Calibración y estudio del Diagrama Macroscópico Fundamental (MFD) de la red de Santander

Abstract

RESUMEN: Hoy en día el transporte se postula como uno de los principales ejes económico y social. Por lo tanto, es necesario conocer el tráfico y su comportamiento en tiempo real, para poder aplicar las distintas políticas a corto y medio plazo de la forma más eficiente posible. Sin embargo, el estudio del tráfico en tiempo real tiene un coste económico elevado, ya que implica una gran inversión de infraestructura para poder monitorizarlo. En un intento de economizar dicha inversión aprovechando la infraestructura existente, en este estudio se desarrolla la aplicación del Diagrama Macroscópico Fundamental (MFD) con el fin de controlar el tráfico en tiempo real. Para ello, se utiliza la información registrada en las espiras ya existentes situadas en las secciones de carretera a lo largo de las ciudades y, posteriormente, se procede a la calibración de modelos que se ajusten a los datos observados. Los modelos utilizados son los correspondientes a la ecuación fundamental del tráfico: Greenshields, Greenberg, Underwood y Drake. Por otra parte, también se aplica la aproximación propuesta por Mahmassani et al. (2013) para realizar el ajuste del modelo teórico. Uno de los principales problemas al analizar los datos observados, es la gran dispersión que éstos pueden presentar, siendo por tanto necesario el tratamiento de dicha dispersión mediante el modelo heterogéneo. Por todo ello, el objeto del presente proyecto es demostrar la existencia del MFD, su aplicación práctica en el estudio del análisis del tráfico y la existencia de la heterogeneidad al tratar los datos registrados. Para ello se han realizado dos estudios de casos prácticos en la ciudad de Santander a nivel global y en la zona específica de Castilla-Hermida a nivel local. En el caso de estudio de la ciudad de Santander, los resultados muestran que no llega a niveles de congestión, siendo el modelo heterogéneo el que mejor se ajusta a la realidad, ya que al tratarse de un estudio a nivel global existe gran dispersión de datos. En el caso de estudio de la zona Castilla-Hermida, los resultados muestran que la zona llega a congestión, siendo el modelo de Drake el que mejor refleja la situación real. A su vez, puede observarse que el ajuste por heterogeneidad queda relegado a un segundo plano, debido a que existe poca dispersión de los datos. La conclusión final del estudio es que el MFD puede aplicarse a la red de Santander, para poder comparar el MFD ya desarrollado con los datos obtenidos en tiempo real y poder conocer cuál es la situación del tráfico en ese momento. Cabe destacar que la aplicación del MFD es extrapolable a nivel temporal en caso de tráfico homogéneo a lo largo de la semana, pero no espacial, ya que el MFD varía para cada área de estudio.

ABSTRACT: Nowadays, transport is postulated as one of the main economic and social axes. Therefore, it is necessary to know the traffic and its behaviour in real time, to be able to apply the different policies in the short and medium term in the most efficient way. However, the study of real-time traffic has a high economic cost, since it implies a large infrastructure investment to monitor it. In an attempt to economize that investment by taking advantage of the existing infrastructure, this study develops the application of the Macroscopic Fundamental Diagram (MFD) in order to control traffic in real time. For this, the information recorded in the existing loops located in the road sections throughout the cities is used and, subsequently, the calibration of models to adjust them to the observed data. The models used are those corresponding to the fundamental traffic equation: Greenshields, Greenberg, Underwood and Drake. Furthermore, the approach proposed by Mahmassani et al. (2013) is also used to calibrate of the theoretical model. One of the main problems when analysing the observed data, is the great dispersion that these can present, being the use of the heterogeneous model necessary to treat that dispersion. Therefore, the aim of this project is to demonstrate the existence of the MFD, its practical application in the study of traffic analysis and the existence of heterogeneity in the treatment of the recorded data. For this purpose, two study cases have been carried out, one in the city of Santander at a global level and, the other one in Castilla-Hermida at the local one. In the study case of the city of Santander, the results show that the city does not reach congestion. In this case, being the heterogeneous model is the one that best fits the reality, since being a study at a global level involves a large dispersion of data. In the study case of Castilla-Hermida area, the results show that the area reaches congestion, with Drake's model being the one that best reflects the real situation. It can be seen that the adjustment for heterogeneity plays a secondary role, because there is little dispersion of the data. The final conclusion of the study is that the MFD can be applied to the Santander network in order to compare the MFD already developed with the data obtained in real time and be able to know what the traffic situation is at that time. It should be notice that the application of the MFD can be extrapolated in a temporal level in case of homogeneous traffic during the week, but not in a spatial one, as the MFD varies for each study area.