Disseny i gestió eficient de xarxes urbanes d'autobús d'altes prestacions

33
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 urbanes d'autobús d'altes prestacions Universitat Politècnica de Catalunya, Barcelona TECH Dr. Miquel Àngel Estrada Romeu Professor de Transport i CENIT

description

La ponència del CENIT -Centre d'Einnovació del Transport de l'UPC- analitzarà els aspectes claus a considerar per a dissenyar i gestionar una xarxa d'autobusos que ofereixi les màximes prestacions en qüestió d'accessibilitat, cobertura temporal i velocitat de recorregut.

Transcript of Disseny i gestió eficient de xarxes urbanes d'autobús d'altes prestacions

Page 1: Disseny i gestió eficient de xarxes urbanes d'autobús d'altes prestacions

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

Page 2: Disseny i gestió eficient de xarxes urbanes d'autobús d'altes prestacions

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 ?

Page 3: Disseny i gestió eficient de xarxes urbanes d'autobús d'altes prestacions

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)

= ?

Page 4: Disseny i gestió eficient de xarxes urbanes d'autobús d'altes prestacions

7a Jornada AMTU- Encarant la crisi4

Disseny de la xarxa urbana de Transport Col.lectiu

Page 5: Disseny i gestió eficient de xarxes urbanes d'autobús d'altes prestacions

7a Jornada AMTU- Encarant la crisiF. Robusté, 2006

5

TRANSPORT

COL·LECTIU

Cadena GLOBAL de transport

TARIFA TARIFA ?

Page 6: Disseny i gestió eficient de xarxes urbanes d'autobús d'altes prestacions

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

Page 7: Disseny i gestió eficient de xarxes urbanes d'autobús d'altes prestacions

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

Page 8: Disseny i gestió eficient de xarxes urbanes d'autobús d'altes prestacions

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

Page 9: Disseny i gestió eficient de xarxes urbanes d'autobús d'altes prestacions

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

Page 10: Disseny i gestió eficient de xarxes urbanes d'autobús d'altes prestacions

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

Page 11: Disseny i gestió eficient de xarxes urbanes d'autobús d'altes prestacions

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

Page 12: Disseny i gestió eficient de xarxes urbanes d'autobús d'altes prestacions

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

Page 13: Disseny i gestió eficient de xarxes urbanes d'autobús d'altes prestacions

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

Page 14: Disseny i gestió eficient de xarxes urbanes d'autobús d'altes 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

Page 15: Disseny i gestió eficient de xarxes urbanes d'autobús d'altes prestacions

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

Page 16: Disseny i gestió eficient de xarxes urbanes d'autobús d'altes prestacions

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

Page 17: Disseny i gestió eficient de xarxes urbanes d'autobús d'altes prestacions

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

Page 18: Disseny i gestió eficient de xarxes urbanes d'autobús d'altes prestacions

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

Page 19: Disseny i gestió eficient de xarxes urbanes d'autobús d'altes prestacions

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

Page 20: Disseny i gestió eficient de xarxes urbanes d'autobús d'altes prestacions

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

Page 21: Disseny i gestió eficient de xarxes urbanes d'autobús d'altes prestacions

7a Jornada AMTU- Encarant la crisi

Disseny de la xarxa interurbana

Page 22: Disseny i gestió eficient de xarxes urbanes d'autobús d'altes prestacions

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)

Page 23: Disseny i gestió eficient de xarxes urbanes d'autobús d'altes prestacions

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

Page 24: Disseny i gestió eficient de xarxes urbanes d'autobús d'altes prestacions

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:

Page 25: Disseny i gestió eficient de xarxes urbanes d'autobús d'altes prestacions

7a Jornada AMTU- Encarant la crisi

Gestió i control de l’operativa del servei d’autobús

Page 26: Disseny i gestió eficient de xarxes urbanes d'autobús d'altes prestacions

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

Page 27: Disseny i gestió eficient de xarxes urbanes d'autobús d'altes prestacions

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

Page 28: Disseny i gestió eficient de xarxes urbanes d'autobús d'altes prestacions

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?

Page 29: Disseny i gestió eficient de xarxes urbanes d'autobús d'altes prestacions

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

Page 30: Disseny i gestió eficient de xarxes urbanes d'autobús d'altes prestacions

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

·

·

·

Page 31: Disseny i gestió eficient de xarxes urbanes d'autobús d'altes prestacions

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

Page 32: Disseny i gestió eficient de xarxes urbanes d'autobús d'altes prestacions

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

Page 33: Disseny i gestió eficient de xarxes urbanes d'autobús d'altes prestacions

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