El documento describe el proceso de calibración del modelo de costos de operación vehicular (VOC) en Chile. Explica los componentes del VOC como el modelo de velocidad, consumos y tráfico. Detalla los niveles de calibración y aspectos a considerar como la flota vehicular, modelo de velocidades, consumos y flujo-velocidad. Resalta la necesidad de mejorar los modelos a través de datos de campo para lograr una calibración de nivel 2 y así contar con estimaciones más precisas de los costos de operación vehicular.

1. CALIBRACIÓN DEL MODELO
DE COSTOS DE OPERACIÓN
VEHICULAR EN CHILE
Tomas Echaveguren ; techaveg@udec.cl
Universidad de Concepción

2. CONTENIDOS
• El modelo de costos de operación (VOC) de HDM-4
• Conceptos sobre Calibración del VOC
• Programa de Calibración del VOC
• La Flota Vehicular
• El Modelo de Velocidades
• El Modelo de Consumos
• Reflexiones

3. VOC – Calibración – Programa – Flota – Velocidad – Consumos – Reflexiones
El modelo de costos de operación (VOC) en HDM-4

4. VOC – Calibración – Programa – Flota – Velocidad – Consumos – Reflexiones
Componentes Generales del VOC
Modelo de Velocidad
Modelo de Tráfico
Modelo de Consumos
Efecto de la Congestión

5. VOC – Calibración – Programa – Flota – Velocidad – Consumos – Reflexiones
Niveles de calibración del VOC
 Calibración de Nivel 1 (Aplicación Básica):
• valores de los parámetros de entrada básicos,
• adopción de valores por defecto,
• mínimo de datos de terreno y trabajo de gabinete.
 Calibración de Nivel 2: (“intermedia”)
• requiere de mediciones de parámetros de entrada,
• trabajo de terreno moderado para calibrar,
• eventualmente puede implicar modificación de los códigos fuente de HDM-4.
 Calibración de Nivel 3 (Adaptación de Modelos):
• levantamiento mayor de datos de terreno,
• experimentos controlados para mejorar los modelos predictivos,
• desarrolla modelos nuevos,
• sustituye totalmente los modelos y códigos de HDM-4.

6. VOC – Calibración – Programa – Flota – Velocidad – Consumos – Reflexiones
El modelo de costos de operación (VOC) en HDM-4
Flota Vehicular Velocidad
FlujosCongestión
Consumos Sensibilización

7. VOC – Calibración – Programa – Flota – Velocidad – Consumos – Reflexiones
Determinación de la Flota Vehicular: Clases Vehiculares de HDM-4
Id Clase de vehículo HDM-4
1 Motorcycle Motocicleta
2 Small Car Auto pequeño (citycar)
3 Medium Car Auto mediano
4 Large Car Auto grande
5 Light delivery vehicle Camioneta o vehículo de reparto
6 Light goods vehicle Camión liviano
7 four wheel drive SUV (Sport Utility Vehicle)
8 light truck Camión < 3.5 T
9 medium truck Camión > 3.5 T
10 heavy truck Camión rígido multi - ejes
11 articulated truck Camión articulado
12 mini-bus Mini bus
13 light bus Bus < 3.5 T
14 medium bus Bus 3.5 a 8 T
15 heavy bus Bus multi-eje
16 Coach Bus viaje larga distancia
SUV
Crossover
VAN
Bus de corta distancia
Bus de distancia media
Bus de larga distancia
Emergente (urbano)

8. VOC – Calibración – Programa – Flota – Velocidad – Consumos – Reflexiones
Determinación de la Flota Vehicular: Desafios
• Las flotas vehiculares se caracterizan para el futuro, en base a datos del pasado!
• Las clases vehiculares de HDM-4 se ven limitadas por los avances tecnologicos que imponente
nuevas clases vehiculares y tecnologias (por ej Crossover, veh. hibridos y electricos; buses
según longitud de recorrido)
• La calidad del resultad de la determinación estadistica de una flota representativa depende de
la disponibilidad de datos: => cual es el tamaño muestral adecuado?
• Chile es una economía abierta al mercado automotriz. Lo que implica una gran variedad de
marcas y modelos. Esto puede ocurrir en cualquier economia abierta al mercado automitrizy
no fabricante

9. VOC – Calibración – Programa – Flota – Velocidad – Consumos – Reflexiones
Determinación de la Flota Vehicular: Algunos datos Chilenos
• Según datos de la ANAC:
• En Chile existen 64 marcas diferentes de vehiculos ligeros y camionetas
• 46 marcas de vehiculos pesados
• La edad del parque automotor es del orden de 10 años
Según datos recogidos de transaccione de peajes:
Clase Tipo Marcas Modelos
Ligeros
Automóvil 52 392
SUV 42 217
Camioneta 29 75
Utilitario 19 36
VAN 20 39
Pesados
Camión Simple 27 136
Bus y minibus 19 48
Articulado 29 212

10. VOC – Calibración – Programa – Flota – Velocidad – Consumos – Reflexiones
Determinación de la Flota Vehicular: Flota Representativa
• Muestra:
• Criterio de selección:
• vehículo tipo (marca-modelo representativo)
• vehículo “ficticio” con cada componente como variable aleatoria
• Algoritmo de K-medias (clustering)
• A cada rango de la Tabla se le asocia marca modelo y se determinar un vehículo especifico
Clase Tipo
Cilindrada nominal (cc)
Mínimo Máximo Rango Mediana Media
Desviación
Estándar
COV
Ligeros
Automóvil 600 6.600 6.000 1.500 1.505 453 0,30
SUV 1.200 6.200 5.000 2.000 2.148 561 0,26
Camioneta 1.000 6.700 5.700 2.300 2.364 668 0,28
Utilitario 1.000 3.000 2.000 1.600 1.659 427 0,26
VAN 1.000 3.800 2.800 2.000 2.257 527 0,23
Pesados
Camión Simple 2.400 12.800 10.400 4.500 5.558 2.675 0,48
Bus y minibus 2.200 12.700 10.500 7.200 7.707 3.833 0,50
Articulado 6.871 16.400 9.529 12.800 12.482 1.117 0,09

11. VOC – Calibración – Programa – Flota – Velocidad – Consumos – Reflexiones
El Modelo de Velocidad
VSS es la velocidad en estado estable, en m/s
V1 = VDRIVE: velocidad restringida por la potencia, en m/s
V2 = VBRAKE: velocidad límite en bajada, en m/s
V3 = VCURVE: velocidad restringida en curvas horizontales, en m/s
V4 = VROUGH: velocidad restringida por la rugosidad del
pavimento, en m/s
V5 = VDESIR: velocidad deseada, en m/s
V6 = VLIMIT: velocidad restringida por límites de velocidad, en m/s
: parámetro de forma que gobierna la diferencia entre la velocidad
limite y las velocidades restringidas
: parámetro que considera la desviación de las velocidades en
estado estable individuales por cada clase de vehículo

12. VOC – Calibración – Programa – Flota – Velocidad – Consumos – Reflexiones
Enfoques de Calibración del Modelo de Velocidad
• Enfoque 1: Calibrar las velocidades limitantes Vi de manera individual usando velocidades
medias (Percentil 50). =0 y la calibración se centra en un análisis no lineal para estimar 
para un conjunto de variables (VSS; Vi)
• Enfoque 2: Si se usan velocidades individuales tanto limitantes como de estado estable, ≠0 .
y la calibración se realiza para un conjunto de variables (VSSi; Vi), para estimar conjuntamente
, .
• Un inconveniente es la disponibilidad de recursos para calibrar en nivel 1 o 2 las velocidades
individuales (Vi).

13. VOC – Calibración – Programa – Flota – Velocidad – Consumos – Reflexiones
Calibración de VDRIVE
1000
• Se obtiene en base a modelo de equilibrio de fuerzas:
• La variable clave es PDRIVE
• La calibración se realiza para vehiculos livianos y pesados, usando el modelo de pérdida de velocidad de
Rakha y yu (2004) para la máxima pendiente de trepada que admite el vehiculo (gradeability)
Longitud
Velocidad
Vo
Lmax
Vcs,1 GRmax
Vcs,0 GRmax
∆→0
WP,0
WP,1
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 5 10 15 20 25 30 35
WP drive
(kg/kW)
WP nom (kg/kW)

14. VOC – Calibración – Programa – Flota – Velocidad – Consumos – Reflexiones
Calibración de VBRAKE
• El concepto clave es la pendiente critica (aquella sobre la cual se produce el corte de frenos)
• Se calibra solo para pendientes menores a la critica. Por tanto, hay que calcularla!
0
2
4
6
8
10
12
3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
LongitudCrítica(km)
Pendiente Longitudinal (%)
Manual de Carreteras
Archilla (1992)
0
5
10
15
20
25
30
35
40
3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
LongitudCritica(km)
Pendiente Longitudinal (%)
V = 50 (km/h) V = 60 (km/h)
V = 70 (km/h) V = 80 (km/h)
V = 90 (km/h) V = 100 (km/h)
V = 110 (km/h) V = 120 (km/h)
Pendiente Critica MC y HDM Pendiente Critica de Echaveguren y Vargas-Tejeda(2013)

15. VOC – Calibración – Programa – Flota – Velocidad – Consumos – Reflexiones
Calibración de VCURVE
• El modelo estandar de HDM-4 es:
• El modelo calibrado para Chile por Echaveguren y Sáez (2001) es:
Vehículos Livianos: 26,9 , ; R2
a = 0,75
Camiones y Buses: 24,0 , ; R2
a = 0,90

16. VOC – Calibración – Programa – Flota – Velocidad – Consumos – Reflexiones
Calibración de VROUGH
22,2
l n l n 22,2
1 l n
• La calibración requiere obtener vibraciones verticales a bordo de un vehiculo de ensayo
• Despues de filtrar las vibraciones, derivarlas para obtener el microperfil por variacion de cota relativa
• Con el micro perfil se obtiene el IRI para sectores con velocidad V conocida
• Con estos datos se puede maximizar estimar el model de ARV y maximizarlo para obtener ARVMAX y estimar el parametro a2

17. VOC – Calibración – Programa – Flota – Velocidad – Consumos – Reflexiones
Calibración de VLIMIT
VLIMIT = (PLIMIT)(ENFAC)
Vehiculos Livianos: ENFAC = V99/120
Vehiculos Pesados: ENFAC = V99/100

18. VOC – Calibración – Programa – Flota – Velocidad – Consumos – Reflexiones
Calibración de Modelo Flujo – Velocidad: El
concepto
LEYENDA
Flujo no saturado
Flujo saturado
Velocidad(km/h)
Flujo (Veh/h/pista)Densidad (Veh/km/pista)
Volumen (Veq/h)
Velocidaddeviaje(km/h)
Velocidaddeviaje(km/h) Volumen (Veq/h/pista)

19. VOC – Calibración – Programa – Flota – Velocidad – Consumos – Reflexiones
Calibración de Modelo Flujo – Velocidad: EL modelo de HDM-4
Flujo, en PCSE/h
VelocidaddeFlujo,km/h
QultQnomQo0
S1
S2
S3
Snom
Sult
Velocidad de Flujo
Libre (km/h)
Qo Qnom Qult Snom Sult
(PCU/h) km/h
70 1100 2100 3200 48,1 35,1
80 1100 2100 3200 58,1 45,1
90 1100 2100 3200 68,1 55,1
100 1100 2100 3200 78,1 65,1
110 1100 2100 3200 88,1 75,1
Velocidad de
Flujo Libre
(km/h)
Densidad
Máxima
(PCU/km/pista)
Qo Qnom Qult Snom Sult
(PCU/h)/pista km/h
70 28 1400 1900 2400 88 84
80 27 1400 2000 2400 81 76
90 26 1400 2100 2400 75 68
100 25 1400 2200 2400 68 65
Camino Bidireccional
Camino Multipista

20. VOC – Calibración – Programa – Flota – Velocidad – Consumos – Reflexiones
Calibración del Modelo de Consumos
Los modelos de consumos en general se calibran en el nivel 1, utilizando datos de al flota vehicular y de velocidad y
datos provenientes directamente de:
• Centros de revision técnica de vehiculos
• Compra-venta de vehiculos usados
• Modelos calibrados por otros autores en base a propiedades de motores estandarizados
• Existen ciertas dificultades en la eleccione de parámetros debido a los sustantivos cambios tecnológicos en la
industria automotriz, como por ejemplo el diseño de los neumaticos y la calidad de los combustibles
• (Ejemplo: recauchaje de neumáticos)

21. VOC – Calibración – Programa – Flota – Velocidad – Consumos – Reflexiones
Aprendizajes
• Definición de Flota
• Necesidad de una muestra extensiva para considerar variabilidad
• Selección de criterios para definir vehiculo tipo
• Necesidad de proyectar caracteristicas futuras del mercado automitriz en cuanto a tecnología y su efecto en HDM-4
• Integracion con el Manual de Carreteras
• Calibración Modelos de Velocidad
• La calibración debe tender a nivel 2, para lo cual se requiere una cantidad extensiva de datos de campo para la totalidad
de la flota vehicular
• Una calibración detallada debe replicar y mejorar los experimentos previos
• La tecnología de toma de datos ofrece oportunidades de calibrar y/o desarrollar modelos mas precisos
• Los modelos velocidad flujo de HDM-4 y su calibracion debe mejorarse sustantantivamente, dado que estan
desactualizados.
• Integración con el Manual de Carreteras y de Capacidad
• Calibracion de Modelos de Consumo
• Una calibración detallada debe replicar y mejorar los experimentos previos
• La tecnología de toma de datos ofrece oportunidades de calibrar y/o desarrollar modelos mas precisos
• Decisiones de politica interna pueden alterar en el mediano y largo plazo parámetros de los modelos de consumo.

22. CALIBRACIÓN DEL MODELO
DE COSTOS DE OPERACIÓN
VEHICULAR EN CHILE
Tomas Echaveguren ; techaveg@udec.cl
Universidad de Concepción