7a Jornada AMTU- Encarant la crisi
7a Jornada AMTU – Encarant la Crisi
Sant Cugat del Vallès, 9 de Març de 2011
Disseny i gestió eficient de xarxes urbanesd'autobús d'altes prestacions
Universitat Politècnica de Catalunya, Barcelona TECH
Dr. Miquel Àngel Estrada Romeu Professor de Transport i CENIT
7a Jornada AMTU- Encarant la crisi
Introducció (1)
• Creixement de la demanda de mobilitat en les ciutats, en quantitat i qualitat.
• Mitjans de transport individuals milloraran en energia i emissions, però seguiran presentant problemes de congestió i seguretat.
• Sistemes de transport col.lectiu: Peça clau per a garantir l’eficiència de les ciutats.
• Planificar el TCU des de la perspectiva de servei (no modal), demanda de mobilitat, dret d’accessibilitat.
2
Cobertura
temporal
Cobertura
espacial
Velocitat
Vehicle Privat
MetroBus
BRT o LRT ?
7a Jornada AMTU- Encarant la crisi 3
• Passat: Infraestructura amb perspectiva estàtica• segregació de carril, dret de pas• capacitat independent de la gestió
• Futur:• Perspectiva dinàmica, associada a la gestió
(temps en parades, interseccions, estacionalitat de la demanda, fluctuacions)
• Re-enginyeria de processos
• Optimització d’operacions
• Control de l’explotació i estratègies d’actuació
• ITS i TIC al servei de la re-enginyeria
Introducció (2)
= ?
7a Jornada AMTU- Encarant la crisi4
Disseny de la xarxa urbana de Transport Col.lectiu
7a Jornada AMTU- Encarant la crisiF. Robusté, 2006
5
TRANSPORT
COL·LECTIU
Cadena GLOBAL de transport
TARIFA TARIFA ?
7a Jornada AMTU- Encarant la crisi
Objectius del disseny de la xarxa urbana d’autobusos
– Prestacions per als Usuaris
• Cobertura temporal (Temps espera, transferències)
• Cobertura espacial (Temps caminant)
• Rapidesa (Temps dins el bus)
• Fiabilitat i legibilitat
• Integrat amb modes de transport interurbans
– Costos d’Operador i Administracions
Recursos Fixos:
• Número i grandària d’autobusos
• Quilòmetres de carril
Operacionals:
• Quilometratge diari d’autobús
• Hores de conductor
Balanç òptim entre prestacions i costos?
6
7a Jornada AMTU- Encarant la crisi
Mètode de disseny
1. Proposar un esquema simple de la xarxa
2. Caracteritzar les prestacions i costos mitjançant poques variables de decisió: Interval, separació entre línies i parades, grandària de la xarxa
3. Adaptar la solució òptima a la xarxa vial i comprovar resultats
SOLUCIÓ REAL
Valors òptims
MODEL ANALÍTIC
7
7a Jornada AMTU- Encarant la crisi
Quina és l’estructura òptima de xarxes d’autobús?
Malla
(Holroyd, 1965)Radial o hub-and-spoke
(Transport aeri 1980’s, Newell, 1979)
Híbrida
(Daganzo i CENIT, 2009)
8
7a Jornada AMTU- Encarant la crisi
Esquema simple: Concepte híbrid bàsic
Zona central
Zona exterior
Doble cobertura per parada
Simple cobertura per parada N/S E/O
Distància entre parades (s)
Interval de pas (H)
Grandària malla zona central, a=(dx/Dx)
Si a=0, xarxa radial o hub-and-spoke
La xarxa híbrida pot representar tots els esquemes existents d’estructures de transport públic
Si a=1, xarxa ortogonal
dx
9
7a Jornada AMTU- Encarant la crisi
Concepte híbrid bàsic: Servei en els extrems
Els ramals cobreixen els extrems amb una accesibilitat constant, però reduint la freqüència en les bifurcacions
Estructura en els extrems
Tram central:
Interval 3 min
Ramals a interval 6 min
Sincronització
Línia 1B
Línia 1A
Línia 1B
Línia 1A
Exemple d’una línia completa
Ramals a interval 6 min
10
7a Jornada AMTU- Encarant la crisi
Definició general
HÍBRIDA RECTANGULAR
Grandària malla zona central , a=(dx/Dx)
Distància entre parades (s)
Interval (H)
Variables que canvien:
Variables que no canvien:
Parada sense transferencia
Parada amb transferencia
Distància entre línies (Sl)
Completa
Sl=s
Alternada
Sl=2s s
Sl=2s
s
Semialternada
Sl=2ss
Sl=s
s
DDL
yx
i 2
s
DDL
yx
i
s
DDL
yx
i2
3
11
dx
7a Jornada AMTU- Encarant la crisi
Formulació matemàtica: variables dependents
A [h] Temps mitjà d’accés a peu
W [h] Temps mitjà d’espera
T [h] Temps mitjà de trajecte dins el vehicle
eT [-] Nombre mitjà de transferències
vc [km/h] Velocitat comercial del vehícle
V [veh-km/h] Distancia recorreguda pels vehicles per hora
M [veh-h/h] Nombre d’autobusos i conductors
L [km] Longitud carril (doble direcció)
O [pax/veh] Grandària vehicular necessària
min : 0, 0,0 1,V M L w TZ V M L A W T v e s H O C a
Cost operador Cost usuari
Termes de l’Operador (depenen d’a, s, H)
Termes de l’Usuari (depenen d’a, s, H)
12
7a Jornada AMTU- Encarant la crisi
Xarxes de TCU al món. Metro i bus a Chicago
Chicago =70,000 pax/h; Dx=30 km, Dy=15km
Chicago α s (km) H (min)
O (pax)
M(veh)
vc(km/h)
ZU
(min)
Bus 1 0.63/1.26 8.4 117 906 16.88 85
BRT 0.95 0.99/1.98 5.4 149 703 20.96 67
Metro 0.66 1.88/3.76 3 399 342 30.17 64
Resultats del model de disseny
Bon ajust entre xarxa existenti xarxa òptima
13
C (p)
v(km/h)
πL
(€/km-h)πV
(€/veh-km)πM
(€/veh-h)
Bus 120 25 9 3-5 35-50
BRT 150 40 90 5 40-50
Metro 900 50 900 10 40-60
Costos i prestacions
7a Jornada AMTU- Encarant la crisi
Londres =80,000 pax/h; D=20 km
Xarxes de TCU al món. Metro a Londres
London α s (km) H (min)
O (pax)
M(veh)
vc(km/h)
ZU
(min)
Bus 0.92 0.56 3.5 110 2627 17.8 71
BRT 0.83 0.61 3 150* 1882 25.1 62
Metro 0.57 1.05 2.5 396 724 35 88
Bon ajust entre xarxa existenti xarxa òptima
14
7a Jornada AMTU- Encarant la crisi
Stockholm α s (km) H (min)
O (pax)
M(veh)
vc(km/h)
ZU
(min)
Bus 1 0.64/1.28 12 115 622 15.68 104
BRT 0.90 1.1/2.2 7.2 149 425 21.65 78
Metro 0.5 2/4 3 337 241 32.42 75.5
Xarxes de TCU al món. BRT i tramvia a Stockholm
Stockholm =45,000 pax/h, D=25 km
Resultats del model de disseny
Diferències entre realitat i model de disseny degut als alts costos constructius i concentració de la demanda en el centre
15
7a Jornada AMTU- Encarant la crisi
Disseny xarxa d’autobusos a Barcelona
Amb restricció d’eixos ≤12
COSTOSL= 90,98 (x2) [km]
V= 3860 [veh-km/h]
M= 250 [veh-h/h]
vc= 15,46 [km/h]
Ox /Oy= 140/140 [pax/veh]
Variables de decisiós*= 650 [m]
sl*= 1300 [m]
α= 0,85 [-]
H*= 3 [min]
Z=42.508 €/h
• Àrea Rectangular de Cobertura Dx=10 km i Dy=5 km
• Connexions metropolitanes amb carril bus-VAO
16
7a Jornada AMTU- Encarant la crisi
Disseny xarxa d’autobusos a Barcelona
Bus Actual Híbrida adaptada a la xarxa viària
Temps porta-a-porta (min) 57,9 50,3
Velocitat comercial (km/h) 11,9 15,1
Nombre d’autobusos 890 266
Distància entre parades (m) 300 650 (430 en el centre)
Grandària zona central a = a/A N.A. 0,85
Interval (min) 13 3
•30 % dels recursos mòbils actuals
•Increment del 40% en velocitat comercial
•Cobertura completa
17
7a Jornada AMTU- Encarant la crisi
Xarxes TCU a Catalunya. Terrassa
Dades Xarxa Actual:• Accessibilitat no uniforme (s≈ 350 m)• Nombre de Vehicles (M): 55• Longitud de la xarxa(L): 84 km (longitud línies 193 km)
AlternadaCorredors
Lliure
Variables de DissenyAlfa 0.85
H (min) 6.6
s (km) 0.32sl (km) 0.64
Recursos
N corredors 8
N corredors x 4N corredors y 4
Longitud Xarxa (L) 49Flota (M) 38
veh-km/h (V) 467.26Prestacions Usuari
Vel. Circ. (km/h) 12.41
Long. Viatge (km) 2.03Tviatge (min) 30.74
Terrassa =2,500 pax/h; Dx= 3km Dy=3km
Exemple Xarxa Híbrida BRT amb 8 corredors
18
7a Jornada AMTU- Encarant la crisi
Sabadell =3,000 pax/h; Dx= 6km Dy=3km
Dades Xarxa Actual:• Explotació per interval i horari (h=15-20 min)•Accessibilitat no uniforme (s300m)•Velocitat comercial 12.87 km/h•Nombre de Vehicles (M): 60•Longitud de la Xarxa (L) : 114.4 km
Exemple Xarxa Híbrida BRT amb 8 corredors
Semialternada N≤8Variables de Disseny
Alfa 0.7H (min) 8.4
s (km) 0.53
sl (km) 1.06
Recursos
N corredors 8N corredors x 4N corredors y 4
Longitud Xarxa (L) 75.9Flota (M) 56
veh-km/h (V) 99.32Prestacions Usuari
Vel. Circ. (km/h) 16.31Long. Viatge (km) 3.15
Tviatge (min) 37.81
Xarxes TCU a Catalunya. Sabadell
19
7a Jornada AMTU- Encarant la crisi
SemialternadaCorredors
Lliure
Variables de Disseny
Alfa 0.65H (min) 9.6
s (km) 0.45sl (km) 0.9
RecursosN corredors 4
N corredors x 2
N corredors y 2Longitud Xarxa (L) 23.6
Flota (M) 10veh-km/h (V) 159.51
Prestacions UsuariVel. Circ. (km/h) 15.71
Long. Viatge (km) 1.92Tviatge (min) 38.26
Dades Xarxa Actual:Explotació per horari: Interval 20minAccessibilitat no uniformeRutes circulars, viatges circuitats
Igualada =500 pax/h; Dx= 3km Dy=2.5km
Exemple Xarxa Híbrida BRT amb 4 corredors
Xarxes TCU a Catalunya. Igualada
20
7a Jornada AMTU- Encarant la crisi
Disseny de la xarxa interurbana
7a Jornada AMTU- Encarant la crisi 22
Xarxes complexes de SERVEIS
P
Microbus
Cotxe Cotxe
(P&R)
Cotxe
(P&P)
Carril bus-
VAOP&RP
P
Accessibilitat
local
Accessibilitat
global
Xarxa local
Xarxa interurbana
p1
p2
Transfers
Origens / Destinacions
• Complementarietat i connexió entre xarxes de TCU local i interurbana• Vehicle privat en zones de baixa demanda + (Park & rides)
7a Jornada AMTU- Encarant la crisi
Configuració interurbana com a sistema DF
• Jerarquia: De serveis directes (rutes molts-a-molts) a terminals “hub” i parades múltiples
Nivell regional
Nivell nacional
Nivell continentalHUB
AB
40%
55%
95%
92% 50%
42%
23
Molts a molts
Parades múltiples
7a Jornada AMTU- Encarant la crisi
Xarxa interurbana en TCU a Catalunya
24
Busos interurbans(LaPTP,2007)
Rodalies RENFE
Cost
transport
% demanda
als hubs
10% de reducció de costos operatius amb igual NdS
Possibilitats de noves jerarquies de hubs.......però: Regulació i concessions “territorials” o per corredors? Demanda vs. Costos de la infraestructura ? (FF.CC. prohibitiu)
• Xarxa radial amb un centre bàsic a Barcelona• Complementarietat xarxa local + interurbana +
regional• Transport de mercaderies per Cta. Espanya:
7a Jornada AMTU- Encarant la crisi
Gestió i control de l’operativa del servei d’autobús
7a Jornada AMTU- Encarant la crisi
La velocitat comercial incideix en el compte d’explotació i el repartiment modal
26
• (resultats TP/vcomercial)= + 3,3• Temps de cicle = Temps en moviment +
temps mort en capçalera• Flota = Temps de cicle / H
VEL. COMERCIAL
1
1,25
1,75
1,5
2Velocitat entorn/velocitat TCU
Repartiment modal TCU
(%)
5 10 15 20
• Les actuacions de potenciació del TP són incomplertes sense actuacions de restricció de l’ús del VP
7a Jornada AMTU- Encarant la crisi
Operació: Ús intel·ligent de la Tecnologia (ITS) per a la millora de la velocitat comercial
• Carrils intel·ligents - De permanents a intermitents (BLIP)
• Semàfors intel·ligents- Prioritat activa als autobusos igual com
succeeix amb el tramvia
• Parades dobles intel·ligents- Punt d’encotxament múltiple
- Pantalles d’informació a l’usuari (PIU)
- Facilitar accés als busos disminuint la congestió
- Facilitar accés a PMRs
• Ticketing– Màquines de venda de títols a les parades
– Smardcards sense contacte
27
7a Jornada AMTU- Encarant la crisi
Operació: Altres mesures de control, de col·laboració ciutadana i entre stakeholders
• Busos intel·ligents i sostenibles - Disseny atractiu
- Llums intermitents per a avisar als usuaris de la via pública (com autobusos escolars o ambulàncies)
• Públic sensibilitzat, cooperatiu i proactiu- Cotxes, vianants, taxis han de respectar el dret
de pas del TCU.
• Normatives i ordenances intel·ligents i funcionals
• Control intel·ligent- Sistemes de localització automàtica mitjançant
seguiment via satèl.lit
28
Protocols d’actuació?
7a Jornada AMTU- Encarant la crisi
Regularitat del servei. Control estàtic
Estratègia tradicional (E1):• Inclusió de temps marge d’operació en parades o en capçalera
Resultats: •Estratègia rígida: Temps mort (improductiu) independent del servei• No funcionen per línies sensibles a la demanda
vídeo
H*H*H*Dt
29
•En línies amb explotació per interval, els vehicles s’agrupen quan succeeix una lleugera demora•Intervals de pas variables augmenten l’espera dels usuaris
7a Jornada AMTU- Encarant la crisi
Estratègia dinàmica de velocitat controlada (E2):• Vehicles avançats respecte horari han d’anar més lents
Control dinàmic de la regularitat
Trade-off entre regularitat i rapidesa (Daganzo, 2009)
+Ràpid
+Lent
Resultats :
• Estratègia flexible: Únicament aplicable quan hi hagi demores i escalable a la seva dimensió• Línia opera a menys velocitat
30
·
·
·
7a Jornada AMTU- Encarant la crisi
Control intel·ligent de la regularitat. Futur
Estratègia de velocitat controlada i priorització semafòrica activada (E3):
Resultats:
• Estratègia flexible i escalable (igual a E2)
• Recursos més productius (més velocitat) !!
• Centre de control trànsit coordinat amb CCO busos0,00
0,10
0,20
0,30
0,40
0,50
2000
2500
3000
3500
4000
4500
4 5,5 7,5
Cv
Tota
l Tim
e (h
)
variation of Lay-over
fa=0.05alteration time = 5 min, disturbed stop=3
Do Nothing Strategy 2 (S2)
Cv Do Nothing Cv Strategy2
• S’actua sobre (alguns) semàfors per afavorir el temps de recorregut de l’autobús endarrerit
Activacióverd
31
7a Jornada AMTU- Encarant la crisi
Conclusions
• Davant una re-enginyeria del TCU: disseny, gestió, operacions i ITS
• Línies d’autobús d’altes prestacions com una alternativa real, eficaç i eficient al LRT i RRT
• Incorporació de la R+D+i, quantificació, know how i mètode científic en totes les fases de planificació i operació
• Responsabilitats compartides entre ajuntaments i operadors. Col·laboració en les mesures de gestió de TCU i trànsit
• Concepció intermodal i acoplada TP-VP a on el bus transcendeix les seves fronteres tradicionals
• Conscienciació a usuaris, ciutadans, mitjans i sector
32
7a Jornada AMTU- Encarant la crisi
Moltes gràcies per la vostra atenció
Dr. Miquel Àngel Estrada Romeu [email protected]
Universitat Politècnica de CatalunyaCentre d’Innovació del Transport
www.cenit.cat