Evaluation of design concepts and operational parameters in bus public transport systems using agent-based simulation

Abstract

La mejora del sistema de transporte público en autobús requiere simultáneamente lograr autobuses más atractivos para los pasajeros, mejorar el rendimiento del sistema a través de la reducción del tiempo de parada y aumentar el flujo de pasajeros. En consecuencia, los futuros autobuses deben diseñarse enfocando las necesidades y preferencias de los pasajeros y teniendo en cuenta sus habilidades físicas y psicológicas para que puedan beneficiarse de nuevos conceptos de diseño. Actualmente, durante el diseño de nuevos autobuses, el conocimiento de los fabricantes está basado en la experiencia previa con autobuses ya en servicio y datos estadísticos sobre los pasajeros. La evaluación del impacto de los nuevos conceptos de diseño desde la perspectiva del pasajero es difícil en las primeras fases del proceso de diseño al no estar disponible un vehículo prototipo real. La incorporación de la simulación basada en agentes al proceso de diseño es una medida de bajo coste y eficaz, que permite analizar nuevos conceptos (por ejemplo el número de puertas, su localización y tipo) en relación a las expectativas y necesidades de pasajeros actuales y futuros. En esta tesis se propone la implantación de la técnica basada en la simulación de agentes autónomos en una fase temprana del proceso de diseño para evaluar diferentes configuraciones de autobús y parámetros operacionales de sistemas de transporte público en autobús. Para ello esta tesis estudia si es posible modelar el flujo de pasajeros de manera realista mediante la técnica de simulación de agentes autónomos. En este enfoque, los pasajeros se modelan como agentes. Los agentes pueden acceder y desplazarse por el interior del autobús, interactuar con él y tomar decisiones complejas en relación con sus preferencias, que se modelan como una lista priorizadas de objetivos. El modelo de agente implementa un algoritmo de toma decisiones que cuantifica el atractivo de cada asiento, zona de estar de pie disponible y puerta de entrada y salida. El algoritmo devuelve el objetivo cuyas características mejor encajan con las preferencias del pasajero, teniendo en cuenta el grado de llenado del autobús y otros factores. Las preferencias de los pasajeros se han calibrado teniendo en cuenta estudios observacionales en varias ciudades europeas del comportamiento de pasajeros reales dentro del autobús y en la parada. La calidad de los resultados de simulación ha sido contrastada con los resultados de un experimento realizado con una maqueta a escala 1:1 de una autobús real. Los nueve estudios presentados dan respuesta a las preguntas de investigación que han sido propuestas como objetivos de esta tesis. Los nueve estudios presentados son ejemplos de aplicación de la técnica de simulación basada en agentes autónomos para la evaluación de los diferentes parámetros de un sistema de transporte público y su efecto en el flujo de pasajeros.