Evaluación del impacto ambiental de las Zonas de Baja Emisión con Aimsun Next

Noviembre de 2022 – Nota técnica #75

Dimitris Triantafyllos

Senior Product Specialist at Aimsun

Geline Canayon

Product Specialist at Aimsun

Antecedentes

El transporte por carretera representa una cantidad importante de emisiones contaminantes del aire. Aunque el control y la normativa han producido una tendencia a la baja en las emisiones totales de contaminantes, una parte importante de la población sigue expuesta a concentraciones de contaminantes atmosféricos superiores a las normas de calidad del aire establecidas por la UE y la Organización Mundial de la Salud (OMS). Según la Agencia Europea de Medio Ambiente (AEMA), el transporte por carretera es responsable de hasta el 9,9% de todas las emisiones de PM2,5 en la Unión Europea, el 7,7% de las PM10, el 28,1% de los NOX, el 7,6 de los NMVOC1 y el 18% del CO [1].

This effect is magnified in urban centers, where higher traffic volumes and congestion produce a concentration of pollutants in short time peaks. Las Zonas de Baja Emisión (LEZ) han sido un enfoque importante para que las ciudades y los gobiernos aborden la calidad del aire con el fin de cumplir las Normas de Calidad del Aire de la UE. estableciendo restricciones al funcionamiento de los vehículos más contaminantes, normalmente más antiguos. Las zonas de baja emisión pueden reducir las emisiones de partículas finas, nitrógeno y dióxido de carbono e (indirectamente) de ozono, los cuatro principales contaminantes atmosféricos que preocupan en Europa.

La simulación es una herramienta valiosa para apoyar la definición de las políticas de LEZ, ya que permite comparar la eficacia de las diferentes medidas y evaluar cualquier otro impacto relacionado, como el cambio en los tiempos y flujos de viaje.

Ejemplo de caso práctico

Supongamos que tenemos que evaluar la siguiente política:

  • Los vehículos no pueden acceder a la LEZ sin la etiqueta ambiental legal de 7AM – 8PM en días laborables. Excepciones aplicadas a vehículos de movilidad reducida, ambulancias, vehículos singulares, servicios de emergencia o esenciales
  • Los vehículos pueden acceder a la LEZ si cumplen las normas de emisión basadas en la etiqueta ambiental legal. Para este caso de estudio, las etiquetas permitidas son:
    • ZERO: vehículos eléctricos
    • ECO: vehículos híbridos enchufables y similares
    • C: coches y furgonetas ligeras de gasolina matriculados a partir de 1/2006 y diésel a partir de 1/2014
    • B: vehículos de combustión interna que, aunque no cumplen con las emisiones EURO, sí lo hacen con las anteriores.

Basándose en datos recientes, para este estudio de caso, el parque de vehículos y la categoría EURO de cada tipo son:

Modelo de emisiones de Londres

El Modelo de Emisión de Londres (LEM) está incluido en los simuladores microscópicos, mesoscópicos e híbridos de Aimsun Next. Esto estima las emisiones de CO2 y NOx para un vehículo, utilizando un modelo de emisiones de velocidad media calibrado desarrollado en colaboración con Transport for London (TfL) en 2017.
A continuación, el LEM utiliza una de las dos relaciones polinómicas, derivadas del análisis de regresión, para estimar el CO2 y el NOx producidos por ese vehículo utilizando ese microviaje.

Aquí, y es la emisión (gramos/km); a, b, c y z son constantes derivadas que se definen para cada vehículo y tipo de euro, x es la velocidad media en el microviaje.

Para más información, consulte Modelos Ambientales – Manual de Usuario Aimsun Next

Configuración del modelo

Tipos de vehículos

Los tipos de vehículos en el modelo se configuran utilizando la información de la flota proporcionada.
Por ejemplo, para el tipo de vehículo coche, el tipo de vehículo de emisiones es coche y las emisiones de la norma Euro se establecen para el tipo de motor de gasolina.

El proceso paso a paso para establecer el tipo de motor y las normas del euro por tipo de vehículo (véase más abajo) se puede encontrar en este vídeo del Modelo de emisiones de Londres.

Red

La zona de bajas emisiones y la zona de amortiguación previstas se muestran en el mapa del modelo. El 100% de los coches, furgonetas y camiones sin etiqueta ambiental tendrán prohibida la entrada o la circulación dentro de la zona de bajas emisiones. Los conductores ahora deben encontrar otros medios para llegar a un destino dentro de la LEZ. La figura siguiente muestra la red completa, la LEZ y la zona de amortiguación.

Aparcamientos

La ubicación de las zonas de aparcamiento en los límites de la LEZ se muestra en azul. Se trata de nuevos destinos en el modelo donde se ha colocado un nuevo centroide y se ha conectado a las secciones de entrada de la LEZ. La velocidad en las conexiones del centroide se fijó en 10km/h para modelar mejor el comportamiento de conducción de los vehículos dentro del área de estacionamiento.

Demanda de tráfico

Como resultado, se espera un cambio en la demanda de tráfico. Las suposiciones que hemos hecho se basan en esquemas anteriores de la LEZ:

A. Fuera de la LEZ a la LEZ

  1. El 40% de los desplazamientos realizados con vehículos con etiquetas EURO 0, I, II, III pasarán a ser medios de transporte respetuosos con el medio ambiente (bicicleta, paseo, micromovilidad, tránsito, etc.).
  2. El 10% de los viajes realizados con vehículos con etiquetas EURO 0, I, II, III comprarán vehículos con etiquetas EURO IV, V, VI.
  3. El 50% de los viajes realizados con vehículos con etiquetas EURO 0, I, II, III serán desviados a garajes o estaciones de tránsito en los límites de la LEZ.

Acciones:

  • Eliminar el 50% de los viajes realizados con los tipos de vehículos con EURO 0, I, II, III, ya que no se les permite acceder a la LEZ.
  • Cambio de destino Acción para el resto del 50% de los viajes realizados con tipos de vehículos con EURO 0, I, II, III
  • Añadir el 10% de los viajes con tipos de vehículos con EURO 0, I, II, III a las matrices EURO IV, V, VI OD.

B. De la LEZ al exterior de la LEZ

  1. El 40% de los desplazamientos realizados con vehículos con etiquetas EURO 0, I, II, III pasarán a ser medios de transporte respetuosos con el medio ambiente (bicicleta, paseo, micromovilidad, tránsito, etc.).
  2. El 60% de los desplazamientos realizados con vehículos con etiquetas EURO 0, I, II, III comprarán vehículos con etiquetas EURO IV, V, VI.

Acciones:

  • Eliminar el 100% de los viajes realizados con los tipos de vehículos con EURO 0, I, II, III, ya que no se les permite salir de la LEZ.
  • Añadir el 60% de los viajes con tipos de vehículos con EURO 0, I, II, III a las matrices EURO IV, V, VI OD.

C. LEZ a LEZ

  1. El 100% de los desplazamientos realizados con vehículos con etiquetas EURO 0, I, II, III pasarán a ser medios de transporte respetuosos con el medio ambiente (bicicleta, paseo, micromovilidad, tránsito, etc.).

Acciones:

  • Eliminar el 100% de los viajes realizados con esos tipos de vehículos, ya que no se les permite circular dentro de la LEZ.

D. Fuera de la LEZ a fuera de la LEZ

No hay acción

Los cambios en las matrices de demanda de tráfico y OD se pueden hacer dentro de Aimsun Next aplicando factores y utilizando las operaciones disponibles dentro de las matrices OD. Para procesar los viajes entre las diferentes zonas (LEZ, zona de amortiguación, resto de la red), creamos diferentes agrupaciones en las que se definieron los centroides de cada zona.



Escenario

En el escenario futuro, los nuevos centroides se utilizan como nuevos destinos en las acciones de gestión del tráfico de cambio de destino. El cambio de destino se aplica en cada una de las entradas de la LEZ que prohíbe la entrada de Euro 0, I, II y III. Una clase de vehículo que contiene los vehículos que son Euro 0, I, II y III se utiliza como un filtro para que la acción de gestión del tráfico no afecta a los vehículos permitidos en la LEZ.



Se crean agrupaciones para la LEZ y la zona de amortiguación, de modo que se pueden extraer estadísticas sólo para esas zonas.

Results

Como era de esperar, las emisiones dentro de la zona LEZ son mucho más bajas en el escenario futuro cuando se aplica la LEZ. Aunque, la disminución de CO2 y NOx dentro de la zona de amortiguación y globalmente se reducen ligeramente.

Comparación de las emisiones de CO2:

Comparación de las emisiones de NOx

Otros modelos de emisión en Aimsun Next:

Además del LEM, existen dos modelos de emisiones adicionales en Aimsun Next que pueden ser utilizados en la microsimulación, el Modelo de Emisión de Contaminantes Panis et al y el Modelo de Emisión de Contaminantes QUARTET.

Para Panis et al, las emisiones de cada contaminante se miden en cada paso de tiempo y considera los diferentes factores según el tipo de vehículo, el tipo de combustible y las medidas de aceleración/desaceleración instantáneas. El modelo proporciona salidas para las secciones, los nodos, las curvas y la réplica para el CO2, NOx, COV y PM en g y g/km.

El modelo de emisiones contaminantes QUARTET requiere más datos del usuario, en particular los índices de emisión de los vehículos que aceleran, desaceleran y están al ralentí, por nombrar algunos. Estos valores se recogen normalmente de un vehículo instrumentado. Los resultados de QUARTET son los kilogramos de cada contaminante emitido y se producen para toda la red, cada sección y giro y para cada ruta.

Se pueden encontrar más detalles en la sección de Modelos Ambientales del Manual del Usuario de Aimsun Next.

También es posible calcular las emisiones basándose en diferentes modelos en un postproceso. Por ejemplo, puedes codificar un script de python en Aimsun Next para calcular las emisiones a partir de los resultados de la simulación recuperados por una simulación macroscópica (es decir, basado en las velocidades y flujos promedio para diferentes tipos de vehículos). También puede utilizar la API de Aimsun Next para calcular cualquier contaminante por cualquier objeto para cualquier intervalo de tiempo basado en los parámetros de comportamiento de conducción (aceleración, desaceleración, tiempo de retraso, etc.).

Referencias

[1] Agencia Europea de Medio Ambiente, “Emissions and Air Pollutants from Transport”, AEMA, Copenhague, 2021.

Más notas técnicas

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Citar Aimsun Next

Aimsun Next 23

Aimsun (2023). Aimsun Next 23 Manual del usuario, Aimsun Next Versión 23.0.0, Barcelona, España. Acceso: 19, 2023. [Online].
Disponible en: https://docs.aimsun.com/next/23.0.0/


Aimsun Next 20.0.5

Aimsun (2021). Aimsun Next 20.0.5 Manual del usuario, Aimsun Next Versión 20.0.3, Barcelona, España. Acceso: May. 1, 2021. [En software].
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A1 - Aimsun
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