5 Modelo STGO-Ch - dirplan.cl · sobre las redes de modelación, las líneas de transporte público y los modelos de demanda (distribución–partición modal). El alcance original

ANÁLISIS Y EVALUACIÓN DEL SISTEMA DE TRANSPORTE DE LA PROVINCIA DE CHACABUCO

MINISTERIO DE OBRAS PÚBLICAS-DIRECCIÓN DE PLANEAMIENTO-DIRECCIÓN DE VIALIDAD 57

5 Modelo STGO-Ch En este capítulo se describen los principales aspectos del modelo de equilibrio multimodal de transporte Stgo-Ch, el cual se ha desarrollado para representar la movilidad de la red del sistema Santiago-Chacabuco y para simular las proyecciones futuras de demanda de viajes y flujos vehiculares en este sistema. El modelo Stgo-ch corresponde básicamente a una nueva versión del modelo de equilibrio multimodal Stgo, el cual fue realizado como parte del estudio “Análisis e Implementación de un modelo de Planificación para la Macrozona Central”; y al que se la han incluido una serie de modificaciones con el objeto de ampliar la zona de análisis hacia el norte de Santiago, e incorporar las particularidades del sistema modelado. En efecto, para lograr representar el fenómeno a modelar, vale decir, la interacción que se producirá en el sistema de transporte entre la Provincia de Chacabuco y el área urbana de Santiago, fue necesario implementar una nueva versión del modelo Stgo. Esta tarea se requirió debido a tres razones principales: a. La red original de Stgo posee como cobertura espacial el área urbana de Santiago,

específicamente la red está limitada al norte por Américo Vespucio. Luego, se agregó toda la red estructurante y de acceso a zonas para la provincia de Chacabuco, especificando con mayor detalle la comuna de Colina, y en menor medida las comunas de Lampa y Tiltil.

b. El escenario vial futuro presentará una serie de ejes estructurantes tarificados, por lo cual se

requería que el modelo representara en forma más fidedigna el fenómeno de asignación a redes tarificadas. Esto significó incorporar en la etapa de asignación de Stgo el criterio de equilibrio de tráfico multiusuarios con costo generalizado.

c. Se requiere incluir en el modelo otro tipo de flujos que no genera el modelo Stgo. Estos

corresponden a los flujos de camiones y vehículos livianos interurbanos, y a la futura cobertura de transporte público en el sistema.

5.1 Descripción del Modelo Stgo Stgo es un modelo de equilibrio de redes de transporte, de carácter estratégico, basado en el conocido criterio de 4 etapas y construido bajo plataforma Emme/2, versión 9.0. Su objetivo es constituirse en una herramienta para simular y proyectar los flujos vehiculares y las demandas de viajes en el área urbana de Santiago. El modelo Stgo se ha establecido en base a los resultados del modelo Estraus (versión 1, 1986), incorporando como inputs la producción y atracción de viajes sobre las redes de modelación, las líneas de transporte público y los modelos de demanda (distribución–partición modal). El alcance original del modelo es para replicar la movilidad en el área urbana de Santiago, limitada por el eje Américo Vespucio por el Norte y Poniente, el límite natural por el oriente desde Lo Barnechea hasta Puente Alto, y San Bernardo por el sur. La zonificación que considera Stgo es de nivel distrital, constando de 256 zonas urbanas y 8 zonas externas. La red de modelación está conformada por los ejes estructurantes y las vías de acceso a las zonas, con un total de 3372 arcos unidireccionales. Se incorporan además 640 líneas bidireccionales de transporte público (entre buses y colectivos) y el sistema metro. El modelo ha sido Implementado para simular 4 escenarios: 2 corte temporales (1997 y 2005) y 2 períodos horarios (Punta Mañana 7:30 a 9:30 y Fuera de Punta). Por otro lado, los modos relevantes implícitos en los submodelos de redes y demanda son:



Tabla Nº 5.1

Código de modos relevantes modelados en Stgo Código Modos Privados Código Modos Públicos Código Modos Combinados

1 Caminata 5 Bus 10 Autochofer-Metro 2 Autochofer 6 Metro 11 Autoacompañante-Metro 3 Autoacompañante 7 Taxicolectivo 4 Taxi 8 Bus-Metro 9 Taxicolectivo-Metro

Figura Nº 5.1

Lo que se describe a continuación es un extracto del desarrollo del modelo Stgo, que es bastante extenso, dada su complejidad. La referencia básica que se menciona durante el texto corresponde al estudio “Análisis e Implementación de un Modelo de Planificación para la Macrozona Central”, y en ésta se encuentra la descripción más detallada de Stgo, referente a su fundamento teórico, estructuración computacional y resultados. 5.1.1 Generación/Atracción de Viajes La demanda de viajes se define dentro del modelo Stgo a través de vectores de generación y atracción, los que almacenan la tasa de viajes por unidad de tiempo (en este caso viajes/hora), para cada zona en un período dado. Los vectores de generación de viajes se encuentran desagregados en 39 categorías, provenientes del cruce de 5 niveles de ingreso, 3 tasas de motorización y 3 propósitos de viajes (trabajo, estudio y otros). A su vez, los vectores de atracción se encuentran desagregados en 3 categorías que corresponden a los propósitos definidos anteriormente. Los vectores de generación y atracción, establecidos en Stgo corresponden al escenario urbano y de uso de suelos denominado Escenario III-A (ver estudio de referencia, Anexo Magnético 1). Para dicho escenario, la generación de los vectores origen-destino se realiza para cada uno de los propósitos de viajes definidos en el estudio estratégico, en este caso Trabajo, Estudio y Otros, de la siguiente manera:

ANIDAR EN FUNCIÓN LOGIT DEMANDA DE VIAJES: ➢ MODOS DE TTE ➢ PROPÓSITOS DE

VIAJE

COSTOS GENERALIZADOS: ➢ MODOS DE TTE ➢ PROPÓSITOS DE

OFERTA :

DEMANDA:

VEHÍCULOS PUBLICOS

FUNCIÓN DEMORA: VEHÍCULOS PRIVADOS

RED CAMINATA

RED TRANSPORTE PÚBLICO

RED TRANSPORTE PRIVADO

RELACIÓN FIJA RELACIÓN FUNCIONAL



i) Viajes Generados (Vector Origen) Se modela el período Punta Mañana, para propósitos Trabajo, Estudio y Otros. Estos se dividen en dos tipos de viajes: ➧ Viajes Basados en el Hogar Ida (BHI): Calculados usando el método de Tasas A.C.M. en

función de los hogares por categoría. ➧ Viajes No Basados en el Hogar (NBH) y Basados en el Hogar Regreso (BHR): A los viajes

generados de este tipo en el año base se le aplica un factor que equivale al crecimiento de los hogares del período entre el año base y el año de predicción.

ii) Viajes Atraídos (Vector Destino) Se modela el período Punta Mañana tanto para propósitos Trabajo y Otros, como para propósito Estudio. ➧ Propósitos Trabajo y Otros: Se usa Clasificación Zonal según la distribución de usos de suelo

no residenciales y según la tasa de atracción real del año base (Viajes/Ha.). ➧ Propósito Estudio: Se usa un estándar de ocupación de suelo por matrícula-alumno (4.3 m2 por

matrícula). La superficie requerida para educación, suponiendo autoabastecimiento comunal, se determina de acuerdo a predicción de la población en edad escolar. Con esta superficie se determina-usando el estándar anterior-el número de matrículas, asumiendo finalmente que cada matrícula atrae un viaje.

Como se aprecia, la información de la generación y atracción de viajes constituye una entrada del modelo y por ende se calcula en forma exógena a éste.



Tabla Nº 5.2

Resumen de viajes generados y atraídos, por comuna. Punta mañana PUNTA MAÑANA

COMUNA ATRACCIÓN 1991 ATRACCIÓN 1997 ATRACCIÓN 2005 GENERACIÓN

1991 GENERACIÓN 1997 GENERACIÓN 2005

SANTIAGO 333.591 394.847 430.777 63.853 81.283 102.935 INDEPENDENCIA 44.448 50.950 53.510 23.338 24.640 28.335 CONCHALÍ 20.049 23.710 22.644 41.505 49.329 54.530 HUECHURABA 5.157 6.978 21.177 18.521 20.068 23.564 RECOLETA 58.491 70.319 74.370 52.285 53.589 64.100 PROVIDENCIA 127.856 150.894 154.741 49.731 58.200 68.705 VITACURA 33.101 40.006 45.606 41.924 44.601 51.087 LO BARNECHEA 11.096 13.391 24.305 12.239 21.302 47.364 LAS CONDES 92.805 112.318 127.434 93.403 106.416 134.889 ÑUÑOA 79.309 94.289 102.754 67.493 78.037 104.213 LA REINA 24.017 28.448 34.057 37.414 41.081 51.221 MACUL 32.699 37.800 43.228 42.237 42.351 43.245 PEÑALOLÉN 18.335 22.404 36.609 43.091 57.201 72.740 LA FLORIDA 61.712 74.660 86.147 111.549 116.966 149.372 SAN JOAQUÍN 37.756 43.507 44.762 32.674 36.953 38.264 LA GRANJA 16.638 19.788 25.307 40.551 41.953 42.535 LA PINTANA 17.972 21.434 33.644 44.422 45.325 49.118 SAN RAMÓN 13.685 16.229 16.826 25.779 30.632 30.506 SAN MIGUEL 42.847 50.388 51.891 26.282 30.552 32.135 LA CISTERNA 30.171 35.622 34.737 25.156 33.349 34.301 EL BOSQUE 23.680 28.043 26.983 41.311 48.806 48.241 P.A. CERDA 16.500 19.494 26.156 41.513 45.201 44.024 LO ESPEJO 10.728 12.681 13.072 30.782 37.386 36.288 EST. CENTRAL 41.106 49.704 50.792 43.444 45.164 49.447 CERRILLOS 16.142 23.350 40.614 21.780 33.358 45.102 MAIPÚ 33.751 67.197 108.870 63.535 90.868 141.193 QUINTA NORMAL 32.805 38.035 36.747 34.139 36.187 41.007 LO PRADO 11.634 14.190 17.362 31.496 34.221 35.933 PUDAHUEL 14.861 20.120 33.265 31.607 50.143 50.601 CERRO NAVIA 14.006 16.653 26.593 41.320 46.942 48.435 RENCA 17.555 21.246 22.987 34.362 41.979 47.320 QUILICURA 7.556 11.977 41.607 12.518 29.789 46.321 PUENTE ALTO 41.280 49.649 95.669 67.270 93.189 118.028 SAN BERNARDO 28.018 33.770 49.542 40.030 67.157 79.798

TOTAL 1.411.356 1.714.090 2.054.783 1.428.554 1.714.218 2.054.896 5.1.2 Funciones de Distribución La distribución espacial de los viajes generados y atraídos es resuelta en forma endógena por Stgo, mediante funciones entrópicas doblemente acotadas (propósitos trabajo y estudio) y simplemente acotadas (propósito otros). Estas funciones fueron estimadas en forma desagregada por propósito de viaje y categoría de usuario. A partir de los vectores origen-destino, el modelo de distribución construye una matriz de viajes entre cada pareja origen-destino de zonas. La especificación utilizada corresponde a un modelo gravitacional doblemente restringido, y su expresión general para un período determinado y un propósito, es la siguiente:



{ }

∑

∑=

=

−=

j

ni

nij

ij

nij

nij

njj

ni

ni

nij

OT

DTas

LDBOAT

..

exp β

(2.1)

donde:

nijT : Total de viajes de la categoría n en el par ij

niO : Total de viajes de la categoría n originados en la zona i

jD : Total de viajes atraídos por la zona j

jni BA , : Factores de balance por zona i y j, respectivamente. nβ : Parámetro de distribución para la categoría n

nijL : Costo de transporte de viajar entre i y j o Logsuma.

Donde la logsuma se define de la siguiente manera:

−= ∑

−

m

mijcn

nnij eL

λ

λln1

cij

m : Costos por modo m nλ : parámetro de agregación del modelo de partición modal

Conceptualmente, el modelo gravitacional de distribución tiene un fundamento riguroso y bien conocida. Ello hace que sea mucho más confiable que otros modelos alternativos de distribución utilizados. Desde el punto de vista de su aplicación, el modelo gravitacional tiene la ventaja de relacionar la distribución de viajes con las condiciones de operación del sistema de transporte, al incluir en su formulación los costos de viajar entre cada par origen destino en los distintos modos disponibles para los usuarios. Dado que la función de distribución no puede ser obtenida directamente, en Stgo se ha implementado una rutina denominada balance multiproducción, la cual permite calcular los factores de balance dada una matriz de costos y un set de vectores de Origen/Destino. En el Apéndice A.1 se presentan los valores de los parámetros de la función descrita. 5.1.3 Funciones y estructura de la partición Modal El modelo de partición modal divide la matriz de viajes proveniente de la etapa de distribución, en tantas matrices como modos de transporte existan disponibles para los usuarios. Un modelo de partición modal será necesario para cada categoría de demanda, propósito de viaje y período de análisis. Este modelo está orientado a simular el proceso de elección de un individuo enfrentado a un conjunto de alternativas discretas de elección. Para viajar entre un par origen y un destino determinado, un usuario de la categoría n dispone de un conjunto finito y discreto de modos de transporte alternativos.



La elección de un modo específico dependerá de las características del usuario y de los atributos de los modos disponibles. El método utilizado es el de la teoría de la utilidad aleatoria, en el que se define una función de utilidad asociada a cada una de las alternativas disponibles y supone que el usuario elegirá aquella que le reporte mayor utilidad. La función de utilidad se representa normalmente como una formulación lineal en los parámetros:

U xmn

mn

mkn

kmkn= +∑θ θ0

(2.2)

donde los xmk

n representan los atributos del modo m y las características del usuario de la categoría n. Dichos atributos representan las variables de servicio del modo (tiempo de viaje, tiempo de espera, tarifa, etc.) y como características del usuario se incluye su ingreso, nivel ocupacional, etc. Por otra parte θ mk

n representan los parámetros a ser calibrados y se interpretan como el peso que los usuarios de la categoría n asignan a cada variable incluida en la función de utilidad. Los valores de los parámetros anteriormente descritos, y la especificación de las funciones de costo generalizado para cada modo se presentan en el Apéndice A.1. Al reconocer que la función de utilidad tiene asociado un término aleatorio, es posible derivar al modelo probabilístico que representa la probabilidad de elección del modo. Tradicionalmente se ha supuesto que dicho error tiene una distribución Gumbel (Independiente e Idénticamente Distribuida, IID), lo que permite derivar el modelo denominado Logit Multinomial de partición modal:

( )P

U

Uij mn

nij mn

nij ln

l

,

,

,

exp=∑

λ

λ

(2.3)

donde: Pij m

n, = Probabilidad de que un usuario de categoría n elija el modo m

U ij mn

, = Función de utilidad observable del modo m y usuario n λn = Parámetro de agregación del modelo En la práctica la condición mencionada implica que las alternativas modales deben ser percibidas claramente diferenciadas por los usuarios; de lo contrario el modelo entregará resultados insatisfactorios. Este problema suele presentarse en las grandes ciudades cuando existen alternativas muy parecidas entre sí o cuando es necesario considerar alternativas multimodales en la partición modal. Para superar el problema de correlación de alternativas, existen opciones de tratamiento más complejas que el modelo logit multinomial. Una de ellas es el modelo logit jerárquico que agrupa las alternativas correlacionadas que explica la elección modal como un proceso escalonado de decisiones.



Una vez definida la probabilidad de que un usuario de la categoría n elija el modo m para viajar en el par i,j, el número de viajes en ese modo se obtiene multiplicando dicha probabilidad por el número total de viajes en ese par:

T T Pijnm

ijn

ijn m= ,

(2.4)

La partición modal es resuelta mediante modelos logit multinomiales y jerárquicos, dependiendo del propósito y del período simulado. En las figuras siguientes se presenta las estructuras jerarquizadas de elección según propósito y período. Los diseños calibrados difieren de lo anidados a los cuales corresponden finalmente los parámetros de las funciones. Originalmente, en Estraus, se utilizaron dichas estructuras anidadas por un problema de consumo de recursos computacionales; sin embargo ambos esquemas son equivalentes. Los números indican el modo de transporte correspondiente de acuerdo a la de modos.



Figura Nº 5.2

Estructura de Nidos Modelo Partición Modal

En la Tabla Nº 5.3 y en Tabla Nº 5.4 se muestran los resultados de las particiones modales globales entregadas por Stgo para los escenarios base 1997 y 2005.

k

l

Φ2

Φ1

Φ2

1 2 3 4 5 6 7 10 11

m

Φ0

Φ2

MODELO ANIDADO

Φ2

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

MODELO CALIBRADO

ESTRUCTURA LOGIT JERÁRQUICO

ESTRUCTURA LOGIT MULTINOMIAL

k

Φ1

Φ2

Φ0

m

l

Φ2

Φ2

1 2 3 4 5 6 7 10 11

MODELO ANIDADO

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

MODELO CALIBRADO



Tabla Nº 5.3

Partición Modal: Corrida modelo Stgo AM 1997

Modo Viajes Totales (viajes/hr)

Partición Modal

(%)

Viajes Intrazonales (viajes/hr)

Viajes Par (i,j) Máximo (viajes/hr)

CAMINATA 423826 24.72 157102 6226 (54-54) AUTO ACOMPAÑANTE 199297 11.63 3794 250 (103-103) AUTO CHOFER 255547 14.91 12287 1514 (103-103) TAXI 34821 2.03 2776 125 (239-239) TAXICOLECTIVO 62251 3.63 891 159 (239-147) BUS 573645 33.46 13924 683 (196-147) METRO 53335 3.11 894 324 (179-147) AUTO ACOMPAÑANTE-METRO 8668 0.51 55 18 (93 - 89) AUTO CHOFER-METRO 6521 0.38 32 14 (250 - 89) BUS-METRO 43573 2.54 0 168 (196 –147) TAXICOLECTIVO-METRO 52711 3.07 0 164 (239-147)

TOTAL 1714195 100.00 191755 Fuente: Elaboración Propia

Tabla Nº 5.4

Partición Modal: Corrida modelo Stgo AM 2005

Modo Viajes Totales (viajes/hr)

Partición Modal

(%)

Viajes Intrazonales (viajes/hr)

Viajes Par (i,j) Máximo (viajes/hr)

CAMINATA 460690 22.42 187597 12437 (54-54) AUTO ACOMPAÑANTE 257584 12.54 7188 974 (103-103) AUTO CHOFER 342409 16.66 25665 4404 (103-103) TAXI 41452 2.02 3822 295 (39-39) TAXICOLECTIVO 44646 2.17 964 142 (39-40) BUS 668017 32.51 16085 1290 (39 - 39) METRO 105366 5.13 924 983 (234-147) AUTO ACOMPAÑANTE-METRO 9610 0.47 48 20 (54 - 147) AUTO CHOFER-METRO 12664 0.62 82 26 (54 – 147) BUS-METRO 67701 3.29 0 208 (180 -147) TAXICOLECTIVO-METRO 44735 2.18 0 219 (103-89)

TOTAL 2054874 100.00 242375 Fuente: Elaboración Propia

5.1.4 Asignación Transporte Privado Los submodelos de asignación vehicular tienen por objeto representar la elección de ruta de los usuarios, dependiendo del modo utilizado; lo cual implica que se requiere un submodelo (u/o criterio) de asignación para cada modo definido. Según el criterio, los submodelos principales se separan en modos privados, públicos y caminata. La asignación de transporte privado es de tipo monousuario, y la demanda de viajes que utiliza Stgo para efectuarla corresponde a la agregación de las matrices provenientes del proceso de distribución-partición modal, para los modos 2 y 4 (auto-chofer y taxi). El criterio de asignación que utiliza Stgo es el de equilibrio de usuarios, basado en el conocido Primer Principio de Wardropi para explicar la asignación de viajes a la red. Este principio supone que los usuarios intentan minimizar sus costos de operación al realizar sus viajes. Sin embargo, dado la existencia del fenómeno de congestión vehicular, la ruta más corta deja de serlo cuando muchos usuarios tratan de usar los mismos arcos de la red. Entonces los usuarios considerarán otras rutas, hasta encontrar aquella que tenga el mínimo costo posible, dadas las condiciones de operación de la red. Cuando todos los usuarios hayan encontrado la ruta más conveniente, la red de transporte privado se encontrará en equilibrio.



El primer principio de Wardrop dice simplemente que habrá equilibrio en la red cuando ningún usuario pueda reducir unilateralmente su costo de viaje, mediante un cambio de ruta. Para simular el tiempo en cada arco de la red, originalmente se ha utilizado la siguiente expresión (función BPR).

( ) ( ) )(15 minSfS

SftSf)Sf( + t = t(f) cap

n0 >⋅

−

++≤⋅

β (2.5)

donde:

)( ft : Tiempo (costo) de viajar en el arco cuando existe un flujo f viajando en el arco. f : Flujo en el arco.

0t : Tiempo en el arco a flujo libre.

S : Capacidad del arco.

capt : Tiempo en el arco a capacidad Idealmente cada arco de la red debería tener una curva flujo velocidad asociada, pero dado que el número de arcos es muy grande, se define un conjunto de funciones de este tipo para distintas categorías de arcos y luego se asocia cada arco de la red a su correspondiente categoría. Cada una de las curvas flujo-velocidad así definidas tienen sus propios parámetros (β,n) resultantes de un proceso de calibración realizado originalmente en el estudio Estraus. El modelo de asignación de transporte privado resuelve un problema de equilibrio de tráfico con demanda inelástica (matriz fija) para un tipo de usuario, utilizando una opción estándar de Emme/2 (módulo 5), que resuelve el problema de optimización equivalente utilizando el algoritmo de Frank-Wolfe. 5.1.5 Asignación modo caminata La asignación del modo caminata se realiza al comienzo del procedimiento, mediante un criterio de mínima distancia (considerando una velocidad constante de 5 Km/hr en cada uno de los arcos de la vialidad) y utilizando todos los arcos de la red multimodal. 5.1.6 Asignación Transporte Público La asignación de transporte público es realizada bajo el criterio de estrategia óptima para 5 subredes por separado: Bus, metro, taxicolectivo, bus-metro y taxicolectivo-metro. Los modos combinados 10 y 11 se resuelven al final del procedimiento, dada su baja participación por lo que se considera que no influyen mayormente en el equilibrio. En el caso de la asignación de transporte público el problema es esencialmente distinto al de transporte privado. Dado un set de líneas para cierto modo, los usuarios deben elegir la línea, o combinación de estas, que utilizarán para realizar su viaje. Siendo el recorrido de los buses es fijo en la red, los usuarios no eligen su camino a través de la red vial (como lo hacen los automovilistas) sino a través de las distintas líneas de transporte público disponibles para hacer su viaje. Las distintas hipótesis respecto a la forma en que los usuarios eligen las líneas de transporte público para realizar sus viajes, dan origen a variados modelos de asignación de transporte público. Los modelos más tradicionales suponen que el usuario elegirá aquella línea específica que minimiza su tiempo total de viaje. Sin embargo, el criterio utilizado en el modelo Stgo es más general.



La asignación de transporte público implementada en el software Emme/2 es una asignación “multirutas”, basada en el cálculo de estrategias óptimas. El concepto de estrategia es una generalización del concepto de ruta y utiliza el siguiente supuesto: ”Durante el tiempo de espera que transcurre en algún punto de la red de transporte público, un usuario puede elegir a través de elementos que son más complicados que una simple ruta, hacia su destino”. Por ejemplo, el usuario puede escoger un set de rutas, y deja que el primer vehículo que llega al punto donde se encuentra, determine cual de las rutas seleccionadas utilizará para llegar a su destino. El tipo de estrategia que considera el modelo puede ser expresado como sigue. En cada nodo donde espera, el usuario, ha escogido un set de líneas atractivas, abordando el primer vehículo que llega a la parada y que pertenezca al set escogido. Luego desciende en un nodo predeterminado, basado en el tiempo que espera desarrollar entre dicho nodo y el nodo de destino; el usuario repite el proceso hasta que llega a su destino. Cuando la red consta de arcos de modos auxiliares (caminata), el usuario, en cada punto donde realiza una espera, puede escoger entre un set de líneas atractivas o arcos de salida. La estrategia óptima es aquella que minimiza el tiempo de viaje total esperado (incluyendo esperas, travesía, caminata, etc.). Se presenta a continuación un ejemplo de la estrategia para un usuario que desea viajar desde un origen p a un destino q, en la pequeña red de transporte público mostrada en la Figura Nº 5.3: Desde el origen p, camina al nodo 1, y toma el primer vehículo de la línea A o línea B. Si toma la línea A, entonces desciende en el nodo 5, y camina hacia su destino q. Si toma la línea B, entonces desciende en el nodo 3, y camina hacia el nodo 4. En ese lugar

toma la línea D y desciende en el nodo 6, donde camina hacia el destino q.

Figura Nº 5.3

Pequeña Red de Transporte Público

Linea B Linea C

Linea B Linea C

Línea B

Línea A

Línea C

Línea D Línea D

Línea E

Arco de CaminataLíneas de Transporte Público

El ejemplo anterior ilustra algunas importantes características del concepto de estrategias utilizadas en Emme/2. Las líneas atractivas en cierto nodo no requieren tener el mismo itinerario (por ejemplo, las líneas A y B, las que son atractivas en el nodo 1). Además, en cada nodo en la estrategia, existe un set de líneas atractivas (por ejemplo en los nodos 1 y 4), o un arco de salida (por ejemplo en el origen p y en el nodo 3). El tiempo de espera en cierto nodo depende de la combinación de frecuencias de las líneas atractivas en dicho nodo. En el ejemplo anterior, el tiempo de espera en el nodo 1 es:



wait time factor

1/ headway headwayA B+1/

Donde el factor tiempo de espera (penalización) es un parámetro usado para modelar diferentes percepciones del tiempo de espera, o diferentes distribuciones de tiempo entre llegadas desde vehículos de transporte público. Por ejemplo, el valor 0.5 corresponde a un servicio regularmente espaciado, con lo cual resulta un tiempo de espera que representa un medio de la combinación de los intervalos de ambas líneas. Se puede utilizar un valor alto para modelar situaciones en las cuales el servicio presenta irregularidades en su espaciamiento, mientras que los valores bajos se usan cuando las llegadas de pasajeros al nodo de subida coinciden en el tiempo con las llegadas de los vehículos (por ejemplo cuando los pasajeros conocen el itinerario de las líneas, y este indica claramente los horarios de pasada en cada punto de la red). La probabilidad de salir de un nodo utilizando una línea atractiva depende de la combinación de las frecuencias de todas las líneas atractivas en dicho nodo. En el ejemplo anterior, la probabilidad de usar la línea A en el nodo 1 es:

1/ headway1/ headway headway

A

A B+1/

La probabilidad de usar una línea que no es atractiva es cero 0. Estas probabilidades son usadas en la asignación, para determinar la proporción de la demanda que utiliza cada línea particular. En el modelo Stgo, cada arco de la red tiene asociado una función de costos (que no es una curva flujo-velocidad como en el caso del transporte privado) denominada función de costo generalizado, y cuya expresión típica es función del tiempo de viaje, tiempo de espera, tiempo de caminata, expresados de la siguiente forma:

cg tv te pwait tc pwalk ta vt ptr= + ⋅ + ⋅ + +/ (2.6)

donde: cg : costo generalizado te : tiempo de espera pwait : ponderador del tiempo de espera tc : tiempo de caminata pwalk : ponderador del tiempo de caminata ta : tarifa vt : factor de conversión de unidades monetarias a unidades de tiempo ptr : penalidad de transbordo

Nótese que aunque la función de costo generalizado de viaje es la suma de los tiempos de viajes en vehículo, tiempos de espera, de caminata y costo de viaje o tarifa, multiplicados por los factores de calibración, no se considera entre los parámetros a calibrar un factor para el tiempo de viaje en vehículo. Esto, porque normalmente es necesario expresar todos los términos de la función de costo generalizado de viaje con relación a uno de ellos, elegido arbitrariamente. En este caso se ha elegido el tiempo de viaje en vehículo como referencia. Si se agrega al costo generalizado, el tiempo de caminata en el origen (i) y en el destino (j), multiplicados por el ponderador respectivo (pwalk) se tendrá el costo total de cada ruta alternativa.



5.1.7 Equilibrio El modelo Stgo original posee un algoritmo de equilibrio distinto al utilizado en Estraus, sin embargo se ha demostrado que ambos procedimientos convergen al mismo resultado, con lo cual queda validada su efectividad (ver estudio referencia). En el modelo Stgo, el método de solución para el problema de equilibrio planteado está pensado para aprovechar al máximo las características particulares de la estructura de cada submodelo. Dicho método corresponde virtualmente a la implementación de una heurística iterativa que permite resolver el problema por etapas, en donde en cada iteración se calcula la distribución de viajes, la elección modal y la asignación de autos y transporte público. El algoritmo propuesto no utiliza la opción de asignación con demanda variable. En la práctica un modelo tan complejo como éste puede ser resueltos de diferentes maneras, ya que existe más de un algoritmo que puede ser aplicado para resolver el equilibrio. Debido a que la aplicación exacta de la metodología clásica (tales como Jacobi, Gauss-Seidel, ´GAP reduction, etc.) no es posible en la práctica, dada la complejidad de la formulación, se pueden adaptar varias aproximaciones para obtener los flujos de equilibrio y las impedancias (costos) de viaje. Cualquiera de los enfoques de búsqueda para encontrar un punto fijo del modelo determinado, debe establecerse en el siguiente sentido:

T C f T T ( ( ( )) = Donde C denota el vector de costos generalizados, f representa el vector de flujos en los arcos y T el vector de demanda de viajes. Es posible obtener demandas de viajes las cuales conducen a flujos en arcos f(T) asociadas a impedancias de viajes C(f(T)) las que producen la misma demanda T. Implícitamente con este enfoque de aproximación, se asume que la solución de equilibrio es única, lo cual no puede ser aseverado en forma precisa, dada la compleja naturaleza del modelo. El análisis matemático completo del modelo es bastante engorroso, ya que se debe considerar complejas desigualdades variacionales con una estructura de costos anidada (tiempos de viaje de transporte público dependientes de los tiempos de viaje de los autos; ver Florian & Spiess (1984)); el modelo de demanda no es separable por par O/D dadas las constantes sobre producciones (múltiples clases) y atracciones para cada propósito de viaje. El procedimiento de solución que se ha adoptado en el modelo Stgo, para el cálculo de los flujos de equilibrio (o un equilibrio “simultáneo”), combina elementos del método de Gause-Seidel para manejar la dependencia del tiempo de viajes de los modos públicos sobre el tiempo de los autos, con una búsqueda de línea en la función de brecha (gap) relacionada al término de la red en la desigualdad variacional (lo cual no ha sido totalmente explorado). Este enfoque ha sido aplicado en variadas ocasiones, en modelos de redes congestionadas de ciudades, en donde se han equilibrado complejos modelos sintéticos de demanda por procedimientos que han sido denominado en la literatura como "feedback" entre la asignación a la red y los modelos de demanda con "damping". Para revisar el planteamiento formal del modelo y la deducción de la descomposición en subproblemas mediante las condiciones de KKT, se puede consultar el capítulo 4 del Estudio “Análisis e Implementación de un Modelo de Planificación para la Macrozona Central”. En la Figura Nº 5.4 se presenta el algoritmo utilizado por Stgo para resolver el problema de equilibrio, mientras que en la Figura Nº 5.5 se aprecia un diagrama de flujo de las etapas principales del mismo.

Tabla Nº 5.5

Notación utilizada para el planteamiento matemático



A Set de arcos de la red base A Indice de arcos para la red base B Set de segmentos de la red de transporte público b Indice de segmentos de la red de transporte público

W Total de pares Origen – Destino (O/D) a(b) Indice de arcos para la red base correspondiente al índice de segmento b de la red de transporte público

R Conjunto de rutas de la red base y red de transporte público w Indice de pares O/D

pnmijR Conjunto de rutas para pares (ij), (p,n,m) r Indice de rutas para las redes base y de transporte público

P Conjunto de propósitos p Indice por propósito N Conjunto de clases n Indice por clase M Conjunto de modos m Indice por modo M1 Subconjunto de vehículos privados basados por modos M2 Subconjunto de transporte público relacionados por modos M3 Subconjunto de modos caminata Gp Conjunto de grupos (nidos) de modos para propósito p g Conjunto de modos en nidos

Twpnm Número total de viajes para un par O/D w, para cierta

combinación (p,n,m). hrpnm Número de viajes correspondientes a una combinación

(p,n,m) que usa la ruta r

fa1 Flujo total de vehículos privados equivalentes en el arco

a ( )11aa fc Tiempo total de viaje en el arco a para vehículos de

transporte privado

fb2 Flujo total de transporte público en el segmento b ( )( )12

bab fc

Tiempo total de viaje en el arco a b( ) para vehículos de transporte público

fa3 Flujo total de caminata pura en el arco a ca

3 Tiempo total de viaje en el arco a sólo para caminata (la cual es constante)

Cijpnm Costo generalizado de viaje para un par O/D (i,j) y una

combinación (p,n,m) Rwpnm Conjunto de rutas entre el par O/D w para la combinación

(p,n,m).

Figura Nº 5.4

Algoritmo de Equilibrio

Figura Nº 5.5: Diagrama de Flujo proceso de Equilibrio Modelo Stgo “Etapas”

fa b( ) : VEH. PARTICULARES

CAMINATA: M3

RED TRANSPORTE

PUBLICO: M2 AUTO: M1

DISTRIBUCION Y PARTICION MODAL DE VIAJES



Asi

gnac

ión

Tpriv

ado

Cos

to c

amin

ata

Cálculo directo matriz auto+taxi monousuario

∑+=

+ =TAm

npcm

nTA TT

Cálculo costos generalizados por modo, categoría, propósito y par O/D

( )ncpmCij

Cálculo de logsumas, trabajo y estudio

Obtención de ncpijC~

Balance multiproducción, obtención de factores de balance

Matrices Componentes Costos Tpub.

Act

ualiz

ació

n de

la D

da.

Red modelación Tiempos arcos auxiliares

fijos (caminatas, transbordo, metro) Factores de conversión fa

Matrices de costos intrazonales

Asignación de matriz TA+T (Autochofer+taxi)

Obtención de n

auxF

Actualización solución actual

nF

nnFF

nauxn

pnp +

−= − 1*1

Cálculo tiempos y distancias de autochofer=asignación todo/nada con

flujos fijos ( )npF

Obtención Matrices Componentes Tpriv

Inicialización de variables Asignación caminata

n=1 n=n+1

Inicio

Red modelación Funciones Flujo/Tiempo

Parámetros de la corrida Moreloops 0: desde matriz nula

N: Nº ciclos extras Período AM ó PM PnR incluir modos PnR

excluir

Nomenclatura: n

TAT + :Matriz total viajes autos+taxi iteración n npcmT :Matriz viajes iteración n. Modo m, propósito p,

categoría c n

auxF :Set de flujos de un equilibrio de tráfico de

iteración n. npF :Set de flujos promedios de las n iteraciones

transcurridas n :Iteraciones transcurridas

naprivt , :Tiempo para auto en arco a, iteración n

natpt , :Tiempo para tpub en arco a, iteración n

af :Factores de conversión. Tiempo auto→Tpub∀a

npcmCij :Costo generalizado por modo, categoría,

propósito, par O/D, iteración n. ncpijC~ :Costo compuesto por categoría, propósito, par

O/D, iteración n.

Test convergencia1~ −n

pnp FF

Proceso P&R para modos combinados 11 y 12

Proceso “Actualización de la Demanda”

Cálculo directo matrices por modo

Generar reportes

fin

si

Cálculo tiempos Tte. Público

ana

privna

Tp ftt *,, =

5 asignaciones Tte. Público Obtención de componentes del costo por modo y par O/D

Tiempos en arcos ( )naprivt ,

Asig

naci

ón T

públ

ico

Mat

rices

com

pone

ntes

Tpr

iv

no



Figura Nº 5.6

Método de Equilibrio Paso 0 (Inicialización): l=0; escoger un T 0 (demanda de vehículos privados correspondiente a la suma de demandas para los modos=2,4);

calcular f 1 0, . Paso 1 (Cálculo de costos generalizados): l = l+1

Cálculo de costos generalizados C p n mpnm l, , ( , , )∀ para ( , , )p n m con la solución actual 21ba fyf ,

( ) ( )( )lbab

laa fcyfc ,1,1

Calcular matrices de logsumas ( ) ( )npijLyL pnij

pngij ,,∀ .

Paso 2 (Modelo combinado de distribución de viajes y partición modal) Calcular la matriz de viajes para autochofer T pnmpnm l, , ( )∀ con m M∈ 1 (auto y taxi) (usar las variables duales de la iteración previa).

Paso 3 (asignación de tráfico)

Calcular $f 1 con T ij p n m Mijpnm, ( ),( , , )∀ ∈ 1

Paso 4 (Reemplazar la solución actual)

Calcular la solución actual ( , ),f Tl l1 1 1+ + Paso 5 (Test de convergencia)

Si ( )01,1,1 >≤− + εεll ff , entonces ir a paso 6

En otro caso retornar al paso 1 Paso 6 (Cálculo de resultados finales)

Llevar a cabo los pasos 1, 2, 3 para f l1 1, +

Calcular las matrices de demanda T pnmpnm l, , ( )∀ Llevar a cabo asignaciones de transporte público y reportar los resultados necesarios. PARAR

Como se aprecia en la figura, existen una serie de procedimientos adicionales a los submodelos descritos anteriormente, los cuales se desarrollan a continuación. 5.1.8 Modelo de distribución de viajes: Balance bidimensional con Multi-Producción El siguiente problema se resuelve con un método iterativo.

T e eijpn Lpn

ipn

jp pn

ijpn

= + −β α ξ β( )

T O i p nijpn

ipn

j

= ∀∑ , , ,

∑∑ ∀=n i

pj

pnij pjDT ,,

T ij p nij

pn > ∀0, , , Este método es aplicado para un propósito con y 13 clases, donde el propósito puede ser otros, trabajo o estudio. Se ha desarrollado el siguiente algoritmo iterativo, cuyo diagrama de flujo se muestra en la Figura Nº 5.7

Se define ( )pj

pni

pn

epj

pni

ξαβπτ += y Πijpn Le

pnijpn

= −β



Figura Nº 5.7

Algoritmo para calcular balance biproporcional con multiproducción, para la distribución de viajes

Ciclo para ( , )p n

Paso 0. Sea π jp1

1= y 1=l

Paso 1. Calcular τ πipn

ipn

jp

ijpn

j

l l

O= ∑/ Π

Paso 2. Calcular π τjp

jp

ipn

ijpn

i

l l

D+

= ∑1

/ Π

Paso 3. Si no hay convergencia, entonces 1+= ll Fin del ciclo. 5.1.9 Cálculo de Logsumas Se requiere calcular una serie de logsumas para grupos (nidos), y en el nivel superior para todos los propósitos, clases y modos. La logsuma del grupo por propósito y clase (pn) y grupo g puede ser calculada como:

L eijpng g

p

pnm g

pngp

ijpnm

= − ∑∈

−φ

β

β φ µln( )

'

( / ) '

y la logsuma por propósito y clase (pn) como:

L eijpn

png G

pnLijpng

p= − ∑

⊆

−1

β

βln .

En las siguientes cuatro figuras se presentan las estructuras logit finalmente utilizadas para todos los propósitos, modos y períodos. Se debe mencionar que ambas estructuras son equivalentes, siendo la estructura calibrada la utilizada en Stgo.

Figura Nº 5.8: Partición Modal Propósito Trabajo Figura Nº 5.9: Partición Modal Propósito trabajo (Punta AM) (Fuera Punta)

φ4p

φ3p

φ2p

p1φ φ5

p

ESTRUCTURA CALIBRADA

MODO: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

1=pgφ

ESTRUCTURA

MODO: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11



Figura Nº 5.10: Partición Modal Propósito Estudio Figura Nº 5.11: Partición Modal Propósito Otros (Punta AM y Fuera Punta) (Punta AM y Fuera Punta)

Después que se realiza el proceso de equilibrio, se deben agregar los modos combinados (8 y 9) dentro del procedimiento, para recalcular los costos generalizados, la distribución–partición modal y finalmente la asignación. 5.1.10 Modelo combinado de Distribución y Partición Modal El cálculo de las matrices de viajes por modo, propósito y categoría, para cierta iteración se calcula utilizando la siguiente expresión:

T e e eijpnm Lpn

ipn

jp pn

gp

ijpng pn

gp

ijpnm

= + − −β α ξ β φ β φ µ( ) ( / ) ( / )1 1 si φ ≠1 (caso jerárquico)

pnmpnpjpnipn

ijpnmij eeT µββ

εα⋅−

+

= * si φ =1 (caso multinomial)

donde epn

ipn

jpβ α ξ( )+ se calcula mediante el algoritmo de balance multiproporcional descrito. El uso de

esta nueva expresión permite reducir la cantidad de matrices y tiempos computacionales para el modelo Stgo. 5.1.11 Procedimiento de cálculo de la solución “actual”. Uno de los pasos fundamentales en el modelo Stgo, es el cálculo de la solución “actual” de flujo de autos (incluyendo taxis) en cada iteración. Para hacerlo, se recurre al método de los promedios sucesivos de flujo, el cual ha demostrado en la practica ser muy eficiente (ver Análisis e Implementación..... Apéndice 3). La expresión genérica de los promedios sucesivos es:

f f l f fl l l1 1 1 1 11, , ,/ ( )+ = + − En Stgo, se define la solución previa (iteración anterior) f l1, en el atributo @el1, y la asignación de

autos estándar produce el set f 1 (volau) como solución auxiliar, en la iteración l. Se calcula la nueva solución actual como sigue:

φ g

p= 1

MODELO

MODO: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

φ1p

φ5p

φ4p

φ 2p

MODELO

MODO: 1 2 3 4 5 6 8 9 7 10 11



@el1=@el1+1/l* (volau-@el1)

5.2 Incorporación de la red de Chacabuco al modelo Stgo. En este punto se describen las modificaciones realizadas a la red del modelo Stgo, que permiten incorporar el sector de la red de Chacabuco en forma explícita. Las modificaciones que se desarrollan a continuación contemplan sólo la representación de la situación actual.

Zonificación y Codificación Viajes Interurbanos La información para prolongar la cobertura de Stgo-Ch, corresponde a la utilizada en el estudio Anteproyecto Avanzado Autopista Radial Nor-Oriente (Len, Diciembre 1997). Como se explicó en el Capítulo 3 del presente informe, en dicho estudio se desarrolló una red que cubre toda el área Norte de la Región Metropolitana, y prácticamente toda la V Región, con una estructura de red y zonas semejante a la utilizada en el estudio de concesión de la Ruta 5, tramo Santiago-Los Vilos. Las zonas definidas se presentan en la Tabla Nº 5.6, conjuntamente con el código asociado dentro del modelo Stgo-Ch.

Tabla Nº 5.6

Zonificación Interurbana del Modelo Stgo-Ch. Nº Zona Descripción Código Stgo-Ch

01 I, II, III, IV, La Ligua, Petorca, Cabildo, Nogales 334 02 Puchuncaví, Quintero, Papudo, Zapallar 336 03 Quillota 331 04 La Calera, La Cruz, Hijuelas 330 05 Layllay, Catemu 326 06 Putaendo, San Felipe, Santa María, Panquehue, Rinconada 333 07 San Esteban, Calle Larga, Los Andes, Argentina 325 08 Limache, Olmué 354 09 Balneario de Concón 351 10 Quilpué, Villa Alemana 356 11 Valparaíso 358 12 Viña del Mar 357 13 Rungue, Montenegro y sectores aledaños 318 14 Tiltil y sectores aledaños 317 15 Polpaico, Cerro Blanco y sectores aledaños 316 16 Lampa y sectores aledaños 315 17 Batuco y sus alrededores 314 18 Primera Area Industrial de Quilicura, sector sur de la Ruta 5 44 19 Segunda Area Industrial de Quilicura, sector norte de la Ruta 5 44 20 Distrito censal de Chacabuco 301 21 Distritos censales de Colina y Peldehue 313 22 Distritos censales de Chicureo y Algarrobal 302 23 Curacaví y María Pinto 323 24 Provincia de San Antonio y comuna de Casablanca 361

Como se puede apreciar, la zonificación adoptada es de carácter comunal, existiendo mayor desagregación en la Provincia de Chacabuco, en donde se definen explícitamente las zonas de Chicureo y el cordón industrial de Buenaventura, aún cuando la zonificación de los centros poblados corresponde a una división del tipo distrito censal. Lo anterior es relevante para una adecuada representación de la movilidad dentro de la provincia, dadas las características del poblamiento y de los niveles de tránsito actuales. Sin embargo, en la modelación de escenarios futuros es indispensable replantear la zonificación, en el sentido de considerar nuevas zonas generadoras/atractoras de viajes en función del emplazamiento de los proyectos habitacionales e industriales proyectados para el sector. Además se define una desagregación bastante fina para las zonas urbanas de Santiago, dado que se han considerado 30 destinos (orígenes) para los viajes interurbanos. En la Figura Nº 5.12 se presenta un esquema con la zonificación adoptada.


MINISTERIO DE OBRAS PÚBLICAS-DIRECCIÓN DE PLANEAMIENTO-DIRECCIÓN DE VIALIDAD

76

Basándose en el diccionario anterior, se obtuvieron las matrices de viajes interurbanas en formato Emme/2, y según la codificación adoptada en Stgo-Ch. Para esto se utilizaron las matrices generadas como parte del estudio para la Concesión de la Autopista Radial Nor-Oriente (Len 1996). Se debe señalar que en el presente estudio, las matrices de viajes interurbanas se han utilizado para representar los viajes que se realizan en la actualidad (interior de Chacabuco, Chacabuco-Santiago y viajes externos), y que no forman parte de los viajes que se generarán con la implementación de los proyectos inmobiliarios futuros, por lo cual no son generados en forma endógena por Stgo-Ch. Por esta razón, los viajes representados en estas matrices poseen la denominación de “Demanda Vegetativa” del sistema. En la siguiente Tabla se observan los totales de viajes por modo y categoría correspondiente a la demanda vegetativa.

Tabla Nº 5.7

Totales de Viajes Matrices a Priori 1996. Período Punta Mañana Categoría de Usuario Viajes

(Veh/Hr) V. Liviano Ingreso Bajo 1154 V. Liviano Ingreso Medio 956 V. Liviano Ingreso Alto 517 Camiones Simples 288 Camiones Pesados 400 TOTAL 3315



77

Figura Nº 5.12

Esquema de la zonificación adoptada



78

5.2.1 Estructuración Red de Modelación Se modificó la red de modelación del modelo original Stgo, ampliando su cobertura con arcos representativos de la vialidad de la Provincia de Chacabuco. Dado que las redes en Emme/2 son de carácter multimodal, sólo se requirió trabajar con una red. Posteriormente, se generan dos redes para los modos camiones simples y camiones pesados, con la misma cobertura de la red multimodal. La red de modelación del modelo Stgo-Ch se estableció a partir de la siguiente información: • Red del modo Auto-chofer de Stgo: Como se explicó anteriormente, la cobertura de esta red es

la zona urbana de Santiago, vale decir, limitada al norte con el eje Américo Vespucio, e incluyendo el sector de Quilicura.

• Red Interurbana MZC: Dicha red fue definida en el estudio “Concesión Ruta 5 Stgo Los Vilos”,

y posteriormente fue incorporada al modelo MZC, realizado en el estudio “Análisis e Implementación de un Modelo de Planificación para la Macrozona Central”. Para el modelo MZC, esta red fue revisada y ajustada para la situación “actual” (año 1997).

• Red de Modelación Base para el Estudio de la Autopista Radial Nor-Oriente: La cual está

diseñada para el año 1996. Esta red se utilizó en el presente estudio para validar y ajustar las características de los arcos interurbanos incorporados.

Con todo, en la Figura Nº 5.13 se presenta un esquema con la red interurbana incorporada para representar el sistema Santiago-Chacabuco. A continuación se presentan las rutas que conforman la red interurbana norte, y que fueron incorporadas al modelo Stgo original. - Ruta 5 Norte, Sector Santiago-Los Vilos - Ruta G-15 entre A. Vespucio y Casas de Chacabuco - Ruta 57, entre Cerro Blanco y Los Andes - Ruta E-89, entre Rinconada y San Felipe - Ruta G-16, entre A. Vespucio y el cruce con la Ruta 5 en Rungue - Ruta G-150, entre la G-16 y Ruta 5 Norte - Ruta G-148, entre la G-16 y Ruta 5 Norte - Ruta G-132, entre la G-16 y Ruta 5 Norte - Ruta G-136, entre la G-16 y Ruta 5 Norte - Ruta G-131, entre Ruta 5 Norte y Ruta 57 - Ruta F-10-G y G-10-F, Cuesta La Dormida - Ruta 68, Santiago-Valparaíso - Ruta F-50, Camino La Playa - Ruta 62, entre Limache y Viña del Mar - Ruta 60CH, entre Los Andes y Llayllay - Ruta 60CH, entre La Calera y Concón - Ruta F-20, Camino Puchuncaví-Nogales Paralelamente, se realizaron ajustes a la red de modelación, principalmente de carácter topológico, con la finalidad de incorporar algunas correcciones a la red existente. Dichos ajustes fueron los siguientes. Modificación de la red en el sector de Chicureo, incorporando nuevos arcos. Se incorporaron 8 arcos representativos de caminos existentes en el sector de Chicureo, que si bien en la actualidad no representan alternativas para la asignación vehicular, se trata de vías que en los escenarios futuros pueden tener alta relevancia tanto como rutas de acceso a los complejos habitacionales, como también alternativas a los ejes tarificados y/o congestionados. Del mismo modo se incorporó el arco representativo de la calle San Ignacio, que conecta la Rutas 5 y G-15 en el sector Industrial, aproximadamente a 4 kilómetros al Norte de A Vespucio.



79

Modificación arcos representativos de A Vespucio. El eje Américo Vespucio presenta problemas topológicos en la modelación original de Santiago. Dicho eje fue revisado y corregido según las características actuales (validadas en terreno), para el modelo Stgo-Ch. Incorporación operación en cruces, Ruta 5. Para los cruces Ruta 5/ A Vespucio y Ruta 5/ Lampa (camino Lampa) se modelan los cruces incorporando los accesos en forma explícita, y se incorporan penalidades en los giros para simular los movimientos acordes con la operación actual y futura.



80

Figura Nº 5.13

esquema con la red interurbana incorporada



81

Los arcos incorporados a la red (interurbanos) poseen una caracterización distinta a los urbanos, para el caso de vehículos livianos. Los parámetros incluidos se presentan en la siguiente tabla.

Tabla Nº 5.8

Caracterización Arcos Características (Veh Livianos) Arcos urbanos Arcos Interurbanos 1

pista/Sentido Arcos Interurbanos 2 Pistas

/Sentido Longitud Si Si Si

Velocidad a Flujo Libre Si Si Si Velocidad a Capacidad Si Si

Capacidad Si Si Velocidad a Flujo libre Camiones Si Exponente Función Flujo Demora Si Si

Las características mencionadas para los arcos interurbanos fueron extraídas del Informe Autopista Radial Nor-Oriente (Len), y fueron validados con los antecedentes de los otros estudios en la zona. Adicionalmente se realizaron mediciones de tiempo y longitud en los arcos más importantes de la red (Sector Lampa y Colina) con el fin de corroborar, las velocidades y longitudes modeladas y los posibles efectos de disminución de velocidad en sectores suburbanos. Para la red de camiones, se consideró una caracterización de los arcos en base a los costos directos, sin considerar tiempo de viaje. La información para los arcos interurbanos fue extraída del informe mencionado, mientras que para los arcos urbanos se utilizó un valor de consumo promedio urbano.

5.3 Ajuste del Modelo StgoCh: Calibración Situación Actual Una vez implementada la red de Stgo-Ch, se realizaron simulaciones de prueba, a fin de verificar la respuesta del modelo para las condiciones de flujo vehicular actual, particularmente en el sector bajo análisis, que en este caso corresponde a las vías de conexión entre Santiago y Chacabuco, y el entorno al eje Américo Vespucio, entre Quilicura y El Salto. Para esto se recurrió a la información de tránsito vehicular recopilada en 6 cruces del sector (ver siguiente punto), la cual se comparó con los resultados de la corrida del modelo. El análisis arrojó ciertas deficiencias, las que se resumen en dos aspectos:

Los viajes interurbanos simulados (demanda vegetativa), se encuentran muy deprimidos con respectos a las muestras de flujo recopiladas.

El modelo original no logra representar la movilidad en la Ruta 5 al norte de Américo Vespucio,

ya que las zonas pertenecientes al Sector Industrial no generan viajes. Por otro lado la zona representativa de Quilicura genera una cantidad de viajes que duplica el tránsito medido. Luego, se puede constatar que todos los viajes al norte de Quilicura se concentran en una sola zona, lo cual resulta ser demasiado agregado para los efectos de modelación requeridos.

Para resolver los problemas anteriores se realizaron ajustes al modelo Stgo-Ch, los que apuntaron a actualizar la conectividad de la red urbana en el sector norte, para posteriormente ajustar los viajes de carácter interurbano. En la Figura Nº 5.14 se presenta un diagrama de flujo general para el procedimiento desarrollado.



82

Figura Nº 5.14

Diagrama de Flujo

Ajustes al Modelo Urbano

Conteos DICTUC Mediciones Propias

Modelo STGO

Red Urbana Flujo Fijo

Urbano

Asignación Matriz Auto + Taxi

Ajuste Camiones 2 Ejes Interurbano

Estocástico + Ajuste Camiones + 2 Ejes

Interurbano

Red Modelo y Matrices Len

Mediciones Propias

Asignación

Flujo Fijo Camiones

Ajuste Estocástico Multiusuario Veh. Liviano

Líneas buses Interurbano

Líneas buses Interurbano

Flujo Fijo

Mediciones Propias

Modelo STGO-CH Situación Actual



83

5.3.1 Mediciones de Flujo Con el objeto de proveer información para la validación y ajuste calibración de la situación actual, se realizaron mediciones de flujo vehicular en diversos puntos de interés en el área de estudio. Las mediciones se realizaron en los días Martes, Miércoles y Jueves en el horario entre 7:00 y 10:00 AM. Los puntos de medición fueron los siguientes: • Cruce Ruta 5 Norte con Américo Vespucio (cruce a desnivel) • Cruce Ruta G-15 con Américo Vespucio (cruce a nivel semaforizado) • Cruce Ruta G-15 con camino a Chicureo (cruce a nivel con señal de prioridad) • Cruce Ruta G-15 con Camino Lo Pinto-Liray (cruce a nivel con señal de prioridad) • Cruce Ruta 5 a la altura de Lampa (cruce a nivel semaforizado) • Camino Lo Echevers aproximadamente a 700 mts. al norte de Américo Vespucio. En el caso particular de la medición en el Cruce Chicureo, la medición se realizó entre 7:00 y 21:00 hrs. En el Informe Anexo se detallan los flujos vehiculares medidos, por cruce y movimiento.



84

5.3.2 Ajuste Equilibrio Urbano El escenario Situación Actual que se requirió validar fue el asociado al año 1999, y que corresponde además a la data de la información de flujo recopilada más actualizada. Sin embargo los escenarios de oferta/demanda más cercanos incorporados en la versión original de Stgo corresponden a los cortes temporales1997 y 2005. Luego, como primera tarea se calcularon vectores aproximados asociados al año 1999, realizando una interpolación de las tasas para cada zona, categoría y propósito. Con los vectores 1999 se procedió a efectuar una nueva corrida del modelo Stgo-Ch. Sin embargo, los resultados fueron insatisfactorios principalmente en el anillo de Américo Vespucio, en las intersecciones con Ruta 5 y con la Ruta G-15 (Avenida General San Martín). En efecto, los flujos obtenidos fueron bastante diferentes a los observados en terreno para este período, más aún, en este escenario la Ruta 5 Norte no posee viajes, obteniendo como conclusión que el escenario desarrollado era deficitario en cuanto a la localización espacial de las actividades industriales. Luego, el ajuste consistió en redistribuir los viajes generados y atraídos para las zonas en cuestión, de tal manera de reproducir aproximadamente el comportamiento actual de los flujos. Las figuras siguientes muestran los resultados de flujo del modelo Stgo–Ch en las vecindades de Ruta 5 y Américo Vespucio para el modo Autochofer, en las situaciones con y sin ajuste. Puede observarse en la Figura Nº 5.15 el escaso flujo vehicular (del orden de 1000 veh/hr) viniendo por A. Vespucio desde el sector oriente, siendo que lo observado en terreno apunta a un flujo cercano a los 2000 veh/hr. En la Figura Nº 5.16 se presentan una selección de los viajes totales (sólo los que circulan hacia el norte por El eje Norte-Sur) y se observa que todo el flujo se desvía ya sea hacia Quilicura (Vespucio Poniente) o hacia el sector Oriente, siendo que en la realidad existe un flujo muy importante que tiene como destino el cordón industrial a ambos lados de la Ruta 5 (Buenaventura). Finalmente la Figura Nº 5.17 muestra los resultados posteriores a las correcciones realizadas.

Figura Nº 5.15

Asignación Vehicular Punta Mañana Stgo Base97 AM



85

Figura Nº 5.16

Asignación Vehicular Punta Mañana Norte-Sur Stgo Base 97 AM

Figura Nº 5.17

Asignación Vehicular Ajustada Situación Actual 1999



86

5.3.3 Metodología Calibración Red Interurbana La segunda Fase del ajuste a la situación actual consistió en calibrar el área interurbana al Norte de A. Vespucio, incorporando los flujos obtenidos a partir del modelo Stgo como flujos fijos. Se conjugaron principalmente dos aspectos: • Actualización de las matrices a priori año 1996, al corte actual 1999. • Correcciones de conectividad, topología y características de la red. Para ello se realizó un proceso de ajuste con conteos utilizando una asignación de tipo estocástica multiusuario para cada modo reasignable, vale decir, autos (+camionetas), camiones simples y camiones pesados. La razón para utilizar este criterio es que en la situación actual, aun no existen en la Provincia de Chacabuco fenómenos de congestión; si no más bien se presenta un comportamiento vehicular de carácter interurbano y/o suburbano dependiendo del sector. Dado que el algoritmo de asignación de equilibrio estocástica no está considerado dentro de las opciones estándares de Emme/2, se ha utilizado el procedimiento macro me1.mac, desarrollado en el estudio MZC para este tipo de simulaciones (equilibro estocástico multiusuarios), el cual está basado en algoritmo propuesto por Sheffi (1985). Por otra parte, no se poseía una herramienta para ajustar y/o actualizar matrices, por lo cual se implementó en este estudio el procedimiento de ajuste de Maximización de Entropía (originalmente denominado ME2), desarrollado por Willumsen (1984). Este, en lenguaje Emme/2, se ha denominado me2.mac, y su planteamiento se describe en el Informe Anexo. Cabe señalar que para la modelación de los cortes temporales futuros se definió que no se requería adoptar un criterio estocástico para la asignación, ya que bajo las condiciones de tráfico que se presentarán, los usuarios de Chacabuco comenzarán a percibir la congestión existente, lo que implica que no es necesario adoptar este criterio. Por lo demás, es conocido que en presencia de congestión los métodos de asignación estocástica y determinística tienden a ser equivalentes. La calibración se realizó en forma separada para cada uno de los 3 modos reasignables, en tres redes independientes. Inicialmente se ajustaron los camiones simples y camiones pesados. La razón para hacerlo así es que las funciones de costo en los arcos para camiones no consideran el tiempo de viaje como atributo relevante, siendo ésta una combinación de consumo de combustible y tarifa, por lo cual no se incluye el efecto provocado por los vehículos livianos. Posteriormente en la calibración la red de vehículos livianos, los arcos se modelaron según la siguiente expresión:

iaaai

a VSTCCTARfunC /)( ++=

iaC : Costo arco a categoría usuario i

afun : Función flujo/tiempo arco a

aTAR : tarifa en arco a

aCC : Consumo combustible arco a

iVST : Valor subjetivo del tiempo categoría i La función de flujo tiempo (funa) posee una expresión distinta, dependiendo del tipo de arco. Para los arcos urbanos e interurbanos de 2 pistas por sentido se trabajó con funciones tipo BPR, mientras que para los arcos interurbanos de 1 pista por sentido se utilizó una expresión que considera el roce con el flujo en sentido contrario y la restricción por presencia de vehículos lentos. El criterio de asignación estocástico utilizado es el de Equilibrio Estocástico (SUE), requerido para simular redes con congestión media a baja (no más de 40% del tiempo en demoras). El



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algoritmo considera una perturbación en los costos percibidos, con lo cual el costo modelado posee la siguiente forma:

ia

ia

ia

ia CmCC θ+=`

iaC` : Costo arco a categoría usuario i

m : Constante de Proporcionalidad iaθ : Valor aleatorio con error de distribución normal

La expresión anterior considera que el error (aleatorio) es proporcional al costo (en estricto rigor la varianza es proporcional al costo con constante de proporcionalidad m). Se impone un valor de m de manera tal que el valor del costo no variará en más de un 20% con respecto al costo medio, con un nivel de confianza de un 95%. Este parámetro está sujeto a cambios en el proceso de ajuste, y depende del modo y la categoría que se esté simulando. Para el proceso de calibración se utilizaron los tránsitos medidos en terreno, contándose con la cantidad de 18 conteos para cada modo en el período Punta Mañana, a los que se agregaron los conteos extraídos de la Plaza de Peaje Lampa. En la Figura Nº 5.18 se presenta la ubicación de los conteos seleccionados para actualizar las matrices. Se aplicaron 10 ciclos del algoritmo me2.mac para cada tipo de camión, y los indicadores de los ajustes se explican a través de regresiones lineales entre los flujos observados y los asignados de la siguiente forma:

FABAFO ⋅+= Donde: • FO :Flujo observado • FA :Flujo Asignado • BA, :parámetros de la regresión. La idea es que en un buen ajuste la constante A tienda a anularse, la constante B sea cercana a la unidad. Posteriormente se aplicaron 10 ciclos de la macro me2.mac para el caso de vehículos livianos, siendo este ajuste de carácter multiusuario. Previamente se incluyeron los flujos de camiones, buses y los flujos urbanos, en formato de flujo fijo. En la siguiente tabla se muestra la bondad de los ajustes, y se agregan los parámetros de los valores iniciales.

Tabla Nº 5.9

Indicadores de Bondad de Ajuste Modelo de Asignación Situación Modo R2 A (veh) B STD (veh) V. Livianos 0.498 91.3 1.82 152.0 A Priori C. Simples 0.475 5.37 1.70 54.0 C. Pesados 0.530 -1.9 1.09 28.6 V. Livianos 0.954 -22.0 1.01 46.0 Final C. Simples 0.968 7.7 0.97 13.6 C. Pesados 0.989 -1.2 0.98 4.46



88

Figura Nº 5.18

Ubicación de Puntos de Conteo para Calibración



89

En la siguiente tabla se presentan los valores totales de las matrices a priori y ajustadas, conjuntamente con el crecimiento a nivel global de los viajes. Nótese los altos valores para la tasa de crecimiento obtenidas entre los años 1996 y 1999, indicativo del impacto que se está provocando por la presencia de los proyectos inmobiliarios que se están generando.

Tabla Nº 5.10

Totales de Matrices por Modo Categoría de Usuario Viajes

A Priori Viajes

Finales Tasa (%)

V. Liviano Ingreso Bajo 1154 1654 12.7 V. Liviano Ingreso Medio 956 1403 13.6 V. Liviano Ingreso Alto 517 884 19.6 Camiones Simples 288 766 38.6 Camiones Pesados 400 451 4.1

TOTAL 3315 5158 15.9

5.4 Actualización Red urbana: Situación actual 1999 Otra tarea realizada en el marco de la implementación de la versión Stgo-Ch la constituyo la actualización de la red urbana del sistema, la que originalmente está contenida en el modelo Stgo. Se debe recordar que las redes del modelo Stgo son equivalentes a las redes Base 1997 y 2005 de Estraus. Por esta razón, para la revisión y corrección de las redes se recurrió al estudio “Análisis y seguimiento de Planes Estratégicos de ESTRAUS, IIIª Etapa”, el cual corresponde a un Plan que contiene una base descriptiva de los proyectos incorporados en los escenarios Base 1997 y 2005 Estraus. (Ver capítulo 4) El trabajo consistió en actualizar la red situación ac4tual del modelo Stgo-Ch, eliminando todos aquellos proyectos codificados en la red base 1997, y que no han sido materializados hasta el año 1999 (corte situación actual). Por otro lado, se agregaron los proyectos relevantes realizados en Santiago y que no estaban incorporados en el Plan original para la red Base 1997. En la Figura Nº 5.19 se presenta el diagrama donde se visualiza el procedimiento empleado, mientras que en la Tabla Nº 5.11 se presentan los proyectos modificados en el proceso de actualización.



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Figura Nº 5.19

Asi

gnac

ión

Tpriv

ado

Cos

to c

amin

ata

Red modelación Funciones Flujo/Tiempo Giros No Permitidos

Nomenclatura: unTAT ,

+ :Matriz viajes auto+taxi iteración n, categoría agregada u

uniTAT ,

++ :Matriz viajes auto+taxi+viajes interurbanos, iteración n, categoría agregada u

uiT :Matriz viajes interurbana (vegetativa), categoría u

npcmT :Matriz viajes iteración n. Modo m, propósito p, categoría c

nauxF :Set de flujos de un equilibrio de tráfico de iteración n.

npF :Set de flujos promedios de las n iteraciones transcurridas

n :Iteraciones transcurridas na

privt , :Tiempo para auto en arco a, iteración n

natpt , :Tiempo para tpub en arco a, iteración n

af :Factores de conversión. Tiempo auto→Tpub∀a

npcmCij :Costo generalizado por modo, categoría, propósito, par

O/D, iteración n. ncpijC~ :Costo compuesto por categoría, propósito, par O/D,

iteración n.

Proceso P&R para modos combinados 11 y 12

Proceso “Actualización de la Demanda”

Cálculo directo matrices por modo

Generar reportes

fin

si

Cálculo directo matrices por categoría u

ui

unTA

uniTA

u TA

npcm

unTA

TTT

TT

+=

=

+++

+ ∑∑ ;,

Cálculo costos generalizados por modo, categoría, propósito y par O/D

( )ncpmCij

Cálculo de logsumas, trabajo y estudio

Obtención de ncpijC~

Balance multiproducción, obtención de factores de balance

Matrices Componentes Costos Tpub.

Actu

aliz

ació

n de

la D

da.

Red modelación Tiempos arcos auxiliares

Fijos (caminatas, transbordo, metro) Factores de conversión fa

Matrices de costos intrazonales

Asi

gnac

ión

Tpúb

lico

Mat

rices

com

pone

ntes

Tpr

iv

Tiempos en arcos ( )naprivt ,

Cálculo tiempos Tte. Público

ana

privna

Tp ftt *,, =

5 asignaciones Tte. Público Obtención de componentes del

costo por modo y par O/D

Matrices Interurbanas por categoría u

uiT

no

Test convergencia1~ −n

pnp FF

n=1 n=n+1

Inicio

Parámetros de la corrida Moreloops 0: desde matriz nula

N: Nº ciclos extras Período AM ó PM PnR incluir modos PnR

excluir

Inicialización de variables Asignación caminata Asignación Tte Público

Flujo Fijo Tpub

Asignación Multiclase 3 usuarios (u) TA

nu+T+i

Obtención de n

auxF

Actualización solución actual

nF

nnFF

nauxn

pnp +

−= − 1*1

Cálculo tiempos y distancias de

autochofer=asignación todo/nada con

flujos fijos ( )npF para cada categoría u.

Cálculo valores medios de tiempos y

distancias ∑−

=

na

privdB

naprivtna

privt

,

;

,,

Obtención Matrices Componentes Tpriv



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Tabla Nº 5.11 Nombre Proyecto/Nombre eje Agregado Modificado Eliminado

Habilitación Isabel Riquelme, entre San Ignacio y Vicuña Mackenna X Habilitación Departamental, entre Vicuña Mackenna y Froilan Roa X Mejoramiento Nudo Rotonda Departamental X Mejoramiento Américo Vespucio, entre Bilbao y Puente Centenario X Mejoramiento Américo Vespucio, entre Independencia y Recoleta X Habilitación Gral. Velásquez, entre Domingo Santa María y Ruta 5 X Mejoramiento Gral. Velásquez, entre Jorge Hirmas y Cinco de Abril X Mejoramiento Nudo Panamericana Norte/ Puente Bulnes X Habilitación Gral. Velásquez, entre Departamental y 5 de Abril X Mejoramiento Departamental, entre La Feria y P. Aguirre C. (2ª calzada) X Mejoramiento Ruta 5, pasada por Buin Mejoramiento Nudo A. Vespucio / Acceso Aeropuerto A. Merino B. X Mejoramiento Intersecciones Varias A. Vespucio Mejoramiento A. Vespucio, entre Quilicura y Acc. Aeropuerto X Mejoramiento Ruta 5, entre Lo Espejo y Río Maipo Mejoramiento Eje Norte-Sur, entre Río Mapocho y Lo Espejo X Mejoramiento Departamental, entre Froilan Roa y A. Vespucio X Mejoramiento Conexión San Bernardo - Puente Alto X Mejoramiento Vial Comuna de Renca X Habilitación Conexión Calle Loreto - Avda. Perú Habilitación Costanera Sur Mapocho, entre Gral. Velásquez y Balmaceda X Habilitación Varios Tramos Anillo Intermedio X Mejoramiento Portales, entre San José y Ruta 5, San Bernardo X Mejoramiento Nudo Departamental - Vicuña Mackenna X Mejoramiento Eje Las Industrias, Placer y Departamental X Mejoramiento Eje Santa Rosa, entre Vespucio y Eyzaguirre X Mejoramiento Avda. La Florida, entre Los Ararios y W. Martínez X Mejoramiento Av. Carrascal (Balmaceda – Costanera Sur) X Habilitación Puente Carrascal sobre Río Mapocho X Mejoramiento A. Vespucio, entre Ochagavia y Av. J. M. Carrera X Mejoramiento Pedro Aguirre Cerda, entre Buzeta y Esquina Blanca X Mejoramiento Nudo General Velásquez - Alameda X Mejoramiento y Habilitación Ejes Red Vial San Joaquín y Macul X Mejoramiento Eje José Pedro Alessandri X Habilitación y Mejoramiento Tobalaba, entre Quilín y Avda. La Florida X Mejoramiento P. de Valdivia, entre Diagonal Oriente y Rodrigo de Araya X Habilitación Departamental, entre P. Aguirre Cerda y Las Rejas X Mejoramiento Ruta 78, entre Esquina blanca y Padre Hurtado X Mejoramiento Eje V. Mackenna, entre A. Vespucio y Puente Alto X Mejoramiento Eje J.J. Pérez X Mejoramiento Nudo San Eugenio - Grecia - Bustamante X Mejoramiento Eje Santa Rosa, entre Av. Matta y Alameda X Mejoramiento Eje Santa Rosa, entre Av. Matta y Lo Ovalle X Mejoramiento Eje Gran Avenida y par San Diego-Nataniel X Mejoramiento Par Duble Almeyda-Sucre, entre V. Mackenna y Vespucio X Mejoramiento Pajaritos y Accesibilidad Area Ruta 68-Vespucio-Pajaritos X Habilitación de Vía Segregada en Avda. Grecia, entre Dr. Johow y Crescente Errázuriz X Mejoramiento de Paraderos en San Diego, entre Avda. Matta y Alonso Ovalle X Mejoramiento de Paraderos en Recoleta, entre Puente Recoleta (sobre Mapocho) y Valdivieso

X

A continuación se describen los criterios que se desarrollaron para modificar los archivos de redes. Cabe señalar que dichos criterios han sido utilizados además para configurar las redes urbanas correspondientes a los cortes temporales 2005 y 2010. 1. Incorporación de arcos nuevos a la red Cuando se trata de proyectos de apertura de nuevas vías (por ejemplo, Eje Costanera Norte), se incorporó a la red una secuencia de arcos nuevos, modificando la topología de la red actual. Las características de los arcos están relacionadas con las indicaciones del proyecto, y son estimadas a partir de la Tabla de Parámetros Curva Flujo Tiempo Categorías Estraus (ver Anexo 4.1 del



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Estudio Análisis e Implementación de un Modelo de Planificación Para la Macrozona Central), la cual rige para todos los arcos modelados con Stgo-Ch. En algunos casos de proyectos con características particulares (no incluidos en la categorización mencionada), se han adoptado los siguientes valores especiales para los parámetros:

➧ Autopista Urbana • Velocidad Flujo Libre: 80 km/hr. • Velocidad a Capacidad: 30 km/hr. • Capacidad = 2000 (veh/pista). ➧ Calles locales (de servicio) y vías de entrada/salida a

autopista • Velocidad Flujo Libre: 40 km/hr • Velocidad a Capacidad: 15 km/hr • Capacidad = 1700*r (veh/pista) donde r es la razón de verde

efectivo si se enfrenta algún semáforo en el arco. Para vías de acceso y egreso se supuso una capacidad de 1500 (veh/pista)

2. Modificación de arcos existentes Cuando se trata de proyectos de mejoramiento de vías existentes, en general ampliación de capacidad a 2 o más pistas por sentido, lo que se hizo fue reestimar las características para los arcos involucrados, utilizando las funciones categorizadas indicadas. Si se requerían cambios topológicos para representar las modificaciones en el trazado, se utilizó el procedimiento descrito en el punto anterior. 3. Tratamiento de Desniveles Normalmente la inclusión de desniveles en los cruces existentes se representa por un nodo, cuyos arcos de acceso mantienen y/o mejoran los estándares de acuerdo a las indicaciones del proyecto, pasando a ser “vías locales”. A este esquema se agregan los arcos que representan las vías desniveladas (segregadas), con estándar de autopista, en forma paralela a los arcos locales. Se incluyen además los respectivos arcos de acceso y egreso a la autopista. En la Figura Nº 5.20 se presenta un ejemplo de codificación. Sin embargo, se debe aclarar que el proceso descrito es sólo una referencia, debido a que cada cruce presenta sus elementos particulares de modelación. El procedimiento es el mismo aplicado a la modelación de cruces interurbanos.

Figura Nº 5.20

Esquema Codificación Desniveles. (a) Diseño Original

Semáforo

Semáforo



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(b) Representación Topológica

5

4 2

1

6

3

9

8

7

Arcos 9-3; 3-2; 2-1; 1-4; 2-7; 2-6: vías locales con características según categorías Estraus. Arcos 5-1; 1-3; 3-8: vía expresa (segregada) con características de autopista.

(c) Movimientos Permitidos

4

5

2

3

1

9

8

2

Nodo 1 Nodo 2 4. Incorporación, Modificación de Vías segregadas de Transporte Público La modelación de vías segregadas de transporte público se incorpora al modelo mediante la definición de una vía paralela al eje actual, de tal manera de independizar la circulación del transporte público con respecto al privado. Vale decir, por una vía se permite el ingreso solamente de transporte público, y en la otra sólo de transporte privado. El esquema de codificación se ejemplifica en la Figura Nº 5.21.

Figura Nº 5.21

Esquema Codificación Vías Segregadas Tte Público

1 2 3

cbs cbs cbs cbs

1 1 1 1

Modos:c: auto choferb: buss: taxicolectivor : vía exclusiva

1 2 3brs brs brs brs

2 2 2 2

cbs cbs cbs cbs

1 1 1 1

cbs cbs cbs

19 29 39

3 33

Código Flujo Demora 1:tauto BPRtbus f * tauto

Código Flujo Demora 2:tauto infinitotbus constante

Código Flujo Demora 3:tauto mínimo

Modos

CódigoFlujo/veloc



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En los esquemas se advierte que los arcos originales operan finalmente sólo con buses, mientras que los arcos agregados son los utilizados para simular la circulación de autos. La razón para hacerlo así es que con este esquema no es necesario alterar (rerutear) las líneas de transporte público, independizando la modelación de las rutas de buses existentes. Los arcos de conexión se agregan para asegurar la continuidad y permitir los ingresos y egresos de los automóviles desde y hacia el eje. Las características de estos arcos se establecen de tal manera que su tiempo de circulación sea mínimo, y por lo tanto su inclusión no influya en el proceso de asignación. El proceso de eliminación de un arco de vía segregada es exactamente el inverso de lo descrito.

5.5 Modificaciones de la Fuente del Modelo Stgo Para llevar a cabo la simulación de los escenarios futuros mediante el modelo Stgo-Ch, fue necesario realizar una serie de modificaciones en los archivos fuente de entrada de datos, con la finalidad de incorporar las nuevas zonas al modelo, extender la red, introducir la nueva cobertura de líneas de transporte público e introducir las tarifas de los ejes. El detalle de las modificaciones se describe a continuación, y se trata de un proceso genérico para la configuración de otros escenarios de redes (escenarios alternativos de proyectos, diversos cortes temporales). 5.5.1 Simulación Transporte Público Al revisar los resultados de los viajes que se generan en el corte 2005 en el sector de Chacabuco se destaca el hecho de que gran cantidad de estos viajes están asociados a usuarios de nivel de ingresos medios y bajos, lo que contradice los supuestos realizados en estudios de concesión de ejes viales en el sector. Luego, es necesario incorporar en el modelo la alternativa de transporte público, como una manera de simular en forma más realista el comportamiento de los viajes, ya que es poco convincente imponer a priori que los viajes se realizarán sólo en automóvil particular. El modelo Stgo cuenta con un set de líneas pertenecientes a la red urbana original de Estraus, vale decir, de carácter urbano y limitada al norte por A Vespucio. Sin embargo, es razonable suponer que existirá una fuerte cobertura de transporte público en el sector de Chacabuco, y específicamente en su conectividad con Santiago. De hecho, en la actualidad funcionan servicios que conectan los principales centros poblados (Colina, Lo Pinto, Lampa, Til Til) con Santiago, en el sector de Mapocho. Dado que no existe una herramienta formal que prediga la operación futura de los servicios de buses, para realizar la simulación se ha implementado lo siguiente. 1. Generación de Líneas Se generaron 23 líneas unidireccionales que comunican diversas zonas de Chacabuco con el centro de Santiago en el sector Estación Mapocho. Cada una de estas líneas tiene un itinerario distinto, de tal manera de cubrir gran parte de la red Chacabuco, y circulan por los ejes de acceso a Santiago. De la Figura Nº 5.22 a la Figura Nº 5.25, se observan los itinerarios generados para cada una de las líneas. Por otro lado, se generaron un total de 220 líneas internas a la Provincia de Chacabuco, las que tienen por objetivo posibilitar la realización de todos los viajes en modo bus dentro de la provincia, sin requerir transbordos entre líneas. Este conjunto de líneas no descuenta capacidad en los arcos. 2. Tarifas Las tarifas adoptadas poseen un valor de un 50 % mas alto que el estipulado en un recorrido urbano. La excepción la constituye las líneas que circulan por la Autopista Radial Nor-Oriente, y las líneas provenientes de Til Til, con una tarifa equivalente al doble del valor urbano.



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3. Frecuencias y Capacidad Las frecuencias presentadas no fueron definidas a priori. Estas son el resultado de la aplicación de un proceso heurístico mediante el modelo StgoCh, en el cual a partir de las demandas de pasajeros de buses resultantes de una simulación, se deben modificar los valores de las frecuencias, de tal manera de no sobrepasar la capacidad de los buses. Se considero una capacidad de 60 pax/bus.

Figura Nº 5.22: Itinerario Santiago-Chicureo

Figura Nº 5.23 Itinerario Santiago-Chicureo-Colina



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Figura Nº 5.24

Itinerario Santiago-Batuco-Tiltil

Figura Nº 5.25

Itinerario Santiago-Lampa-Colina-Los Ingleses



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5.5.2 Modificación criterio de Asignación Adicionalmente a las modificaciones de las redes, se procedió a incorporar los cambios necesarios en el programa fuente del modelo Stgo-ch, de tal manera de recoger algunas particularidades de la modelación que se ha planteado para el sistema Santiago - Provincia de Chacabuco, particularmente la inclusión de los peajes en vías concesionadas. ➤ Asignación multiusuario con costo generalizado Los escenarios de desarrollo modelados incorporan la operación de ejes concesionados, tanto interurbanos como urbanos. Por esta razón se requiere incorporar la tarifa como atributo en la modelación, particularmente en el caso de la etapa de asignación, ya que la versión original de Stgo utiliza sólo el tiempo de circulación en los arcos como variable de asignación. El escenario concesionado implica además un cambio en la modalidad de asignación, ya que parece poco recomendable suponer un criterio monousuario para la elección rutal bajo la presencia de vías tarificadas, más aun sí en diversos estudios para el sector (particularmente para la concesión de la Autopista Radial Nor-Oriente) se ha recomendado y se ha trabajado con la demanda segmentada por categorías de usuarios, asociadas éstas al nivel de ingreso medio de cada grupo. Así es como en el modelo Stgo-Ch se implementó una versión de asignación tipo multiusuarios con costo generalizado, para el caso de 3 categorías de usuarios. Las modificaciones principales en el programa se describen a continuación. En el programa Runall.bat (que se utiliza como programa principal de invocación a Stgo) fue modificado, cambiando la instrucción 1, por la instrucción 2, para el caso del modo autochofer. La instrucción para el modo taxi es equivalente Instrucción 1: call emme2 000 –m demand.mac w ad am 0204060709101213 mf “adw” Instrucción 2: call emme2 000 –m demand.mac w ad am 0204 mf “ad1” call emme2 000 –m demand.mac w ad am 060709 mf “ad2” call emme2 000 –m demand.mac w ad am 101213 mf “ad3” En el primer caso el programa entrega una matriz de viajes en modo autochofer + taxi agregada para las 13 categorías existentes; mientras que en el segundo caso se calculan 3 matrices por separado asociadas a cada categoría de asignación. Además, se realizó un cambio en las macros denominadas auto_ass.mac y auto_skim.mac, transformando la asignación tipo “single time assignment” (opción 5.11-1) en “multiclass assignment with generalizated cost” (opción 5.11-4). Se crearon los atributos extra @t1, @t2 y @t3, que contienen las tarifas de los respectivos arcos en unidades de tiempo, para cada categoría de usuario respectivamente. Dichos atributos son requeridos en la asignación, opción 5.11-4. ➤ Inclusión demanda vegetativa, o tendencial La demanda denominada “vegetativa” representa los viajes efectuados por los habitantes de la provincia de Chacabuco que no se incluyen dentro de los proyectos inmobiliarios, vale decir, corresponde a la proyección de los viajes de carácter interurbano que se realizan en la actualidad. En la presente modelación se ha supuesto a estos viajes como una categoría de usuarios que no es sensible a los costos de viaje por modo, y por lo tanto, no cambia su distribución en el tiempo.



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En el fondo lo que se está internalizando en el modelo es el hecho de que el comportamiento de los viajes actuales en la provincia de Chacabuco es de tipo cautivo, y no necesariamente responde a los mismos preceptos de comportamiento de los usuarios de transporte provenientes de los proyectos inmobiliarios. Estos últimos sí se han modelado bajo el supuesto de comportamiento urbano, incorporándolos como demanda variable en el modelo de equilibrio. Luego, la demanda de viajes vegetativa ha sido ingresada dentro del modelo como un set de tres matrices de auto (niveles de ingreso alto, medio y bajo), y equivale a la proyección de las matrices de autos ajustadas en la etapa anterior del presente estudio (ver Informe de Avance Nº 1). Estas se adicionan a cada una de las 3 matrices de autochofer+taxi, que coinciden en estrato de ingreso. ➤ Consideraciones respecto a la incorporación del efecto de la tarifa en el equilibrio En esta versión de equilibrio con Stgp-Ch, la tarifa es internalizada en el cálculo de la demanda de viajes, debido que la matriz de tiempos de viajes entre pares O/D resultante de la asignación, y que se incorpora al cálculo de la distribución de viajes y partición modal en cada iteración del proceso, en este caso equivale a la matriz de costos generalizado de viajes en modo autochofer. En el fondo, con esta alternativa se agregan grados de libertad al modelo para obtener los posibles cambios en la estructura de la demanda, especialmente en los destinos de viaje y en la partición modal, que pueden generarse debido a la presencia de rutas tarificadas.



99

5 MODELO STGO-CH .............................................................................................................................57

5.1 DESCRIPCIÓN DEL MODELO STGO ............................................................................................................57 5.1.1 Generación/Atracción de Viajes................................................................................................58 5.1.2 Funciones de Distribución.........................................................................................................60 5.1.3 Funciones y estructura de la partición Modal...........................................................................61 5.1.4 Asignación Transporte Privado................................................................................................65 5.1.5 Asignación modo caminata........................................................................................................66 5.1.6 Asignación Transporte Público .................................................................................................66 5.1.7 Equilibrio...................................................................................................................................69 5.1.8 Modelo de distribución de viajes: Balance bidimensional con Multi-Producción ....................72 5.1.9 Cálculo de Logsumas.................................................................................................................73 5.1.10 Modelo combinado de Distribución y Partición Modal ............................................................74 5.1.11 Procedimiento de cálculo de la solución “actual”....................................................................74

5.2 INCORPORACIÓN DE LA RED DE CHACABUCO AL MODELO STGO. .............................................................75 5.2.1 Estructuración Red de Modelación ...........................................................................................78

5.3 AJUSTE DEL MODELO STGOCH: CALIBRACIÓN SITUACIÓN ACTUAL........................................................81 5.3.1 Mediciones de Flujo ..................................................................................................................83 5.3.2 Ajuste Equilibrio Urbano ..........................................................................................................84 5.3.3 Metodología Calibración Red Interurbana ...............................................................................86

5.4 ACTUALIZACIÓN RED URBANA: SITUACIÓN ACTUAL 1999.......................................................................89 5.5 MODIFICACIONES DE LA FUENTE DEL MODELO STGO ..............................................................................94

5.5.1 Simulación Transporte Público .................................................................................................94 5.5.2 Modificación criterio de Asignación .........................................................................................97

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5 Modelo STGO-Ch - dirplan.cl · sobre las redes de modelación, las líneas de transporte público y los modelos de demanda (distribución–partición modal). El alcance original