¿Por qué utilizarías una simulación de tráfico?

Uno de los principales retos de nuestro tiempo es la creciente necesidad de una buena movilidad y, por tanto, de medios de transporte fiables y responsables. Todos conocemos los problemas que surgen en las redes de transporte sobrecargadas: las ciudades, en particular, se enfrentan a atascos, vías congestionadas y contaminación atmosférica y acústica. 

Por otra parte, nuestros sistemas de movilidad y transporte son cada vez más complejos. Conseguir al mismo tiempo que sean eficientes y sostenibles representa un reto cada vez mayor. ¿Cuáles son las medidas más adecuadas para reducir las emisiones relacionadas con el tráfico? ¿Cómo se puede gestionar el tráfico de forma segura para todos los usuarios de la vía? ¿Cómo elegir entre una rotonda o un semáforo inteligente para garantizar un tráfico fluido? ¿Cómo se puede coordinar el servicio de transporte público con un tráfico fluido? ¿Qué impacto tendrán en la red nuevas tecnologías como la conducción autónoma? 

La simulación del tráfico es una herramienta importante para analizar estas cuestiones. Permite a los encargados de la planificación utilizar los presupuestos y recursos disponibles de la forma más eficiente posible a la hora de ampliar o reconstruir los sistemas de transporte. Los modelos de simulación ayudan a comprender los efectos que las distintas medidas tienen sobre el volumen y el flujo de tráfico en diferentes circunstancias. Así pues, la simulación del tráfico crea una base sólida para tomar decisiones acertadas y económicas, de modo que el tráfico y la movilidad sean seguros, sostenibles, equitativos y adaptables a las circunstancias. En resumen, ayuda a crear una movilidad orientada al futuro.

Microsimulación, mesosimulación y macrosimulación 

Los modelos de simulación pueden elaborarse con distintos grados de resolución:

• La macrosimulación solo tiene en cuenta los volúmenes del flujo de tráfico agregados y no los distintos actores (vehículo o usuario de la vía).  
• La mesosimulación se basa en los distintos actores, cuyo comportamiento se determina a partir de atributos agregados del flujo de tráfico, como la densidad o la velocidad media. La reacción directa de los actores ante otros actores solo se produce en los nodos (intersecciones). 
• En una microsimulación, cada actor reacciona en función de su entorno actual; es decir, de las distancias y las diferencias de velocidad con los actores cercanos. El movimiento se modeliza de forma continua en el tiempo y el espacio. Las decisiones sobre el cambio de velocidad y dirección suelen producirse en intervalos de tiempo pequeños inferiores a un segundo. El estado global del tráfico es el resultado de las distintas decisiones individuales de los actores.  

La combinación de mesosimulación y microsimulación en determinadas secciones de la red se conoce como simulación híbrida. 

¿Para qué sirven los modelos de simulación del tráfico? 

Al igual que una maqueta arquitectónica, un modelo de simulación del transporte ayuda a comprender mejor un sistema complejo. En las ciudades, peatones, ciclistas, transporte público y vehículos motorizados se encuentran en un espacio muy estrecho. Además, los sistemas de transporte multimodal no solo están compuestos por los diferentes tipos de usuarios de la vía, las modalidades y los proveedores de servicios de movilidad. También entran en juego aspectos como el cambio en los hábitos de movilidad de las personas o la comercialización de nuevos servicios, como la conducción autónoma. Los modelos de simulación permiten a los encargados de la planificación del tráfico comprender este sistema enormemente complejo y dinámico y adoptar estrategias eficaces para resolver los problemas de tráfico actuales y futuros.

¿Cómo se utiliza la simulación del tráfico?

Encargados de la planificación del tráfico, ingenieros, empresas e investigadores utilizan simulaciones del flujo de tráfico, como las creadas con PTV Vissim, para una amplia variedad de aplicaciones, siempre con el objetivo de proporcionar una base sólida para la toma de decisiones de planificación. He aquí algunos ejemplos:  

Diseño de las infraestructuras de tráfico

La comprobación y mejora de la capacidad de la red viaria y del rendimiento de las infraestructuras de tráfico es un caso de uso clásico de la simulación del tráfico. Las intervenciones urbanísticas repercuten en la situación del tráfico sobre el terreno. Por ejemplo, la construcción de un nuevo estadio o centro comercial alterará sin duda el volumen de tráfico en esa zona. Las simulaciones del flujo de tráfico permiten visualizar claramente la mejor manera de gestionar el tráfico (creciente) previsto y determinar si es necesario adaptar, o incluso reconstruir, la infraestructura de movilidad. Gracias a las simulaciones, pueden analizarse cuestiones como los efectos de dos o tres carriles en el flujo de tráfico. 

Infraestructuras de transporte no normalizadas 

Si el diseño de una infraestructura de tráfico (por ejemplo, el diseño de una carretera o la temporización de un semáforo) no cumple las normas especificadas en las directrices correspondientes, se recomienda simular la infraestructura prevista. De este modo, es posible evaluar la calidad de los flujos de tráfico en intersecciones complejas y no normalizadas o a través de sistemas inteligentes de control del tráfico.

Sistemas avanzados de gestión del tráfico

Los sistemas avanzados de gestión del tráfico pueden instalarse tanto en autopistas como en entornos urbanos para aumentar y mantener la capacidad de transporte mediante un uso más eficiente de la infraestructura de la que ya se disponga. 

El control con semáforos inteligentes puede mejorar la fluidez del tráfico; por ejemplo, reduciendo los tiempos de espera en los semáforos. Pero, ¿qué opción de control es la mejor para cada nodo? En el modelo de simulación pueden evaluarse y optimizarse varias opciones antes de que se apliquen.

En las autopistas, se utilizan sistemas de control del tráfico ―mediante paneles, señales de tráfico dinámicas, señales de mensaje variable― para optimizar el flujo de tráfico y, en la medida de lo posible, evitar las congestiones. En la simulación, los encargados de la planificación pueden modelizar todas las intervenciones operativas y evaluar su efecto en el flujo global de tráfico.  

Nuevas tecnologías en el sector de la automoción

Las simulaciones del tráfico desempeñan un papel crucial en el sector de la automoción. Antes de pasar a la fase de producción propiamente dicha, los vehículos nuevos se someten a numerosas pruebas, tanto en condiciones reales de tráfico rodado como en un entorno virtual con la ayuda de simulaciones. La simulación del tráfico ofrece flujos de tráfico complejos en un entorno virtual, donde el vehículo sometido a pruebas puede interactuar con otros usuarios de la vía. En el tráfico virtual, se pueden llevar a cabo de forma realista las pruebas de los sistemas avanzados de asistencia al conductor (ADAS) y de las tecnologías de vehículos autónomos y conectados (CAV).

Planificación de infraestructuras para usuarios vulnerables de la vía 

La simulación del tráfico multimodal es ideal para estudiar el movimiento de todas las modalidades de transporte y sus interacciones. Se incluyen aquí los llamados «usuarios vulnerables de la vía», como ciclistas y peatones. ¿Cómo son los diseños urbanos respetuosos con los peatones y los ciclistas? ¿Dónde se necesitan nuevos carriles bici? ¿Cómo se pueden crear ondas verdes útiles para ciclistas? Es posible utilizar una simulación del tráfico para analizar las medidas y sus efectos.  

Simulación de peatones  

La simulación de peatones permite optimizar mucho más que las aceras: la simulación de los flujos peatonales también ayuda a diseñar estaciones de tren, aeropuertos y otros lugares de forma que sean seguros y estén adaptados a los peatones. Además, las simulaciones de multitudes y evacuaciones son una herramienta importante en la planificación de grandes eventos.

Planificación del transporte público   

Las simulaciones del tráfico también ayudan a planificar el transporte público. Se pueden modelizar varias líneas de transporte público, tipos de vehículos, horarios y rutas. Las conexiones pueden optimizarse, por ejemplo, seleccionando los diseños más adecuados para las paradas y, en especial, medidas relacionadas con las intersecciones. Las medidas de priorización del transporte público local pueden aplicarse a nivel operativo y de vehículos.

Mediante una simulación del tráfico, los encargados de la planificación pueden evaluar los horarios óptimos, cuántas dársenas debe tener una estación de autobuses y si los tiempos de conexión previstos son suficientes para los pasajeros.
 

Cálculo de emisiones  

Además de parámetros típicos como los tiempos de viaje, las velocidades o la longitud de las colas, las microsimulaciones del flujo de tráfico también permiten calcular las emisiones en función de las trayectorias de los distintos vehículos. Las emisiones pueden asignarse con precisión al momento y la ubicación, de modo que los encargados de la planificación pueden ver las cantidades de emisiones que se generan en distintas zonas. Los urbanistas y los encargados de la planificación del tráfico pueden ver inmediatamente cómo afectarán las distintas medidas relativas al tráfico, como el control adaptativo de los semáforos, a las emisiones de los vehículos y a la calidad del aire.

Cómo se crea un modelo del tráfico

¿Qué software se utiliza para la simulación del tráfico?

Expertos en tráfico de todo el mundo confían en  PTV Visum para la macrosimulación del tráfico. PTV Vissim es la solución más popular en el mundo para la microsimulación, la mesosimulación y la simulación híbrida. 

Décadas de investigación, desarrollo continuo y estrecha colaboración con los clientes han hecho de las soluciones de PTV unas herramientas de simulación estables.

¿Qué datos se necesitan para una simulación del tráfico?  

Los datos de entrada de un modelo de simulación son, principalmente, de tres tipos: 

• Red de transporte: vías rodadas, intersecciones, vías de ferrocarril y zonas para viandantes.
• Demanda de tráfico: cuántos actores y de qué tipo quieren llegar desde qué origen hasta qué destino.
• Control de las intersecciones: señales de ceda el paso, señales de stop y control de la señalización. 

La elección de la ruta puede ser un dato de entrada adicional o una parte de los resultados determinada mediante un procedimiento de asignación de la red (elección de ruta). La calidad de los datos es fundamental: el modelo virtual solo será de buena calidad si también lo son los datos de entrada.  

¿De dónde provienen los datos para la simulación del tráfico?

Las fuentes de datos importantes son los recuentos del tráfico, así como los datos de vigilancia o control del tráfico procedentes de diversos sistemas de detección. Si resulta necesario modelizar situaciones hipotéticas futuras, se necesita una previsión del tráfico que incluya todos los cambios previstos en la oferta y la demanda. Es habitual que los modelos macroscópicos del tráfico de mayor tamaño que utilizan PTV Visum u otras herramientas se utilicen para proporcionar datos a modelos microscópicos más pequeños.

¿Cuánto tiempo se tarda en crear un modelo de simulación?   

Si se dispone de todos los datos y toda la información, un modelo del tráfico con una intersección sencilla con semáforos puede modelizarse en treinta minutos (puede obtener más información en este webinar). Los modelos del tráfico complejos requieren más tiempo, ya que es necesario calibrarlos y validarlos, además de concebir y evaluar las situaciones hipotéticas. Esto puede llevar varios días o semanas, o incluso varios meses en el caso de los modelos muy complejos.

¿Se puede automatizar la creación de un modelo de simulación?  

Es posible crear redes para microsimulaciones del tráfico desde cero. Sin embargo, también pueden importarse o, al menos, generarse parcialmente. A menudo, se importan secciones más pequeñas de modelos de macrosimulación mayores. Otras posibilidades son la importación de datos cartográficos, como los ofrecidos por OpenStreetMap, HERE o TomTom Maps, o el uso de formatos de datos utilizados en el sector, como OpenDrive.

¿Cómo funciona la simulación del flujo de tráfico?

La mesosimulación y la microsimulación son estocásticas. Los parámetros de comportamiento y el momento de entrada en la red se extraen aleatoriamente de distribuciones dadas para cada actor. El resultado de cada simulación debe entenderse como un único flujo de tráfico real, de entre todos los posibles, en un día aleatorio. Por lo tanto, podría tratarse de un caso atípico extremo. Para hacerse una idea válida de la posible distribución de resultados, es necesario ejecutar múltiples simulaciones (con diferentes semillas aleatorias). Suponiendo que se ha logrado una modelización correcta de la red y una calibración adecuada, la distribución de los resultados de la simulación debería ser similar a la distribución de los estados reales del tráfico en días diferentes. Los indicadores más interesantes no suelen ser los valores medios de todas las simulaciones ejecutadas, sino más bien la frecuencia relativa de las congestiones; por ejemplo, «cabe esperar un gran atasco el 70 % de los días».

¿Cuál es la velocidad de los modelos de simulación? ¿Qué duración tienen? 

La velocidad de la simulación depende de varios factores: por ejemplo, de la resolución de los intervalos temporales (es decir, el número de intervalos temporales simulados por segundo) y la complejidad del modelo (es decir, el número de interacciones y objetos).

Los modelos de microsimulación ―es decir, los modelos del tráfico en los que los usuarios de la vía están representados individualmente― posiblemente generarán una inmensa cantidad de datos en cada simulación, ya que los valores de los atributos ―sobre todo la posición y la velocidad― se recalculan varias veces por segundo para cada conductor y cada peatón.

Además, el hardware ―procesador, memoria o tarjeta de vídeo― afecta a la velocidad de ejecución de las simulaciones del tráfico.  

En los modelos del tráfico sencillos es posible simular hasta 10 000 vehículos en tiempo real. Un segundo en la simulación corresponde a un segundo en el mundo real. Si el número de vehículos/peatones es menor, la simulación puede ejecutarse veinte o cincuenta veces más rápido.  
 

 ¿Son precisas las simulaciones del tráfico?

Un aspecto importante para garantizar la precisión de un modelo del tráfico es la calibración. Los modelos no pueden trasladarse sin más de una ciudad a otra, sino que deben calibrarse, es decir, adaptarse a las condiciones locales. Deben utilizarse métodos estadísticos estándar, como el indicador estadístico GEH o la bondad del ajuste, para verificar la correspondencia con los datos reales.    

Las simulaciones del tráfico operan con distintas presunciones, especialmente cuando se plantean situaciones hipotéticas futuros. Como el futuro es muy incierto, se conciben varias situaciones para tener en cuenta la diferente evolución de las infraestructuras, el uso del suelo y el desarrollo económico y social. A la hora de considerar y evaluar los resultados del modelo deben tenerse en cuenta tales presunciones.