Sistema de Transporte Urbano: Modelación, Planificación y Evaluación

1. ¿En qué consiste un STU?

Conjunto de elementos físicos y operacionales: infraestructura, vehículos y servicios de transporte (componentes) que se relacionan entre sí.

2. ¿Cuál es su función objetivo?

Proveer movilidad a un conjunto de personas (usuarios) que necesitan viajar entre distintos puntos de la ciudad (relaciones).

3. ¿Cómo se modela?

Multimodal: Auto, bus, metro, tren, camión, barco, avión, y demás modos asociados al transporte de carga y pasajeros.

Multisectorial: Problemas son vistos desde el punto de vista del gobierno (diferentes sectores), privados, usuarios directos, afectados, no usuarios, etc.

Multidisciplinario: Comprende aspectos propios de la ingeniería, economía, ciencias sociales, gestión, aspectos legales, aspectos urbanísticos, etc.

4. ¿Para qué se modela?

Se busca predecir el patrón de flujos de equilibrio F:

• Viajes entre zonas (por modo, propósito y categoría).
• Flujos en arcos de diferentes redes.
• Niveles de servicio en arcos y entre pares O-D.

5. ¿Qué tipo de intervención se modela?

Decadencia de Participación del Transporte Público a favor del vehículo particular.

• Partición Modal, Desarrollo Económico y Tasa de Motorización

Distribución Urbana Inorgánica

Especificidades: el problema ambiental

II. Interrelación entre el Sistema de Transporte y el Sistema de Actividades

Demanda de Transporte = Demanda derivada

El beneficio de viajar se debe a las actividades realizadas en el destino.

Luego, el sistema de Transporte y Actividades están estrechamente relacionados.

El STU usualmente afecta la forma en que el Sistema de actividades crece y se desarrolla.

• Por otro lado, cambios en el Sistema de actividades producen normalmente cambios en el STU.

¿Qué tipos de impactos permite predecir un modelo de transporte estratégico y cómo se evalúan dichos impactos (cuáles son sus beneficios)?

• El patrón de flujos F está determinado por el sistema de actividades A y por el sistema de transporte T (relación Tipo I).
• El patrón de flujos F causará cambios en A a lo largo del tiempo (relación Tipo II).
• El patrón de flujos F también causará cambios en T, ya que en respuesta al patrón presente existirán nuevos servicios o modificaciones de los existentes (relación Tipo II).

Modelo Clásico de Transporte en 4 Etapas

Usuarios del sistema de transporte realizan sus viajes en base a un conjunto de elecciones:

• Decisión de viajar (generación y atracción)
• Hacia un destino (distribución)
• En un modo de transporte (partición modal)
• Y a través de una ruta determinada (asignación).

Equilibrio de Mercado y Equilibrio de Tráfico

El que resulta de la consistencia entre los sub-modelos de demanda y de oferta.

Generación y atracción de viajes → Distribución → Partición modal

El que resulta sobre una red como resultado de las elecciones de ruta por parte de los viajeros (etapa de ASIGNACIÓN oferta).

Etapas del Proceso de Generación de un Plan de Transporte

1. Definición de los escenarios de planificación.
2. Identificación de proyectos estratégicos (tte. Privado, Público, Mixtos, Ciclovías o Políticas).
3. Generación de alternativas de plan.
4. Simulación y evaluación de alternativas.
5. Selección de un plan: Plan Estratégico.

Tipos de Recolección de Información

Definición de Escenarios y Planificación

• El modelo de simulación del sistema de transporte no considera la relación entre el sistema de transporte y el sistema de actividades (uso de suelos y actividades económicas).
• Lo anterior se debe a que los modelos existentes que sí lo hacen son muy poco confiables.
• El procedimiento de planificación usado requiere la definición de escenarios del sistema de actividades. Para definir estos escenarios se deben hacer hipótesis respecto del desarrollo del sistema urbano, la evolución de las principales variables demográficas, crecimiento económico, etc.

Tipos de Escenarios

• El modelo, a partir de vectores de generación y atracción de viajes y de la descripción de las redes, entrega como resultado:

• Viajes origen – destino por modo de transporte.
• Flujos en las redes.
• Niveles de servicio (costos, tiempos) entre pares origen – destino y para cada uno de los arcos de la red vial.

• A partir de los resultados anteriores y de otros datos básicos para la evaluación de planes, el modelo de evaluación VERDI, entrega una serie de indicadores referentes a la rentabilidad de un plan.

Solemne 2 Preguntas

Diferencia entre los Diferentes Tipos de Información a Recopilar en un Estudio de Transporte

TRANSPORTE URBANO

Dimensión espacial

Dimensión temporal

Dimensión temporal

Atributos posibles:

Propósito

Modo de Transporte

Ejemplos de Mediciones de Preferencias Declaradas y Preferencias Reveladas

Muestreo Aleatorio Simple, Estratificado y Bi-etápico

Muestreo aleatorio simple

Cada unidad de la muestra se selecciona aleatoriamente con igual probabilidad

Muestreo aleatorio estratificado

1º Se definen estratos que particionan a la Población

2º Se selecciona una submuestra aleatoria simple dentro de cada estrato

Muestreo aleatorio bi-etápico

Existen conglomerados naturales de las unidades en la Población

1º Se selecciona una muestra aleatoria simple de conglomerados

2º Se selecciona una muestra aleatoria simple de unidades dentro de los conglomerados

Cálculo del Tamaño Muestral

Depende de tres factores principales:

Variabilidad de los parámetros en la población estudiada

Grado de exactitud requerido

Tamaño de la población

• El Teorema central del límite dice que la media de una muestra tiende a una distribución Normal a medida que el tamaño de la muestra (n) aumenta → para definir el tamaño de muestra se debe definir el nivel de confianza requerido y despejar n

Principales Fuentes de Error Muestral y No Muestral

Principales Fuentes de Error Muestral y No Muestral

• Muestreo basado en la elección
  • Estratificar en base a la elección (muy usado en transporte)
    • Muestreo aleatorio entre: usuarios de bus, usuarios de auto, usuarios de metro,…
    • Error muestral y sesgo de muestreo
  • e.m. se debe a que estamos trabajando con una muestra y no con información censal.
  • s.m. causado por errores al definir la población de interés o el método de muestreo.

Sugerencias para Minimizar el Error Muestral

Algunos métodos para reducir o eliminar los Errores No Muestrales

Diseñar un formulario o cuestionario

• Coherente con la realidad del entrevistado. Verosímil
• Fácil de responder: Ideal sin explicaciones
• Breve: lo justo y necesario
• Preparar y evaluar al Observador/Encuestador:
• Capacitarlo en todas las situaciones
• Validar y supervisar su trabajo
• Conocer al Entrevistado…
• en sus motivaciones para contestar y posibilidades de hacerlo correctamente
• Validar la Información
• Coherencia interna: información faltante, relación entre las respuestas
• Concordancia con otras fuentes
• Realizar investigaciones previas a la recolección de información
• Grupos focales
• Pruebas preliminares de los formularios
• Encuestas de profundidad de análisis de las respuestas
• Encuestas pilotos

4A. Objetivo de la Etapa de Generación y Atracción de Viajes (G/A)

La etapa de Generación y Atracción permite estimar el número de viajes generados y atraídos durante un determinado período por las distintas zonas del sistema analizado.

4B. Definiciones Previas a la Obtención de G/A

Clasificación de Viajes según extremo en el hogar

• Viajes basados en el hogar (bh): aquellos con algún extremo en el hogar

Viajes basados en hogar de ida (bhi)

Viajes basados en hogar de regreso (bhr)

• Viajes no-basado en el hogar (nbh): aquellos sin ningún extremo en el hogar
• Clasificación de Viajes según Propósito

4C. Tipos de Modelos de Generación y Atracción de Viajes

• Factor de Crecimiento                  O_i^t+1=F_i • O_i^t

Análisis por Categorías

• Regresión Lineal Múltiple (RLM)
• Análisis de Clasificación Múltiple (ACM)

5a. Modelo de Distribución de Viajes

La etapa de Distribución permite estimar el número de viajes realizados durante un determinado período entre las distintas zonas del sistema analizado.

5b. Propiedades del Modelo de Maximización de Entropía

• Presenta un riguroso sustento teórico y entrega solución única.
  • Considera los impactos de los niveles de servicio de las redes de transporte (c_ij).
  • Replica mejor los resultados observados y presenta mejor ajuste estadístico.

Diferencia entre Evaluación Privada y Evaluación Social

La Evaluación Social es el proceso de identificación, medición y valorización de los beneficios y costos de un proyecto, desde el punto de vista del Bienestar Social (desde el punto de vista de todo el país).

Las diferencias entre la ESP y la EPP se deben a:

La existencia de distorsiones de mercado, tales como: impuestos, subsidios, mercados monopólicos, bienes públicos, entre otros. Los agentes económicos no perciben en su función de utilidad todos los costos y beneficios que sus acciones generan (por ejemplo, externalidades, efectos secundarios e indirectos). Esto se traduce finalmente en que los precios de mercado no reflejan adecuadamente el costo de oportunidad de los recursos (precios de mercado “mentirosos”)

Principales Beneficios y Costos para una Evaluación Social

Beneficios

1. Ahorro de tiempo: un proyecto que haga que el o los individuos ahorren mucho tiempo en la autopista.
2. Ahorro de combustible: la creación de una autopista para que las personas que transiten por ella, eviten más aceleraciones o frenadas para el ahorro de combustible, por eso para la creación de una de ellas es totalmente una gestión política o pública.
3. Ahorro Mantenimiento: se refiere a la cuota en mantener una pista o una zona dentro de la pista, también se refiere a todo lo que se debe un cuidado para que se alargue su vida útil en el tiempo.

Costos

1. Montos de inversión: muchas veces estos costos van con políticas intermediarias, y gastos en costos y muchos más beneficios, que van asociadas con la inversión.

Preguntas Solemne 3

Objetivo de los Modelos de Partición Modal

Objetivo: Conocer en qué modos se realizan los viajes entre un determinado par O-D. Para dividir la matriz de viajes proveniente de la etapa de distribución, en tantas matrices como modos de transporte existan disponibles para los usuarios.

Por lo tanto, se requerirá un modelo de partición modal para cada categoría de demanda, propósito de viaje y período de análisis.

Características y Diferencias entre los Modelos de Elección Discreta y los Modelos de Elección Agregados

Modelos de Elección Agregados

• En estos se describe el mercado como un todo
• Se busca responder cuánto se consume de cada bien
• Técnica más utilizada: modelos de Regresión Lineal

Modelos de Elección Discreta

• Simular el proceso de elección de un individuo enfrentado a un conjunto de alternativas discretas de elección
• El análisis se realiza a nivel de individuos
• Se busca responder qué o cuál bien consumir, en base a los atributos del bien y las características del individuo

Ventajas de los Modelos de Elección Discreta

Ventaja de los Modelos de Elección Discreta

• Al calibrarse con datos individuales:
• Son más eficientes en el uso de la información. En general, al ocupar a cada individuo como una observación se requieren menos datos
• Al usar datos individuales se captura toda la variabilidad inherente a la información
• Tienen menor probabilidad de sesgo debido a correlaciones entre unidades. (ejemplo: Falacia ecológica)
• Los modelos de elección discreta son probabilísticos
• Se calibran variables explícitas a las variables explicativas

Principios de Equilibrio de Usuarios

Knight: Se obtendrá un equilibrio de usuario cuando para cada par O-D, los costos de operación de todas las rutas alternativas de la red para dicho par sean iguales.

Wardrop: En el equilibrio, ningún usuario puede reducir unilateralmente sus tiempos (costos) de viaje mediante un cambio de ruta.

Smith: Los usuarios de la red sólo cambiarán de ruta si el costo total de operación sobre ella, calculado a base de los costos observados antes del cambio, disminuye.

Ejemplo Gráfico de Cumplimiento y No Cumplimiento de los Principios

Objetivo de los Modelos de Asignación

Una vez definidos los viajes O-D dentro del sistema analizado para un determinado período (Distribución) y los modos utilizados (Partición Modal), la etapa de Asignación determina las rutas empleadas en la realización de sus viajes.

Se consideran dos grupos de modelos de Asignación:

• Asignación Transporte Privado (vehículos sobre una red vial)
  • Asignación Transporte Público (pasajeros sobre una red de servicios)

Diferencia entre Modelos de Asignación de Transporte Público y Privado

Se consideran básicamente dos enfoques:

• Sin Congestión:
  • Asignación a Rutas Mínimas
  • Asignación Estocástica
• Con Congestión:
  • Asignación de Equilibrio Determinístico (Implementado en VIVALDI)

Asignación de Equilibrio Estocástico