Análisis de la funcionalidad de carreteras 2+1 mediante microsimulación

Abstract

[ES] Este Trabajo de Fin de Máster se configura dentro de un proyecto más amplio en el estudio de las carreteras 2+1, con tres carriles, donde el central sirve alternativamente a una dirección o la otra para permitir a los vehículos más rápidos adelantar. La atención se ha centrado en la utilización de herramientas informáticas para la construcción y calibración de un modelo de microsimulación para este tipo de carreteras. Después de un análisis de la literatura existente en los diversos ámbitos relacionados con este tema, se ha elegido como principal medio el programa informático Aimsun, y cómo maniobra fundamental a considerar la de adelantamiento. En referencia a un modelo creado con el mismo programa para las carreteras convencionales con un carril en cada sentido, se ha empezado a construir el modelo relacionado con las carreteras 2+1, a partir de la geometría, y luego cambiando los parámetros que influyen en el comportamiento de los conductores. Esto con el fin de reproducir lo más fielmente posible el funcionamiento de este tipo de carretera. Las variables más importantes que se han considerado son la distancia de visibilidad, la distancia hasta el extremo de una sección (donde el modelo del aceptación de huecos comenzará a ser aplicado, para inducir a los conductores a regresar en el carril de la derecha antes del final de la sección intermedia donde está permitido adelantar) y el parámetro de margen de seguridad para la maniobra de adelantamiento. El siguiente paso fue construir el escenario de calibración basado en los datos reales disponibles. Se han eligido datos polacos contenidos en uno de los estudios presentados en el estado del arte, que tiene en cuenta cinco tramos diferentes de carreteras 2+1 con varias longitudes del carril de adelantamiento. En el modelo se han creado, entonces, 5 tramos de carretera con la misma longitud del carril de adelantamiento que en los datos reales, cargados con el mismo flujo de tráfico detectado en las carreteras de Polonia. Se han hecho 15 replicaciones, de las que se han extraido los datos sobre el número de adelantamientos y el porcentaje de adelantamientos respecto al flujo total para cada tramo de carretera considerado. Después de la calibración el modelo se ha pasado a una aplicación. Siempre teniendo en cuenta la misma geometría y los mismos tramos de carretera de las simulaciones anteriores, se han cambiado los flujos de tráfico, poniéndolos iguales para todos los tramos de carretera. Los porcentajes resultantes de adelantamiento no han cambiado significativamente en comparación con la situación anterior, mostrando cómo el flujo no influye en el funcionamiento de la carretera hasta el nivel probado, en cuanto a la tasa de maniobras que se desarrolla.

[CA] Este Treball de Fi de Màster es configura dins d'un projecte més ampli en l'estudi de les carreteres 2+1, amb tres carrils, on el central servix alternativament a una direcció o l'altra per a permetre als vehicles més ràpids d'avançar. L'atenció s'ha centrat en la utilització de ferramentes informàtiques per a la construcció i calibració d'un model de microsimulació per a este tipus de carreteres. Després d'una anàlisi de la literatura existent en els diversos àmbits relacionats amb este tema, s'ha triat com a principal medi el programa informàtic Aimsun, i com maniobra fonamental a considerar, la d'avançament. En referència a un model creat amb el mateix programa per a les carreteres convencionals amb un carril en cada sentit, s'ha començat a construir el model relacionat amb les carreteres 2+1, a partir de la geometria, i després canviant els paràmetres que influïxen en el comportament dels conductors. Açò a fi de reproduir el més fidelment possible el funcionament d'este tipus de carretera. Les variables més importants que s'han considerat són la distància de visibilitat, la distància fins a l'extrem d'una secció (on el model de d'acceptació d¿intervals comença a ser aplicat, per a induir als conductors a tornar al carril de la dreta abans del final de la secció intermèdia on és permés avançar) i el paràmetre del marge de seguretat per a la maniobra d'avançament. En el següent pas es va construir l'escenari de calibració basat en les dades reals a disposició. S'han triat dades poloneses contingudes en un dels estudis presentats en l'estat de l'art, que té en compte cinc trams diferents de carreteres 2+1 amb diverses longituds del carril d'avançament. En el model s'han creat, llavors, tants trams de carretera amb la mateixa longitud del carril d'avançament que els reals, carregats amb el mateix flux de tràfic detectat en les carreteres de Polònia. S'han fet 15 replicacions, de les quals s¿han obtingut les dades sobre el nombre d'avançaments i el percentatge d'avançaments respecte al flux total per a cada tram de carretera. Després de la calibració del model, s'ha passat a una aplicació. Sempre tenint en compte la mateixa geometria i els mateixos trams de carretera de les simulacions anteriors, s'han canviat els fluxos, igualant-los per a cada tram de carretera. Els percentatges d'avançament resultants no han canviat significativament en comparació amb la situació anterior, mostrant com el flux no influïx en el funcionament de la carretera fins al nivell provat, en referencia al nombre d'avançaments.

[EN] This Master Thesis is set within a larger project to study 2+1 roads, which have three lanes, where the central one alternately serves one direction or the other to allow faster cars to overtake. The attention has focused on the use of computer tools for the construction and calibration of a microsimulation model for this type of roads. After an analysis of the existing literature in various related fields, the computer program Aimsun has been chosen, considering overtaking the crucial manoeuvre. The Thesis was based on a previous model, created with the same program for conventional roads with one lane in each direction. After that, the model has been modified to represent2+1 roads, starting with the geometry, and then changing the parameters that influence drivers' behaviour. The objective was to replicate as closely as possible the performance of this type of road. The most important variables to be considered are the visibility distance, the distance to the end of a section (where the model of gap acceptance model will begin to be applied to induce drivers to return to the right lane before the end of the intermediate section, where overtaking is allowed) and the safety margin for overtaking. The next step was to carry out the calibration of the model, based on available data. Polish data, which is contained in one of the studies presented at the state of the art, has been used. This accounted for five different stretches of 2+1 roads with various lane lengths. In the model, five road sections represented the existing scenarios, which were loaded with the same traffic flow that was detected on Polish roads. 15 replications have been simulated, extracting the data on the number of overtaking maneouvres and their percentages respect of the total traffic flow for each stretch. After calibrating the model, it was applied to other scenarios, keeping the same geometry of 5 road segments from previous simulations, but flows were changed. Percentages of overtaking manoeuvres showed how the traffic flow does not influence the operation of the road in terms of overtaking.