[email protected] Investigadora principal Facultad ... · simulado Potencia (MW) Intervalo (seg) Velocidad límite (km/h) T. flota ... 20 101.2 0 44.50 16' Picos mañana-tarde

Dra. Aránzazu Berbey Álvarez

[email protected]

Investigadora principal

Facultad de Ingeniería Eléctrica

Universidad Tecnológica de Panamá

Guatemala, del 5 al 8 de agosto del 2013

Resumen de resultados de Proyecto de I+D

“Metodologías e índices de desempeño para

sistemas de transporte ferroviario”

Generalidades del transporte ferroviario

Externalidades energéticas

Externalidades ambientales

Externalidades sociales

Conclusiones

Líneas de acción futuras

Plataforma compartida

Platafoma semicompartida

Plataforma no compartida o exclusiva

Infraestructura vial

compartida

Fuente: [Zamorano et al., 2006] C.

Zamorano. J.M. Bigas. J. Sastre. Manual

de tranvías, metros ligeros y sistemas en

plataforma reservada. Diseño, proyecto,

financiación e implementación.

Infraestructura vial

semi-compartida






Infraestructura vial no

compartida o

exclusiva







compartida o

exclusiva







compartida o

exclusiva






Categoría Tipo de Tecnología del Transporte

Compartida Autobuses, automóviles privados y oficiales,

bicicletas, motocicletas

Semi-compartida Autobuses rápidos

Tranvía moderno, Metro ligero

No compartida o

exclusiva

Metro convencional, ferrocarril suburbano,

metro de conducción automática (“people

movers”)

Criterios importantes de elección de la tecnología

Elegir un sistema experimentado, probado

Sistema que tenga diferentes suministradores tanto en la fabricación como en el mantenimiento.

Infraestructura

vial

Velocidad

circulación

Capacidad Tecnología

vehicular

Compartida V<15 km/h Menor de

6000 v/h/s

Autobuses

Semi-

compartida

V>20 km/h Entre 6000

v/h/s y

20000 v/h/s

Autobuses

Metro ligero

No compartida o

exclusiva

V>50km/h Mayor de

20000 v/h/s

Metro,

Ferrocarril

suburbano

Fuente: Elaboración propia. Universidad Tecnológica de Panamá con

apoyo Universidad Politécnica de Madrid. Primer informe de Avance del

proyecto I+D «Metodologías e índices de desempeño para sistemas de

transporte ferroviario» 2010. Panamá.


apoyo Universidad Politécnica de Madrid


apoyo Universidad Politécnica de Madrid

Análisis de demanda

Criterio de justificación

Transversalidad

Criterio de congestión

Fuente: Secretaria del metro de Panamá, 2010

Viajes por modo de transporte

Bus 874,164 50,35%

Bus-empresa 13,194 0,8%

Bus-taxi 22,370 1.3%

Bus-escolar 96,617 5,6%

Auto 292,411 10.6%

Taxi 83,909 6,3%

Motocicleta 1351 4,8%

Bicicleta 1382 0,1%

Pie 347,073 19,9%

Otro 2,405 0,2%

Total 1,715,122 100%

Fuente: Banco Mundial, 2007. Movilidad urbana

El Banco Europeo de inversiones (BEI) tiene como uno de sus criterios que una línea de metro se justifica si la demanda anual supera los 25 millones de viajes.

Es decir, se necesitarían 96,153.84 viajes por día.(25x106 /52/5)[Berbey et al., 2010]

La ultima estimación corresponde a 2 millones de viajes diarios en la Ciudad de Panamá. [SMP, 2010]. Es decir, que ya a la semana laboral en Panamá ocurren (2millones de viajes)(5 días laborables)=10 millones de viajes a la semana [Berbey et al., 2013].

16

Metro: “Se denomina metro (de ferrocarril metropolitano) o subterráneo (de ferrocarril subterráneo) a los

«sistemas ferroviarios de transporte masivo de pasajeros» que operan en las grandes ciudades para unir diversas zonas de su término municipal y sus alrededores más próximos, con alta capacidad y frecuencia, y separados de otros sistemas de transporte.”

17

Las redes de metro se construyen frecuentemente bajo tierra

(Madrid) aunque a veces se disponen elevadas (Chicago) e

incluso, en zonas normalmente alejadas del centro o de

expansión urbana reciente, a nivel de calle pero con

plataforma reservada (condición necesaria para ser

considerado metro)

Los sistemas de metro requieren una

separación completa de la infraestructura

vial ordinaria (ya se subterráneo, a nivel de

tierra o elevado).

19

La infraestructura vial ferroviaria está

basada en términos clásicos en rieles sobre

balastro, aunque actualmente se esta usando

más la vía en placa, sistemas para grandes

capacidades de pasajeros, con tracción

eléctrica.

20

Fuente: Huerlimann, 2009

Nombre del tren Serie 9000

Masa (Tm) 218

Masa adherente (%) 67

Longitud (m) 53

Velocidad máxima(km/h) 55

Velocidad máxima 80

Aceleración máxima(m/s2) 1

Desaceleración máxima(m/s2) 0,91

Coeficientes de resistencia al avance

Termino independiente(daN) 2547.648000

Termino lineal (daN*h/km) 21.604800

Termino cuadrático(daN*h/km2) 0.590000

Coeficiente de resistencia en curva

500

Rendimiento mecánico (%) 86

Factor de potencia 1

Fuente: Secretaria del metro de Panamá, 2010

Longitud total de

línea

Distancias

interestaciones

Tiempo de

paradas

Limitaciones de

velocidad de la

vía

Perfil de la línea

Planta de la línea

Número de

subestaciones

Distanciamiento

Tensión en la

catenaria

El número de vagones por tipo de tren. M-R-M

M-R-M-R-M

El tamaño adecuado de los andenes en la estaciones

Las distancias entre las estaciones

La capacidad de la línea ferroviaria

Número de pasajeros viajando en los trenes

Número de pasajeros esperando en los andenes

7 Frecuencia de servicio en la horas pico y de las horas valle para diversos escenarios temporales (días laborables, no laborables, festivos, fines de semana festivos)

. Los tiempos de parada mínimos en las estaciones

Los tiempos de parada nominales en las estaciones

Los Tiempos de viaje nominales en las estaciones

El tipo de red ferroviaria

Potencia

El número de vagones por tipo de tren.

M-R-M

M-R-M-M-R-M

El tamaño adecuado de los andenes en la estaciones

San miguelito

Albrook

Las distancias entre las estaciones

R M M

Las condiciones ambientales.

Valores físicos de la línea.

Características del material rodante.

Procesos de tráfico.

El nivel de regularidad

Número de pasajeros viajando en los trenes

Número de pasajeros esperando en los andenes

Frecuencia de servicio en la horas pico y de las horas valle para diversos escenarios temporales (días laborables, no laborables, festivos, fines de semana festivos)

Fuente: A. Berbey, R. Caballero. Informe técnico-financiero de la segunda etapa del

proyecto de I+D “Metodologías e índices de desempeño para sistemas de transporte

ferroviario”.2011

Probabilidad de

descenso. Dirección Los Andes-Albrook

Fuente: A. Berbey, R. Caballero. Informe técnico-financiero de la segunda etapa del proyecto

de I+D “Metodologías e índices de desempeño para sistemas de transporte ferroviario”.2011

Probabilidad de

descenso.

Dirección Albrook-

Los Andes



ferroviario”.2011

Probabilidad de NO

descenso.

Dirección Los Andes-

Albrook



ferroviario”.2011

Probabilidad de NO

descenso.

Dirección Albrook-Los

Andes



ferroviario”.2011


Dirección Los Andes-Albrook



ferroviario”.2011


Dirección Albrook-Los Andes



ferroviario”.2011

Los tiempos de

parada mínimos en las

estaciones

Estación Tmin Albrook 15

Curundú 15

Plaza 5 de

mayo

15

Marañón 1

La Exposición 15

El Carmen 15

Vía Argentina 15

F de Córdoba 15

12 de octubre 15

Pueblo Nuevo 15

San Miguelito 15

Pan Azúcar 15

Los Andes 15



ferroviario”.2011

Fuente: Harris and Anderson, 2005. Fórmula de

Weston

Los tiempos de parada nominales en las estaciones

Estación Tiempo de parada

promedio segundos)

[SMP, 2010]

Tiempos de parada horas

pico[UTP-FIE, 2011]

Tiempo de parada

estándar[UTP-FIE, 2011]

Albrook 20 45.00 30

Curundú 20 43.87 30

Plaza 5 de

mayo 20 23 30

Marañón 1 ---------------- ------------------

La Exposición 15 23 30

El Carmen 20 23 30

Vía Argentina 20 23 30

F de Córdoba 20 23 30

12 de octubre 15 23 30

Pueblo Nuevo 15 23 30

San Miguelito 15 43.87 30

Pan Azúcar 15 43.87 30

Los Andes 20 23 30

Fuente: A. Berbey, R. Caballero. Informe técnico-financiero de la segunda etapa del proyecto de

I+D “Metodologías e índices de desempeño para sistemas de transporte ferroviario”.2011

Los Tiempos de viaje nominales de la flota= f (Nº trenes, intervalo)

N° de trenes Intervalo Tiempo de viaje de la flota

20 90 55.16 minutos

20 180 83.66 minutos

20 300 121.66 minutos

40 90 85.16 minutos

40 180 143.66 minutos

40 300 221.66 minutos

Fuente: A. Berbey, R. Caballero. Informe técnico-financiero de la tercera

etapa del proyecto de I+D “Metodologías e índices de desempeño para

sistemas de transporte ferroviario”.2011

Tramo Origen Destino C/Con S/C % de var

1 Albrook Curundú 93.011 91.167 -1.98

2 Curundú 5 de mayo 125.031 143.181 14.52

3 5 de mayo Marañon 70.488 87.053 23.50

4 Marañon Hospitales 76.985 74.975 -2.61

5 Hospitales I del Carmen 151.549 163.423 7.83

6 I del

Carmen

V Argentina

110.72 127.468 15.12

7 V Argentina F de Córdoba 123.903 137.542 11.01

8 F de

Córdoba

12de octubre

199.796 215.989 8.10

9 12 de

octubre

Pblo Nuevo

116.142 127.237 9.55

10 Pblo Nuevo S Miguelito 132.134 144.442 9.31

11 S Miguelito P de Azúcar 146.445 186.833 27.58

12 P de Azúcar Los Andes 108.606 119.782 10.29

El tipo de red

ferroviaria

Plataforma 1

Plataforma 2

Fuente: Berbey, 2008. Tesis doctoral:

Planificación en tiempo real de trafico ferroviario.

Universidad Politécnica de Madrid, 2008.

Modelo ferroviario

simulado Potencia (MW) Intervalo

(seg)

Velocidad

límite

(km/h)

T. flota

(min)

T.Tren

(min)

T.

experimento

Sábados, domingos, días festivos 17.5

90

20 72.07 44.50 16'

Picos mañana-tarde laborable(A) 27.75 38 55.59 27.68 16'42.712"

Picos mañana-tarde laborable(B) 36 60 50.45 23.34 16'.41.963"

Picos mañana-tarde laborable (c ) 38 80 49.95 23.26 16'41.479"

Sábados, domingos, días festivos 11,3

180

20 101.2

0 44.50

16'

Picos mañana-tarde laborable(A) 16,5 38 84.09 27.68 16'

Picos mañana-tarde laborable(B) 20,75 60 78.95 23.34 16'

Picos mañana-tarde laborable (c ) 21,75 80 78.45 23.26 16'

Sábados, domingos, días festivos 8,25

300

20 139.2

0 44.50

16'

Laborable valle(A) 13,25 38 122.0

9 27.68

16'42.104"

Laborable valle(B) 13 60 116.9

5 23.34

16'

Laborable valle(C) 14,5 80 116.4

5 23.26

16 42.010"

Fuente: A. Berbey, R. Caballero. Informe técnico-financiero de la tercera etapa del


ferroviario”.2011

El término aik, corresponde a la tasa de retraso que representa el efecto del intervalo de tiempo desde la partida del último tren a partir del instante de terminación del tiempo de parada en la estación.

Donde es el tiempo de parada del tren i en la estación k.

D= es el tiempo de parada mínimo establecido.

H= es el headway. El término cik, corresponde al

inverso de la tasa efectiva de intercambio de pasajeros en una línea de metro:

Fuente: A. Berbey, R. Caballero. Informe técnico-financiero de la

tercera etapa del proyecto de I+D “Metodologías e índices de

desempeño para sistemas de transporte ferroviario”.2011

Aw3 M-R-M M-R-M

Caso V s L hmargen a c

1 10.56 20 53 66.7106923 0.0966918 0.0881668

2 10.56 30 53 80.0163586 0.23071117 0.18746167

3 10.56 43.87 53 98.4634586 0.34589988 0.25700268

4 10.56 60 53 119.916359 0.42891309 0.30016738

5 13.89 20 53 71.4673779 0.0885467 0.08134396

6 13.89 30 53 84.7673779 0.2150002 0.17695487

7 13.89 43.87 53 103.214478 0.32727054 0.2465741

8 13.89 60 53 124.667378 0.41033169 0.29094694

9 22.22 20 53 85.4527442 0.07096956 0.06626664

10 22.22 30 53 98.7527442 0.17909861 0.15189451

11 22.22 43.87 53 117.199844 0.28248575 0.22026424

12 22.22 60 53 138.652744 0.36392237 0.26682044

Fuente: A. Berbey, R. Caballero. Informe técnico-financiero de la tercera etapa del proyecto de


Caso AW6 M-R-S-S-R-M

V S L Hmargen a c

13 10.56 20 108 73.643442 0.09320804 0.08526103

14 10.56 30 108 86.943442 0.26341927 0.20849711

15 10.56 43.87 108 105.390542 0.46927415 0.31939182

16 10.56 60 108 126.843442 0.67321488 0.40234813

17 13.89 20 108 76.7337565 0.08813095 0.08099297

18 13.89 30 108 90.0337565 0.24985943 0.19991002

19 13.89 43.87 108 108.480857 0.44682893 0.30883328

20 13.89 60 108 129.933757 0.64346608 0.39152988

21 22.22 20 108 88.7448234 0.07273275 0.06780137

22 22.22 30 108 102.044823 0.20820372 0.17232501

23 22.22 43.87 108 120.491923 0.37678511 0.27367024

24 22.22 60 108 141.944823 0.54915 0.35448472

Fuente: A. Berbey, R. Caballero. Informe técnico-financiero de la tercera etapa del proyecto de


44

Tren Serie 7000 Ansaldo Breda

Masa Adherente: 67%

Masa: 303Tm (100% de pasajeros)

Longitud: 108m

Potencia Auxiliar 200kW

Intervalo entre trenes: 90s

Aceleración máxima 1m/s2

Desaceleración máxima 1.2m/s2

45

Resistencia al avance:

Frenado regenerativo: 0%

Coeficiente de resistencia en curva: 500

Rendimiento: 86%

Subestaciones: 4

Km:(1.5-5-8-11.5)

Curva de tracción:

2290 2.72 0.15R V V

Fuente: Alstom y SMP, 2011

47

48

49

50

51

52

53

Sub 1.5Km Sub 5Km

Sub 8Km Sub 11.5Km

54 Hilo de retorno

Hilo sustentador

Riel

Hilo de contacto

1. Aspectos medio

ambientales: Energía de

tracción y emisiones.

2. Aspectos de capacidad y

demanda: dimensiones.

3. Condicionantes del

entorno y del diario

urbano.

4. Aspectos de

accesibilidad.

5. Aspectos en relación con

el mantenimiento.

Modo de transporte Consumo Energético

174 automóviles

3 autobuses

Un solo metro ligero

4500 KWh

716 KWh

360 Kwh

Reducción significa del espacio físico por la disminución de la

ocupación de vía y espacio físico de estacionamiento

Modo de transporte Emisiones

174 automóviles

3 autobuses

Un solo metro ligero,

metro

8248 g de CO2

945 g de CO2

0 g de CO2.

En los casos de tranvías modernos, metros ligeros, metros pesado, u

otros sistemas de transporte guiado por catenaria, la elección de

vehículo no tiene efectos medio ambientales, ya que se trata de un

sistema de tracción eléctrica, SIN EMISIÓN DE HUMOS Y BASTANTE

SILENCIOSO dentro del contexto de trafico. Si la producción de

energía eléctrica se basa en fuentes sostenibles (hidráulicas, eólica,

solar…), las emisiones serán completamente nulas. Fuente:

[Gonzalez 2007][Zamorano et al., 2006]

Escenario C 2015 C 2020C 2025C 2030C 2035C

Demanda Total 34491 40312 45306 50088 56625

Tramos más cargado 18862 22370 23929 25375 27077

Demanda diaria total 230000 269000 302000 334000 378000

Emisiones metro Demanda total 0 0 0 0 0

Emisiones metro tramo más cargado 0 0 0 0 0

Automóviles 2015 C 2020C 2025C 2030C 2035C

Emisiones autos Demanda total 653981 764353 859043 949715 1073662

Emisiones autos tramo más cargado 357641 424156 453716 481133 513405


Autobuses(90 pasajeros por autos-

medida conservadora) 2015 C 2020C 2025C 2030C 2035C

Emisiones buses Demanda total 120719 141092 158571 175308 198188

Emisiones buses tramo más cargado 66017 78295 83752 88813 94770


Fuente: A. Berbey, R. Caballero. Proyecto I+D «Metodologías e índices de

desempeño Para sistemas de transporte ferroviario». INFORME GLOBAL

Panamá. 2013.

Cálculo

comparativo

de

emisiones

en el tramo

más cargado

de la línea 1

0

100000

200000

300000

400000

500000

600000

2015 C 2020C 2025C 2030C 2035C

357641

424156 453716

481133

513405

66017 78295 83752 88813 94770

Metro

Autos

Buses

Fuente: A. Berbey, R. Caballero. Proyecto I+D «Metodologías e índices de

desempeño Para sistemas de transporte ferroviario». INFORME GLOBAL

Panamá. 2013.

Cálculo

comparativo

de las

emisiones de

la demanda

diaria total de

la línea 1

0

1000000

2000000

3000000

4000000

5000000

6000000

7000000

8000000

2015 C 2020C 2025C 2030C 2035C

4361011

5100487

5726198

6332947

7167228

805000 941500 1057000 1169000 1323000

Metro

Autos

Buses

Fuente: A. Berbey, R. Caballero. Proyecto I+D «Metodologías e índices de desempeño

Para sistemas de transporte ferroviario». INFORME GLOBAL Panamá. 2013.

Modo de transporte Emisiones

Automóviles

autobuses

Un solo metro ligero,

metro

A

11 veces menos ruido

que auto

46 veces menos ruido

que autos

Nivel de ruido <65 dB circulando a 40 Km/h. Fuente: Zamorano et

al.,2006.

El 80 % del ruido es debido al trafico rodado (automóviles, motos,

camionetas, autobuses etc) mientras que solo el 6 % de ruido lo

proporcional el ferrocarril. Fuente: González 2007

Línea 1 –Los Andres/Albrook

Integración METROBUS Pasajeros en

línea Hora Pico a.m. Año 2015.

Escenario C 2015 C 2020C 2025C 2030C 2035C

Demanda Total 34491 40312 45306 50088 56625

Tramos más cargado 18862 22370 23929 25375 27077


Fuente: [SMP 2010] ESTUDIO DE DEMANDA PARA LA LÍNEA 1 DEL SISTEMA DE

TRANSPORTE MASIVO DE LA CIUDAD DE PANAMÁ. INFORME FINAL. República de Panamá

2010.

Comparación en metros cuadros de la ocupación de espacio urbano

5591.06 7410.87 7410.87 7410.87 7410.87 9708.38 11513.97 12316.40 13060.66 13936.69

74693.52

88585.2 94758.84

100485 107224.92

0.00

20000.00

40000.00

60000.00

80000.00

100000.00

120000.00

2015 C 2020C 2025C 2030C 2035C

Flota trenes

Flota autobuses

Flota autos

Fuente: A. Berbey, R. Caballero. Proyecto I+D «Metodologías e índices de desempeño

Para sistemas de transporte ferroviario». INFORME GLOBAL Panamá. 2013.

El impacto en la base científica-técnica de país es de gran importancia, específicamente en el área de la planificación y gestión del transporte ferroviario (siendo esta un área tecnológica de reconocida importancia prioritaria para el desarrollo económico nacional) al permitir la implementación de metodologías de evaluación, herramientas de software especializados en el tráfico ferroviario, que permitan orientar a la entidades gubernamentales, organismos privados, organizaciones civiles de educación vial ferroviaria etc., con opiniones técnicas valederas sobre esta temática de transporte

Validación de la ruta de la línea 1 de Panamá.

Análisis de flujo de pasajeros en la línea 1 de

metro

Construcción del modelo dinámico ferroviario de

la línea 1 de metro

Determinación de variables criticas de la línea 1

de metro

Simulación del modelo en ETESA

Simulaciones mecánicas y eléctricas

Línea 2

Línea 3

Línea 4

Línea 5

Conexión de la línea 1 y 2

Simulación de la red de metro panameña

Tren Panamá-David

TESIS DOCTORALES:

[Berbey 2008] Planificación en tiempo real de trafico ferroviario” Tesis doctoral. ETSII.

Universidad Politécnica de Madrid. Calificación: Sobresaliente Cum Lauden por

nanimidad. 2008.

INFORMES DE INVESTIGACIÓN PROPIOS:

[Berbey et al., 2010 ] A. Berbey, R. Caballero. Informe técnico-financiero de la primera

etapa del proyecto de I+D “Metodologías e índices de desempeño para sistemas de

transporte ferroviario”.2010

[Berbey et al., 2011] A. Berbey, R. Caballero. Informe técnico-financiero de la segunda



[Berbey et al., 2011] A. Berbey, R. Caballero. Informe técnico-financiero de la tercera



DOCUMENTOS TÉCNICOS:

[Banco Mundial 2007] La movilidad urbana en el Área metropolitana de Panamá.

Elementos para una política integral. Departamento de Desarrollo Sostenible. Región de

Latinoamérica y el Caribe. Marzo 2007. Banco mundial. 2007.

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NOTICIAS TECNICAS EN PERIODICOS PANAMEÑOS

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[MOJICA 2013] YARITZA MOJICADIDIER GIL. Proponen cambio de buses. Diario La prensa de Panamá. Panamá, lunes 18 de marzo de 2013.

DOCUMENTOS LEGALES PANAMEÑOS:

[PANAMA 1941] Gobierno de Panamá. Ley 78 de 1941. República de Panamá.

[PANAMA 1998] Gobierno de Panamá. Decreto N º 35 de 1998. República de Panamá.

[PANAMA 2006] Gobierno de Panamá. Ley 6 del 2006. República de Panamá.

[SMP 2010] ESTUDIO DE DEMANDA PARA LA LÍNEA 1 DEL SISTEMA DE TRANSPORTE MASIVO DE LA CIUDAD DE PANAMÁ. INFORME FINAL. Secretaria República de Panamá 2010.

[Senadis 2008] Guillermo Ferro Ferer , Eneida Ferrer Ferguson , Laura Sanjur, Alvaro Visuetti , Manuel de Jesús Campos L.,Magali Díaz, Brizeida Hernandéz, Marlon Nuñez Osorio, Xochilt Troncoso Amarylis Samudio. Desarrollo de la Normativa Nacional de Accesibilidad en temas de Urbanística y Arquitectura. Diseñado para Ingenieros, Arquitectos y Afines. Julio 2008.

ESTUDIOS COMPARATIVOS SOBRE MEDIOS DE TRANSPORTE:

[González 2007] Mariano González. Los medios de transporte en la ciudad. Un análisis comparativo. Ecologistas en acción. Ministerio del Medio ambiente .ISBN: 978-84-935622-4-3. Octubre 2007.

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