Calibración del modelo de seguimiento del software de micro simulación VISSIM en carreteras multicarriles en régimen de flujo libre en Uruguay

Abstract

Busca determinar la importancia de los parámetros principales de los modelos de seguimientos en los resultados obtenidos por un software de micro simulación en particular, el VISSIM, desarrollado a partir de las investigaciones de la Universidad de Karisruhe, en Alemania, asi como calibrar dichos parámetros a las características locales

En el presente trabajo se desarrolla un estudio de calibración del modelo de seguimiento del software de micro simulación VISSIM en carreteras multicarriles en régimen de flujo libre en Uruguay. Se realiza una revisión bibliográfica de los fundamentos de la ingeniería de tránsito, de forma de comprender en profundidad los fenómenos que son modelados en el software seleccionado. Asimismo se realiza un estudio de los fundamentos que utiliza el VISSIM para modelar el tránsito y como estos se ajustan a la base teórica previamente presentada. A continuación se realizó una revisión de estudios de calibración en general, y del software VISSIM en particular. También se hizo una especial lectura de los trabajos de calibración realizados a nivel regional, en especial en Uruguay, Argentina y Brasil. Se seleccionaron dos puestos automáticos de conteos de tránsito de la red vial nacional de Uruguay, con alto flujo de tránsito, esperando ver un rango más amplio de regímenes de flujo. En ambos puestos fueron caracterizados dos carriles en una misma dirección, obteniendo velocidades, composiciones, distribución de intervalos y las relaciones de velocidad-flujo-densidad. Posteriormente se desarrollaron los modelos de las secciones de carretera que contenían dichos puestos y se corrieron una serie de simulaciones en busca de ajustar los parámetros de calibración para lograr los mejores resultados. La principal variable de calibración utilizada fue la distribución de intervalos, para lo cual se utilizaron las medidas de ajuste RMSE, MAE y U de Theil. El modelo de seguimiento seleccionado en el software VISSIM fue el Wiedemann 99, ya que es el que mejor se ajusta a la conducción en carreteras. Si bien este modelo contempla 10 parámetros de calibración, de CC0 a CC9, en base a trabajos anteriores se seleccionaron CC1, CC2, CC4, CC5 y CC7 como parámetros de ajuste principales. Los resultados obtenidos permitieron concluir que el parámetro CC1 es el principal a la hora de lograr el ajuste, quedando el CC7 en segundo orden de importancia. En base a dichos resultados se descartaron los parámetros CC2, CC4 y CC5. Los valores obtenidos para estos parámetros (0,5 a 0,7 s para CC1 y 0,15 a 0,20 m/s2 para CC7) indican una conducción más agresiva de los conductores en relación a los valores por defecto, con menores distancias de separación, lo que a su vez deriva en mayores capacidades. Estos resultados están en línea con los trabajos anteriores. Finalmente se destaca que no se llegó a un único valor de ajuste para los cuatro carriles estudiados, lo que sugiere una dependencia de estos parámetros de otras variables además de la idiosincrasia local de los conductores. Posiblemente la velocidad promedio de circulación y la composición del tránsito tengan influencia. También debe considerarse la existencia de un efecto combinado entre el modelo de seguimiento y el modelo de cambio de carril, lo cual puede ser una línea de investigación para futuros trabajos

In this work is developed a calibration of the VISSIM micro simulation car following model in multilane highways in free flow condition in Uruguay. A bibliography review of the traffic flow fundamentals is made, in order to deeply understand the phenomena modelled in the selected software. Additionally, a study of the fundamentals used by VISSIM to model the traffic and how these are adjusted to the theoretical base previously presented is made. After this, a general revision of calibration studies and in particular of VISSIM software was made. A special review of calibration works was also made, at regional level, especially in Uruguay, Argentina and Brazil. Two automatic traffic count station of the Uruguayan national vial network were selected, with high flow rate, hoping to see a wide range of flow conditions. In both stations, two lanes in the same direction were characterized, obtaining speeds, traffic compositions, interval distributions and speed-flow-density relations. After these, models of the highways sections that contained those stations were developed and a series of simulations were run in the search to adjust the calibration parameters in order to obtain the best results. The main calibration variable used was interval distributions, for which adjustments measures RMSE, MAE and U of Theil were used. The following model selected in the VISSIM software was Wiedemann 99, because it is the one with a better adjustment to highways driving. Although this model takes into account 10 calibration parameters, from CC0 to CC9, taking into account previous researches CC1, CC2, CC4, CC5 and CC7 were selected as the main parameters of calibration. The results obtained allowed to conclude that the CC1 parameter is the main one when trying to obtain an adjustment, remaining CC7 in second order of importance. Taking these results into account, CC2, CC4 and CC5 parameters were disregarded. The values obtained for this parameters (0,5 to 0,7 s for CC1 and 0,15 to 0,20 m/s2 for CC7) indicate a more aggressive driving behavior in relation to the default values, with shorter separation distances, which in turns leads to higher capacities. These results are aligned with previous works. Finally, it is remarked that it was not possible to reach a unique value for the four studied lanes, which suggests a dependence of these parameters with other variables besides local idiosyncrasy of drivers. Possibly, the average circulation speed and traffic composition have a direct influence. Also, the existence of a combined effect between the car following model and the lane change model should be considered, which can be an investigation line for future works.