TEMA 3

SIMULACIÓN DE SISTEMAS DE TRANSPORTE PÚBLICO MASIVO

El artículo presenta un modelo de simulación para evaluar el desempeño de un sistema de transporte público masivo (STPM). El modelo final es una red de colas complementada con elementos adicionales como matrices origen-destino y grafos. El modelo de la simulación responde ante los cambios en los parámetros, define y evalúa medidas de desempeño de las líneas de espera.

La implantación de sistemas de transporte busca brindar un servicio de calidad con un costo accesible para el usuario, es por eso que la construcción de una herramienta que mida el  desempeño de acuerdo con las facilidades ofrecidas por el sistema ayuda a evaluar la calidad del servicio.

Gracias al uso de la simulación es posible construir modelos para evaluar los fenómenos o elementos que pudieran presentarse durante el sistema y generar una alternativa de solución.

Esquema general del STPM

La figura 1 muestra una representación del esquema general sobre el cual opera el STPM a simular. Sistemas como este son comúnmente llamados BRT (Bus Rapad Transit).

  

Los elementos más importantes en este tipo de sistemas son:

• -          Estaciones intermedias: En donde se presentan procesos de arribo de usuarios.
• -          Estaciones terminales: Se despachan buses para surtir las rutas que le corresponden.
• -          Rutas de buses: Tienen una estación terminal origen y otra de destino; recorren las troncales en los dos sentidos y se detienen en estaciones específicas durante su trayecto.
• -          Troncales (vías exclusivas): sobre las cuales transitan los buses y están ubicadas las estaciones.
• -          Flota de buses: De la cual se asignar cierto número para cubrir la demanda de cada ruta.

Modelo para el STPM

Redes de colas abiertas en los STPM

Para evaluar el desempeño de una cola de espera en condiciones de estado estable es relativamente sencillo, asi que no representa un modelo significativo para realizar un estudio. En cambio, si se evalúan en conjunto se construye un modelo mas interesante, donde la simulación representa una herramienta que nos brinda un aporte mas apreciable.

Como se puede observar en la Figura 2, la red de colas cuenta con múltiples fuentes, ya que, para cada estación, los eventos de arribo de pasajeros constituyen casos aleatorios que pueden comportarse de acuerdo con distribuciones distintas, o por lo menos con diferentes parámetros. También podría hablarse de múltiples destinos; sin embargo, lo que representan estos, en ˙últimas, son los diversos momentos en los que se puede producir una salida del sistema.

Modelo para el arribo de buses a las estaciones

Los servidores del sistema son los buses, los cuales no se encuentran en un punto fijo, es decir, que fluyen a través del sistema de una estación a otra.

En la figura 2, se representa a los servidores mediante líneas punteadas, lo que significa que no se encuentran en el mismo sitio en donde se genera la línea de espera, sino que aparecen para atenderla. Los servidores que se encuentran a un lado de las líneas de espera para el abordaje, representan el descenso de los buses de cada ruta, pudiendo ingresar a la línea de espera para el abordaje de otro bus, o salir de la estación, así como del sistema.

Tiempos de viaje entre estaciones

Los tiempos de viaje generada entre dos estaciones   con una relación de volumen-capacidad de los segmentos de red

Dónde:

T Es igual al tiempo de viaje entre las estaciones;

P Conjunto de segmentos que conecta a éstas estaciones

Es el tiempo a velocidad de flujo libre para el segmento i;

V_i Es el volumen de vehículos que se encuentran en el segmento i;

C_I Es la capacidad expresada en vehículos equivalentes para el segmento  i.

MODELO PARA LOS TRASPORTES

Para manejar los problemas de los destinos de los usuarios en el sistema es conveniente el uso de un matriz origen-destino que esté compuesta por probabilidades.

Donde n es el número de estaciones del STPM  incluyendo los portales. De cierto modo la matriz proporciona probabilidades para la transición entre estaciones.

Así, adicional mente podríamos utilizar la información de la matriz para construir un grafo en el cual los nodos sean las estaciones y los arcos entres estaciones existan si hay por lo menos una ruta entre ambas estaciones, al asignarle adecuadamente los pesos se puede aplicar el algoritmo de la ruta más corta.

IMPLEMENTACIÓN DEL MODELO

La integración de los modelos expuestos en la sección anterior son una herramienta prototipo de simulación la cual requiere de la realización de un registro y seguimiento de los eventos de los cuales depende las medidas de desempeño a determinar, como lo son, el tiempo de llegada al sistema, el tiempo en las colas para ingreso, tiempo en espera antes de abordar el bus correspondiente, tiempo invertido en los trasbordo, tiempo de viaje en el bus, tiempo de cola para salir del sistema, etc.

La Herramienta prototipo fue implementada usando Java como lenguaje de programación. El IDE usado fue JBuilder8 personal edition. Se usaron varias librerías para Java que sirvieron de apoyo durante el proceso de implementación. Lo más importante fue SIMJAVA, que proporcionó el ambiente y algunas facilidades para el proceso de simulación.

Luego de establecer el esqueleto del STPM, el prototipo debe recibir la configuración de las entidades (taquillas, torniquetes, etc.) dicha información consiste en:

1  Para las estaciones, información en cuanto el proceso de arribo de los pasajeros, dispositivos como torniquetes de entrada y salida, comportamiento de las facilidades de servicio en las taquillas, disposición y asignación de zonas de espera para las rutas y capacidad de la estación.

2    La matriz origen-destino: modelo para los trasbordos.

3   Características de las rutas como comportamiento del despacho, flota disponible, capacidad de los vehículos, tiempos de descanso, tiempos de ascenso y descenso.

Una vez obtenida la información se puede iniciar la simulación, cuyo tiempo de ejecución dependerá tanto de la longitud de la corrida y del número de entidades.

También se usaron las siguientes medidas particulares:

    Para las estaciones: el número de usuarios que se encuentran dentro de la estación, el       número de usuarios perdidos por haber excedido la capacidad de la estación.

     Para las fuentes de usuarios el intervalo de tiempo entre arribos.

    Para las rutas: el nivel de ocupación de los buses. Cantidad de pasajeros sentados, de pie, y el nivel de sobrecargo.

   Para las zonas de abordaje: tiempo entre arribos de buses. Tiempo de espera, de servicio y de permanencia de los buses.

CONCLUSIONES

El esquema general de STPM a partir del cual fue desarrollado el modelo, es fácilmente adaptable a varios sistemas de trasporte masivo estructurado, por ejemplo, un sistema férreo, el metro, etc.

Una de las posibles mejoras para el modelo sería el considerar de manera más completa los fenómenos referentes al tránsito de los buses a lo largo del sistema, así como en el de los trasbordos, en particular, en el proceso de selección de la ruta o rutas por parte de los usuarios, pues en realidad no siempre cuentan con información perfecta y no siempre actúan usando criterios de optimización como el del modelo expuesto.

Mas informacion:  http://www.redalyc.org/articulo.oa?id=64326106