Premi Abertis 2016 d’investigació en gestió d’infraestructures del transport amb la Tesina Final de Carrera “Simulació d’un sistema públic de bicicletes elèctriques compartides”. Víctor Casado Pérez.

• Introducció
• Descripció
• Simulació del servei
• Simulació del temps de les operacions de reposició
• Resultats
• Autors

Introducció

Les àrees urbanes necessiten un servei de mobilitat eficient i sostenible, i sembla que una de les opcions que desperta més interès és l'ús de sistemes de bicicletes públiques, que en l'última dècada s'han desplegat de forma gairebé exponencial a ciutats de tot el món: més de 500 programes arreu del món. A la imatge figuren les creixents iniciatives de bicicletes a escala mundial.

Aquesta tesi pretén desenvolupar un model de simulació basat en agents per emular un sistema de bicicletes compartides, per tal d'optimitzar les variables estratègiques més importants: nombre total de bicicletes, nombre d'equips de reposició, la mida de les estacions d’estacionaments i l'ocupació després de la seva reposició, és a dir, el seu balanç d’ocupació. El model s’aplicarà i es validarà amb els valors de paràmetres del sistema aplicat actualment a Barcelona i es plantejarà un escenari millorat per analitzar el rendiment d'una solució millor hipotètica per a una ocupació inicial (o d’equilibri) més equilibrada com a exemple del potencial simulador. Aquesta tesina, del Víctor Casado Pérez, ha rebut el Premi Abertis 2016 d’investigació en gestió d’infraestructures.

Descripció

Tot i que el sistema de compartició de bicicletes sembla senzill d’implementar,exigeix una inversió significativa, de manera que la caracterització, el dimensionament i les opcions estratègiques són crucials per evitar costos innecessaris. Es podria donar el cas d'un esquema sobreestimat, que conduiria a una inversió innecessària, mentre que un sistema subestimat podria provocar un desproporcionat cost d'operació associat a la reposició. Així mateix, la manca de previsió sobre la demanda pot provocar el fracàs, com ha succeït a ciutats petites de les rodalies de Barcelona, com Terrassa o Granollers. El procés de simulació, desenvolupat sobre Matlab®, es divideix en tres seccions: la inicialització de la ciutat, la simulació del temps del servei i la simulació del temps d'operacions de reposició.

Inicialització de la ciutat

Prepara l’entorn de simulació, actualitzant aquelles propietats de la ciutat que depenen dels paràmetres d'entrada. Genera el límit de l'àrea de servei i totes les estacions com a objectes i estableix les condicions inicials. Finalment, genera totes les infraestructures mòbils: bicicletes, que s'assignen a una estació i els camions, separats per a la reposició, que estan al dipòsit central. En el cas de Barcelona, el sistema Bicing és un dels sistemes més grans d'intercanvi de bicicletes a Europa. Amb 420 estacions i més de 6.000 bicicletes, serveix gairebé 100 km2. Algunes d'aquestes estacions funcionen com a estacions de clúster (agregades per simplificar el rendiment del simulador). La regió de servei no resulta trivial de definir i, en aquest cas, s'ha considerat com una frontera situada a 1 km de distància de les estacions frontereres. Així, el disseny resultant per testejar el cas de Barcelona i calibrar el simulador es mostra a la figura amb totes les estacions ubicades i la regió de servei considerada. La mida de les estacions varia depenent de la seva ubicació, amb la intenció de proporcionar prou places per garantir un bon rendiment del sistema.

Simulació del servei

Es tracta d'emular la resposta que les persones usuàries virtuals haurien d'afrontar davant d’una necessitat de mobilitat en aquest entorn. El procés es pot seguir de forma resumida en el diagrama de flux presentat.

Cal destacar que la demanda no és la mateixa per a cada execució, ja que es determina, en cada pas (cada minut) i cada estació, per una funció de probabilitat segons una distribució de Poisson amb una mitjana de mostra igual a la demanda assignada a cada estació i cada període. A més, també s’assigna una probabilitat d’atracció que permet dissenyar un model de generació de viatges Origen-Destí.

 

Simulació del temps de les operacions de reposició

Per simular la reposició, s'han codificat dues estratègies: la reposició contínua i periòdica. Tot i així, el procés d'arrencada és similar per a ambdós, de manera que segons el mode de reposició que l'usuari del simulador ha triat, els camions es creen i es configuren a l’inicialitzar la ciutat.

El sistema resultant es basa en un sistema de Pool (o borsa), similar al que es fa servir en sistemes de taxi en el qual s’optimitza a cada instant un problema de distribució de viatges entre camions disponibles i estacions que necessiten reposició.

Aquests procediments no impliquen la resta del sistema, inclosos els usuaris, ja que s'executa de forma paral·lela o un cop finalitzat el servei, segons l'estratègia escollida.

Resultats

Com es confirma amb les proves, els resultats obtinguts mostren una operació de mètode precisa i ajustada, amb valors propers als observats en sistemes reals implementats, com ara Bicing a Barcelona, i poden ser emprats com a enfocament vàlid per a qualsevol estudi de comportaments i patrons en aquests sistemes. També per a aquells que volen simular situacions virtuals en sistemes encara no implementats.

Autors

Redactat de la noticia: Víctor Casado i Marga Torre

Per saber-ne més: Víctor Casado