Efecto de la cantidad de carga en el consumo de combustible en camiones

La tesis aborda el estudio del consumo o rendimiento de combustible en vehículos tipo camión operando en régimen de flujo libre, que es el que se encuentra típicamente en las carreteras en ambiente rural. Sobre este tema se han hecho estudios en diferentes Lugares del mundo con los que se han obtenido modelos para predecir del consumo de combustible bajo ciertas condiciones de operación considerando principalmente aspectos relativos a la geometría de la carretera, pavimento, tráfico, y el mismo tipo de vehículo. Cuando se considera un proyecto de carretera, en el análisis de los costos en el ciclo de vida tienen una importancia significativa los costos de operación vehicular, siendo el consumo de combustible el mayor componente dentro de estos, que es influenciado por diferentes aspectos como ya se mencionó. La velocidad del vehículo y la pendiente de la carretera son elementos que afectan el consumo de combustible para cualquier vehículo, y son fundamentales para determinar su costo de operación; estos dos componentes están vinculados entre sí, y a su vez con la cantidad de carga, especialmente para los camiones, que les limita la velocidad para ciertas pendientes por la exigencia de potencia que se genera. Esto es de especial atención en carreteras con pendientes longitudinales medias y altas ya que provocan aumento en el consumo de combustible. La ausencia de información de consumo de combustible y la inexistencia de vehículos prototipo representativos con información real de este consumo para varios países, incluido Colombia, y que los estudios hasta ahora realizados en otras partes del mundo, según lo consultado, presentan algunos vacíos, se considera válida la realización de esta investigación que se orienta a identificar principalmente el efecto de la cantidad de carga, en general del peso total del vehículo, en el consumo de combustible para camión circulando en régimen de flujo libre. El desarrollo de la investigación contempla estudio de bibliografía relacionada con el tema, realización de pruebas que permitan identificar el efecto del peso total del vehículo en el consumo de combustible haciendo uso de la técnica del diseño de experimentos con aplicación de diseños factoriales, y finalmente encontrar modelos para estimar el consumo de combustible de camiones en varias condiciones de uso y proponer factores de ajuste a modelo prexistente de amplio uso internacional en la evaluación de proyectos viales. Los principales hallazgos, que son aporte importante al conocimiento, permiten concluir que para el consumo de combustible: son el peso del vehículo y la pendiente de la carretera factores con mayor influencia en comparación con la velocidad que es el factor tradicional considerado; que no son adecuadas pendientes mayores al 5% para corredores de transporte de carga; y que el modelo existente de amplio uso internacional lo sobrevalora de manera importante. Se desarrollan modelos de consumo de combustible para dos tipos de camión siendo uno de ellos de amplio uso a nivel internacional y sobre el que no existe evidencia de investigaciones como lo realizada./Abstract. This thesis is about the consumption or fuel performance in trucks that operate in free flow speed scheme which is usual on rural roads. There have been numerous studies around the world about this subject in which different models have been proposed under conditions such as road geometry and surface, traffic conditions and type of vehicle. The cost analysis needs to be performed when road projects are considered; being the vehicle operating costs a key component of this analysis. The fuel consumption plays a major role in these costs and it is influenced by different aspects such as road geometry, surface, speed, slope, etc. Vehicle speed and road slope are elements which affect any vehicle's fuel consumption and are important to determine their performance costs. These two components (speed and slope) are intrinsically joined with the load quantity. All the factors together, will limit truck's speed and performance in a high slope due to the generated power that it is required. A great deal of attention is needed to mid/high longitudinal slopes as they generate higher fuel consumption. Due to the lack of information about fuel consumption in some countries, including Colombia, and the non-existent vehicle prototypes to retrieve real data from fuel consumption, it is vital to initiate this investigation with the purpose of identifying the effect of load quantity, vehicle's weight, slope, and speed in fuel consumption. The development of this investigation contains a literature review and real tests that allow us to identify the effect of the vehicle´s total weight in fuel consumption using factorial design of experiments. Also, models to predict/estimate truck's fuel consumption in different conditions were developed for two types of trucks; one of them is widely used at an international level but there isn´t evidence of research on it. Finally, there were proposed factors of adjustment to an international existing model, widely used, in the evaluation of road projects. The main findings of this research are of great value to the state of art in the vehicle´s fuel consumption area and allow us to conclude that the vehicle's weight and the road’s slope are the factors with major influence in the consumption instead of vehicle speed, which is the commonly used factor. It was also found that road´s slopes greater than 5% are not recommended for trucks routes, and that the international model widely used to predict fuel consumption overestimates this consumption considerably.Doctorad

Conceptos sobre el modelo HDM III: the Highway Design and Maintenance Standards Model

Al construir y mantener una red de carreteras, las autoridades deben elegir una opción de entre varias alternativas en las cuales se consideran las condiciones iniciales del pavimento, alineamientos de la(s) vía(s), frecuencia y tipo de las rutinas de mantenimiento rutinario y periódica, las características de los vehículos y los pesos limite permitidos. Todo esto tiene una importante influencia en los costos de operación vehicular y el transporte de carga y pasajeros. Las alternativas para el diseño y posterior mantenimiento son muchas y las decisiones que se tomen influyen de manera directa en los costos de inversión y operación. De esta manera, una tarea fundamental es la de predecir en forma acertada el conjunto de costos compuesto por construcción y mantenimiento, así como los costos para los usuarios (operación vehicular y tiempo) como una función de las variables anteriormente enunciadas: condiciones de vía (características geométricas y geotécnicas) y estrategias de mantenimiento principalmente; y si se desea, considerando también aspectos de tipo ambiental y de seguridad como condiciones exógenas. Para el cálculo de los costos de una alternativa es fundamental tener conocimiento de los efectos económicos de diversos aspectos como son: terreno, clima, tráfico, comportamiento de conductores y condiciones económicas. Para seleccionar entre varias alternativas, la de mejor rendimiento económico, se debe tener suficiente capacidad para realizar en forma rápida todos los cálculos y comparaciones de los costos y beneficios de las alternativas. EI modelo HDM III (Highway Design and Maintenance Standards Model), desarrollado por el Banco Mundial, es usado para realizar comparaciones y evaluaciones económicas de diferentes opciones que se puedan plantear para una vía que se pretenda rehabilitar o construir, y más aún para un grupo de vías (red vial), en la cual se pueden considerar diferentes estrategias en diferentes momentos. EI modelo permite de una manera rápida conocer los costos y beneficios totales involucrados para una o varias alternativas, año por año, para un periodo no mayor a 30 años, descontando a unas tasas de interés los valores futuros y realizando las comparaciones en términos de tasa interna de retorno (TIR), valor presente neto (VPN) y beneficios en el primer año, considerando moneda constante a precios de un año base. EI hecho tangible de la rapidez con la que el modelo realiza los análisis y presenta resultados justifica plenamente su uso, dada su importancia, en este trabajo se presenta un compendio de los conceptos básicos necesarios para el uso del modelo y un ejemplo de aplicación del mism

Evaluación de proyectos de inversión en carreteras con el HDM-4

HDM-4 es la abreviatura de "HIGHWAY DEVELOPMENT and MANAGEMENT" que traducida al español significa "Administración y Desarrollo de Carreteras", y es con lo que se denomina un programa (software) para computador que permite la evaluación de alternativas relacionadas con la inversión en proyectos de carreteras; evaluación que puede ser de tipo técnico y/o económico. EI HDM-4 es una nueva versión del HDM-III (Highway Design and Maintenance Standards Model), que igualmente es un programa para computador utilizado con el mismo fin, en el que se consideran mejoras sustanciales para su uso y aplicación permitiendo, en términos generales, una mayor versatilidad y aplicabilidad. El modelo permite identificar el estado de una carretera, o tramo de ella, al estar sometida a una determinada utilización, según las condiciones prevalecientes y esperadas de la misma en cuanto a geometría, trafico vehicular, ambiente, etc.,lográndose con esto la evaluación de tipo técnico; simultáneamente, se puede considerar el aspecto económico al tener presente los costos del tiempo de los usuarios y los insumos para el parque automotor, y los de las actividades de construcción y mantenimiento de la carretera. Al analizar un proyecto de carreteras se deben considerar varias alternativas tanto de construcción, si de trata de un proyecto nuevo, como de mantenimiento posterior para el mismo caso o el de carreteras existentes a las que se pretende recuperar o dar condiciones adecuadas de transitabilidad para los usuarios. Identificar la mejor alternativa es el objetivo del personal responsable del estado de las carreteras (ingenieros, administradores, políticos, etc), por lo que se hace necesario conocer lo que sucedería para cada alternativa. El empleo del modele HDM permite lograr este objetivo con rapidez, por lo que se hace imprescindible su uso en la mayoría de los casos; además muchos proyectos deben considerar su aplicación ya que es requisito de las autoridades especialmente cuando se trata de buscar apoyo internacional. En este libro se presenta una síntesis general sobre el uso que se puede dar al programa, con base en la Versión 1.3 del programa (en español), ultima disponible al publico a la fecha de elaboración de este texto, con el animo de facilitar a los usuarios su aplicación, en especifico de lo que se denomina "Análisis de Proyecto", mostrando con el apoyo de figuras el orden adecuado de uso; se indican las variables necesarias para su correcta operación, aspectos fuente de investigación para la calibración o adaptación del modelo a las condiciones particulares del medio colombiano, y finalmente se presenta un ejemplo en el que se muestra una sencilla aplicación práctica

Solución al problema de asignación del tránsito para un segmento de la red vial de Medellín a partir de datos reales

RESUMEN: Este artículo está basado en datos obtenidos en los más recientes estudios de transporte que se han realizado en el Área Metropolitana del Valle de Aburrá. (Medellín y otros 9 municipios). Estos estudios fueron la Encuesta Origen Destino (2005), análisis de las rutas de buses (2005) y el Plan Maestro de Movilidad (2006). En el artículo se explica el proceso utilizado para el desarrollo de una aplicación informática para resolver el problema determinístico de equilibrio de usuario en la red vial de Medellín. El código fue construido usando Visual Basic.NET ® y Microsoft Excel ® para la ejecución de algunas operaciones en un segmento de la red vial de Medellín. La distribución del flujo del equilibrio de usuario fue encontrada usando el algoritmo de Frank-Wolfe y fueron analizados algunos aspectos tales como número de iteraciones, patrones de convergencia, tiempo de respuesta y cambios en la demanda de viajes en la red. Los modelos de asignación del tránsito fueron analizados para las horas pico de la tarde. Se compararon los resultados de la asignación del tránsito del algoritmo desarrollado en este trabajo con los resultados de TransCAD ® para los datos del 2005 y fue encontrado que el software es un poco más rápido que el algoritmo, pero sin embargo éste último puede ser una buena herramienta para profesionales y estudiantes para la modelación de redes pequeñas.ABSTRACT: This paper is based on data obtained from most recent transportation studies done in the Metropolitan Area of Valle de Aburrá, city of Medellín and other 9 municipalities. The studies were based on an Origin/Destination Survey (2005), Analysis of bus routes (2006), and Mobility Master Plan (2006). This paper explains the process of writing a software application for a given network (Network of Medellin) that solves the deterministic user equilibrium problem. The software code was implemented in Visual Basic .NET®, supported by some operations using Microsoft Excel®, and hardcoded for a segment of the Medellin network. The user equilibrium distribution of flow was found by using the Frank-Wolfe algorithm. The applied algorithm was analyzed in some aspects such as number of iterations, convergence patterns, response time, as well as changes in network demand. The traffic assignment models were analyzed by using the algorithm during the P.M. peak hour (hour of highest traffic congestion). The analysis was compared with the results from the traffic assignment procedure using TransCAD® (well-known and used transportation demand software) for the 2005 database and it was found that the software is somewhat faster than the algorithm, but the latter could be a good tool for practitioners and students for modeling small networks

La necesidad de peaje por congestión en Medellín : una perspectiva económica

RESUMEN: Se presenta una breve descripción de la congestión vehicular en Medellín, y la necesidad de implementar el sistema de peaje por congestión (PC) desde una óptica económica. Se describe la restricción a la circulación vehicular del “Pico y Placa,” mostrando que la medida es paliativa y que es necesaria la implementación del PC. Se realiza un análisis costo-beneficio para valorar los efectos de implementar una estrategia en forma hipotética de PC basado en datos de investigaciones. La mejor solución debida al PC es presentada y considerada como lo óptimo para lograr encontrar la tasa de congestión que maximiza el bienestar social. El principal hallazgo es que el beneficio neto de la implementación es positivo. Por lo tanto, se recomienda la implementación del PC para mejorar la eficiencia en el uso de la infraestructura vial en la ciudad basado en principios económicos. Finalmente, se presentan algunas recomendaciones para mejorar la movilidad en la ciudad.ABSTARCT: This paper presents a brief description of vehicular congestion in Medellin, Colombia, and discusses the need to implement congestion pricing (CP) from an economic point of view. It describes the license plate-based traffic restriction (Pico y Placa) in the city, showing that the measure is palliative, and that the implementation of CP is necessary. A cost-benefit analysis is presented to assess the effects of implementing a hypothetical CP strategy based on data from previous studies. The first-best solution for CP is presented, and considered as the optimal policy for deciding on the congestion rate that would maximize social welfare. The main finding is that the net benefit of implementation costs is positive. Therefore, the implementation of a CP strategy is recommended to improve the efficiency of road infrastructure use in the city based on economic principles. Finally, a set of recommendations for improving the city’s mobility in the future are presented

Elección de un modo de transporte urbano : integrando variables psicológicas a modelos de elección discreta

RESUMEN: Aplicando encuestas de preferencias reveladas y cuestionarios psicológicos se realizó un estudio detectando variables psicológicas claves de la conducta que intervienen en la elección de un modo de transporte en un grupo de habitantes del Área Metropolitana del Valle de Aburrá. Se tuvo en cuenta la teoría de la utilidad aleatoriapara los modelos de elección discreta y la acción razonada para evaluar las creencias y se utilice como herramienta de análisis de las variables psicológicas el cuestionario de factor de personalidad (16PF). Además de las encuestas de preferencias reveladas, se aplicaron otras dos encuestas: una de categorías socioeconómicas, y otra con indicadores latentes. Esta metodología permite una integración de modelos de elección discreta y de variables latentes, que lo hace operativo y cuantifica las variables psicológicas inobservables. El resultado más relevante que se obtuvo fue que la ansiedad incide en la elección de un modo de transporte urbano y se muestra que una alteración fisiológica, problemas en la percepción, y las creencias pueden afectar el proceso de toma de decisiones.ABSTARCT: A study using revealed preference surveys and psychological testswas conducted. Key psychological variables of behavior involved in the choice of transportation mode in a population sample of the Metropolitan Area of the Valle de Aburrá were detected. The experiment used the random utility theory for discrete choice models and reasoned action in order to assess beliefs. This was used as a tool for analysis of the psychological variables using the sixteen personality factor questionnaire (16PF test). In addition to the revealed preference surveys,two other surveys were carried out: onewith socio-economic characteristics and the other with latent indicators. This methodology allows for an integration of discrete choice models and latent variables. The integration makes the model operational and quantifies the unobservable psychological variables. The most relevant result obtained was that anxiety affects the choice of urban transportation mode and showsthat physiological alterations, as well as problems in perception and beliefs, can affect the decision-making process

Analisys of “pico y placa” as vehicular circulation restriction in Medellin – based on traffic volumes

RESUMEN: En este artículo se presenta una breve descripción de la evolución del “Pico y Placa” en Medellín como medida para restringir la circulación vehicular, donde se expone la medida a partir de estudios anteriores a la aplicación de ésta (año 2004) y se muestra una comparación con los resultados de mediciones y aforos de flujos vehiculares en la situación posterior (años 2005 a 2008) con y sin pico y placa. Además, se presentan y analizan las limitaciones que tiene esta medida en el tiempo y la relación con la contaminación ambiental; por último se presentan recomendaciones para mejorar y evaluar la medida en el tiempo.ABSTARCT: This paper presents a brief description of the evolution of "Pico y Placa" (vehicular restriction) in Medellin, a measure to restrict the vehicular circulation during peak hours. An analysis is exposed based on previous studies before its implementation (2004). This article also provides a comparison within the results of subsequent studies (2005 to 2008) with and without restriction. In addition, presents and analyzes its limitations in the long term and the impact on emissions; finally, a set of recommendations are presented to improve and evaluate the vehicular restriction in the future

Análisis del “pico y placa” como restricción a la circulación vehicular en medellín basado en volúmenes vehiculares

En este artículo se presenta una breve descripción de la evolución del “Pico y Placa” en Medellín como medida para restringir la circulación vehicular, donde se expone la medida a partir de estudios anteriores a la aplicación de ésta (año 2004) y se muestra una comparación con los resultados de mediciones y aforos de flujos vehiculares en la situación posterior (años 2005 a 2008) con y sin pico y placa. Además, se presentan y analizan las limitaciones que tiene esta medida en el tiempo y la relación con la contaminación ambiental; por último se presentan recomendaciones para mejorar y evaluar la medida en el tiempo

The selection of a mode of urban transportation: integrating psychological variables to discrete choice models

A study using revealed preference surveys and psychological testswas conducted. Key psychological variables of behavior involved in the choice of transportation mode in a population sample of the Metropolitan Area of the Valle de Aburrá were detected. The experiment used the random utility theory for discrete choice models and reasoned action in order to assess beliefs. This was used as a tool for analysis of the psychological variables using the sixteen personality factor questionnaire (16PF test). In addition to the revealed preference surveys,two other surveys were carried out: onewith socio-economic characteristics and the other with latent indicators. This methodology allows for an integration of discrete choice models and latent variables. The integration makes the model operational and quantifies the unobservable psychological variables. The most relevant result obtained was that anxiety affects the choice of urban transportation mode and showsthat physiological alterations, as well as problems in perception and beliefs, can affect the decision- making process

HDM-4 Guía básica para su uso

HDM-4 es la abreviatura de “HIGHWAY DEVELOPMENT and MANAGEMENT” que podríamos traducir al español como Administración y Desarrollo de Carreteras, que consiste en un programa para ser usado en computador que permite una rápida evaluación de alternativas relacionadas con la inversión en proyectos de carreteras, evaluación que puede ser de tipo técnico y/o económico. El HDM-4 es una nueva versión del HDM-III (Highway Design and Maintenance Standards Model), igualmente programa para computador utilizado con el mismo fin, en el que se consideran mejores sustancias de uso y aplicación permitiendo, en términos generales, una mayor versatilidad y aplicabilidad. El modelo permite identificar el estado de una carretera, o tramo de ella al estar sometida a un determinado uso, según las condiciones prevalecientes y esperadas de la misma en cuanto a geometría, trafico vehicular, ambiente, etc, lográndose con esto la evaluación de tipo técnico, simultáneamente se puede considerar el espacio económico al tener presente los costos de los insumos para el parque automotor y los de las actividades de construcción y mantenimiento de la carretera. Al analizar un proyecto de carreteras se deben considerar varias alternativas tanto de construcción, si se trata de un proyecto nuevo, como de mantenimiento posterior para el mismo caso o el de carreteras existentes a las que se pretende recuperar o dar condiciones adecuadas de transitabilidad para los usuarios. Identificar la mejor alternativa es objeto del personal responsable del estado de las carreteras (ingenieros, administradores, políticos, etc) por lo que se hace necesario conocer lo que sucedería para cada alternativa; el uso de este modelo permite lograr este objetivo con rapidez por lo que se hace imprescindible su uso en la mayoría de los casos, además muchos proyectos debe considerar el uso de este modelo ya que es requisito de las autoridades especialmente cuando se trata de buscar apoyo internacional. En este documento se presenta unas síntesis general sobre el uso que se puede dar al programa con el ánimo de facilitar a los usuarios su aplicación, mostrando con el apoyo de figuras el orden adecuado; se indican las variables necesarias para su correcta operación, aspectos fuente de investigación para la calibración o adaptación del modelo a las condiciones particulares del medio colombiano y finalmente se presenta un ejemplo