José Maria de Ortuzar y de Garate es Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos y Jefe de la Sección de Planeamiento de Carreteras en el Departamento de Infraestructuras y Desarrollo Territorial de la Diputación Foral de Bizkaia. Hablamos con él para conocer un caso ejemplar de utilización de herramientas de simulación de transporte.
- ¿Qué supone para un Departamento de Infraestructuras Viarias utilizar modelos de simulación de transporte?
Los modelos de simulación de transporte son, hoy en día, herramientas fundamentales para las actividades desarrolladas en un Departamento de Infraestructuras viarias como son la planificación, el proyecto y la fase de obras de infraestructuras, por citar algunas, así como la de operación de red de carreteras existentes para detectar nuevos problemas y sus posibles causas. Se puede decir que la principal respuesta a la que contestan los modelos de tráfico es a la de ¿Qué pasa si…? Para un Departamento de Infraestructuras, contestar a esta pregunta resulta clave para tomar decisiones.
Podemos dividir los modelos de simulación de forma orientativa en dos grandes grupos, por una parte, están los modelos macroscópicos o “macro” y los microscópicos o “micro”. Los primeros modelizan ámbitos territoriales extensos frente a los más reducidos de los “micro”. Los valores de intensidad de tráfico en hora punta de mañana y tarde o valores de tráfico diario pasados a valores horarios obtenidos en modelos “macro”, sirven para alimentar el modelo “micro”. Los resultados del “micro” se usan mucho para dimensionar enlaces, que siempre son puntos conflictivos ya que puede aparecer congestión, cuestión siempre problemática y más grave aún en caso de enlaces en entradas y salidas en túneles por motivos de seguridad. La modelización puede alcanzar más precisión si se hace con carácter dinámico.
Tanto la planificación como el proyecto hacen uso de ambos tipos de modelo, si bien en la planificación los “macro” son más habituales, aunque se usen “micro” para zonas que requieran un análisis más detallado, como pueden ser zonas congestionadas. Y para fases de ejecución o construcción son muy útiles sobre todo los “micro”.
Dada la creciente exigencia de calidad de planes, proyectos y procesos constructivos es necesario el manejo de multitud de datos que permitan tener en consideración adecuadamente todos los factores intervinientes en el análisis y estudiar muchos escenarios diferentes. Eso no sería posible sin las potentes herramientas de simulación actuales. Además, con los resultados de los estudios de tráfico y una valoración económica de las soluciones se pueden elaborar estudios coste beneficio que permiten seleccionar junto con otros criterios la solución óptima.
Todo lo anteriormente expuesto pone de relieve la importancia de las herramientas de simulación para un Departamento de Infraestructuras viarias.
- Ud. desarrolla su actividad en el Departamento de Infraestructuras de la Diputación Foral de Bizkaia, ¿podría Ud. exponer cómo se concreta el uso de los modelos de simulación? En particular, actualmente está en fase avanzada de redacción el proyecto de la conexión por carretera entre márgenes de la Ría de Bilbao mediante el túnel Subfluvial de Lamiako, en el que Ud. participa: ¿podría darnos algunas ideas generales del uso de los modelos de simulación en este proyecto?
La Diputación Foral de Bizkaia ejerce competencias en materia de Planificación, Proyecto, Construcción y Operación de carreteras, entre otros, por lo cual, el uso de herramientas de simulación de tráfico es necesario para el adecuado desarrollo de las materias citadas. Sin embargo, la Diputación no dispone de un modelo de simulación de tráfico de su propiedad para sus análisis de tráfico, pero da respuesta adecuada a sus necesidades en este aspecto mediante colaboración con empresas de Ingeniería y Consultoría. Entre estas empresas colaboradoras, las hay tanto especialistas en materia de tráfico como de carácter más generalista.
Respecto del proyecto de conexión entre márgenes de la Ría de Bilbao mediante el Túnel Subfluvial de Lamiako, promovido por la Diputación Foral de Bizkaia y cuyas obras alcanzarán un presupuesto de 450 millones de euros, el uso de modelos de simulación ha sido y es imprescindible, dada la complejidad del proyecto, actualmente en fase avanzada de redacción. La obra se inserta en el área Metropolitana de Bilbao y aporta una conexión nueva, cruzando la barrera física de la Ría, que aumenta el mallado interno de dicha área, la cual está sometida a retos importantes como es una intensidad elevada de tráfico, la congestión recurrente diaria, la vulnerabilidad ante incidentes y los sobrerrecorridos, entre otros. Para analizar el tráfico del proyecto en un área tan compleja, ha sido preciso hacer uso de modelos macroscópicos (como es el denominado Modelo Macroscópico de Bizkaia) y microscópicos. El modelo macroscópico permite el análisis de toda el área sobre la que el subfluvial tendrá impacto de tráfico, y los modelos microscópicos, se centran en los extremos del túnel subfluvial: concretamente el entorno de los enlaces viarios a ejecutar en dichos extremos.
- ¿Cuál es la estructura del Modelo Macroscópico de Bizkaia y en qué tipo de software se apoya?
Con frecuencia, las empresas consultoras especialistas en estudios de tráfico disponen de modelos regionales, y cada modelo es propiedad de la empresa que lo ha creado y lo opera.
El Modelo Macroscópico de Bizkaia, que es un modelo de tipo regional, es una de las herramientas utilizadas en los estudios de tráfico del Subfluvial de Lamiako y ha sido elaborado a lo largo de varios años por la empresa SyT (Sostenibilidad y Transporte), radicada en Leioa (Bizkaia) especializada en materia de transporte y tráfico, y habitual colaboradora de la Diputación. El modelo, desarrollado en base al conocido y potente software de modelización de tráfico y transporte VISUM de la compañía alemana PTV, es propiedad de la empresa SyT, y es utilizado para trabajos de dicha empresa. SyT ha participado en materia de tráfico en la redacción del proyecto de la conexión subfluvial en Lamiako, promovido por la Diputación de Bizkaia, colaborando con la UTE adjudicataria del contrato del proyecto (UTE SENER-EUSKONTROL-IDOM).
Se trata de un modelo macroscópico y multimodal, pues incorpora la oferta y demanda de otros servicios y modos de transporte, además de los de carreteras, como son los ferroviarios, metro y autobuses. El modelo se actualiza y calibra en base a las características y resultados de la red de transporte de Bizkaia, encuestas de tráfico y variables económicas. De hecho, SyT realizó una actualización muy completa del Modelo Macroscópico de Bizkaia para los trabajos del Subfluvial.
El Modelo Macroscópico de Bizkaia, es, por tanto, un modelo multimodal de viajes de pasajeros internos a Bizkaia cuya estructura se compone de las cuatro etapas clásicas de la modelización de transporte, a saber:
• Etapa 1. Generación-Atracción de Desplazamientos. Se calculan los vectores de viajes generados y atraídos en cada una de las zonas en las que se ha dividido el ámbito de Estudio.
• Etapa 2 y 3. Distribución Espacial y modal de los Desplazamientos. En esta etapa se distribuyen los vectores de viajes calculados en la etapa anterior en cada uno de los segmentos de demanda hacia las diferentes zonas de destino y según los diferentes modos.
• Etapa 4. Asignación. Se obtienen los recorridos que hacen por las respectivas redes los desplazamientos hechos en cada modo de transporte, ya sea transporte público combinando servicios y modos, como transporte privado.
- ¿Cómo exportan elementos de oferta y demanda del Modelo macro al modelo Micro?
Los modelos micro son como una lupa de un área específica del ámbito macro en la cual se genera una representación detallada de la realidad viaria. Es como trabajar con capas.
Los escenarios Macro que se simulan en los diferentes escenarios de oferta y demanda, y en los horizontes temporales futuros planteados, proporcionan la demanda global que se produce en todo el ámbito de estudio.
Esto permite hacer un “recorte” a modo de Subred (“subnetwork”) que represente en propio ámbito de estudio del modelo micro. En esta subred se almacena la información principal vinculada a la demanda. Esta demanda generada en el modelo macro y exportada para la extensión concreta del modelo micro es el principal input para generar los tráficos que se han de estudiarse a nivel de detalle con el modelo de microsimulación.
Esta demanda puede representarse de diferentes formas y niveles de detalle, puesto que puede:
• Clasificarse según diferentes tipos de vehículos (ligeros, pesados, motos, …).
• Definirse a nivel de vehículos que entran a la red desde las diferentes zonas del modelo micro o incluso almacenar los caminos o rutas (“paths”) que se obtienen de la propia asignación macroscópica.
• Puede definirse para diferentes periodos horarios (horas punta de mañana o tarde, horas valle, …)
Los modelos de microsimulación han avanzado de forma importante en los procesos de elección de rutas. De hecho, en el caso del Subfluvial de Lamiako, los inputs iniciales del modelo micro procedentes del modelo macro han sido tanto los tráficos que entran / salen en la red (Matriz OD de la subred) lo asegura la consistencia en cuanto a demanda simulada entre ambos modelos.
Dada la extensión de los ámbitos de microsimulación, y las condiciones de circulación son próximas a saturación en los escenarios sin Proyecto, se utilizaron algoritmos de búsqueda dinámica de rutas propia del software de microsimulación VISSIM, tomando como semilla inicial los “paths” o rutas obtenidas de la asignación macroscópica.
Esto permite, manteniendo la compatibilidad o consistencia en la demanda entre el modelo macro y el modelo micro (Matrices OD) representar de forma más realista las condiciones y comportamientos de los conductores en el ámbito de estudio en el uso de la red viaria disponible.
El software de microsimulación utilizado (VISSIM), al igual que el mencionado VISUM de macrosimulación, es también un producto de la firma alemana PTV.
- ¿Qué les permitió identificar en este caso la microsimulación?
La ejecución del Subfluvial de Lamiako modificará la movilidad en sus extremos, lo cual ha obligado a remodelar el viario existente en ellos mediante sendos enlaces.
Para diseñar dicha remodelación, se han elaborado dos modelos de microsimulación: uno para cada enlace y su entorno cercano, al objeto de estudiar las ventajas de una alternativa de diseño del enlace frente a otra, a través de indicadores.
La microsimulación permite estimar una serie de indicadores, como son la intensidad de vehículos y el nivel de servicio en un tramo de carretera dado, la demora y las colas medias y máximas en una intersección, velocidades y densidad de circulación, etc. Apoyándose en los valores de los indicadores para cada alternativa se ha seleccionado la óptima de las analizadas.
En particular, las microsimulaciones han sido elementos clave para dimensionar y diseñar los enlaces. A través de las microsimulaciones se han diseñado estructuras complementarias inicialmente no previstas o se han mejorado las previstas, de manera que permiten eliminar la congestión en los diferentes escenarios temporales en algunas zonas de los enlaces y en sus conexiones con el entramado viario existente.
En síntesis, la microsimulación ha sido en este caso una herramienta imprescindible para poder valorar y comparar las alternativas de solución, y llegar a la más adecuada desde la perspectiva del tráfico.
Se está utilizando también para el diseño de las fases de obra de los enlaces que resultan muy complejas al existir un volumen muy elevado de tráfico y ser una zona muy urbana.
- ¿Qué actuaciones se han podido llevar a cabo o se esperan llevar a cabo después de estos estudios?
Los estudios de tráfico, realizados en base a las herramientas de simulación, han permitido, en el caso del proyecto del subfluvial de Lamiako, alcanzar diversos resultados, a saber:
a. hacer una prognosis de la captación de usuarios en el túnel y en enlaces de extremos (valores diarios y de horas punta de mañana y de tarde) y de las descargas de tráfico en viales congestionados en el área metropolitana de Bilbao, estimar la necesidad de oferta viaria, en términos de, por ejemplo, el número de carriles necesarios, y valorar el impacto positivo de la obra.
b. analizar y comparar las alternativas de configuración de enlaces en los extremos, y elegir la alternativa satisfactoria.
c. también ha sido posible, gracias a las simulaciones, estimar beneficios sociales y ambientales, como son ahorros de tiempo y de distancias recorridas (veh-km), y mediante correlaciones, la reducción de emisiones de contaminantes, de gases de efecto invernadero, consumo de carburantes y lubricantes entre otros.
d. Se ha analizado la opción de compartir el túnel de carretera con una conexión de tipo ferroviario que una las líneas de metro existentes en ambas orillas del Ría de Bilbao.
Existen otros aspectos que están actualmente en fase avanzada de estudio en el proyecto, para los cuales las herramientas de simulación son necesarias, como son entre otros el análisis y la comparación de alternativas para desvíos y rutas alternativas en el estudio de fases de obra. Y cuando se comiencen las obras, las herramientas de simulación serán previsiblemente necesarias para otras actuaciones, como sería el apoyo para toma de decisiones para modificación de acciones de desvío de tráfico, corte de carriles u otras análogas.
Fuera de lo que es el proyecto del subfluvial, y si nos fijamos en la actividad de proyectos, las actuaciones a llevar a cabo con posterioridad serán a priori aquellas comprendidas en el segundo Plan Territorial Sectorial de Carreteras de Bizkaia, en fase avanzada de aprobación administrativa. En ellas se llevarán a cabo estudios análogos a los realizados para el proyecto del Subfluvial, descritos más arriba, con mayor o menor profundidad en función de la envergadura de la actuación considerada.