MODELACIÓN DE LA
DEMANDA DE
TRANSPORTE CON
Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia
Modelación de la
demanda de
transporte con
TransCAD
Tunja, 2006
ISBN Obra Independiente: 978-958-44-2052-7 Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia Tunja, Boyacá, Colombia.
Medio electrónico o digital: Cd-Rom Formato: PDF
2007-07-09
PRESENTACIÓN
El propósito fundamental de este documento no es otro que apoyar las labores académicas de pregrado del curso electivo “Modelación de la demanda de transporte con TransCAD” del último semestre académico del programa de Ingenieria en Transporte y Vías de la Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia (UPTC). Por supuesto que esta afirmación no impide que el libro pueda ser usado en programas de especialización, en diplomados o en cursos de corta duración; por el contrario, su diseño modular facilita su utilización en cursos formales y además está concebido para que el estudiante, por su propia cuenta, pueda avanzar en el aprendizaje autónomo de TransCAD como herramienta de modelación del transporte; lo único que se requiere como conducta de entrada es que el estudiante haya cursado las asignaturas de redes y demanda de transporte, ya que de otra manera sería muy difícil alcanzar un correcto aprovechamiento de los temas tratados.
El autor de esta obra deja en claro que existen muchos otros paquetes informáticos que pueden ser utilizados como herramientas de apoyo en los procesos de planificación de transporte; se pueden mencionar entre otros, QRS II, Emme/2 y PTV Vision, de los cuales la UPTC, al igual que en el caso de TransCAD, también tiene licenciamiento. No se podría afirmar que alguno de estos paquetes sea mejor que otro, salvo en algunos aspectos específicos; tan solo se puede decir que el autor tiene más experiencia en el manejo de TransCAD y ésta es virtualmente la única razón por la cual se ha preferido el uso de este software sobre los demás.
Los contenidos del libro han sido agrupados en dos secciones. La sección A es algo así como la fase de aprestamiento, con la cual se pretende que el estudiante se familiarice con el manejo de TransCAD. Al final de esta fase, el estudiante debe estar en capacidad de crear y utilizar archivos geográficos para el análisis de transporte, debe ser capaz de construir y manipular matrices y redes, y debe manejar sistemas de rutas y referencias lineales. Además, con el estudio de algunos temas especiales podrá generar documentos profesionales de caracterización de sistemas de transporte. Como parte final de esta primera sección, se propone la realización de un proyecto para poner en práctica lo aprendido, utilizando los datos recopilados en el estudio realizado por la UPTC, en Barrancabermeja durante el año 2005; claro que lo más seguro es que con el paso del tiempo se disponga de más información, así que en el futuro se podrían considerar algunos proyectos diferentes.
La sección B se desarrolla siguiendo la secuencia del modelo clásico de transporte: generación, distribución, partición modal y asignación; aunque, para despertar el interés y tratar de motivar al estudiante, se ha preferido dar inicio a la sección B con el tema de calibración de la red, es decir la asignación de los viajes del año base y su comparación con los flujos observados en las estaciones de conteo dispuestas para tal fin. La fase de generación ha sido dividida en dos: en primer lugar se estudia la producción de viajes, y en segundo término se tratan algunos aspectos de la atracción y el balanceo de viajes. En lo referente a la distribución de viajes, son estudiados los métodos clásicos, dando especial énfasis a los modelos de gravedad. La partición modal trata con mayor detalle los modelos de elección discreta, aunque también se hace referencia a los modelos de regresión y de clasificación cruzada. Finalmente, debido a que ya había sido tratado el tema básico de asignación, se incluye un último capítulo con algunos algoritmos de asignación avanzada.
Naturalmente que el alcance de TransCAD es mucho mayor que el mostrado en esta obra. De hecho, todos los temas relacionados con la asignación de viajes a redes de transporte público y todas las aplicaciones logísticas y de ruteo, han sido dejadas por fuera de los temas tratados. Esta situación de ninguna manera indica que este libro esté incompleto; tampoco se pretenderá incluir posteriormente estos temas, excepto el de asignación a redes de transporte público, que si tiene relación con el proceso de planificación del transporte. Lo que se ha querido es extraer, de los manuales y las ayudas del programa, los elementos básicos para la modelación de sistemas de transporte.
A
1. Creación de un archivo geográfico elemental 9
2. Arcos y nodos 17
3. Áreas 23
4. Tablas y vistas de datos 29
5. Matrices 37 6. Redes 47 7. Sistemas de rutas 59 8. Referencias lineales 69 9. Temas especiales 75 10. Impresión de documentos 87
11. Proyecto 1: Caracterización de viajes en Barrancabermeja 93
SISTEMA DE INFORMACIÓN GEOGRÁFIC
O PARA ANÁLISIS DE TRANS
P
Lección 1: Creación de un archivo geográfico elemental
9
LECCIÓN
1
CREACIÓN DE UN ARCHIVO GEOGRÁFICO ELEMENTAL
Un Sistema de Información Geográfica (SIG) se define como un conjunto de herramientas informáticas que captura, almacena, transforma, analiza, gestiona y edita datos, espacialmente referenciados.
En transporte, los datos geográficos aparecen almacenados de diversas formas: como puntos, líneas, polígonos o áreas y redes, es decir una combinación de puntos y líneas. La referenciación espacial es el medio por el cual los datos geográficos se relacionan con una localización.
Normalmente, las bases de datos de los SIG consisten en conjuntos de datos que se agrupan en capas. Cada capa representa un determinado tipo de información geográfica. Por ejemplo, una capa puede incluir información sobre las calles de un espacio urbano, otra sobre los suelos de esa área, mientras que una tercera puede contener los datos sobre la altitud del terreno.
Creación de un archivo
Antes de iniciar la sesión en TransCAD, es recomendable crear una carpeta para almacenar todos los archivos que se generan durante su utilización.
En la opción File del menú principal se debe elegir New, y en el cuadro correspondiente se marca el tipo de archivo
Geographic File.
Luego de pulsar el botón OK, aparece una caja para seleccionar el tipo de archivo geográfico que se pretenda crear.
En este caso, se creará un archivo geográfico de puntos para representar la ubicación de los terminales de transporte urbano que existen en un área delimitada de una ciudad. Esta información se dispondrá en una capa denominada “Terminales”.
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Lección 1: Creación de un archivo geográfico elemental
Luego de pulsar el botón OK, aparece una caja para seleccionar la carpeta en la que se debe almacenar la información, al igual que el nombre del archivo correspondiente. En este caso, se decidió que el nombre del archivo sería el mismo nombre de la capa, es decir, “Terminales”.
Lección 1: Creación de un archivo geográfico elemental
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En este momento se encuentrapreparado el archivo para introducir los puntos que representarán los terminales de transporte.
Solamente hace falta seleccionar Tools del menú principal, y en Map Editing elegir Toolbox, para que aparezca la barra de herramientas que permite localizar los puntos.
Para crear los puntos, se debe elegir el botón de la caja de herramientas y picar en el espacio de trabajo, en aquellos sitios donde se quieran ubicar.
Una vez ubicados, se debe picar el botón para salvar los cambios.
Para cancelar, se debe oprimir el botón
Para borrar, se oprime el botón y luego se pica sobre los puntos que se van a eliminar.
Atributos de los objetos
El botón proporciona una forma rápida de incluir los atributos asociados a los objetos. Solamente es necesario picar el botón y luego sobre cada objeto para introducir sus atributos correspondientes.
En este caso, los botones y permiten salvar los cambios o cancelar la acción, según sea necesario.
Utilizando el botón de la barra principal, se genera una vista de la tabla de datos que permite la introducción y edición de información.
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Lección 1: Creación de un archivo geográfico elemental
Estilos y etiquetas
El botón de la barra principal activa una caja donde se muestran las capas utilizadas. El botón Hide Layer hace invisible la capa, el botón Add Layer permite adicionar una capa y el botón Drop Layer sirve para eliminar capas.
El botón Style… permite modificar las fuentes, los colores y los íconos con los cuales se representan los objetos en el archivo.
Para asignar etiquetas, se debe elegir el nombre del campo que contiene la información asociada al objeto.
Por ejemplo, para que aparezca junto a cada Terminal su nombre correspondiente, se debe elegir el campo “Nombre”, la fuente, el tamaño y el color.
También pueden usarse y para acceder rápidamente a las cajas de estilo y etiquetas respectivamente.
Lección 1: Creación de un archivo geográfico elemental
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La vista después de aplicar estilos yetiquetas, podría verse como la siguiente. Puede observarse que el mapa ha sido archivado con el nombre “Leccion 1”.
Escalado de símbolos
En ocasiones es conveniente enriquecer la información presentada en un mapa.
Esto puede hacerse de muchas formas, entre ellas, cambiando el tamaño de los símbolos, con base en alguno de los atributos asociados al objeto.
Al oprimir el botón se activa la caja que permite el escalado de símbolos. Allí se debe elegir el campo que contiene la información que se tomará como base para el escalado; por ejemplo, el número de despachos diarios que se hace desde cada Terminal.
Luego de oprimir el botón Apply el tamaño de los símbolos cambia en función del campo seleccionado.
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Lección 1: Creación de un archivo geográfico elemental
Para esto, se debe elegir la opción Formula… de la caja que permite el escalado de símbolos. Aparece una caja para escribir la fórmula, utilizando la lista de campos, la lista de operadores y la lista de funciones.
Creación de gráficas generales
Oprimiendo el botón resulta muy fácil crear gráficas con base en la información almacenada. Simplemente debe seleccionarse el campo que proporciona las etiquetas para identificar cada una de las series, y el campo que contiene los datos a graficar.
Por ejemplo, para hacer una gráfica del número de despachos diarios por Terminal, se debe elegir el campo “Nombre” para crear las etiquetas y el campo “Despachos Diarios” que contiene los valores numéricos.
Luego se especifican las propiedades con las cuales se hará la gráfica, tales como título, tipo de gráfica, encabezado, pie de página, ejes, fuentes y estilos.
Lección 1: Creación de un archivo geográfico elemental
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Para el estudiante
1. Elabore un archivo geográfico que contenga por lo menos 10 puntos. Considere: Municipios, aeropuertos, centros comerciales, colegios, estaciones de servicio, etc.
2. Asocie por lo menos 5 campos de información. Por ejemplo, si es un aeropuerto, suponga: Nombre del aeropuerto, pasajeros nacionales, pasajeros internacionales, volumen de carga transportada, número de despachos, etc.
3. Practique cambiando estilos y etiquetas; explore las distintas opciones.
4. Escale los símbolos utilizados con los datos de los campos y empleando fórmulas. 5. Grafique algunos datos de interés.
Lección 2: Arcos y nodos
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LECCIÓN
2
ARCOS Y NODOS
La representación de un sistema vial o de transporte, puede hacerse a través de arcos y nodos. Los arcos o líneas servirán para representar las vías; y los nodos o puntos corresponderán a las intersecciones.
Arcos y nodos tendrán sus propios atributos. Si se trata de vías, puede considerarse el nombre, la velocidad, la capacidad, el número de carriles, el tipo de pavimento, el ancho de calzada, el volumen de tránsito en uno u otro sentido, etc. En las intersecciones se tendrá información relativa al nombre o dirección, si existen o no dispositivos de control de tránsito, número de accidentes, existencia de semáforos, etc.
La combinación de líneas y puntos hará posible la configuración de redes, sobre las cuales se pueden aplicar poderosas herramientas de análisis.
Creación del archivo
En esta lección se creará un nuevo archivo geográfico de nombre “Sistema vial”, eligiendo la opción Line Geographic File y marcando Create a
Table for endpoint data. Esto permitirá la creación
de un archivo con dos capas, una para los datos asociados a las líneas, la cual se ha denominado “Arcos” y otra para los puntos, identificada con el nombre “Nodos”.
Los atributos de los arcos serán: Nombre, carriles, ancho, volumen_sentido_A, volumen_sentido_B y velocidad.
Los atributos de los nodos serán: Nombre, accidentes_daños, accidentes_heridos y accidentes_muertos.
Los tipos de dato a utilizar deben ser los apropiados según la naturaleza de la variable.
Al igual que en la lección anterior, se debe seleccionar Tools del menú principal, y en Map
Editing elegir Toolbox, para que aparezca la barra de herramientas que permite localizar las
líneas.
El botón permite localizar los nodos y dibujar los arcos. Solamente debe hacerse click para ubicar el nodo inicial, desplazar el indicador hasta el nodo final y hacer doble click.
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Lección 2: Arcos y nodos
Ha sido creado un archivo que contiene 2 capas, 12 puntos en la capa “Nodos” y 20 líneas en la capa “Arcos”. Por ahora, la capa “Nodos” contiene información de identificación (ID del 1 al 12) y de coordenadas; la capa “Arcos” contiene también la identificación (ID del 1 al 20), longitud y dirección (Dir).
Por defecto todos los arcos son creados con dirección 0, es decir sin restricción en cuanto a sentido de circulación.
Para introducir los datos de los demás campos hay dos opciones:
1. Utilizando los botones y de la barra de herramientas, para introducir la información de cada arco y de cada nodo respectivamente. En este caso es necesario mantener activada la capa “Arcos”.
2. Utilizando el botón de la barra principal. En este caso debe activarse primero la capa que contiene la información que se va a introducir y luego oprimir el botón.
Los datos suministrados se presentan a continuación.
Nodos
ID Longitude Latitude Nombre Accidentes_danos Accidentes_heridos Accidentes_muertos
1 -391 305 Cr. 10 - Cll. 16 25 5 1 2 200 305 Cr. 10 - Cll. 27 15 0 1 3 200 -224 Cr. 24 - Cll. 17 12 0 0 4 0 -224 Cr. 24 - Cll. 23 5 0 0 5 0 -37 Cr. 20 - Cll. 23 19 10 2 6 -191 -37 Cr. 20 - Cll. 19 17 7 0 7 -191 -224 Cr. 24 - Cll. 19 9 1 0 8 -391 -224 Cr. 24 - Cll. 16 11 0 2 9 -391 -37 Cr. 20 - Cll. 16 14 6 1 10 -391 142 Cr. 15 - Cll. 16 32 11 3 11 200 142 Cr. 15 - Cll. 27 26 9 2 12 200 -37 Cr. 20 - Cll. 27 4 0 0
Lección 2: Arcos y nodos
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ArcosID Length Dir Nombre Carriles Ancho Volumen_sentido_A Volumen_sentido_B Velocidad 1 65,790 0 Cr. 10 2 3,60 200 180 45 2 81,119 0 Av. Circunvalar 4 4,00 250 310 50 3 22,264 0 Cr. 24 2 3,80 135 162 35 4 20,677 0 Cll. 23 2 3,60 105 94 40 5 21,262 0 Cr. 20 2 3,65 123 136 35 6 20,677 0 Cll. 19 2 3,50 132 124 38 7 22,264 0 Cr. 24 2 3,80 85 62 42 8 20,677 0 Cll. 16 2 3,95 90 122 45 9 19,793 0 Cll. 16 2 3,95 98 105 40 10 65,790 0 Cr. 15 2 3,90 165 105 35 11 19,793 0 Cll. 27 2 3,85 75 54 38 12 22,264 0 Cr. 20 2 3,65 100 90 36 13 30,385 0 Tr. 25 2 3,50 150 0 25 14 20,677 0 Cll. 27 2 3,85 46 64 33 15 21,262 0 Cr. 24 2 3,80 175 160 32 16 22,264 0 Cr. 20 2 3,65 95 78 31 17 29,790 0 Tr. 17 2 3,70 120 0 26 18 18,024 0 Cll. 27 2 3,95 58 75 29 19 18,024 0 Cll. 16 2 3,95 85 85 28 20 29,790 0 Tr. 26 2 3,70 85 0 24
Modificación de Arcos
En la tabla anterior, que contiene la información asociada a los arcos, se puede observar que todas las líneas tienen doble sentido de circulación, ya que el campo “Dir” para todos los arcos es igual a 0.
Para modificar este atributo y dar a cada arco el sentido correcto, es necesario seleccionar cada arco o cada grupo de arcos a modificar, utilizando alguno de los botones de selección:
Permite seleccionar objetos individuales, haciendo click sobre ellos.
Selección de todos los objetos que sean encerrados por el círculo.
Selección de todos los objetos que sean encerrados por la forma dibujada.
Limpia la selección.
Después de haber seleccionado el arco o los arcos a modificar, se ingresa por la opción Networks/Paths y se pica sobre Link Directions.
Finalmente en la caja de diálogo Link Direction se elige la dirección correspondiente del arco o de los arcos que se desean modificar.
La dirección Two Way corresponde al valor 0 almacenado por defecto en todos los arcos.
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Lección 2: Arcos y nodos
Para visualizar los cambios realizados en la capa “Arcos”, se puede utilizar el botón de la barra principal y en Style marcar Direction of Flow.
También pueden emplearse algunos botones para modificar los arcos:
Divide un arco en dos y genera el nodo correspondiente.
Une dos arcos en uno solo y elimina el nodo correspondiente.
Permite modificar la forma de un arco sin generar nodos adicionales.
Utilizando el botón se pueden escalar los arcos con base en alguno de sus atributos. La siguiente gráfica fue escalada a partir de la suma de los volúmenes en ambos sentidos de circulación.
Lección 2: Arcos y nodos
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Diagrama de flujos en intersecciones
El botón proporciona una herramienta muy fácil de utilizar, para generar imágenes con los flujos de alguna intersección.
Es muy importante tener en cuenta que el total de flujos en la intersección debe estar balanceado y que a la intersección seleccionada deben concurrir por lo menos tres arcos.
Por último, es necesario que la capa de líneas tenga información de flujos por sentido de circulación para poder generar la imagen.
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Lección 2: Arcos y nodos
Creación de gráficas temáticas
Oprimiendo el botón es posible enriquecer el mapa con gráficas generadas a partir de la información asociada a cada capa.
Por ejemplo, es posible crear un mapa que incluya gráficas de accidentes por intersección.
Para el estudiante
1. Elabore un archivo geográfico que contenga por lo menos 25 arcos.
2. Asocie por lo menos 8 campos de información a cada arco y 6 a cada nodo. Los arcos deben tener información balanceada de flujos.
3. Genere el diagrama de intersecciones para todos los nodos en los cuales sea posible. 4. Construya mapas temáticos con los datos de interés.
Lección 3: Áreas
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LECCIÓN
3
ÁREAS
Con el propósito de considerar la dimensión espacial de la demanda de transporte, es necesario dividir el área de estudio en zonas de características homogéneas. En TransCAD dichas zonas son consideradas como áreas con ciertas características económicas, sociológicas y demográficas.
Normalmente los atributos de cada área o zona pueden ser, entre muchos otros, los siguientes: • Producto interno bruto
• Valor promedio del suelo • Superficie
• Población por zona y categoría socioeconómica • Ingreso promedio por familia
• Densidad poblacional
• Número y tipo de puestos de empleo • Número y tipo de cupos escolares por zona • Tamaño promedio del grupo familiar por zona
• Usos del suelo en el análisis de demanda de transporte
Creación del archivo
En esta lección se creará un nuevo archivo geográfico de nombre “Zonas”, eligiendo la opción
Area Geographic File.
El nombre dado a la capa correspondiente en este caso, es el mismo nombre del archivo. El estudiante debe tener claro que en realidad puede ser cualquier nombre.
Los atributos de las áreas o de las zonas serán: Uso de suelo, Estrato, Población, Ingreso por familia, Puestos de Trabajo y Cupos escolares. Al igual que en las lecciones anteriores, los tipos de dato a utilizar deben ser los apropiados según la naturaleza de la variable.
Haciendo uso de los botones de la caja de herramientas para esta capa, se dibujarán 10 zonas adyacentes.
Adicionar área
Eliminar área
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Lección 3: Áreas
El área de cada zona es calculada internamente por el programa, con base en su forma y dimensiones.
Los demás datos se introducen desde el teclado, utilizando alguna de las dos opciones siguientes:
Se introducen los datos de todas las zonas en la tabla correspondiente.
Se introduce la información zona por zona haciendo click sobre el área y digitando la información.
Zonas
ID Área Uso de suelo Estrato Población Ingreso familiar Puestos de trabajo Cupos Escolares 1 984,6376 Residencial 4 3500 850000 100 250 2 381,2867 Comercial 4 450 745000 1100 100 3 502,5426 Institucional 3 250 680000 1700 0 4 314,5602 Comercial 4 325 845000 950 150 5 467,8177 Educacional 4 435 775000 425 3500 6 486,7062 Residencial 1 4300 420000 175 150 7 449,7735 Mixto 2 2500 525000 525 725 8 457,7716 Industrial 3 420 675000 2500 0 9 468,7178 Mixto 2 1700 600000 720 1200 10 239,1546 Mixto 3 850 725000 450 650
Mapas temáticos
Con el botón es posible construir mapas temáticos de colores con áreas, utilizando para esto alguno de los atributos asociados a la capa.
Por ejemplo, utilizando el atributo “Uso_suelo” que contiene información de seis categorías, se puede generar un mapa temático de color con mucha facilidad.
Es posible modificar estilos como el color y el relleno, activando la pestaña
Styles de la caja de diálogo Color Theme.
Igualmente, resulta útil hacer click sobre el botón Manual… para modificar estilos y número de clases a utilizar.
Lección 3: Áreas
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En una capa de áreas, también se puede utilizar el botón para presentar mapas temáticos de interés con gráficas de la información almacenada.Mapas tridimensionales
El trabajo con áreas facilita la creación de mapas tridimensionales o mapas prismáticos, muy útiles al momento de presentar informes o en el trabajo de análisis de variables en modelación de transporte. Para lograrlo, se debe entrar por Map en el menú principal, hacer click sobre Prism Map… e ingresar el título del gráfico, el campo que se utilizará para establecer la escala tridimensional, el encabezado y el pie de página.
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Lección 3: Áreas
aparecerá una caja de controles para modificar la imagen.
Puntos de densidad
La representación gráfica de algunas variables socio-económicas como población o cupos escolares, resulta muy ilustrativa si se hace mediante puntos de densidad.
El botón permite la
construcción de este tipo de mapas, que como el mostrado en la figura brinda información acerca de la población de cada una de las zonas de análisis. Únicamente es necesario indicar el campo que contiene la información con la cual se construirá el mapa.
Lección 3: Áreas
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Generación de centroides
Un centroide puede considerarse como el punto que representa una zona. En general, el centroide constituye el punto de origen y destino de todos los viajes que van o vienen de una zona.
El centroide se ubica cerca del centro de la zona que representa y se vincula al sistema vial por uno o más conectores.
Para generar los centroides a partir de la información de áreas o zonas, se debe ingresar por Tools y luego picar en
Export…
Este procedimiento genera un archivo geográfico nuevo que debe ser almacenado con algún nombre, por ejemplo “Centroides”. Para vincular este nuevo archivo geográfico al mapa, es necesario ingresar por Map, luego picar en Layers… y hacer click sobre el botón Add Layer.
Finalmente se debe elegir de la caja File
Open el archivo “Centroides”.
Ahora el mapa tiene dos capas, la capa inicial denominada “Zonas” y la nueva capa que contiene los centroides, denominada por defecto “Zonas: 1”.
Para modificar el nombre de la nueva capa, se debe picar sobre el botón Rename… y luego digitar el nombre que se quiera dar a la capa, por ejemplo “Centroides”.
Es conveniente activar la opción Change
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Lección 3: Áreas
Algo más sobre mapas
La barra principal de herramientas contiene unos botones que ayudan a mejorar la presentación de los mapas. La utilidad de algunos de ellos se indica a continuación.
Localización manual de etiquetas
Cuadro de texto
Texto en trayectoria curva
Rectángulo
Rectángulo redondeado
Círculo
Forma libre
Línea de trayectoria libre
Curva de trayectoria libre
Símbolo
Norte
Inserta archivo gráfico bmp o jpg
Para el estudiante
1. Elabore un archivo geográfico que contenga por lo menos 15 zonas.
2. Asocie por lo menos 6 campos de información a cada zona. Por ejemplo, ingreso promedio de los hogares en la zona, número promedio de automóviles por hogar, número de empleados del comercio que trabajan en la zona, número de otros empleados que trabajan en la zona, número de unidades de vivienda ocupadas en la zona, tiempo de viaje dentro de la zona, etc.
3. Genere los centroides de las zonas y vincule esta información al archivo principal. 4. Construya mapas temáticos de interés para el análisis de la demanda de transporte. 5. Elabore mapas tridimensionales.
Lección 4: Tablas y vistas de datos
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LECCIÓN
4
TABLAS Y VISTAS DE DATOS
En las tres lecciones anteriores se ha hecho uso de tablas para almacenar los datos asociados a las capas. Las tablas en general, pueden ser utilizadas para agregar y anular los datos introducidos, revisar sus valores, crear campos de fórmula, o calcular estadísticas.
No deben confundirse las tablas con matrices. Si bien es cierto que hasta ahora no se han utilizado matrices, puede decirse que éstas, a diferencia de las tablas, contienen datos tales como flujos del origen-destino, distancia, costos y tiempos de viaje.
TransCAD proporciona las funciones para crear y realizar operaciones con matrices, así como herramientas para el análisis espacial y la visualización avanzada de datos. Igualmente, permite el uso de tablas con datos propios, es decir digitados durante la creación de los archivos geográficos, pero también es posible utilizar datos que se encuentren almacenados en formatos tales como Excel, dBase, tipo texto, Access, Oracle, SQL Server, y muchos otros.
Utilización de datos desde Excel
Para trabajar esta sección es indispensable inventar un nuevo archivo geográfico de 10 puntos (centroides) y crear un archivo en Excel que contenga algunos atributos de esos 10 objetos.
Tabla de Excel
Zona Uso_suelo Estrato Poblacion Ingreso_familiar Puestos_trabajo Cupos_Escolares
1 Residencial 4 3500 850000 100 250 2 Comercial 4 450 745000 1100 100 3 Institucional 3 250 680000 1700 0 4 Comercial 4 325 845000 950 150 5 Educacional 4 435 775000 425 3500 6 Residencial 1 4300 420000 175 150 7 Mixto 2 2500 525000 525 725 8 Industrial 3 420 675000 2500 0 9 Mixto 2 1700 600000 720 1200 10 Mixto 3 850 725000 450 650
Como el propósito de esta sección es aprender a vincular datos externos al mapa, es obvio que no es necesario adicionar campos a la capa.
Vista de Datos ID Longitude Latitude 1 -363 332 2 -105 276 3 117 353 4 338 187 5 126 49 6 -243 120 7 317 -147 8 -42 -98 9 -440 -58 10 -249 -181
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Lección 4: Tablas y vistas de datos
De hecho, los únicos campos que contiene la vista de datos de la tabla, son aquellos que se generan automáticamente en TransCAD, es decir la identificación (ID) y las coordenadas (Longitude y Latitude).
Para vincular los datos almacenados en Excel al archivo geográfico que se encuentra en uso, debe existir un campo común tanto en la tabla como en el archivo de datos; en este caso, ID y Zona respectivamente.
Los pasos a seguir son:
1. Mantener activa la vista que contiene el mapa con los centroides.
2. Ingresar por File, Open y abrir el archivo que contiene los datos en Excel.
3. Archivar la información en un archivo de extensión bin.
4. Hacer click sobre el botón y verificar que los datos de los campos comunes, en este caso ID y Zona, se encuentren indicados correctamente.
Después de ejecutar estos pasos, se crea automáticamente una nueva vista de datos que contiene la información de la vista de datos original, más la información contenida en la tabla de Excel.
Puede observarse que los campos ID y Zona quedan protegidos, ya que al ser la información en común que permite adjuntar la información, no tendría que ser modificada.
Lección 4: Tablas y vistas de datos
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Ahora esta información está disponible para ser utilizada en algún procedimiento o en la elaboración de mapas temáticos o en la generación de más información.Creación de un campo de fórmula
El botón hace posible calcular y almacenar resultados de fórmulas en campos. Para esto, se debe especificar la fórmula a calcular, eligiendo los campos y operadores a utilizar, de listas preestablecidas.
Por ejemplo, se puede calcular la relación porcentual entre los puestos de trabajo y la población por zona. El resultado aparecerá en la vista de datos correspondiente.
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Lección 4: Tablas y vistas de datos
El botón permite cambiar el nombre de los campos.
Siguiendo con el ejemplo anterior, puede ser conveniente modificar el nombre del campo nuevo, ya que [Formula Field] no es lo suficientemente descriptivo.
En la caja Column Settings se debe seleccionar el campo cuyo nombre se quiere cambiar y en el espacio correspondiente, digitar el nuevo nombre.
Se puede observar que existen algunos campos en estado de sólo lectura, tales como ID, Zona y Trabajo/Población.
El estado de los dos primeros se puede modificar haciendo click en Read Only.
Modificación de vistas de datos
TransCAD permite la creación y utilización de cualquier número de vistas de datos. Una vista de datos puede contener una tabla o varias tablas unidas entre sí. También es posible crear diferentes vistas de datos de una misma tabla, lo cual es bastante útil en el análisis de sistemas de transporte.Con el botón se pueden seleccionar los campos que se presentarán en una vista de datos.
A la izquierda está la lista de campos disponibles y a la derecha se encuentra la lista de campos seleccionados. Solamente es necesario elegir los campos que contendrá la vista, adicionando o quitando campos, con los botones
Add>> y <<Drop, respectivamente.
También se puede cambiar la posición de los campos usando los botones Move Up y Move Down.
Como ejemplo, se ha generado una vista de datos con los campos que contienen la información de identificación (ID), Uso de suelo, estrato y población.
Lección 4: Tablas y vistas de datos
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Con el botón se puede ordenar la vista de datostomando como criterio algún campo en particular. Por ejemplo, si se quiere ordenar la vista de datos con base en la población, se ubica el cursor sobre la columna o sobre algún dato del campo y se hace click sobre el botón.
En este caso, el ordenamiento siempre se hace ascendentemente.
Cuando sea necesario considerar más criterios en el ordenamiento, se debe ingresar por Dataview, picar Sort… y en la caja Sort a
Dataview, seleccionar los campos que servirán como criterio de
ordenamiento e indicar si se toma en forma ascendente o descendente.
Es posible especificar hasta cuatro criterios de ordenamiento de la vista de datos, sin importar el tipo de dato que se esté utilizando, es decir pueden combinarse campos tipo caracter con campos reales y enteros.
En TransCAD se pueden ordenar los datos y generar vistas para cada una de las combinaciones de ordenamiento que se hagan. De hecho, como se había mencionado anteriormente, es posible crear cualquier cantidad de vistas de datos.
También pueden utilizarse los siguientes botones para modificar una visa de datos:
Modificación de las propiedades generales de la vista de datos.
Reducción de ancho de columna
Aumento del ancho de columna
Ocultar columnas
Bloquear columnas
Estadística de los campos
Oprimiendo el botón se obtiene una vista de datos nueva que contiene un reporte estadístico básico de los campos:
• Número de observaciones • Sumatoria de las observaciones • Valor mínimo
• Valor máximo • Media aritmética • Desviación estándar
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Lección 4: Tablas y vistas de datos
Al igual que cualquier otra vista de datos, esta nueva vista de datos es susceptible de modificaciones. Suponiendo que fuera necesario calcular un dato estadístico complementario, tal como el coeficiente de variación, solamente tendría que oprimirse el botón Formula Field para crear un campo de fórmula, dividiendo la desviación estándar entre la media.
De la misma manera tendría que procederse para crear cualquier campo adicional que se considere necesario.
Esta vista de datos puede guardarse como un archivo independiente, para ser utilizado posteriormente.
Es importante señalar que cualquier modificación hecha a los datos contenidos en la tabla, hará que se actualicen los valores en la vista de datos.
Diseño de espacios de trabajo
El programa permite personalizar y grabar espacios de trabajo. Un espacio de trabajo puede entenderse como un conjunto de ventanas que contienen diferentes tipos de información. Por ejemplo, puede acomodarse en la pantalla, uno o varios
mapas temáticos, uno o varios gráficos generales y una o varias vistas de datos, etc.
Esta disposición de ventanas, que se hace a voluntad del usuario, se puede grabar en un archivo de tipo wrk.
Para hacerlo, se debe ingresar por File del menú principal y elegir Save Workspace… enseguida se dará el nombre correspondiente al archivo, por ejemplo “Espacio de Trabajo”. Posteriormente, cuando se requiera utilizar nuevamente este espacio de trabajo específico, se ingresará por la opción File del menú principal, donde se eligirá Open Workspace… Un espacio de trabajo típico puede utilizarse en la realización de presentaciones de los estudios de transporte, o simplemente con propósitos de análisis preliminar en el proceso de planeación.
Una forma representativa de un espacio de trabajo se muestra en la siguiente figura.
Lección 4: Tablas y vistas de datos
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Selección por condición
Para seleccionar objetos en un mapa, pueden usarse los botones correspondientes de la barra de herramientas, picando directamente sobre cada uno de los objetos a seleccionar.
Sin embargo, en algunas ocasiones puede ser muy útil seleccionar automáticamente elementos que cumplan determinada condición. Por ejemplo, zonas o centroides con población mayor a 12,000 habitantes, zonas con menos de 500 cupos escolares, etc.
Para hacerlo, se debe picar sobre el botón e indicar la condición que se utilizará para la selección. Por ejemplo, si se quieren seleccionar todos los centroides que tengan menos de 500 cupos escolares, se debe seleccionar el campo y el operador de las listas disponibles.
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Lección 4: Tablas y vistas de datos
Para el estudiante
1. Elabore un mapa que contenga 3 capas: Estaciones de servicio, vías principales y zonas. No adicione campos a ninguna de estas tres capas.
2. Invente un archivo en Excel con la información relativa a las estaciones de servicio. 3. Genere un archivo en Visual Fox Base con la información relativa a las vías principales. 4. Haga un archivo en Excel con los datos asociados a las zonas.
5. Vincule los datos de estaciones de servicio, vías principales y zonas. 6. Incluya campos de fórmula en cada una de las tablas.
7. Genere las estadísticas de cada tabla. 8. Pruebe modificando las vistas de datos.
9. Personalice y grabe por lo menos tres espacios de trabajo, utilizando mapas temáticos, gráficas generales, mapas tridimensionales, tablas, etc.
Lección 5: Matrices
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LECCIÓN
5
MATRICES
En términos generales, una matriz no es más que una tabla rectangular de datos. En los procesos de planeación de transporte, las matrices contienen datos arreglados por pares de zonas (O-D), tales como viajes o flujos de origen-destino, distancia, costos, tiempos de viaje, etc.
TransCAD cuenta con funciones para crear y realizar operaciones con matrices, así como herramientas para el análisis espacial y la visualización avanzada de datos. Estas herramientas permiten visualizar y entender los flujos de transporte, así como las características de la red.
Creación de una matriz
Para crear una nueva matriz, se debe picar el botón de la barra principal y seleccionar el tipo de archivo Matrix. En el presente ejemplo la matriz contendrá el número de viajes en taxi que se realizan entre las zonas.
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Lección 5: Matrices
Los datos que contendrá la matriz se pueden digitar directamente en la ventana activa. Si los datos de la matriz cumplen con algún tipo de condición especial, es posible usar alguna de las herramientas de llenado automático.
Esto se logra oprimiendo el botón de llenado de matrices.
Por ejemplo, si por alguna razón no existen viajes intrazonales en taxi, es obvio que la diagonal principal de la matriz debe contener únicamente ceros.
En este caso, se debe introducir en
Value el valor 0 y en Cells to Fill se
debe activar la opción Diagonal. Después de oprimir el botón OK, se podrá observar que la diagonal principal de la matriz está llena de ceros.
Los demás datos de la matriz se pueden introducir directamente desde el teclado.
Etiquetas y propiedades
Cuando el archivo geográfico asociado a la matriz contiene algún campo con el nombre de la zona, es posible asociar ese nombre a la matriz para que muestre las etiquetas de cada zona, en lugar de mostrar sólo los números.
El botón para etiquetado de filas y columnas permite efectuar este procedimiento.
Tan solo es necesario indicar la vista de datos que contiene los campos que se van a utilizar para las etiquetas.
También es posible cambiar las principales propiedades de la vista de la matriz, tales como: • Márgenes de filas y columnas
• Tipo de letra • Tamaño de fuente
• Estilo especial de la fuente • Número de decimales • Notación científica • Líneas
Para modificar estas propiedades se usa el botón y se especifica en cada uno de los atributos la forma como se pretende modificar la vista de matriz.
Lección 5: Matrices
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En este caso se diseñó la vista dematriz de tal manera que aparecieran los totales por fila y por columna, lo cual es bastante útil si se trata de una matriz de viajes.
También se reemplazaron los números de filas y columnas por su nombre correspondiente y se dividió la matriz con líneas para facilitar su visualización y consulta.
Por último, fue grabada esta vista de matriz en un archivo, para poder acceder a ella en posteriores sesiones de trabajo.
Ordenando una matriz
El botón permite ordenar una matriz, bien utilizando un solo criterio para filas y columnas o empleando dos criterios distintos.
En cualquier caso el resultado aparecerá en la misma vista de matriz que se haya utilizado para generar este procedimiento.
Por ejemplo, si se desea ordenar la matriz por nombre de zona en forma ascendente, se debe elegir como criterio Labels y en orden Ascending.
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Lección 5: Matrices
Archivos con múltiples matrices
En realidad, un archivo de matriz puede contener una o varias matrices; en el ejemplo anterior se creó un archivo de matriz que contenía únicamente una matriz. Siguiendo el mismo procedimiento descrito, es posible crear un archivo que contenga varias matrices.
Por ejemplo, es posible crear un archivo denominado “Viajes Motorizados”, que contenga tres matrices de viajes en distintos modos: Auto particular, taxi y servicio público colectivo.
Esta forma de crear archivos de matriz es mucho más conveniente, ya que en la mayoría de los procesos de planeación se obtienen matrices por propósito, por hora de viaje, por modo de transporte, etc.
Una vez creado el archivo, la administración de las diferentes matrices incluidas en el mismo se hace de una forma muy similar al manejo de capas en mapas.
Lección 5: Matrices
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Como parte del ejercicio se rellenarán automáticamente las tres matrices así: Auto particular con 50 viajes en todas las celdas, Taxi con 200 viajes en todas las celdas y Público Colectivo con 1000 viajes en todas las celdas.Suma rápida
Utilizando el botón es posible consolidar en una sola matriz la sumatoria de los datos contenidos en cada una de las celdas de las matrices que engloba el archivo. El resultado será una nueva matriz denominada QuickSum.
Combinación de matrices
Para probar este comando, es necesario disponer por lo menos de dos archivos de matrices que sean compatibles.
En este caso se crearán dos archivos así: • Viajes AM, que contiene dos matrices
Pico AM y Valle AM
• Viajes PM, que contiene dos matrices Pico PM y Valle PM
Con el botón serán combinados estos dos archivos de matrices en uno solo denominado Viajes Totales, que contendrá cuatro matrices: Pico AM, Valle AM, Pico PM y Valle PM.
Generación de una matriz de distancias
En el proceso de modelación de transporte es muy importante conocer la distancia entre zonas, o lo que es igual, la distancias entre centroides de zonas. En algunas ocasiones esta información no se conoce de primera mano, siendo necesario generarla para su posterior uso.
TransCAD facilita el cálculo de estas distancias. Tan solo es necesario ingresar por Tools, picar en
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Lección 5: Matrices
Matrices en formato dbf
Es muy común encontrar que la información de viajes se encuentra almacenada en bases de datos con extensión dbf.
Por esta razón es muy útil conocer la forma de importar esta información para ser utilizada en la modelación de la demanda de transporte.
Lo habitual es que la información se encuentre dispuesta en columnas, donde las dos primeras corresponden al Origen y Destino de los viajes y de ahí en adelante se pueden encontrar otras que contienen viajes de diferentes características.
En el presente ejemplo, se trabaja con un archivo que tiene 100 registros de información, es decir el mismo número de celdas que contiene una matriz de 10 x 10. Cada registro contiene información de 5 campos: Origen, destino, viajes a pie, viajes en taxi y viajes en bus.
Viajes.dbf
ORIGEN DESTINO VIAJE_PIE VIAJE_TAXI VIAJE_BUS
1 1 250 699 250 1 2 129 385 129 1 3 107 10 107 1 4 252 904 252 . . . . . 5 9 309 107 309 5 10 88 151 88 6 1 34 248 34 . . . . . 10 6 208 548 208 10 7 208 465 208 10 8 281 746 281 10 9 88 886 88 10 10 156 896 156
Lección 5: Matrices
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1. Mantener abierto el mapa o elarchivo geográfico. Por ejemplo: zonas o centroides.
2. Ingresar por File, Open, filtrar
los archivos con extensión dbf y seleccionar el nombre de archivo correspondiente. El resultado será una nueva vista de datos, con la información contenida en el archivo.
3. Convertir la tabla de la vista de datos en una matriz, ingresando por Matriz, Import… y siguiendo los pasos indicados.
4. Guardar el archivo de matriz con algún nombre, por ejemplo “Viajes”.
El resultado obtenido será entonces un archivo de matriz que contiene tres matrices: Viajes a pie, viajes en taxi y viajes en bus.
Líneas de deseo de viaje
Con la información de viajes contenida en un archivo de matriz, se pueden generar mapas especiales, como la representación de líneas de deseo de viaje. Para hacerlo, se debe ingresar por Tools, Geographic Análisis y finalmente picar sobre Desire Lines…
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Lección 5: Matrices
En la caja de diálogo Desire Lines se indicará el nombre de la capa que contendrá las líneas de deseo de viajes, así como el nombre de la matriz a utilizar.
El resultado será un mapa semejante al que se muestra enseguida.
También se pueden obtener mapas con líneas de deseo de viaje por zonas. Solo es necesario manipular las matrices para lograrlo.
El siguiente mapa contiene líneas de deseo de viaje únicamente para la zona 5, sin tomar en cuenta la información que se presente entre las demás zonas.
Lección 5: Matrices
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Para el estudiante
1. Genere un archivo geográfico de 10 zonas.
2. Obtenga la matriz de distancias siguiendo el procedimiento descrito en esta lección
3. Construya un archivo de extensión dbf o xls que contenga información de viajes por propósito: Trabajo, estudio, compras, diversión, hogar, otros.
4. Genere las líneas de deseo de viaje para cada zona en particular y para todas las zonas en conjunto.
5. Diseñe un espacio de trabajo para presentar la información asociada con cada zona. Guarde estos diez archivos para ser usados posteriormente.
Lección 6: Redes
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LECCIÓN
6
REDES
Una red es una estructura especial de datos, conformada por nodos y arcos, que almacena características importantes de los sistemas y facilidades de transporte. El sistema vial principal de una ciudad es un claro ejemplo de red.
En general, una red puede contener características detalladas como: • Restricciones o penalización de giros
• Pasos elevados, pasos deprimidos y tramos de sentido único • Intersecciones y atributos de unión
• Terminales intermodales y puntos de transferencia • Conectores de centroides de zonas
• Clasificaciones de tramos
En modelación de transporte, la red tendrá asociados algunos atributos de costo tales como longitud, tiempo de viaje o peajes, y contendrá otros datos adicionales como capacidad, número de carriles, sentidos de circulación, restricciones a la circulación de camiones, etc.
Creación de una red
Para crear una red, es necesario partir de un mapa que contenga por lo menos arcos y nodos, así como algunas características asociadas a estos objetos.
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Lección 6: Redes
Después de haber creado el archivo de arcos y nodos, se debe ingresar por
Networks/Paths y dar click sobre Create...
En la caja de diálogo Create Network se debe dar la información acerca del campo que contiene la longitud de los arcos, así como los campos adicionales que serán incluidos en la red.
Puede ser conveniente activar la opción Drop
Duplicate Links, para que sean eliminados
automáticamente todos aquellos arcos que se encuentren repetidos.
En caso de que no se quiera considerar la dirección de los arcos, deberá activarse la opción Ignore Link Directions.
Por último, se indicará el nombre del archivo de red en el que se almacenará la información correspondiente.
La ruta más corta
La creación de la red habilita una serie de herramientas y procedimientos que se pueden aplicar para obtener muchos resultados de interés, tales como la búsqueda de la ruta más corta.
Ingresando por Networks/Paths y Shortest Path se abre una caja de herramientas que permite la selección de puntos para encontrar la ruta más corta. Haciendo uso de los botones y especificando las características necesarias, se puede aplicar esta herramienta tantas veces como sea necesario.
Activando el botón se pueden marcar los puntos sobre la red, entre los cuales se encontrará la ruta más corta.
En Minimize se deberá seleccionar el campo que contiene la información que permitirá hallar la ruta más corta.
En la mayoría de los casos, la información a utilizar corresponde a longitud o tiempo de viaje del arco.
Después de haber marcado por lo menos 2 puntos, se oprime el botón para ejecutar el procedimiento.
Lección 6: Redes
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El resultado será mostrado en el mapa, junto con el valor total de la variable minimizada. En el presente ejemplo, se tomó como criterio la longitud de los arcos, encontrándose que la ruta más corta entre los puntos 15 y 2 tiene una longitud de 140.8192.Es claro que utilizando diferentes variables para la obtención de la ruta más corta, es posible obtener resultados distintos. En el ejemplo, se encontró que la ruta más corta entre los nodos 3 y 14 cambia, dependiendo si se utiliza el tiempo de viaje o la longitud como variables a ser minimizadas.
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Lección 6: Redes
Penalizaciones de giro
Existe la posibilidad de aplicar restricciones, penalizaciones o demoras a los giros en una red. Esta opción es útil ya que en muchas ocasiones los giros se encuentran prohibidos con barreras físicas o señales de tránsito. También ayudan a representar en el modelo la acción de los semáforos o la congestión que pueden causar demoras en una o más direcciones o cuando se hace la transición de un tipo de arco a otro.
Las penalizaciones de giro pueden ser de cuatro tipos: • Para cruzar una intersección
• Para girar a la izquierda • Para girar a la derecha • Para girar en U
Para utilizar penalizaciones globales en la red, se debe picar la opción Turn en el grupo
Penalties. Esto activa la pestaña Turn Penalties en donde se pueden definir las penalidades
de giro para cada movimiento.
Por ejemplo, se pueden restringir por completo los giros a la izquierda y el retorno en U, así como asignar una penalización de 10 unidades de tiempo al giro a la derecha y de 5 unidades de tiempo al movimiento de cruzar una intersección.
La especificación de penalizaciones hace que cambien inmediatamente las condiciones de tránsito en la red.
Por ejemplo, la ruta más corta entre los nodos 4 y 16 cambia después de incluir las penalizaciones antes anotadas. Como se observa en la figura, la ruta más corta pasa de 120 unidades de tiempo antes de incluir las penalizaciones a 150 unidades de tiempo después de penalizar los giros.
Lección 6: Redes
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En lugar de hacer uso de penalizacionesglobales, resulta más real el uso de penalizaciones de arco a arco.
Para esto, puede crearse una tabla, como la mostrada a continuación, que contenga las penalizaciones de cada movimiento. Para mayor facilidad, esta tabla puede hacerse en Excel y luego archivarla en formato de extensión bin.
Es indispensable utilizar los nombres de los campos que se observan en la ventana:
• FROM_ID
• TO_ID
• PENALTY.
Una vez creada la tabla con las condiciones antes anotadas, se debe especificar el nombre del archivo que contiene las penalizaciones, para que sean incorporadas a la red.
En la tabla, se observa que para girar de 1 a 2 (giro a la izquierda) se considera una penalización de 26 unidades de tiempo, en cambio, para girar de 1 a 6 (giro a la derecha) se aumenta el tiempo solamente en 5 unidades de tiempo.
Cualquier registro que no contenga valor numérico en el campo PENALTY, indica que el movimiento desde el arco FROM_ID hacia el arco TO_ID está restringido. Aquellos movimientos que no tengan penalización ni restricción tendrán un valor igual a 0 en el campo
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Lección 6: Redes
Cuando la red no es demasiado grande o cuando no se dispone de información de penalizaciones en formato xls o dbf, existe la posibilidad de ingresar directamente en el mapa esta información.
Simplemente se debe ingresar por Networks/Paths y
Turn Penalty Tool Box y picar sobre New Table. En
seguida se deberá indicar el nombre del archivo en el que se almacenará la información con las penalizaciones. Después de esto, se activará la caja de herramientas de penalizaciones de giro.
Oprimiendo el botón se activa el modo de selección, para ubicar sobre el mapa el movimiento que será penalizado. Solamente pueden seleccionarse arcos cuya dirección permita el movimiento. Por ejemplo, si se va a penalizar el movimiento del arco 1 al arco 2 con 5 unidades de tiempo, se debe picar sobre cada uno de estos arcos y digitar el número en la casilla Penalty.
Picando sobre queda almacenada la información en la tabla.
El resultado será una tabla de penalizaciones de idéntico formato a la que se mostró anteriormente.
Conectores de centroide
Ya se estudió en la lección 3 la forma de generar los centroides a partir de la zonificación adoptada en el proceso de planeación.
Es bueno recordar que el centroide representa el centro de una zona de análisis de transporte y se puede conectar a la red mediante la utilización de uno o varios conectores de centroide.
En el ejemplo, se adicionó una capa de 10 centroides para continuar con el estudio de la presente lección.
Para conectar centroides a la red se debe ingresar por Tools, Map Editing y Connect.
Lección 6: Redes
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En la caja Connect se indicará la máximadistancia permitida para hacer una conexión desde el centroide hasta la red.
Igualmente, se definirá el máximo número de conectores que tendrá cada centroide, al igual que algunas reglas básicas para el proceso de conexión.
El problema del agente viajero
Muchos problemas de transporte involucran la determinación del mejor camino para hacer una serie de paradas. Por ejemplo, la determinación de una ruta de transporte escolar administrada por un centro educativo.
Estos problemas tienen una estructura básica en común que consiste en minimizar el costo de visitar todos los sitios que hacen parte del problema, sin que exista ningún requerimiento especial en cuanto al orden de visita de los mismos.
Para solucionar este tipo de problemas, se deben seleccionar primero todos los puntos que se van a visitar y luego se ingresa por Networks/Paths y Traveling
Salesman Problem…
En la caja de diálogo correspondiente, se indicará el campo que contiene la información a minimizar, normalmente longitud o tiempo.
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Lección 6: Redes
Por ejemplo, la solución encontrada para visitar los nodos 2, 9 y 16 se muestra en el siguiente mapa, que contiene una ruta de longitud igual a 282.94.
Finalmente, debe aclararse que si se conoce el orden en el que se debe visitar cada punto, el problema debe ser resuelto aplicando el algoritmo de la ruta más ruta. Cuando el orden no es especificado se puede utilizar el algoritmo del agente viajero.
Generación de múltiples rutas
TransCAD ofrece un procedimiento que permite generar automáticamente múltiples rutas, usando el algoritmo del camino más corto.
Para esto, se debe ingresar por
Networks/Paths y escoger Multiple Paths…
Allí se debe indicar la variable a minimizar y los puntos entre los cuales se generará la información.
Para guardar la información en una matriz se deberá activar Matrix File, oprimir el botón OK, e indicar el nombre del archivo correspondiente.
Lección 6: Redes
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El resultado será una matriz, con información de la ruta más corta entre cada par de puntos posible, semejante a la que se muestra a continuación.En caso de que el procedimiento no se pueda aplicar correctamente, se generará un reporte con los errores encontrados. Una vez corregidos los errores, si los hubiere, se puede obtener la matriz con la información de las rutas más cortas.
Si se prefiere, también es posible obtener como resultado de este procedimiento, la generación de un mapa de rutas entre diferentes puntos de la red.
Para esto, es necesario seleccionar los puntos entre los cuales se generarán las rutas.
Por ejemplo, si se desea obtener el sistema de rutas para unir los centroides Suamox – Paraíso y viceversa o Asís – Aquimín y viceversa, será necesario seleccionar los nodos correspondientes a estos dos centroides y activar la opción Route System de la caja
Multiple Shortest Path.
El resultado se evidenciará en la creación de una nueva capa con la información gráfica de las rutas generadas, junto con una tabla que contiene los datos del nuevo sistema de rutas más cortas.
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Lección 6: Redes
Se puede incrementar la complejidad del sistema tanto como se desee. En el mapa siguiente por ejemplo, se presenta el sistema de rutas más cortas entre los centroides Suamox, Asís, Centro, Aquimín y Suárez.
El procedimiento utilizado es el mismo que se describió anteriormente. Lo único que se modificó fue el número de nodos seleccionados.
Lección 6: Redes
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Para el estudiante
1. Construya una red que contenga por lo menos 30 arcos 2. Ubique por lo menos 10 centroides
3. Conecte los centroides a la red
4. Cree una tabla que contenga penalizaciones de giro entre todos los arcos de la red, incluyendo los conectores de centroide
5. Encuentre las rutas más cortas para todas las combinaciones de nodos que sean posibles. Almacene los resultados en matrices y en sistemas de rutas.
6. Obtenga 10 mapas de rutas, uno por cada centroide, mostrando la manera como éste puede conectarse a los demás centroides a través de la red.
Lección 7: Sistemas de rutas
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LECCIÓN
7
SISTEMAS DE RUTAS
Los sistemas de rutas indican los caminos tomados por camiones, ferrocarriles, automóviles o autobuses que viajan de un lugar a otro.
En TransCAD existen herramientas para crear, mostrar, revisar, trazar y modificar rutas. Se puede organizar un juego de rutas relacionadas en una sola capa de sistema de ruta, e incluir los atributos de la ruta, como lugares de parada y horarios, entre otros.
Creación de un sistema de rutas por el método del camino más corto
Para crear un sistema de rutas esnecesario disponer de un archivo geográfico que contenga por lo menos una capa de líneas, a partir de la cual sea posible generar una red; por ejemplo, la representación de un sistema de transporte.
Luego, se debe ingresar por File,
New y seleccionar el tipo de
archivo Route System.
Aparecerá la caja New Route
System, donde se deberá indicar
el nombre de la capa que contendrá el nuevo sistema de rutas, así como el nombre de la capa en la cual se basará el sistema. En este caso “Sistema de rutas” y “Sistema de transporte” respectivamente.
Como resultado de este procedimiento será creada una nueva capa, identificada con el nombre asignado.
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Lección 7: Sistemas de rutas
Para activar la caja de herramientas del sistema de rutas, se debe ingresar por Route Systems y picar luego sobre Editing Toolbox.
La caja de herramientas Route System Toolbox, será presentada inicialmente con seis botones activos.
El botón se utiliza para crear una nueva ruta. Solamente debe hacerse click sobre el botón y luego seleccionar en la red los puntos de inicio y terminación de la ruta.
Debe oprimirse doble click en el punto final para concluir el procedimiento. Por último se digitará la identificación de la ruta.
Con el botón se puede generar el retorno de una ruta, para lo cual es necesario que ya exista por lo menos una ruta creada. A continuación se muestra un mapa que contiene 5 rutas y sus retornos, junto con la vista de datos que contiene la información básica de las rutas.
Lección 7: Sistemas de rutas
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Con el botón es posible extender una ruta. Esta herramienta es muy útil ya que en ocasiones se dibujan las rutas erróneamente, es decir se originan o terminan en puntos que no corresponden exactamente a los puntos de origen o destino reales.Para que el botón se active, debe seleccionarse previamente la ruta a modificar. Después de haber dado click sobre el botón lo único que debe hacerse es marcar los puntos que definen la porción de ruta faltante. Debe presionarse doble click en el punto final para activar el procedimiento.
Después de implementar el cambio, debe oprimirse el botón para actualizar las modificaciones.
Para anular los cambios se deberá oprimir el botón
Creación de un sistema de rutas arco por arco
Si se va a crear unsistema de rutas nuevo, debe seguirse el mismo procedimiento descrito anteriormente, es decir ingresar por File, New y seleccionar el tipo de archivo Route System. En este caso, se creará una nueva capa con la información de las rutas de la empresa 1 con base en la red denominada “Sistema de transporte”.
También pueden especificarse los campos de información asociados a las rutas.
Esto se hace oprimiendo el botón Route
Table… y adicionando los campos que sean
necesarios en la caja Modify Table.
En el ejemplo, se crearon dos campos de información adicionales, uno de tipo entero denominado “Numero_ruta” que contendrá la identificación del tablero de rutas y otro de tipo real denominado “Intervalo” para registrar el intervalo programado de la ruta.
Si se considera conveniente, pueden incluirse otros campos para almacenar información complementaria de las rutas.
Después de oprimir OK quedará preparado el espacio de trabajo para iniciar el proceso de creación del sistema de rutas.
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Lección 7: Sistemas de rutas
El botón de la caja de herramientas, permite cambiar el modo de creación de las rutas. Para activar el modo de creación de rutas arco por arco, debe activarse la opción Click Segments en la caja de edición Route System Edit Options. Luego de pulsar OK aparecerá en la parte inferior de la caja de herramientas el mensaje Route
Method: Click Links.
El botón permite la creación de cada ruta. En este caso se debe hacer click sobre los arcos que serán utilizados por la ruta. Es importante que los arcos seleccionados se encuentren conectados o de lo contrario se generará un mensaje de error como el mostrado a la izquierda.
En el ejemplo se crearon cinco rutas principales, con recorridos de ida y de regreso, junto con la información asociada a cada ruta, tal como se muestra en seguida.
Lección 7: Sistemas de rutas
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Paradas y paraderos
Un sistema de rutas puede contener: • Ninguna parada.
• Paradas, como en el caso de un camión repartidor de mercancías. • Paraderos, es decir paradas físicas, como en las rutas de servicio público.
Las paradas pueden ser ubicadas en cualquier lugar a lo largo de la ruta y pueden ser usadas en muchas aplicaciones. Por ejemplo, las paradas de una ruta de servicio público indican los lugares donde los pasajeros ascienden o descienden de los vehículos.
Los paraderos indican la localización de las estaciones o señales de parada que físicamente se encuentran a lo largo de la ruta. Los paraderos son referenciados a lado y lado de cada ruta y son mostrados con un signo (+) cuando se ubican a la derecha del segmento y con signo (-) cuando se localizan a la izquierda, tomando como referencia la dirección topológica del arco.
Para crear un nuevo sistema de rutas que incluya paradas y paraderos se deben activar las opciones Route Stops y
Physical Stops en la caja New Route System.
En seguida se debe indicar el nombre de cada una de las capas, en este caso “Paradas” y “Paraderos” respectivamente. También se pueden modificar las tablas que contienen la información de las paradas y los paraderos. Por ahora esta opción no será utilizada en el presente ejemplo.
Después de haber creado por lo menos la primera ruta, se activan unos botones adicionales en la caja de herramientas del sistema de rutas.
Estos botones permiten la adición de paradas y paraderos según sea el caso.
El botón activa la caja de opciones del sistema de rutas, en la cual se puede especificar si se introducirán paradas o paraderos. Solamente debe elegirse entre las opciones Route Stops o
Physical Stops según sea el caso.
Los demás botones sirven para:
Adicionar una nueva parada o paradero
Mover una parada o paradero existente
Eliminar una parada o paradero
