases y de las distintas bases entre sí para encontrar tasas de producción de viajes por hogar a nivel zonal y general para la ciudad, según tamaño de hogar, posesión vehicular y estrato. Del mismo modo, se incluyen los vectores de producción y atracción de viajes y las tasas de producción de viajes por persona a nivel zonal y general para la ciudad, según ocupación y edad. En la figura, se muestra la disposición de la tabla de tasas de producción de viajes para personas con edades entre 19 y 25 años. Por ejemplo, la tasa de producción de viajes para esta categoría en la zona 2 es de 0,5 viajes. El estudio de encuestas domiciliarias permitió conocer el comportamiento de las variables que caracterizan los hogares en cada zona, entre ellas, habitantes/hogar, estrato, habitaciones/vivienda, baños/vivienda, tipo de acabados de la vivienda, régimen de propiedad, número de vehículos en la vivienda, etc. Igualmente, el estudio recogió datos para caracterizar a las personas con variables tales como: edad, ocupación, grado de escolaridad, género, relación con la cabeza de hogar, tenencia de licencia de conducción e ingresos. Al igual que los demás productos del estudio, esta información se encuentra almacenada en tablas de formato dbf. En la figura se muestra la forma como se dispuso la información del nivel de escolaridad por zona. 96 Lección 11: Proyecto: Caracterización de viajes en Barrancabermeja Modelación de la demanda de transporte con Ingeniería de Transporte y Vías – UPTC TransCAD Luis Gabriel Márquez Díaz En cuanto al transporte público colectivo urbano, se caracterizó la demanda manifiesta mediante los estudios de contraste visual, ascenso y descenso de pasajeros, cuyos resultados permitieron describir no solo el comportamiento de la demanda sino las principales características operativas de las rutas. Se conoce entonces la variación temporal de la demanda por ruta, a partir de la cual se obtuvo la periodización por ruta, y la variación espacial, es decir el comportamiento geográfico de los desplazamientos, a través del desenvolvimiento de ocupación en los diferentes tramos de cada ruta. Esta información se ha dispuesto en archivos de formatos dbf y xls. 120 BAJANDO SUBIENDO 100 80 60 40 20 0 Aforos y otras observaciones de campo Se cuenta con información de volúmenes vehiculares clasificados en una estación maestra y en 15 estaciones convencionales. En la estación maestra se tomó información durante 7 días consecutivos, 24 horas al día en cada uno de los accesos y movimientos de la intersección. En las estaciones convencionales se practicó el aforo únicamente durante un período comprendido entre 05:00 y 21:00 de un solo día, partiendo de la premisa que el patrón de comportamiento semanal se conoce a partir de la estación maestra. Lección 11: Proyecto 1: Caracterización de viajes en Barrancabermeja 97 Ingeniería de Transporte y Vías – UPTC Modelación de la demanda de transporte con TransCAD Luis Gabriel Márquez Díaz Toda la información de aforos está almacenada en formato xls, en archivos independientes para cada intersección y día de toma de información. En el ejemplo, se observa la información resumida de la intersección denominada “Estación maestra”, para el día jueves. Adicionalmente se tienen datos de ocupación vehicular, tomados a partir de la observación muestral de vehículos particulares y taxis. En el aforo se toma la totalidad de vehículos que hacen uso de las vías y en el estudio de ocupación vehicular, se establece la forma como se está haciendo uso de esos vehículos aforados, valga decir, su ocupación. 1.80 1.40 0.94 1.67 1.09 1.45 MOTOCICLETA TAXI AUTO BICICLETA CAMIÓN 1.60 1.40 1.20 1.00 0.80 0.60 0.40 0.20 0.00 También se cuenta con información de demoras, calculadas a partir de mediciones hechas en las principales intersecciones semaforizadas. 98 Lección 11: Proyecto: Caracterización de viajes en Barrancabermeja Modelación de la demanda de transporte con Ingeniería de Transporte y Vías – UPTC TransCAD Luis Gabriel Márquez Díaz Finalmente, se menciona que en caso de que fuera necesario, se dispone de información complementaria de volúmenes peatonales, utilización de carril y maniobras en accesos a intersecciones. Para el estudiante 1. Comience la elaboración del Proyecto 1. Utilice como base el mapa del municipio de Barrancabermeja manejado en la lección anterior. 2. Cree una capa con la zonificación que se utilizó en el estudio. Adjunte toda la información socio-económica que pueda conseguir de cada zona. Recuerde que puede trabajar por secciones y luego agrupar la información en distritos. 3. Construya la red vial relevante del municipio. Adjunte toda la información disponible de la red. Si considera que hace falta información puede utilizar procesos adicionales; por ejemplo, puede estimar o calcular la capacidad de las vías mediante la utilización de algún modelo como el HCM. 4. Se deja a su criterio la decisión de utilizar o no intercambiadores en algunas intersecciones de la red vial. 5. Cree la red de transporte. Ubique rutas, paraderos, terminales y adjunte toda la información que considere necesaria. Lección 11: Proyecto 1: Caracterización de viajes en Barrancabermeja 99 Ingeniería de Transporte y Vías – UPTC Luis Gabriel Márquez Díaz Modelación de la demanda de transporte con TransCAD 6. Cree las matrices de viajes. No olvide que puede resultar más fácil preparar los archivos desde Excel o Visual Fox Pro, en lugar de digitar los datos directamente en TransCAD. 7. Emplee todas las herramientas vistas hasta ahora y elabore un informe del diagnóstico definitivo del municipio. RECOMENDACIÓN… No olvide que el propósito final del curso es modelar la demanda de transporte, por lo tanto, debe llevar en mente que de ahora en adelante y prácticamente hasta el final del curso, todos los talleres se desarrollarán para alimentar y poder culminar este Proyecto 1. 100 Lección 11: Proyecto: Caracterización de viajes en Barrancabermeja SECCIÓN MODELACIÓN DE LA DEMANDA DE TRANSPORTE B 12. Calibración del modelo de oferta 103 13. Producción de viajes 117 14. Atracción de viajes y balanceo 127 15. Distribución de viajes 133 16. Partición modal 143 17. Asignación de tránsito 151 Modelación de la demanda de transporte con Ingeniería de Transporte y Vías – UPTC TransCAD Luis Gabriel Márquez Díaz LECCIÓN 12 CALIBRACIÓN DEL MODELO DE OFERTA En este momento, como resultado del desarrollo del proyecto 1, el estudiante debe tener disponibles los siguientes productos: 1. La división espacial de la demanda de transporte representada por un archivo geográfico de áreas. Este archivo geográfico debe estar acompañado de información relevante de cada área, como por ejemplo: número de viviendas, tasa de motorización promedio por hogar, número de hogares con y sin auto, ingreso promedio por hogar, tamaño promedio del hogar, número de viajes producidos y atraídos por zona, etc. 2. Un modelo de oferta constituido por lo menos por dos redes: la red vial y la red de transporte. En el modelo deben estar representadas las zonas por sus correspondientes centroides, y las zonas deben estar conectadas a la red a través de conectores de centroides. Lección 12: Calibración del modelo de oferta 103 Ingeniería de Transporte y Vías – UPTC Luis Gabriel Márquez Díaz Modelación de la demanda de transporte con TransCAD El modelo de oferta no se limita únicamente al dibujo de arcos y nodos, sino que debe existir información asociada a la red vial y a la red de transporte, tal como: capacidad, tiempo de viaje, velocidad, frecuencia, etc. 3. Unas matrices de viajes por propósito, modo y período del día, obtenidas a partir de las encuestas domiciliarias de origen – destino. Estos productos corresponden a las condiciones actuales del sistema de transporte que se está analizando. Las características de las zonas, los atributos de la red y las matrices de viajes contienen información del año base, es decir del momento en que se tomó la información. Por lo tanto, podría esperarse que, al efectuar el cargamento de la red vial en el modelo de oferta, a partir de la información de demanda de transporte contenida en las matrices de viajes, el resultado obtenido tuviera algún parecido con las observaciones de campo hechas en el estudio de volúmenes vehiculares en algunas intersecciones importantes de la red vial del municipio. En el mismo sentido, podría esperarse que el cargamento de la red de transporte en el modelo de oferta tuviera alguna correspondencia con los datos de campo tomados en el estudio de contraste visual. Así mismo, las velocidades y los tiempos de viaje generados por el modelo, deben tener algún grado de correlación con las observaciones de campo realizadas. 104 Lección 12: Calibración del modelo de oferta Modelación de la demanda de transporte con TransCAD Ingeniería de Transporte y Vías – UPTC Luis Gabriel Márquez Díaz Pues bien, la confrontación entre las observaciones de campo y los datos generados por el modelo es la manera como se podrá concluir si el modelo de oferta se encuentra calibrado o no. Para hacerlo, será necesario ejecutar un proceso de asignación de viajes a la red con los datos del modelo, cuyos resultados serán comparados con las observaciones de campo en cada intersección o en cada punto de toma de información, con el propósito de verificar si el modelo se encuentra calibrado, es decir, comprobar si el modelo refleja las condiciones reales de operación del sistema. Se entendería que un modelo de oferta se encuentra calibrado cuando la diferencia entre las observaciones de campo y los datos generados por el modelo sean por mucho del 15%. Asignación de tránsito El modelo de asignación de tránsito es usado para estimar los flujos de tránsito en la red vial. El modelo requiere como dato de entrada principal una matriz de demanda de viajes que contenga los volúmenes de tránsito entre cada par origen – destino. Estos volúmenes son cargados en la red con base en el tiempo de viaje o con base en alguna variable que indique la impedancia de cada uno de los caminos que se puedan tomar para ir de un origen a un destino dado. TransCAD proporciona varios procedimientos que pueden ser utilizados en la asignación de tránsito. Cada uno de ellos incorpora distintas variables que pueden ser usadas en la modelación. Métodos de asignación de tránsito A continuación se indican los métodos de asignación de tránsito que pueden utilizarse en la modelación de la demanda de transporte con TransCAD: • Asignación Todo o Nada. Todo el flujo de tránsito entre un par O-D es asignado a la ruta más corta que conecte ese origen con ese destino. • Asignación STOCH. Asigna los viajes entre un par O-D por múltiples rutas alternativas entre ese origen y ese destino. La proporción de viajes asignados a una ruta en particular depende de una probabilidad asociada a esa ruta con base en el tiempo de viaje. El método no asigna viajes a todas las rutas o caminos posibles, sino que considera únicamente aquellos arcos por donde sea razonable asignar viajes dependiendo del tiempo de viaje asociado a cada arco. Este método de asignación considera que el tiempo de viaje es fijo y por lo tanto no depende del volumen asignado. • Asignación con capacidad restringida. Este método genera una solución cercana a un equilibrio de la red, a partir del método de asignación todo o nada y recalculando los tiempos de viaje con base en una función de congestión que involucra la capacidad de los arcos. • Asignación incremental. Este es un método en el cual el proceso de asignación se hace por etapas. En cada etapa se hace la asignación de una porción fija del volumen de tránsito con base en el método de asignación todo o nada. Después la primera etapa, los tiempos de viaje en cada arco son recalculados con base en los volúmenes asignados hasta la etapa inmediatamente anterior. • Asignación con equilibrio de usuario. Este método utiliza un proceso iterativo que consigue una solución convergente, cuya condición primordial consiste en que ningún usuario puede mejorar su tiempo de viaje al elegir cualquier otra ruta. • Asignación con equilibrio estocástico. Es una generalización del método anterior. El método de equilibrio estocástico parte del supuesto que el usuario no dispone de Lección 12: Calibración del modelo de oferta 105 Ingeniería de Transporte y Vías – UPTC Modelación de la demanda de transporte con TransCAD Luis Gabriel Márquez Díaz información perfecta con respecto a los atributos de la red y puede tener otra percepción de los costos de viaje. • Sistema óptimo. La asignación que se consigue con este método corresponde a la minimización del tiempo total de viaje en la red. Datos requeridos en el proceso de asignación El proceso de asignación necesita de una matriz O-D y un archivo geográfico de líneas o arcos que contenga los atributos apropiados para generar la red vial. La matriz O-D debe contener los volúmenes vehiculares asignados a cada par O-D. Los ID de las filas y columnas de la matriz deben coincidir con los ID de los nodos en la red. Por lo tanto, aquellos volúmenes en la matriz que no tengan su nodo correspondiente en la red no serán asignados. Los atributos de la red requeridos para ejecutar el proceso de asignación son básicamente: tiempo y capacidad por arco. Únicamente el método de asignación todo o nada no requiere del atributo capacidad. El atributo tiempo es un dato numérico que contiene el tiempo de viaje a flujo libre. El atributo capacidad es un dato de tipo entero que contiene el flujo máximo que puede soportar un arco en la red. Asignación todo o nada Para dar inicio al proceso de asignación se debe ingresar por Planning y luego picar en Traffic Assignment… En seguida aparecerá la caja de diálogo Traffic Assignment, en la cual se muestra el archivo geográfico de líneas que contiene las vías y el archivo de red que se utilizará en el proceso. En la caja combo Method se elegirá la opción All or Nothing y se indicará también el nombre del archivo de matriz a utilizar, así como la matriz correspondiente. Por último se indicará el nombre del campo que contiene el tiempo de viaje a flujo libre. 106 Lección 12: Calibración del modelo de oferta Modelación de la demanda de transporte con TransCAD Ingeniería de Transporte y Vías – UPTC Luis Gabriel Márquez Díaz Después de oprimir el botón OK, aparecerá una caja de diálogo en la cual se debe indicar el nombre de la tabla que contendrá los resultados de la asignación. Por defecto TransCAD utiliza un archivo denominado ASN_LinkFlow para almacenar los resultados de este procedimiento. Si el procedimiento concluye satisfactoriamente, aparecerá una ventana como la que se muestra enseguida. En esta ventana se mostrará el número total de advertencias generadas durante el proceso y el número total de líneas de reporte. Se pueden oprimir los botones Show Warnings o Show Report para visualizar el listado de advertencias y el reporte general. En este caso fue generado un listado de 44 advertencias y un reporte de 31 líneas. El listado de advertencias se refiere especialmente a la existencia de unos nodos en la matriz que no tienen correspondencia en la red y algunas velocidades calculadas cuyos resultados se encuentran fuera de rango. El producto que se obtiene, luego de ejecutar el proceso de asignación, es una tabla que contiene información de flujos y tiempos de viaje fundamentalmente, tal como se muestra a continuación. Lección 12: Calibración del modelo de oferta 107 Ingeniería de Transporte y Vías – UPTC Luis Gabriel Márquez Díaz Modelación de la demanda de transporte con TransCAD Esta información puede utilizarse en la elaboración de mapas nuevos. Por ejemplo, pueden utilizarse los flujos para escalar los arcos y así visualizar fácilmente cuáles vías están recibiendo mayores flujos vehiculares. También puede utilizarse la información generada en el proceso de asignación para construir gráficos de flujos en intersecciones, tal como se estudió en la lección 2. 108 Lección 12: Calibración del modelo de oferta Modelación de la demanda de transporte con TransCAD Ingeniería de Transporte y Vías – UPTC Luis Gabriel Márquez Díaz Asignación STOCH Al igual que en el caso anterior, se debe ingresar por Planning, luego se debe picar en Traffic Assignment… y finalmente, en la caja de diálogo Traffic Assignment se elegirá la opción “STOCH”. Al igual que en el método de asignación todo o nada, en este caso solamente se requiere como atributo de entrada el tiempo de viaje a flujo libre en cada arco de la red. Se puede observar que en los parámetros globales aparece un valor por defecto para la variable “Theta”, igual a 5. Este valor, que corresponde a un parámetro de calibración de la distribución logit para la selección de rutas, puede ser modificado. Se puede comprobar gráficamente que los flujos vehiculares asignados con este método son diferentes a los flujos encontrados con el método de asignación todo o nada. Por ejemplo, el flujo que alimenta la carrera 28 desde el norte, prácticamente se duplicó con respecto a la asignación hecha por el método anterior. Lección 12: Calibración del modelo de oferta 109 Modelación de la demanda de transporte con Ingeniería de Transporte y Vías – UPTC TransCAD Luis Gabriel Márquez Díaz Asignación con capacidad restringida Para utilizar este método de asignación se debe elegir la opción “Capacity Restraint” en la caja de diálogo Traffic Assignment. En este método se consideran algunas variables nuevas que pueden mejorar el proceso de asignación a la red. Además del tiempo de viaje a flujo libre en la red, es imprescindible establecer la capacidad de los arcos. De manera opcional, pueden ser incluidos los valores adecuados para alimentar las variables “Alpha”, “Beta”, “Preload”, “Iterations” y “Covergence”. Si dichas variables no son especificadas por el analista, serán utilizados los valores por defecto de TransCAD. Durante el proceso de asignación, los tiempos de viaje en la red son actualizados permanentemente en un proceso iterativo con base en la formulación de la BPR (Bureau of Public Roads). Esta formulación considera que un nuevo tiempo de viaje en un arco cualquiera de la red, estará en función del tiempo de viaje a flujo libre en dicho arco (tf), del volumen del arco (v), de la capacidad del arco (c) y de unos parámetros de calibración a y b. β ⎡ ⎛v⎞ ⎤ t = t f ⎢1 + α ⎜ ⎟ ⎥ ⎝ c ⎠ ⎦⎥ ⎣⎢ Los parámetros a y b pueden ser calibrados para toda la red o pueden ser calculados para cada arco de la red. En el primer caso, los valores serán introducidos como parámetros globales, de la misma forma en que TransCAD preestablece los valores de 0.15 y 4.00. En caso de que se hayan calibrado estos parámetros arco por arco, deberán existir los campos correspondientes en la tabla de datos de la red y el nombre de dichos campos será utilizado para especificar a y b. El campo “Preload” permite especificar un flujo preestablecido fijo en cada arco, lo cual puede hacer más reales las condiciones de asignación del modelo. Por ejemplo, este campo podría ser utilizado para considerar los flujos de taxis vacíos o de vehículos de carga en cada arco de la red, ya que esta información muy difícilmente podría obtenerse a partir de las encuestas domiciliarias de viajes, que miden únicamente la demanda de viajes. Para incluir este flujo preestablecido es necesario que en la tabla de datos de la red exista un campo con esta información. El número de iteraciones y el nivel de convergencia del modelo también pueden ser manipulados por el analista. Para hacerlo, simplemente debe digitar los valores que considere en cada caso. 110 Lección 12: Calibración del modelo de oferta Modelación de la demanda de transporte con TransCAD Ingeniería de Transporte y Vías – UPTC Luis Gabriel Márquez Díaz Asignación incremental Para utilizar este método de asignación se debe elegir la opción “Incremental” en la caja de diálogo Traffic Assignment. Este método de asignación utiliza básicamente los mismos parámetros descritos en la sección anterior. Tiempo y velocidad son campos obligatorios; los parámetros a y b pueden ser calibrados para toda la red o pueden ser calculados para cada arco de la red; se puede especificar un flujo preestablecido fijo por arco de la red, y se puede modificar el criterio de convergencia. Los únicos valores no incluidos en el método anterior son los incrementos. Debe recordarse que este es un método que se divide en etapas y en cada etapa se hace la asignación de una porción fija del volumen de tránsito. En el ejemplo se ha dividido la asignación en 4 etapas así: primera etapa, 40%; segunda etapa, 30%; tercera etapa, 20%, y cuarta etapa, 10%. Debe ser claro que el porcentaje total asignado será siempre del 100% y en consecuencia, se debe tener el cuidado de introducir valores parciales que cumplan con esta condición. Lección 12: Calibración del modelo de oferta 111 Ingeniería de Transporte y Vías – UPTC Luis Gabriel Márquez Díaz Modelación de la demanda de transporte con TransCAD Asignación con equilibrio de usuario Para utilizar este método de asignación se debe elegir la opción “User Equilibrium” en la caja de diálogo Traffic Assignment. Las variables a utilizar son exactamente las mismas que se incluyen en el método de asignación con capacidad restringida. La única diferencia radica en que en este método se logra una solución convergente donde ningún usuario puede mejorar su tiempo de viaje al elegir cualquier otra ruta. Asignación con equilibrio estocástico Para utilizar este método de asignación se debe elegir la opción “Stochastic User Equilibrium” en la caja de diálogo Traffic Assignment. Este método incluye una nueva variable a considerar en el proceso de asignación: la distribución de probabilidad de percepción de los costos de viaje por parte del usuario. El software opera con las siguientes distribuciones de probabilidad: Normal, Gumbel y Uniforme. No es necesario introducir parámetros de calibración para las distribuciones de probabilidad. Solo se necesita especificar el porcentaje de error máximo permitido, cuyo valor por defecto es 5% Sistema óptimo Para utilizar este método de asignación se debe elegir la opción “System Optimum” en la caja de diálogo Traffic Assignment. Las variables a utilizar son exactamente las mismas que se incluyen en el método de asignación con capacidad restringida. La única diferencia radica en que en este método se logra minimizar el tiempo total de viaje en la red. 112 Lección 12: Calibración del modelo de oferta Modelación de la demanda de transporte con Ingeniería de Transporte y Vías – UPTC TransCAD Luis Gabriel Márquez Díaz Resultados estándar del proceso de asignación El proceso de asignación genera dos tipos de resultados: • Una tabla que contiene los volúmenes y costos estimados por arco, y • Un archivo tipo texto que contiene un resumen de los datos de entrada y las salidas generadas por el modelo. Los campos que contiene la tabla de resultados son: • AB_Flow Volumen en el arco A-B • BA_Flow Volumen en el arco B-A • Total_Flow Volumen total en las dos direcciones • AB_Time Tiempo de viaje o costo en el arco A-B • BA_Time Tiempo de viaje o costo en el arco B-A • Max_Time Máximo tiempo de viaje o costo en ambas direcciones • AB_voc Relación volumen/capacidad en el arco A-B • BA_voc Relación volumen/capacidad en el arco B-A • Max_voc Máxima relación V/C en ambas direcciones • AB_vmt Número de vehículos por longitud en el arco A-B • BA_vmt Número de vehículos por longitud en el arco B-A • TOT_vmt Total de vehículos-longitud asignados en ambas direcciones Lección 12: Calibración del modelo de oferta 113 Modelación de la demanda de transporte con Ingeniería de Transporte y Vías – UPTC TransCAD Luis Gabriel Márquez Díaz Cálculo del RMSE Para evaluar la bondad del modelo de oferta, TransCAD permite calcular el valor RMSE (Percent Root Mean Square Error). El RMSE es un valor que permite cuantificar en porcentaje las diferencias existentes entre los volúmenes observados en campo y los volúmenes o flujos asignados por el modelo. El cálculo del RMSE se hace en función del número de arcos que se comparan, es decir el número de observaciones (n), de los conteos de campo en cada arco (Cj) y de los flujos asignados por el modelo en cada arco (Mj), con base en la siguiente ecuación: ∑ (M −Cj ) 2 j j RMSE = n −1 ∑C j ⋅ 100 j n Normalmente los valores de RMSE se encuentran entre 10% y 100%. Un valor cercano al 10% indica que los flujos observados en campo son bastante parecidos a los flujos asignados por el modelo. En cambio, un valor próximo al 100% revela que existen grandes diferencias entre los flujos medidos y los asignados. Para poder utilizar esta herramienta es necesario que el archivo geográfico de la red vial tenga asociados los datos obtenidos en los aforos vehiculares. De otra manera no sería posible hacer uso de esta opción. Se debe elegir la opción Planning del menú principal, luego picar en Planning Utilities y finalmente hacer click sobre RMSE Calculator. En la caja de diálogo correspondiente se indicará el campo que contiene el flujo asignado y el campo que tiene los datos del conteo. No es necesario incluir todos los arcos, sino que se puede hacer una selección para considerar únicamente aquellos arcos de los que se tiene información de campo. Luego de oprimir el botón OK aparecerá una vista de datos con los resultados obtenidos, en la cual se incluye el número de observaciones (n), el valor de RMSE, la sumatoria de los conteos de campo (S Cj), la sumatoria de los flujos asignados por el modelo (S Mj) y la diferencia porcentual entre los flujos asignados por el modelo y los conteos de campo. Se puede observar que la diferencia relativa entre los flujos asignados por el modelo y los conteos de campo es del -25.93%, mientras que el cálculo de RMSE arroja un valor del 47.14%. No sería correcto afirmar que el cierre o el ajuste del modelo corresponde al -25.93%, ya que en el cálculo de este porcentaje se presenta un efecto de compensación que distorsiona el valor final obtenido. 114 Lección 12: Calibración del modelo de oferta Modelación de la demanda de transporte con TransCAD Ingeniería de Transporte y Vías – UPTC Luis Gabriel Márquez Díaz Para comprender más fácilmente este hecho, supóngase que se va a comparar el ajuste de un modelo de oferta a partir de la comparación de dos arcos: en el arco 1 se asignó por el modelo un flujo de 100, mientras que el conteo de campo arrojó un volumen de 200, y en el arco 2 el modelo asignó 200, en tanto que en el conteo de campo se encontró un volumen de 100. La suma general de flujos sería de 300 en el modelo y de 300 en los conteos de campo, lo cual conduciría equivocadamente a concluir que se tiene un ajuste perfecto. Por esta razón, siempre será preferible determinar el cierre o el ajuste a partir del cálculo del RMSE. Para el estudiante 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. Utilice la información preparada en el Proyecto 1 para lograr la calibración del modelo de oferta. Calcule el número de vehículos equivalentes a partir de la información de la matriz de viajes. No incluya en el cálculo los viajes en servicio público colectivo. Para incluir en el análisis los flujos de los vehículos de servicio público colectivo, los taxis vacíos y los vehículos de carga, introduzca una precarga expresada en vehículos equivalentes. Pruebe los diferentes métodos de asignación estudiados en la presente lección y verifique con cual de ellos se logra un mejor ajuste. Calcule el valor de RMSE Es muy probable que los viajes de la matriz estén subestimados. “Infle” la información de la matriz de viajes y verifique nuevamente el ajuste. Es factible que en algunos arcos la capacidad y el tiempo de viaje a flujo libre no representen adecuadamente las condiciones de operación de la red. Verifique los valores de algunos arcos y pruebe nuevamente el ajuste. Lección 12: Calibración del modelo de oferta 115 Modelación de la demanda de transporte con TransCAD Ingeniería de Transporte y Vías – UPTC Luis Gabriel Márquez Díaz LECCIÓN 13 PRODUCCIÓN DE VIAJES Tradicionalmente, en el proceso de planeación de transporte se ha venido utilizando el modelo secuencial de cuatro pasos que inicia en la generación de viajes, continúa con la distribución de viajes y la partición modal, y termina en la asignación de viajes a la red. Con la generación de viajes se busca predecir el número de viajes que son generados y atraídos desde y hacia cada zona del área en estudio, sin incluir todavía la manera como se conectan dichos viajes entre cada par O-D. Es de aclarar que la producción tiene que ver únicamente con los viajes que salen de cada zona. De hecho, el objetivo de este paso es estimar el número total de viajes por propósito que son producidos o que son originados en cada zona. Básicamente, son tres los métodos que pueden usarse en la modelación de la producción de viajes: • Clasificación cruzada: Consiste en separar la población de un área urbana en grupos relativamente homogéneos, con base en ciertas características socio-económicas y estimar empíricamente las tasas de producción de viajes individuales o por hogar para cada categoría de la clasificación. • Modelos de regresión: Comúnmente se usan dos tipos de regresión: utilizando datos agregados por zona o usando datos desagregados por hogar o por individuo. En el primer caso, se toma como variable dependiente la media de los viajes por hogar en la zona y como variables explicativas los promedios zonales. En el segundo caso, la variable dependiente será el número de viajes del hogar o del individuo y las variables explicativas serán los valores individuales o por hogar de las variables. • Modelos de elección discreta: Estos modelos usan datos desagregados individuales o por hogar y estiman la probabilidad de que se realice un viaje de ciertas características. En la presente lección no será estudiado este método de producción de viajes. Clasificación cruzada Para poder generar una clasificación cruzada en TransCAD, se debe disponer de dos tipos de entradas. La primera es una tabla que debe contener las tasas de viajes definidas para cada categoría de la clasificación que se desee utilizar, y la segunda entrada corresponde a los valores promedio por zona de las variables incluidas en la clasificación. A manera de ejemplo, se trabajará con la zonificación adoptada en la lección 9, es decir con cuatro zonas, pero el estudiante debe tener claro que en este momento se compromete a aplicar todos estos nuevos conceptos en la ejecución del proyecto 1, formulado en la lección anterior. Lección 13: Producción de viajes 117 Modelación de la demanda de transporte con Ingeniería de Transporte y Vías – UPTC TransCAD Luis Gabriel Márquez Díaz Suponga que se incluyen tres variables en la clasificación cruzada: Autos/hogar, personas/hogar e ingreso/hogar. Si se consideran 2 rangos para el número de autos por hogar, 2 tamaños de hogar y 3 niveles de ingreso por hogar, resultaría un total de 2×2×3=12 categorías tal como se muestra a continuación. Hogares con 3,8 personas o menos Hogares con ingreso hasta 1,00 smlmv 1,20 viajes HWB/hogar 1,69 viajes HBNW/hogar Hogares con ingreso hasta 2,00 smlmv 1,28 viajes HWB/hogar 1,95 viajes HBNW/hogar Hogares con ingreso superior a 2,00 smlmv 1,33 viajes HWB/hogar 2,75 viajes HBNW/hogar Hogares con ingreso hasta 1,00 smlmv 1,45 viajes HWB/hogar 2,90 viajes HBNW/hogar Hogares con ingreso hasta 2,00 smlmv 1,53 viajes HWB/hogar 2,85 viajes HBNW/hogar Hogares con ingreso superior a 2,00 smlmv 1,66 viajes HWB/hogar 2,52 viajes HBNW/hogar Hogares con ingreso hasta 1,00 smlmv 1,57 viajes HWB/hogar 2,13 viajes HBNW/hogar Hogares con ingreso hasta 2,00 smlmv 1,58 viajes HWB/hogar 2,52 viajes HBNW/hogar Hogares con ingreso superior a 2,00 smlmv 1,59 viajes HWB/hogar 3,03 viajes HBNW/hogar Hogares con ingreso hasta 1,00 smlmv 1,87 viajes HWB/hogar 3,29 viajes HBNW/hogar Hogares con ingreso hasta 2,00 smlmv 1,95 viajes HWB/hogar 3,25 viajes HBNW/hogar Hogares con ingreso superior a 2,00 smlmv 2,01 viajes HWB/hogar 3,20 viajes HBNW/hogar Hogares con 0,5 autos o menos Hogares con más de 3,8 personas Hogares con 3,8 personas o menos Hogares con más de 0,5 autos Hogares con más de 3,8 personas En cada categoría se están considerando dos tipos de viajes: viajes al trabajo basados en el hogar (HWB) y viajes basados en el hogar con motivo distinto al trabajo (HBNW), y para cada tipo de viaje y categoría su tasa correspondiente. Por ejemplo, un hogar con más de 0,5 autos, con más de 3,8 personas y con ingreso superior a 2,00 smmlv tiene una tasa de 2,01 viajes al trabajo y de 3,2 viajes con otro propósito. 118 Lección 13: Producción de viajes Modelación de la demanda de transporte con TransCAD Ingeniería de Transporte y Vías – UPTC Luis Gabriel Márquez Díaz Con base en esta clasificación cruzada se creó la siguiente tabla de tasas de viajes en TransCAD. Obsérvese que cada categoría está definida por el valor límite superior de la variable. Por ejemplo, el primer intervalo de la variable ingreso por hogar está limitado por 1 smmlv, es decir incluye todos los hogares con 1 salario o menos; el segundo intervalo está limitado por 2 smmlv, o sea que incluye hogares que tenga ingreso superior a 1 y menor o igual a 2, y en el último intervalo el ingreso está limitado a 99 smmlv. En realidad se espera que ningún hogar llegue a este valor límite de 99 smmlv, que se utiliza simplemente para indicar que en ese intervalo se agrupan hogares con ingreso superior a 2 smmlv, ya que no hay otra forma de hacerlo. Obviamente para poder utilizar esta tabla de tasas de viajes, es necesario que las zonas tengan información de las variables que fueron usadas en la clasificación. Es decir, en cada zona se debe conocer el número de hogares, el número de autos por hogar, el número de personas por hogar y el ingreso por hogar. Para esto fue creada la siguiente tabla que contiene la información necesaria por zona. El estudiante debe tener claro que el número de categorías para la clasificación cruzada no depende del número de zonas, sino que serán utilizadas conforme se hayan establecido las características homogéneas para cada grupo. Es decir que bien podría utilizarse la misma tabla de tasas de viajes con información de muchas más zonas. Ahora que se tienen los dos tipos de entradas requeridos, solo falta ejecutar el procedimiento para la clasificación cruzada, es decir para calcular la producción de viajes. Para esto se debe ingresar por Planning, Trip Productions y picar sobre CrossClassification… Lección 13: Producción de viajes 119 Ingeniería de Transporte y Vías – UPTC Modelación de la demanda de transporte con Luis Gabriel Márquez Díaz TransCAD Aparecerá entonces la caja de diálogo Cross-Classification, en la que se indicará con cuáles zonas y registros trabajar, así como el campo que contiene el tamaño de zona o subzona, en este caso el número hogares. También se indicará el nombre de la tabla que contiene la tasas de viajes y se puede seleccionar si se generan los viajes con uno o varios propósitos. Finalmente se deben señalar los campos que corresponden a cada variable de la tabla de tasas de viajes. Luego de oprimir OK aparecerá una ventana que indica si el procedimiento pudo ejecutarse satisfactoriamente o si por el contrario se presentó algún problema. El resultado será una vista de datos que contiene la información de la tabla con las características de las zonas y adjunta la información generada a partir de la clasificación cruzada, es decir los viajes producidos por zona. 120 Lección 13: Producción de viajes Modelación de la demanda de transporte con TransCAD Ingeniería de Transporte y Vías – UPTC Luis Gabriel Márquez Díaz Método de respuesta rápida En TransCAD es posible utilizar una tabla predeterminada de tasas de viajes que viene junto con el software y se denomina prod_tgp.dbf. Si bien con esta tabla es posible obtener rápidamente el número de viajes producidos por cada zona con base en variables tales como ingreso, tamaño del área urbana y número de autos, debe tenerse presente que esta tabla de tasas no se encuentra calibrada para el caso colombiano. Para utilizar el método de respuesta rápida, se debe ingresar por Planning, Trip Productions, picar sobre Quick Response… e indicar las variables que se utilizarán en el procedimiento. En el ejemplo que se viene trabajando, al utilizar el método de respuesta rápida se obtienen los siguientes resultados, dependiendo de las variables incluidas en el análisis. Se puede observar que las diferencias de estos resultados, en comparación con el resultado obtenido de la clasificación cruzada, son significativas y en consecuencia habría que pensarlo mucho antes de utilizar estos valores. Lección 13: Producción de viajes 121 Ingeniería de Transporte y Vías – UPTC Luis Gabriel Márquez Díaz Modelación de la demanda de transporte con TransCAD Modelos de regresión La principal ventaja de utilizar un modelo de regresión, en lugar de una tabla de tasas de viajes, es que el modelo de regresión permite unos análisis estadísticos mucho más elaborados que la clasificación cruzada. No obstante lo anterior, se aclara que por estar fuera del alcance del curso, no se abordará el interesante tema del análisis estadístico de los modelos de regresión. Si se quiere utilizar un modelo de regresión en la producción de viajes, resulta obvio que lo primero que debe hacerse es calibrar el modelo de regresión a utilizar. La calibración del modelo puede hacerse mediante el empleo de un paquete estadístico especializado, usando Excel o si se prefiere puede hacerse directamente en TransCAD. Si se decide trabajar con esta última opción, se debe elegir Statistics, luego picar sobre Model Estimation… y finalmente seleccionar la variable dependiente y la variable o el conjunto de variables explicativas a incluir en el modelo. En este caso, se probará la estimación de un modelo que explique los viajes al trabajo con base en el ingreso por hogar y se probará con otro para estimar los viajes con otros motivos en función de la tasa de motorización. Para visualizar los resultados de la estimación se puede oprimir el botón Show Report. 122 Lección 13: Producción de viajes Modelación de la demanda de transporte con TransCAD Ingeniería de Transporte y Vías – UPTC Luis Gabriel Márquez Díaz Los resultados de los dos modelos estimados, que se presentan a continuación, fueron almacenados en dos archivos de tipo modelo, denominados “Modelo1” y “Modelo2”. Como se había explicado anteriormente, en este curso no se tratará el análisis estadístico de los modelos de regresión; simplemente se indicará la forma como pueden estimarse estos modelos en TransCAD y la manera de producir viajes a partir de su implementación. Entonces, independientemente de la calidad de los modelos cuyos parámetros principales son mostrados a continuación, se verá la forma de utilizarlos. En primer lugar, se debe modificar la tabla que contiene la información zonal, insertando los campos que contendrán los viajes producidos por cada motivo. En este caso serán insertados los campos HWB_P y HBNW_P, para almacenar la información de los viajes generados por los modelos para cada uno de los motivos de viaje considerados, es decir viajes con motivo trabajo basados en el hogar y viajes basados en el hogar con otros motivos. Luego, se ingresa por Planning, Trip Productions, se pica sobre Apply a Model… y se elige el nombre del archivo que contiene el modelo de regresión, en este caso “Modelo1” o “Modelo2” y se indica el nombre del campo que contendrá la información, según corresponda. Lección 13: Producción de viajes 123 Ingeniería de Transporte y Vías – UPTC Modelación de la demanda de transporte con TransCAD Luis Gabriel Márquez Díaz El resultado de aplicar este procedimiento se muestra a continuación. Utilización de modelos de regresión calibrados externamente Cuando se calibran modelos de producción de viajes, mediante la utilización de paquetes estadísticos especializados o usando Excel, es necesario crear con ellos archivos de tipo “modelo” que puedan ser reconocidos por TransCAD. Para trabajar esta opción se utilizará un modelo calibrado en Excel, para estimar el número de viajes al trabajo, cuya información principal se muestra a continuación. Estadísticas de la regresión Coeficiente de correlación múltiple 0,926 Coeficiente de determinación R^2 0,858 R^2 ajustado 0,574 Error típico 104,829 Observaciones 4 Intercepción Autos/HH Ingreso/HH 124 Coeficientes 251,088 320,195 11,874 Lección 13: Producción de viajes Modelación de la demanda de transporte con Ingeniería de Transporte y Vías – UPTC TransCAD Luis Gabriel Márquez Díaz Para crear el archivo que contendrá el modelo de regresión a utilizar, se debe picar sobre Statistics y luego elegir Create Model File… Inmediatamente se activará la ventana Create Model File, en la cual se deben elegir las variables explicativas incluidas en el modelo; en este caso: Autos por hogar e ingreso por hogar. Después de oprimir el botón OK, se activará la caja de diálogo Model Coefficients, en la cual se digitarán el intercepto y los coeficientes de las variables explicativas. Por último, se indicará el nombre del archivo en el que se guardará este nuevo modelo, el cual queda listo para ser utilizado de la misma manera como se explicó anteriormente, es decir, ingresando por Planning, Trip Productions, y picando sobre Apply a Model… Lección 13: Producción de viajes 125 Ingeniería de Transporte y Vías – UPTC Modelación de la demanda de transporte con TransCAD Luis Gabriel Márquez Díaz Para el estudiante 1. 2. 3. 4. 5. 6. Continúe trabajando en el Proyecto 1. Utilice los métodos de clasificación cruzada y regresión lineal en la producción de viajes del Proyecto 1. Compare estadísticamente los resultados encontrados. Utilizando series históricas, proyecte la información zonal a un horizonte de planeación localizado en el año 2010. Si es posible, utilice información del censo 2006. Calcule los viajes producidos en al año 2010 utilizando el método de regresión lineal. Comente si los resultados encontrados son consistentes. RECOMENDACIÓN… Recuerde que existen varios criterios para elegir el “mejor” modelo de regresión. A manera de recomendación se sugieren los siguientes: • • • • • Consistencia de los signos Tamaño del intercepto Significancia de los coeficientes de las variables Significancia global del modelo Coeficiente de determinación Además, es necesario verificar que el modelo no tenga ninguno de los siguientes problemas: • • • 126 Problema de no linealidad Multicolinealidad Heterocedasticidad Lección 13: Producción de viajes Modelación de la demanda de transporte con Ingeniería de Transporte y Vías – UPTC TransCAD Luis Gabriel Márquez Díaz LECCIÓN 14 ATRACCIÓN DE VIAJES Y BALANCEO Continuando con el primer paso del modelo secuencial de planificación de transporte, se estudiarán en esta lección los modelos de atracción de viajes, cuyo objetivo primordial consiste en predecir el número de viajes que son atraídos por cada zona en particular. En realidad, los mismos métodos descritos en la lección anterior pueden ser usados para la calibración e implementación de modelos de atracción de viajes, solo que como es obvio, las variables a utilizar tendrán que ser distintas. No obstante lo dicho, lo más usual es trabajar con modelos de regresión, ya que obtener datos para formular una clasificación cruzada en la estimación de atracciones, es una tarea que no resulta tan fácil. Por supuesto, la utilización de dos modelos independientes en la predicción de producciones y atracciones, ocasiona que se presente siempre discrepancia en los resultados. De hecho, como se trata de hacer estimaciones, el número total de viajes producidos puede ser bien distinto al número total de viajes atraídos. Es por esta razón que en esta lección se estudiará también la forma de balancear estos resultados para que el número de atracciones sea igual al número de producciones. Método de respuesta rápida Al igual que en la producción de viajes, TransCAD permite la estimación de atracciones mediante un método de respuesta rápida. Este método de respuesta rápida, a diferencia del método utilizado en la producción de viajes, no se sustenta en una tabla de clasificación cruzada, sino que se basa en ecuaciones de regresión generalizadas para estimar el número de viajes personales atraídos por una zona. Las variables que se consideran en estas ecuaciones de regresión, y que deben ser conocidas para cada zona, son: • • • Empleos comerciales en la zona Empleos no comerciales en la zona Unidades habitacionales en la zona Con los valores de estas variables se calculan las atracciones HBW (Viajes al trabajo basados en el hogar), HBNW (Viajes con otros motivos basados en el hogar) y NHB (Viajes no basados en el hogar), aplicando los coeficientes que por defecto toma TransCAD de una tabla denominada attr_tgp.dbf, la cual se muestra a continuación. Observando la tabla es fácil intuir cuáles ecuaciones son utilizadas. Por ejemplo, el cálculo de los viajes basados en el hogar que son atraídos con motivo trabajo se hace así: Atracciones HBW = 1.7 (Empleos comerciales) + 1.7 (Empleos no comerciales) Lección 14: Atracción de viajes y balanceo 127 Ingeniería de Transporte y Vías – UPTC Modelación de la demanda de transporte con Luis Gabriel Márquez Díaz TransCAD Como se mencionó anteriormente, se deben conocer los valores de las variables que alimentan las ecuaciones de regresión utilizadas en el método de respuesta rápida. Siguiendo con el ejemplo formulado en la lección anterior, se va a suponer que dichos valores son conocidos, tal como se muestra a continuación. Para utilizar el método, se debe ingresar por Planning, Trip Attractions y luego picar sobre Quick Response… En la caja de diálogo que aparece, se debe indicar el nombre de los campos que contienen la información de cada una de las variables que se utilizan en el método. Luego de oprimir el botón OK aparecerá un mensaje que indica si el procedimiento se efectuó satisfactoriamente. En seguida aparecerá la estimación de los viajes atraídos por cada una de las zonas, tal como se muestra a continuación. Modelos de regresión Debe ser evidente que la utilización del método de respuesta rápida por sí mismo, no garantiza una confiable estimación de las atracciones. Sería mucho mejor tratar de calibrar algún modelo con base en los datos medidos en campo. Para esto, se debe elegir Statistics, luego picar sobre Model Estimation… y finalmente seleccionar la variable dependiente y la variable o el conjunto de variables explicativas a incluir en el modelo. A manera de ejemplo, se calibrarán tres modelos para estimar la atracción de viajes HBW (Viajes al trabajo basados en el hogar), HBNW (Viajes con otros motivos basados en el hogar) y NHB (Viajes no basados en el hogar), con base en las tres variables conocidas: empleos comerciales en la zona, empleos no comerciales en la zona y unidades habitacionales en la zona. Para la calibración del primer modelo se prefirió generar una nueva variable que representa el total de empleos de la zona. Los tres modelos calibrados se presentan a continuación, pero se aclara y se hace énfasis en que la obtención de los mejores modelos de regresión es en realidad, un proceso mucho más complejo que se apoya por su naturaleza en muchas pruebas de estadística bien refinadas y con propósitos específicos. 128 Lección 14: Atracción de viajes y balanceo Modelación de la demanda de transporte con TransCAD Ingeniería de Transporte y Vías – UPTC Luis Gabriel Márquez Díaz Los viajes atraídos estimados por estos modelos, son los que se muestran en seguida. Lección 14: Atracción de viajes y balanceo 129 Ingeniería de Transporte y Vías – UPTC Modelación de la demanda de transporte con TransCAD Luis Gabriel Márquez Díaz Balanceo En TransCAD es posible balancear las estimaciones hechas en la producción y atracción de viajes, mediante la utilización de alguno de los siguientes métodos de balanceo: • Mantener constantes las producciones y ajustar las atracciones para que las sumatorias sean iguales. • Mantener constantes las atracciones y ajustar las producciones para que las sumatorias sean iguales. • Ponderar producciones y atracciones, es decir, ajustar tanto las producciones como las atracciones hasta que su sumatoria sea igual a un valor ponderado específico. • Ajustar tanto producciones como especificados para cada caso. atracciones hasta obtener los valores Durante el balanceo es posible especificar algunas zonas como generadores o atractores especiales, cuyos valores originales de producción y atracción respectivamente no serán modificados durante el proceso. En la siguiente tabla se muestra el total de viajes por propósito que atrae y produce cada zona, los cuales son objeto de este procedimiento. Para iniciar el proceso, se debe escoger Planning y luego picar sobre Balance… En seguida aparecerá una caja de diálogo, en la cual se debe indicar el nombre de la vista de datos que contiene la información de viajes atraídos y producidos, en este caso, una tabla denominada “Viajes”. 130 Lección 14: Atracción de viajes y balanceo Modelación de la demanda de transporte con TransCAD Ingeniería de Transporte y Vías – UPTC Luis Gabriel Márquez Díaz También es necesario, indicar los vectores que van a ser balanceados y el método empleado en cada caso. En el ejemplo se prefirió el método de mantener constantes las producciones y ajustar las atracciones, para lo cual se utilizó el campo “Vector 1” para las producciones y se aplicó el método “Hold Vector 1”. El estudiante debe tener en cuenta que en la práctica, los modelos de producción de viajes tienen una bondad predictiva mayor que los modelos de atracción y por esta razón casi siempre se utiliza el método aplicado en el ejemplo. En la tabla resultante se puede observar que las producciones no sufrieron modificación alguna, en tanto que las atracciones seleccionadas para el balanceo fueron cambiadas por valores basados en el equilibrio entre producciones y atracciones. Se puede observar que a pesar de que los datos de entrada son enteros, los resultados se presentan como números reales, lo cual, tratándose de viajes, no siempre resulta conveniente. Si se prefiere que los resultados sean dispuestos como datos enteros, en la ventana Vector Balancing debe oprimirse el botón Options e indicar que la nueva tabla contendrá este tipo de datos. Para el estudiante 1. 2. 3. 4. 5. Continúe trabajando en el Proyecto 1. Utilice el método de respuesta rápida y calibre modelos de regresión lineal para la atracción de viajes. Compare estadísticamente los resultados encontrados. Utilizando estos resultados junto con los obtenidos en la lección anterior, aplique el procedimiento de balanceo. Comente si los resultados encontrados son consistentes. Lección 14: Atracción de viajes y balanceo 131 Modelación de la demanda de transporte con TransCAD Ingeniería de Transporte y Vías – UPTC Luis Gabriel Márquez Díaz LECCIÓN 15 DISTRIBUCIÓN DE VIAJES En las dos lecciones anteriores se estudió la forma de emplear TransCAD para desarrollar el primer paso del modelo clásico de transporte urbano: la generación de viajes. El resultado primordial de este primer paso es la obtención de modelos para proyectar la producción y atracción de viajes. Dicho en otros términos, en la generación de viajes se obtienen los vectores futuros de producción y atracción de viajes. Los vectores balanceados de producción y atracción de viajes constituyen el insumo para ejecutar el segundo paso del modelo: la distribución de viajes. La distribución de viajes pretende encontrar la manera como se distribuyen las producciones y atracciones (P-A) entre los distintos pares O-D de la nueva matriz de viajes, es decir, de la matriz de viajes futuros. La distribución de viajes puede hacerse aplicando modelos agregados de distribución, tales como los métodos de factor de crecimiento y los métodos gravitacionales. Entre los métodos de factor de crecimiento se encuentran: el de crecimiento uniforme, el simplemente acotado y el doblemente acotado (Método Fratar). Estos métodos se usan normalmente cuando no se tiene información disponible de distancias intrazonales, tiempos de viaje o costos generalizados. Los métodos gravitacionales determinan los flujos entre zonas a partir de una matriz de impedancia, que refleje distancias, tiempos o costos de viaje entre zonas. Básicamente, este método considera que los flujos son una función decreciente de la separación entre zonas. Aspectos prácticos Los métodos de factor de crecimiento no tienen en cuenta la información asociada con la red de transporte y en consecuencia, no reflejan los impactos que puedan ocurrir a partir de cambios producidos en la red. Esto puede ser razonable para proyecciones de corto plazo, pero resulta inválido en ejercicios de mediano y largo plazo. Normalmente, en los procesos de planificación de transporte que incluyen el análisis de redes, se utilizan modelos de gravedad o modelos más sofisticados como los modelos de elección de destino. TransCAD tiene un conjunto de herramientas para crear archivos geográficos y redes, e incluye procedimientos para calcular rápidamente las impedancias interzonales, tanto en redes de tránsito como en redes de transporte. La escogencia de la función de impedancia se hace en función de sus propiedades matemáticas y de acuerdo con la distribución de los datos a ser modelados. Esto indica que el examen empírico de la distribución de las longitudes de viaje es una entrada importante en el proceso de decisión. En realidad, pueden ser usadas funciones de impedancia y datos discretos o una combinación de estas dos opciones. En la práctica, estas distribuciones discretas de datos pueden tomar la forma de factores de fricción. Métodos de factor de crecimiento En los métodos de factor de crecimiento, una matriz de viajes existente es escalada mediante la aplicación de factores multiplicativos de las celdas. En el caso más simple, un solo factor de crecimiento puede ser aplicado para modificar todos los valores de las celdas de la matriz; en otros casos más realistas, pueden ser utilizados factores para cada zona y con base en ellos estimar las producciones y atracciones. Lección 15: Distribución de viajes 133 Ingeniería de Transporte y Vías – UPTC Modelación de la demanda de transporte con TransCAD Luis Gabriel Márquez Díaz Factor de crecimiento uniforme El método de factor de crecimiento uniforme asume que la única información disponible es la tasa de crecimiento para toda el área en estudio. Por ejemplo, si se espera que el número total de viajes futuros se incremente en 30% con respecto a la matriz de viajes actuales, entonces cada celda de la matriz original será multiplicada por 1.3 para obtener la matriz futura. Para aplicar el método de factor de crecimiento uniforme se necesita: • • Una matriz base El valor del factor de crecimiento La aplicación de este método puede hacerse de manera sencilla utilizando los comandos de manipulación de matrices. Primero, se debe tener activa una vista de matriz que contenga la matriz original. Como se sabe, en TransCAD, una matriz puede tener varios componentes, así que deberá tenerse el cuidado de manipular la matriz de interés. Al oprimir sobre el botón Add Matrix aparecerá un nuevo componente que será renombrado de manera conveniente; por ejemplo: MATRIZ FUTURA. Luego, se cierra esta ventana haciendo click sobre Close y se activa la matriz que acaba de ser adicionada. En seguida, se elige la opción MatrixFill y se pica sobre la pestaña Formula. Allí se digitará la fórmula apropiada que permita escalar la matriz base y obtener la matriz futura. En este caso se supuso que el factor de crecimiento es del 30% y que la matriz base corresponde a la de autos particulares. Entonces, el factor a utilizar será 1.3. Ahora, solo basta oprimir sobre OK para obtener la matriz futura, ampliada en 30% con respecto a la matriz original. Factor de crecimiento simplemente acotado Si se tienen pronósticos de las producciones y atracciones para cada zona, se puede utilizar este método de factor de crecimiento simplemente acotado, el cual aplica diferentes valores de crecimiento para cada zona; el método supone que las tasas de crecimiento aplicadas para cada zona garantizan que el resultado sea igual a la producción total pronosticada por zona. 134 Lección 15: Distribución de viajes Modelación de la demanda de transporte con Ingeniería de Transporte y Vías – UPTC TransCAD Luis Gabriel Márquez Díaz Para obtener la matriz futura, cada celda i, j en la matriz base es escalada aplicando la siguiente relación: ⎡ ⎤ ⎢ Pi ⎥ Tij = ⎢ ⋅ t ij t iz ⎥ ∑ ⎢ ⎥ ⎣ ⎦ Es decir, cada uno de los valores de la matriz original es multiplicado por la relación existente entre las producciones futuras de cada zona y la sumatoria de los viajes actuales producidos en esa zona. Este método garantiza que al sumar los resultados para cada zona, el número total de viajes producidos en la matriz futura es igual al pronóstico realizado. Para aplicar el método de factor de crecimiento simplemente acotado se necesita: • • • Una matriz base Una capa de zonas con el pronóstico de producción por zona Un conjunto de selección de zonas que serán incluidas en el cómputo En caso de tener pronósticos de las atracciones, la capa de zonas tendrá asociada esta información y en lugar de aplicar el método con las producciones se hará, de la misma manera, con los datos de atracciones. Para aplicar el método de factor de crecimiento simplemente acotado, se debe elegir Planning, luego picar sobre Trip Distribution y por último hacer click sobre Growth Factor Method. En esta ventana aparecerán de manera automática los componentes del archivo de matriz, en este caso HBW, HBNW y NHB. Cuando se activa la opción Use HBW se activa el combo de selección Production Field, donde se indicará el vector asociado a la capa de zonas. Ese vector contiene los viajes futuros para cada zona. El resultado será entregado en un archivo de matriz, que contiene los viajes futuros para cada uno de los motivos considerados, en este caso: HBW, HBNW y NHB. Método Fratar A diferencia del método anterior, el balanceo Fratar garantiza que en la matriz futura la suma de los viajes por fila sea igual a las atracciones pronosticadas por zona y la sumatoria de los viajes por columna sea igual a las producciones pronosticadas por zona. Por supuesto, la aplicación del método requiere que en la fase de generación se hayan construido modelos de producción y atracción, lo cual en la práctica no siempre ocurre, ya que en la mayoría de los modelos de planificación se pronostican únicamente las producciones y en muy pocas ocasiones se calibran modelos de atracción. Lección 15: Distribución de viajes 135 Modelación de la demanda de transporte con Ingeniería de Transporte y Vías – UPTC TransCAD Luis Gabriel Márquez Díaz El método calcula los viajes futuros para cada celda de la matriz a partir de los viajes de la matriz base multiplicada por unos factores de balance, tal como se muestra a continuación. Tij = t ij ⋅ ai ⋅ b j Sujeto a: ∑T = Pi ∑T = Aj ij j ij i Donde, Tij : El flujo pronosticado, producido por la zona i y atraído por la zona j t ij : El flujo del año base, producido por la zona i y atraído por la zona j ai : bj : El factor de balance por fila Pi : Aj : El número de viajes producidos por la zona El factor de balance por fila i j El número de viajes atraídos por la zona i j La solución del problema se consigue después de un cierto número de iteraciones. Cada iteración consiste en escalar la matriz base hasta que las sumatorias por fila y por columna sean iguales a las atracciones y a las producciones, respectivamente. Para aplicar el método de balanceo Fratar se necesita: • • • Una matriz base Una capa de zonas con las producciones y las atracciones estimadas por zona Un conjunto de selección con las zonas que se quieren incluir en la matriz resultado. La salida de este procedimiento es una matriz con los viajes estimados de cada zona. Cuando las producciones y atracciones están en alguna otra tabla, diferente a la tabla que contiene los datos de las zonas, es necesario adjuntar estos datos y luego determinar el conjunto de selección para correr el procedimiento. Para aplicar el método, se elige Planning, luego se pica en Trip Distribution y allí se elige Growth Factor Method. En la lista de chequeo Constraint Type se pica sobre la opción Doubly ya que se trata de un método doblemente acotado. El número de iteraciones y la convergencia vienen dados por defecto pero se pueden cambiar. Después de activar la opción Use HBW se indican los campos de la tabla de datos que contienen los vectores futuros, tanto de producción como de atracción para cada zona. 136 Lección 15: Distribución de viajes Modelación de la demanda de transporte con Ingeniería de Transporte y Vías – UPTC TransCAD Luis Gabriel Márquez Díaz Obtención de un modelo de gravedad El modelo de gravedad es el que mas ampliamente se ha utilizado en la etapa de distribución de viajes. Este modelo determina los flujos entre zonas a partir de datos de impedancia interzonal, suponiendo que los viajes entre un par de zonas son proporcionales a tres factores: el número de viajes producidos en la zona de origen, el número de viajes atraídos en la zona de destino y una función de impedancia que representa la separación espacial relativa entre las dos zonas. La función de impedancia puede tomar distintas variables de impedancia: la distancia, el tiempo de viaje o el costo. Así mismo, existen muchas formas funcionales para incluir la impedancia en el modelo. Las más populares son las funciones de tipo exponencial y las funciones de potencia que típicamente se han utilizado en los modelos de maximización de la entropía. Los siguientes datos son necesarios para obtener el modelo de gravedad: • El número de viajes producidos por cada zona • Pi : Aj : • d ij : La impedancia entre cada par de zonas • f (d ij ) : El factor de fricción entre cada par de zonas i, j El número de viajes atraídos por cada zona i j i, j Los pronósticos del número de viajes producidos y atraídos por cada zona son los valores con los cuales la matriz es balanceada, tanto por fila como por columna. Estas producciones y atracciones deben estar contenidas en la tabla de las zonas o en alguna tabla adjunta. Como se había dicho, distintas medidas de impedancia pueden ser utilizadas para representar las funciones de desutilidad de viaje entre zonas. Las variables que se utilizan con mayor frecuencia como medidas de impedancia son el tiempo de viaje, la distancia o el costo. Además, la impedancia puede estar dada como la combinación de variables. A partir de la matriz de impedancia se puede generar la matriz de factores de fricción. La matriz de factores de fricción contiene los factores de fricción entre cada par de zonas. Estas son las funciones mas comúnmente usadas: − c⋅( d ij ) Exponencial f (d ij ) = e Potencia f (d ij ) = d ij− b Gamma f (d ij ) = a ⋅ d ij− b ⋅ e − c⋅( d ij ) El propósito es seleccionar una función de impedancia cuyos parámetros reproduzcan la distribución de la longitud de viaje (TLD, Trip Length Distribution) del área en estudio. Hay varias formas de obtener esos parámetros. El método más usado consiste en calibrar la función de impedancia elegida con base en los patrones de viaje de la zona en estudio o usando parámetros previamente calibrados en otros estudios. Para crear una matriz de factores de fricción a partir de una función de impedancia se debe tener lista una matriz vacía que recibirá los factores calculados y debe estar abierta una matriz que contenga las impedancias. Para este procedimiento se tomará como impedancia la distancia existente entre cada par de zonas, la cual puede ser calculada por TransCAD utilizando el procedimiento de la ruta mas corta, a través de la red que haya sido dispuesta para tal fin. Lección 15: Distribución de viajes 137 Ingeniería de Transporte y Vías – UPTC Modelación de la demanda de transporte con TransCAD Luis Gabriel Márquez Díaz Con las dos matrices listas, se elige Planning, Trip Distribution y finalmente se pica sobre Synthetic Friction Factors. En la ventana activa se indica el nombre de la matriz que recibirá los factores de fricción; si este archivo de matriz tiene varios componentes se indicará cual de ellos recibirá los factores. Luego se elige la función de impedancia a utilizar y se especifican sus parámetros. Por último, se especifica la matriz de impedancia. En este caso, como se había dicho, las impedancias utilizadas son las distancias en metros entre cada par de zonas. Como siempre, si el procedimiento se ejecutó correctamente, aparecerá una ventana indicando tal situación. En aquellos casos que se presenten problemas, se deberá acudir a los reportes, picando sobre los botones Show Warnings y Show Report. Aplicación del modelo de gravedad Una vez que se tienen los pronósticos de las producciones y las atracciones y la matriz de factores de fricción para cada uno de los propósitos de viaje definidos, se puede aplicar el modelo de gravedad para generar la matriz futura. Para aplicar el modelo de gravedad se necesita: • • • Una matriz de factores de fricción, una tabla o una función Una capa de zonas con las producciones y atracciones estimadas para cada zona Un conjunto de selección de las zonas que se quieren incluir en la matriz de salida El resultado de este procedimiento es una matriz de viajes. Ya se había indicado que una matriz de factores de fricción es aquella que contiene factores de fricción asociados a cada par de zonas. 138 Lección 15: Distribución de viajes Modelación de la demanda de transporte con TransCAD Ingeniería de Transporte y Vías – UPTC Luis Gabriel Márquez Díaz Las producciones y atracciones deben estar en la tabla de zonas o en una tabla externa que se haya adjuntado a la tabla original. El conjunto de selección determina las zonas que van a incluirse en la matriz resultado. Es muy importante que haya plena correspondencia entre los identificadores de cada zona y los identificadores de la matriz. Además, las producciones y atracciones deben estar balanceadas para que el modelo pueda ser aplicado. Si aún los datos no están balanceados, habrá que correr el procedimiento de balanceo antes de aplicar el modelo de gravedad. Para aplicar el modelo de gravedad se debe tener abierta la capa de zonas junto con los datos de atracciones y producciones. Se debe elegir Planning, luego se debe picar sobre la opción Trip Distribution y allí escoger Gravity Application. En la ventana que se activa se indica la vista de datos que contiene la zonificación y se especifican los campos que contienen las atracciones y las producciones. Por defecto, la pestaña General está activa y allí se indicarán las opciones que correspondan, tales como el número de iteraciones, el criterio de convergencia y el tipo de restricción, que normalmente será doble. Después se debe activar la pestaña Friction Factors, donde para cada propósito se indica el método de generación de factores de fricción: Gamma, Inverse, Exponential, Table o Matrix. Una vez elegido el método a utilizar y después de haber especificado los coeficientes se procede a aplicar el modelo. Si el resultado de la corrida es satisfactorio, TransCAD informará al respecto. Igualmente, si ocurre algún problema durante la corrida, éste será informado por el programa. Cuando no se logra convergencia después del número de iteraciones especificado, se podría probar con un número mayor o con un criterio menos exigente. Lección 15: Distribución de viajes 139 Ingeniería de Transporte y Vías – UPTC Modelación de la demanda de transporte con TransCAD Luis Gabriel Márquez Díaz Calibración del modelo de gravedad La calibración del modelo de gravedad consiste en estimar los parámetros de la función de impedancia o los valores de la tabla de factores de fricción, de tal manera que el modelo obtenido represente de la mejor forma posible las producciones y las atracciones, y la distribución de la longitud de viaje del año base. Para aplicar el procedimiento de calibración se requiere: • • • • Una matriz base Una matriz de impedancia Una capa de zonas Un conjunto de selección de las zonas que van a ser incluidas Todos los procedimientos de calibración usan una matriz base y una matriz de impedancia para generar la distribución de la longitud de viaje observada (OTLD, Observed Trip Length Distribution); el propósito de la calibración es reproducir una distribución de longitudes de viaje lo más cercana posible a la OTLD. Una tabla de factores de fricción consiste en una lista de rangos de impedancia con sus correspondientes factores. La calibración se hace inicializando todos los factores de fricción es 1 y después, iterativamente ajustar los factores de fricción de cada rango de impedancias. Cada iteración • • • i consiste en los siguientes pasos: Se aplica el modelo de gravedad usando los últimos factores de fricción de la tabla, así como las producciones y atracciones del año base. Esto produce una nueva matriz. Se extrae la TLD de esta nueva matriz. Luego se comparan TLD y OTLD para cada rango de valores considerado. Si el criterio de convergencia es satisfecho, el procedimiento se detiene, en caso contrario se continúa. Se actualizan los valores de los factores de fricción para cada rango de impedancia r: Fi r = Fi −r 1 ⋅ Donde, Fi r : r i −1 : F OTLD r TLDir−1 Factor de fricción en el rango de impedancia r para la iteración i Factor de fricción en el rango de impedancia r para la iteración i −1 OTLD r : Porcentaje de viajes del año base en el rango de impedancia r TLDir−1 : Porcentaje de viajes pronosticados en el rango r para la iteración i − 1 En el caso de la calibración de una función potencial o exponencial, un único parámetro es estimado, de tal manera que los resultados encontrados aplicando la función sean lo más parecidos a la OTLD. El método de calibración compara en cada iteración la impedancia promedio del pronóstico con el costo medio observado, así: ∑T ij D= Donde, 140 Tij : ⋅ d ij ij T Número de viajes entre la zona i y la zona j Lección 15: Distribución de viajes Modelación de la demanda de transporte con Ingeniería de Transporte y Vías – UPTC TransCAD Luis Gabriel Márquez Díaz d ij : Impedancia de viaje entre cada par de zonas T: Número total de viajes En cada iteración • • • • i el procedimiento de calibración consiste en los siguientes pasos: Se calcula la matriz inicial de factores de fricción. El parámetro inicial considerado es el inverso del costo medio en el año base, c* Se evalúa un modelo de gravedad sujeto a las restricciones de atracciones y producciones del año base. Este procedimiento genera una nueva matriz de viajes. Se computa la impedancia media y se compara con el valor c*. Si la convergencia ha sido alcanzada, entonces el procedimiento se detiene. Se obtiene una nueva estimación del parámetro. En el caso de la calibración de una función Gamma, deben ser obtenidos tres parámetros: a, b y c, tal como se indica en la ecuación correspondiente f (d ij ) = a ⋅ d ij−b ⋅ e − c⋅( d ij ) Para utilizar el procedimiento de calibración del modelo de gravedad, se debe tener disponible una vista de datos que contenga la información de las zonas. Si todos los insumos necesarios están disponibles, se selecciona Planning, se pica sobre Trip Distribution y allí se elige Gravity Calibration. En la ventana que se activa se debe indicar cuál es la matriz que contiene los viajes del año base y se especifican las opciones de calibración: número de iteraciones, convergencia, máximo TLD y tipo de restricción. Además, se debe definir para cada propósito de viaje el tipo de función a utilizar y la matriz de impedancia correspondiente. El resultado será generado en una vista de datos con los parámetros calibrados, tal como se muestra a continuación. Para el estudiante 1. Continúe trabajando en el Proyecto 1. Lección 15: Distribución de viajes 141 Ingeniería de Transporte y Vías – UPTC Luis Gabriel Márquez Díaz 2. 3. 4. 5. 142 Modelación de la demanda de transporte con TransCAD Calibre un modelo de gravedad con función exponencial, luego pruebe con un modelo potencial y uno combinado. Critique los resultados encontrados. Aplique los resultados encontrados con cada uno de los modelos para obtener la matriz de viajes futuros. Compare y comente si los resultados encontrados son consistentes. Lección 15: Distribución de viajes Modelación de la demanda de transporte con TransCAD Ingeniería de Transporte y Vías – UPTC Luis Gabriel Márquez Díaz LECCIÓN 16 PARTICIÓN MODAL Los modelos de partición modal son usados para analizar y predecir las elecciones que los viajeros, individuales o en grupos, hacen de los modos de transporte disponibles para efectuar los viajes. El propósito de la partición modal es predecir el reparto modal de todos los viajes realizados. El método más comúnmente utilizado en esta etapa de la modelación del transporte es el modelo Logit, el cual puede ser aplicado de diferentes formas. Sin embargo, la regresión y la clasificación cruzada son métodos que también pueden ser utilizados. La estimación de modelos de elección modal puede hacerse en forma desagregada o agregada a nivel zonal. Las aplicaciones agregadas buscan predecir el reparto modal de las zonas. Las aplicaciones desagregadas, en cambio, son basadas en datos de nivel desagregado obtenidos en encuestas, donde cada usuario elige un modo de un conjunto de alternativas modales. Normalmente, los modelos de elección modal son estimados usando observaciones individuales de una encuesta de preferencias declaradas y los pronósticos se hacen agregando las variables explicativas. Los datos de los modelos de elección modal incluyen características socioeconómicas de los viajeros, tales como ingreso y posesión vehicular; además, son considerados atributos propios de las alternativas modales, tales como el tiempo de viaje y el costo. En el caso de los modelos de transporte público es necesario incluir variables tales como el acceso a las paradas, las necesidades de trasbordo y la tarifa. Los modelos de partición modal pueden ser calibrados con TransCAD o utilizando algunos otros paquetes diseñados especialmente para tal fin. No importa el camino que se tome para la calibración ya que TransCAD permite incorporar los parámetros estimados por otros paquetes para ser implementados directamente en el software. Métodos básicos En los casos más simples la partición modal puede hacerse utilizando un modelo de reparto fijo, donde a partir de la matriz de viajes totales son obtenidas las matrices modales aplicando valores fijos de reparto para cada modo. En TransCAD este reparto fijo puede hacerse simplemente con la aplicación de las herramientas de manipulación de matrices que han sido tratadas en varias oportunidades en este texto. Sin embargo, tal como se evidencia de la explicación de este método, el reparto obtenido no considera el impacto de los atributos específicos de cada modo de transporte, tales como el tiempo de viaje o el costo, y tampoco toma en cuenta el efecto de las variables socioeconómicas como el ingreso. Los modelos de regresión son utilizados en ocasiones para predecir modelos agregados de reparto. Los modelos de regresión predicen la proporción de viajes que son hechos en cada modo, determinando los porcentajes de utilización de cada modo, considerando variables socioeconómicas de los viajeros y características de los modos de transporte. En TransCAD se pueden estimar modelos de regresión lineal y hacer pronósticos con las ecuaciones de regresión obtenidas. La técnica de regresión lineal se recomienda cuando existen solo dos modos posibles, ya que la información zonal puede distribuirse utilizando valores 0 y 1, que pueden ser explicados a partir de la relación que tengan con las variables explicativas que se incluyan en el modelo. Otra opción que se tiene es utilizar modelos de clasificación cruzada. Estos modelos dividen la población o zonas de análisis en grupos relativamente homogéneos; los grupos pueden ser clasificados con base en ciertas características que tengan relación con la elección modal Lección 16: Partición modal 143 Modelación de la demanda de transporte con Ingeniería de Transporte y Vías – UPTC TransCAD Luis Gabriel Márquez Díaz como ingreso o posesión vehicular, o características relacionadas con las alternativas modales tales como tiempo de viaje o costo, o por tipo de zona, dependiendo si se trata de zonas centrales o suburbios. En la clasificación cruzada el reparto promedio de cada modo se puede obtener para cada grupo de características homogéneas, con base en encuestas o utilizando estimaciones hechas con modelos de regresión de modelos de elección discreta. La principal dificultad para utilizar la clasificación cruzada en la partición modal está en la creación de los grupos homogéneos de clasificación, ya que usualmente hay mas varianza en cada grupo que entre grupos, de ahí que la suposición hecha en el sentido que en cada grupo la selección modal es homogénea, no siempre se cumple. Modelos de elección discreta La elección que un individuo hace de un modo en particular, es de naturaleza discreta ya que se elige una opción entre un conjunto de alternativas. Por esta razón son ampliamente utilizados los modelos de elección discreta para predecir la elección de los modos de transporte disponibles. Existe gran variedad en la forma funcional de los modelos de elección discreta. Sin embargo, los modelos más utilizados son el Logit Multinomial (MNL) y el Logit Anidado (NL). El modelo Logit Multinomial (MNL) estima la probabilidad de elegir una alternativa dada, con base en las funciones de utilidad de cada una de las alternativas disponibles, utilizando la siguiente expresión: Pn (i ) = prob(Yn = i ) = eVni ∑e Vnj j∈C n Donde, Pn (i ) : Yn : Cn : Vni : Probabilidad que una persona n elija la alternativa Valor de la variable dependiente para el individuo i n El conjunto de alternativas de elección de la persona Componente medible de la utilidad de la alternativa i n para el individuo n j n La función de utilidad normalmente es expresada como: U nj = β ' X nj + ε nj , j ∈ C n Donde, U nj : La utilidad de la alternativa X nj : Un vector de variables explicativas para la alternativa ε nj : Término de error iid Gumbel Cn : El conjunto de elección del individuo β: j para el individuo n y el individuo n Parámetros del modelo Vnj = β ' X nj : Componente medible de la utilidad para la alternativa y el individuo j n Como se puede observar, las funciones de utilidad asumen típicamente una relación lineal en el vector de parámetros. 144 Lección 16: Partición modal Modelación de la demanda de transporte con Ingeniería de Transporte y Vías – UPTC TransCAD Luis Gabriel Márquez Díaz Cuando se trabaja con modelos de elección que incluyen varias alternativas, se tienen frecuentemente formas naturales de agrupar las alternativas y es posible también establecer un orden jerárquico para hacer la elección. Esto ocurre cuando más de una alternativa de transporte público puede ser elegida, cuando se considera el acceso de los modos, o cuando se considera la ocupación de los vehículos, es decir, decidir si se viaja solo o acompañado (carpool). En estos casos se debe usar un modelo Logit Anidado, tal como se ilustra enseguida. Transporte público (T) Bus (B) Auto (A) Metro (M) Conductor Solo (S) Carpool (C) Las probabilidades de las alternativas elementales se obtienen al multiplicar las probabilidades condicional y marginal, así: P ( B) = P( B / T ) ∗ P(T ) = P ( B, T ) ∗ P(T ) = P( B, T ) = P( B) P(T ) P ( M ) = P( M / T ) ∗ P(T ) P ( S ) = P( S / A) * P( A) P (C ) = P(C / A) * P ( A) Aplicación de modelos Logit Hay tres tipos de datos para la aplicación de modelos Logit en TransCAD: • • • Un conjunto de datos con los cuales se desea estimar o aplicar el modelo. Casi siempre se trata de un conjunto de variables de decisión asociadas a las zonas, tales como ingreso o posesión vehicular. Un conjunto de variables explicativas asociadas a pares O-D que han sido almacenadas en forma de matriz. Esto es muy común en los estudios de partición modal, en los cuales las características de las alternativas se basan en los orígenes y destinos de los viajes. Un modelo logit que incluye información de las alternativas disponibles, las funciones de utilidad, los parámetros del modelo, y un conjunto de variables explicativas. Para hacer la aplicación de un modelo Logit Anidado, se debe elegir Planning, picar sobre la opción Mode Split y luego hacer click sobre Nested Logit Model Application. Con respecto al tipo de modelo se tienen cuatro opciones: agregado, basado en O-D; agregado, no basado en O-D; desagregado, basado en O-D, y desagregado; no basado en O-D. En cuanto al primero modelo, el procesamiento de la información se hace para cada O-D, con base en la información de una matriz de viajes o con base en información de zonas de una vista de datos; en todos los demás casos el procesamiento se hace registro por registro. Los resultados obtenidos en el primer modelo se entregan en una matriz que contiene información agregada, es decir un campo por alternativa; en los demás modelos, los resultados entregados por el software aparecen en una vista de datos, que en el caso de los modelos Lección 16: Partición modal 145 Modelación de la demanda de transporte con Ingeniería de Transporte y Vías – UPTC TransCAD Luis Gabriel Márquez Díaz desagregados contiene probabilidades individuales. Adicionalmente se pueden obtener archivos de matriz con las utilidades y el total del flujo de reparto por alternativa, y también se pueden obtener vistas de datos con información relevante de la aplicación de los modelos. Los casos de aplicación de los cuatro modelos enunciados se indican a continuación. En el primer caso se tiene por ejemplo la aplicación de un modelo de elección para cada par de zonas; en el segundo caso, se podría considerar la posesión vehicular aplicada a cada zona; en el tercer modelo se consideraría la aplicación a elecciones modales de los individuos, y en el cuarto modelo se podría considerar la participación de la fuerza laboral aplicada a los hogares. Si se pica sobre la pestaña Model aparece el espacio de trabajo para construir el árbol del modelo; siguiendo el esquema del modelo Logit Anidado de esta sección, que se escribe nuevamente por facilidad en la lectura, sería necesario especificar los cuatro modos disponibles (B, M, S y C), anidados en Transporte público (T) y Auto (A). Transporte público (T) Bus (B) 146 Auto (A) Metro (M) Conductor Solo (S) Carpool (C) Lección 16: Partición modal Modelación de la demanda de transporte con TransCAD Ingeniería de Transporte y Vías – UPTC Luis Gabriel Márquez Díaz Para construir el árbol del modelo, tan solo se requiere ir incluyendo alternativa por alternativa, de la manera correcta para garantizar el ordenamiento jerárquico. Ahora, para cada una de las alternativas consideradas se debe especificar su función de utilidad. Por ejemplo, si la función de utilidad para la alternativa de conducir solo fuera: U S = 0.8 − 0.08 ⋅ Tiempo − 0.015 ⋅ Costo parqueo + 0.00001 ⋅ Ingreso La forma de incluir esa función en el modelo sería como se muestra en la figura. En resumen, el árbol del modelo se construye con los botones Add y Remove, teniendo el cuidado de mantener el orden jerárquico concebido. Luego, para cada una de las alternativas incluidas se especifica su función de utilidad. Se debe tener presente que las variables a considerar en las funciones de utilidad deben estar disponibles en matrices o vistas de datos, ya que de no ser así, el programa no podría reconocer las variables. Para especificar el valor constante, en este caso 0.8, no se requiere sino oprimir sobre el botón Add, ubicado a la derecha en la parte inferior de la ventana, elegir el tipo Constant del combo Type, digitar el número correspondiente y oprimir en OK. Para incluir los valores de las demás variables de la función de utilidad, se deben elegir los campos correspondientes de los objetos activos (matrices o tablas de datos) y asociarles el parámetro que corresponda. Lección 16: Partición modal 147 Ingeniería de Transporte y Vías – UPTC Modelación de la demanda de transporte con Luis Gabriel Márquez Díaz TransCAD Las variables consideradas pueden estar asociadas a los orígenes (por ejemplo el ingreso) o a los destinos (costo del parqueo) o pueden ser tomadas de una matriz (por ejemplo el tiempo de viaje). Se insiste en que si los valores de esas variables no están disponibles no podría especificarse el modelo ni aplicar el procedimiento. En caso de que el modelo haya quedado bien especificado y se tengan disponibles los valores de las variables, se puede correr el modelo y se obtienen como resultados dos matrices, tal como se ilustra a continuación. Adicionalmente, si se considera necesario, se pueden especificar algunas opciones adicionales. Para esto se debe activar la pestaña Options. Estimación de modelos Logit Multinomial Estimar un modelo Logit Multinomial (MNL) significa determinar los mejores parámetros del modelo. Esta tarea puede hacerse con TransCAD ya que el software soporta la estimación de parámetros de la función Logit Multinomial a través de una tabla basada en una interfase Logit. Los parámetros son estimados con base en datos desagregados. 148 Lección 16: Partición modal Modelación de la demanda de transporte con Ingeniería de Transporte y Vías – UPTC TransCAD Luis Gabriel Márquez Díaz Los insumos requeridos para la estimación de MNL son: • • • Una tabla del modelo MNL Una vista de datos que contenga los datos desagregados Matrices opcionales con información de las variables explicativas La tabla del modelo MNL provee la estructura del modelo, incluyendo el número de alternativas, el número de parámetros, la definición de cada función de utilidad y la localización de los datos de las variables explicativas. La vista de datos con información desagregada contiene información de los individuos, de las alternativas y los datos de las variables explicativas determinantes de cada viaje, así como la alternativa elegida; esta vista de datos tiene las siguientes características: • • • • Un registro por cada individuo Un campo que contiene un número identificador ID exclusivo Campos con los datos de todas las variables explicativas necesarias para el modelo, excepto aquellas variables que se indiquen en forma de matriz Un campo que contenga la alternativa elegida por el individuo Para estimar el Modelo Logit Multinomial se debe elegir Planning, allí picar sobre Mode Split y seleccionar Multinomial Logit Estimation. En la caja de diálogo que se despliega, se deberá indicar el nombre de la vista de datos que contiene el formato del modelo, la cantidad de alternativas a considerar, la vista de datos que contiene los datos con la información de los individuos, de las alternativas y de las variables explicativas, el campo identificador exclusivo y el nombre del campo que contiene la alternativa seleccionada. Una vez se haya indicado la información requerida, se debe oprimir sobre el botón OK para correr el procedimiento. El resultado de la calibración aparecerá en la misma vista de datos que contiene el formato del modelo, en una fila adicional identificada con la palabra Model. Para el estudiante 1. 2. 3. Calibre un modelo de elección discreta considerando al menos dos alternativas. Aplique el modelo a las matrices obtenidas en la lección anterior. Haga la sumatoria de las matrices modales y compare el resultado con los viajes contenidos en la matriz original. Lección 16: Partición modal 149 Modelación de la demanda de transporte con TransCAD Ingeniería de Transporte y Vías – UPTC Luis Gabriel Márquez Díaz LECCIÓN 17 ASIGNACIÓN Los modelos de asignación, con los cuales se pueden estimar los patrones del flujo de tráfico en una red, toman como base las matrices de flujos entre cada par origen – destino (O-D). Estos flujos contenidos en la matriz son cargados sobre la red a partir de la selección de rutas alternativas en función de los tiempos de viaje o de los costos del transporte. Es obvio que las redes deben contener datos de variables tales como tiempo a flujo libre, capacidad, costos variables, costos fijos y otros que hayan sido definidos por el modelador. La asignación de tráfico es un elemento clave en los procesos de pronóstico de demanda de transporte porque predicen los flujos de los arcos en los escenarios de planeación y generan estimaciones de los tiempos de viaje, los costos del transporte y demás atributos relacionados con la red. Esto permite entonces, estimar los beneficios de los proyectos futuros así como sus impactos. Algunos métodos de asignación, como el Todo o Nada, ignoran el efecto de la congestión sobre el tiempo de viaje de los arcos. Los métodos de equilibrio, en cambio, calculan los tiempos de viaje en función de los volúmenes, y requieren de varias iteraciones para encontrar un resultado consistente. Si bien es cierto que la mayoría de los métodos de asignación se usan generalmente en la asignación de viajes urbanos, también incluyen variaciones que posibilitan su uso en la modelación de transporte de carga interregional. Métodos básicos Los siguientes son los métodos de asignación de tránsito soportados por TransCAD: Asignación Todo o Nada En el método de asignación Todo o Nada, todos los flujos entre pares O-D son asignados a la ruta más corta que conecta los orígenes y destinos. El modelo no es muy real ya que solo es usado un camino entre cada par O-D y ni siquiera son usados caminos con el mismo tiempo de viaje o costo. Adicionalmente, el tráfico en los arcos es asignado sin tomar en cuenta la relación existente entre volúmenes y demoras. No obstante lo dicho, este es un método de gran importancia como quiera que brinda una solución inicial para resolver el problema de asignación en otros métodos considerados más realistas, y a partir de esta solución base, mediante un proceso iterativo se llega a la solución de equilibrio o solución óptima. Asignación STOCH La asignación STOCH distribuye los flujos O-D entre múltiples caminos alternativos que conectan los pares O-D. La proporción de viajes que es asignada a cada camino particular es igual a la probabilidad de elegir ese camino, la cual se calcula mediante un modelo Logit de elección de ruta. Este método de asignación no emplea todas las rutas posibles, pero asigna viajes a todos los arcos considerados razonables, haciendo uso del término “razonable” para referirse a aquellos arcos por medio de los cuales se aleja del origen y se acerca al destino. El tiempo en este método es una entrada fija que no depende del volumen asignado a cada arco y en consecuencia éste no es un método de equilibrio. Asignación incremental El método de asignación incremental es un proceso en el cual porciones de la matriz O-D son asignadas en varias etapas. En cada etapa, una porción fija del total de la demanda es asignada, con base en el algoritmo Todo o Nada. Después de cada etapa, los tiempos de viaje en cada arco son recalculados con base en los volúmenes asignados a cada arco. Cuando se utiliza un número considerable de etapas, es decir, cuando se divide la matriz en varios fragmentos, el resultado obtenido es muy cercano al obtenido en la asignación de equilibrio, sin embargo, este método no produce una solución de equilibrio. De otra parte, este método puede Lección 17: Asignación 151 Modelación de la demanda de transporte con Ingeniería de Transporte y Vías – UPTC TransCAD Luis Gabriel Márquez Díaz producir algunas inconsistencias entre los volúmenes de los arcos y los tiempos de viaje que pueden producir errores en la evaluación del desempeño de un sistema de transporte. Además, la asignación incremental está influenciada por el orden en que son asignados los flujos O-D, lo que produce sesgos adicionales en los resultados. Asignación con restricción de capacidad Este método permite aproximarse a una solución de equilibrio mediante la iteración entre asignaciones Todo o Nada, recalculando los tiempos en función de la relación existente entre el volumen asignado y la capacidad. Este método no converge en una solución de equilibrio y presenta el problema adicional de que sus resultados dependen fuertemente del número de iteraciones que se corran. Equilibrio de usuario La asignación de equilibrio de usuario utiliza un proceso iterativo para alcanzar una solución convergente, en la cual no es posible mejorar el tiempo de viaje al cambiar de ruta. En cada iteración, los flujos en los arcos de la red son computados incorporando el efecto de las restricciones de capacidad y la dependencia entre el tiempo o la demora y el volumen de tráfico. El problema de equilibrio de usuario es resuelto aplicando el algoritmo de Frank-Wolfe. El software considera también una generalización del problema de equilibrio de usuario, el cual considera que los agentes no tienen información perfecta acerca de los atributos de la red y por lo tanto perciben los costos de diferentes formas. De esta manera, se formula la asignación estocástica de equilibrio de usuario, la cual produce unos resultados más realistas porque permite el uso de caminos menos atractivos. Esta generalización es resuelta en TransCAD mediante el método propuesto por Sheffi y Powell en 1982. Óptimo del sistema Este método minimiza el tiempo total de viaje de la red, es decir que en el óptimo los usuarios no podrían cambiar de ruta porque ese cambio incrementaría los tiempos de viaje del sistema, a pesar de que los usuarios podrían reducir su propio tiempo de viaje a partir del cambio de ruta. Este método tiene gran aplicación en el análisis de sistemas inteligentes de transporte ya que desde el punto de vista del comportamiento del usuario este método no resulta muy realista. Todos los procedimientos de asignación en TransCAD, excepto el método Todo o Nada y STOCH, actualizan los tiempos de viaje repetitivamente con base en las funciones de desempeño de los arcos, las cuales se definen como descripciones matemáticas de las relaciones existentes entre el tiempo de viaje y el volumen. La formulación BPR (Bureau of Public Roads) es una de las funciones más utilizadas para describir la relación entre volumen y demora. ⎡ ⎛x tci = t i ⋅ ⎢1 + α ⎜⎜ i ⎢⎣ ⎝ Ci Donde, tci : ti : α: xi : Ci : β: Tiempo de viaje del arco ⎞ ⎟⎟ ⎠ β ⎤ ⎥ ⎥⎦ i Tiempo a flujo libre sobre el arco i Parámetro de calibración Flujo del arco i Capacidad del arco i Parámetro de calibración Datos requeridos para la asignación Para correr alguno de los algoritmos de asignación provistos por TransCAD, se debe tener disponible una matriz O-D, una red con los atributos apropiados según el método a utilizar, y la capa de líneas a partir de la cual se derivó la red. Es importante recordar que en TransCAD un 152 Lección 17: Asignación Modelación de la demanda de transporte con TransCAD Ingeniería de Transporte y Vías – UPTC Luis Gabriel Márquez Díaz archivo de red es una estructura especial de datos, conformada por nodos y arcos, que almacena características importantes de los sistemas y facilidades de transporte, de tal manera que el archivo que contiene la red es distinto al archivo que contiene la capa de líneas que dio origen a la red. La matriz O-D contiene los volúmenes vehiculares as ser asignados por cada par O-D. Los identificadores de las filas y columnas de la matriz deben coincidir con los identificadores de los nodos que representan los centroides en la red. Si esto no es así, el procedimiento de asignación fallará. Todos los métodos de asignación requieren una red. Para crear la red se debe elegir la capa de líneas que se desea usar, la cual puede incluir atributos como velocidad, costos de los arcos y demoras. La forma como se articula la matriz O-D y la red es a través de los centroides, así que debe existir plena correspondencia entre los identificadores de estos elementos. Una vez aplicado el procedimiento de asignación se obtiene el cargamento de la red, es decir el número de vehículos asignados a cada arco. Cuando la asignación se hace con la matriz base es de esperar que el cargamento obtenido sea lo más parecido posible a los volúmenes observados sobre la red. Lección 17: Asignación 153 Ingeniería de Transporte y Vías – UPTC Modelación de la demanda de transporte con TransCAD Luis Gabriel Márquez Díaz Dependiendo del método de asignación utilizado será necesario disponer de ciertos datos específicos. En el método de asignación Todo o Nada, únicamente se requiere el costo o tiempo de cada arco; en el método de capacidad restringida, se necesita adicionalmente la capacidad y será necesario especificar la convergencia y los valores de alfa y beta; el método incremental, el de equilibrio de usuario y el óptimo del sistema, necesitan exactamente los mismos datos; únicamente el método estocástico de equilibrio de usuario necesita datos adicionales. Método de asignación Atributos Configuración Todo o Nada Tiempo Ninguna Con restricción de capacidad Tiempo Capacidad Iteraciones, Convergencia Alfa, Beta Incremental Tiempo Capacidad Iteraciones, Convergencia Alfa, Beta Equilibrio de usuario Tiempo Capacidad Iteraciones, Convergencia Alfa, Beta Función, Error Equilibrio estocástico Tiempo Capacidad Iteraciones, Convergencia Alfa, Beta Sistema óptimo Tiempo Capacidad Iteraciones, Convergencia Alfa, Beta Resultados estándar de la asignación Si el procedimiento de asignación concluye satisfactoriamente, se producen dos resultados: una tabla que contiene los volúmenes estimados en cada arco y los costos, y un archivo de texto que contiene un resumen de las entradas y salidas del modelo. El propósito de la asignación es pronosticar las condiciones del tráfico para una red y unos volúmenes de demanda dados. Por esta razón, antes de aplicar el procedimiento con las matrices de demanda futuras, es necesario probar la asignación con las matrices del año base 154 Lección 17: Asignación Modelación de la demanda de transporte con Ingeniería de Transporte y Vías – UPTC TransCAD Luis Gabriel Márquez Díaz y verificar que haya cierta correspondencia con los flujos observados en la red para ese mismo periodo. Los volúmenes asignados son la salida principal del procedimiento de asignación. Campo obtenido Descripción AB_flow, BA_flow Volumen en el arco de A a B y de B a A Total_flow Total volumen en el arco en las dos direcciones de flujo AB_Time, BA_Time Tiempo de viaje (o costo) por arco de A a B y de B a A Max_Time Máximo tiempo de viaje (o costo) en el arco en las dos direcciones AB_voc, BA_voc Relación Volumen/Capacidad del arco de A a B y de B a A Max_voc Máxima relación Volumen/Capacidad del arco en las dos direcciones AB_speed, BA_speed Velocidad en el arco de A a B y de B a A después de la última iteración de asignación Se debe recordar que los arcos en la capa de líneas fueron creados siguiendo alguna dirección en particular; esa dirección que fue utilizada para el dibujo de los arcos es lo que se conoce como dirección topológica. Todos los resultados del proceso de asignación están asociados con la dirección topológica de los arcos; el campo AB_flow contiene el flujo asignado en la dirección topológica del arco, mientras que el campo BA_flow contiene el flujo asignado en sentido contrario. Es decir, AB_flow y BA_flow no corresponden a la dirección del flujo como tal sino a la dirección del flujo en función de la dirección topológica. En el capítulo 12 ya se había mencionado la forma de ejecutar distintos procedimientos básicos de asignación, así que esos procedimientos no serán vueltos a tratar en esta sección, que será dedicada a la explicación de algunos métodos avanzados. Asignación multi-clase multi-modo La asignación multi-clase y multi-modo es una rutina de asignación diseñada para su aplicación en áreas metropolitanas y aplicable directamente en modelos de orden interregional. Este algoritmo de asignación considera una función de costo generalizado a partir de la cual se asignan los viajes de manera simultánea a cada modo y clase. El método es muy útil cuando se requiere incluir en el modelo el efecto producido por los carriles de alta ocupación de tráfico o en aquellos casos en los que existen distintos tipos de vehículo que generan diferentes impactos de congestión, valores del tiempo, tarifas y costos. El costo generalizado para cada clase en un determinado origen destino se obtiene a partir de la siguiente expresión. m gcOD = ∑ {VOT m i∈ AOD m } ∑ MT ⋅ VDF (t a , c a , x a , L) + FTam + m i m m∈M OD donde, m gcOD : m: a: OD : m AOD : VOT m : ta : Lección 17: Asignación Costo generalizado entre el origen O y el destino D para la clase Clase Arco m Origen – Destino Conjunto de arcos en la ruta mas corta entre O y D para la clase Valor del tiempo de la clase m m Tiempo de viaje a flujo libre en el arco a 155 Modelación de la demanda de transporte con Ingeniería de Transporte y Vías – UPTC TransCAD Luis Gabriel Márquez Díaz ca : Capacidad del arco m a : Tarifa fija del arco m OD : Conjunto de nodos entre O y D para la clase FT M a m MTi : VDF : xa : a Costo de la sección m para la clase i para la clase m m Función de volumen-demora Volumen total en el arco a Como se puede observar, la función que relaciona el flujo y la demora (VDF) no viene preestablecida, sino que puede elegirse la que se considere más conveniente, según sean las características de los arcos en cuestión. TransCAD soporta cuatro diferentes funciones VDF para este algoritmo de asignación. Función BPR ⎡ ⎛x t i ⋅ ⎢1 + α i ⎜⎜ i ⎢⎣ ⎝ Ci ⎞ ⎟⎟ ⎠ Bi ⎤ ⎥ ⎥⎦ donde, ti : Ci : xi : α: β: Tiempo de viaje a flujo libre en el arco Capacidad del arco Flujo en el arco Constante i i i Constante Función Cónica de Spiess 2 x⎞ x⎞ ⎛ ⎛ f ( x ) = 2 + α 2 ⎜ 1 − ⎟ + β 2 − α ⎜1 − ⎟ − β ⎝ C⎠ ⎝ C⎠ donde, 2α − 1 β= 2α − 2 v x= C α: Constante mayor que 1 Función basada en Logit d = Dl + I l donde, ⎡ ⎤ ⎢ ⎥ ⎢ ⎥ 1 ⎢ ⎥ Dl = t 0 ⋅ c1 ⋅ ⎢ ⎥ c2 ⎢1 − ⎥ ⎢ 1 + exp⎛⎜ c − c x ⎞⎟ ⎥ 3 4 ⎢⎣ C ⎠ ⎥⎦ ⎝ 156 Lección 17: Asignación Modelación de la demanda de transporte con Ingeniería de Transporte y Vías – UPTC TransCAD Luis Gabriel Márquez Díaz Dl : t0 : x: C: c1 , c 2 , c3 , c 4 : Demora del arco Tiempo de viaje a flujo libre Flujo de tráfico Capacidad del arco Parámetros ⎡ ⎛ ⎞⎤ ⎟⎥ ⎢ ⎜ p2 ⎜ ⎟⎥ ⎢ I l = d 0 p1 1 + x ⎞ ⎟⎥ ⎢ ⎜ ⎛ ⎢ ⎜ 1 + exp⎜ p3 − p 4 ⋅ X ⎟ ⎟⎥ ⎝ ⎠ ⎠⎦ ⎣ ⎝ Il : d0 : x: X: p1 , p 2 , p3 , p 4 : Demora de la intersección Tiempo de viaje a flujo libre en la intersección Flujo de tráfico Capacidad de la intersección Parámetros Costo Generalizado con Función BPR ⎡ ⎛x ci ( x) = k i + ∂ ⋅ Li + ϕ ⋅ t i ⋅ ⎢1 + α i ⎜⎜ i ⎢⎣ ⎝ Ci ⎞ ⎟⎟ ⎠ βi ⎤ ⎥ ⎥⎦ donde, ci : ki : ∂: Li : ϕ: ti : α: xi : Ci : β: Costo generalizado del arco Costo monetario del arco i i Costo de operación por unidad de longitud ashgasdh asghdfas d Longitud del arco i Constante representativa del valor del tiempo Tiempo de viaje a flujo libre en el arco Constante Flujo del arco i i Capacidad del arco i Constante Función Akcelik (HCM 2000) ⎡ R = R0 + D0 + 0.25T ⎢( x − 1) + ⎢⎣ donde, R: R0 : D0 : Lección 17: Asignación ⎛ 16 J ⋅ X ⋅ L2 ⎜⎜ ( x − 1)2 + T2 ⎝ ⎞⎤ ⎟⎟ ⎥ ⎠ ⎥⎦ Tiempo transversal sobre el arco Tiempo transversal a flujo libre Demora del control con flujo cero 157 Ingeniería de Transporte y Vías – UPTC Modelación de la demanda de transporte con TransCAD Luis Gabriel Márquez Díaz T: X: J: L: Duración de la demanda esperada Relación flujo/capacidad Parámetro de calibración Longitud del arco Ya se presentaron las funciones de volumen-demora que son consideradas por el algoritmo. Ahora se indicarán los datos requeridos por el algoritmo: • • • • • Factor de equivalencia, para determinar el efecto que produce sobre la congestión cada clase de vehículo. Conjuntos de exclusión, con los cuales se restringe el uso de determinados arcos por cierto tipo de vehículos. En transporte urbano es frecuente encontrar restricciones de circulación para vehículos pesados en ciertos sectores de la ciudad. Esta opción permite considerar tal situación. Tarifas fijas, las cuales son adicionadas a los costos estipulados por la función que se haya utilizado. Valor del tiempo para cada clase o modo Una matriz O-D para cada clase o modo Para ejecutar el procedimiento se elige Planning, luego Advanced-Assignment y por último, Multi-Modal Multi-Class Assignment. Si todos los insumos requeridos por el procedimiento están listos, aparecerá la ventana Multi-Modal Multi-Class Assignment, que deberá ser alimentada con la información apropiada. Lo primero que se debe especificar es la capa de líneas asociada con la red; también debe existir un archivo de red. Luego, se elige el método que se desee, la forma funcional para representar la relación Volumen-Demora y la matriz O-D. En este método se espera que el archivo de matriz tenga varios componentes; en la figura se ilustra esta situación, se tiene un archivo de matriz que contiene información de autos, camionetas y camiones; cada una de estas clases tiene definidas sus propias características en cuanto al factor de equivalencia 158 Lección 17: Asignación Modelación de la demanda de transporte con TransCAD Ingeniería de Transporte y Vías – UPTC Luis Gabriel Márquez Díaz (PCE), valor del tiempo (VOT) y conjuntos de exclusión. Por último, se definirán los parámetros de la función utilizada, lo cual puede hacerse de manera general para toda la red, o en forma conjunta para cada clase considerada o de manera independiente para cada uno de los arcos o arcos tipo considerados. También es necesario establecer los parámetros globales del procedimiento de asignación, es decir el número de iteraciones y el nivel de convergencia deseado. Estos parámetros vienen dados por defecto, pero al igual que en muchos otros casos, pueden ser modificados por el modelador. Para el estudiante 1. 2. 3. Continúe trabajando con los datos del Proyecto 1. Utilice las matrices de viaje obtenidas en la Lección 16 para aplicar la asignación multiclase y multi-modo Comente acerca de las ventajas o desventajas de este método con respecto a los métodos básicos de asignación. Lección 17: Asignación 159