Ii Congreso-1985

ACTAS DEL SEGUNDO CONGRESO CHILENO DE INGENIERÍA DE TRANSPORTE 12-14 Noviembre 1985 Pontificia Universidad Católica de Chile Santiago, Chile.

Editor Juan de Dios Ortúzar S. Departamento de Ingeniería de Transporte Pontificia Universidad Católica de Chile

Impreso en Central de Apuntes, Escuela de Ingeniería, Pontificia Universidad Católica de Chile, Santiago.

AUSPICIADORES DEL EVENTO

AUTER Ltda. DERCOSA SHELL CHILE, S.A. SONDA Ltda.

COMISIÓN ORGANIZADORA DEL SEGUNDO CONGRESO CHILENO DE INGENIERÍA DE TRANSPORTE

Juan de Dios Ortúzar S. (Pontificia Universidad Católica de Chile) Joaquín de Cea Ch. (Pontificia Universidad Católica de Chile) Sergio R. Jara D. (Universidad de Chile) Vicente Pardo D. (Comisión de Transporte Urbano)

DIRECTORIO DE LA SOCIEDAD CHILENA DE INGENIERÍA DE TRANSPORTE

Joaquín de Cea Ch. Jaime Gibson I. Carlos Arrizaga U. Sergio R. Jara D. Juan de Dios Ortúzar S. Juan Enrique Coeymans A. José Enrique Fernández L Roberto Riveros K. lan Thomson N.

Presidente ler.Vice-Presidente 2do. Vice-Presidente Secretario Tesorero Director Director Director Director

PROGRAMA DE FOROS

POLÍTICAS DE TRANSPORTE URBANO

(Lunes 11 de Noviembre 18:45 hrs.) Participan Hugo Castro (SONACOL) J. Enrique Fernández (Comisión de Transporte Urbano) Jaime Gibson (Universidad de Chile) Ludolf Lausen (Director General de Metro) Modera uín de Cea (Presidente Sociedad Chilena de Ingeniería de Transporte TRANSPORTE Y CONTAMINACIÓN (Martes 12 de Noviembre 18:30 hrs.) Participan Juan Escudero Ricardo Katz Jorge Rivera

(Universidad de Chile) (CONICYT) (Ministerio de Salud)

Modera: Alvaro Saavedra (ODEPLAN) LA INGENIERÍA DE TRANSPORTE EN CHILE (Miércoles 13 de Noviembre 18:30 hrs.) Participan Juan Enrique Coeymans (Universidad Católica de Chile) Sergio R. Jara (Universidad de Chile) Vicente Pardo (Comisión de Transporte Urbano) Froilán Sanhueza (Colegio de Ingenieros) Modera: Ignacio Echevarría (CEPAL)

PROGRAMA DE SESIONES Y MODERADORES MARTES 12 DE NOVIEMBRE Sesión 1 : Política de Transporte (9:00 - 10:30 hrs.) Moderador: Vicente Pardo (Comisión de Transporte Urbano) Sesión 2 : Recolección y Análisis de Información (11:00 - 12:30 hrs.) Moderador: Juan Escudero (Universidad de Chile) Sesión 3 : Gestión de Transito I (14:30 - 16:00 hrs.) Moderador: Claudio Hohmann (Comisión de Transporte Urbano) Sesión 4 : Análisis de Semáforos (16:30 - 18:00 hrs.) Moderador: Juan Enrique Coeymans (Universidad Católica de Chile) MIÉRCOLES 13 DE NOVIEMBRE Sesión 5 : Modelos de Demanda (9:00 -10:30 hrs.) Moderador: Sergio R. Jara (Universidad de Chile) Sesión 6 : Transporte de Carga (11:00 - 12:30 hrs.) Moderador: Sergio L González (Universidad de Puerto Rico) Sesión 7 : Gestión de Tránsito II (14:30 - 16:00 hrs.) Moderador: Juan de Dios Ortúzar (Universidad Católica de Chile) Sesión 8 : Redes de Transporte (16:30 -18:00 hrs.) Moderador: Jaime Gibson (Universidad de Chile) JUEVES 14 DE NOVIEMBRE Sesión 9 : Sistemas de Metro (9:00 -10:30 hrs.) Moderador: Roberto Riveras (Universidad de Chile) Sesión 10: Tecnología de Medios de Transporte (11:00 - 12:30 hrs.) Moderador: Carlos Arrizaga (Instituto de Ingenieros) Sesión 11: Evaluación Vial Urbana (14:30 - 16:00 hrs.) Moderador: Sergio González (Universidad de Chile) Sesión 12: Caminos (16:30 -18:00 hrs) Moderador: Joaquín de Cea (Universidad Católica de Chile)

AGRADECIMIENTOS

La realización de este Segundo Congreso Chileno de Ingeniería de Transporte y la edición de sus Actas no habría sido posible sin el esfuerzo de muchas personas. Queremos testimoniar aquí nuestra particular gratitud con las Srtas. Deüa Gajardo y Ofelia Valderrama y los Srs. Rodrigo Millán, Gonzalo Cruz, Cristian Me Donnell y Rodrigo Fernández. Deseamos también reconocer la excelente colaboración recibida de nuestro colegas de los Departamentos de Ingeniería de Transporte de la Pontificia Universidad Católica de Chile e Ingeniería Civil de la Universidad de Chile, y en general de la Sociedad Chilena de Ingeniería de Transporte. Agradecemos finalmente a las firmas, AUTER, DERCO, SHELL Chile y SONDA por el auspicio a este evento.

La Comisión Organizadora

ÍNDICE scurso Inaugural del Presidente de la Sociedad Chilena de geniería de Transporte, Profesor J. de Cea ........................................................

1

ESION 1: POLÍTICA DE TRANSPORTE /aluación de las Políticas de Desregulación Implementadas i el Sistema de Transporte Urbano en Chile E.Fernández y J. de Cea (U. Católica de Chile) ............................................

7

nergía y Mejoramiento del Transporte de Pasajeros en Santiago del Valle y R. O'Ryan (U. de Chile) .................................................................. 25 odelos de Tarificación en Sistemas de Transporte . R. Jara (U. de Chile) ......................................................................................

45

ESION 2: RECOLECCIÓN Y ANÁLISIS DE INFORMACIÓN atención de Información de Tráfico Mediante el Uso de licrocomputadores In-Situ . Martínez y V. Pardo (Comisión de Transporte Urbano) .................................

65

ITEPE: Un Sistema de Información de Transporte Público !. Malbrán (Comisión de Transporte Urbano) ..................................................

83

ESION 3: GESTIÓN DE TRANSITO I nálisis del Impacto de Medidas de Gestión de Tránsito en i Ocurrencia de Accidentes. . González, H. Valenzuela (U. de Chile) y F. Jofré (M. de Santiago)...............

97

¡otondas en Chile: Modelación Preliminar .E. Coeymans (U. Católica de Chile) y S.J. Aguayo (SONDA)

119

nsecuencias Prácticas de un Nuevo Modelo de Dispersión del Tráfico jibson (U. de Chile) ...........................................................,..............

139

SION 4: ANÁLISIS DE SEMÁFOROS finición de un Plan Único de Operación para Semáforo Aislado Bertin (Comisión de Transporte Urbano) ........................................................161 msideraciones Metodológicas para la Instalación de máforos Peatonales Aldea (M. de Providencia) .............................................................................179 1SION 5: MODELOS DE DEMANDA Uso de Datos Agregados e Individuales para Estimar ráelos Económetricos _. González (U. de Puerto Rico) ...................................................................... 197 jsarrollo de un Modelo para Decisiones Probabilísticas Discretas Yadlin (U. Católica de Chile) ......................................................................... 217 . Estabilidad Temporal de Modelos Desagregados de Partición Modal de D. Ortúzary F.J. Achondo (U. Católica de Chile) ........................................233 ESION 6: TRANSPORTE DE CARGA . Logística como Marco Estratégico en la Planeación del ísarrollo del Transporte Interregional de Cargas D . Antún (U. Nacional Autónoma de México) .................................................. 247 lálisis de la Capacidad de los Puertos Nacionales Mediante Simulación Riveras (U. de Chile) y G. Curotto (INECON) ...............................................257

SESIÓN 7: GESTIÓN DE TRANSITO II experiencia de Ciclovía como Medio de Transporte .'. Pardo y F. Martínez (Comisión de Transporte Urbano) ......................................291 °roblemas de la Representación del Tráfico Mixto en el Modelo SATURN j. Gibson (U. de Chile), M. Farah y R. Erazo (LATINA)........................................... 313 Criterios para la Implementación de Pistas Sólo-Bus en Arterias urbanas de Alto Flujo ... A. Lindau (U. Federal do Rio Grande do Sul) .................................................... 329

SESIÓN 8: REDES DE TRANSPORTE Diseño de Redes de Transporte con Congestión J.E. Fernández (U. Católica de Chile) .................................................................. 347 Asignación Todo o Nada a Redes de Transporte Público: Aplicación al Caso de Santiago J. de Cea y J. P. Bunster (U. Católica de Chile) .................................................. 367

SESIÓN 9: SISTEMAS DE METRO Diez Años de Operación del Metro de Santiago: Resultados y Perspectivas L Iriarte (Dirección General de Metro) .............................................................. 387 Efecto del Flujo en el Consumo de Energía del Metro de Santiago: Un Enfoque Multiproducto S.R. Jara (U. de Chile) y A. Valenzuela (Dirección General de Metro) ........... 405

SESIÓN 10: TECNOLOGÍA DE MEDIOS DE TRANSPORTE Evaluación de las Características Cinemáticas de un Nuevo Sistema Neumático de Transporte Público LA. Lindau y V.C.S. Ferreira (U.Federal do Rio Grande do Sul) ................... 425

Selección de la Locomotora Diesel-Eléctrica Óptima M. Muller (FINEP), M.C. F. de Sinay (IME) y A.C. Tancredo (ENEFER) ............. 445 SESIÓN 11: EVALUACIÓN VIAL URBANA Evaluación Preliminar de Alternativas en Estudios de Proyecto de Vialidad Urbana C. Hohmann (Comisión de Transporte Urbano) ................................................ 459 Evaluación Ex-Post del Proyecto de Mejoramiento del Nudo Pajaritos-Avda. L Bernardo O'Higgins E. Nuñez, C. Garáte y M. Bertin (Comisión de Transporte Urbano) ................... 473 Aplicación del Modelo TRAFFICQ a la Evaluación Económica de Nudos Viales M. Zuckery E. Labarca (INTRAT).................................................................... 501 SESIÓN 12: CAMINOS Utilización y Calibración de Rugosímetros en Caminos Nacionales S. González y W. Brunning (U. de Chile) ........................................................513 Evaluación de Proyectos de Ensanche con Repavimentación en Áreas Urbanas: EL Caso de Nueva de Lyon S. Huerta (M. de Providencia)........................................................................ 535 Un Concepto de Administración de Pavimentos para Países en Desarrollo W.R. Hudson, R. Ricci (U. of Texas) y H.E. de Solminihac (U. C. de Chile).... 551 AUTORES

569

DISCURSO INAUGURAL

Joaquín de Cea Presidente Sociedad Chilena de Ingeniería de Transporte

Señor Rector de la Pontificia Universidad Católica de Chile, señor Decano de la Facultad de Ingeniería de la Pontificia Universidad Católica de Chile, Sr. Director del Departamento de Ingeniería Civil de la Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas de la Universidad de Chile.en representación del Sr Decano subrogante de la Universidad de Chile, autoridades académicas, profesionales y empresariales, señores representantes de las empresas auspic¡adoras, estimados colegas y alumnos, señoras y señores.

Con mucho agrado me dirijo a Uds., con ocasión de la inauguración de este Segundo Congreso Chileno de Ingeniería de Transporte. Pienso que esta es una muy buena oportunidad para hacerles llegar algunos planteamientos e inquietudes respecto al sector transporte nacional y al rol que debe desempeñar en él la Sociedad Chilena de Ingeniería de Transporte.

Hace un año y medio, al dar inicio al primero de estos Congresos, el entonces Presidente de la Sociedad centro principalmente su intervención en responder a la pregunta ¿Por qué estarnos hoy aquí7 Su respuesta la encontró en una reseña histórica de lo que ha sido nuestro profesión en el pais, desde sus comienzos a fines del siglo pasado con ingenieros pioneros dedicados a la construcción de infraestructura, hasta nuestros dias con los nuevos ingenieros de sistemas de transporte y los ya bastante consolidados grupos de investigación existentes en las principales universidades del país.

Hoy dia, deseo poner el énfasis de mis palabras en responder otra pregunta: ¿Para qué estamos aquí?, o más directamente,¿Para que fue fundada en 1983 la Sociedad Chilena de Ingeniería de Transporte'"' Los estatutos de la Sociedad me servirán de apoyo para esbozar un inicio de respuesta. Estos dicen que su finalidad u obietivo general es crear, estudiar, estimular, promover, coordinar y difundir toda clase de iniciativas que tiendan a desarrollar la Ingeniería de Transporte y fomentar la aplicación de nuevas tecnologías en el sector transporte nacional.

En cuanto a objetivos específicos, y sin intentar ser exhaustivo, se pueden señalar los siguientes:

a) Promover, organizar y colaborar en la realización de Congresos, Jornadas, Seminarios, Cursos y Simposios, de carácter nacional e internacional, sobre materias de transporte. b) Promover la asignación de recursos a la investigación en Ingeniería de Transporte en las universidades, empresas e instituciones tanto privadas como estatales. c) Debatir y elaborar documentos que ayuden a detectar y solucionar los grandes problemas del sector transporte en el pais. d) Prestar colaooracion, cuando sea requerida, para la dictacion de normas y recomendaciones para el diseño, evaluación, construcción y operación de medios y sistemas de transporte.

No escapara a la atención de los miembros de la Sociedad, como tampoco a la de quienes sin serlo aún, han tenido oportunidad de seguir de cerca nuestra; actividades, que durante estos primeros años hemos estado leías de responder satisfactoriamente a las expectativas que con tanto entusiasmo muchos oe nosotros nos trazamos al comienzo Si miramos, especialmente desde fuera, el resultado de nuestra existencia como Sociedad, deberemos concluir que además de las labores administrativas de puesta en marcha, propias de instituciones como esta, hemos realizado básicamente un Congreso, que fue por cierto exitoso, y estamos iniciando el segundo, que estamos seguros también lo será. No deseo que quedemos con una sensación de amargura, propia de quienes no han cumplido cabalmente con sus obligaciones, pero tampoco quiero que nos sintamos satisfechos por la labor realizada. Ser/ el primero en reconocer la importancia de Congresos como el que hoy inauguramos, pero también, como encargado de dirigir esta Sociedad durante el ultimo año, debo reconocer que lo realiza* es insuficiente

Repito que asigno a ¡a realización de eventos como el que noy nos reúne una importancia fundamental. En primer lugar porque estos permiten tanto a quienes se desempeñan en el campo de la investigación como a quienes lo hacen en el mundo de la profesión, exponer al juicio de sus pares el resultado de su trabajo La creación de este habito de exponer y difundir trabajos, prácticamente inexistente hasta ahora en nuestro campo en el pais, no sólo nos da la posibilidad de saber que hacen los demás, sino de recibir y entregar comentarios y criticas que en definitiva tiendan a perfeccionar lo realizado

-3Norne parece oportuno, sin embargo, usar el escaso tiempo de que dispongo ahora para analizar las causas de este trabajo insuficiente. Pienso que es mejor que nos concentremos en mirar hacia adelante y descubrir las muchas y variadas tareas que merecen de nuestra atención y dedicación

Como tampoco se trata de elaborar un listado de trábalos infinito que nos agobie, de entre los objetivos específicos mencionados anteriormente he elegido sólo uno. Es mi deseo que su logro constituya una meta para 1986.

Debemos transformar a nuestra Sociedad en un lugar de encuentro permanente donde profesionales e investigador es debatan, aun alto nivel técnico, los problemas fundamentales que aquejan al sector transporte Donde, como resultado de estos debates, surjan recomendaciones y proposiciones de solución a dichos problemas. Tenemos la capacidad técnica para hacerlo, nos fáltaselo la voluntad.

Nuestro sector transporte, no es una excepción en Chile y por cierto enfrenta numerosos problemas Es mi convicccion que ayudar a detectarlos y solucionarlos no es algo a lo que podríamos dedicarnos, sino algo a loque tenemos la obligación de dedicarnos.

A modo oe ejemplo mencionare tres temas problema que por su relevancia sugiero que sean considerados, como posibles líneas de trabajo para el próximo año. No los he elegido al azar. Verán que los tres de una forma u otra serán tocados en los foros-panel programados en el Congreso

Fransporte Publico en Santiago

Siendo Santiago una ciudad en la que, debido principalmente a las características socio-econom icas. de su población, la inmensa mayoría de los viajeros son cautivos de! transporte público, no se requiere de largas argumentaciones para demostrar la importancia de este medio de transporte.

Luego de siete años de implementadas un conjunto de políticas de desregulación de los servicios de transporte publico uroanos, estos han ex per imentado importantes cambios. Entre los resultados observados hay varios indudablemente positivos. Las tasas de ocupación de los vehículos han disminuido, la red se ha extendidoy han aparecido (o aumentado fuertemente su importancia)

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nuevos servicios, todo lo cual redunda en una mayor comodidad y mejor accesibilidad para los usuór ios respecto a la situación existente antes de implementar las medidas las desregulación.

Pero también ha habido consecuencias negativas. Un aumento drástico en las tarifas, en términos reales, de microbuses y taxibuses; no se ha logrado reducir los costos unitarios de producción, y han aumentado, como resultado del crecimiento de la ilota de vehículos, los niveles de congestión y contaminación.

Es muy importante evaluar socialmente los resultados obtenidos y cuantií'icar los impactos positivos y negativos a fin de poder concluir si las mejoras producidas justifican los mayores recursos utilizados en el sistema. En este análisis, que la autoridad pertinente tiene la obligación de hacer, nuestra Sociedad tiene algo importante que decir.

insuficiencia de Recursos Humanos,.

En le medida que nuestra profesión se ha ido consolidando, el nivel técnico de los grupos profesionales que laboran en el sector ha ido experimentando cambios positivos. Nadie podría negar que el enfoque con que que son tratados muchos de los problemas de transporte es hoy día mejor que antes La crearon de la Comisión (Interministerial ) de Transporte Urbano, por ejemplo, es una manifestación de este cambio. Se ha pasado de una situación en la que múltiples instituciones y organismos con funcioness no completamente claras tomaban decisiones que comprometían el desarrollo del subsector transporte urbano, a una en que existe una instancia que con criterios técnicos uniformes, coordina dicho desarrollo. Seria muy interesante que iniciativas como estas se repitieran en otros subsectores , entre los que caona señalar por ejemplo el de transporte interurbano.

Por otro lado, se han ido generando metodologías y normas que están siendo de uso común para muchos de los profesionales del sector Aunque todo esto resulta muy positivo, en muchos casos se enfrentan ahora problemas de incompatibilidades entre las metodologías y normas desarrol ladas por grupos oe alto nivel técnico y la capacidad técnica existente en las instituciones encargadas de implementar las.

Es necesario crear conciencia a nivel nacional de que los problemas de transporte no se solucionan usando solamente el sentido común, como un día me dijo un ex-director de una Escuela de Ingeniería El crear esta conciencia es también, en parte, labor de nuestra Sociedad

-5Se deben identificar aquellos lugares en los que existe la necesidad de utilizar conocimientos especializados de ingeniería de transporte y convencer, a quien corresponda, de la importancia de contratar al profesional adecuado. Por cierto que nos encontraremos con situaciones en las que no solo falta la capacidad técnica, sino ademas los recursos materiales requeridos para resolver problemas existentes. En casos como éstos habrá que ser doblemente creativos en la búsqueda de soluciones.

Contaminación Ambiental.

Hablar de contaminación ambiental en noviembre no es algo usual en Santiago. Incluso se corre el riesgo de ser tildado de exagerado. Los vientos de primavera han limpiado bastante nuestro aire e indudablemente el problema no parece hoy tan critico Sin embargo, llegara el próximo año y se darán de nuevo las circunstancias para que nuestros índices de contaminación excedan con largueza los máximos aceptables en países desarrollados. Será el momento en el que los medios de comunicación se preocupen del problema y las autoridades ordenen terminar con el smog. Desgraciadamente, como es obvio, este enfoque, que se ha repetido en los últimos años, no ha dado ni aara resultados. Solo un diagnostico seno ae la situación y una evaluación detallada del impacto de las diversas opciones de intervención en el sistema urbano de Santiago podrán iluminar posibles vías tendientes a disminuir el alcance del problema. Este año se creó una Comisión del Medio Ambiente con la misión de proponer soluciones Originalmente en ella no había un representante del sector transporte. El error fue corregido y un miembro de nuestra Sociedad forma parte de dicha Comisión. Es posible que dando a él nuestro apoyo podamos colaborar con el trabajo de esta Comisión del Medio Ambiente y asi ayudar a enfrentar el problema de la forma más adecuada que se pueda.

En fin, como estos tres problemas hay muchos de igual o mayor importancia. El desarrollo de infraestructura, los problemas del transporte terrestre interurbano de carga, o aquellos relacionados con la gestión portuaria y transporte marítimo Todos ellos constituyen temas potenciales de trabajo.

Como ven, hay mucho por hacer Para realizarlo necesitamos del apoyo no sólo de los miembros de la Sociedad sino también de aquellos que sin pertenecer a ella están comprometidos con el desarrollo del sector transporte. Necesitamos el apoyo especial de nuestros especialistas mas jóvenes, de aquellos que se titularon hace poco. A todos ellos los invito a sumarse a nuestra tarea y a ingresar a la Sociedad en el momento que les corresponda.

-t>-

Confio que estos cuatros días de Congreso que hoy se inicia, se transformen en una inyección de energía que nos ayude a vencer nuestra natural inercia y nos den la posibilidad de enfrentar adecuadamente los desafíos que tenemos por delante

No puedo terminar estas palabras sin expresar mis agradecimientos mas sinceros a todos quienes nan colaborado en la organización de este Congreso A los autores de trabajos, tanto nacionales como extranjeros, sin los cuales éste no podría realizarse, a los auspiciadores, cuyo aporte ha sido fundamental, a la Pontificia Universidad Católica de Chile y sus autoridades que nos han acogido en su Salón de Honor y nos honran con su presencia; al Departamento de Ingeniería de Transporte de la Pontificia Universidad Católica de Chile en el que recayó la responsabilidad de la organización, al Departamento de Ingeniería Civil de la Universidad de Chile por su importante colaboración; y finalmente a todos los participantes y asistentes en general.

A todos Uds., muchas gracias.

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EVALUACION DE LAS POLÍTICAS DE DESREGULACION IMPLEMENTADAS EN EL SISTEMA DE TRANSPORTE URBANO EN CHILE J. Enrique Fernández y Joaquín de Cea Departamento de Ingeniería de Transporte Pontificia Universidad Católica de Chile Resumen En este trabajo se realiza una evaluación de las políticas de desregulación implementadas en el Sistema de Transporte Urbano Chileno durante los últimos años. Primero se hace una caracterización de las políticas im plementadas y los objetivos propuestos. Luego se analiza la evolución del sistema durante el tiempo en que dichas políticas han estado en efec_ to identificándolas consecuencias sobre la calidad de los servicios producidos, la capacidad ofrecida y su estructura, los costos para los usua rios (tarifas) y la comunidad (costos-sociales) y la eficiencia y efectji vidad del sistema. El presente trabajo corresponde a una investigación en desarrollo, por lo que algunos de los análisis tienen todavía un carácter parcial y por lo tanto hay aspectos en que las conclusiones no pueden ser aún difinitivas.

1.

Introducción

1.1. Aspectos generales La ciudad de Santiago tiene una población cercana a los 4,3 millo^ nes de habitantes, repartidos en un área de alrededor de 49.000 hectáreas. En un día laboral normal se realizan del orden de 4,7 millones de viajes urbanos en vehículos motorizados. Dado que una parte muy importante de la población es cautiva del transporte público (la tasa de motorización alcanza solo a 0,10 veh/habitante), la importancia de este modo es obvia. La partición modal actual (85% transporte público y 15% automóviles partjL culares) es reflejo de lo anterior. Tal vez la característica física más notable del sistema de transpo_r_ te público de Santiago es su heterogeneidad. Existe una amplia gama de servicio ofrecidos, con importantes variaciones de calidad (nivel de ser_ vicio) . El sistema de Metro, que es el fínico de propiedad del Estado, consta de dos líneas: la línea 1 es completamente subterránea y la línea 2 es en parte subterránea y en parte superficial. Su longitud total es de 25,5 Km. de vía, con 34 estaciones. Este sistema, que no opera en coordinación con los restantes modos de superficie, transporta algo más de 400.000 pasajeros en un día normal. El sistema de transporte público de superficie es bastante extenso, y en general, la inmensa mayoría de la población tiene buen acceso en ter minos de distancia de caminata, a él, La red está constituida por un sis_ tema de "microbuses" 1_/ con una flota total de alrededor de 4.600 vehículos 1_/ Los "microbuses" son buses pequeños con una capacidad aproximada de 35 pasajeros sentados y una capacidad total de 75 a 80 pasajeros.

EVALUACIÓN DE LAS POLÍTICAS DE DESREGULACION IMPLEMENTADAS EN EL SISTEMA DE TRANSPORTE URBANO EN CHILE J. Enrique Fernández y Joaquín de Cea Departamento de Ingeniería de Transporte Pontificia Universidad Católica de Chile Resumen En este trabajo se realiza una evaluación de las políticas de desregulación implementadas en el Sistema de Transporte Urbano Chileno durante los últimos años. Primero se hace una caracterización de las políticas im plementadas y los objetivos propuestos. Luego se analiza la evolución del sistema durante el tiempo en que dichas políticas han estado en efe£ to identificando,las consecuencias sobre la calidad de los servicios producidos, la capacidad ofrecida y su estructura, los costos para los usua rios (tarifas) y la comunidad (costos-sociales) y la eficiencia y efectji vidad del sistema. El presente trabajo corresponde a una investigación en desarrollo, por lo que algunos de los análisis tienen todavía un carácter parcial y por lo tanto hay aspectos en que las conclusiones no pueden ser aún difinitivas.

1.

Introducción

1.1. Aspectos generales La ciudad de Santiago tiene una población cercana a los 4,3 millo^ nes de habitantes, repartidos en un área de alrededor de 49.000 hectáreas. En un día laboral normal se realizan del orden de 4,7 millones de viajes urbanos en vehículos motorizados. Dado que una parte muy importante de la población es cautiva del transporte público (la tasa de motorización alcanza solo a 0,10 veh/habitante), la importancia de este modo es obvia. La partición modal actual (85% transporte público y 15% automóviles parti^ culares) es reflejo de lo anterior. Tal vez la característica física más notable del sistema de transpo_r_ te público de Santiago es su heterogeneidad. Existe una amplia gama de servicio ofrecidos, con importantes variaciones de calidad (nivel de se_r_ vicio). El sistema de Metro, que es el único de propiedad del Estado, consta de dos líneas: la línea 1 es completamente subterránea y la línea 2 es en parte subterránea y en parte superficial. Su longitud total es de 25,5 Km. de vía, con 34 estaciones. Este sistema, que no opera en coordinación con los restantes modos de superficie, transporta algo más de 400.000 pasajeros en un día normal. El sistema de transporte público de superficie es bastante extenso, y en general, la inmensa mayoría de la población tiene buen acceso en ter_ minos de distancia de caminata, a el. La red está constituida por un sis_ tema de "microbuses" 1_/ con una flota total de alrededor de 4.600 vehículo jV Los "microbuses" son buses pequeños con una capacidad aproximada de 35 pasajeros sentados y una capacidad total de 75 a 80 pasajeros.

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y del orden de 250 recorridos o variantes), un sistema de "taxibuses" _/ (con una flota cercana a los 2.700 vehículos y aproximadamente 112 recorridos), un sistema de taxis colectivos (con cerca de 4 .200 automóviles y 148 recorridos) y un sistema de taxis (en una cantidad que bordea los 40.000). Respecto a la cantidad de pasajeros transportados por cada uno de estos sistemas, es importante mencionar que los "microbuses" transpo_r tan del orden de 2,0 millones de pasajeros al día, los "taxibuses" cerca de 1,1 millones y los taxis y taxis colectivos, en conjunto, aproximadamente 0,5 millones de pasajeros al día. En cuanto a las tarifas, aunque bajas en comparación a las existentes en países desarrollados, son altas en comparación a los ingresos promedio en Chile. El valor del pasaje en Metro es de $ 24 (de $ 12 para los pasajeros que se mueven solamente sobre la línea 2), el de los "microbuses" y "taxji buses" es de $ 40 (aunque se observan líneas con tarifas de $ 35 e incluso $ 30) y el de los taxis colectivos varía entre los $ 30 y $ 40 por un extremo, hasta los $ 100 por el otro. Existen recorridos cortos, básica mente de acercamiento al Metro con tarifas similares a las de los "micro_ buses" y "taxibuses" y recorridos más largos, que unen barrios periféricos con el centro, a tarifas mayores. 1.2. Marco institucional El sistema de transporte público de Santiago, que históricamente ejj^ tuvo sujeto a medidas estrictas de regulación (flotas máximas por recorrjL do y tarifas fijas) ha experimentado, desde 1979, una serie de medidas de desregulacion. Estas han afectado a "microbuses" y "taxibuses", taxis y taxis colectivos. En todos los casos los operadores tienen hoy día liber_ tad para fijar tarifas, debiendo solamente informar al Ministerio de Econo_ mía de sus decisiones al respecto. A continuación, se hace referencia a la regulación existente en la actualidad respecto a la entrada al sistema y la selección de rutas. a)

"Microbuses" y "taxibuses"

El Decreto N°320, del Ministerio de Transportes y Telecomunicaciones, del 2 de noviembre de 1979 es el documento legal que reglamente los servicios de transporte público y reemplaza toda la legislación existente previa mente relativa a este tema. Las disposiciones de este reglamento son aplica_ bles a los servicios nacionales de transporte de pasajeros por calles y ca minos prestados con vehículos cuya capacidad original de fabricación permi ta, a juicio del Ministerio de Transportes y Telecomunicaciones, llevar 16 o más pasajeros sentados. Se establece que las personas naturales o jurídjL cas interesadas en prestar servicios públicos de locomoción colectiva de pasajeros dentro de una ciudad, o entre ella y poblaciones o centros ubica dos en su periferia o suburbios, presentarán una solicitud a la cual acompañarán los siguientes documentos: 2/

Los "taxibuses" son vehículos aún más pequeños que transportan del o_r del de 20 pasajeros sentados con una capacidad total de 35 pasajeros.

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Aquellos que individualicen al propietario y los vehículos Si el vehículo no pertenece al solicitante, una autorización de su pro_ pietario para destinarlos a los servicios de locomoción colectiva y una declaración por la cual asume la responsabilidad que emana de los contratos de transporte. - Certificado ds revisión técnica otorgado por una planta autorizada por el Ministerio de Transportes y Telecomunicaciones. Esta solicitud deberá indicar el recorrido al cual se incorporarán los vehículos en el caso que se trate de uno ya autorizado, o la descrip_ cion del nuevo recorrido que se pretende atender. El otorgamiento de las autorizaciones solicitadas es obligatorio,con la excepción de los dos casos siguientes en que es facultativo: si la solicitud implica la aprobación de un nuevo recorrido si la solicitud se traduce en el retiro de más del 20% de los vehículos de un recorrido existente, con el objeto de ingresarlos en otro. En la práctica, la mayoría de las solicitudes han sido aprobadas. Las Cínicas rechazadas han correspondido a proposiciones que contemplaban el establecimiento de nuevos recorridos con terminales en zonas congestio^ nadas o rutas que incluían calles que, de acuerdo al Ministerio de Transportes y Telecomunicaciones, se encontraban saturadas. El Decreto N° 100, de la Subsecretaría de Transportes,del 29 de se_p_ tiembre de 1982,introduce pequeñas modificaciones al anterior, en lo que dice relación con los servicios de "microbuses" y "taxibuses". La aprobja cion de las solicitudes no excepcionales deja de ser automática y es dejíi da al criterio de la autoridad. A pesar de este cambio, que podría ser interpretado como una mayor restricción a la libre entrada al sistema y a la selección de recorridos, los operadores sienten que en realidad ha ha_ bido un cambio insignificante a su libertad. b)

Taxis y taxis colectivos

Hasta 1978 la entrada al sistema no era libre y las tarifas eran fija^ das por el Ministerio de Economía. La Resolución N° 873, del Ministerio de Transportes y Telecomunicaciones, del 17 de julio de 1978, constituye el primer paso hacia su liberación. La regulación anterior que determina^ ba flotas máximas por Municipalidad es eliminada y se establece la libre entrada. Además, los vehículos con licencia para opeíai como taxis pue_ den operar libremente como taxis o taxis colectivos. Los automóviles que se incorporan por primera vez al sistema deben inscribirse en la Muni^ cipalidad que corresponda, acreditando que cumplen los siguientes requisji tos: Vehículo de menos de 8 años de antigüedad contados desde la fecha de facturación de su primera transferencia en el país, al momento de solicitarse su incorporación. - Motor de 900 ce. de cilindrada, a lo menos.

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Pintura de color negro y techo amarillo , hasta la base de los pjL lares. Modelo estándar de fabricación, sin adaptaciones o modificaciones en su estructura.

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Carrocería de 4 puertas.

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En aquellas comunas en que sea obligatorio, taxímetro en buenas condiciones de uso.

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Certificación de revisión técnica competente.

En febrero de 1981 se da a los taxis libertad de tarifa (sólo para la parte fija o "bajada de bandera") y a los taxis colectivos libertad to_ tal. Posteriormente, el Decreto N°100, de la Subsecretaría de Transportes, de septiembre de 1982 modifica las regulaciones contenidas en la Resolu ción N° 873, mencionada anteriormente. Quienes desean ingresar al siste_ ma deben escoger entre taxi y taxi colectivo. Además, quienes están intj2 resados en ingresar al sistema de taxis colectivos deben obtener un permiso del Ministerio de Transportes y Telecomunicaciones. 2.

La Controversia Acerca de las Políticas de Desregulación

Durante la última decada diversos especialistas han recomendado la utilización de políticas de desregulación como una forma de resolver los problemas que afectan a los sistemas de transporte urbano, tanto de países desarrollados como en desarrollo. La libre competencia, que se espera que se establezca como consecuen_ cia de la implementación de polític^ de desregulación, ha sido propuesta como un remedio para países ricos y pobres, a pesar de que los problemas que afectan a los sistemas de transporte son distintos en cada caso. Los países en desarrollo se caracterizan por tener bajas tasas de mo_ torización y por lo tanto en ellos la mayoría de la población es cautiva del transporte publico, el que es fundamentalmente ofrecido por operadores privados. Los problemas tradicionales de estos sistemas de transporte pu_ blico son: falta de capacidad adecuada, lo que redunda en vehículos congejs_ tionados, incomodidades einseguridad para los usuarios y una baja diversidad de servicios. Sin embargo, estos sistemas han presentado tradicional^ mente una razonable cobertura espacial y accesibilidad. Por otro lado, las ciudades del mundo desarrollado se caracterizan por tener poblaciones de altos ingresos, con altas tasas de motorización y por lo tanto una ele_ vada utilización del automóvil como medio de transporte. En estos casos el problema típico del transporte público es el circulo vicioso que se pro_ duce entre la baja demanda que este enfrenta y la mala calidad de servi^ ció en términos de cobertura, accesibilidad y frecuencias. En estas condi^ ciones, la operación no es rentable y los subsidios necesarios para que el sistema funcione bajo condiciones de regulación, han llegado a consti tuirse en una pesada carga para las autoridades locales.

-11-

Durante los últimos años, se han implementado políticas de desregulacion en los sistemas de transporte urbano de diversos países en desarrollo. Sobre la base de suponer que esta actividad esta sujeta a retornos constantes a escala y que no produce externalidades importantes, se ha ar_ gumentado que el establecimiento de condiciones de competencia incentiva_ rá la oferta de capacidades adicionales en los servicios existentes y tam bien la aparición de nuevos servicios, que se adapten mejor a la variedad de las demandas existentes y potenciales. Diferentes autores (Roth and Wynne, 1982; Walters, 1982; Hibbs, 1983) han manisfestado que en muchos de estos casos, han aparecido razonablemente buenos servicios, provistos por operadores privados sobre bases comerciales en un ambiente de competen_ cia . Chile es uno de los países en desarrollo que durante la última dj^ cada ha implementado políticas de desregulacion en el sector transporte urbano; éstas han producido importantes modificaciones en las característi^ cas de los servicios ofrecidos y en la operación general del sistema, sin embargo, al igual que en el caso de otros países,no se ha realizado una evaluación formal de los resultados obtenidos y los debates que se han ge_ nerado se han basado s"olo en visiones e intereses particulares de distin tos agentes económicos. En diversos países desarrollados también se ha propuesto la implemeti tacion de políticas de desregulacion las que, por ejemplo,serán al parecer pronto implementadas en Inglaterra de acuerdo a las intenciones manifestji das en el llamado "White Paper" del Ministerio de Transporte (1984). En dicho país se ha generado un interesante debate, entre diversos especialis_ tas y académicos, acerca de las ventajas y desventajas derivadas de la im plementacion de políticas de desregulacion. Los argumentos a favor indican que, éstas promoverán el establecimiento de un mercado competitivo, lo que a su vez producirá los siguientes resultados positivos: una reducción de los costos de producción de servicios de transporte, una mejor adaptación de la oferta tanto a la demanda actual como potencial y, en general, un me joramiento en el proceso de asignación de recursos en el sistema de transporte urbano. Beesley (1984) piensa que la desregulacion servirá como ca_ talizador de un importante cambio en el sector, que mejorará las posibiljL dades de que se produzcan nuevas formas de contratos en el mercado. Su ar_ gumento es que, "la liberalización de la entrada al mercado es necesaria por dos razones: hacer que las decisiones individuales de los agentes eco_ nomicos involucrados determinen la estructura y características del siste_ ma en vez de que éstas sean establecidas sobre la base de la intuición de los planificadores y también, proveer a las autoridades con indicadores adecuados para determinar la real necesidad de subsidios"; Beesley piensa también que se crearán oportunidades para que se produzca una mayor dife_ renciacion en los tamaños de vehículo utilizados y la calidad de los ser_ vicios ofrecidos y se generará una importante cantidad de innovaciones en el sistema. Glaister (1985) indica también que la relajación de las condiciones de regulación promoverá la creación de nuevos servicios, mejor adap_ tados a la variedad de necesidades individuales existentes. Entre otras co_ sas,esto se manifestará en una mayor variedad en los tipos y tamaños de los vehículos utilizados. Usando un modelo estocástico de simulación, Glaister investigo los efectos producidos por tres tipos de cambios, entre los cuales se encuentra el efecto producido al remover la restricción exijs_ tente de número de operadores. Sus principales conclusiones son que no existe ninguna buena razón para suponer que en Inglaterra no aparecerán los resultados obtenidos en otros países, como consecuencia de la

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implementación de políticas de desregulación, y que los vehículos de tama ño pequeño,-jugarán un rol importante en la oferta de los nuevos serviciosT Concluye que para mucha gente las frecuencias de los servicios serán mayo_ res y los intercambios entre servicios más fáciles, a pesar de que para el segmento más pobre de la población el efecto podría ser exactamente el opuesto. Por otra parte, Gwilliam et al (1985a) plantean sus dudas de que la desregulacion producirá condiciones efectivas de competencia y que, aun si así sucediera, ello realmente produciría una asignación de recursos so_ cialmente eficiente. Ellos aceptan que si se produce un cambio en la com binación de factores de trabajo entonces se podría producir una reducción de costos, pero argumentan que esto no es necesariamente sinónimo de una mejoría en la eficiencia económica, ya que en general se producirá una redistribución de bienestar (transferencia desde los trabajadores de trans_ porte publico hacia los usuarios y contribuyentes) mas bien que una ganan_ cia real de eficiencia. También argumentan que la obtención de un óptimo requiere subsidios, porque el mercado está sujeto a economías externas y manifiestan su preocupación por el probable impacto que producirá la remo_ ción de los subsidios cruzados y de los subsidios externos que hoy día se aplican a los servicios de buses. Ellos no creen que la competencia sea capaz de optimizar los factores de carga para dar un balance socialmente eficiente entre tarifas o nivel de servicios y dudan de que los altos coj>_ tos unitarios asociados a la operación de vehículos pequeños les permitan a éstos competir exitosamente en mercados de alta densidad de demanda.ex_ cepto si operan con factores de ocupación muy elevados. Finalmente, argu mentan que la mayoría de los beneficios podría obtenerse mediante "la com petencia por la obtención de licencias" (licitación de recorridos), sin te_ ner que incurrir en las principales desventajas que produce la "competen cia sobre el terreno". Savage (1984) usa un modelo de simulación de una ruta de buses que considera la influencia de las tarifas y el tiempo de viaje sobre el bienestar social producido por el sistema, a fin de investjL gar bajo que condiciones se cumple la aseveración de que la competencia es innecesariamente derrochadora de recursos. Concluye que bajo condiciones normales, lo más probable es que la competencia produzca asignaciones ine_ ficientes. Beesley y Glaister (1985a) argumentan en. contra del escepticismo que Gwilliam muestra acerca del posible resultado que se obtendrá al aplicar políticas de desregulación. En una apasionada contra argumentación refue_r zan su creencia en la desregulación como un medio para producir condiciones efectivas de competencia las que a su vez incentivarán fructíferas iii novaciones que reducirán los costos, creando nuevos y mejores servicios que atraerán nuevos usuarios, con lo que se reducirá la necesidad de que el gobierno otorgue soporte financiero para la operación de los servicios. El debate continúa y es muy improbable, como los mismos autores reconocen, que se resuelva antes de que la realidad provea los resultados necesarios para inclinar la balanza hacia uno u otro de los argumentos que han sido esgrimidos a favor o en contra de la desregulación. En este trabajo se analizan los resultados obtenidos en Chile como consecuencia de la aplicación del mismo tipo de políticas de desregulación que acabamos de analizar. Por una parte, esto puede ayudar a objetivizar el debate acerca de las consecuencias socioeconómicas producidas por la

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implementación de tales políticas. Por otra parte, y a pesar de que exis ten importantes diferencias entre las condiciones y características del transporte urbano en Chile y en otros países,este análisis puede también contribuir a iluminar las posibles consecuencias de la aplicación de po_ líticas de desregulación en el exterior. 3.

Consecuencias de la Implementacion de Políticas de Desregulacion en el Transporte Colectivo Urbano en Chile

Como se indico en la introducción de este trabajo, la implementacion de políticas de desregulacion en los servicios de buses urbanos en Chile significó la abolición de los controles existentes para entrar al merca do y la liberalización de las tarifas, ambos anteriormente bajo la tui -ción del Ministerio de Transportes y Telecomunicaciones. Bajo las nuevas condiciones es el libre juego de las fuerzas del mercado el que determina tanto la cantidad de operadores que ofrecen el servicio, como el precio de éste. El rol de la autoridad queda reducido a la prevención de prácti^ cas socialmente negativas y la imposición de condiciones acerca de la uti^ lización de rutas y terminales de operación cuando se presentan niveles inaceptables de congestión. A fin de mantener un nivel de seguridad ade^ cuado, se definen unidades de control cuya función es chequear las cond¿ ciones mecánicas de los vehículos. Sin embargo, a diferencia de lo establecido en otros países, se re_ quiere que todos los servicios se autofinancien sin que se reconozca la existencia de servicios de necesidad social y por lo tanto sin que se coii sidere el otorgamiento de ningún tipo de subsidio. Tal situación ha sjl do tradicional en Chile, donde la única existencia de subsidios estuvo re_ lacionada con la operación de una empresa estatal (Empresa de Transportes Colectivos del Estado) que estuvo en servicio hasta 1980. La justifica ción pública de la existencia de tal empresa fue proveer servicios de uti lidad publica que no eran rentables para operadores privados. Sin embar_ go, existe un consenso general en que fue tradicionalmente operada en fojr ma ineficiente y usada principalmente para cumplir objetivos políticos del gobierno. Su participación en el mercado fluctuó entre un.5% y un 20% del total de los viajes servidos, dependiendo de las políticas específicas de los distintos gobiernos. Contrario a lo que ocurre en países desarrollados, en Chile es tradji cional la existencia preponderante de pequeños operadores que poseen uno o dos vehículos existiendo solo unos pocos que poseen flotas mayores. Por lo tanto, distintos operadores se organizan en "líneas", a fin de po_ der ofrecer un servicio razonable sobre una ruta específica y en conjunto financian la operación de terminales desde los cuales salen los vehículos de acuerdo con un horario preestablecido. Como consecuencia de las medidas de desregulación ha habido nuevas entradas a los diferentes segmentos del mercado de transporte publico. La información presentada en la Tabla 1 muestra un aumento importante de los tamaños de flota de "microbuses", "taxibuses" y taxis. Los taxis colectivos, que antes de la desregulación tenían una partí cipación insignificante en el mercado, experimentaron un aumento

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espectacular pasando de 600 vehículos en 1978 a 4.200 en 1985. Las nuevas entradas se han producido tanto en las rutas ya establecidas como a nuevas rutas, lo que ha significado un aumento de la cobertura de la red. Antes de la desregulación, el número total de rutas (variantes) de transporte publico en Santiago (servido por "microbuses" y "taxibuses") era de 308; ellas alcanzan hoy día a 362. En el caso de los taxis colec_ tivos, de 16 rutas en 1978 se ha pasado a 148 rutas en 1985. Las tablas 2 y 3 resumen información resultante de un análisis comparativo de reco_ rridos de "taxibuses" antes y después de la desregulación J7. De 32 líneas con 67 variantes en 1978 se ha pasado a 40 líneas con 112 variantes. La Tabla 2 presenta información referente a la evolución experimentada por las flotas y numero de variantes de 29 de las 32 líneas existentes en 1978. En cuanto a la extensión de la red, debe mencionarse que 38 de 53 variantes analizadas experimentaron prolongaciones importantes de sus trazados en el período considerado. El total de dichas prolongaciones alcanza a 256,8 Km. De éstos, la mayor parte (86%) corresponde a exteri siones sobre vías anteriormente servidas por recorridos de transporte público y solamente 35,3 km. a prolongaciones de recorridos en arte_ rias o calles en los que antes de la desregulación no existía locomoción colectiva. En la Tabla 3 se presenta un resumen, por comuna, de las prolongaciones experimentadas por los recorridos de "taxibuses" entre 1978 y 1985. Es importante destacar la mayor cobertura de los recorridos de "taxibuses" en las comunas de Conchalí, San Bernardo, La Florida y Renca. En cuanto a los nuevos tramos de calle servidos por recorridos de " taxibuses" debe decirse que todos corresponden a zonas periféricas en las comunas de La Florida, Ñuñoa, Las Condes y La Reina. Por lo dicho anteriormente se puede concluir que la desregulación ha producido cambios importantes en el tamaño y en la estructura de los servicios ofrecidos, con un aumento significativo de la participación de vehículos pequeños. Sin embargo, como se puede ver en la Tabla 4, la edad de la flota ha experimentado también un aumento, lo que indica que la mayor parte del crecimiento de dicha flota es consecuencia de la maii tención en operación de vehículos viejos. En la Tabla 5 se puede observar la evolución del número de pasajjí ros transportados por la locomoción colectiva en la ciudad de Santiago durante los últimos siete años. La última columna muestra el número t£ tal de usuarios del sistema, donde se puede observar que esta cantidad es prácticamente igual hoy que siete años atrás. Se puede observar tam bien que se produjo un importante incremento de un 22% entre los años 1978 y 1981 pero que posteriormente las cifras sufrieron una disminución de casi la misma magnitud entre 1981 y 1984. Esta reducción coincide con el fenómeno de recesión económica que el país ha sufrido durante el mismo período y que ha causado un decrecimiento general de la actividad

1/

A la fecha no se cuenta con el análisis comparativo completo de re_ corridos de "microbuses". Los esfuerzos fueron concentrados en los recorridos de " taxibuses" por cuanto éstos experimentaron cambios significativamente mayores que los "microbuses".

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Año

"Microbuses"

1978

"Taxibuses"

3.877 1/ 2/ n.a. 3/ 3.972 4.197 4.437 4,588 4,602

1979 1980 1981 1982 1983 1984

Taxis

1.558

15.000

2.065 2.115 2.222 2.142 2,590 2.703

22,000 22.000 30,000 36,000 40.000 40,000

Notas: 1/ Esta flota incluye 710 buses de la Empresa de Transportes Colectivos del Estado (ETC) 2_l Información no disponible 3/ Esta flota incluye 44 buses de la ETC. TABLA i: Evolución del tamaño de flota (N° de vehículos) 1978 N° Línea

1 2 3 4 5 6 7 8 10 11 12 13 14 15 18 20 22 23 26 27 28 29 30 31 32 33 35 36 37

Flota

57 66 38 70 46 60 45 80 44 38 43 74 82 40 53 24 28 64 72 45 35 24 65 47 18 25 49 12 37

1985 Variantes

1 3 1 4 2 2 1 2 2 2 2 4 4 2 2 2 2 3 2 1 1 2 2 2 2 2 3 1 1

Flota

93 80 164 40 110 95 30 120 90 87 39 88 137 49 120 30 50 68 72 38 18 100 38 85 67 56 74 84 72

Variantes

2 3 4 2 2 2 1 2 2 3 1 5 6 3 2 1 1 3 1 1 2 2 2 2 2 2 2 3 2

TABLA 2: Variación de la flota y numero de variantes para 29 líneas de "taxibuses"

-16-

Comuna Cerro Navia Conchalí La Florida La Granja La Pintana La Reina Las Condes Lo Prado Peñalolen Puente Alto Renca San Bernardo San Miguel T O T A L

TABLA 3:

2,0 8,5 2,2

68,6 32,4 22,4 8,3 10,6 4,7 8,4 6,0 8,8 30,7 39,2 9,8 256,8

5,2 6,2 6,0 2,8 2,4

35,3

Extensión de recorridos de taxibuses por comuna, respecto a 1978

Año 1978 1979 1980 1981 1982 1983 1984 Nota:

Extensión sobre Calles sin Transporte Publico en 1978

Extensión Total (Km) 6,9

"Microbuses" n.a 1/ n.a U

"Taxibuses" 1/ n.a T/ n.a —

6,94 7,87 8,17 9,03 10,40

4,95 5,80 5,86 6,82 8,02

1/ Información no disponible

TABLA 4:

Edad media de la flota (en años)

-17-

economica. Las cifras muestran,sin embargo, diferencias importantes en. tre distintos segmentos del mercado. Es así como, si observamos la colum na correspondiente a los microbuses", el numero de usuarios de este seg mentó del mercado creció en solo un 10% entre 1978 y 1981 para luego diíi minuir en un 25% entre 1981 y 1984. A diferencia de esto, durante los mismos períodos, la participación de los taxibuses' creció primero en un 35% para luego sufrir solo una muy pequeña reducción como consecuencia de la recesión. Por lo tanto, la recesión ha afectado fundamentalmente a los vehículos de mayor tamaño. Los resultados correspondientes a los "microbuses' no se ven afectados si se incluye o no la consideración del Metro. La Tabla 6 muestra la evolución de las tasas de ocupación de"mi crobuses y taxibuses"durante el periodo de análisis. A pesar de que se puede observar que una reducción general ha afectado a ambos tipos de v£ hículos, existen nuevamente importantes diferencias entre"microbuses y"ta_ xibuses"; mientras los primeros experimentaron una reducción del 44% entre 1978 y 1984, los segundos se vieron afectados por una reducción más modji rada del 25%. Con respecto a los costos, estimaciones preliminares han revelado que los costos de operación experimentaron un aumento de alrededor de un 20% durante el período analizado, tanto para" microbus es" como "taxibuses"1 Esto es una consecuencia del aumento del precio de los combustibles (ver figura 3) y otros ítems de componente principalmente importada. Los sala rios percibidos por los choferes han permanecido prácticamente constantes durante el período. La Tabla 7 y las figuras 1 y 2 muestran la evolución de las tarifas. Lo más importante de hacer notar es que se ha observado un aumento signjL ficativo, en términos reales, para todos los servicios; la tarifa corre¿ pondiente a los taxibuses es hoy día 88% más cara, en términos reales, que en 1978 y la de los microbuses ha experimentado a su vez un aumento del 140%. Es interesante notar que la diferencia que existía entre ambas tarifas ha prácticamente desaparecido. Los taxis son también más caros hoy día (en promedio) que antes de la desregulación (23%). Los taxis colectivos son el único servicio que ha mantenido prácticamente las mismas tarifas, en términos reales, durante todo el período. Es interesante anotar que este segmento del mercado es el que ha experimentado la mayor competencia interna con condiciones de entrada y salida totalmente flexi_ bles. Cualquier taxi podía operar libremente como taxi colectivo duraii te los períodos de mayor demanda y solamente una pequeña proporción de ye hículos elegía operar como taxi colectivo en forma permanente. Desgracia, damente, esta posibilidad ha sido prohibida recientemente y los operado^ res deben escoger entre operar permanentemente como taxis normales o ta xis colectivos.

-18-

Año

"Microbu ses"

"Taxibuses"

Metro

Total

n V II II II

n 3/

1978

736

1979 1980 1981 1982 1983 1984

748 819 808 705 657 604

Notas: J7

1/ 1/ 1/

264

63

271 310 358 333 312 346

94 105 130 122 109 110

1,063 1.113 1.134 1.296 1.160 1.078 1.045

Hasta 1980 estuvo en operación la ETC. No se incluyen los pasajeros transportados por dicha empresa.

2] Longitud de vías = 21,0 km. 3_f Longitud de vías ■ 25,5 km TABLA 5: Pasajeros de transporte publico (Millones de pasajeros/año)

Año

"Microbuses"

1978

232,396

169,448

1979 1980 1981 1982 1983 1984

208.503 192.518 158.891 143.200 131.247

n.a 1/

131,245 146.572 161.116 155.462 120,463 128,006

Nota:

1/

"Taxibuses"

Información no disponible,

TABLA 6: Tasas de ocupación (Pas/veh-año)

-19-

"Microbuses"

"Taxibuses"

Taxis

Taxis-Colectivos

Metro

Jun. 76

12,09

16,80

134,09

68,32

13,44

Dic. 76

11,51

19,06

142,38

65,74

11,67

Jun. 77

10,54

14,85

130,44

60,45

14,56

Dic. 77

12,07

15,99

141,33

67,71

14,28

Jun. 78

11,77

16,13

150,56

61,39

12,44

Dic. 78

12,05

16,61

147,87

77,04

12,78

Jun. 79

13,32

18,39

157,89

81,48

12,68

Dic. 79

13,14

18,14

176,12

75,71

13,14

Jun. 80

13,78

17,92

163,29

75,10

13,77

Dic. 80

13,82

18,43

176,06

72,91

16,02

Jun. 81

13,67

18,42

176,58

70,63

18,99

Dic. 81

15,96

20,35

170,05

68,39

18,29

Jun. 82

17,74

20,27

169,89

75,53

18,21

Dic. 82

21,64

26,58

141,27

70,53

19,36

Jun. 83

21,56

26,44

152,75

69,73

17,59

Dic. 83

23,81

25,22

145,19

68,52

15,72

Jun. 84

26,36

28,36

153,57

65,60

18,97

Dic. 84

29,03

29,98

165,00

67,00

17,22

TABLA 7:

Evolución de las tarifas de transporte publico ($ Dic. 1984)

-20-

4.

Conclusiones

Sobre la base de los datos y análisis presentados en la sección ante_ rior se pueden obtener las siguientes conclusiones: La desregulacion ha producido un importante nivel de competencia en la provisión de servicios de transporte urbano, lo que a su vez ha provocado modificaciones significativas en la cantidad, calidad y com binacion de servicios producidos. El mercado ofrece hoy una mayor variedad de servicios que antes de la desregulación y se ha observado un importante aumento relativo de la participación de los vehículos pequeños. La accesibilidad al sis_ tema ha aumentado como consecuencia del incremento en el número de vehículos y el numero y longitud de los recorridos operados. La ca_ pacidad del sistema también ha aumentado a pesar de que la demanda total ha permanecido prácticamente constante. Por lo tanto, los pro_ blemas de congestión de los vehículos prácticamente ha desaparecido. Sin embargo, la cantidad de recursos utilizados por el sistema ha au_ mentado en forma importante. Por una parte, al parecer la desregii lación y consecuente incremento de las condiciones de competencia, no han logrado generar nuevas formas de producir los servicios que ocasionen reducciones en los costos unitarios de producción y mas bien ha ocurridos lo contrario, ya que estos han aumentado en un 20% en términos reales. Por otra parte, dado que el número total de ve_ hículos ha aumentado en forma importante, las tasas promedio de ocupa_ ción han disminuido significativamente presionando alzas importantes en las tarifas. Al mismo tiempo, y dado que existe ahora una mayor cantidad de vehícu_ los que transportan el mismo número total de pasajeros, con menores tasas de ocupación, han aumentado también en forma significativa las externalidades de congestión y polución, producidas por el sistema. El presente trabajo se encuentra todavía en desarrollo, faltando un análisis detallado de las consecuencias de la desregulación sobre las va_ riables de servicio en los distintos recorridos ofrecidos y un análisis de los costos de producción. Una vez terminados tales estudios será pos^ ble tener una evaluación más completa y definitiva de las consecuencia de la implementacion de las políticas de desregulación en el sistema de tran£ porte urbano. Agradecimientos Agradecemos a Fernando Bravo y Luis F. Pesce por su colaboración en la preparación de este trabajo. Deseamos agradecer también a Vicente Par_ do de la Secretaría Ejecutiva de la Comisión de Transporte Urbano, quien recopiló para nosotros toda la legislación chilena referente a la desregla lación en el sector transporte.

-21-

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■25ENERGIA Y MEJORAMIENTO DEL TRANSPORTE DE PASAJEROS EN SANTIAGO (*)

Alfredo del Valle y Raúl O'Ryan Programa de Investigaciones en Energía Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas Universidad de Chile

Resumen Este trabajo sintetiza los resultados de un estudio sobre la introducción de la dimensión energética en la gestión del sistema de transportes de pasa jeros de Santiago. Este sistema consume un 15% del total nacional de combus tibies y es por ello la segunda unidad consumidora de energía de Chile. Esta síntesis comienza con un planteamiento general de los principales problemas relacionados con la energía que se dan actualmente en el transporte de pasajeros. A continuación se identifican las principales "líneas de acción" existentes en esta materia, que dan una idea integrada de los vínculos entre energía y gestión de los transportes. Luego se presenta una evaluación de varias "potencialidades de mejoramiento" de la situación actual e identifica algunas medidas que permiten alcanzarlas. Las potencialidades de mejoramiento del sistema que se han establecido han permitido estimar, en forma conservadora, un ahorro anual alcanzable del orden de los US$ 44.millones junto con significativos beneficios sociales y ambientales.

(*)

La investigación para este trabajo fue realizada dentro del proyecto "Metodología de Planificación Energética en América Latina", financiado por el International Development Research Centre (Canadá) mediante Krant 3-P-82-0099.

-261 .

Introducción

Este trabajo sintetiza los resultados de un estudio sobre la introducción de la dimensión energética en la gestión del sistema de transporte de Santiago (O'Ryan, 1985). El estudio mencionado es parte de una investigación que ha propuesto un nuevo enfoque para la planificación energética en los países en desarrollo, con respaldo empírico en cuatro estudios de caso concretos l/. Se trata de un enfoque sistémico, que está cen trado en los aspectos institucionales, y que concibe a la planificación como un proceso de organización. El uso de energía en el transporte urbano puede ser gestionado, al igual que los demás usos de energía en la sociedad. Una gestión adecuada, centrada en medidas de organización, permitiría generar importantes beneficios económicos, sociales y ambientales, incluyendo la liberación de los recursos requeridos para poner esas medidas en práctica. El trans porte de pasajeros de Santiago consume un 15% del total nacional de combustibles. Es la segunda unidad consumidora de energía de Chile, después de la Gran Minería del Cobre. Esto basta para justificar, desde el punto de vista energético, la necesidad de una gestión metropolitana del sistema de transporte de pasajeros. Desde una perspectiva de transporte interesa mejorar, para todos los habitantes de la ciudad, su acceso a las diversas actividades que en ella se realizan. En Santiago la accesibilidad se ve afectada actualmente por diversos factores, tales como el alto nivel de congestión, los crecientes costos de transporte para los estratos de menores ingresos y los elevados tiempos de viaje en buses. Además el transporte de Santiago provoca consecuencias negativas para el conjunto de la sociedad, como fuertes niveles de contaminación ambiental, grandes requerimientos de inversión, e importantes usos de divisas debido al consumo de combustibles importados. Como se verá más adelante, las acciones que mejoren la eficacia del sistema de transporte tienen normalmente impactos energéticos de gran magnitud. Desde el punto de vista del empresario de transportes, y también del usuario del automóvil, la energía no es más que uno de los costos de operación en que se debe incurrir. De igual modo, en el estudio y en la ges tión de los transportes ella suele ser considerada sólo como un costo que debe ser pagado en último término por el usuario. No se la identifica como una parte constitutiva de la gestión del transporte. Al plantear de manera más amplia las relaciones entre la energía y el sistema de transporte, sin embargo, aparece una variedad insospechada de posibilidades de comprender mejor la situación actual y, especialmente, de posibilidades nuevas de enfrentar los grandes problemas antes mencionados. La energía es un vínculo importante con muchos de estos problemas societales, y en su buen uso residen significativos potenciales de mejoramiento de la situación. No es posible hacer efectivos estos potenciales \j Los otros tres casos se refieren al uso de energía doméstica en una población marginal de Santiago, a la energía en las comunidades agrícolas de Coquimbo, y a la gestión del sisteme energético de Costa Rica.

-27sin incorporar plenamente la dimensión energética al estudio y a la gestión de los transportes. Dos han sido los hilos conductores centrales del estudio que aquí se resume: las características actuales y potenciales del sistema de transporte y sus usos de energía, y los requerimientos institucionales para una gestión eficaz en este ámbito. El planteamiento del problema, por lo tanto, incorpora su dimensión institucional desde el inicio. Las conclusiones que se han obtenido en el estudio incluyen: (1) las características institucionales del sistema, como factor explicativo) de sus problemas actuales; (2) los potenciales de reducción del consumo de energía en microbuses y taxibuses, taxis, y automóviles particulares; (3) los valores deseables y alcanzables de ciertas variables clave del sistema (parque de vehículos, tasas de ocupación, consumos específicos, rendimientos,etc.), que son requeridos para materialzar esos potenciales; (4) una identificación preliminar de beneficios económicos, sociales y ambientales asociados a los valores mencionados; (5) algunas medidas ilustrativas que permitirían actuar sobre estas variables para lograr tales valores; y (6) algunas sugerencias para la acción práctica, en los sistemas energético y de transporte metropolitano, que permitirían iniciar un proceso de cambios en la dirección señalada. Esta síntesis comienza con un planteamiento general de los principales problemas relacionados con la energía que se dan actualmente en el sistema de transporte de Santiago. A continuación identifica las principales líneas de acción existentes en esta materia, que dan una idea integrada de los vínculos ya señalados entre energía y gestión de los transportes. El concepto de "línea de acción" es el concepto central del enfoque de planificación aquí aplicado. Cada línea de acción presenta "potencialidades de mejoramiento", muchas de las cuales fueron evaluadas en el estudio. La sección que sigue presenta varias de estas potencialidades, e identifica algunas medidas que permiten alcanzarlas. El trabajo concluye señalando que se trata de acciones de tipo organizativo, con efecto en el corto plazo y que no requieren inversión en infraestrucutra ni en nuevos vehículos. 2.

El Sistema de Transporte de Santiago y su Uso de Energía

Esta sección se inicia con una presentación de las principales características actuales del sistema de transporte de pasajeros de Santiago. En ella se hace referencia a la importancia relativa del transporte privado y público, los problemas de congestión, la sobrecapacidad existente en el transporte público y la diferenciación socioeconómica que manifiesta. A continuación se entrega una cuantificación del uso de energía de este sistema, que incluye tanto consumo como eficiencias relativas. Por último, se discuten los impactos socioeconómicos más relevantes de la configuración actual del sistema de transporte, que son aquellos sobre la accesibilidad, la calidad del aire y el uso de divisas. A la fecha no existe ningún organismo preocupado en forma explícita del tema del uso de energía en el transporte de pasajeros de Santiago. Como resultado se ha carecido de una visión de conjunto de este sistema y las consecuencias de su operación sobre la ciudad. Además, la información sobre

-28-

sus características es fragmentaria y poco actualizada. E* energía, ella se licita a cifras agregadas de venta de combustible en la Región Metropolitana. Los antecedentes que se elaboraron en el estudio y se sintetizan a continuación son el resultado de un esfuerzo de: recolección de información existente en diversos Ministerios, empresas distribuidoras de energía, organismos estatales, consultoras privadas y otras instituciones; revisión crítica de las fuentes de información relacionadas con el tema; y compatibilización e integración de todo este material, que previamente estaba disperso. Para asegurar una mayor confiabilidad a los resultados se realizó una serie de entrevistas a empresarios de la locomoción colectiva, a funcionarios del Ministerio de Transportes y Telecomunicaciones, Dirección General del Metro y Secretaría Ejecutiva de la Comisión Interministerial de Transporte Urbano, y a investigadores en el área de transporte de diversas Universidades. El resultado del esfuerzo mencionado se ha traducido en la elaboración de una visión integrada del sistema de transporte y su uso de energía, para el año 1983, de la cual se entrega un resumen a continuación. 2.1 Características actuales del sistema a) Transporte privado y transporte público La Tabla 1 entrega los datos estructurales básicos del sistema de transporte de pasajeros de Santiago, que sirven de referencia para el resto de este trabajo. Tales datos distinguen los seis medios de transporte fundamentales -microbuses, taxibuses, taxis regulares, taxis colectivos, metro y automóviles particulares- y señalan para cada uno los pasajeros transportados, parques vehiculares, y cantidades de pasajero-kilómetros transporen 1983. tados y vehículo-kilómetros recorridos Medio Microbuses Taxibuses Taxis regulares Taxis colectivos Metro Automóviles TOTAL TABLA 1:

Pasajeros transportados (mili.) %

773 367 69 34 109 615 1967

39 18 3 2 6 31

Parque de vehículos (miles)

Veh-km

(%) (%)

4,59 2,59 22,75 3,35 0,25 251,75 100

Pas-km

37,6 17,9

3,5 3,1 4,1

33,8

285,80

Transporte de pasajeros en Santiago:

100,0

6,3 4,5

17,7

4,4 0,4

66,7

100,0

datos básicos para 1983

-29Puede apreciarse de la Tabla 1 con claridad que hay dos aspectos salientes en la comparación del transporte público con el privado, que se relacionan con el uso de energía de este sistema: i) Alrededor de un 66% de los pasajero-kilómetros del sistema son transportados por los medios de transporte público, y un 34% por automóviles particulares. ii) Alrededor de dos terceras partes de los vehículo-kilómetros del sistema corresponden a los automóviles, y una tercera parte a los vehículos de transporte público. El transporte individual, que incluye también a los taxis regulares, es responsable de un 84% de los vehículokilómetros recorridos. Entre los factores que explican la preferencia por el transporte individual, para quienes pueden costearlo, está la significativa diferencia de tiempo de viaje entre este medio y los microbuses. Se estima que los viajes entre zonas periféricas y el centro demoran un 40% más en buses que en automóvil, y entre una zona periférica y otra aproximadamente el doble (Universidad Católica, 1978a). Inciden en esta diferencia diversos factores que se examinarán en los puntos que siguen. b)

Problemas de congestión

Se observa en la actualidad significativos problemas de congestión en el centro de la ciudad, y de saturación en el uso de algunas arterias principales durante las horas de punta. En la tabla 2 se presenta la contribución porcentual de cada medio al uso de vías en el centro. Medio

Contribución al uso de vías en el centro (%)

Microbuses Taxibuses Taxis regulares Automóviles TOTAL TABLA 2:

21,5 7,0 27,9 43,6 100,0 Uso de espacio vial en el centro por medio

(1983)

Los principales factores que inciden en la congestión son la existencia de períodos de punta y la estructura de los recorridos del transporte público. i) Periodos de punta. De acuerdo a la encuesta origen-destino realizada en 1977, entre las 7:00 y las 9:00 se realiza un 25,3% de los viajes, y entre las 17:30 y las 19:30, un 18,7% de ellos (Universidad Católica, 1978a).

-30ü) Recorridos del transporte público. La estructura de estos recorridos está orientada a servir viajes del tipo periferia-centro, y obliga a transbordar en el centro para los viajes entre zonas periféricas. No obstante que sólo un 29', 3% de los viajes totales en días de trabajo tienen como origen y/o destino el área central (Universidad Católica, 1978a), un porcentaje superior al 90% de los recorridos cruza ese sector de la ciudad (Universidad Católica, 1978b). c)

Sobrecapacidad del transporte público

Los medios de transporte público de superficie y los automóviles presentan en Santiago bajas tasas de ocupación. Al mismo tiempo, el ferrocarril metropolitano manifiesta subutilización de su capacidad de transporte. Los antecedentes correspondientes figuran en la Tabla 3. Medio

Microbus Taxibus Taxi regular Taxi colectivo Metro Automóvil

Periodo de punta (%) 51 76 43

Período fuera Promedio de punta diario (%) (%) ' 32 ' 38 48 57 39 42 50 36 38

(*) Corresponde a subutilización y no a tasa de ocupación. Se refiere sólo a. la Línea 1, aunque la subutilización de la Línea 2 es aún más aguda. TABLA 3: d)

Tasas de ocupación (*) por medio en Santiago (1983)

Diferenciación socioeconómica

Como cabe esperar, el sistema de transporte refleja las diferencias socioeconómicas existentes. El uso de automóvil es generalizado en las áreas residenciales de mayores ingresos debido, entre otros factores, a sus ventajas como medio de transporte. Algunos indicadores de esta situación son los siguientes: i) A la fecha de realización de la encuesta origen-destino el 40% de los viajes originados en Las Condes se realizaba en automóvil particular. Para Providencia esta cifra era del 24%, y para las restantes comunas ella fluctuaba entre el 4 y el 10% (Universidad Católica, 1978a). ii) Además de los buses, en las zonas de menores ingresos se utilizan dos modalidades de transporte que no son significativas en las de encuesta origen-destino, en la Zona Sur de la ciudad se realizaba el doble de viajes a pie que en la Zona Oriente (Ibidem) 3/ 3_/ Con alta probabilidad esta proporción, que no ha sido medida posteriormente, es en la actualidad bastante superior. Diversos empresarios de microbuses y taxibuses comentaron a uno de los autores sobre las "caminatas masivas" que se observan a partir de 1977, como consecuencia de los altos niveles de desempleo y las alzas de tarifas del transporte público.

-31-

2.2 Uso de energía en el transporte de pasajeros a)

Consumos de energía

El sistema de transporte de pasajeros de Santiago consume básicamente gasolina y petróleo diesel, y en menor proporción energía eléctrica. Este consumo representa un 9% del consumo final de energía en Chile, un 15% del consumo final de derivados del petróleo y un 34% del total de energía final Medio

Gasolina 81

Gasolina 93

(m3)

(m3) -

(ro3)

Energía eléctrica (MWh)

315.887

4.758

75.201 -

413.220

185.568

75.201

Microbus Taxibüs Taxi regular Taxi colectivo Metro (*) Automóvil

6.007 3.495 19.069 3.365

82.733 14.600

48.688

TOTAL

77.780

-

Petróleo diesel

-

114.133 64.449 1.894

334

(*) Incluye energía para alumbrado, que corresponde al 28,7% del total. TABLA 4:

Medio

Fuentes y consumos de energía en el transporte de pasajeros de Santiago (unidades físicas, 1983)

Gasolina

49,2

81

Gasolina 93

Microbus Taxibus Taxi regular Taxi colectivo Metro (*) Automóvil

156,3 27,6 398,1

678,1 119,7 2.582,7

-TOTAL

636,5

3.380,5

5,3

Total

Petróleo diesel

Energía eléctrica

1.092,7 617,0 17,3

43,6

64,7 -

1.141,5 622,3 851,7 150,4 64,7 3.024,4

1.773,7

64,7

5.790,7

3,1 ■ -

(*) Incluye energía para alumbrado, que corresponde al 28,7% del total; se ha considerado la equivalencia teórica de lKwh=860Kcal. TABLA 5: Fuentes y consumos de energía en el transporte de pasajeros de Santiago (Tcal, 1983)

-32utilizada en el transporte terrestre. La estructura de consumo de energía por medio y por energético aparece en las tablas 4 y 5. Cabe señalar que esta estructura manifuesta un alto uso de energéticos que el país debe importar, como son los derivados del petróleo, y un bajo uso de electricidad, que es un energético de origen nacional. Las tablas 4 y 5 están entre los resultados más importantes del estudio que aquí se sintetiza. Las potencialidades de mejoramiento del uso de energía que se desprenden de los niveles de consumo presentados en ellos serán examinadas en las secciones que siguen. b)

Eficiencias relativas de los medios

Desde una perspectiva energética, el transporte colectivo -metro, microbuses y taxibuses- es considerablemente más eficiente, en unidades de energía por pasajero-kilómetro transportado, que el individual. De acuerdo a lo indicado en la Tabla 6, el rango de eficiencias energéticas varía de 1 a 17. En las condiciones de operación actuales el microbus consume en Santiago aproximadamente la tercera parte de la energía que consume el automóvil.

Medio

Microbus Taxibus Taxi regular Taxi colectivo Metro Automóvil TABLA 6: 2.3.

Consumo específico por pasaj ero-kilómetro (kcal/pas-km)

índice relativo

218 248 936 459 116 591

1,9 2,1 16,7 4,0 1,0 5,1

Consumos específicos de energía por medio (1983)

Impactos sociales del sistema de transporte

Las modalidades organizativas y operativas del sistema provocan impa£ tos significativos sobre los usuarios, la ciudad y la sociedad en su conju to. Se trata de impactos vinculados con la accesibilidad de los usuarios, la contaminación atmosférica en la ciudad y el uso de divisas para importa energía. a)

Accesibilidad

La accesibilidad a la ciudad de los usuarios del sistema de transporte de Santiago ha sido afectada de manera diferente según su nivel de ingreso. Las personas que utilizan automóvil perciben una creciente satura_

-33ción de las vías. Con ello, tanto los tiempos como los costos de los viajes se incrementan. La falta de alternativas adecuadas de transporte colectivo no contribuye al mejoramiento de esta situación. El principal fac tor que contribuye en esta dirección es el crecimiento del parque vehicular. Los pasajeros que utilizan buses han visto afectadas sus posibilidades de transporte por diversos factores. Uno de ellos ha sido el alza de las tarifas en términos reales, que fue de un 100% en el período 1979-1984 (Ministerio de Transportes, 1985). Como consecuencia de ello los estratos de bajos ingresos habrían tenido que utilizar en 1984 un 12,4% de su ingreso disponible para realizar el numero de viajes que en 1979 solo reque ría un 4,6% de dicho ingreso 4_/. Esta alza, en conjunto con la caída de la actividad del país, ha motivado una menor venta de pasajes en los buses urbanos a partir de 1981, como se muestra en la Tabla 7. Ello implica que una proporción creciente de los viajes se realizan en otro medio (probable_ mente a pie) o simplemente no se realizan.

Año

Millones de pasajes

1977 1978 1979 1980 1981 1982 1983 1984

1 1 1 1 1 1 1 TABLA 7:

b)

965 060 112 235 296 159 077 061

Venta anual de pasajes de buses en Santiago

Contaminación atmosférica

Santiago presenta altísimos niveles de contaminación atmosférica que superan, sobre todo en otoño e invierno, los niveles tolerables recomenda. dos por la Organización Mundial de la Salud. La presencia de contaminación da origen a una drástica reducción de la visibilidad y revela en for_ ma notoria el fenómeno de inversión térmica que caracteriza a la ciudad. Esta contaminación es generada básicamente por partículas, óxidos de azufre (SOx), óxidos de nitrógeno (NOx), monoxido de carbono (CO) e hidrocar_ buros (HC). El transporte es responsable importante de las emisiones glo_ bales de NOx, CO y HC en Santiago, como se observa en la Tabla 8. La Tabla 9, por su parte, detalla los aportes a esa contaminación que realiza

4_/ Elaboración propia a partir de la Encuesta de Presupuestos Familiares (INE, 1978), los índices de sueldos y salarios y los datos de tarifas señalados anteriormente.

-34cada medio. La fuente de estos antecedentes es el estudio de Titze (1983). i La distribución espacial de contaminantes muestra una alta concentra^ ción en el centro de la ciudad, en las áreas que rodean al centro y en al_ gunos sectores industriales. Para reducir la contaminación es necesario controlar parte de los factores que inciden en la contaminación. Ellos son básicamente el numero de vehículos-kilómetro recorridos y la velocidad de circulación de cada medio. Las medidas de control deben contemplar tan_ to una disminución de los kilómetros recorridos por cada medio, en especial en el centro, como el logro de una velocidad de circulación relativamente constante.

Contaminantes

Proporción del total de emisiones (%)

Partículas SOx NOx CO HC TABLA 8:

Tipo Automóv Lies Taxis Buses TOTAL TABLA 9:

c)

9,8 14,2 70,2 96,4 75,1 Incidencia del transporte de pasajeros en las emisiones de contaminantes atmosféricos en Santiago

Partículas

SOx

NOx

CO

56,1 18,4 25,5 100,0

32,4 10,6 57,0

48,8 16,0 35,2

63,0 20,9 16,1

100,0

100,0

100,0

HC 56,2 18,6 25,2 100,0

Participación de distintos vehículos en emisiones provocadas por el sistema de transporte de Santiago

Uso de divisas en energía

La operación de este sistema exige el uso de un monto considerable de divisas para importar combustibles, como se observa en la Tabla 10. Los US$ 149 millones utilizados para estos efectos en 1983 corresponden a mas _5_/

Las emisiones de la locomoción colectiva se estimaron suponiendo que un 56,5% del parque de buses era diesel, siendo la cifra real cercana al 95%. Es probable por ello que las emisiones reales de S02 y NOx debidas al sistema de transporte de pasajeros sean mayores, y las de HC y CO menores que las estimadas por Titze.

-35-

del 25% de las divisas utilizadas por el país para importaciones de petróleo. El consumo de energía de este sistema representa, por lo tanto, un significativo drenaje de divisas a nivel nacional.

Medio

Microbus Taxibus Taxi regular Taxi colectivo Automóvil

26,4 14,9 22,8 4,0 81,3

TOTAL

149,4

TABLA 10:

3.

Valor de combustible utilizado (millones US$)

Valor equivalente en divisas del combustible utilizado por el sistema de transporte de Santiago (1983)

Líneas de Acción

Hay gran cantidad de actores que intervienen en el sistema de transporte, jugando roles diferentes y buscando diversos objetivos, a veces eii centrados. Pueden distinguirse, por ejemplo, empresarios, conductores y usuarios del transporte público, automovilistas, instituciones responsables de la infraestructura, Ministerios encargados de la operación del sis_ tema y la determinación de sus parámetros económicos, servicios a cargo de los problemas de contaminación, y otros. La energía, para estos actores, no es más que un factor externo, cuyo costo en el caso del transporte público se traspasa a los usuarios vía tarifas. En la práctica, solo les in_ teresará la energía en la medida en que puedan actuar sobre ella, y puedan así mejorar sus posibilidades de alcanzar sus objetivos. Por esta razón es que en este trabajo se ha enfocado a la energía directamente como objeto de acción y no solo como objeto de análisis económi_ co o tecnológico. Los criterios para estructurar el tema son básicamente de objetivos que puedan ser, y sean, diferenciados en la práctica por los actores. De este modo se puede obtener en forma directa una visión integrada de los vínculos entre la energía y la gestión de los transportes. El método que se ha aplicado para examinar esta problemática en función de la acción es el de distinguir "líneas de acción" (Del Valle, 1985). Se denominará línea de acción a un sistema de actividades humanas, que tie_ ne como propósito el logro de uno o varios objetivos comunes, y que es cla_ ramente identificado en la práctica por los actores —personas, grupos, instituciones— interesados en esos objetivos. Cada una de estas líneas consta a su vez de líneas de acción particulares o sub-líneas, que tienen las mismas características de las líneas generales. Las líneas de acción identificadas en este estudio son las que se presentan en la Tabla 11. El conjunto de estas seis líneas, con sus sub-líneas, constituye en

-36la actualidad el ámbito global de la acción posible en materia de energía en el sistema de transporte de Santiago. A partir de esta estructura de líneas de acción se ha sistematizado el planteamiento general del problema abordado por este estudio. Tal sistematización consta de tres partes. ¿

) Diagnostico. Las líneas de acción constituyen un listado ordena do de las áreas en que se presentan actualmente los principales problemas de transporte vinculados a la energía. No hay "un" problema de este tipo, sino un sistema de problemas estrechamente interconectados. Cada uno de los problemas señalados en la sección anterior co_ rresponde a una o más líneas de la lista. Este método permite además realizar un diagnóstico institucional, en el cual se examina la capacidad existente para percibir los problemas y las potencialidades, y para actuar sobre ellos con eficacia. ü) Potencialidades. En cada línea de acción existen potencialidades concretas de contribuir al mejoramiento del sistema de transporte. Tales potencialidades pueden ser medidas en términos técnicos o econó_ micos, y pueden ser evaluadas por los propios actores. Las potencialidades suelen consistir en capacidades que estaban mal utilizadas o en ineficiencias que se descubren. Así este método identifica alter_ nativas de acción y descubre recursos potenciales, yendo más allá de la planificación convencional, que solo selecciona entre alternativas pre-existentes y asigna recursos disponibles.

Línea de Acción

Sub-líneas de Acción

RENDIMIENTO ENERGÉTICO DE VEHÍCULOS

Mantención de Vehículos

Conducción

Innovación Tecnológica

TABLA 11:

Componentes Investigación de factores determinantes Programas y controles de mantención preventiva Capacitación de empresarios Fomento y control de servji cios de mantención Capacitación de mecánicos Difusión de mejoras posibles Educación a dueños de auto_ móviles Educación en técnicas ahorrativas Separación de funciones de conductor y cobrador Establecimiento de controles de velocidad Incorporación de tecnologías disponibles Generación o adaptación de tecnologías nuevas

Líneas de acción del sistema de transporte de pasajeros de Santiago

-37-

Línea de Acción

Sub-líneas de Acción

CIRCULACIÓN DE BUSES Y METRO

Regulación de Frecuencia

Mecanismos de coordinación Capacitación de empresarios Control externo de frecuen_ cia

Reestructuración ínterconectada

Tarifas de combinación entre buses y con metro Estaciones de transferencia

Regulación de la Renovación del Parque

Limitación del crecimiento del parque actual "Poder comprador" de buses

Limitación del Parque

Mecanismos de limitación de crecimiento Mecanismos de reducción a futuro

Regulación de la Circulación

Ampliación de paradero Mecanismos de coordinación Desincentivo a circulación en el centro Revisión de ámbito de acción de colectivos

Alternativas Colectivas de Calidad Equivalente

Apoyo a creación de buses expresos, líneas de taxis colectivos y otros Apoyo económico y técnico a empresarios Información a usuarios Estacionamientos en accesos al metro

Desincentivo al Uso de Automóvil

Limitación de estacionamien_ to y restricción de ingreso a ciertas zonas Campañas de desincentivo

Mejoramiento de Tasas de Ocupación

Campañas de fomento al "ccir pooling" Sistemas de coordinación entre usuarios

CIRCULACIÓN DE TAXIS

CIRCULACIÓN DE AUTOMÓVILES

TABLA 11:

Componentes

Líneas de acción del sistema de transporte de pasajeros de Santiago (cont.)

-38-

Línea de Acción

Sub-líneas de Acción

GESTIÓN DE TRAFICO

Prioridades

Vías y pistas exclusivas para buses Paraderos diferidos Priorización de buses en la señalización

Señalización

Coordinación de semáforos para minimizar detenciones| Apoyo técnico y en recursos a municipalidades Información a los usuarios!

Ampliación Metro, Tranvías o Trolebuses

Plan de desarrollo para el| sistema de transporte Estudio de proyectos esp£ cíficos

Fomento de la Bicicleta

Inclusión de ciclovías en planes reguladores Educación Promoción con fines de tra| bajo o estudio Incentivo al uso recreatr«l

DESARROLLO FUTURO DEL SISTEMA

Vehículos mas Eficientes

Uso de Espacio Urbano

TABLA 11:

Componentes

- Mecanismos para incorporai| buses más eficientes - Incentivos al uso de taxis más pequeños - Mecanismos de incentivo a la compra de vehículos más eficientes Límite urbano Incluir densificación y di versificación en planes r« guiadores Criterios sobre expansión urbana

Líneas de acción del sistema de transporte de pasajeros de Santiago (cont.)

iii) Institucionalidad. Las líneas de acción proporcionan directamente una base para organizar la acción. Cada una puede constituir un proyecto concreto destinado a resolver los correspondientes problJ mas y aprovechar las correspondientes potencialidades. En las poted cialidades reside la capacidad de motivar esa acción y de generar o movilizar recursos para ella. Toda línea de acción válida debería

-39llegar a ser gestionada, para poder realmente alcanzar los objetivos que le pertenecen. En el mundo real los problemas, las potencialidades y las perspectivas de acción no son separables en la práctica. El problema nunca queda formulado por completo; se lo va formulando a medida que se van conociendo mejor las potencialidades desaprovechadas —que pueden también ser vis tas como problemas— y se van identificando y evaluando oportunidades para actuar. El resto de este trabajo señala algunas potencialidades y algunas oportunidades concretas para organizar la acción en forma eficaz. 4.

Potencialidades y Proyectos de Mejoramiento

En esta sección se entrega una síntesis de las potencialidades de me_ joramiento del sistema de transporte de pasajeros de Santiago que se iden_ tificaron en el estudio, y que se vinculan con el uso de energía de este sistema. Las potencialidades han sido evaluadas para las cuatro primeras líneas de acción presentadas en la Tabla 11. En el texto se entregan, a continuación, los supuestos de cálculo correspondientes. Las medidas específicas mediante las cuales las potencialidades podrían ser aprovechadas están señaladas en la columna "componentes" de la Tabla mencionada. 4.1.

Perspectivas de ahorro energético

El sistema de transporte de pasajeros de Santiago presenta significa tivos potenciales de reducción del consumo de energía. La Tabla 12 resume la estimación de algunos de estos potenciales. Se ha estimado que la actual estructura de este sistema lleva a que se consuman, cada año, 201 000 m.3 de combustible que podrían evitarse. Una gestión de la operación del sistema, como la aquí supuesta, que consji dere sus aspectos energéticos, podría conducir a una disminución del 57% en el consumo de combustible de los buses, 43% en el de los taxis, y 16% en el de los automóviles, Esto daría una disminución del 31% en el consu. mo total actual. Tal reducción tiene un equivalente CIF a US$ 44,2 millo nes anuales, considerando el precio del petróleo crudo a 220 US$/m3 a)

Mejoramiento de rendimiento de vehículos

Se observa en Santiago la existencia de recorridos de buses que —con los mismos vehículos— tienen eficiencias significativamente diferentes. Siendo el promedio para taxibuses de 3,0 km/1, hay líneas que tiene vehícu. los que llegan a los 4,5 km/1. Estas variaciones probablemente se deben tanto al estado de mantención de los vehículos —regulación de bomba inyec_ tora, presión de neumáticos, compresión, etc.— como a las prácticas de conducción. Aun cuando la falta de experiencias e información dificulta establecer con precisión la eficacia de las correspondientes acciones de mejoramiento, es posible estimar aumentos de rendimiento entre 10 y 20% pa_ ra mantención y para conducción. Si se supone que en conjunto estas accio_ nes permitirían una mejora de rendimiento de 30%, se alcanzaría el ahorro de 43 000 m3 señalado en la Tabla 12. El valor CIF de los combustibles ahorrables es de US$ 9,5 millones.

-40-

Línea de acción

Buses

Mejoramiento del rendimiento (*)

43

Regulación de circulación (*)

70

TOTAL (**)

96

(*)

Taxis

9

Automóviles

TOTAL

26

78

41

37

148

45

60

¿-01

Considera los ahorros con respecto al sistema actual (1983).

(**) El efecto de las acciones de ambos tipos sobre los consumos ha sido calculado en forma independiente. Los efectos no son sumables direc_ tamente ya que, por ejemplo, si se regula la circulación el total de combustible consumido baja, y por tanto es menor la reducción de cori sumo debida a mejoras de rendimiento. TABLA 12:

Ahorros potenciales estimados (miles m3)

En cuanto a los taxis y automóviles, se ha estimado por consideración nes similares que medidas de mejora en la mantención permitirían un ahorro de 5% en el consumo de combustibles, y que se podría ahorrar una cantidad semejante por concepto de mejor conducción. Esto permitiría alcanzar un menor consumo cercano al 7% anual, equivalente a 9 000 m3 en los taxis y 26 000 m-3 en los automóviles. Los valores ,QIV de los combustibles ahorra, bles son de US$ 2,0 y US$ 5,7 millones respectivamente.

b)

Circulación de buses

Las bajas tasas de ocupación medidas en los buses —38% promedio en microbuses y 57 % en taxibuses— permiten proponer la reducción de la actual frecuencia de circulación de los diversos recorridos, en especial en los períodos fuera de punta. Se ha tomado como base de estimación una re_ gulación tal que aumente las tasas de ocupación a un 70% en los microbuses y 75% en los taxibuses, tanto en períodos de punta como fuera de punta. Como consecuencia los vehículo-kilómetros totales recorridos por ambos tipos de buses disminuirían en un 36%, y en igual proporción se reduciría el consumo de combustibles. Esto equivale a un ahorro anual de 70 000 m3 de petróleo diesel, cuyo vulor CLK es de US$ 15,3 millonea. Una reorganización del transporte público más allá de la regulación de frecuencias debería considerar la disminución de los recorridos que pa_ san por el centro, la combinación entre distintas líneas y de éstas^con el metro —evitando las duplicaciones de recorrido , y la adecuación del tamaño de los vehículos a la demanda que sirvan. La evaluación de benefjL cios potenciales de un proyecto de esta envergadura supera el ámbito del estudio que aquí se sintetiza.

-41c)

Circulación de taxis

Los taxis también presentan bajas tasas de ocupación en Santiago, que son del orden del 39%. Ello permite estimar ahorros potenciales asociados a una regulación de su circulación. Si por ejemplo se disminuyera a la mi tad el numero de vehículos autorizados a circular diariamente y dichas tasas se acercaran así al 65% se puede estimar en forma conservadora que esta medida llevaría a una disminución de un 4Q% de los vehículo-kilómetros recorridos. Esto significaría un ahorro de 41 000 m3 de combustible anual, con un equivalente CIF de US$ 9,0 millones. d)

Circulación de automóviles

La disminución de la circulación de automóviles depende fundamentalmente de que el servicio de transporte público sea una alternativa que atraiga a sus usuarios actuales y potenciales, de modo que tengan incentivo para cambiar de medio. La estructuración de un sistema integrado de transporte de buses en Curitíba —una ciudad de 1 000 000 hab.— por ejem pío, permitió reducir la circulación promedio diaria de automóviles en 4 000 vehículos, a la vez que aumentar en 9% el numero de pasajeros trans_ portados en buses. Se incluyó la creación de buses selectivos para unir los sectores de ingresos altos con el centro, observándose que un 72% de sus pasajeros eran antiguos usuarios de automóviles (Prefeitura de Curitiba, 1981). Por otra parte, pueden aplicarse medidas orientadas a desincentivar el uso de automóvil. Noli (1982) estima que para Singapur, ciudad en la que se establecieron medidas en este sentido, se logró un ahorro de entre 30 y 40% en el uso de combustibles, con respecto al total usado previameii te por los automóviles que ingresaban a este sector. Las experiencias señaladas son particulares a cada ciudad, y la evaluación de acciones como las mencionadas debe realizarse sobre la base de estudios más acabados de sus consecuencias. Parece probable, de acuerdo a lo expuesto, que en Santiago medidas como estas puedan tener impactos importantes sobre el uso del automóvil. De lograrse una reducción de un 10% en los vehículo-kilómetros recorridos por este medio, disminuiría en 37 000 m3 el consumo anual de combustibles, con un equivalente CIF de US$ 8,1 millones. 4.2.

Impactos económicos, sociales y ambientales

A partir de los potenciales de ahorro de energía recien presentados es posible realizar una estimación preliminar de sus impactos globales sc>_ bre la ciudad de Santiago, sus habitantes, y la sociedad chilena en general. a)

Ahorro de divisas

En la Tabla 13 se entregan los equivalentes CIF en divisas de los ahorros de combustibles presentados anteriormente. Se desprende de esta tabla que las importaciones de combustibles podrían disminuir en casi US$ 4 4 millones al año. Alrededor de dos tercios de esta disminución pro

-42-

vendrían de actuar sobre la circulación de los vehículos, y un tercio de mejorar sus rendimientos energéticos. La línea de acción en la que se presenta un mayor potencial de ahorro es la de regulación de la circulación de buses. Su magnitud es tal, que justifica plenamente el estudio en mayor detalle de alternativas de organización para este sistema. Lo mismo sucede con las restantes líneas de acción, donde los ahorros previs tos anualmente son cuantiosos.

Línea de acción

Buses

Taxis

Mejoramiento del rendimiento (*)

9,5

2,0

Regulación de circulación (*)

15,4

TOTAL (**)

21,1

(*)

9>0

9,9

Automóviles

5,7 8,1

TOTAL

17,2 32,5

13,2

44,2

Considera los ahorros con respecto al sistema actual (1983).

(**) El efecto de las acciones de ambos tipos sobre los consumos ha sido calculado en forma independiente. Los efectos no son sumables dirs tamente ya que, por ejemplo, si se regula la circulación el total d combustible consumido baja, y por tanto es menor la reducción de co sumo debida a mejoras de rendimiento. TABLA 13:

b)

Equivalente CIF de los ahorros de energía estimados (US$ millones)

Impactos sociales

Los recursos que estas potencialidades permiten liberar, si se gestiona adecuadamente la dimensión energética del transporte de pasajeros en Santiago, hacen posible lograr en forma simultánea impactos sociales positivos para todos los actores interesados en este sistema. A modo il trativo pueden indicarse los siguientes: i) Las tarifas para los usuarios podrían reducirse, disminuyendo incidencia en los presupuestos de las familias de menores ingresos haciendo accesible el sistema de transporte a muchos que hoy no pu den utilizarlo por razones de costo. ii) Los empresarios de buses y taxis se beneficiarían por rebajas sus costos de energía, por mayores vidas útiles al aplicarse mante ción preventiva, por menor uso de sus equipos, y por posibles aume tos de demanda si se rebajan las tarifas y se incentiva a los usua^ rios de automóviles para cambiarse al transporte público. iii) Las medidas de regulación de circulación necesariamente se tr ducirían en reducciones de tiempo de trabajo del personal de condu

-43tores. Ello, sin embargo, no necesariamente debe implicar disminución en el empleo que genera el sistema de transporte de pasajeros de Santiago — de 54 000 personas—, ya que no se consideran reducciones en los benef_i cios de los empresarios. Además, los beneficios globales que generan estas medidas permitirían aumentar el empleo en el sistema, por ejemplo introduciendo cobradores en los buses —lo cual es una componente de las me joras en la conducción— o desarrollando una más amplia actividad de mantención mecánica de vehículos. c)

Reducción de contaminación atmosférica

En la Tabla 14 se presenta la reducción porcentual de emisiones que corresponde a las medidas propuestas. Las cifras se refieren tanto a las menores emisiones del sistema de transporte como a la reducción total de la contaminación del Gran Santiago.

Contaminante

Reducción de emisiones del transporte (%)

Partículas SOx NOx CO HC TABLA 14: 5.

32 42 35 30 32

Reducción de emisiones en la ciudad (%)

3 6 25 29 21

Reducción potencial de contaminación atmosférica

Conclusión

De los antecedentes y las propuestas que se han presentado en este trabajo puede concluirse sin lugar a dudas que es de alta conveniencia para el país considerar seriamente la dimensión energética en la gestión del transporte de pasajeros de Santiago. Las potencialidades de mejoramiento del sistema que se han identificado han permitido estimar, en forma conservativa, un ahorro anual alcanzable del orden de los US$ 44 milLo_ nes, junto con significativos beneficios sociales y ambientales. Cabe señalar que, en todos los casos, las medidas propuestas para Lo_ grar estos beneficios son sólo de tipo organizativo, y no requieren de in versión en infraestructura de transporte ni en nuevos vehículos. Son, ade más, medidas que pueden generar resultados en un corto plazo. Los costos de cada una no han sido medidos en este estudio, aunque por las razones se_ ñaladas puede considerarse que son significativamente bajos frente a los beneficios que se han estimado. El aprovechamiento de estas potencialidades requiere la formulación y evaluación de proyectos específicos. Ellos aquí sólo están identificados. Tal formulación y evaluación puede realizarse sin necesidad de modificación

I -44nes en la estructura institucional actual de gestión de los transportes ni de la energía. Un modo de abordarla consistiría en la creación de un grupo de proyectos ad-hoc, integrado por especialistas en transporte, que tome estos estudios a su cargo y que cuente con respaldo técnico en lo re férente a sus impactos energéticos. Los proyectos que resulten factibles serían ejecutados posteriormente por los organismos competentes. Referencias CITRA Ltda. (1983) Impactos del proyecto Plaza Baquedanos sobre esquemas de de operación del centro. Informe Final, Volumen I. Estudio realizado para la ilustre Municipalidad de Santiago. DEL VALLE, A. (1985) Planificación energética como proceso de organización. Programa de Investigaciones en Energía.Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas, Universidad de Chile, Santiago. INE (1978) Encuesta de Presupuestos Familiares en el Gran Santiago. Instituto Nacional de Estadísticas, Santiago. INECON (1983) Estimación del consumo de combustible en bombas. -Estudio realizado para COPEC, por Ingenieros y Economistas Consultores Ltda.,Santiago. MINISTERIO DE TRANSPORTES (1985) Santiago de Chile y su Sistema de Transporte. Monografía para el Proyecto EBTU/CEPAL, versión preliminar, Santiago NOLL, A. (1982) Transportation energy conservation in developing countries. Discussion Paper D-73K. Energy in Developing Countries Series, Resources for the Future, Washington D.C. O'RYAN, R. (1985) Energía y transporte de pasajeros en Santiago: impactos de una gestión integrada. Programa de Investigaciones en Energía,Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas, Universidad de Chile, Santiago. PREFEITURA MUNICIPAL DE CURITIBA (1981) Medidas para Economía de Combusti- | vel. A propusto de Curitiba. Avaliacao dos Resultados. Curitiba. TITZE, M. (1983) Incidencia de la Variable Evaluación de Proyectos de Transporte título de Ingeniero Civil Industrial, Matemáticas, Universidad de Chile,

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-45-

MODELOS DE TARIFICACIÓN EN SISTEMAS DE TRANSPORTE

Sergio R. Jara Díaz Departamento de Ingeniería Civil Universidad de Chile

Resumen El problema de tarificar los servicios de sistemas de transporte tiene diversas respuestas, dependiendo tanto del objetivo que se persiga como de las condiciones que restringen el rango de las tarifas. En el trabajo se desarrollan varios casos, en un contexto de multiproducción con forma de ope_ ración constante, mostrando que los requerimientos de información van desde el simple análisis de costos del sistema a tarificar, hasta la incorporación de todos los modos, tanto desde el punto de vista de costos como de la sensibilidad directa y/o cruzada de la demanda. Además de sugerir una forma de análisis, se presentan algunos ejemplos reales ilustrativos del nivel de tarifas que se alcanzarían en zonas urbanas. Se discuten algunas posibles apro_ ximaciones, el rol del nivel de servicio y los supuestos más importantes, Se establecen algunos criterios para la elección de modelos.

-461.

Introducción

La tarificación de servicios públicos de transporte es una herramien de alto impacto en el funcionamiento del sistema urbano de transporte en conjunto. Si bien la demanda agregada por este tipo de servicios es suma mente inelástica en el corto plazo, la presencia de modos o recorridos al ternativos hace que cada operador aislado perciba un grado mucho mayor de sensibilidad de los usuarios a sus propias tarifas. Si bien los viajeros son también sensibles al nivel de servicio,en el caso particular de Santi operación atomizada de la locomoción colectiva de superficie y el criterio! de niveles de servicio adecuados adoptado por el Metro, hace que el contra] sobre esta variable de "calidad" no sea vista por cada operador como un i trumento de influencia sobre su propia demanda. Esto otorga al precio es cial relevancia en la determinación de la partición modal. Por otra parte, cada modo de transporte tiene una estructura distinta de costos, reflejo de las diversas combinaciones de recursos asociadas a 1 provisión de un determinado volumen de viajes. Por esta razón, particiones modales distintas generan distintos costos, tanto a nivel agregado como m dal o de operador individual. Normalmente, la estructura tarifaria de la locomoción colectiva de todo tipo ha descansado básicamente en análisis de costo del modo involucrado, tanto en ambientes regulados como no regulados Sin embargo, es un hecho que la variación de tarifas en un modo de transpa te urbano provoca, por las razones mencionadas, variaciones en la demanda por todos los modos, lo que a su vez implica el uso de recursos adicional en algunos de ellos, así como la liberación de recursos en otros. En este trabajo se presentan diversas posibilidades de tarificación en sistemas de transporte publico a nivel urbano. Estas tarifas dependen tanto del objetivo que se persiga como de las condiciones que restringen é rango de las tarifas. En la sección siguiente se desarrollan varios casos elementales, mostrando que los requerimientos de información van desde el simple análisis de costos del sistema a tarificar, hasta la incorporación de todos los modos, tanto desde el punto de costos como de la sensibilidad directa y/o cruzada de la demanda. Como cada caso corresponde a ópticas distintas (privadas o sociales) en la tercera sección se presentan algunos ejemplos reales ilustrativos del nivel de tarifas que se alcanzarían en z ñas urbanas. En la cuarta sección se presentan algunas extensiones.Las p cipales conclusiones se incluyen en la sección final. 2.

Tarifas Óptimas para Diversos Objetivos y Restricciones

2.1. Aspectos generales Se analizaran los siguientes objetivos posibles: i) ii) iii) iv)

maximización del beneficio privado; maximización del beneficio social; id. ii con cobertura de costos; maximización del servicio con cobertura de costos.

En el desarrollo analítico se adoptará una visión modal y se supondrá que la empresa (modo) de transporte k genera un vector de flujo ^k^^ki^» cada componente bien descrita por un modelo Logit de partición modal y re-

-47-

* Se obviará la dimensión temporal de Y, , Un análisis de la naturaleza vectorial del producto en transporte puede encontrarse en Jara Díaz (1982).

-48-

-49-

-50-

Como y > 0 las tarifas óptimas resultan menores que las asociadas al máximo beneficio privado en cada mercado i, como se espera. La estructura tari-j faria resultante tiende a discriminar a favor de los usuarios más sensible^ al precio y de aquellos que provocan un menor costo marginal.

-513.

Discusión y Ejemplo

De las formulas asociadas a cada caso estudiado, puede observarse que sólo la maximización del beneficio social admite como solución particular un caso en que la sensibilidad de la demanda al precio no juega rol alguno, cual es el de tarificación a costo marginal ("primer óptimo" en la literatura) . La sensibilidad al precio está dada por el parámetro g, que se usa en formas diversas según el objetivo y las restricciones. Así, en el caso de máximo beneficio privado, una mayor insensibilidad al precio (menor |p|) permitirá subir la tarifa a niveles mucho mayores sobre el costo marginal ya que la demanda bajará menos que proporcionalmente. Por otra parte, el máximo beneficio social sólo apunta a reorientar la partición modal hacia un uso eficiente de recursos; si bien |g| transmite originalmente el efecto del precio, su rol es más bien pasivo. Por ultimo, la introducción de res_ tricciones de costo motivan casos de subsidios cruzados en el caso (más ge_ neral) de multiproduccion. Así, se espera que en estos últimos casos las tarifas resulten mayores en los mercados más insensibles al precio (probablemente zonas de mayores ingresos). No parece razonable discutir sobre una base exclusivamente analítica los objetivos, restricciones y métodos de tarificación delineados en la sec_ ción anterior. Es por ello que se incluye aquí algunos ejemplos que involucran aproximaciones gruesas si bien los resultados son cualitativamente úti^ les. En el primer ejemplo se muestra un caso en el que se ha elegido el Metro como modo a tarificar. Se distinguen dos mercados muy particulares que representan de alguna forma casos extremos de sensibilidad de la demanda al precio (sector "rico" y sector "pobre"). Se usará en forma simplificada uno de los modelos de partición modal, estimados por Aldea (1982) para los viajes en hora punta de la mañana hacia el centro de Santiago. Los parámetros del modelo y los valores asignados a las variables en ambos mercados (año 1980) se incluyen en la Tabla 1, Desde el punto de vista de costos, se supondrá que la operación del período considerado genera gastos de la forma C - 360000 + 5YL + 5Y2

(20)

en pesos de 1980. Es decir, se supone un costo marginal de 5 pesos por pasa_ jero para todo tipo de viajeros. Adicionalmente se supondrá N, « 200000 y N2 ■ 100000. Con estos datos se calcularon las tarifas asociadas a diversos objetivos tanto con ópticas de producción escalar (flujo total) como de multiproduccion. Cabe hacer notar que el ejercicio así generado, si bien tie_ ne raíces reales, equivale a concentrar un cierto tipo de viajes en ciertas estaciones del Metro. Además, la atracción del Metro es particularmente destacada por tratarse de viajes al centro, lo que se refleja en las variables de nivel de servicio. Los resultados se muestran en la Tabla 2, La regla del inverso de la elasticidad genera tarifas muy cercanas a los costos marginales y pareciera combinar varios aspectos atractivos que serán discutidos más adelante.

-54-

De los resultados obtenidos, llama poderosamente la atención el al to nivel que alcanzan las tarifas que maximizan la ganancia. La explica ción tiene dos aspectos: el período del día representado por el modelo d demanda, y el grado de atracción del Metro. Ya se ha dicho que la deman da agregada por viajes en el área urbana es sumamente inelástica. Esto e particularmente evidente en la hora punta de la mañana cuando la mayor p te de los viajes son a los lugares de trabajo o estudio; el carácter de los viajes hace que el tiempo que toma hacerlo adquiera particular relevancia, lo que se refleja en una alta valoración relativa de un minuto ahorrado. Si además se considera que las variables de nivel de servicio tradicionales (tiempos de viaje y espera) son substancialmente menores e el caso del Metro, se comprenderá que la diferencia de 10 o 20 minutos con los modos alternativos admita una diferencia apreciable de precio si se desease operar con criterio privado. Debe tomarse en cuenta, si, que los valores teóricos resultantes de aplicar tal criterio resultan poco confiables al caer muy fuera del rango de las tarifas de los modos habituales . Interesante, por otra parte, resulta observar el resultado de los ejercicios asociados a la maximización del servicio con cobertura de coi tos de operación. La forma en que los datos fueron construidos (de un« "realidad simplificada"), genera una estructura tarifaria óptima con un precio mayor que los costos medios para el sector que presenta a la vei más usuarios y menor sensibilidad al precio; esto posibilita el pago liberado en el otro sector, resultando en una cobertura mayor que la asociada a una tarifa única. La resolución del sistema de ecuaciones 17,18 y 19 es bastante más complejo que encontrar las tarifas pseudo monopólicas de la ecuación 7. Se diseñó para ello un procedimiento que resuelve la ecuación 17 para varios valores de \s, para cada componente del vector de flujo; se encuentra luego aquel \i que genera un vector de tarifas que satisface la ecuación 19 respetando la 18. El segundo ejemplo está tomado de Jara Díaz y Martínez (1985) y se refiere al cálculo de tarifas óptimas para la locomoción colectiva de superficie (LCS) en el corredor Las Condes-Centro en hora punta de la mañana. El problema es analizado en la perspectiva de maximizar el bienestar social, en presencia de discrepancias entre precios y costos mar_ ginales en los modos alternativos, incluyendo congestión. Aunque la ecuación básica usada tiene la forma de la expresión 8, la incorporación del modo combinado, bus-metro como posibilidad obliga a iterar p.a ra encontrar la tarifa óptima. Este procedimiento fue usado para cada u una de 8 zonas en ese corredor. La demanda por viajes al centro fue modelada usando los datos de Ortuzar et.al.(1983); en este caso la variable precio fue dividida por el salario. El modelo de demanda se resume en la Tabla 3 (donde es evidente el atractivo del modo Metro en ese corredor). Tanto el costo marginal de la LCS como la diferencia entre precio y costo marginal de los modos alternativos, varía según la zona considerada. Valores medios para los modos puros se incluyen en la Tabla 4, La tarifa de la LCS a Diciembre de 1983 era de $ 20 por pasajero. Como ya se vio, la tarifa óptima en este caso tiene contribución* de los modos restantes que resultan ser proporcionales a su demanda

-55relativa y a la diferencia p. - m.. En este sentido, solo el automóvil COJI tribuye a hacer la tarifa del bus menor que su costo marginal, debido a la congestión. De los restantes modos, el metro y sus combinaciones pesan lo suficiente como para llevar todas las tarifas sobre el costo marginal de los viajes desde cada zona al centro. Los resultados por zona se muestran en la figura 2, en tanto que las diferentes componentes del costo marginal de la LCS se incluyen en la Tabla 5, Los valores de este cuadro sirven pa_ ra mostrar que la tarifa única cobrada a esa fecha estaba muy por encima tanto del costo marginal social como del privado, del cual el costo social de operación es un buen índice. Se notará que éste varía entre $ 5 y $ 10, en tanto que las tarifas óptimas resultan en un rango intermedio entre los costos marginales y la tarifa de $ 20. Esta comparación mostraría que, al menos en ese corredor, la LCS aprovecha cierta inelasticidad de la demanda intentando alcanzar niveles tarifarios dados por la ecuación 7. Variable

Modo

Coeficiente

Locomoc. colectiva de superficie

LCS

0,351

Automóvil Taxi colectivo Metro Auto-Metro Taxi colectivo-Metro LCS-Metro

A TC M AM TCM

LCSM

0,130 -0,794 2,092 -0,270 -0,498 0,000

Tiempo de viaje

todos

-0,063

todos A-AM LCS-LCSM A-AM

-0,025 0,271 0,519 0,105

precio/salario N° autos Ingreso 1 Ingreso 2

TABLA 3; Modelo de demanda para la tarificación de la LCS Modo

Componentes P recio Componentes Costo Marg.

Auto Taxi Colee. e Metro e LCS e

($/p P. - m. 1

X

ax.Dic. 83) -5,87

TM + CO e

TM + CO + CI a

P + TM

TM + CO + CI a

3,23

P + TM

TM + CO + CI e TM + CO + CI a

3,59

P + TM

11,37

1 TM : tiempo medio, TM : tiempo marginal, CO : costo infraestructura. operación, CI : costo itr TABLA 4; Diferencias promedio entre precios y costos marginales para modos puros

-57-

4.

Comentarios y Extensiones

4.1. Requerimientos de información Se ha visto que la tarificación óptima de servicios de transporte ur baño de pasajeros requiere de diversos niveles de información, dependiendo del objetivo perseguido y las restricciones consideradas. Así, las tarifas de primer óptimo requieren sólo de buenas estimaciones de los costos marginales asociados a los distintos servicios generados. En cualquier caso normal una empresa de transporte urbano genera gran cantidad de viajes diferenciados tanto espacial (distintos orígenes y/o destinos) como temporalmente (distintos períodos del día o de la semana). El cálculo o la estimación de una función de costos que considere tal cantidad de productos distintos es un problema de frontera en economía de transporte; en otras palabras, la búsqueda de la información mínima necesaria para el cálculo de tarifas (primer óptimo) en forma estricta, ya constituye un pr£ blema en sí mismo. Vale la pena mencionar que el problema central radica en la interdependencia de costos marginales y en la dificultad de asignar costos comunes. El caso más simple que incorpora información sobre demanda, además de costos, es el de maximizar beneficios privados. Se demostró aquí que la tarifa asociada a cada tipo de servicio de transporte es calculable en fojr ma independiente, siempre que las demandas por distintos servicios no esten interrelacionadas y que los costos marginales asociados a un flujo y¿ no dependan del nivel del resto de los flujos; esto es frecuente en muchos tipos de viajes urbanos diferenciados espacialmente. Conociendo la función de demanda en cada mercado, el operador puede controlar el uso del modo a través de la sensibilidad al precio. En términos de la información requerí^ da, el caso de maximizacion del servicio es semejante al anterior, pero no su resolución. En efecto, la restricción de cubrir costos destruye la aparente independencia con que puede encontrarse la tarifa en cada mercado. No cabe duda de que la maximizacion del beneficio social es el objeti^ vo que demanda más información, pues el cálculo de tarifas requiere, poteri cialmente, conocer precios, costos marginales y funciones de demanda para todos los modos en cada uno de los mercados considerados. Si estos mercados son separados, podría pensarse en problemas independientes. Lamentablemente, la interdependencia de costos marginales entre distintos pares origen-destino para diversos modos, constituye un problema serio; piénsese, por ejemplo, en congestión o en la variación de frecuencia de un reco_ rrido de buses debido a cambios en el flujo en parte de su recorrido. El caso se complica aun más al imponer restricción de costos. 4.2. Algunas aproximaciones posibles Siempre será factible hacer estudios tradicionales de costo, donde usualmente se estima un único costo marginal por pasajero-kilómetro. Como la ambigüedad de tal procedimiento ha sido mostrada (Jara Díaz, 1982; Jara Díaz y Winston, 1981), la única alternativa a la estimación de funciones de costo multiproducto parece ser el cálculo directo del costo marginal suponiendo no dependencia de otros flujos; esto equivale a aproximarlo al costo medio incremental, dado por

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(21)

(22) en que m. es obviamente el costo marginal j. Entonces CM I. es exactamente igual a Jm. , i.e.

Se han desarrollado muchas técnicas para estimar una función de demanda. La mas popular es la de modelos desagregados de demanda, que requiere efectuar encuestas a individuos. Sin pronunciarse acerca de las bondades y limitaciones de estos modelos , usados en los desarrollos teóricos de la sección 2, la alternativa es usar modelos agregados basados en información gruesa normalmente disponible. 4.3. Nivel tarifario De los ejemplos expuestos y de la metodología de cálculo deducida para determinar las distintas tarifas, se puede observar que i)

ü)

las tarifas que maximizan el ingreso neto privado son, naturalmente, las más altas, pudiendo alcanzar niveles muy superiores al costo ma_r ginal; las tarifas asociadas a la cobertura de costos con máximo servicio ti den a beneficiar a los sectores que generan menos viajes y a aquellos más sensibles al precio; si ambas condiciones se dan simultáneamente, el beneficio a cada individuo es substancial en ese sector, y el perj ció individual en el resto es menor;

iii) el nivel de las tarifas de un modo bajo la óptica de máximo beneficio social depende de muchas variables, lo que hace difícil generalizar u regla; la mayor influencia es recibida desde aquellos modos más usados y cuyas tarifas difieren en mayor valor absoluto de sus costos margin . El rol de la sensibilidad al precio ya ha sido mencionado y es evide te que un mayor valor de |$| provoca tarifas menores en los mercados corre, pondientes. ¿Cuál es el rol de la sensibilidad al nivel de servicio? Para responder este relevante pregunta, se usará la ecuación 7 para evaluar el efecto del tiempo de viaje sobre la tarifa pseudo-monopólica. Obviando el subíndice de mercado, se define (24)

-59-

(25) en que a < O es la sensibilidad al tiempo de viaje en el modelo de demanda. Luego, a menor tiempo de viaje (mejor nivel de servicio), mayor es la tarifa pseudo-monopolica como era de esperar. Más aun, este efecto crece con el valor subjetivo del tiempo, a/$. Una conclusión semejante se alcanza en el caso de máximo servicio (ecuación 17) en tanto que la tarifa óptima social del modo k. no depende de su propio nivel de servicio solo si la restricción de costos es activa (ecuación 12). En otras palabras, aquellos mercados en que los individuos perciben su tiempo como más valioso, permiten tarifas mayores en todos aquellos casos en que la discriminación es posible. 4.4. Validez del análisis ceteris paribus El enfoque aquí presentado formaliza una cierta racionalidad en las de_ cisiones modales acerca de las tarifas a cobrar por los servicios prestados. Sin embargo, no se ha incorporado un aspecto que es importante, cual es de las eventuales reacciones del resto de los operadores. Esto está implícito en el tratamiento teórico, al suponer que las tarifas y el nivel de servicio de otros modos permanecen constantes como reacción a las nuevas tarifas del modo estudiado. Es relevante analizar que factores contribuyen a que tal supuesto sea efectivamente razonable. Se distinguen al menos 3 casos. i) Imposibilidad de reacción del resto de los operadores. Tal caso podría darse por existir tarifas fijas exógenamente o por la atomización a ni vel operativo al interior de modos alternativos. ii)

Infactibilidad de la eventual reacción. Esto sucede en casos en que la única posible modificación de tarifas lleve al resto de los operadores a puntos financieramente negativos; o que estos hayan estado operando al mejor nivel de servicio posible.

iii) Inefectividad de una posible reacción. Es posible imaginar tal caso si la modificación tarifaria produjere cambios irreversibles en la partición modal, de tal forma que cualquier reacción factible del resto, cambiando precios o nivel de servicio, no pueda alterarla nuevamente. 5.

Criterios para la Elección de un Modelo

No cabe duda que la discusión acerca de objetivos posibles, tal como aquí se han presentado, está bastante restringida a la toma de decisiones en la perspectiva de servicios públicos, ya sea una empresa pública de trans_ porte o una entidad planificadora de servicios de transporte. La razón radjL ca en asumir que los operadores privados intentarán sólo el objetivo de maximizar beneficios. Desde este punto de vista, la discusión en los puntos

-60anteriores sugiere que modos con bajos costos marginales y/o alto nivel de servicio pueden usar la tarificación como una efectiva herramienta de política en el área. Debe recordarse que la forma de operación (que afee ta el nivel de servicio) no ha sido incluida como variable en este anaH sis*. Siempre se ha considerado que una empresa pública debe maximizar el . beneficio social (Turvey, 1971). En esta perspectiva la opción no es única, pues existen al menos cuatro variantes: i)

ii)

Tarificación a costo marginal (primer óptimo) en el supuesto que to_ dos los demás modos están tarificados de igual manera. Contra este procedimiento conspiran la existencia de congestión en los modos de superficie, y el eventual manejo sobre la demanda de operadores prji vados asociados entre sí. No asegura cobertura de costo. Tarificación según la regla del inverso de la elasticidad, RÍE, en que también se supone tarificación a costo marginal en los restantes modos, pero asegura la cobertura de costos. Tiene los mismos inconvenientes del caso i.

iii) Tarificación de segundo óptimo que, como se ha visto, requiere de un cúmulo de información magnífico , que va desde los costos y tarifas de todos los modos hasta las demandas por todos ellos en todos los mercados. No asegura cobertura de costos, que puede eventualmente imponerse. iv)

Tarificación que maximiza el servicio. Esta alternativa puede ser muy relevante en ciertos casos. La solución es trivial (p. =0) si no se imponen restricciones. Si se cubre costos, requiere información sobre ellos y demanda en todos los mercados.

Si la búsqueda irrestricta de un cierto objetivo conduce a una estru£ tura tarifaria que no cubre costos, existen dos alternativas para permitir la operación de la empresa o modo: modificar esa estructura o subsidiar. Se ha mostrado aquí que la tarificación óptima desde un punto de vista gljo bal (social), que asigna eficientemente los recursos, es perfectamente com patible con un resultado financiero adverso. Conocido es el caso de retornos crecientes a escala. Sin embargo, el equilibrio financiero podría ser considerado un fin en sí mismo por razones operativos o de imagen. Cómo es muy probable que cualquier tipo de tarificación óptima social lleve a operar a perdida, se debe optar por alguna estructura que incorpore esa restricción. De estas, hay dos que parecen particularmente atractivas y opera tivas a la vez, pero su elección depende de algunos aspectos particulares: la RÍE y la maximización del servicio.

* Esto significa que los recursos aportados por los viajeros (tiempo) son constantes.

-61-

La RÍE es razonable en aquellos casos en que los modos alternativos pre sentan tarifas(en un sentido generalizado) muy cercanas al costo marginal respectivo. Este no es el caso en corredores muy congestionados ya que, por definición, los costos marginales sociales del automóvil son mayores que la "tarifa" (tiempo medio de viaje); si el modo a tarificar es el Metro, la coi* gestión provocada por los buses también conspira contra la RÍE, El que las tarifas resultantes sean mayores que el costo marginal asociado a cada merca do, hace intuitivamente "más justo" este criterio que el de máxima cobertura. El criterio de máxima cobertura parecería apropiado sólo en casos de gran capacidad existente, en modos que no provocan congestión, e.g. el Metro. De seguirse este criterio, las nuevas tarifas deberían en realidad disminuir la congestión contribuyendo a acercar los costos marginales a las tarifas per cibidas en los modos de superficie. Este criterio admite casos fuertes de sub sidio cruzado, i,e. el que algunos usuarios "paguen por otros" ; tal efecto podría disminuirse imponiendo no sólo precios no-negativos, sino mayores que los correspondientes costos marginales. Referencias BAUMOL, W.J. y BRADFORD, D, (1970) Optimal departures from marginal cost pricing. American Economic Review, Vol. 60, 265-283. ALDEA, A. (1982) Estudio Sobre el Efecto del Tiempo de Viaje en el Transporte de Pasajeros y Carga. Memoria de Ingeniero Civil, Universidad de Chile, Santiago. JARA DÍAZ, S.R. (1982) Transportation product, transportation function and cost functions. Transportation Science, Vol. 16, N° 4, 522-539. JARA DÍAZ, S.R. y MARTÍNEZ, F. (1984) Una metodología para la tarificación óptima de la locomoción colectiva de superficie: el caso de Santiago. Ingeniería de Sistemas, Vol. 4, N° 1, 34-44. JARA DÍAZ, S.R. y MARTÍNEZ, F. (1985) Congestión pricing of public transport, Proceedings Transport Policy Seminar, 13th. PTRC Summer Annual Meeting, 137-148. JARA DÍAZ, S.R. y WINSTON, C. (1981) Multiproduct transportation cost functions: scale and scope in railroad operations. Proceedings 8th. EARIE Conference, U. of Basle, 437-469. ORTUZAR, J. DE D., DONOSO, P. y HUTT, G, (1983) Codificación, validación y evaluación de información para estimación de modelos desagregados de elección discreta. Colloquia 83, Universidad de Chile, 7-11 de Noviembre de 1983, Santiago.

FIGURA 1; Alternativas de tarificación en el caso escalar.

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FIGURA2:

Tarifas óptimas para LCS

-64Apéndice Es sabido que la existencia de economías de escala está asociada a perdidas financieras bajo la tarificación a costo marginal. Frente a esta posibilidad se desarrolló la hoy conocida regla del inverso de la elas_ ticidad (Baumol y Bradford, 1971), según la cual las tarifas óptimas deben desviarse de sus correspondientes costos marginales en relación invejr sa a la elasticidad de la demanda. Esta regla no es sino un caso particular de la obtenida en la ecuación 12, como allí se señalara. En efecto,s_u poniendo que el resto de los modos están tarificados a costo marginal y usando la ecuación 3,36 demuestra fácilmente que la ecuación 8 puede escribirse como

-65-

OBTENCION DE INFORMACIÓN DE TRAFICO MEDIANTE EL USO DE MICROCOMPUTADORES: "IN SITU"'

Francisco Martínez y Vicente Pardo Secretaria Ejecutiva,Comisión de Transporte Urbano

Resumen Uno de los principales problemas en la modelación y evaluación social de proyectos de transporte urbano, está ligado a la cantidad y calidad de la información de tráfico susceptible de obtener con los métodos tradicionales. En forma similar a lo que ha ocurrido en otros campos, la inclusión de la tecnología del computador permite relajar las limitaciones de ciertos métodos lográndose una revaloración de sus capacidades. En el caso que nos ocupa, métodos como el "arrival-output" o el de las patentes ofrecen nuevas perspectivas, dada la flexibilidad que presentan para aceptar modificaciones orientadas a incorporar un proceso de automa_ tización. Este trabajo presenta una experiencia de uso de microcomputadores en terreno, aplicándose versiones modificadas de los métodos antes señalados. Se hace un análisis comparativo de las facilidades de esta técnica, en lo concerniente a ventajas en la toma de datos, volumen de información útil rescatable y facilidades de procesamiento. Adicionalmente se describen y discuten los resultados obtenidos en la ca libración de curvas flujo-velocidad.

-66Introducción La medición de la velocidad de los vehículos constituye, en transporte urbano, un aspecto de gran importancia debido a la decisiva influen cia de este parámetro en la calidad de predicción de modelos de simu-lación y asignación de viajes y, en consecuencia, en la evaluación so cial de proyectos viales. Por este motivo se ha dedicado un importan te esfuerzo en desarrollar métodos de medición tendientes a mejorar las mediciones de tiempo de viaje de los vehículos en lo que dice re_ lación con la calidad y cantidad de las observaciones. Tales modalidades son el ingrediente básico a la hora de intentar establecer relaciones que expliquen el fenómeno de congestión (relaciones flujo-ve_ locidad). El desarrollo de nuevas tecnologías requiere plantearse ante el desafío de investigar metodologías que, incorporando los nuevos avances técnicos, permitan desplazar las limitaciones de los métodos actuales en el sentido del mayor conocimiento. Un caso particular en el desji rrollo tecnológico reciente lo constituyen los microcomputadores, cuyo potencial se ha plasmado en interesantes aplicaciones en diversos campos, constituyéndose en corto tiempo en una herramienta cada vez más completa y necesaria. Algunas de estas aplicaciones son susceptjL bles de ser implementadas basándose en metodologías previamente desarrolladas, para las cuales el uso de nuevas tecnologías proveen mejc^ ras interesantes a sus atributos y aumentan su potencial de aplica ción. En este trabajo se describe la experiencia realizada en Santiago en mediciones de la velocidad espacial de los vehículos utilizando micro computadores portátiles para la toma de datos en terreno. Estos equji pos tienen dos cualidades importantes, cuales son la de contar con un reloj interno que permite ligar la ocurrencia y tiempos de los eventos observados y la facilidad de obtener un registro automático de los mismos. El objetivo de este trabajo consiste en investigar un nuevo método de recolección de información de tráfico, desarrollando aquellos aspee tos metodológicos necesarios para su implementación y luego, adquirir experiencia de los métodos propuestos mediante su aplicación y segujL miento en un experimento. En la sección siguiente se describe el experimento y las metodologías de medición de velocidades con microcomputadores basadas en dos métodos conocidos: el método del "arrival-output" y el "método de las pa. tentes". Además se muestran y comparan los resultados obtenidos. En base a los resultados de las velocidades obtenidas utilizando el método de las patentes, en la tercera sección se analizan relaciones de la velocidad con el flujo y otras variables explicativas. Finalmente, la cuarta sección contiene las conclusiones obtenidas en esta experiencia.

-672.

Mediciones de Velocidad 2.1.

Aspectos metodológicos

La velocidad espacial se define como la razón entre la longitud (1) del tramo de estudio y el tiempo (t) que emplean los vehículos en recorrer es decir:

Para una longitud fija, la medición de esta variable se consigue midien do los tiempos de los vehículos. La velocidad media espacial Vs es, por lo tanto, el promedio de las velocidades Vs para un conjunto de ve hículos. Entre los métodos más comunes para medición pondremos atención en dos en particular que por sus características de toma de datos y procesa miento posterior de la información constituyen buenos candidatos para ser utilizados, previo algunas modificaciones, como métodos que incorporen la tecnología de microcomputadores. El primero de ellos es el método conocido "arrival-output" descrito por Coeymans (1982) y que en forma muy resumida consiste en lo siguiente: el tramo en estudio y tres observadores, uno móvil que recorre el tramo reiteradamente y registra el tiempo de viaje entre los extremos A y B del tramo y dos observadores fijos, en A y B respectivamente, que contabilizan los vehículos que pasan frente a ellos, agrupados en in tervalos de tiempo At(intervalos de fracciones de minuto), entre pasadas del observador móvil. Supongamos que el observador móvil, en una cierta pasada, se demora T segundo entre A y B, y los vehículos que le siguen pasan por estos pun tos con un espaciamiento temporal t-¡_a y tj_b respecto del observador mó vil; luego, el tiempo de viaje de un vehículo i es: (1) y el tiempo promedio de viaje de los n vehículos que pasaron hasta la siguiente pasada del vehículo móvil es, en consecuencia:

(2) Debido a la usual dificultad de medir los tiempos t±a y tib, llamados "headways" o brechas,el método del arrival-output supone igualdad de headways para todos los vehículos contabilizados en un período At, con una magnitud de 0,5At. Así, se puede demostrar (Coeymans, 1982) que el headway promedio de los vehículos que pasan por A (tA) se puede ex_ presar como:

-68(3)

Una expresión análoga se obtiene para el headways promedio en B, tgLuego, el tiempo promedio de viaje en el tramo estudiado, para los vehículos que circulan por él, entre dos pasadas consecutivas del obsejr vador móvil, está dado por: (4) En este método la utilización de microcomputadores (provisto de reloj interno) para la toma de datos, permite la posibilidad de que los obse_r vadores fijos ingresen directamente los conteos de vehículos que pasan por A y B, usando una tecla del equipo como contador de eventos. A su vez, el microcomputador recibe tal información y registra, en forma simultánea el tiempo de ocurrencia de tal evento. De esta manera se logra registrar los headway t±a y tib, de cada vehículo que circula frente a los observadores fijos entre dos pasadas sucesivas del observador móvil y por lo tanto, resulta innecesario el supuesto de igualdad de headways en un período At; además resulta innecesario contabilizar los vehículos en intervalos At• En efecto, el tiempo medio de viaje en el tramo está dado por la ecuación 2, con la advertencia, ya introducida por el método tradicional del arrival-output, que el numero de vehículos que pasan por A y B no es usualmente igual entre vehículos test, y dado que tia y tib esta referido a tiempo absoluto.se obtiene que: (5) Este método, además de levantar el supuesto mencionado de igualdad de headway tiene ventajas en la toma de datos debido a que el observador fijo no requiere diferenciar conteos por intervalo permitiendo, median, te adoptaciones, medir tiempo de viaje a un mayor número de tipos de vehículos diferentes en forma simultánea. Además, el observador fijo puede registrar las pasadas de los observadores móviles y el tiempo en que éstas ocurren, simplemente digitando un código especial para estos eventos; así las características que debe cumplir el observador móvil

1/ Notar que na es, eventualmente distinto de nb loque está reconocieri d^o la presencia de accesos (o salidas) de vehículos al interior del tra mo AB.

-69-

se reducen sustancialmente admitiendo la posibilidad de reemplazar los "observadores" móviles por vehículos que en adelante llamaremos vehículos "test" cuyo único requisito es que sean identificables por los observadores fijos, además de mantener un control de los eventua les adelantamientos de otros vehículos sobre el vehículo test o viceversa. Por cierto, esta última, constituye aún una restricción "molesta" a la hora de aplicar el método en forma económica, pues signi ficará que eventualmente, sea necesario disponer de vehículos circulando por el tramo en estudio, únicamente con el propósito de cautelar adelantamientos. Un segundo método, que por sus características se presta para la implementación de microcomputadores es el "método de las patentes". En cuanto a su versión tradicional, consiste sencillamente en registrar usualmente en forma manual,el número de la patente y el tiempo de pa sada de los vehículos en los extremos de tramo estudiado; luego me diante el pareamiento de las patentes detectadas en la entrada y salida del tramo, se obtiene directamente el tiempo de viaje de cada vehículo. Las ventajas de este método son principalmente dos: en primer lugar que los resultados sonde gran calidad y segundo, se obtie_ nen velocidades vehículo a vehículo; tales atributos justifican que sea considerado, por la mayoría de los autores, como el mejor método. Por otra parte, sus limitaciones provienen del procesamiento de la in formación tanto por su costo como por la reducida cantidad de pareamiento que finalmente se obtienen. La utilización de microcomputadores, constituye en este último aspecto, herramienta útil toda vez que la toma de datos, registro de paten. tes y tiempos de pasadas de los vehículos, es más eficiente y por lo tanto, es posible aumentar la cantidad de pareamientos posteriores. Además, el costo de procesamiento disminuye sustancialmente debido a que la información queda guardada en terreno directamente en archivos magnéticos. Por lo anterior, la utilización de microcomputadores en la obtención de información de velocidades, ofrece interesantes espectativas para mejorar al menos dos de los métodos actualmente usados para tal efe£ to, y que por su flexibilidad acogen fácilmente esta nueva herramieii ta. Por lo demás, no se vislumbra por ahora, nuevos métodos especia^ mente diseñados para esta tecnología sino, más bien, esta herramienta ha mostrado que su potencial radica en la automatización de etapas realizadas tradicionalmente en forma manual. 2.2. Descripción de la experiencia El experimento de mediciones de velocidad con microcomputador, fue con cebido como parte de un estudio de ciclovías en que se construyó una pista piloto y se midieron los impactos de segregar las bicicletas del flujo motorizado. Esta experiencia fue realizada en un eje princi pal de la zona sur de Santiago.

-70Las características más destacables de la vía son: su doble sentido de tránsito, ancho de calzada de 6 metros en dos pistas (una por sentido), pavimento en regular estado y ausencia de bermas 1/. La presencia de un canal de riego paralelo a la vía ubicado aproximamente a 2 metros de ésta y la propiedad colindante que se compone de parcelas agrícolas, completan el cuadro físico del área del experimen to que se realizo en un tramo de 446 metros de longitud. En cuanto a la operación vehicular, es relevante la presencia de vehículos de loco moción colectiva con una participación aproximada del 33% del flujo vehicular y 85% del flujo de pasajeros. Sin embargo, la característica más importante la constituye el flujo de bicicletas, con una participación en el flujo vehicular del 18,3% en el período punta mañana y 15,3% promedio del día, aspecto que constituye una importante diferencia respecto de otros ejes de Santiago. En conjunto, tales características estructuran una operación restringji da respecto de las posibilidades de adelantamiento, provocándose relativa interacción entre los diferentes usuarios de la vía. De acuerdo a los niveles de flujos se definió tres períodos: 1. Punta mañana (AM) 7:30 - 9:15 2. Fuera punta (FP) 9:15 - 16:30 y 3. Punta tarde (PM) 16:30 - 18:30 Atendiendo a las características semi-rurales de la vía, se consideró en forma bastante exhaustiva los diversos tipos de vehículos, esto es: 1. 2. 3. 4. 5. 6.

Automóvil Taxi colectivo Bus Taxibus Camión y Bicicleta además;de tres tipos de vehículos de tracción no motorizada cuya influencia en las operaciones es difícil de prever.

Se realizaron mediciones de velocidad de los vehículos que circulan en sentido sur-norte con los dos métodos antes mencionado. Por las par_ ticulares características de nivel de flujo y capacidad de la vía, fue_ ron registrados, en ambos métodos,todos los vehículos que circulan en ese sentido por el tramo en estudio, así en forma simultánea se obtiene el flujo de cada tipo de vehículo en el sentido sur-norte, que lia. maremos "flujos de ida". Hay que notar que, además de registrar la pasada del vehículo, queda también informado el instante en que ocurre, lo que permite posteriormente calcular flujos en cualquier intervalo de tiempo deseado. 17

Se trata del eje Santa Rosa al sur de Américo Vespucio.en la comu na de la Pintana.

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Paralelamente, se midieron los flujos en sentido contrario (norte-sur) que llamaremos "flujos opuestos", en intervalos de 15 segundos. Este detallado nivel de desagregación de los flujos responde a objetivos asociados a la modelación de relaciones flujos-velocidad (ver sección 3). En cuanto a los aspectos prácticos de la implementación de cada metodología, los más importantes se describen a continuación: Método del arrival-output 1. Mediante un programa interactivo escrito en lenguaje BASIC el micro computador,a través de la pantalla, interroga al operador sobre él tipo de vehículo que está pasando frente a él. El operador ingresa un código identificador del tipo de vehículo, si el código ingresado corresponde a un vehículo test (previamente definido para ser re_ conocido por el programa), el operador será interrogado por el núme ro que identifica al vehículo test en cuestión. Así, quedan regis trados códigos simples (un carácter), que indica tipo de vehículos, y códigos compuestos (tres caracteres) que indican tipo de vehículo test y numeración de éste; además cada observación recibe del programa el instante en que ésta fue digitada, expresada sólo por los minutos y segundos con el fin de minimizar el uso de memoria. 2. En el'caso del microcomputador utilizado en este estudio \J la memoria RAM disponible, luego de ingresar el programa para las mediciones, permite almacenar hasta 350 observaciones. Una vez completa esta cantidad, el programa interrumpe las mediciones y procede a car_ gar de información el cassette del equipo, operación que demora apr£ ximadamente un minuto. Los archivos son guardados con nombres que, a solicitud del programa y antes de ingresar la primera medición, el operador define cori venientemente. 3. En relación a los vehículos test se utilizó una modalidad tendiente a minimizar el uso de un vehículo especialmente dispuesto para ello. En orden a controlar el problema de adelantamiento del/al vehículo test se utilizaron dos tipos de estos vehículos. El primero, destinado a mediciones de vehículos motorizados en general, consistió en usar un vehículo de la Locomoción Colectiva propia del lugar, al cual sube una persona y expone' en el vidrio delantero del bus un número que identifica al vehículo test y que constituye el segundo y tercer carácter del código compuesto antes mencionado.

1/ Microcomputador portátil EPSON, modelo HX-20

-72A modo de tener un mayor control, cada intervalo de 15 minutos, circula por el tramo un vehículo test especialmente dispuesto con un observador móvil cautelando posibles adelantamientos. Un segundo tipo de vehículo test de vehículos no motorizados los constituye un conjunto de bicicletas y conductores que en su parte delantera, expone el número que identifica el test. Método de las patentes 1. Utilizando un programa BASIC apropiado, el operador ingresa un có digo con los dígitos de la patente de cada vehículo. Por restric_ ciones de capacidad de memoria del equipo y velocidad de dígita ción del operador, se ingresaron sólo dos datos en cada observa ción. Esto con el objeto de medir todos los vehículos que circu lan por el tramo,con el doble propósito de obtener la mayor cantjL dad de información y simultáneamente los flujos de ida. • 2. En base a la experiencia obtenida en la aplicación del.método an terior, los flujos de ida se agruparon en tres tipos de vehículos, a saber: a) Vehículos livianos:

automóviles particulares, taxis y taxis colectivos.

b) Vehículos pesados:

buses y taxibuses.

c) Bicicletas. Los demás tipos presentan niveles de flujo muy bajos. 3. En el caso de las bicicletas ante la ausencia de patentes, se uti lizó el método del arrival-output. 4. En orden a diferenciar por tipo de vehículo, los códigos que se in gresan en cada observación responden a la siguiente convención: • Vehículos livianos:

dos caracteres correspondientes a los dos pri^ meros dígitos numéricos de la patente.

Vehículos pesados :

un carácter indica el tipo de vehículo (se usa la letra "E") , el segundo carácter corres^ ponde al primer dígito numérico de la patente.

Bicicletas

:

en general se ingresan dos caracteres iguales (letra "0"). En caso de vehículo test, se reemplaza la segunda letra por un dígito que corresponde a la numeración del vehículo test observado.

-73-

Esta convención en el ingreso de las patentes tiene por objeto mi nimizar el tiempo de entrada de datos y así poder medir todos los vehículos que pasan por el tramo. El número de observaciones almacenadas en la memoria del equipo fue deliberadamente limitado a 150, con el propósito de tener mayor control del proceso de graba_ ción en cassette y evitar así pérdidas de archivos que contienen información de períodos prolongados de medición. Esta práctica resulta recomendable a la luz de la experiencia realizada. En general en la implementación de ambos métodos la experiencia permite concluir lo siguiente: 1. Es posible utilizar distintos códigos en el ingreso de informa_ ción, atendiendo a las características operacionales propias del tramo de vía a medir. En este sentido conviene probar, pre_ vio a su aplicación en terreno, la cantidad máxima de observaciones susceptibles de almacenar en la memoria RAM. 2. Existe además, un compromiso entre la magnitud del programa que gobierna el ingreso de la información, relacionado con la fací lidad de su uso en terreno, y la memoria disponible para guar_ dar información; por otra parte, la conveniencia de almacenar una cantidad tal de información en la memoria que, en caso de falla en el proceso de grabación a cassette, afecte lo menos posible el éxito de toda la medición. 3. La presencia de un supervisor con cabal conocimiento del progra ma utilizado, es inprescindible en los momentos de transpaso de información al cassette. Es en este proceso donde se detectó el mayor grado de vulnerabilidad en la utilización del microcom putador. 4. En cuanto al operador del equipo encargado del ingreso de infor_ mación, es necesario un entrenamiento previo con énfasis en lograr ajustar el instante de pasada del vehículo por una "línea de referencia" con el término de la digitación del código que corresponda, instante en el cual se obtiene del reloj interno la lectura del tiempo. Esta precaución conduce a mejorar la precisión de las mediciones de tiempo de viaje. 5. El equipo de medidores se compone de dos personas por estación: un operador del equipo y otro encargado de avisar al anterior las características del vehículo que se aproxima (tipo , dígitos de la patente y numeración del vehículo test cuando co rresponde). Además, se requiere de:un supervisor en las estaciones, del personal necesario para las labores relacionadas con los vehículos test y un supervisor para este último grupo de personas.

-74-

2.3. Procesamiento de la información Usualmente, luego de la obtención de información en terreno es necesaria su digitación a cinta magnética para luego proceder a su proce Sarniento computarizado. Con el uso de microcomputadores esta etapa puede ser absolutamente obviada, constituyendo una ventaja neta en términos de costo, de esta tecnología como herramienta de toma de da tos en terreno. En efecto, es posible traspasar la información directamente desde el cassette del microcomputador a un computador de mayor capacidad me diante una interfase tipo RS-232C que posee el microcomputador usado en nuestro experimento. Para esta operación se requiere de dos programas de comunicación; el primero escrito en BASIC, gobierna desde el microcomputador la lectura de la información contenida en el ca ssette y el envío, a través de la interfase al computador mayor. En este ultimo, un segundo programa escrito en FORTRAN 77, se encarga de la recepción y ordenamiento de los datos. Ambos programas son capaces de recibir y enviar señales de control del proceso, por ejem pío:de abrir y cerrar archivos, término del proceso, etc. El procesamiento continúa con la validación y periodización de la in formación. Además se corrigen los datos de tiempos de pasada de los vehículos llevándolos a una referencia común, obviando con ello pos^L bles desfases de los relojes internos de los microcomputadores detectji dos en cada medición. La obtención de los tiempos de viaje no presenta diferencias relevan tes respecto de la versión tradicional de los métodos empleados (arrival output y patentes) a excepción de aquellas señaladas en la sección 2.1. que atañen principalmente al método del arrival-output. 2.4. Presentación y análisis de resultados Los resultados de tiempos de viaje obtenidos de la aplicación de los métodos descritos se muestran en las tablas 1 y 2. En ellos se presentan los tiempos medios (t) obtenidos en cada período por tipo de vehículo, acompañados de la desviación estándar, el número de observaciones (N) y la velocidad media espacial correspondiente. Las velocidades medias obtenidas con el método del arrival-output, son en todos los casos mayores que las correspondientes obtenidas con el método de las patentes. Esta diferencia no es concluyente respec_ to de la calidad de uno y otro método, debido que corresponden a mediciones realizadas en fechas muy diferentes, de acuerdo a los objeti vos del estudio de ciclovías en que se realizaron las mediciones y descrito en Pardo y Martínez (1985). Esta falta de simultaneidad de las observaciones impide una comparación de los métodos en términos de los valores medios de los tiempos obtenidos.

-75TIPO DE

OBSERVACIONES

VEHÍCULOS

PERIODO

Livianos

Pesados

VELOCIDAD

AM

t (seg) 37,5

Desv.Est (seg) 7,5

N 23

MEDIA (Rm/hr) 42,8

FP PM

44,6 45,2

10,1 8,4

11 17

36,0 35,5

AM

40,0

4,5

25

40,1

FP PM

41,7 48,9

10,5 14,3

15 17

38,5 32,8

TABLA 1« :: Resultados de las mediciones de tiempo de viaje. Método del arrival - output

TIPO DE

OBSERVACIONES

VEHÍCULO

PERIODO

Livianos

Pesados

TABLA

2

PERIODOS

VELOCIDAD

AM

t (seg) 33,1

FP PM

36,9 37,9

8,2 8,0

196 198

43,5 42,4

AM

34,0

5,2

124

47,2

FP PM

38,3 38,2

8,7 11,9

139 135

41,9 42,0

:

Desv.Est (seg) 5,5

N 253

MEDIA (Km/hr) 48,5

Resultado de las mediciones de tiempo de viaje. Método de las patentes

LIVIANOS

PESADOS

BICICLETAS

AM

177

95

61

FP PM

134 134

86 97

33 37

TABLA 3

: Flujos vehiculares (vehlculo/hora)

-76-

Las desviaciones estándar de los tiempos de viaje presentan una tendencia similar en ambos métodos en relación, con el período correspon diente. Por otra parte, las magnitudes de ellas son. en general, ma-~ yores en el método del arrival-output lo que está de acuerdo con lo esperado si se tiene en cuenta las velocidades menores de operación. Es decir, tanto las menores velocidades medias como sus mayores desviaciones estándar, indican que las condiciones imperantes a la fe cha de medición con el método del arrival - output, conducen a una operación con velocidades más alejadas del flujo libre en que se verifica mayor interacción entre los vehículos y por lo tanto, mayor dispersión de velocidades. La diferencia más significativa entre ambos métodos es el número de observaciones obtenidas. En efecto, mientras . ::1 método del arrival-output se obtienen observaciones de la velocidad media de los ve hículos que circulan entre pasadas sucesivas del vehículo test, el método de las patentes permite obtener las velocidades individuales de cada vehículo, esto explica la gran diferencia en el número de ob servaciones de velocidad que se obtiene como resultado del procesa miento. Por otra parte, el uso del microcomputador tiende a aumen tar el número de observaciones en el método de las patentes, lográndose en esta experiencia obtener tiempos de viaje individuales para un 80% del flujo, o bien un promedio diario de 286 observacones por hora de medición. Naturalmente, ambos indicadores dependen fuertemen te del nivel de flujo (ver Tabla 3). Los resultados se obtuvieron mediante el procesamiento computarizado de la información y luego fueron verificados con procesamiento manual. Relaciones Flujo Velocidad Las mediciones de velocidad realizadas en este estudio, constituyen el primer intento en Chile de cuantíficar los impactos operacionales generados por la segregación de las bicicletas del resto de los medios de transporte. En general, la literatura contiene muy escasa experiencia respecto de este modo, ver por ejemplo (Navarro et al, 1985). La experiencia es aún más limitada en la perspectiva del ana lísis de las bicicletas como un modo más que interactúa con el resto en el contexto de un sistema de transporte. Por otra parte, la realidad de Chile, en cuanto al uso de la bicicle_ ta como medio de transporte, se presenta con una tendencia creciente en los últimos años (Pardo y Martínez ,1985). Por lo anterior, se intentará en esta sección una generalización de los impactos de segregar las bicicletas mediante la calibración de relaciones que expliquen las variaciones del tiempo de viaje en función de otras variables operacionales.

-77-

3.1.

Modelación

Las relaciones flujo-velocidad están basadas en diversos enfoques. Varios estudios orientados a establecer relaciones de este tipo se han realizado en Santiago, en Echeverría (1983) se obtienen relaciones a partir de un enfoque de simulación de la operación vehicu lar en una red, otros trabajos han obtenido relaciones a partir de información desagregada con la intención de capturar el efecto de la interacción de vehículos, ver por ejemplo, Gibson y Ríveros(1982), Martínez(1984) y Gibson, et al, (1984). En nuestro estudio recurriremos a un enfoque microcópico, establecien do relaciones entre el tiempo de viaje y los flujos, tanto en el sen tido de circulación del vehículo como en sentido contrario. Los flujos serán aquellos que efectivamente se verificaron en el tramo durante el intervalo en que el vehículo circuló por él, están, desa gregados por tipo de vehículos según se describe en la sección 2.2 y los tiempos de viaje corresponden a vehículos individuales. Este enfoque responde a la necesidad de establecer el efecto que pr£ voca la presencia de bicicletas sobre la operación de los vehículos motorizados, teniendo en cuenta que la zona de estudio presenta nive_ les de flujos bajos y velocidades medias de operación cercanas a lo que es la velocidad deseada o de "flujos libre" donde la interacción entre vehículos es menos evidente. Las variables consideradas en la modelación son: TVL = Tiempo de viaje de vehículos livianos (seg) TVP = Tiempo de viaje de vehículos pesados (seg) FIL = Flujo de ida de vehículos livianos (veh/hr) FIP = Flujo de ida de vehículos pesados (veh/hr) FIB = Flujo de ida de bicicletas (veh/hr) AUTC = Flujo opuesto de automóviles privados, taxis y taxis colectivos (veh/hr). BUTB = Flujo opuesto de buses y taxibuses (veh/hr) FOPEQ= AUTC + 2-BUTB, Flujo opuesto en vehículos equivalentes por hora (factor de equivalencia de locomoción colectiva = 2,0) PARD = Vehículos de locomoción colectiva circulando en el sentido de ida que se detienen en el tramo, expresado en veh/hr. Se probaron varias especificaciones para los modelos de flujo-veloci dad concluyéndose que la forma lineal es lamas apropiada para la muej3_ tra, lo que resulta consecuente para el rango de flujos en que se está modelando. Los resultados de la modelación se muestran en la Tabla 4.

-79-

Los modelos corresponden a observaciones realizadas previamente a la implementación de la ciclovía, situación sin proyecto, luego las bi cicletas comparten la vía con el resto de los medios de transporte.En todos las relaciones estimadas para la situación con proyecto, bi cicletas segregadas circulando por una ciclovía, los coeficientes de las variables no son significativos al nivel 10%, luego se tiene un modelo constante. En los modelos de la Tabla 4, los coeficientes son todos significativos al nivel del 5%, exceptuando los de FIBen2y3. Se concluye de es to que los flujos de ida y opuestos explican parte de las velocida des que se verifican en el tramo, sin embargo, la constante contiene el mayor nivel explicativo en acuerdo con lo esperado para las con diciones de operación. Por otra parte, la escasa significancia de los coeficientes de la variable FIB, hace pensar que su influencia en el tiempo de viaje de los vehículos motorizados es limitada. Sin embargo, un análisis de los datos muestra que la presencia de las bjL cicletas es escasa, en frecuencia y no nivel de flujo; esto está de acuerdo con lo apreciado en terreno, donde existe un comportamiento de pelotón más evidente entre vehículos motorizados, verificándose en el tramo mayor interacción entre autos.Además, parte de la influencia de las bicicletas puede estar reflejándose en los coeficientes de flujos opuestos, que dan cuenta de las restricciones al adelantamien_ to entre vehículos en el área de estudio. En consecuencia, estamos modelando una interferencia, existente pero limitada, en condiciones de niveles de flujo desfavorables para estos efectos. En los modelos es muy persistente, y en todos los casos muy significativa, la influencia de los flujos de vehículos pesados en la velocidad de los livianos y viceversa. Los datos muestran que efectivamente hay mayor variabilidad en los flujos de vehículos pesados en observaciones de tiempos de viaje de vehículos livianos (lo inverso ocurre en el caso de vehículos pesados). Esto se debe a la tenden cia de ordenamiento de los vehículos, antes de entrar al tramo de es^ tudio, en que los vehículos de cada tipo se concentran como resultado de las operaciones de un importante paradero de buses aguas arriba de este. Así los flujos de cada tipo de vehículos, a pesar de ser mayores, son menos variables en las observaciones de tiempo de viaje de sus iguales. Los coeficientes de PARD destacan por su magnitud en especial en el período PM, en el cual las detenciones aumentan su frecuencia. Estos sólo son significativos para vehículos pesados. La explicación de ello puede deberse al ordenamiento antes mencionado y a la mayor faci lidad de adelantamiento de los vehículos livianos disminuyendo tal influencia. Finalmente la comparación entre los coeficientes FIB de las relaciones 1 y 2 indica que la influencia que ejercen las bicicletas sobre TVL es 6,5 veces mayor que aquella provocada sobre TVP, de lo cual se esperaría que en ausencia de bicicletas los más beneficiados fuesen automóviles. Esto no coincide con la comparación de tiempos

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medios sin y con proyecto donde los mayores aumentos de velocidad se detectaron en vehículos pesados. Luego, los resultados no son conclu yentes respecto de un factor de equivalencia para bicicletas. 2 El indicador R está correcto dado que el porcentaje de la varianza del tiempo de viaje explicado por las variables es bajo; esto es razonable que ocurra cuando los flujos también lo son. Conclusiones Las conclusiones que se derivan del uso de la tecnología del microcom putador son las siguientes: a) Los métodos utilizados para medir velocidades, arrival-output y pa tentes, presentan una adecuada flexibilidad para acoger la nueva tecnología y beneficiarse con ella. En el primer caso, las mejo ras provienen de levantar el supuesto de uniformidad de las brechas en períodos de conteos, el segundo método alcanza una capacidad de registro de patentes que permite aumentar, en algún grado, su eficiencia en el pareamiento de observaciones y por lo tanto, en la calidad de los resultados. b) El procesamiento de la información no requiere de etapas manualesen particular de digitación de información de terreno, con un bene ficio neto en costo de procesamiento y probabilidad de error en el traspaáo de información respecto de sus versiones originales. c) Con las mejoras recibidas por el método de las patentes, considera, do el mejor dentro de los tradicionales, se consolida tal calificación. En efecto adquiere un gran potencial al poder entregar pji ra cada vehículo circulando por el área de estudio, el tiempo de viaje y el tipo de vehículo con detallada desagregación. La experiencia realizada permite asegurar que con el sistema de códigos expuesto en la sección 2.2, se alcanza a registrar un dato cada se_ gundo, por pista. Luego cuando el operador controla una pista, sólo hay vehículos no controlados cuando se producen adelantamientos precisamente frente al punto de control. El procesamiento por varios motivos desecha un 10% de los vehículos registrados. d) La capacidad que adquiere el método de las patentes con el uso del microcomputador y que consiste en obtener una gran cantidad de ye locidades individuales y de reproducir algunas características de circulación a partir de lo observado en los puntos, sólo es supe rada, al menos entre los métodos conocidos, por aquellos basados en grabaciones de video.

-81-

e) Otra ventaja que provee el método de las patentes con microcomputador es poder, bajo ciertas condiciones, obtener directamente el flujo indicando para cada vehículo la hora de pasada. Con esto se incorpora una capacidad extra que sí disponía el método del arrival-output en su versión original. De las relaciones flujo-velocidad obtenidas se derivan las siguientes conclusiones: ■

a) Las condiciones de operación y velocidad prevalecientes en el tramo estudiado establecen una seria limitación para el éxito de la modelación. A pesar de ello, debido a la calidad de los datos (nivel de desagregación y cantidad) obtenidos con el uso de micro_ computadores y a una adecuada elección de las variables controladas (flujos de ida y opuestos y paradas de locomoción colectiva) se obtienen relaciones capaces de explicar la escasa variabilidad que, debido a los flujos (incluyendo bicicletas), se verifica en los tiempos de viaje de cada tipo de vehículo. b) Lo anterior es una comprobación de lo expuesto por otros trabajos antes citados,en relación al nivel desagregado que requieren tener las variables para captar la interacción real de los vehículos. En efecto, en este trabajo se tuvo especial cuidado en ello al asc^ ciar a los tiempos de viaje de cada vehículo un conjunto de flujos que reflejen lo mejor posible las condiciones en que efectivamente circuló. Así se modelan condiciones diferentes de flujo incluso entre vehículos sucesivos. Existe el convencimiento, que este enfoque conduce a una mejor calidad de los modelos. c) En particular los flujos opuestos constituyen variables muy signi ficativas para todos los modelos y por lo tanto, en vías en que se aprecien condiciones similares a la expuesta, estas variables constituyen buenos candidatos para establecer relaciones flujo-ve locidad. r d) Existe la sensación generalizada que la presencia de paraderos en vías urbanas consituye una fuente importante de disminución de las velocidades. La variable PARD así lo demustra al obtenerse coe ficientes cuya magnitud es francamente superior al resto de las va_ riables. En resumen se ha acumulado una valiosa experiencia en el uso de micro computadores en mediciones de flujo y velocidad. Se concluye entonces que esta tecnología ofrece interesantes perspectivas en aplicaciones futuras en materias de transporte.

-82-

Agradecimientos Los autores agradecen la importante colaboración de la Sra. Eugenia Trujillo, de la I. Municipalida de La Pintana en la preparación y realización del experimento y al Sr. Henry Malbrán de la Secre taría Ejecutiva de la Comisión de Transporte Urbano, en la etapa de ela boración de software para el procesamiento de la información. Agradecemos también el apoyo de SERPLAC y POJH de la I. Municipalidad de La Pintana y de los alumnos Sres. J.Pinilla, C. Correa y G. Espinoza del curso de Evaluación de Proyectos de la Pontificia Universidad CatóljL ca de Chile. Referencias 1.

COEYMANS, J.E. (1982) Medición de velocidades vehiculares: do de arrival-output. Apuntes de Ingeniería 7, 6-24

el méto-

2.

ECHEVERRÍA, A. (1983) Análisis de Funciones Básicas de Oferta para el Transporte Urbano. Memoria de Título de Ingeniería Civil, Esctd la de Ingeniería, Universidad Católica de Chile.

3.

GIBSON, J. y RIVEROS, R.(1982) Efectos sobre la velocidad de circula ción de un ensanche en una vía suburbana. Segundo Congreso Paname ricano de Ingeniería de Tránsito y Transporte, Universidad del C 8-12 Noviembre 1982, Popayán.

4.

GIBSON, J.,JARA-DIAZ, S.R. y DÍAZ, R. (1984) Predicción de la velocidad media a partir de flujos agregados en vías urbanas. Actas del Primer Congreso Chileno de Ingeniería de Transporte, Universidac de Chile, 7-9 Mayo 1984, Santiago.

5.

MARTÍNEZ, F. (1984) Influencia de la congestión en la tarificacic del transporte público. Actas del Primer Congreso Chileno de Ing niería de Transporte, Universidad de Chile, 7-9 Mayo 1984, Santis

6.

NAVARRO, R., HEIRLI, U. y BECK, V. (1985) Alternativas de Transporte en América Latina : La Bicicleta y los Triciclos. SKAT, St. Gal!

7.

PARDO, V. y MARTÍNEZ, F. (1985) Experiencia de ciclovía como medio transporte urbano. Segundo Congreso Chileno de Ingeniería de Tr¿ porte. Pontificia Universidad Católica de Chile, 12-14 Noviembre 1985, Santiago.

-83SITEPE : UN SISTEMA DE INFORMACIÓN DE TRANSPORTE PUBLICO

Henry Malbrán Secretaría Ejecutiva, Comisión de Transporte Urbano

Resumen El sistema de transporte colectivo de superficie cubre un 75% de los via. jes urbanos que se realizan diariamente en el Gran Santiago. Dichos via jes son servidos por unas 400 líneas y variantes de locomoción colectiva que operan sobre una red de más de 3200 nodos. Estas cifras reflejan por una parte la complejidad del sistema de transporte colectivo, y por otra la necesidad de contar con un Sistema de Información adecuado que permita estudiar el comportamiento de un sistema clave en el desarrollo de las actividades de la ciudad, y simultáneameii te apoyar las decisiones de la autoridad administrativa del sector. Tal Sistema de Información debe empezar por responder a los requerimieri tos básicos de cualquier analista de transporte urbano. Típicamente se desea identificar las líneas que visitan un nodo, las líneas que visitan un conjunto de nodos, o las líneas que pasan por un arco (nodos conseeu tivos).0 bien, puede ser necesario conocer la descripción del recorrido de una línea y sus características, o los parámetros de los nodos de la red, etc. El presente documento describe la primera etapa del desarrollo de un Sis_ tema de Información de Transporte Público (SITEPE). Dicha etapa abarca un análisis conceptual del problema, la identificación de los requerimiert tos más inmediatos, y el desarrollo del software necesario para satisfacer dichos requerimientos. Esta tarea, emprendida por la Secretaría Ejecutiva de la Comisión de Transporte Urbano, tiene como objetivo prioritario proveer las herramien_ Las que permitan un acceso rápido y expedí Lo o lá información pertinente superando la falencia existente íctualrcente. Así mismo, se pretende inco_r porar la locomoción colectiva a los estudios de desarrollo del Sistema de Transporte Urbano en una dimensión más acorde con el rol protagónico que juega.

-84-

1.

Introducción Para cualquier analista o autoridad del sector, resulta inmediato la necesidad de contar con un Sistema de Información de Transporte Público que satisfaga los requerimientos de estudio y administración de un sistema tan importante en los países en desarrollo, como es el de transporte público. En el caso de Santiago, los buses y taxibuses son el medio de transporte que utiliza aproximadamente el 75% de los viajes que se realizan diariamente en el área urbana. Para satisfacer esta demanda, el sistema de transporte público emplea unas 400 líneas y variantes (1) que operan sobre una red de más de 3200 nodos. Estas cifras reflejan algo de la complejidad del sistema, al mismo tiempo que sugieren las dificultades del manejo de la información ne_ cesaria para estudiar su comportamiento y apoyar las decisiones administrativas destinadas a racionalizar y estimular su desarrollo. El volumen y características de los datos involucrados determinan que un Sistema de Información Computacional es la única forma racional de manejar dichos datos en la forma rápida y expedita que se requiere. No obstante, se debe tener presente que el éxito de un Sistema de Información (S.I) depende no sólo de su capacidad de manipular eficientemente la información, sino también de la calidad de la misma. Este último problema, que no será tratado aquí, representa sin duda una de las mayores limitaciones de la utilidad de un Siste_ ma de Información de Transporte Público. En este sentido el relatji vamente pequeño esfuerzo invertido en mantener actualizada y confiable la información pertinente, tendrá claros beneficios por la vía de racionalizar las decisiones que se toman en base a ella. Por otra parte, la característica computacional delS.I.es otro aspe£ to que debe ser tratado con cuidado. Existe cierto software (con o_b jetivos parecidos al que ahora nos preocupa) desarrollado en algunos países donde el número de líneas de locomoción colectiva es sensible mente menor que en el caso de Santiago. Dicho software hace uso intensivo de listas ligadas, cuyo tamaño está en relación directa con el número de líneas y de nodos de la red. Esta característica, que a su vez significa uso intensivo de memoria computacional, hizo impracticable su adaptación al caso chileno. Se buscó entonces una s£ lución computacional que combinara lo más racionalmente posible la satisfacción de los requerimientos de información, la economía de si implementación y la simpleza de conceptos y programas.

(1) Para los efectos del presente documento la palabra línea será usada indistintamente para referirse a líneas y/o variantes de buses y taxibuses.

-85El lector y los usuarios del S.I. juzgarán si dicho objetivo fue real mente alcanzado. Tal vez la forma más simple de explicar las capacidades del S.I., es plantear las preguntas que es capaz de responder. Típicamente, un usuario puede requerir la siguiente información: -

¿ Qué líneas visitan un determinado nodo de la red ? ¿ Qué líneas visitan un conjunto de varios nodos de la red ? ¿ Qué líneas visitan un arco de la red ? ¿ Qué nodos existen en un área de la red ? ¿ Qué nodos existen en una calle ? ¿ Cuál es la descripción del recorrido de una línea ? ¿ Cuántas y cuáles variantes tiene una línea ?

Estas y otras preguntas pueden ser respondidas por el S.I. en su etapa de desarrollo actual. Las futuras etapas proveerán de nueva infor mación, lo cual dependerá de la disponibilidad de las mismas y de los requerimientos de los usuarios. 2. Un Lenguaje Común

•

En este capítulo se explican algunos conceptos básicos que definirán el marco general en que se desarrolla el S.I., por lo que es conveniente acordar un lenguaje común para señalar los elementos más impo£ tantes en el análisis: 2.1. La red de transporte publico La Red de Transporte Publico queda definida por le conjunto de vías y calles utilizadas en la operación de las líneas de buses y taxibuses. Nótese que esta definición excluye de la Red de Transporte Público al_ gunas calles que siendo importantes, no son utilizadas por la locomoción colectiva como por ejemplo, Moneda, Estado, etc. 2.2. Los nodos de la red de transporte público Toda intersección de dos calles de la Red de Transporte Público genera un nodo con características particulares y únicas. Cada nodo es bautizado con un número de cinco cifras. Para tal efecto el área ur baña ha sido dividida en macrocuadrantes, cada uno de ellos asociado a un par ordenado (X,Y) que indica su ubicación física en el plano de la ciudad. A su vez cada macrocuadrante ha sido dividido en microcuadrantes asociados a un par ordenados (Z,W) que indica su ubjL cación relativa dentro del macrocuadrante. Los valores de X y Y pueden variar entre 1 y 7, por lo que existen 49 macrocuadrantes. Los valores de Z y W varían entre 0 y 9, por lo que cada macrocuadrante contiene 100 microcuadrantes.

-86Así el número de un nodo queda definido como sigue: XYZWN, donde X-Y indica el macrocuadrante del nodo Z-W indica el microcuadrante del nodo N representa un número correlativo dentro del microcuadrante. El número XYZWN representa la "numeración externa" del nodo, la cual ha sido definida básicamente para facilitar su ubicación física en el plano. Existe además una "numeración interna" del nodo definida para facilitar el manejo computacional y que representa nada más que una secuencia numérica que va desde 1 hasta el número total de nodos. Esta numeración interna es sólo de interés para los progra mas computacionales y es "desconocida" por el usuario del S.I. Una segunda característica del nodo son sus coordenadas físicas. Ca da nodo tiene asociado un par(NX, NY)que indican su distancia relativa al origen del macrocuadrante que lo contiene, y que está ubica do en la esquina inferior izquierda del mismo. Dicho origen a su vez está referido a un origen absoluto del plano de la ciudad. 2.3.

Las líneas de locomoción colectiva

Las líneas que operan sobre la Red de Transporte Público quedan defjL nidas por una secuencia de nodos que describen sus recorridos de ida y de retorno. El número de nodos que contiene una línea varía entre unas cuantas decenas y 300 en el caso de algunos recorridos de circunvalación. Cada línea es reconocida por su nombre oficial (Ej.i L13A.BUS) y por el nombre de su recorrido (Ej.: Intercomunal 4). Además existe una "numeración interna" de las líneas para efe£ tos computacionales, que como en el caso de los nodos es "desconocí da por el usuario y que representa una secuencia correlativa entre 1 y el número total de líneas. 2.4. Algunos datos relevantes de Santiago De acuerdo a los criterios expuestos, la codificación de datos para el caso de la ciudad de Santiago, realizada en base a la información oficial del Ministerio de Transportes y Telecomunicaciones, permi tió establecer algunos datos de interés general. El nodo más visitado de la red es el 35332 que corresponde a la intersección de Av. L. Bernardo O'Higgins con Matucana. Ciento noventa y ocho líneas pasan por este nodo, 136 de ellas en su recorrido de ida y 62 en su recorrido de retorno. El número total de líneas codificadas es de 405. Las líneas de circunvalación representan aproximadamente un tercio del total en el sistema. Estas obviamente, son las más "largas" en término de número de nodos que necesitan para ser representadas, con un promedio de 126. De hecho la línea de circunvalación 37 de taxibuses del re corrido Villa Cisterna-Mapocho tiene el mayor número, con 270 nodos. En promedio una línea cualquiera está descrita por 82 nodos en su recorrido de ida y retorno respectivamente. La línea Ovalle Negrete posee el mayor número de variantes con un total de 23, seguidos de la Santiago-San Bernardo (17 variantes),San Cristobal-La Granja (15), Tropezón (13), Recoleta-Lira (13).

-87La Estructura Gomputacional del SITEPE El SITEPE ha sido desarrollado utilizando lenguaje FORTRAN-77 en un computador DIGITAL, VAX - 780 con sistema operativo VMS. El manejo de pantalla de los programas interactivos está orientado hacia un termi nal del tipo VT-100. Se espera que estas características no limitarán sustancialmente la portabilidad del sistema. La Fig. N°l presenta un esquema general de la estructura computacional del S.I. con los archivos y programas más importantes. Los programas, que en la figura se representan con extensión .FOR, so lo fueron incluidos cuando su importancia en el esquema así lo justifica. El más importante sin duda es el PTC.FOR, que realiza la interacción con el usuario final del S.I. La extensión .RAN en la figura representa archivos con acceso DIRECTO o RANDOM. La extensión .IND señala archivos de acceso INDEXADO-SECUENCIAL. Este tipo de archivo, conocidos desde mucho tiempo en otros lenguajes como el COBOL, sólo están disponibles en FORTRAN desde reciente data. Su característica principal es que cada registro puede ser directamente accesado por una o varias claves previamente definidas, reduciéndose notablemente los tiempos de búsqueda y acceso a un determinado registro. Las claves de entradas pueden ser INTEGER o CHARACTER, y para efectos prácticos, se permiten tantas claves como sean necesarias. Adicionalmente el archivo puede ser accesado también en forma secuencial. Todos los archivos de trabajo fueron creados con estructura UNFORMATTED con el fin de reducir espacio ocupado en disco y tiempos de inputoutput. 3.1.

Descripción de archivos y programas

A continuación se entrega una brevísima descripción de programas y a£ chivos del SITEPE y su contenido: ■

- LINEAS. INF Archivo secuencia], que guarda la descripción nodo a nodo del recorrido de ida y retorno de cada línea del alaterna. Esta descripción ae supone entregada por el administrador del sistema, y los nodos están señalados de acuerdo con la convención definida. - PARLIN. IND Archivo indexado que guarda los parámetros relevantes de cada línea. Entre ellos la numeración interna asignada a la línea (clave de acceso) , el nombre de la línea (clave de acceso) y el nombre del recorrido (clave de acceso).

-88- PAR NOD. IND Archivo indexado que guarda los parámetros relevantes de cada nodo. Entre ellos la numeración interna de cada nodo (clave de acceso) el número "externo" del nodo (clave de acceso), las calles de la intersección que corresponde al nodo (clave de acceso) y sus coordenadas relativas. - PTC 1. FOR Programa que utiliza los tres archivos anteriores para crear dos nuevos archivos (LINIDA.RAN y LINRET.RAN) cuyos contenidos a continuación se describen. - LINIDA.RAN Archivo de acceso directo que guarda para cada línea la descripción del recorrido de ida de la misma como una secuencia de nodos, señala dos estos últimos de acuerdo a su numeración interna. La clave de ac_ ceso a este archivo es el número interno de cada línea. - LINRET.RAN ídem que el archivo anterior para el recorrido de retorno de cada línea. - PTC2.F0R Este programa lee los dos archivos anteriores (LINIDA.RAN y LINRET.RAN) y crea los archivos que indican las líneas que pasan por un nodo y que se describen a continuación: - NODIDA.RAN Archivo de acceso directo que guarda las líneas que pasan por cada nodo de la red en sus recorridos de ida. La llave de acceso a cada re gistro es el número interno de cada nodo. Cada registro guarda una secuencia de campos, que en realidad son "paquetes" que representan las líneas que pasan por el nodo y el siguiente nodo visitado por esa línea. Gráficamente se puede "ver" cada registro así:

El nodo I de la red es visitado por M líneas en sus recorridos de ida. La j - esima línea que visita el nodo es la LLL, que a continuación de este nodo, visitará el nodo NNN. - NODRET.RAN ídem al anterior para los nodos visitados por las líneas en sus recorridos de retorno. - PTC.FOR Programa central del SITEPE. Utilizando la información de todos los archivos anteriores, realiza la interacción directa con el usuario en forma interactiva. La especificación de sus comandos se describe especialmente en el capítulo siguiente.

-89El Acceso a la Información ■■

■

•

'

.

.

.

El programa PTC está diseñado para permitir al usuario el acceso a to da la información disponible de transporte colectivo. Obviamente la~ idea del programador ha sido responder a las necesidades del usuario en la forma más directa y rápida posible. El programa aborda esta ta rea a través de un conjunto de preguntas y menús ofrecidas al usuario" para que éste defina sus requerimientos en la forma habitual en que lo hace cualquier programa interactivo. '

■

■

■

■

■

■

Debido a las restricciones de espacio solo nos limitaremos aquí a entrega una breve descripción de los principales comandos. La potencia, lidad real del programa sólo puede ser apreciada a través del Manual del Usuario correspondiente (en preparación) o a través de la operación misma. Las principales tareas que el PTC es capaz de realizar son las siguientes: ■

- Entrega las líeas que visitan un nodo, de paso por éste en cualquier dirección. . . - Entrega las líneas que visitan un conjunto de nodos de la red. - Entrega las líneas que visitan un arco de la red, es decir un par de nodos consecutivos. Cabe hacer notar que esta no es una extensión inmediata de la tarea anterior, puesta que en aquella no existe garantía de que los dos nodos de un arco sean visitados secuencialmente uno inmediatamente después del otro. - Entrega los parámetros de las líneas, identificándolas por su nombre o recorrido, señalando las variantes de un recorrido, etc. - Entrega los parámetros de los nodos de la red. Identifica los nodos de una calle, el nodo de una intersección, los nodos de un área de la ciudad, etc. - Describe el recorrido de una línea sobre la red, en forma detallada o general de acuerdo a os requerimientos del usuario. Al margen de estas tareas, el PTC ha sido construido tratando de dar al usuario el máximo de flexibilidad en el acceso a la información, objetivo que ciertamente podrá ser mejor alcanzado en la medida en que se supere la etapa de "marcha blanca" y se integren al programa los nuevos requerimientos que probablemente se generarán. Desde el punto de vista puramente computacional al PTC ha sido cons truído tratando de conservar las reglas de programación estructurada, con subrutinas pequeñas y específicas, y en la medida de lo posible de fácil comprensión. Se ha dejado para el final el desarrollo de las capacidades gráficas

-90del PTC, que permita dibujar las líneas en su recorrido por la red. La razón principal de ello es que las capacidades gráficas están sustancialmente ligadas al hardware y por lo tanto, limitan en forma importante la portabilidad del programa. En consecuencia su desarrollo se ha realizado en forma paralela, con la posibilidad de "enganchar" rápidamente al programa principal, cuando ello sea posible, los comart dos que permitan graficar la información pertinente.

Conclusiones La primera etapa del desarrollo del SITEPE es un intento de satisfacer los requerimientos de información más inmediatos inherentes a las ta reas de análisis y gestión del Sistema de Transporte Publico. Ello debería permitir un acceso rápido y expedito a la información disponible, en un área en la cual tradicionalmente ha existido una falencia crónica, tanto de la información como del software necesario para manipularla. Futuras etapas del SITEPE deberán considerar una amplia ción de los requerimientos que es capaz de satisfacer tomando en cueri ta tanto las necesidades del usuario del S.I., como la integración de nueva información no disponible en la actualidad. Por ejemplo, si v^L sualiza la integración de datos de frecuencia de cada línea, diagramas de carga, demanda servida, oferta disponible, etc. Así mismo es posjL ble integrar otros medios de locomoción colectiva no considerados has^ ta ahora en el SITEPE, como el Metro y los taxis colectivos. Es necesario insistir sin embargo, en que la utilidad de un S.I. depeii de no sólo de su capacidad de manipular eficientemente los datos, sino también de la calidad de la información disponible. A este respecto es pqsible avanzar bastante con relativamente poco esfuerzo, estableciendo por ejemplo un programa periódico de recolección y actualización de la información. Ello sin duda reportaría sustanciales beneficios a analistas, administradores, operadores y usuarios del sistema de trans_ porte público. SITEPE nació de la necesidad de contar con una herramienta, que tomando en cuenta las dimensiones reales del sistema de transporte colectivo y de sus problemas, sirviera de efectiva ayuda a analistas y administra dores del mismo. Es claro no obstante, que este objetivo sólo será alcanzado cuando el SITEPE, enfrentado a sus potenciales usuarios responda realmente a sus requerimientos de información. En este sentido serán de suma importáis cia las críticas y sugerencias que puedan servir para mejorar su perfo manee. No es otro el anhelo de los creadores del SITEPE.

-91-

Bibliografla 1.

BALFOUR, A. y MARWICK, D. (1979) Programlng in Standard Fortran 77. Heineman Educational Books Ltd, Londres.

2.

DIGITAL EQUIPMENT CORPORATION (9182) Vax-11 Fortran User's Guide. Vax/Vms, V3.0, EE.UU.

3.

CHAPLEAU, R. (1974) Réseaux de transport en commun: structure infor_ matique et affectation. Publication N2 13, Centre de Recherche sur les Transports, University of Montreal, Canadá.

-92-

FIGURA 1 :

Estructura computacional del SITEPE

-93-

ANEXO HENUS Y SALIDAS DEL PROGRAMA PTC

AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA AA

AA

AA

AA ■

PROGRAMA

PTC.FOR

MENÚ PRINCIPAL

AA

AA AA

>.

AA AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA

AA AA

>>> ESTOS SON LOS COMANDOS DISPONIBLES PARA UD.: 0.- AYUDA PARA ENTENDER EL PROGRAMA Y SUS COMANDOS 1.- ENTREGA LAS LINEAS QUE VISITAN NODO DE LA RED 2.- ENTREGA LAS LINEAS QUE VISITAN UN CONJUNTO DE NODOS 3.- ENTREGA LAS LINEAS QUE VISITAN UN ARCO DE LA RED 4.- GRÁFICA UNA LINEA 5.- ENTREGA UNA IDENTIFICACIÓN DE LINEA 6.- ENTREGA UNA IDENTIFICACIÓN DE NODO 7.- DESCRIBE EL RECORRIDO DE UNA LINEA 8.'- DEFINE EL TIPO DE SALIDA DE LA INFORMACIÓN SOLICITADA 9.- FINALIZA LA SESIÓN AAA

AHORA DÉME UN COMANDO (1 --- 9) =

PROGRAMA PTC. FOR MENÚ PRINCIPAL

A**

NO HAY MAS LINEAS

PRESIONE RETURN PARA CONTINUAR

IDENTIFICACIÓN DE LINEAS POR RECORRIDO RECOLETA-LIRA

-95AAA IDENTIFICACIÓN DE NODOS DE UNA'CALLE D.INT. NUMERO CALLE-1 CALLE-2 109 55221 DIAG.ORIENTE IRARRAZAVAL*

COORD.REL-X 170

111 55421 A.VESPUCIO IRARRAZAVAL" 121 55121 JUAN MOYA IRARRAZAVAL 122 45821 CHILE-ESPANA IRARRAZAVAL 123 45722 IRARRAZAVAL p.VALDIVIA 124 45721 CAMPO DE DEP IRARRAZAVAL 125 45621 MANUEL MONTT IRARRAZAVAL 126 45521 J.M.INFANTE IRARRAZAVAL 127 45423 AV.SALVADOR IRARRAZAVAL 128 45331 BUSTAMANTE IRARRAZAVAL 600 45427 NVA.NUNOA IRARRAZAVAL 673 45332 SEMINARIO IRARRAZAVAL 1174 55021 BROWN NORTE IRARRAZAVAL 1177 55024 P.TORRES IRARRAZAVAL 1199 55122 LO PLAZA IRARRAZAVAL 1708 45333 LO ENCALADA IRARRAZAVAL 2215 55123 ORTUZAR IRARRAZAVAL 2B00 45522 J.PRADO IRARRAZAVAL 2890 45922 M.DE SALAS IRARRAZAVAL DESEA QUE CONTINUÉ (S/N)?= **A AUN QUEDAN NODOS

COORD.REL-Y 120

230 120 140 180 200 220 230 200 20 190 20 120 120 160 20 140 115 120

55 100 250 195 10 90 100 215 80 150 170 60 155 240 240 180 30 250

IDENTIFICACIÓN DE NODOS DE CALLE IRARRAZAVAL

LINEA L58A.TXB METRO-LAS CONDES COD.INT. NUMERO CALLE-1 CALLE-2 2283 2284 2285 34 31 • 29 30 27 2933 3107 3108 3109 3175 2877 11 9 35 38 2283 AAA AUN

REC:CIRCUNVALACIÓN NODOS= 19 COORD.REL-X COORD.REL-Y

56831 T.D.LA REINA APOQUINDO 20 56821 LOS DOMINICO T.D.LA REINA 100 56911 CONGO COLON • 35 56701 TOMAS MORO COLON 220 56611 H.MAGALLANES COLON 5 56512 MANQUEHUE COLON . . 30. 55292 A.VESPUCIO COLON 140 55291 A.VESPUCIO M.DE ZAMORA 240 • 56114 A.VESPUCIO R.SÁNCHEZ 5 56115 A.VESPUCIO NEVERÍA 70 56116 CRUZ DEL SUR NEVERÍA 90 56117 CRUZ DEL SUR APOQUINDO 100 56321 LA GLORIA APOQUINDO 75 56422 O'CONNOR APOQUINDO 205 56421 MANQUEHUE APOQUINDO 230 56531 LAS CONDES APOQUINDO 50 56631 PDTE.ERRAZUR APOQUINDO 20 56731 CHESTERTON APOQUINDO 5 56G31 T.D.LA REINA APOQUINDO 20 QUEDAN NODOS DESEA QUE CONTINUÉ (S/N)í=

110 190 150 104 10 60 140 80 190 165 220 190 30 120 209 200 240 160 110

DESCRIPCIÓN DEL RECORRIDO DE LA LINEA L58 DE TAXIBUSES

-97-

ANALISIS DEL IMPACTO DE MEDIDAS DE GESTIÓN DE TRANSITO EN LA OCURRENCIA DE ACCIDENTES^ Sergio González y Hernán Valenzuela Departamento de Ingeniería Civil Universidad de Chile

Fernando Jofré Ilustre Municipalidad de Santiago.

Resumen Una gran cantidad de acciones en el plano de la gestión de tránsito mu nicipal y en el de evaluación de proyectos de vialidad urbana tienen como objetivo prevenir la ocurrencia de accidentes. Sin embargo, no se cuenta con estudios realizados en nuestro país que permitan concluir acerca del éxito logrado y su justificación en términos de su rentabilidad social. En este trabajo se presenta una revisión metodológica de medidas de in-^geniería de bajo costo como criterio para reducir accidentes en el tránsito y se estudia el efecto de diversas medidas de gestión en la comuna de Santia_ go realizadas en los últimos años. Considerando una base de datos de acciden^ tes en 80 intersecciones durante el período 1981-1984 se analizan medidas co_ mo; instalación de semáforos, demarcación y señalización, mejoramiento de se_ aáforos, instalación de semáforos peatonales, rediseño de intersecciones y eliminación de semáforos. Una vez seleccionadas las intersecciones con medidas de gestión conocidas se recogió la información de accidentes provenientes de los partes policiales. Dicha información se codificó, validó y procesó mediante programas computacionales ad-hoc en un microcomputador APPLE lie. Los resultados obtenidos, considerando algunas limitaciones de la base de datos, en términos de reducción de tasas de accidentes y en términos económicos de<muestran un impacto ampliamente positivo.

(1) Este trabajo fue realizado a través de un convenio de investigación entre la Sección Ingeniería de Transporte del Departamento de Ingeniería Civil de la Universidad de Chile y la Dirección de Tránsito de la Ilustre Municipalidad de Santiago.

-98-

1.

Introducción

En este documento se presentan algunos resultados preliminares de un proyecto de investigación sobre la aplicabilidad en Chile de medidas de ingeniería de bajo costo como herramienta para la formulación de programas de reducción de accidentes en el tránsito. No es claro a la fecha que exista en nuestro país una real conciencia sobre la magnitud del costo social en termino de recursos económicos y de calidad de vida que provoca es_ te tipo de accidentes. Las acciones más visibles que reflejan una "dispon! bilidad a pagar" por disminuir la gravedad del problema han ido en la línea de avisos publicitarios (TV, radio, diarios) , nueva ley de tránsito, control mecánico obligatorio de vehículos, obtención de licencias de conducir y obligatoriedad de seguros de accidentes ,en forma principal. Ha sido tradicional en nuestro país en los últimos años el culpar a los con_ ductores (exceso de velocidad, manejo descuidado .influencia del alcohol y otros) de un elevadísimo porcentaje del total de accidentes y las líneas de acción preventiva han ido en su mayoría por ese lado. La evidencia no es clara en este sentido. En el eje Avda. Matta en el período 1983-1984 se controlaron aproximadamente 400 accidentes mientras que en la Avda. L.B. O'Higgins en una extensión similar y para el mismo período ocurrieron aproximadamente 90 accidentes. Se ha demostrado por otra parte (Jara y González, 1986) que la geometría de caminos juega un papel significativo en la ocurrencia de accidentes. Ambos resultados están indicando que hay otros factores tan o más importantes que también están en juego. El reconocimiento de que el diseño de la infraestructura vial (carpe_ ta y geometría) así como la gestión de ella (demarcaciones, señalización, semaforización, etc..) juega un importante rol en la ocurrencia de un acci^ dente ha permitido a los países desarrollados lograr importantes avances en materia de reducción del numero y gravedad de ellos. Dentro de los enfoques que ha tenido un mayor éxito, en especial por sus tasas de rentabi^ lidad en términos de beneficio-costo, está el denominado "medidas de ingeniería de bajo costo", cuya aplicabilidad en nuestro país es el motivo del presente estudio. En el punto 2 se entrega un resumen metodológico de este enfoque y de algunas experiencias en otros países. Una conclusión importante de esta recopilación bibliográfica está en que a pesar del éxito general de este tipo de medidas en todos los lugares donde se han aplicado, se detecta una gran diferencia en las tasas de reducción para cada ambiente. Más notorias resultan estas diferencias en aplicaciones en países subdesarrollados. De aquí surgió la conveniencia de realizar un experimento en nuestro país basado en información disponible. Afortunadamente se encontró una se_ rie de medidas de gestión de tránsito realizadas en la Municipalidad de Santiago en los últimos años, diseñándose un proceso de recolección de información y análisis de resultados que se describen en los puntos 3 y 4. En este ultimo punto, se entregan tasas de accidentes comparativas del impacto de medidas de gestión así como cifras económicas preliminares que pueden ser utilizadas como referencia para estudios futuros. Como ha sido ya mencionado en diversas ocasiones (González y Cannobbio, 1984) el principal problema encontrado para realizar el estudio radicó en el proceso de recolección de información, codificación, validación y procesamiento en que aproximadamente se ha consumido más del 80% del avance realizado a

-99-

la fecha. El estudio de medidas de ingeniería de bajo costo requiere un nivel de información estadístico de cada accidente de alto nivel de desagregación que no queda registrado actualmente en los partes policiales. Sólo en aquellos accidentes graves en que concurre la CIAT (33a. Comisaría de Investigación de Accidentes en el Tránsito) queda un registro completo de ellos. Es claro que el contar con información más adecuada y en un sistema computacional habría permitido disponer de una gran cantidad de recursos orientados sólo a la etapa de análisis de los datos. Por ultimo, en el punto 5 se incluyen las conclusiones obtenidas a la fecha en esta línea de investigación y sus perspectivas futuras. 2.

Medidas de Ingeniería de Bajo Costo

Los países desarrollados tienen ya varias décadas de experiencia en materia de seguridad vial a través de una considerable cantidad de inves_ tigaciones y experiencia práctica. Sin embargo, es importante reconocer que la transferencia de métodos y la potencialidad de las medidas a ser aplicadas en países subdesarrollados donde las condiciones físicas, so ciales y culturales, así como la disponibilidad de recursos son sustan cialmente diferentes ,puede anular el efecto esperado e incluso bajo cie_r tas circunstancias puede empeorarse la situación existente (WHO Meeting, 1984). Sin embargo, varios aspectos son posibles de utilizar en nuestros países a partir de la experiencia acumulada en el extranjero. Uno de ellos es el reconocimiento de que, como en muchas otras áreas, la intuición y el sentido común han probado llevar a soluciones equivocadas y caras,por lo cual parece ser especialmente valioso la utilización del método científico para proponer y evaluar políticas de seguridad vial (WHO Meeting, 1984). Otro aspecto se refiere a la racionalidad de seguir un determinado enfoque metodológico en la formulación y evaluación de programas de reducción de accidentes basados en medidas de ingeniería de bajo costo. El análisis de diversos autores (Dept. Environment, 1974; Sparks, 1977; 3rawn, 1972; The Inst. Highway Engineers, 1980) permite recomendar una determinada secuencia, contenido y alcances para dicho proceso. 2.1. Formulación de un programa de reducción de accidentes La formulación de un programa de reducción de accidentes en el tránsito basado en medidas de ingeniería de bajo costo requiere analizar una serie de aspectos que están interrelacionados entre sí. La disponibilidad real de información y el nivel de detalle de ésta condicionan fuerte mente todo el proceso. 2.1.1. Definición del ámbito espacial Se reconocen fundamentalmente tres ámbitos de aplicación de programas; a nivel de área o zona, de eje o sección y de foco o punto. La selección entre ellos dependerá del tipo de accidente que se quiere evitar y de las posibles medidas a adoptar. En algunas ocasiones medidas adopta das sobre determinados focos tendrá como efecto el desplazamiento de los accidentes hacia intersecciones cercanas debiendo ampliarse por lo tanto el ámbito del estudio. En otros casos, es posible detectar ejes o sec ciones completas que por sus características de diseño, flujo vehicular o de actividades merecen un tratamiento uniforme. Hay por ultimo casos

-100en que por la causalidad de los accidentes y, por el tipo de medidas a adoptar y por su eficiencia comprobada es adecuado el tratamiento de foco. La informacióu debe poder manejarse detalladamente a nivel de áreas y a partir de su análisis se deberá concluir sobre el ámbito de formulación más apropiado; área, sub-área, eje o foco. 2.1.2. Identificación de áreas, ejes o focos a estudiar Aun cuando es deseable que la acción de reducción de accidentes esté dirigida a todo punto o sección en que ellos ocurran, la limitación usual de recursos ha llevado a definir prioridades entre ellos con el fin de utilizarlos de la forma más racional posible. Varios son los criterios ut.i lizados para identificar lugares que requieran una acción prioritaria, estando casi todos ellos basados en el ordenamiento de las estadísticas de accidentes según determinados parámetros, los que mediante valores límites generan los puntos, secciones o áreas buscadas. Existe concordancia entre los criterios que se han utilizado en Gran Bretaña (Dept. Envíronment, 197' Estados Unidos (Sparks, 1977) y Sud África (Brawn, 1972), que fundamentalmente contemplan; i) promedio de accidentes totales ocurridos en un período determinado, ii) tasa de ocurrencia de accidentes, que pondera la cifra anterior por el flujo vehicular para el caso de focos o por el total de ki_ lómetros viajados en el caso de secciones y, iii) número de accidentes esperados. Por razones de disponibilidad de información se utiliza con mayor frecuencia el primer criterio señalado, dado que el segundo requiere información de flujos vehiculares y el tercero requiere análisis estadísticos de suficiente sofisticación como para predecir un fenómeno de carácter aleí rio y de múltiple causalidad como es un accidente. Para este último caso, se han derivado algunas funciones empíricas (Sparks, 1977) y relaciones grj ficas (Me Guigan, 1982). Cabe mencionar que la presencia de un alto riesgo de accidentes con bajo nivel de flujo vehicular permite esperar un mayor pj tencial de reducción de accidentes frente a medidas de ingeniería de bajo costo, por lo cual, dicha información es además de importancia para asigna] prioridad a la identificación de áreas, ejes o focos (Dept. Environment, 1974). A pesar de no ser muy utiliaado es recomendable realizar la seleccií considerando la gravedad de los accidentes y eventualmente incluyendo razones externas (presión pública u otros). Es importante que en la formulación de un programa de reducción de aa dentes se fijen metas a alcanzar de la manera más clara posible de tal mam ra sea posible evaluar las medidas por su efectividad y costo , y asignar prioridades. En el caso chileno, en que aún no existe un adecuado conocí miento del problema, no parece factible fijar, por el momento, metas objed vas de reducción de accidentes según tipo en esta etapa de formulación. I'J vez que se tenga un diagnóstico detallado de la situación de accidentabili-" dad y el tipo de medidas posibles ,y algunos estándares nacionales de efecj tividad de ellos, parece razonable especificar metas en la etapa de formuli ción de un programa. 2.2. Métodos de análisis, evaluación y selección de medidas Los métodos de análisis están orientados a determinar tendencias o pal trones comunes que estén presentes en la ocurrencia de accidentes dentro del ámbito espacial definido para el estudio. El primer aspecto a considen

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se refiere a la información disponible en cantidad y nivel de detalle. La base de información que se ha utilizado normalmente en estudios de esta naturaleza es posible resumirla en tres grupos (D.E, 1974, Kemp et al, 1972; Muhlrad, 1984; Russam y Sabey, 1972; Brawn, 1972) ; i) reportes poli ciales, ii) observaciones directas y iii) análisis de conflictos. Los reportes policiales corresponden al sistema mas utilizado de recolección de datos, basado en el hecho de que en cada accidente existe una cobertura policial, principalmente destinada a servir de referencia a la justicia. Lo que se ha hecho normalmente es aprovechar esta cobertura y mediante formularios adecuados conseguir recolectar información detallada, de tal manera que sea posible realizar procesos computacionales de validación y procesamiento (González, Cannobbio, 1984). ■

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.........

El método de observación directa desarrollado en Gran Bretaña (Kemp et al, 1972) consiste en enviar un equipo, normalmente de dos personas especialmente entrenadas,a cada accidente que ocurre. Este equipo examina el sitio del accidente y los vehículos, recogiendo todos los elementos y características que tengan importancia desde el punto de vista de la se_ guridad vial. Aun cuando la información recogida presenta un gran nivel de detalle, recogiendo evidencias que posteriormente desaparecen, debe te_ nerse claro el gran costo que involucra al requerirse personal entrenado durante un período normalmente extenso hasta recoger una muestra represen_ tativa. Se ha estimado, dependiendo de los objetivos de cada estudio, un tamaño de muestra mínimo de 1000 casos. Por otra parte, experiencias realizadas en Gran Bretaña (Kemp et al, 1972) indican que no hay una gran diferencia entre esta información y la recogida a través de los partes p£ liciales. En el caso chileno, p. ej., no sería necesario tomar datos en terreno cuando concursa un equipo investigador de la CIAT dada la profundidad de su investigación (Ubilla, 1982). ..... Sobre el método de análisis de conflictos existe una amplia literatu_ ra y experiencia internacional. Su principal característica es que no requiere información previa sobre accidentes ocurridos. Su base teórica se encuentra en la observación directa de las maniobras, velocidades, posiciones, etc., de vehículos y objetos en un área en estudio, a partir de las cuales se generan situaciones de conflicto que presentan diferentes grados de riesgo. De la situación de conflicto surge una maniobra evasiva cuya consecuencia es finalmente la ocurrencia o no de un accidente (Russam y Sabey, 1972). Es claro que el mayor número de las situaciones de conflicto y maniobra evasiva no concluye en un accidente, sin embargo, se ha podido demostrar que existe una estrecha relación entre ambos. Experiencias en diversos estudios realizados utilizando esta técnica (R_u ssam y Sabey, 1977; Spicer, 1973; Muhlrad, 1984) han coincidido en señalar que la información sobre conflictos obtenida en 10 horas de observaciones puede representar la accidentabilidad producida en el mismo lugar en tres años considerando accidentes sólo con lesionados. Su utilización es recomendable para realizar evaluaciones preliminares de medidas de so^ lución y para recoger información en lugares donde no existen estadísticas previas o ésta es muy precaria. Actualmente se acompaña las observaciones con toma de videos durante todo el período y se está intentando perfeccionar la técnica buscando correlacionar la gravedad de los accidentes ocurridos, con fines de evaluación de medidas de solución (Muhlrad, 1984).

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Cualquiera que sea el método de recolección de datos la técnica bás¿ ca de procesamiento hoy día requiere del uso de la computación. A través del computador es posible obtener valores estadísticos medios y sus varianzas para todas las variables que concurren en un accidente determi^ nándose tasas y participación de elementos comunes. Trabajos que tradi cionalmente se han hecho en forma manual, como cuadros o matrices que resumen la información (Andreassend, 1983), confección de planos de ubicación y confección de diagramas de ocurrencia, actualmente también pueden ser desarrollados computacionalmente y manejados con gran flexibilidad para ordenar la información, buscar los elementos comunes (SORT) y otros. La profundidad del análisis requerido dependerá de la dificultad de encon_ trar dichos elementos, lo cual normalmente llevará a la necesidad de incorporar mayor información al sistema (Dept. Environment, 1974). También se requerirá un mayor nivel de análisis al no encontrarse soluciones cuya eficiencia haya sido comprobada, dificultándose por lo tanto la toma de decisiones. El proceso de evaluación de las medidas de solución propuestas puede realizarse en términos de análisis costo-efectividad o análisis beneficiocosto. En el primer caso, debe especificarse ciertas metas a alcanzar en cuanto a número y tipo de accidentes a reducir ,y el criterio de selección y ranking entre alternativas se realiza estimando los costos de inversión y efectividad en el logro de las metas. Este proceso exige el contar con una experiencia que se puede lograr sólo después de un período experimental significativo en cada ambiente. Por una parte, la especificación de metas requiere un conocimiento de tasas normales de ocurrencia o tasas de_ seadas de accidentes para cada circunstancia y según diferentes tipos, que sean alcanzables con los niveles de inversión y medidas que sea recomendable adoptar. Por otra parte, la medición de la efectividad en el logro de determinadas medidas para determinadas causalidades, requerirá un conocimiento empírico profundo en los diferentes ambientes de aplica_ ción • El análisis beneficio-costo consiste en realizar un proceso normal de análisis de rentabilidad el cual deberá hacerse en términos de rentabilidad social. La mayor dificultad estará en la medición de los beneficios del programa, que requiere estimar la reducción potencial de accidentes en el área en estudio considerando la posibilidad de aumento en el numero de accidentes en otros puntos y/o cambios en el tipo de acci dentes. Tendrá importancia la consideración de la gravedad de los acci dentes de tal manera sea posible evaluar los cambios esperados, considerando los costos sociales involucrados. También se recomienda estimar otros impactos de las medidas sugeridas que puedan ser cuantificados ec£ nómicamente, como son variaciones en los tiempos de viajes de usuarios de la red y en las maniobras que se realizan en puntos específicos (Dal-by y Ward, 1981). Todos estos beneficios (y/o costos según el caso) se deberán actualizar al año 0, considerando un horizonte no superior a 5 años (Inst. Highway Engineers, 1980; Dalby y Ward, 1981) aún cuando se recomienda usar como indicador la tasa de rentabilidad del primer año, lo cual implica considerar sólo beneficios para el primer año. Con este enfoque , la selección entre varios programas de reducción o entre alternativas de medidas de reducción al interior de un programa se realiza de acuerdo

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a criterios de rentabilidad económico-social. En la evaluación es importante considerar diversos aspectos para la estimación de las rentabilidades (Inst. Highway Engineers, 1980); i) tomar en cuenta el crecimiento vegetativo en la accidentabilidad y sus causas, ii) si la solución adoptada está ligada con modificaciones en la regula ción de tránsito hay que considerar el porcentaje de violabilidad de ellas y, iii) la evaluación supone que las características generales del medio ambiente se mantienen constantes. Si existe algún proyecto en estudio o ejecución que afecte al medio ambiente deberá ser incluido su impacto. 2.3. Evaluación de resultados Es conveniente estudiar los resultados que se logren con las medidas adoptadas, con el fin de validar las hipótesis originales y/o modificarlas perfeccionando el método de predicción de impactos y la evaluación. La maybría de los estudios realizados a la fecha a nivel de focos han uti lizado información sobre la accidentabilidad 3 años antes y 3 años después de implantada la medida. Los test empleados para determinar si existen va riaciones entre ambos períodos se han basado en distribución de Poisson, test chi-cuadrado y test de Fisher (Dept. Environment, 1974; Rainbird, 1981; Sparks, 1977; Faulkner and Eaton, 1977). La elección entre ellos depende de la cantidad de información necesaria para su aplicación. Los dos primeros se usan preferentemente para efectuar evaluaciones sobre el total de accidentes (numero alto) y el test de Fisher es recomendado para el caso en que el numero de accidentes totales (antes y después) es bajo. 2.4. Algunos resultados logrados con medidas de reducción B.L. Hills y G.D. Jacobs (1981) compararon los resultados obtenidos en cinco estudios diferentes en Gran Bretaña y U.S.A. Las principales conclusiones son: i)

Existe en general una muy alta rentabilidad de las medidas de gestión analizadas, sin embargo, se muestra una gran variabilidad en los indicadores de rentabilidad.

ii) Mejoramientos en la señalización de tránsito muestran tasas de retorno del 1er. año de 1.550 y 3.700 así como relaciones beneficio/costo de 47 y 15 para 4 estudios diferentes. iii) Instalación de semáforos muestra una relación beneficio/costo de 0.9 y 6.4 para dos estudios. iv)

Demarcaciones muestran relaciones beneficio/costo de 58 y 26,5 y tasas de retorno de 1er. año de 640 y 1.500 para 4 estudios.

B.E. Sabey (1979) estudió el potencial de reducción de accidentes con lesionados, basado en información de 4 años, concluyendo que desde el punto de vista de la ingeniería vial utilizando medidas de bajo costo la tasa de accidentes puede disminuir como mínimo un 20%. En ambos casos las medidas de bajo costo muestran elevados retornos económicos lo cual las lleva a ocupar el primer lugar en las opciones de

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medidas de solución. Resultados obtenidos en Nigeria (Hills y Jacobs, 1981) indican que las medidas a sugerir deben considerar el medio ambiente y comportamiento de los usuarios antes de ser aplicadas. Estudios del comportamiento de los conductores frente a una luz roja y frente a semáforos peatonales en varios países muestran una gran diferencia entre países desarrollados y del Tercer Mundo, variando entre un 6% y un 35,6% de conductores que no se detienen en el primer caso y de un 60% a un 84% en el segundo (Jacobs, üowning y Sayer, 1979; Hills y Jacobs, 1981). En Estados Unidos (ITE, 1976) se ha encontrado también importantes reducciones en el numero de accidentes y lesionados como consecuencia de la aplicación de medidas de bajo costo, pudiendo alcanzarse cifras superiores al 50%. La gran variabilidad de tasas de reducción encontradas en los diversos estudios analizados permite concluir sobre la inconveniencia de adoptar dichos resultados en ambientes diferentes, reforzándose la necesidad de estudios propios en cada realidad. 3.

Estudio de Medidas de Gestión en la Comuna de Santiago

Las características de la comuna de Santiago en lo que se refiere a numero de intersecciones y flujos vehiculares más la existencia de personal profesional calificado, permitió plantear un estudio piloto del impacto de diversas medidas de gestión de tránsito realizadas en los últimos años. La elección de medidas a ser consideradas, se baso en la búsqueda de aquellas que hubieran sido adoptadas en un numero importante de inte_r secciones. Para el caso de las intersecciones asociadas a cada medida , se busco a aquellas en que existiera un período posterior a la implantación suficiente como para realizar una comparación. El resumen de la distribución de medidas y el número de intersecciones asociadas, se muestra en la siguiente tabla:

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MEDI D A 1. 2. 3. 4. 5. 6.

N° de Intersecciones

Instalación de semáforos Instalación de semáforos peatonales Mejoramiento de semáforos (lámparas, ubicación) Demarcación y señalización Rediseño Medidas de gestión (retiro de semáforos,cambios de sentido del tránsito) 7. Intersecciones de control TABLA 1 :

21(20) 3( 1) 20(20) 15( 7) 12(12) 4( 4) 5( 5)

Medidas de gestión analizadas

Los números entre paréntesis corresponden al número de intersecciones que finalmente se emplearon en el análisis. La reducción fue producto prin cipalmente de las imposibilidad de disponer con cierta precisión de las fechas en que se implementaron las medidas y/o por deficiencias en la reco lección de la información. De acuerdo a la ley, a Carabineros de Chile, ante el conocimiento de la ocurrencia de un accidente de tránsito, le corresponde la función de asistir y recopilar todos los antecedentes que permitan posteriormente determinar los hechos y situaciones que pudieran causarlo, emitiendo para ello un parte que es luego remitido al juzgado correspondiente. Dentro de dicha institución existe además una unidad especializada como es la CIAT la cual por razones de capacidad concurre en forma prioritaria sólo en aquellos casos en que existan lesionados graves o muertes, alcanzando una cobertura aproximada en el Área Metropolitana de un 7% del total de ocu rrencias. En cada caso la CIAT elabora un informe técnico en el que se analizan en profundidad los hechos, por lo que la información que contienen es de gran utilidad para cualquier análisis posterior que se desee de la accidentabilidad. Existen a su vez, casos en los cuales Carabineros no concurre y que son denunciados por los propios participantes en las Comisarías más cercanas al lugar de ocurrencia, lo que da origen a los partes conocidos como constancias. De esta forma se puede concluir que exis_ ten dos fuentes de información para conocer los detalles de un accidente (dependiendo de su gravedad), estos son los partes policiales y los informes técnicos CIAT. Dada la cobertura que ofrece CIAT, sumado al hecho de que cada uno de sus informes técnicos tiene asociado un parte policial y a la magnitud y tipo de estudio que se deseaba realizar, se eligió a los partes policiales como fuente de información. Para ésto se debió concurrir directamente a las comisarías bajo cuyas respectivas jurisdicciones se encontraban las distintas intersecciones seleccionadas. De esta manera la recolección se centró en seis Comisarías de la comuna de Santiago (2a, 3a, 4a, 9a, 21a y 22a) trabajo desarrollado por un total de cinco personas. * . . .

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El período considerado en la recolección correspondió al cuadrienio 1981-1984 (en algunos casos se actualizo a Septiembre 85), tratando de abarcar así un período aproximado de tres años antes de la implantación de los diferentes medidas, cubriéndose la totalidad de los partes existeii tes (incluidos contancias). Para realizar esta labor se diseño un formula rio ad-hoc (Anexo 1), con el que se busco obtener el máximo de informa -ción relativa a cada accidente a partir de cada parte policial. De esta forma se recolecto información sobre un total aproximado de 1800 accidentes distribuidos entre las 80 intersecciones consideradas. Cabe hacer presente que debido a razones operacionales internas de Carabineros, al inicio de esta recolección (Febrero 1985) los libros que contenían los partes enviados a los juzgados de Policia Local durante los años 1981 y 1982 habían sido eliminados razón por la cual para di_ chos años sólo se contó con información relativa a partes de Mayor Cuantía (accidentes con lesionados menos graves, graves, muertos y algunos leves), hecho que obligó a manejar cuidadosamente la información para su posterior análisis comparativo. Debe señalarse también, la dificultad que significó, tanto durante la recolección como en el análisis posterior, la poca información que presentan algunos par^.s (principalmente constancias y casos sin lesionados), lo cual no permii... conocer elementos básicos como son las maniobras realizadas por los vehículos involucrados y la ubi cación precisa del accidente en la intersección. Por razones inherentes a la labor policial no siempre es posible trabajar en la obtención de información de accidentes a partir de los libros de partes, por lo cual, el trabajo de recolección tuvo finalmente una duración aproximada de 8 meses a jornada parcial. Con el propósito de permitir el proceso computacional de la información recolectada, se creó una codificación que utiliza el formulario anteriormente señalado como base y permite lograr un nivel de desagregación de las características descriptivas de cada accidente, adecuado para el análisis que se pretendía realizar. Todo el trabajo de procesamiento de la información se llevó a cabo en un microcomputador APPLE lie, desarrollándose una serie de programas int activos en lenguage BASIC, que permiten generar la base de datos, ordenarla por intersecciones y posteriormente presenta diferentes alternativas de procesamiento. En el análisis de la información se decidió emplear el sistema de "Matrices de Análisis" (Department of Environment, 1974), en los que se condensan las diferentes características asociadas a cada accidente permitiendo una visualización rápida de ellos. En virtud que el uso de dichas matrices está más bien dirigido al estudio de una intersección en forma singular más que un análisis conjunto, se consideró desarrollar una matriz con distintos niveles de desagregación. El primer nivel agrupa el tipo de accidente en sólo cuatro tipos (igual dirección, direcciones cruzadas, direcciones opuestas y miscelánea), en lo que respecta a maniobras previas considera sólo tres clases (detenido o deteniéndose, maniobra ev_a siva y otra maniobra) ,en lo relativo a infracciones sólo distingue si ellos son peatonales o vehiculares y finalmente la hora de ocurrencia de cada accidente lo clasifica en diurno o nocturno. El objeto de esta matriz

-107fue que permitiera de una forma global, una comparación rápida entre intersecciones. En el segundo nivel de desagregación, las clasificaciones utilizadas en la primera matriz fueron realizadas con mayor detalle, los tipos de accidente se aumentaron a 18 (por ejemplo, para el caso de direcciones cruzadas, ahora se considero si ellos eran en ángulo recto, por viraje a la derecha o por viraje a la izquierda) , para maniobras pre_ vias se consideraron 17 clasificaciones distintas, las infracciones de tránsito contemplaron ahora 8 casos distintos y en el caso de la hora de ocurrencia se crearon 7 períodos distintos. Debe señalarse que esta matriz de mayor nivel de desagregación es selectiva, lo que significa que en ella aparecerán solamente las clasificaciones para las cuales existen accidentes en cada caso, por lo cual pueden variar tanto de una intersección a otra como de un período a otro. Así mismo, se contempló la generación de una tercera matriz que entrega el resto de las características de cada accidente (N° de lesionados, tipo de señalización entre otros). Por ultimo, se entrega también una tabla que resume para cada accidente , su fecha, N° de formulario y las maniobras previas de cada uno de los vehículos participantes. El programa que permite la generación de estas tres matrices, contempla además la posibilidad de ordenamiento (SORT) por cualquiera de las características o clasificaciones, lo que representa una gran herramienta en el estudio específico de una intersección (Valenzuela, 1985). 4.

Resultados

De las medidas seleccionadas inicialmente (Tabla 1) , solo en algia nos casos la cantidad de información permitió obtener conclusiones que se puedan estimar de significancia estadística. Los resultados de este estudio deben considerarse parciales en el sentido de que no ha sido posible cubrir completamente el total de accidentes 3 años antes y 3 años después como recomienda la experiencia internacional. Esta misma razón llevó a realizar análisis del tipo agregado juntando el total de la mues_ tra para cada una de las medidas sin realizar análisis individual de intersecciones. De esta manera, se ha podido llegar a conclusiones prelimi_ nares para algunas de las medidas adoptadas que parecen indicar una cie£ ta tendencia que en el futuro deberá ser validada con más información. Cabe recordar que en todos los casos para los años 1981 y 1982 se cuenta sólo con información de accidentes con lesionados. 4.1. Instalación de semáforos En la Tabla 2 se entrega un resumen de los resultados obtenidos de analizar 20 intersecciones durante un período variable de meses antesdespués de la medida de instalación de semáforos. El total de accidentes analizados es de 275. Las principales conclusiones son: i)

La tasa de accidentes sin lesionados (sólo daños materiales1) perma-. nece prácticamente constante. Sin embargo, la estructura de este tipo de accidentes cambia radicalmente. Mientras en la situación sin semáforo más del 60% del total corresponde a accidentes de vehículos

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en direcciones cruzadas y en ángulo recto, en la situación con semáforo el 78% corresponde a accidentes de vehículos en igual dirección apro ximadamente 2/3 choques por detrás y 1/3 por cambio de pista. Cabe se-~~ ñalar que siendo las tasas medias indicativas de los efectos agregados existe una variabilidad interna entre las diversas intersecciones analizadas que aun no ha sido plenamente explicada (ver p. ej. valores ma_ ximos en Tabla 2). ii)

La tasa de accidentes con lesionados disminuye en un 58% al ser instala do un semáforo y el numero de atropellamientos en un 65%, mostrando una drástica disminución de los accidentes graves. El nivel de reducción present3 una gran estabilidad entre las intersecciones analizadas.

4.2. Demarcaciones Se pudo obtener información confiable para 6 intersecciones todas ellas en Avda. Manuel Rodríguez, con un período global de muestreo de 63 meses antes de la medida y de 81 meses después (10,5 y 13,5 meses por intersección). El total de accidentes fue de 13 con lesionados y 53 sólo con daños materiales . En la Tabla 3 se resumen los resultados del procesamiento de datos a partir de los cuales y considerando las limitaciones de la muestra, se puede concluir: i)

ii)

La tasa de accidentes sin lesionados muestra una ligera disminución de un 6% probablemente no significativa. Sí, al igual que en la instalación de semáforos» hay una disminución importante de los accidentes en direcciones cruzadas (33%). La tasa de accidentes con lesionados disminuye en un 88,5%, el número de lesionados en un 84% (graves en un 91%) y los accidentes en direcciones cruzadas también en un 84%, indicando incluso una mayor disminución en los accidentes graves que la medida de instalación de semáforos. ■

4.3. Rediseños La muestra considerada para la medida de rediseños está representada por 8 intersecciones de la Avda. Recoleta con un promedio de 14 meses por intersección y con un total de 113 accidentes registrados antes de la medida y 17 meses con 98 accidentes después. El rediseño considera repavimentación, ensari che de Avda. Recoleta en promedio en una pista, demarcaciones, iluminación, islas especiales para virajes a la izquierda y bandejón central o isla para peatones en algunos sectores. En la Tabla 4 se muestran las tasas medias de accidentes por año e intersección para diferentes tipos de accidentes y conse cuencias. A partir de él es posible concluir: i)

La tasa de accidentes total sin lesionados disminuye en un 24%, mostrando una disminución fuerte de los accidentes en igual dirección (28%) y un aumento de los accidentes en direcciones cruzadas (112%). Los primeros disminuyen fundamentalmente como consecuencia de las demarcaciones (accidentes por cambio de pista bajan en un 58%) y aparentemente por la habilitación de pistas especiales para viraje a la izquierda (accidentes "por detrás" disminuyen en un 17%) . Los segundos aumentan probablemente como

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consecuencia del ensanche de Avda. Recoleta en una pista. Se observa también una importante disminución de los accidentes nocturnos (36%). ii)

La tasa de accidentes con lesionados muestra disminuciones más impoj^ tantes que la anterior. El total de accidentes que se pueden clasifi^ car como graves disminuye en un 50% y el total de lesionados disminuye en u n 54%. Según tipo de accidentes, los atropellamientos disminu yen en un 50%, accidentes en igual dirección en un 69% (mayoritariameri te por detras),aumentando ligeramente los accidentes en direcciones cru zadas (18%) por las mismas razones entregadas anteriormente. .

4.4. Otras medidas Se estudio el efecto de otras medidas en que la información disponible no permite obtener conclusiones significativas. i)

Mejoramiento de semáforos (cambio de lamparas, ubicación de postes).Se estudio esta medida en el eje Avda. Matta siendo la base de comparación posible solo la de accidentes con lesionados (período 81/82 con período 83/84) no encontrándose diferencias apreciables. Cabe sí destacar, la gran cantidad de accidentes detectados en el período 83/84, aproximadamente 400, lo cual hace constituir a este eje en un gran foco de accidentes.

ii) Semáforos peatonales. La única fuente de información de importancia se constituyo en el semáforo peatonal de Avda. Santa María con Puente Los Carros. Considerando períodos comparables se observa una drástica disminución de los accidentes. En accidentes con lesionados de 2 atropellamientos se baja a 0 y en accidentes sin lesionados, 8 accidentes se reducen a 1 (básicamente accidentes "por detrás" o cambio de pista). iii) Retiro de semáforos. El tamaño nes con un total de accidentes accidente con y sin lesionados y 16 accidentes sin lesionados este punto de vista.

de la muestra es solo de 3 intersecciode 22. Para un período comparable, de 0 se aumenta a 6 accidentes con lesionados indicando un gran impacto negativo desde

iv) Intersecciones de control. Se recogió información en 5 intersecciones donde no se ha tomado ninguna medida de gestión de tránsito en los últimos años, con el objetivo de detectar alguna tendencia en la accideii tabilidad que puede alterar las conclusiones anteriores. No se observan diferencias significativas, siendo importante señalar que el tamaño de la muestra es pequeño como para obtener una conclusión definiti^ va al respecto. 4.5. Distribución de accidentes según tipo de vehículos En términos generales, para toda la muestra de accidentes , la partici_ pación de automóviles, locomoción colectiva y taxis superan el 90% del total de vehículos. Esto indica que la participación de camiones, motos y bicicletas es de carácter minoritario. Predominan claramente los accidentes de automóviles siendo sólo superados por locomoción colectiva en puntos muy específicos del eje Avda. Matta y Avda. Recoleta. En cuanto al efecto de las medidas estudiadas las conclusiones obtenidas sólo tienen un carácter preliminar.

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i)

En las intersecciones en que se instalo semáforo la participación porcentual inicial en accidentes de 77%, 11% y 10% entre automóviles, taxis y locomoción colectiva cambia a 59%, 12% y 21%.

ii)

En las intersecciones con rediseño disminuye la participación porceti tual de automóviles y taxis aumentando la de la locomoción colectiva.

Los resultados parecen indicar un mayor respeto a la señalización, de marcaciones y semáforos, por parte de automóviles y taxis que por parte de buses y taxibuses, sintiéndose el efecto fundamentalmente en los primeros y en mucho menor grado en los segundos. 4.6. Análisis económico preliminar Para la realización de este análisis se adoptó como costo medio de un accidente sin lesionados $ 200.000 y con lesionados $ 800.000, considerando la muestra de accidentes antes-después de medidas de semaforización, de_ marcaciones y señalización ,y rediseños. En la Tabla 5 se entregan los costos estimados, relación B/C y tasa de rentabilidad inmediata (T.R.I.), con valores aproximados (en miles de $, 1985). Costo Costo Anual Beneficios Relación Inversión Equivalente 1er.Año B/C (1) (2) (3) (3)/(2)

Medida

Semaforización 1.200 Rediseño 600 Demarcación y señaliz. 60(*) Tabla 5; (*) 5.

260 140 140

1.100 1.736 2.750

4,4 12,4 19,6

T.R.I.(%) (3)/(l) 92 289 4.583

Rentabilidad aproximada de medidas de ingeniería de bajo costo

Supone pintura de duración aproximada de 4 meses más señalización vertical. Conclusiones ■

A pesar de encontrarse esta línea de investigación en una etapa preliminar, los resultados obtenidos son promisorios. Parece ser definitivamente cla_ ro que la ingeniería de diseño vial urbano y la ingeniería de tránsito tienen mucho que aportar en términos de formulación de programas de reducción de acci_ dentes. A modo de ejemplo, es posible rescatar algunas cifras: i) A través de la instalación de semáforos es posible reducir los accidentes graves en un 58% y los atropellamientos en un 65%. La tasa total de accidentes y en especial la de sin lesionados no se modifica, observándose sin embargo un cambio de estructura al disminuir los accidentes en direcciones cruzadas y aumentar los de igual dirección. En términos de rentabi_ lidad aproximada, sólo por efecto de disminución de accidentes, se tiene una tasa de rentabilidad inmediata de un 92%. ii)

Las demarcaciones y señalización tienen un gran efecto sobre la ocurrencia de accidentes graves, disminuyendo estos en un 88,5% y el número de lesio-

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nados graves en un 91%. La rentabilidad de este tipo de medidas es notable alcanzando para la muestra obtenida una tasa de rentabilidad inmediata del 4583%. iii) Los rediseños muestran una importante tasa de disminución de accidentes sin lesionados (28%) siendo mas importante la de accidentes graves y atropellamientos que disminuyen en un 50% y de lesionados en un 54%. La rentabilidad de este tipo de medidas, para la muestra de accidentes recogida alcanzó una tasa de rentabilidad inmediata de un 289%. iv) En otras medidas de gestión, los tamaños de muestra no permiten obte ner conclusiones significativas. Será importante reforzar con mayores estudios el carácter negativo que presenta el retiro de semáforos y el carácter positivo que presenta la colocación de semáforos peatonales. El área de investigación de accidentes desde el punto de vista de la ingeniería tiene un desarrollo incipiente en nuestro país. Destacan dos estudios que es indispensable abordar para continuar su desarrollo. En primer lugar, la implementación definitiva de un sistema estadístico computacional de recolección de datos y en segundo lugar, la determinación del costo social para diferentes tipos de accidentes; con lesionados según su gravedad y daños materiales según su tipo (igual dirección, direcciones cruza das, etc.). El primero, se requiere para destinar los recursos de investigación al análisis de los datos y no a su recolección, que actualmente se lleva la mayor parte del esfuerzo, y el segundo, para poder realizar las evaluaciones de las medidas a nivel de impactos detallados y tomar decisiones. Los estudios realizados por González y Jofré (1983) en caminos nacionales y este en vialidad urbana, son definitivamente claros en señalar que la ingeniería tiene un rol de importancia que asumir en la reducción de los accidentes en el tránsito. Agradecimientos Los autores desean agradecer a Carabineros de Chile por facilitar el acceso a la información de accidentes. También desean agradecer a Computerland por su apoyo computacional. Referencias ANDREASSENü, D.C. (1983) Standard accident definitions: primary accident classes an accident types. Australian Road Research. Vol. 13, N° 1. BRAWN, R.J. (1972) The identification and improvement of accident black spots. Technical Manual K.21, National Institute for Transport and Road Research. Sud África. CANN0BBI0, J.E. (1984). Sistema de Información de Accidentes de Tránsito. Tesis de Grado Ingeniería Civil, Universidad de Chile, Santiago. DALBY, E. y WARD, H. (1981) Application of low-cost road accidents countermeasures according to an área wide strategy.Traffic Engineering & Control, Vol. 22, N° 11, 567-574.

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-117ANEXO 1

-119-

ROTONDAS

EN CHILE:

MODELACIÓN PRELIMINAR

Juan Enrique Coeymans Departamento de Ingeniería de Transporte Pontificia Universidad Católica de Chile y Sergio J. Aguayo Sonda Ltda.

Resumen El empleo de rotondas en Chile ha sufrido el impacto producido en el muri do por el cambio en las reglas de operación a partir de la década del 60. La necesidad de conocer cual es el real comportamiento de las rotondas en nuestro pais a fin de explicar capacidades y demoras, motivo la puesta en marcha de una serie de investigaciones al respecto, de las cuales este trabajo es una síntesis de los primeros resultados. El trabajo describe los acercamientos mas importantes al problema de mode^ lar las rotondas en el mundo, centrándose principalmente en las investiga^ ciones inglesas. Se explica las razones para optar por el acercamiento del TRRL, y la forma de realizar los experimentos en Chile, a fin de calibrar curvas para el país, así como el procesamiento y tratamiento de la información recogida, Junto con los resultados más relevantes producidos en términos de tipos de curvas seleccionadas, vehículos equivalentes promedio producidos, y curvas ajustadas, se entrega una comparación con experiencias análogas. Finaliza el trabajo con las principales conclusiones a fin de perfeccionar los resultados y continuar las investigaciones.

-120-

1.

Introducción

1.1. Antecedentes preliminares El empleo de rotondas como mecanismo de control de intersecciones tiene una larga historia. Desde comienzos de siglo (Laurence, 1980), y aun antes, ya existían famosos lugares en el mundo que operaban como ro_ tondas, el Columbus Circle en Nueva York, la plaza de l'Etoile y la Pla^ za de la Nation. En Chile, ellas hicieron su primera aparición en la actual plaza Baquedano, pero no empezó su utilización masiva sino hasta la decada del sesenta con la puesta en marcha del Plan Intercomunal de Desarrollo Vial Urbano. Las rotondas construidas en Chile tuvieron como padrón de diseño a las rotondas europeas y norteamericanas de la época, las cuales operaban con la regla de prioridad a los vehículos que entraban. Mientras se construían estas rotondas chilenas, cambió en Inglaterra y en muchos pají ses del mundo la regla de prioridad; ahora los vehículos que se desplazan alrededor de la isla central tienen la prioridad, y los vehículos que desean entrar deben esperar una brecha para incorporarse al flujo circulante. También nuestro país se incorporó al cambio de la regla de opera_ ción de rotondas. Las consecuencias de lo anterior fueron múltiples: las fórmulas de capacidad y demoras para entender el funcionamiento de las rotondas quedaron obsoletas comenzó una fuerte investigación sobre ellas principalmente en Ingl§_ térra, que todavía no termina las rotondas chilenas presentaron y siguen presentando problemas en la operación (ninguna rotonda antigua ha experimentado un rediseño adecuado), y la opinión publica tiene una imagen prejuiciada sobre sus beneficios no se sabe cuan adecuadas son las fórmulas y modelos explicativos de la operación de rotondas, desarrollados en otros contextos cultura^ les (diferente conducta de choferes), y no se ha validado y/o genera_ do acercamientos chilenos al problema. 1.2. Objetivos y alcances El contexto explicado en la sección 1.1., motiva la necesidad de _in_ vestigar sobre la validez de los modelos de capacidad y demoras (en definT tiva los modelos de capacidad son los fundamentales ya que las demoras son una función de ella) desarrollados en otros países. El objetivo del presente trabajo es entregar los resultados prelimina_ res a que se ha llegado en este tema, como parte de una investigación mas amplia sobre mecanismos de control de intersecciones.

-121-

El trabajo se concentra principalmente en la modelación de las capa^ cidades, y en la determinación & funciones de estas con respecto a cara£ terísticas geométricas o de diseño. El objetivo subyacente es producir herramientas analíticas que permitan diseñar rotondas que operen en nivje les cercanos al óptimo. 1.3. Contenido Aparte de esta introducción, este trabajo comprende cuatro capítulos. Una breve fundamentación teórica sobre el desarrollo de modelos de capacji dad de rotondas se entrega en el capítulo 2. Los experimentos realizados en Chile a fin de seleccionar y validar los modelos que parecieran más adecuados conforman el capítulo 3. Junto con la metodología de recolección de antecedentes se explica el procesa miento a que se sometió la información. El capítulo 4 se concentra en los resultados obtenidos hasta la fecha tanto en términos del mejor modelo seleccionado, los vehículos equivalentes en rotondas, las funciones de capacidad y la forma como influyen las características geométricas, así como la comparación con los resulta dos de trabajos similares. Finaliza el trabajo con el capítulo 5 en el que se entregan las priri cipales conclusiones. 2.

La Modelación de Rotondas

2.1. Introducción La modelación de rotondas comprende variados aspectos. Ellos sin em bargo, pueden sintetizarse en dos grandes grupos: la modelación de la ca pacidad y la modelación de las demoras. Las demoras, no forman parte de la etapa actual de la investigación que se está realizando, ya que ellas son función de la capacidad. Mien tras no se haya encontrado y validado una modelación adecuada de la capji cidad, no puede avanzarse a la etapa siguiente que es la comprensión de las demoras. En cuanto a la capacidad^ el cambio de reglas de operación desde la prioridad a los flujos entrantes hacia la prioridad a los flujos circulan^ tes, llevo a una modificación radical en la modelación de ellas. Desde la capacidad de una rotonda definida por la capacidad de la sección de entrecruce se reorientó la investigación hacia la capacidad de las ramas o pistas de entrada como elementos críticos. A continuación, se presenta en forma resumida el ceptual de ambos acercamientos.

desarrollo con-

■122-

2.2. Capacidad

de secciones de entrecruce

Aunque se conocía ya desde antes algunas recomendaciones entregadas por los gobiernos (Troutbeck, 1984), no fue hasta finales de la decada de los 50, que se llego a formulaciones analíticas. Wardrop (1957) hizo el primer intento de estimar la capacidad de la sección de entrecruce. Llego a una expresión en que dicha capacidad es una función de las caracterís_ ticas geométricas de la sección de entrecruce, del ancho de entrada, y del entrecruzamiento de vehículos en el tramo. En la Fig. 1. se detalla gráfi camente los parámetros definidos por Wardrop (1957). La formula a la que llego después de experimentos en terreno fue:

(1) en que Q = capacidad total de la sección de entrecruce en pcu/hr p ■ proporción de tráfico entrecruzado y los demás parámetros co_ rresponde a características geométricas según la Fig. 1. Diversos investigadores trataron de modificar y perfeccionar dicha formula, ya sea introduciendo factores que tomaran en cuenta la composi cion del tráfico o la adecuación a las nuevas reglas de operación mencio_ nadas en el punto 1 (Philbrick, 1977). El cambio realizado, asumido también en muchos otros países, permitió aumentar la capacidad de las rotondas existentes hasta la fecha en alrede_ dor de 10% y reducir las demoras en un 40% (Troutbeck, 1984). Las nuevas reglas de operación introdujeron cambios sustenciales en la forma de entender los elementos críticos de una rotonda en términos de capacidad. La sección de entrecruce no fue más la parte decisiva, sino que los accesos; como consecuencia de lo anterior, diversos autores cuestionaron la aplicabilidad de la fórmula de Wardrop (Ashworth y Field 1973). Para un detalle de las críticas, consultar Coeymans y Aguayo (1984) Hasta la década del 70, no hubo otra fórmula para el diseño que la de Wardrop antes mencionada. En esta década, comienza los intentos por per_ feccionar, modificar y/o cambiar completamente el acercamiento que se tenía hasta ese momento (Blackmore,1970; Marlow y Blackmore, 1973 y 1975), Los intentos desembocaron en el empleo de herramientas ya conocidas (ace¿ tación de brechas o gaps, Tanner, 1962) y a desarrollos analíticos y empí_ ricos basados en ellas. 2.3. Capacidad de accesos Dado que las nuevas normas de operación de rotondas (off-side-priority) conducen a que los vehículos en los acceso se incorporen a la rotonda solo encuentran una brecha lo suficientemente grande, pareció natural entender a las rotondas como una colección de intersecciones prioritarias en forma de

"T".

-123-

Tanner La modelación anterior condujo a tratar de emplear las formulas a que había llegado Tanner (1962), para determinar el flujo máximo que pue_ ¿e entrar a una intersección prioritaria.

Asumiendo que la formula de Tanner es correcta había dos formas de icercarse a una uodelacion apropiada. La primera, linealizar la ecuación de Tanner y relacionar los parámetros de la recta con las características métricas del acceso. La segunda forma, consiste en tratar de correlacionar los parámetros geométricos a partir de datos en terreno. El primer acercamiento fue el de.l TRRL. El segundo fue el de la Universidad de I ¿outhampton. b)

TRRL

Maycock (1974) fue de los primeros en aceptar la formulación de Tanner, pero que postulo una linealizacion de ella a fin de simplificar su empleo. La Fig. 2 muestra que la formula lineal es una buena aproximación e la formula de Tanner. Analíticamente la expresión de Maycock postula que:

Kimber (1980) desarrollaron relaciones para correlacionar F y f con d±_

Philbrick (1977), Kimber y Summens (1977), Glen, Sumner y Kimber (1978) aber (1980) desarrollaron re^ ierentes parámetros geométricos.

-124-

Los parámetros más empleados, cuya descripción física se encuentra en lasFig. 3 y 4 son los siguientes: e = ancho de entrada o desemboque en la rotonda (m) u ■ ancho de circulación (m) D = diámetro de la circunferencia inscrita (m) i ■ longitud sobre la cual se produce el ensanche de entrada v = ancho de pistas de llegada de accesos (m) r = radio de entrada (m) s = (e - v)/£ = agudeza del ensanche $ = ángulo de entrada Para una descripción más detallada de los diferentes acercamientos puede consultarse Coeymans y Aguayo (1984), así como Troutbeck (1984). Esfuerzos hechos para ajustar curvas diferentes a la lineal (Kimber; 1980) no mejoraron significativamente las predicciones. c)

Southampton

Al mismo tiempo que el TURL trataba de ajustar las formulas lineales, otros investigadores trabajaban en determinar los valores de los parame tros de Tanner. Entre ellos el trabajo de la Universidad de Southampton aparece como el más importante. En efecto, Armitage y Me Donald (1974) estimaron los parámetros a partir de gaps aceptados y rechazados. Así mismo, Se desarrollo una ecuación de Tanner modificada para entradas con ensanches,se indico un método para estimar T y T de datos de intervalos o "headways". 2.4. Modelos de simulación: SIMRO y ARCADY Las simplificaciones de Tanner y las nuevas definiciones geométri cas introducidas por Southampton(Coeymans y Aguayo, 1974), constituyen la base para el diseño de SIMRO (Chin \t 1985) que es el modelo de simulación de rotondas más elaborado y ajustado hasta la fecha, aun que desgraciadamente todavía no está en etapa de comercialización y de empleo masivo. A su vez, los desarrollos del TRRL llevaron al diseño de ARCADY (A Roundabout Capacity and Delay Model), que sin tener el grado de afinamiento de SIÍIRO a nivel microscópico, permite sin embargo emplearlo con relativo éxito para el diseño de las rotondas.

-125Experimento , 1. Elección de tipo de modelo La simplicidad de los modelos lineales desarrollados por el TRRL, indujo a elegirlos como aquellos a validar en el caso chileno. Aunque conocían los aportes y afinamientos que las investigaciones de Mc->nal habían introducido, la reducida cantidad de rotondas existentes Chile, y la dificultad de medir y estimar parámetros de gaps y head-tjs como los que éste requería, aparte de la escasez de un rango signi^ ligativo de parámetros geométricos, llevo a no emplearlos y estudiarlos ^or el momento (Aguayo, 1985). .2. Recolecion de la información En un acceso de rotonda se encuentran dos flujos, el compuesto por Los vehículos entrantes y el de los circulantes. Para analizarlos, se uiere conocer ambos flujos en un período de tiempo con condiciones I homogéneas. La condición de homogeneidad de la información está dado por la "SÍI foración plena", definida como el flujo suficiente para causar una cola rsrable en un acceso a la intersección (Kimber, 1980). El conjunto de movimientos que componen un acceso de rotonda en con_ iones de "saturación plena" , pudo ser cubierto por mediciones con I equipo de video portátil ya que este reúne las ventajas de facilidad de I operación en las mediciones en terreno así como un manejo seguro y re^e_ Las mediciones se efectuaron durante períodos de "saturación plena", tratando en lo posible de llegar a al menos entre 50 y 60 períodos de 1 ainuto (50 a 60 minutos). En algunos casos se llegó hasta cerca de 3 ho ras de recolección. La diferencia en el número de períodos está dada porque a igual :iempo de filmación, no necesariamente se tiene igual número de intervalos i saturación plena. Se prefirió realizar el rechazo de intervalos en laboratorio, donde se podía repetir y rever la situación, que hacerlo en terreno cometiendo errores y perdiendo información. 3.3. Lugares de recolección Con el fin de lograr la condición de "saturación plena", se obtuvo la valiosa ayuda de Carabineros de Chile, ya sea provocando colas o cambiendo el diseño de la intersección con conos. De esta forma la muestra quedó compuesta por 21 intersecciones y cin_ co cambios de diseño. Los

accesos medidos fueron:

-126-

Rotonda IF IF P2 PA PA PA PA PA PA GR GR QU QU QU QU DE DE DE DE DE DE DE VM VM

Intersección Vitacura Oriente Manquehue Sur Vitacura Oriente Tomas Moro Crist. Colon Oriente Los Dominicos Chesterton IV Centenario Norte Crist. Colon Poniente Americo Vespucio Sur-2 Americo Vespucio Sur-3 Americo Vespucio Sur-1 Americo Vespucio Sur-3 Americo Vespucio Nor-1 Americo Vespucio Nor-3 J.P. Alessandri Oriente Departamental Oriente Americo Vespucio Ñor J.O. Alessandri Ñor Americo Vespucio Sur-1 Americo Vespucio Sur-2 Americo Vespucio Sur-3 Vicuña Mackenna Norte Americo Vespucio Norte

N° intervalos recolectados 59 51 48 60 49 69 61 53 51 49 79 66 73 59 61 58 43 199 66 72 49 68 124 45

Configuración

2 2 3 2 3 1 3 1 1 1 3 1 2 3 1 1

Configuraciones : 1 ■ dos pistas de acceso y dos pistas de aproxima_ cion 2 ■ dos pistas de acceso y una pista de aproximaccion 3 = una pista de acceso y una pista de aproximación TABLA 1: Antecedentes sobre recolección 3.4. Procesamiento La información recolectada por equipo de video se reprodujo en una pantalla, de TV y se contaron los vehículos entrantes v/s los circulantes en condiciones de "saturación plena" durante lapsos de tiempo de un minu to. La información fue procesada computacionalmente .

mam

-127-

Resultados Tendencia de curvas Asignando factores de equivalencia arbitrarios, se probaron las sji guientes curvas: - regresión lineal - regresión bilineal semi-log para la variable dependiente semi-log para la variable independiente Para el análisis estadístico de estas distintas tendencias se usó el paquete Biomedical Computer Programs-P serie (BMDP) en su versión 1981 (DLxon , 1981). En cada acceso, con los datos de flujos entrantes y circulantes por intervalo, se ajustaron regresiones para cada uno de los tipos de curvas anteriores. Para las regresiones el BMDP entrega los siguientes estadígrafos: -

Matriz de covarianza Matriz de correlación Coeficiente de correlación múltiple cuadrado Test F Análisis gráfico de los residuos Gráfico cuadrático de la probabilidad normal de los residuos.

Sin embargo, el uso de los estadígrafos no es determinante para obte_ ner la mejor curva (Gujarati, 1978), sino además se debe verificar que las regresiones se ajusten a las condiciones teóricas. En este caso, la condición teórica relevante es la de obtener pen dientes negativas para la regresión, ya que de otra manera se esta_ ría aceptando que las capacidades de los accesos crecen junto con el aumento de flujos circulantes. Obtención del mejor ajuste De las tendencias probadas, en el modelo bilineal, tan sólo una in tersección cumple los requisitos para comportarse como tal, sin em bargo, no tienen una configuración qué permita este comportamiento. Las curvas del tipo lineal y tipo semi-log son las que arrojan mej£ res resultados, sin embargo, el comportamiento en los límites de es^ tos últimos tipos de curva no resulta aceptable (flujo entrante cero o capacidad infinita), por lo cual se optó por el modelo del tipo lá neal. La bondad de los resultados de las curvas semi-logarítimica deja abierta la posibilidad de probar estos modelos en condiciones que calibren extremas.

-128-

De los resultados es posible inferir que la dispersión de la variaii za de los puntos, admite la existencia de curvas lineales o semi-log por lo menos (Aguayo, 1985) Vehículos equivalentes Usando la metodología de Philbrick (1977) se obtienen factores de equivalencia para accesos de rotondas aceptando un comportamiento lineal. Se tentaron una serie de valores para los factores de equivalencia de los vehículos entrantes. Se ajustaron así 16 regresiones para cada acceso. La combinación de factores de equivalencia que arrojo un mejor COJB ficiente de correlación múltiple cuadrático fue la alternativa ele_ gida. De esta manera, para las distintas configuraciones probadas, ya deja critas en el punto 2 de este trabajo se obtuvo: Configuración

Tipo de Vehículo

Factor Equival. (veq/veq)

1

Buses entrantes Camiones entrantes Buses circulantes Camiones circulantes

2,08 2,08 2,44 2,00

3

Buses entrantes Camiones entrantes Buses circulantes Camiones circulantes

1,50 2,25 3,15 3,55

TABLA 2:

Factores de equivalencia

Para la configuración dos no se obtuvo valores

convergentes.

Curvas resultantes Siguiendo el criterio de Philbrick (197 7), se busco la relación eri tre los parámetros del modelo lineal (la pendiente f y la intercepción F) y las características geométricas del acceso modelado. Aunque las medidas, obtenidas de planos y/o de mediciones en terreno no tienen toda la precisión que daría un levantamiento topográfico, resulta interesante observar los resultados de la primera aproxima cion para obtener tendencias.

-129-

-130-

Los resultados se presentan en la Tabla 3. De ellos es posible infe_ rir, que aunque alejados de la realidad en algunas ocasiones, consis_ tentemente, los valores predichos para el ajuste chileno son mejores que los entregados por otros modelos, incluso cuando ellos se validan en sus parámetros.

TABLA 3: Comparación entre flujos entrantes medidos y estimados a partir de los distintos modelos

Conclusiones Las principales conclusiones son las siguientes: a)

En términos generales, la condición de saturación plena es indis_ pensable para la validez del modelo, lo que queda comprobado por la dispersión de los puntos que no cumplen esta condición y el mejor ajuste de la configuración tipo 3 en donde hay cola perma_ nente.

b)

Si bien los estadígrafos del modelo obtenido son en rigor bajos, comparando con experiencias similares de otros países, encontra_ mos un rango similar de valores.

-131-

c)

La confiabilidad de la base de datos y la suficiente documenta^ cion sobre los puntos medidos permitirá continuar la línea de investigación.

d)

De las características geométricas medidas y observadas se puede inferir: - Los diseños de rotondas en Santiago de Chile fueron hechos >en el concepto de las antiguas rotondas inglesas, que daban priorjL dad al flujo entrante sobre el circulante. - Los accesos no tienen un diseño que permita aprovechar una adecuada interrelacion entre flujos entrantes y circulantes, sino que mas bien la entorpecen, como por ejemplo angostamieri tos en un acceso conflictivo u obstáculos visuales para el flujo entrante.

e)

En general la Rotonda es una buena solución, siempre que este dji señada apropiadamente. No hay sin embargo en Santiago diseños que incorporen los aportes de estudios recientes.

f)

Sería interesante realizar pequeñas modificaciones al actual d¿ seño de rotondas y verificar el efecto que se produce con su in troducción. Esto serviría para ampliar la base de datos existeii tes y el rango de las variables de diseño.

g)

Aparece conveniente realizar con la base de datos existentes, ajustes a partir de intervalos diferentes de 1 minuto. Así como volver a medir en aquellos accesos en que las formulas ajustadas no entregan una buena predicción. Se verificaría por una parte que los datos son correctos o se podría detectar las causas o mo_ tivos Operacionales que llevan a una distorsión en las prediccio_ nes. En este sentido, se aprende más del comportamiento y de las variables explicatorias de las rotondas por los casos fuera de rango que por el conjunto de accesos promedio.

h) Cuando se llegue a un ajuste razonable en las capacidades se de_ be avanzar a la etapa siguiente de ajustar fórmulas para las de_ moras y colas. Agradecimientos

■■ .

Este trabajo ha sido realizado gracias al finaneiamiento de la Dire£ cion de Investigaciones de la Pontificia Universidad Católica de Chi le y el Fondo Nacional de Investigación Científica y Tecnológica.

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-134-

-136-

FIGURA 3: Parámetros del TRRL

-137-

FIGURA 4:

Agudeza ensanche, TRRL

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CONSECUENCIAS PRACTICAS DE UN NUEVO MODELO DE DISPERSIÓN DEL TRAFICO*

Jaime Gibson Departamento de Ingeniería Civil Universidad de Chile

¡ s umen Una reformulación, desarrollada por el autor, del modelo de dispersión Robertson permite eliminar inconsistencias en la reproducción del tiempo :¿io de viaje y demuestra que su parámetro K es irrelevante. La nueva formula ha sido introducida en dos de los programas computa-íionales más usados para gestión del tránsito: TRANSYT y SATURN. Este tra-fcajo explica los cambios efectuados y presenta un análisis de sus consecuen_ .as, basado en experimentos simulados. Se prueba que, en ambos casos, hay una mejora en los resultados, destacando la ganancia en consistencia. Las diferencias que se producen con el muevo modelo son mucho menores a nivel de red que de arco o nodo, por efec-::s compensatorios que se explican. Se prueba también que la programación óptima de semáforos coordinados se modifica en algunas situaciones, siendo «ucho más sensible al modelo mismo que al valor de sus parámetros. Este pue_ ce ahora, en TRANSYT, ser especificado por el usuario. Los cambios en los programas computacionales son muy sencillos y no conllevan una variación pe_r ;eptible de su tiempo de ejecución.

* Esta investigación ha contado con financiamiento del Fondo Nacional de Desarrollo Tecnológico, Proyecto 110-84.

-1401.

Introducción

Para estudiar medidas de gestión del transito se ha hecho cada vez más necesario disponer de herramientas capaces de reproducir la circulación vehi^ cular en redes de tamaño relativamente grande, como resultado de la conciencia de que dichas medidas provocan efectos significativos mas allá de su lugar inmediato de aplicación. Así han surgido métodos computacionales como TRANSYT (Robertson, 1969; Vincent, Mitchell y Robertson, 1980) y SATURN (Bolland, Hall y Van Vliet, 1979). Ambos están basados en una lógica macroscópica de simulación del tráfico, mediante histogramas cíclicos de flujo (Robertson, 1974). En la generación de éstos, un modelo de dispersión del tráfico desempeña un rol crucial en la vinculación de procesos de salida y de llegada entre nodos adyacentes. Los dos programas hacen uso del modelo desarrollado por Robertson (1969), aunque el TRANSYT lo hace con más detalle. El autor demostró (Gibson y Aguirre, 1984 a y b) que dicho modelo presenta una inconsistencia en su especificación y propuso una fórmula alterna tiva, muy similar computacionalmente, que resuelve este problema. Esta fórmula ha sido introducida en TRANSYT (versión 8) y SATURN, con el propósito de estudiar los cambios que se producen a nivel agregado (en redes) con respecto a la modelación original. Los cambios afectan a los histogramas y, por lo tanto, a la demora uniforme y a las detenciones, que se calculan a partir de ellos. Es de esperar que aparezcan diferencias en la estimación de estas variables para una programación de semáforos dada, que es el caso relevante para el SATURN y para TRANSYT en su fase de simulación. También , que difieran las programaciones óptimas para una misma red, obtenidas mediante TRANSYT. Por otra parte, como el nuevo modelo no usa el parámetro K, su lugar en la actual entrada de datos del TRANSYT puede ser ocupado por los parámetros que verdaderamente influyen en la dispersión. Interesa entonces estudiar la sensibilidad de la simulación y optimización (en TRANSYT-8) ante estos parámetros. Las modificaciones introducidas, y su origen conceptual, son descritas en el Capítulo 2 de este trabajo. El Capítulo 3 recoge los resultados relacionados con la simulación del tránsito, en tanto que los relativos a optimización están contenidos en el Capítulo 4. Las conclusiones se resumen en el Capítulo 5. 2.

El Modelo Modificado El modelo original de Robertson es de carácter recursivo, dado por:

-141-

Si bien todas las formulas anteriores para F y T son muy parecidas, las pequeñas diferencias entre ellas (valores estándar o especificados por el usuario, distinción de buses) tienen consecuencias cuantitativamente nada despreciables, como se verá más adelante. Conviene hacer notar que las ees. (2) a (8) fueron sacadas de las subrutinas correspondientes, ya que en el caso de los arcos de buses son distintas a las que se dan en el manual de uso del programa. El modelo modificado mantiene la ec. (1) y usa una expresión para F que no depende del tipo de arco, que es: (9) Además , asume parametrizadas las expresiones para T, con una forma provisional:

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-143-

En los arcos de buses en TRANSYT-8, la expresión de F (ec, 6) se pare^ mucho a la ec, (9), excepto por no introducir el carácter entero de T. ec. (4), que determina T¿ redondea por abajo. Como consecuencia, en este o TRANSYT-8 subpredice (tp < t) pero mas acotadamente; entre 1 y 5%, La resión modificada también subpredice, pero en menos de 1%, En síntesis, la reproducción del tiempo medio de viaje mejora considera lamente con la modificación. Es cierto que en TRANSYT-8 el valor de K puede ser especificado por el uario para cada arco de trafico general, y de la ec. (12) es evidente que de encontrarse un K que anule la diferencia. Sin embargo, es absurdo te-r un parámetro con estas características. El éxito de la formula modifica-que no lo incorpora, ratifica esta aseveración. Al eliminar K, queda espacio disponible en la entrada de datos del 3ANSYT8. Esto permite, con una ligera modificación adicional del programa, ■ue el usuario pueda especificar parámetros de T, que son los realmente inventes en la dispersión, que son valores estándar en la versión original, ■k ampliamente reconocido que no hay razón para esperar que sean constantes Universales pero, de hecho, así habían sido tratados hasta ahora por la rigi_ oez del programa. Los cambios necesarios en los programas computacionales son muy senci.los y afectan a las subrutinas STOPUT y TINPUT (esta,una instrucción) en EtANSYT-8 y a la subrutina PLDIS en SATURN. Las versiones modificadas permiten: en SATURN, calcular F con la ec. (9); - en TRANSYT-8, calcular F con la ec. (9), y especificar: 8 , en arcos de tráfico general 6 , en arcos de buses sin parada o , en arcos de buses con parada. Los valores estándar anteriores de estos parámetros se mantienen como va lores por defecto. Un listado en FORTRAN de los cambios puede obtenerse directamente del autor, Ahora bien, el análisis precedente está basado en un_ proceso de predicción de histograraas (i.e. para un arco) y es evidente que la inconsistencia en la reproducción del tiempo medio de viaje está asociada a una deformación de ios histogramas predichos. En palabras simples, TRANSYT-8 tiende a hacer llegar los vehículos más tarde a la intersección, en arcos de tráfico general, y más temprano, en arcos de buses. SATURN, que no hace distinción, tiende a retrasar las llegadas. Para una programación del semáforo dada, las demoras y detenciones calculadas de los histogramas deben ser diferentes al levantar la inconsistencia,

-144También deben producirse diferencias en intersecciones no semaforizadas pues los patrones de llegada por las ramas principal y secundaria derivan de un proceso de dispersión, Dichas variables deberían tener valores mayores en arcos de buses controlados por semáforo, con el nuevo modelo, porque este predecirá sus llegadas algo mas tardías. Entonces, vehículos que llegarían al final del período de verde y pasarían, en la versión original, quedaran detenidos durante toda la roja en el otro caso. Lo inverso debería ocurrir en los arcos de tráfico general, en que la tendencia del modelo original es a sobrepredecir el tiempo medio de viaje. Pero estas variaciones se reflejarán en los patrones de salida, que son el punto de partida para generar las llegadas a la intersección siguiente. El efecto agregado no es predecible analíticamente por la forma compleja de los histogramas, de modo que es necesario investigarlo empíricamente. De esta labor se da cuenta en los capítulos siguientes. 3.

Efectos en la Simulación del Tránsito

3.1. Metodología Los efectos que se pretende identificar, en este caso, son cambios en la estimación de demoras y detenciones para una programación dada de los semáforos de la red, como consecuencia del uso del nuevo modelo de dispersión. En rigor, el análisis debería limitarse a la componente uniforme de ellas pues la aleatoria es derivada mediante fórmulas ajenas a los histogramas. Sin embargo, esto plantea dificultades prácticas y haría algo más oscuro visualizar el impacto de conjunto, en magnitud absoluta. El estudio se ha realizado separadamente para los modelos TRANSYT-8 y SATURN. Para el primero, se usa el índice de funcionamiento (IF) de la red, que es una suma económicamente ponderada de demoras y detenciones, que el programa entrega en su salida de resultados para cada arco y para el total de la red. Se trabaja con dos redes: una, real, representa la zona de acceso al centro de Santiago desde el Oriente y comprende 17 nodos semaforiza-dos y 95 arcos (ver Figura 1); la otra, artificial, tiene una estructura sencilla y geométricamente simétrica, con nodos semaforizados, 4 cuellos de| botella y 24 arcos (ver Figura 2). Para SATURN, se utilizó una red real, correspondiendo a un área de la comuna de Providencia recientemente estudiada con dicho modelo (CITRA, 1985 Contiene 62 intersecciones y 461 movimientos simulados. Las demoras y déte ciones aparecen directamente en la salida de resultados, En este caso, intej resa también ver si hay algún cambio en la asignación de flujos que produce. Tratándose de TRANSYT-8, se ha distinguido el caso de usar los parí tros estándar para T del de introducir otros valores para ellos. En general, se compara la versión original del modelo con la que incluye, como única modificación , el nuevo modelo de dispersión. Esta ulti por conveniencia, se denota por TRANSYT-8A y SATURN-A,

-145TRANSYT-8, con parámetros estándar para T Este caso implica además que el valor de K en TRANSYT-8 es 0,35, Se kauló primero, con las versiones 8 y 8A, la red real usando la punta de 1: tarde. El IF obtenido, separando arcos de buses de arcos de tráfico ■e-eral, para toda la red es:

Tal como se preveía en el Capítulo 2, hay subestimación del IF en ar-tcs de buses y sobreestimación en los otros, con el modelo original. Pero la diferencia es cuantitativamente pequeña, en conjunto. Es necesario estudiar si esto ocurre como efecto agregado o se da así ■reo por arco. Primero se hizo una verificación muestral de que la repro■eccion del tiempo medio de viaje fuera correcta con 8A y sesgada con 8, kceprobándose la hipótesis mediante los histogramas que produce el modelo. En cuanto al IF por arco, hay que distinguir tres casos: - arcos de entrada a la red, en los cuales no hay dispersión y, consecuentemente, no hay variación; - arcos de poca longitud, en los cuales el efecto de la dispersión es restringido. Se adopto como límite para esta categoría una longitud de 80 m; - arcos de longitud normal o grande. La distribución del número de arcos y del IF por categoría aparece en la Tabla 1. Se excluyen 14 arcos de buses con paradero, cuyos IF no se Coman en cuenta (Gibson, Saavedra y Spoerer, 1982).

TABLA 1 : Variación según grupo de arcos

-146La principal observación que surge es que el efecto en los arcos normales es de magnitud nada despreciable (3%). Una desagregación individual de este grupo se muestra en la Tabla 2, que contiene una clasificación de acuerdo con el monto porcentual de la diferencia entre IF con 8A versus con 8, Puede apreciarse que sucede algo imprevisto: hay arcos de buses en que el IF disminuye y de otros vehículos en que aumenta, con la versión 8A. Lo mismo pasa, a nivel agregado, en los arcos cortos (cf. Tabla 1), La explicación de este fenómeno es que existen efectos compensatorios de las tendencias discutidas en el Capítulo 2, En esencia, el mecanismo que les da origen es que, por ejemplo, en un arco de otros vehículos, las llegadas "tardías" a una intersección se transforman en salidas al inicio del período de verde, en vez de al final. Entort ees, un patrón de llegadas "retrasado" se convierte en un patrón de salidas "adelantado" y aunque la dispersión de este ultimo tiende nuevamente a retrasarlo, en conjunto esto último puede tener un peso menor. Así, las demoras y detenciones en el nodo siguiente serían menores que las calculadas por la versión 8A. Hay factores de compensación adicionales, pero todos actúan de esta misma manera. En todo caso, los datos de la Tabla 2 reflejan que la tendencia pi cipal es la prevista . Por otra parte, en no pocos arcos hay diferencias sustantivas del IF ei tre ambas versiones, llegando a superar el 20% en módulo.

TABLA 2 : Rango de diferencias en IF, en arcos normales En suma, la relativa constancia del IF de la red esconde cambios significativos. Nótese además que el efecto de sobrepredicción para autos y subpredicción para buses contribuye a la compensación del IF total, pero en forma espúrea. Ciertamente, las variaciones son de mucho mayor entidad a ni vel de arco; no deja de ser afortunado que los factores compensatorios tei fuerza suficiente paaa tender a anular las diferencias individuales.

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Pero es indiscutible que ella dependerá de características particula-de cada red, de modo que no puede confiarse indiscriminadamente en su :ión. Para confirmar esta aseveración, se aportan dos ejemplos, Uno es simulación de un subconjunto de la red real y el otro es la de la red :ificiál (con repartos por equisaturacion y desfases nulos en fase 1), JS IF figuran en la Tabla 3.

TABLA 3 ' Simulación de otras redes En el primer caso, la compensación actúa más débilmente y en sentido itrario en los arcos de buses. En el segundo, su fuerza es alta y doraiite en arcos de otros vehículos. Finalmente, conviene señalar que el iempo de ejecución no presenta variación perceptible, lo que era de espeir.

.3. TRANSYT-8, con parámetros de T diferentes a los estándares Aquí ya no tiene sentido comparar las dos versiones, por la rigidez TRANSYT-8 a este respecto. Se trata de investigar, simplemente, la inLuencia de los parámetros de T, que controlan la dispersión con el nuevo ielo. Su importancia radica en que poder especificarlos es una ventaja íicional de este. Los valores usados para los parámetros, con la nomenclatura de las jecs. (10) y (11) , son: 3 ■ 0,72, 6 = 0,8 y cr = 0,6. Estos fueron tomados líe estimaciones preliminares en calles de Santiago (Gibson y Aguirre,1984 a). Fueron simuladas las redes real y artificial, con la versión 8A. Los I resultados aparecen en la Tabla 4, El efecto de conjunto es pequeño, en ambos casos, y de sentido variaIfcle. Téngase en cuenta que por ser T entero, la modificación de sus pará[metros no siempre cambiará su valor ni, por lo tanto, el de F. Se despren-Ice también que es natural que haya arcos para los cuales hay cambios de ciejr I ta magnitud y otros que permanecen invariantes. Con todo, el resultado agregado es poco significativo.

-148-

1) 2)

con parámetros estándar con parámetros diferentes. TABLA 4¡ Efecto de parámetros de T en la simulación

3.4. SATURN, con parámetros estándar para T En teoría, los cambios en los histogramas de flujo podrían acarrear consecuencias de considerable importancia en este caso. SATURN los utiliza para construir curvas demora-flujo en las que basa un proceso iterativo de asign£ ción. Por esta razón, diferencias a nivel de arco parecerían tener un rol más destacado. Además, la inconsistencia del modelo original podría dar pie a per_ turbaciones en el proceso de convergencia interna simulación-asignación. Pero cabe tener presente que la asignación se realiza para rutas (conji tos de arcos) alternativas, de manera que los factores compensatorios antes comentados pueden reducir drásticamente el alcance práctico de las diferencias por arco. Es ahora evidente que esta es una cuestión casuística; no obs tante, se ha creído útil estudiar lo que ocurre en una cierta red, ya identificada. Se corrió la red con las dos versiones (SATURN y SATURN-A) con iteraciones simulación-asignación, usando 25 intervalos para el ciclo, que es el máximo. Como este es de 120 seg, el tamaño del intervalo es de 4,8 seg, bast te grande en comparación con lo que se usa en TRANSYT (1-2 seg), No se iter: con TRANSYT. En cuanto al efecto sobre la convergencia del modelo, se pur-de decir qi es irrelevante en este caso. El ciclo asignación-simulación converge en 3 it raciones con ambos modelos, y en la última de ellas la convergencia interna de la simulación se logra en 7 iteraciones, igualmente. El impacto sobre los histogramas de flujo es complejo de analizar porqi se puede manifestar de varias maneras, cambiando:

-

las curvas demora-flujo, la estimación de la capacidad, donde haya movimientos no-prioritari los flujos asignados por movimiento, las demoras y detenciones, para la red y por arco,

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Conviene estudiar primero los indicadores globales, que se muestran en la Tabla 5.

Modelo

Demoras [veq-hr/hr] Uniforme Sobresaturación

Detenciones [det/hr,]

5ATURN

170,4

4,9

46610,7

SATURN-A

169,4

0,8

46594,3

-83,7

0,0

A(%)

-0,6

TABLA 5! Indicadores globales (1 int =4,8 seg) Se aprecia que la variación es pequeña, salvo en demora por sobresaturación, y siempre favorece a la versión modificada. La excepción se debe a que hay un arco sobresaturado y esta ultima es capaz de generar una asignación que reduce el flujo por ese arco en el equilibrio. No es de extrañar que las diferencias globales sean poco significativas, por las tendencias compensatorias que, en este caso, se reflejaran en readecuar la asignación. Pero ésto supone que dichas tendencias están efectivamente presentes. Para investigar este aspecto hay que desagregar. Una manera razonable de hacerlo es comparar la situación individual de los nodos de la red interna, para los cuales se calculan las demoras y detenciones. Hay 38 de estos nodos en la red. De ellos, hay 13 en que la demora media es inferior a 1 seg., en los que cualquiera comparación estaría poco fundada. De los 25 restantes, hay 9 en que se presentan diferencias sensibles entre am bas versiones. La Tabla 6 muestra, para cada uno de estos nodos, la demora me_ dia, la capacidad y relación flujo/capacidad determinadas por el modelo (original y modificado). En los nodos regulados por señal de prioridad, hay efectos notorios en la estimación de la capacidad, en dos de ellos. No ocurre, como es lógico, lo mismo en los semaforizados, excepto en el 19, en que el cambio se debe a un viraje con oposición no prioritario. Se observa también que no hay un directo paralelismo entre el sentido de la variación de la relación flujo-capacidad y el de la demora media. Es decir, la forma de los histogramas tiene un efecto reconocible.

-150-

1) P : regulado por señal de prioridad S : regulado por semáforo. TABLA 6 : Indicadores por nodo Ahora bien, aunque los cambios en la demora media pueden ser porcentualmente altos, su magnitud absoluta es pequeña. Esto explica que ellas den origen a cambios marginales en los flujos asignados, como puede deducirse de las ultimas cuatro columnas de la tabla. Así actúa la compensación. Es posible que el tamaño del intervalo reduzca el efecto del nuevo modelo de dispersión porque este depende mucho de la forma del histograma en los extremos del período de verde efectivo. SATURN pierde la forma al interior del intervalo y hace interpolaciones si el inicio o fin del período de verde no coinciden con un límite del intervalo. Con el objeto de investigar la importancia del tamaño del intervalo, se corrió la misma red con 10 intervalos por ciclo (1 intervalo = 12 seg). Los indicadores globales obtenidos figuran en la Tabla 7. Recordando los datos de la Tabla 5, es claro que afinar el intervalo mejora globalmente los resultados. Pero la versión modificada no evidencia ahora un comportamiento sistemáticamente mejor, como ocurría con el intervalo más pequeño, o sea, es sensible al tamaño de éste. Los cambios expuestos tienen relación con los que afectan a las curvas demora-flujo en que el modelo basa su asignación. Una inspección de los parámetros de ellas muestra variaciones que sólo en un numero reducido de casos alcanzan una magnitud considerable.

•151-

ilo

Demoras [veq-hr/hr] Uniforme Sobresaturación

LTURN JRN-A

K)

178,7

6,9 6,9

174,1 -2,6

Detenciones

[det/hr.] 46744,4 47931,7

0,0

+2,5

TABLA 7 s Indicadores globales (1 int. =12 seg) En conjunto, el nuevo modelo no introduce modificaciones espectaculares la red estudiada en términos de los indicadores de convergencia y de demo s o detenciones. No obstante, es capaz de encontrar una asignación de flujos rginalmente mejor y, en particular, que reduce drásticamente la demora por bresaturación. Esto hace pensar que la mayor consistencia, a pesar de las imitaciones del SATURN para aprovecharla, tiene consecuencias positivas, cumagnitud puede ser bastante mayor en redes más saturadas que la del ejemplo, tro es preciso agregar que la modificación, para que tenga sentido, debe ir nipañada de fijar un tamaño relativamente pequeño para el intervalo. Esto one un mayor gasto computacional que normalmente se justificará, incluso «r el solo aumento en la precisión que se produce.

t

Efectos en la Optimización de Semáforos - . . Metodología Al utilizar TRANSYT-8 para optimizar, y no sólo simular, redes semafoIrizadas pueden aparecer diferencias en los índices de funcionamiento y tara->:.én en los planes óptimos determinados. Entonces, dichos índices no serán (erectamente comparables como lo eran al simular con planes dados. Esta dificultad puede resolverse recurriendo a simulaciones cruzadas de los planes ■o timos. Nuevamente, se distinguen los casos de usar o no los parámetros de dispersión estándares. Las redes empleadas son las mismas del capítulo precedente. Obviamente, este aspecto del análisis no cabe en el modelo SATURN, que tiene la programación como dato de entrada. No obstante, dado que se recomien_ |¿a iterar exógenamente sus resultados con TRANSYT, habrá efectos indirectos, U.2. TRANSYT-8, con parámetros estándar para T Con el fin de cubrir situaciones relativamente diversas dentro de un consumo razonable de recursos computacionales, se trabajó con la red artificial. Introduciéndole modificaciones que se detallan en la Tabla 8, se generaron a partir de ella cuatro redes adicionales a la básica.

-152-

Las cinco redes fueron optimizadas con TRANSYT-8 y con TRANSYT-8A, par tiendo de una misma situación: repartos por equisaturacion y desfases nulos en fase 1, Para todas se uso el ciclo aparentemente óptimo: 36 seg, selec^ cionado por el propio programa. Los resultados se muestran en las Tablas 9 y 10. En la primera figuran los desfases óptimos para la fase 1, referidos a una base temporal común, en tanto la segunda contiene los índices de funcionamiento respectivos para los planes inicial y óptimo. Caso

Modificación a la red básica

1

Mayor longitud de los arcos

2

Proporción entre los arcos contribuyente

3

Mayor velocidad en todos los arcos

A TABLA 8

:

Disminución del ponderador de demoras

Redes artificiales adicionales

TABLA 9". Desfases óptimos en fase 1 (en seg.)

-153-

TR-8

Óptimo TR-8A

24,6 111,7

22,8 107,2

23,3 103,0

26,1 109,7

26,3 108,0

23,9 108,4

24,1 106,3

Buses Otros

25,5 117,9

25,5 118,5

25,4 111,0

25,3 109,8

Buses Otros

28,5 131,1

28,6 132,2

24,9 115,9

24,9 114,3

Buses Otros

17,2 82,3

16,0 79,0

16,3 75,5

íacion Arcos

TR-8

Buses Otros

24,5 111,0

Buses Otros

Inicial TR-8A

17,3 82,8

TABLA 10 : índices de funcionamiento con optimización independiente Varios comentarios son pertinentes. De partida, los repartos óptimos se tienen en casi todos los casos, con raras excepciones en que hay un segunde variación en el nodo 1, de manera que basta con los datos de un grupo desfases para comparar los planes óptimos. Para cada modelo, hay diferen-as importantes de éstos según la red; no obstante, hay identidad, o casi , tre modelos en las redes 1, 2 y 3. Luego, el plan óptimo es más sensible las características diferenciadoras empleadas que al modelo de dispersión, que éste lo altera notoriamente en algunas de las situaciones estudiadas. Esto tiene su contrapartida en los IF, que son sumamente parecidos en hag redes 1, 2 y 3 pero difieren en un 4% en los otros dos casos. Es interesante constatar que, salvo la red 2, el IF inicial es peor con la versión 8A Mero en el óptimo es siempre mejor. En las tres redes de igual plan óptimo aze resultado no tiene un significado especial. Pero hay que estudiar si lo Itiene en las otras dos. A estos efectos, se procedió a hacer simulación cruzji := de los óptimos. La comparación, mediante IF totales para hacerla más clara, Ise muestra en la Tabla 11. Es sabido que el algoritmo de TRANSYT no garantiza el óptimo global. Entonces, estas cifras sugieren fuertemente que la versión modificada tiene meares propiedades de consistencia al respecto. Observando que a pesar de que los planes varían bastante entre redes, los IF cambian poco (salvo, lógicamen_ Ite , por el cambio de ponderador en la red 4) se concluye que la unicidad del óptimo es poco nítida. Esto acrecienta la importancia de la consistencia señaIlada, añadiendo un claro y poderoso argumento en favor del nuevo modelo de dis_ persión.

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Red

Modelo

Óptimo Propio

Óptimo Cruzado

Base

TR-8 TR-8A

130,0 126,3

128,8 126,3

4

TR-8 TR-8 A

95,0 91,8

93,7 94,9

A(%) -0,9 0

-1,4 +3,4

TABLA 11 ; Simulación cruzada de óptimos (IF total) 4.3. TRANSYT-8, con parámetros de T diferentes a los estándares Los experimentos se realizaron solo con la versión 8A, por las razones antes explicadas, trabajando con los valores incorporados actualmente a TRANSYT-8 y con los parámetros alternativos referidos en la Sección 3.3. Como el mayor cambio en los parámetros atañe a o, asociado a los buses en arcos con parada, se asigno a éstos en la red real ponderadores de demoras y detenciones no nulos (como ocurría en la simulación), idénticos a los de arcos sin paradero. Tanto esta red como la artificial base fueron optimizadas con los dos conjuntos de parámetros, limitando la optimización a los desfases solamente. Los IF correspondientes se presentan en la Tabla 12. Red

Arcos RA e>at ' 8A est

Real

8A no est,

A(%)

Buses Otros Total

567,6 663,4 1231,0

552,0 670,0 1222,0

-2,7 +1,0 -0,7

Artificial Buses Base Otros Total

23,3 103,0 126,3

23,5 103,8 127,3

+0,9 +0,8 +0,8

1) 2)

: con parámetros estándar : con parámetros no estándar. TABLA 12 J IF en el óptimo respectivo

No se aprecian variaciones importantes en el IF total y su signo es opuesto entre ambas redes. Pero vale la pena resaltar que en la red real, si los parámetros nuevos son más representativos de las condiciones locales, el óptimo encontrado con ellos es más favorable, y en magnitud no despreciable, para la locomoción colectiva. Esto puede ser una casualidad

-155merece una mayor investigación. De hecho, si se toman en cuenta solos arcos de buses normales, con la nomenclatura definida en la sec-3,2, el IF es inferior en 9,2%, En cuanto a los planes óptimos, son iguales en la red artificial y diferentes en la real (ver Tabla 13). Inicio Fase 1 8A est. 8A nest. 14 8 77 0 83 5 25 23 43

13 7 76 0 83 5 25 22 43

Nodo 66 67 68 69 70 71 72 73

Inicio Fase 1 8A est. 8A nest, 79 27 87 24 16 0 13 21

76 29 85 23 15 0 11 19

TABLA 13; Desfases óptimos en fase 1 (en seg)

I

Globalmente considerado, introducir valores distintos a los estándares ra los parámetros de dispersión no parece conducir a cambios relevantes la optimización. No obstante, hay indicios de que en ciertas condiciones Mor ejemplo, redes grandes con pocos arcos de entrada y con presencia impor_ krnte de buses) podría tener efectos perceptibles. ;

Conclusiones

Los múltiples experimentos cuyos resultados han sido presentados en los ■capítulos precedentes confirman, en primer lugar, que el efecto agregado del pruevo modelo de dispersión es un asunto complejo. La acción de factores com¿-.satorios a nivel de la red confiere una alta estabilidad al modelo origiil, a pesar de su demostrada inconsistencia. No obstante, algunos de los t;emplos aportados muestran fehacientemente que dichos factores no siempre icen despreciables las diferencias con el nuevo modelo y que no evitan la Lstencia de considerables discrepancias a nivel de arcos individuales. El sentido en que se modifica la simulación del tráfico con el nuevo mo►lo está en línea con el análisis teórico que lo sustenta. La optimizacion ¿e semáforos es sensible a su forma pero varía poco con sus parámetros.

-156-

Desde un punto de vista pragmático, las diferencias encontradas fundíi mentan sólidamente la modificación del modelo de dispersión, principalmente por sus ventajas en materia de consistencia. Si bien la variación de los IF no supera, en los ejemplos analizados, un 4 6 5% para una red, debe tenerse presente que muchas de las medidas de gestión del tránsito que se es tudian con modelos como TRANSYT o SATURN no producen beneficios porcentual mente superiores a dicha cifra. Incluso, proyectos de inversión de costo reducido pueden generar ahorros de similar magnitud y estar económicamente justificados. La posibilidad de especificar valores para los parámetros de T es una ventaja adicional, cuya utilidad es todavía poco clara. Mas aún, la modificación es muy sencilla y no eleva el tiempo de ejecución de los programas computacionales. Es decir, su relación beneficiocosto es alta. Quedan incógnitas por resolver, particularmente sobre el papel de los parámetros del nuevo modelo de dispersión. El uso frecuente y cada vez más generalizado de TRANSYT y SATURN en Chile, en estudios de gestión del tránsito y de inversiones viales urbanas, exige nuevas investigaciones al respecto, con énfasis en la modelación de la locomoción colectiva de superfi^ cié.

Agradecimientos El autor expresa su nes prepararon las redes ayuda en la modificación nández, que dibujó las

reconocimiento a Patricia Ross y Raül Erazo, quiereales utilizadas, a este y a Sergio Avila por su de los programas computacionales y a Rodrigo Ferfiguras.

Referencias BOLLAND, J.D. , HALL, M.D. y VAN VLIET , D. (1979) SATURN: a model for the evaluation of traffic management schemes. Working Paper 106, Institute for Transport Studies, University of Leeds, Inglaterra. CITRA (1985) Estudio de mejoramiento de la red vial delimitada por Avenidas Lota, Tobalaba, El Bosque, Isidora Goyenechea, Andrés Bello y Los Leones. Informe final a la Ilustre Municipalidad de Providencia, Santiago. GIBSON, J. (1985) Un método de calibración de los parámetros de dispersión del tráfico. Publicación ST-INV/01/85, Departamento de Ingeniería Civil, Universidad de Chile, Santiago (en preparación). GIBSON, J. y AGUIRRE, J.F. (1984a) Sobre la correcta especificación y calibración del modelo de dispersión de Robertson. Publicación ST-INV/01/8' Departamento de Ingeniería Civil, Universidad de Chile, Santiago. GIBSON, J. y AGUIRRE, J.F. (1984b) Replanteamiento del modelo de dispersión de Robertson. Actas del Primer Congreso Chileno de Ingeniería de Transporte, Universidad de Chile, 7-9 Mayo 1984, Santiago.

-157-

50N, J., SAAVEDRA, A. y SPOERER, J.P. (1982) Experiencias de la implementacion de un sistema de control de área de trafico en Santiago de Chile. Segundo Congreso Panamericano sobre Ingeniería de Tránsito y Transporte, Universidad del Cauca, 8-12 Noviembre, 1982, Popayan. ITSON, D.I. (1969) TRANSYT: a traffic network study tool. RRL Report LR 253, Road Research Laboratory, Crowthorne. ERTSON, D.I. (1974) Cyclic flow profiles. Traffic Engineering and Control, Vol. 15, N° 14, 640-641. ERTSON, D.I. y VINCENT, R.A. (1975) Bus priority in a network of fixed time signáis. TRRL Report LR 666, Transport and Road Research Laboratory. Crowthorne. IENT, R.A. .MITCHELL, A.I. y ROBERTSON, D.I. (1980) User guide to TRANSYT versión 8. TRRL Report LR 888 ,Transport and Road Research Laboratory, Crowthorne.

-158-

-159-

-161-DEFINICION DE UN PLAN ÚNICO DE OPERACIÓN PARA SEMÁFORO AISLADO Milton Bertin Secretaría Ejecutiva Comisión de Transporte Urbano

Resumen La definición de un plan óptimo de operación de semáforo que considere las variaciones en los flujos vehiculares que ocurren durante un perío do determinado de tiempo, es un tópico que no aparece resuelto en la literatura- En efecto, ni Akcelik (1981), Webster y Cobbe (1966) o Allsop (1981) lo mencionan, limitándose solamente a suponer que los flu jos vehiculares considerados no varían durante el período bajo análisis. Dicha hipótesis puede considerarse razonable en los casos en que se defina un importante número de planes de operación a ser implementados; pero es claramente insuficiente cuando se define un número reducido de planes de operación para el semáforo, o cuando sólo es posible imple mentar un plan único. En el presente trabajo se formula una metodología para la obtención de un plan (ciclo y repartos) único en un semáforo aislado para un período determinado, el que puede abarcar desde algunas horas hasta varios días. Esta metodología considera explícitamente las variaciones de los flujos vehiculares que ocurren durante el período en análisis por cada uno de los accesos a la intersección. Finalmente, se presentan las ex periencias y conclusiones obtenidas al aplicarlo en varias interseccio_ nes, comparándose los resultados con los obtenidos al aplicar algunas de las metodologías tradicionales.

1. Introducción Este trabajo tiene por finalidad presentar una metodología para definir la programación de un semáforo que -considerando explícitamente las variaciones en los flujos vehiculares- minimice las demoras totales en la intersección. El primer punto del trabajo corresponde a esta introduc_ ción; en el segundo se indica el planteamiento tradicional del problema de programación de semáforos, destacándose el papel de las restricciones en cuanto acotan las soluciones que son factibles, y se define el concepto de demora. En el tercer punto se propone el problema de optimizar el funcionamiento del semáforo que controla la intersección -en términos de las demoras totales en ella- demostrándose que es posible encontrar un óptimo para la programación del semáforo, así como se analiza el papel de las restricciones en la capacidad. En el punto cuarto se describen tres metodologías alternativas de programación de semáforos. En el quinto se incluyen los ejemplos desarrollados para todas las metodologías. El punto sexto contiene la conclusiones y recomendaciones.

-162-2. Planteamiento del Problema y Restricciones 2.1. Generalidades El propósito de un semáforo es asignar secuencialmente el derecho de pa so para vehículos provenientes de dos o más accesos que convergen a una intersección. Cada calzada de acceso dará origen a una línea de detención ante la cual deberán esperar los vehículos que momentáneamente carecen de derecho de paso, los que al hacerlo formarán una o más colas. El número de colas en la línea de parada depende de la dirección en que continuarán los vehículos al obtener derecho de paso. En general, diremos que cada una de las colas que se identifiquen define un movimiento, y que dos movimientos son compatibles si es posible concederles derecho de paso en forma irrestricta simultáneamente. Ello nos permite definir una matriz Z (simétrica) de compatibilidades en que cada elemento puede tener dos valores, tal que: z. .

1 si el movimiento i es compatible con el movimiento j 0 en caso contrario

El semáforo controlará la intersección en base a una secuencia de fases (período durante el cual los movimientos con derecho de paso no cambian)' Por cierto que los movimientos que tienen derecho de paso en una fase determinada corresponderán a un conjunto de movimientos que están referidos en la matriz Z como compatibles. También es posible definir una matriz A, de derechos de paso, tal que: 1 si el movimiento iJ tiene derecho de paso en la fase i a..= < (0 en caso contrario por ejemplo si

entonces en la fase 3 tienen derecho de paso los movimientos 2, 3 y 4. 2.2. Restricciones físicas y operacionales Tanto los aspectos geométricos como la gestión de la intersección imponen un conjunto de restricciones, a saber: * Nótese que esta definición permite considerar como una fase a un período en el que ningún movimiento tiene derecho de paso.

-163-

i. Todo movimiento debe tener derecho de paso una vez en el ciclo. ii. Tanto por razones de seguridad como por el tiempo de reacción de los conductores existen tiempos perdidos en los cambios de fases. iii. A cada movimiento debe asignársele un tiempo de verde mínimo, por ejemplo para cautelar que los peatones alcancen a cruzar la calza da

(vUTM). MIN

iv. La duración del ciclo debe ser acotada. Usualmente se considera que no debe exceder 120 segundos (Cw „). MAX v. El tiempo de verde asignado a cada movimiento dentro del ciclo -en combinación con el diseño geométrico- debe proveer de una capacidad igual o superior, al volumen vehicular asignado a dicho movimiento. vi. La suma de los período de verde asignados a todos los movimientos críticos más la suma de los tiempos perdidos entre ellos deberán ser menor o igual que el ciclo máximo. 2.3. El concepto de demoras en una intersección Para cada vehículo que accede a una intersección controlada por un semá_ foro existen dos posibilidades : la primera es que pase por ella sin ver sus condiciones de circulación alteradas, y la segunda es que debe disminuir su velocidad y eventualmente detenerse, incurriendo en una de mora con respecto a los vehículos que están en el primer caso. La magnitud de la demora promedio resultante dependerá tanto de la programación del semáforo (ciclo y tiempo de verde del acceso), como de aspectos geométricos de la intersección y del nivel de flujos vehiculares prevalecientes. Dichos factores han sido analizados por numerosos auto_ res, con el objetivo de definir una expresión para estimar la demora promedio en un movimiento. La fórmula más conocida y que se ajusta en forma razonable a demoras medidas en terreno es la deducida por Webster y Cobbe (1966), a saber:

-1643. Programación Óptima del Semáforo 3.1. Definición del problema Sea:

T = lapso total

de tiempo bajo consideración

t

= T/K duración de un sub-período

k

= número de sub-períodos, k 5-1

n = número de movimientos S. = (S., S.. ) vector de capacidades para el movimiento i. v p J J jl ..... jk q., = (q.-, q-i,) vector de volúmenes vehiculares para el moviJk Ji ...... ' Jk miento j. d = demora según la fórmula (1) para el movimiento j. En estas condiciones, la demora total en la intersección para i-ésimo sub-período será:

Se ha demostrado que la expresión anterior tiene un óptimo -en este ca_ so un mínimo- (Allsop, 1970), el que se obtiene considerando como variables de optimización el ciclo del semáforo y los períodos de verde asignados a cada fase. Desde el punto de vista matemático, Allsop (1970) demostró la existencia de un óptimo para una combinación lineal de la fórmula de demoras de

-165-

Webster y Cobbe (1966), considerando como restricciones las definidas en el acápite 2.2. Además, propuso un algoritmo para encontrar dicho óptimo, el que fué implementado en un programa computacional denominado SIGSET (Allsop, 1981). Este programa es utilizado para definir las programaciones óptimas de todos los ejemplos que se incluyen en este tra bajo.

en que cada columna corresponde a un movimiento y, por lo tanto, todos sus términos tienen derecho de paso en la(s) misma(s) fase(s). Además cada lí_ nea corresponde a un sub-período en particular. Es conveniente destacar que tanto la ecuación (6) como (5) corresponden a una combinación lineal de la fórmula de demoras de Webster y Cobbe (1966), por lo que las conclusiones de Allsop (1981) sobre la existencia de un óptimo también rigen en este caso, con la salvedad de que (6) tiene k*n movimientos y, por lo tanto, las restricciones del acápite 2.2. deben ser consideradas para todos ellos.

4. Metodologías Alternativas Las metodologías más tradicionales para enfocar este problema están basadas implícitamente en un análisis del nivel de flujos vehiculares en cada movimiento, a fin de determinar un valor para el nivel de flujo ve_ hicular que se considere representativo de dicho movimiento.

-166-

4.1. Metodología de flujos vehiculares promedios (Akcelik, 1981)

en la hora punta

En este caso, el diseño operativo se basa en los volúmenes vehiculares promedios -sobre una semana laboral- que existen en la hora punta del lapso de tiempo bajo consideración. Además, se recomienda verificar que la programación así definida sea adecuada a los otros períodos, en los que la capacidad vial podría estar afectada por problemas de estar- o cionamientos en los accesos y otros. 4.2. Metodología del flujo total ponderado que accede a la intersección Consiste básicamente en programar tomando en cuenta la suma ponderada de los flujos vehiculares que acceden a la intersección, seleccionando como sub-período de diseño aquel para el cual dicha suma sea un máximo. 4.3. Metodología de flujos vehiculares máximos Consiste en analizar los niveles de flujos vehiculares de cada movimien_ to y seleccionar como el nivel de flujo representativo de aquél, el valor máximo que se presente en el período bajo consideración. Este procedimiento es una derivación directa del concepto de flujos de diseño utilizado para dimensionar la capacidad de dispositivos viales (EUROPACT, IASA, ECAR, 1981). 5.

Ejemplos

5.1.

Ejemplo uno

Considérese una intersección semaforizada de dos accesos, cuyos niveles de flujos (*) y capacidades para cada sub-período, así como los respectivos diagramas de fases se presentan en el Anexo 1. Cada sub-período corresponde a media hora, por lo que el período total (T) bajo análisis alcanza a 14,5 horas. La intersección está controlada en dos fases, y los tiempos perdidos ep_ tre ellas son 3,0 segundos.

(*)

Dichos valores fueron escogidos del tal forma que fuera posible so lucionar el problema de programación del semáforo en los términos de todas las metodologías propuestas.

-167-

Solución óptima según la metodología propuesta en este trabajo: t = 30 minutos T = 14,5 horas k = 29 (sub-períodos) Lus vectores de flujos vehiculares y capacidades corresponden a las res pectivas columnas de la tabla incluida en el anexo 1. La programación óptima del semáforo es: ciclo = 47,21 segundos Verde efectivo A = 20,69 segundos Verde efectivo B = 20,52 segundos La demora total (calculada sobre los 14,5 hrs) es D = 44,81 hrs./período. - Solución según el método de Akcelik (1981): En este caso el sub-período de diseño es el último con QA = 480 veh/hora A Q_ = 700 veh/hora D

en consecuencia: ciclo = 45,38 segundos Verde efectivo A= 17,30 segundos Verde efectivo B= 22,07 segundos La demora total sobre las 14,5 hrs.:

62,14

hrs./período

- Solución según la metodología del flujo total ponderado El sub-período de mayor flujo total en la intersección es el último con: Q, = 480 veh/hora A Q = 700 veh/hora en consecuencia : ciclo = 45,38 segundos Verde efectivo A= 17,30 segundos Verde efectivo B= 22,07 segundos Demora total sobre las 14,5 hrs.:

62,14 horas/período.

-168Solución según el método de los flujos vehiculares máximos por acceso: Q = 550 veh/hora A.

Qn = 700 veh/hora D

La programación resultante del semáforo es: ciclo = 52,45 segundos Verde efectivo A = 21,85 segundos Verde efectivo B = 24,60 segundos La demora total resultante de dicha programación es: D = 48,55 horas. 5.2.

Eiemplo dos

En este ejemplo se analizó la provisión de un plan único de operación para un semáforo en la intersección de Vicuña Mackenna - Rancagua, loca_ lizada en Santiago de Chile; dicho análisis se basa en la información recolectada con ocasión del estudio de evaluación efectuado para esta área (TRANSIN, MVA SYSTEMATICA, PRISMA, 1983). En el estudio se definieron tres períodos relevantes, a saber: - El período punta mañana, con una duración de una hora. - El período fuera de punta, con una duración de 12 horas. - El período punta de la tarde, con una duración de 1 hora. La información relativa a flujos vehiculares, capacidades y diagramas de fases se incluyen en el anexo 2. La intersección está controlada en dos fases, siendo los tiempos perdidos de 5 segundos entre ellas. - Solución óptima según la metodología propuesta en el Capituló. 3^ dei es_ te trabajo : t = 1 hora T = 14 horas k = 14 (sub-períodos) Dado que los niveles de flujo son aproximadamente constantes para el pe_ ríodo fuera de punta (durante 12 horas) se prefirió redefinir el proble_ ma disminuyendo el número de sub-períodos a los tres originales, asignándole al período fuera de punta un factor de peso para representar su importancia en términos de demora.

-169La programación óptima resultante es : ciclo = 52,49 segundos Verde efectivo A ■ 21,9 segundos Verde efectivo B = 20,59 segundos y la demora total, calculada sobre las 14 horas, es D = 305.87 horas Es interesante destacar como en este caso se comprueba que los; planes óptimos de operación definidos en base a la información de un período se sobre saturan en otro, a saber: i)

El plan óptimo del período punta AM presenta un grado de sobresaturación de un 207o en el período punta de la tarde.

ii)

El plan óptimo del período fuera de punta presenta un grado de sobresaturación de un 137» en el período punta de la tarde.

iii) El plan óptimo del período punta de la tarde presenta un grado de sobresaturación de un 227» en la punta de la mañana. En consecuencia, la única metodología de las mencionadas en el Capítulo 4 que permite solucionar este caso sin sobresaturación es la del método de los flujos vehiculares máximos. Con ella se obtienen los siguientes resultados: ciclo = 58,18 segundos Verde efectivo A = 23,77 segundos Verde efectivo B = 24,41 segundos Demora total, para el período de 14 horas: D = 323,59 horas. 5.3.

Ejemplo tres

En este ejemplo se analizó la provisión de un plan único de operación para un semáforo en la intersección Vicuña Mackenna - Diez de Julio, lo calizada en Santiago de Chile. Dicho análisis se basó en la información recolectada con motivo del estudio de evaluación económica efectuado pava esta a'rea . (TRANSIN, MVA SYSTEMATICA, PRISMA, 1983). En dicho estudio se definieron tres períodos relevantes, a saber: ■

- El período punta de la mañana, con una duración de una hora. - El período fuera de punta, con una duración de 12 horas. - El período de la tarde, con una duración de 1 hora. La información relativa a flujos vehiculares, capacidades y diagramas de fases se incluye en el anexo 3.

-170-

La intersección está controlada en tres fases, siendo los tiempos per; '.didos en ellas de 5,1 y 5 segundos respectivamente. - La solución óptima en términos de la metodología propuesta en el Capí tulo 3 : t = 1 hora T = 14 horas k = 14 (sub-períodos) dado que los niveles de flujo son constantes para el período fuera de punta (que dura 12 horas), se prefirió redefinir el problema, disminuyer do el número de sub-períodos a los tres originales, asignándole al períc do fuera de punta de un factor de peso para representar su importancia en el cálculo de las demoras asociada a la duración de dicho período. La programación óptima resultante es: ciclo ■ Verde efectivo A = Verde efectivo B = Verde efectivo C =

117,96 segundos 38,43 segundos 21,00 segundos 47,52 segundos

la demora total, calculada sobre las 14 horas, es: £=426,53 horas. - La solución en términos de las metodologías del Capítulo 4: Es interesante destacar que en este caso se comprueba que los planes op_ timos de operación definidos en base a la información de un período se sobre-saturan en otros a saber: i)

Plan óptimo del período punta AM. Este presenta un grado de sobre_ saturación de un 257» en el período punta de la tarde.

ii)

Plan óptima del período fuera de punta. Este presenta un grado de sobresaturación de un 527- en el período punta de la tarde.

iii) Plan óptimo del período punta de la tarde. En este caso se presen_ ta una sobresaturación de un 227« en la punta de la mañana. En consecuencia, la única metodología del Capítulo 4 que permite solucic nar este caso sin sobresaturación ea la de los flujos vehiculares máximos. Con ella se obtiene la siguiente programación del semáforo: ciclo = 144,41 segundos Verde efectivo A ■ 47,38 segundos Verde efectivo B = 2 4,54 segundos Verde efectivo C = 59,49 segundos y la demora total, calculada sobre las 14 horas, es : D = 452,99 horas.

-1716.

Conclusiones

De los ejemplos descritos en el capítulo anterior pueden extraerse las siguientes conclusiones: a)

La metodología propuesta en este trabajo para optimizar una inter sección aislada permite obtener una programación para un semáforo aislado que produce menores demoras con respecto a las que resultan de aplicar las metodologías tradicionalmente conocidas, lo que a su vez se traduce en disminuciones en los ítems de consumo de recursos asociados a las demoras, a saber tiempos de viaje, consumos de com bustibles y emisión de contaminantes atomosféricos.

b)

La metodología de flujos vehicular máximos (acápite 4.3.) fué, en los casos observados, un buen segundo óptimo, según queda de mani fiesto en la siguiente comparación:

■

Ejemplo 1: - Programación óptima (Según Capítulo 3) D = 44,81 horas/período - Programación según Akcelik , 1981 (acápite 4.1) D ■ 62 ,14horas/período Demora adicional con respecto a óptimo 39% - Programación según metodología del flujo total ponderado (acápite 4.2)) D = 62,14 horas/período Demora adicional con respecto a óptimo 397o - Programación según flujos vehiculares máximos (acápite 4.3) D = 48,55 horas/período Demoras adicional con respecto a óptimo 8,37» En los ejemplos dos y tres solamente la metodología propuesta en este trabajo y la de flujos vehiculares máximos producen resultados aceptables, en términos de que no exist sobresaturación; en consecuencia: Ejemplo dos: Programación óptima D = 305,87 horas/período Programación según flujos vehiculares máximos D = 322,59 horas/período Demora adicional: 7,787»

■172-

Ejemplo 3

: .: ^

^^ >

- Programación óptima D = 426,53 horas/período - Programación considerando los flujos vehiculares máximos D m 452,99 horas/periodo Demora adicional: 6,47o c)

La programación considerando los flujos vehiculares máximos tiene los siguientes mayores consumos de combustible al año en ralentx (considerando un rendimiento de 1.5 lts/hora) con respecto a la programación óptima.

Ejemplo 1: 1100 lts/año * Ejemplo 2 : 5259 lts/año Ejemplo 3 : 7938 lts/año d)

En base a c) los beneficios anuales -solamente en términos de consu_ mo de combustible en ralentí- de la metodología propuesta en este trabajo con respecto a la que la sigue en rendimiento (flujos vehiculares máximos, acápite 4.3), para los casos analizados son:

Ejemplo 1: U$ 286 Ejemplo 2 : U$ 1374 Ejemplo 3 : U$ 2061

* Considerando un año laboral de 200 días.

-173-

e)

En términos de demoras a pasajeros y comparando solamente la meto dología óptima (del Capítulo 3) con la de flujos vehiculares máximas (acápite 4.3), además de considerar una tasa promedio de ocupación de 4 pasajeros/vehículo* y el valor social del tiempo es de 67,42 Ch$/hora obtenemos los siguientes ahorros de utilizar la metodolo gía del Capítulo 3:

Ejemplo 1 :

Ch$

202.000 ■

Ejemplo 2 :

Ch$

955.746

Ejemplo 3 :

Ch$ 1.427.146

f) El uso de la metodología presentada en el capítulo tres en base al programa SIGSET presenta algunas dificultades, siendo la más impor tante que dicho programa fué diseñado para aceptar un máximo de 20 movimientos, lo que hace necesario agrupar los que presenten simila res niveles de flujo y capacidad corrigiendo, dicha distorsión en base a los factores de "peso" que pueden ser asignados a cada movimiento. g)

En caso de no poder utilizar la metodología óptima descrita en el capítulo 3, se recomienda emplear -como segundo óptimo- la descrita en el acápite 4.3 (flujos vehiculares máximos), corrigiéndola de tal forma de considerar las variaciones que puedan presentarse en la capacidad.

h)

En cualquier caso, cabe tener presente que no debe deducirse de este trabajo que sea óptimo operar una intersección aislada con un plan único. Por el contrario, la metodología aquí presentada reconoce una realidad, en la cual una importante proporción de los equi_ pos de control existentes en el país no admiten más de un plan de operación. Considerando esta importante limitación tecnológica de los equipos cobra sentido definir un plan único óptimo para un sema foro en estas condiciones. De hecho, queda demostrado en este tra bajo que la aplicación de las metodologías tradicionales, descritas en el Capítulo 4 son sub-óptimas con respecto al método aquí presen tado.

7.

Agradecimientos

No es posible concluir este trabajo sin agradecer al grupo de profesionales de la Secretaría Ejecutiva, sin cuyo entusiasmo por estas ideas, tal vez este informe técnico no habría sido escrito.

*

En Santiago el 80% de los viajes motorizados son en transporte públi_ co.

-174Referencias 1. AKCELIC, R. (1981) Traffic signáis: Capacity and timing analysis. Research Report ARR 123, Australian Road Research Board, Victoría. 2. ALLSOP, R. (1971) Delay-minimizing settings for fixed-time traffic signáis at a single road junction, Journal of the Institute of Mathematics and its Application, Vol 8, 164-185. 3. ALLSOP, R. (1981) Computer program SIGSET for calculating delayminimizing traffic signal timings: Description and manual for users. Transport Studies Group, University College London, Inglaterra. 4. EUROPACT, IASA, ECAR (1981) Proyectos de vialidad urbana, aspectos metodológicos. Informe preparado para la Comisión de Transporte Urbano, Santiago. 5. WEBSTER, F. y COBBE, B. (1966) Traffic signáis. Road Research Technical Paper N9 56, Road Research Laboratory, Crowthorne. 6. TRANSIN, MVA SYSTEMATICA, PRISMA (1983) Estudios de prediseño y evaluación económica de proyectos de vialidad urbana: Ejes Vicuña Mackenna e Independencia. Informe preparado para la Comisión de Transporte Urbano, Santiago.

-175-

ANEXO 1 FLUJOS VEHICULARES Y CAPACIDADES DEL EJEMPLO 1

SUBPERIODO

FLUJOS VEHICULARES MOVIMIENTO 1

MOVIMIENTO 2

1

550

200

•

•

•

16 17

550 100

200 220

25 26

100 A 80 •

• 220 700 •

29

480

•

CAPACIDAD MOVIMIENTO 1

MOVIMIENTO 2

1600

1800

16C ) 0

1800

.

700

Fase B

-176-

ANEXO 2 VOLÚMENES VEHICULARES, CAPACIDADES Y DIAGRAMAS DE FASES DEL EJEMPLO 2 MOVIMIENTO

AM

FLUJO (VEH/HR )

FP

FLUJO DE SATURACIÓN (VEH/HR)

PM

AM

FP

PM

1

1878

1877

1480

5151

5151

5151

2

1196

1204

1230

5469

5469

5469

3

1758

2074

2571

6825

6825

6825

-177-

ANEXO 3 VOLÚMENES VEHICULARES, CAPACIDADES Y DIAGRAMAS DE FASES DEL EJEMPLO 3 FLUJO MOVIMIENTO

FLUJO DE

(VEH/HR)

AM

FP

1

1352

1350

2 3 4 5 6

1000

202 250

1844

692

SATURACIÓN (VEH/HR)

AM

FP

PM

1361

4431

4431

4431

1097

1367

120 193

172 375

4385 1600 2150 4643 4537

4385 1600 2150 4343 4537

4385 1600 2150 4643 4537

1104 1055

PM

1076 1364

-IN-

CONSIDERACIONES METODOLÓGICAS PARA LA INSTALACIÓN DE SEMÁFOROS PEATONALES

Alejandro Aldea I. Municipalidad de Providencia

-= ,-men

La superficie urbana de carácter público constituye el espacio de to :=. Parte importante de esta área está destinada a la circulación, siendo" :-oartida por distintos tipos de usuarios, cuyos intereses, por lo general conflictivos entre sí. Una forma de regulación del uso de las vías entre vehículos y peatoes es por medio de semáforos peatonales. Los modelos usualmente utilizados - el país para optimización de la operación de semáforos, tanto de interjecciones aisladas como de redes, están relacionada con la minimización de os para los vehículos. El criterio de optimización, desde la perspecti ehicular, significa reducir los costos tanto a los usuarios de vehícu-en términos de disminución de demoras y consumo de combustible, como le. medio ambiente en términos de reducción de contaminación atmosférica.Des ke este punto de vista los cruces peatonales, los cuales tienden a aumentar les costos vehiculares, surgen como un conflicto con connotación negativa.

I

Actualmente no existe en el país una recomendación metodológica,sobre ocalización y operación de semáforos peatonales, equivalente a la que Be disponía para los semáforos vehiculares. Sólo están disponible recomendó |c:anes preliminares de provisión de semáforos peatonales cuyos criterios es t~r basados en una medición del conflicto vehículo-peatón en que aparentemente se hace un balance de demoras y seguridad. Si bien es cierto que eslíes recomendaciones son de utilidad para acotar las posibles soluciones a «Twi problema de conflicto vehículo-peatón, no entregan información sobre eva_ ..ación de impactos que se introducen por la presencia de una señal de re-j-lación, sobre la operación óptima de ésta, ni sobre consideraciones que ■lleven a un balance objetivo entre demora para usuarios de vehículos y pea_ ■ tenes. En este trabajo se entrega una proposición metodologíaca de considerar I la instalación de semáforos peatonales, identificándose los temas en don e es necesario centrar los esfuerzos de investigación.

-1801. Introducción Tanto en las áreas de planificación de transporte como en ingeniería de tránsito, los intereses peatonales por lo general no han sido considera dos. Es así que la mayoría de los modelos de tránsito más utilizados están" desarrollados bajo una perspectiva exclusivamente vehicular.Por esta razón los conflictos vehículo-peatón producidos por los cruces peatonales se tra ducen en un análisis de costos incurridos por el flujo vehicular más que en un análisis de costo-beneficio para los distintos grupos involucrados. El objetivo de este trabajo es rescatar al peatón como un usuario im portante de la ciudad, proponiendo una metodología de análisis para la ins talación de facilidades peatonales en forma especial en lo referente a serró foros peatonales. Se destaca en el análisis de instalación de una señal pea tonal la importancia de su localización, su operación óptima y la evalúa ción de impactos por grupos involucrados. Finalmente se plantea la posib_i lidad de otorgar factores de peso distintos a las demoras peatonales y vehí culares. El trabajo no pretende ser exhaustivo en el tema analizado, sino s^ lo destacar los aspectos más significativos que deben ser considerados al instalar un semáforo de tipo peatonal. En el capítulo 2 se hace un análisis crítico de la indiferencia con que se ha tratado al peatón y del conflicto que se crea al tener que compar tir los espacios destinados a la circulación con los vehículos motorizados. En el capítulo 3 se presenta una proposición metodológica para el tratamien to de semáforos peatonales, para terminar en el capítulo 4 con las conclusiones y recomendaciones. 2.

El Peatón en lo Ciudad

El peatón el cual es el causante de la animación urbana es sólo uno de los usuarios de la vía pública. En efecto, ésta debe ser compartida con los automóviles particulares, el transporte público, vehículos de dos ruedas, etc. La ciudad colonial estructurada en cuadrícula, con calles denuna cuc dra de largo y doce varas de ancho, en la cual el peatón se apropiaba del espacio público sin restricciones ha dado puso a una ciudad orientada al automóvil, en la cual el peatón surge como un obstáculo. Debido a las transformaciones que ha sufrido la ciudad, no sólo por el avance tecnológico, el peatón ha ido perdiendo el lugar de privilegio que tuvo. Esta situación se ha visto apoyada inconcientemente por ciertas orientaciones dentro de la planificación del transporte extensamente dominadas por un pensamiento orientado al automóvil, por lo cual se ha dicho refiriéndose a los peatones, que se ha llegado a conformar un nuevo grupo de desplazados en nuestra sociedad. (Brog, 1984). Es una simplificación del problema pregonizar las muertes de las vías de alta velocidad y propugnar la generalización de la calle colonial. Es a^ go tan simplista como querer ensanchar todas las calles y construir inter-

-181>nes a desnivel por ¡doquier. La compleja ciudad actual : regulada entre sus distintos tipos de usuarios. Esto la organización de esta coexistencia identificando los ipo de usuario como también los conflictos que surgen El peatón y los desplazamientos

exige la coexis hace imprescin intereses de entre ellos.

1(1 Di

La marcha a píe puede considerarse como un modo más de transporte, racterísticas generales, de este modo de desplazamiento son su costo su baja velocidad, la bajá utilización del espacio, su flexibilidad onibilidad. Los desplazamientos peatonales pueden ser de diferente naturaleza: - Viajes a píe (p.ej. viajes de domicilio al trabajo) - Como parte de un viaje combinado (p.ej. a píe-metro) - Desplazamiento peatonales de recreación (p. ej. paseos etc.) La marcha a píe es generalmente ignorada o bien menospreciada por a_l_ planificadores de transporte. Existen una serie de prejuicios en cojn 1 tránsito peatonal que no tiene asidero real, como por ejemplo su ancia relativa al número total de desplazamientos diarios en una ci_u rog, 1984). Un análisis preliminar de la información disponible en o país, permite asumir como válidas las conclusiones de Brog en AleAnalizando la información de la Encuesta Origen-Destino de 1977 (Uni_ ad Católica de Chile, 1978), se aprecia que en promedio el 17% de los totales son realizados a píe observándose que en las comunas de meingresos este porcentaje es más alto. La incidencia de variables socieconómicas en la elección modal perpredecir que en la actualidad el porcentaje de elección del modo " podría ser aún mayor. Desde un enfoque de equidad, es necesario considerar a este grupo en lítica de operación de la ciudad, en política de transporte y en»la ción de recuersos. El conflicto vehículo-peatón Los conflictos entre vehículos y peatones surgen al tener que comear s vías de circulación entre peatones y vehículos, manifestándose por n los cruces peatonales. Estos conflictos se materializan en accidentes como en demoras tan-a el peatón como para los usuarios de vehículos. La solución de estos mas es la segregación de los flujos, lo cual se puede realizar sépalos flujos temporal o espacialmente, dando lugar a los siguientes ticruces : Segregación temporal :

■

- Cruces cebra - Cruces semaforizados

-182- Segregación en el espacio : - Corresponde a cruces peatonales a desnivel. Al,regular el derecho a vía entre peatones y vehículos, surgen costos y beneficios asociados a cada uno de los grupos involucrados. Los criterios de provisión de facilidades peatonales explícitas están basadas en una medición del conflicto vehículo-peatón, en que aparente mente se hace un balance de demoras y seguridad, donde los volúmenes de flu jo vehicular y peatonal determinan el grado de conflicto vehículo-peatón y el dispositivo de regulación más adecuado. En las Figuras 1 y 2 se muestran los criterios ingleses y franceses para seleccionar el tipo de cruce peatonal. Este tipo de recomendaciones,si bien es cierto son de utilidad para acotar las posibles soluciones a un pro blema de conflicto vehículo-peatón, no entregan información sobre la evalúa ción de impactos que se introducen por la presencia de una señal derregula_ ción. En el siguiente capítulo se presenta una proposición metodológica pa ra considerar en las instalaciones de semáforos peatonales, de tal manera de incorporar la evaluación de impactos por grupo involucrados, la operación óptima de la señal y la localización de ésta. 3.

Regulación del Conflicto Vehículo-Peatón por Medio de Semáforos Pea_ tonales , ■

Los criterios de optimización de la operación de semáforos consideran las demoras vehiculares, el número de detenciones, largos de cola,consumo de combustible y aspectos de seguridad. Las demoras y detenciones pea tonales, por lo general son ignoradas. Este procedimiento, si bien en el tratamiento de intersecciones semaforizadas puede ser aceptable ya que la operación está condicionada a los flujos vehiculares lo que permite disponede tiempo de verde para el cruce peatonal adecuados, en el diseño de la ope ración de semáforos peatonales son insuficientes. Los semáforos peatonales regulan el derecho a vía entre dos grupos claramente identificables : Los peatones y los vehículos. Es por ello que ambos grupos deben ser considerados en el análisis de instalación y operación de un semáforo de tipo peatonal. Un diseño operativo que ignore las necesidades peatonales tiene como resultado un aumento en las demoras pec_ tonales lo cual incita a comportamientos peligrosos al tratar de cruzar una vía (Hakkert y Ben-Yakov, 1985). Las herramientas que actualmente se util_i zan en la optimización de la operación de semáforos como los modelos SIGSE* SIGCAP (Allsop, 1981) y TRANSYT (Robertson, 1969), no consideran los intereses peatonales dentro de su lógica de optimización. Modelos de desarrollo más reciente como SIDRA-2 (Akcelick, 1985) tampoco han incorporado al tratamiento peatonal. Existen sí modelos de simulación de tipo microscópico como NESTSIM (FHA, 1982) y TRAFFICQ (Logie, 1980) que ti-dnen la posibilidcc de simular la operación de un semáforo peatonal en una red, entregando información de demoras.

-183Los programas de optimización creados bajo una perspectiva vehicular rmiten predecir demoras peatonales, información que es básica para rea un balance de costos-beneficio en la provisión de estos elementos de ación.

Proposición metodológica para la provisión de semáforos peatonales o) Análisis qeneral Al tener presente el tránsito peatonal y el peatón en sí como un usua mportante de la ciudad, es necesario conocer sus características de rtamiento. Algunas de las características más relevantes son las siguientes: -

El bi El El

peatón peatón peatón peatón

es se es es

sensible a la distancia caracteriza por su movilidad espacial sensible al confort sensible a la animación y paisaje urbano.

Estas características condicionan la localización como la implemento de la facilidades peatonales. El estudio de instalación de una facilidad peatonal contempla las si tes etapas : Detección de conflicto El conflicto vehículo-peatón podrá identificarse ya sea por denuncias iciones de la comunidad o bien por un procedimiento de seguimiento ba_ en un archivo de eventos como estadísticas de accidentes. Recolección de datos En terreno se deberá identificar a los grupos involucrados, de tal ma de recoger toda la información posible que permita cuantificar el pro . Esta información comprende : -

Análisis de origen-destino de los flujos peatonales involucrados Tiempos de cruces peatonal Tiempos de espera peatonal Volumen de flujo peatonal Características de flujo peatonal (p. ej. edad) Volumen de flujo vehicular Tiempo de viaje vehicular en arco comprometido Tasas de ocupación de vehículos.

Análisis y procesamiento de información El análisis de la información recogida en terreno permitirá evaluar gnitud del problema identificando los períodos de ocurrencia.

-184iv)

Estudios de soluciones

De acuerdo a las recomendaciones preliminares actualmente disponibles (SECTU, 1984) será posible determinar cual será la facilidad peatonal más adecuada. b) Caso de semáforos peatonales Para los semáforos peatonales, al igual que en el análisis de operación de semáforos vehiculares, será de importancia determinar si la señal peatonal es posible de modelar como una intersección aislada, o bien si exis_ te una incidencia de los semáforos cercanos. Además del análisis del entor no desde el punto de vista de la existencia de semáforos, será necesario co nocer el entorno desde la perspectiva de animación urbana. Esto con el obje_ tivo de conocer las características de demanda de cruce peatonal, como por ejemplo su distribución espacial y temporal. El análisis de la instalación de una señal semaforizada contemplará las siguientes etapas : - Análisis de localización óptima - Determinación de la operación óptima - Evaluación de impactos i)

Análisis de localización óptima

El criterio de localización de un semáforo peatonal dependerá de si se trata de un semáforo aislado o bien de una señal imcorporada a una red sicronizada. a) Caso de semáforos aislado Para esta situación, la ubicación de la señal dependerá fundamentalmente de las características de la demanda del cruce peatonal. Conociendo los origenes-destino de los movimientos peatonales, identificanco los puntos de generación y atracción de viajes peatonales y teniendo en cuentaílas características de comportamiento de los peatones se podrá localizar el crx_ ce semaforizado de tal forma que opere adecuadamente. b) Caso de semáforo inserto en una red En el caso de un semáforo peatonal ubicado dentro de una red semafori_ zada, además de las razones expuestas en el punto anterior, incidirá en la localización un criterio de minimización de demoras vehiculares. El efecto de "pelotón" que se genera al otorgar derecho a paso en une intersección semaforizada, se va dispersando a medida que aumenta la distar! cia a este cruce. Por ^este motivo las brechas que permiten el cruce peatonal sin regulación, serán mayores mientras más cerca se está de la intersec ción semaforizada. Es por esto que se ha sugerido que mientras más cercano sea el¡cruce peatonal de una intersección regulada por semáforos, menores serán las demoras de los peatones que intenten cruzar (Taylor, 1984). El Comportamiento de "pelotón" permite esperar que la localización c~

-185* cruce peatonal incida también en las demoras vehiculares. Mediante la optimización de la operación de la red considerada con el -:grama TRANSYT, es posible determinar la localización que minimiza las de eras vehiculares. En efecto, mediante la comparación del índice de rendiento que entrega el programa, para distintas ubicaciones del "nodo peato 1", es posible escoger aquella localización que entregue un índice de ren miento menor, ya que :

Í

«de : IR = índice de rendimiento N = Número de arcos Di = Demora media en arco i K. = Factor de ponderación Ci = Número medio de detenciones por segundo en el arco i En la Figura 3 se ejemplifica un eje de sentido único que incluye un do peatonal, la relación teórica esperada entre el índice de rendimiento la localización del cruce peatonal y el efecto de dispersión del pelotón. La situación general (Flujo-bidireccionales) seró bastante más compLe ya que la forma de la curva IR - localización dependerá de los volúmenes flujo vehicular como de la relación de los flujos vehiculares con sent_i_ inverso. En todo caso independientemente de la complejidad de la relación posible determinar el punto mínimo de la curva, el cual determinará la icación óptima de la señal. Deberán también analizarse la incidencia de stintas localizaciones en el flujo en el flujo peatonal, que se reflejará distintos tiempos de recorrido. El análisis de la localización óptima según el procedimiento plantea_ debe entenderse aplicable cuando realmente existe la posibilidad de ju-r con la localización del cruce y éste no esté predeterminado por la cacterística de la demanda peatonal. )

Determinación de la operación óptima

En una gran proporción de los accidentes que ocurren en zonas urbanas, tan involucrados los peatones, aconteciendo muchos de estos en las inte_r cciones. Diversas investigaciones han encontrado una correlación entre s demoras peatonales y los accidentes (Hakkert y Ben-Yakov, 1985), es por lo que una operación adecuada de la señal desde la perspectiva peatonal ene importancia. La duración de los tiempos de verde para los peatones es generalmendeterminada por el ancho de la calzada a cruzar. Los tiempos son calcudos para permitir el cruce seguro'lde un peatón que comienza' a cruzar al icio de la señal verde peatonal, asumiendo una cierta velocidad de despla miento.

-186Las demoras peatonales generalmente pueden ser reducidas minimizan do la duración del ciclo y aumentando la duración del tiempo de verde peatonal. Las investigaciones empíricas han demostrado que los peatones tienden a preferir tiempos de verde más frecuentes que tiempos más largos pero más espaciados. (Taylor, 1984). a) Caso de semáforo ¡aislados. Al plantearse como objetivo la minimización de las demoras totales,pa ra determinar la operación ótima de una señal, es necesario estimar las de_ moras en que incurren los dos grupos involucrados. - Demoras vehiculares : Las demoras vehiculares pueden estimarse mediante la conocida fórmula de Webster (Webster y Cobbe, 1966)

Modelando la intersección con SIGSET, se obtiene como salida del programa estimaciones de demoras por movimientos. - Demoras peatonales : Las demoras peatonales pueden estimarse mediante las ecuaciones cal_i_ bradas por Griffiths et al. (1985) La demora media de un peatón queda expresada como i

y corresponde al tiempo medio de ciclo, considerando una llegada peatonal aleatoria a una tasa media (peat/seg) y suponiendo que el primer peatón en llegar al cruce demanda derecho de vía.

-187cue corresponde a la demora total durante un ciclo queda expresado por:

t

Esta diferenciación se debe a que la tasa de flujos peatonales no es n-orme a lo largo del ciclo (Griffiths et. al., 1985),siendo mayor que el :~edio durante el período de verde y-menor que el promedio durante el pe do de verde intermitente. Así, considerando las siguientes ecuaciones de tinuidad :

Los' [parámetros a,b,c,d,e y f corresponden a los distintos tiempos den z del ciclo, los cuales se explican gráficamente en la Figura 4. Basándose en las observaciones en terreno se recomienda modificar la oresión de la ecuación 5 para flujos vehiculares menores de 1500 veh/hr, oido a que ésta sobreestima las demoras peatonales. Así :

onde : q (veh/hr) corresponde al flujo vehicular (en ambas direcciones) Las demoras totales serán entonces :

conde K : factor de ponderación de demora peatonal Este factor de ponderación será analizado en el punto iii) del presen te capítulo.

-188Como las demoras, tando vehiculares como peatonales, son funciones dé las variables de operación (ciclo y repartos), es necesario definir criterios para su determinación. Los tiempos de verde peatonal (verde y verde intermitente) serán fijados de acuerdo

a los criterios de seguridad antes descritos y a observa clones de terreno.

La determinación del ciclo deberá conjugar dos objetivos que pueden ser contrapuestos : - Desde la perspectiva peatonal el ciclo óptimo será el menor posible, es decir el ciclo mínimo ( C min) - Desde la perspectiva vehicular se podrá determinar un ciclo óptimo. (Cv) minimizando demoras. Esto lleva a dos situaciones posibles :

En este caso se adoptará el ciclo mínimo, determinando los repartos adecuados y las demoras asociadas.

Esta situación lleva a definir un valor límite para el ciclo,que es aquel que corresponde al grado de saturación máximo aceptable para el movi_ miento vehicular ( C sat ) Como el grado de saturación de un movimiento está expresado como : ( 10 )

( 11 )

-189-

Si C sat <1 C min, se considerará como ciclo óptimo peatonal a C min. Se determinarán los repartos y las demoras asociados a C min y a Cv y a po ..oles valores intermedios. El ciclo que minimize las demoras totales de cuerdo a los factores de peso que se otorguen corresponderá al ciclo de ope --ción de la señal. Si C sat ^> C min se tomará como ciclo óptimo peatonal a C sat. Pa-a la determinación del ciclo de operación de los repartos, se procederá en *orma análoga al caso anterior. (Ver Figura 5). b) Caso de semáforo inserto en una red Para este caso las demoras vehiculares quedarán determinadas por el odelo de optimización de operación de redes TRANSYT. Las demoras peatonales se estimarán mediante las ecuaciones 2 y 8. La determinación del ciclo de operación quedará restringida por el ei :1o común de la red. En efecto, se tendrán dos posibilidades : C - C red

o

C = C red/ 2

El ciclo óptimo será aquel que entregue un valor de demoras totales de la red (incluyendo demoras peatonales) menores. Desde la perspectiva peatonal, teniendo un ciclo de operación deter-ninado, la minimización de demoras equivale a maximizar el tiempo de verde oeatonal, lo cual incrementa las demoras vehiculiares. Así se tendrán dos estructuras de repartos posibles ¡ - Desde la perspectiva vehicular quedará determinada por : c + d = ( c + d ) min siendo : ( c + d ) min aquel tiempo que permite un cruce peatonal seguro Desde la perspectiva peatonal quedará determinada por ¡ f = f min. El valor mínimo del tiempo de verde vehicular quedará limitado por el tiempo de verde tal que no se exceda al grado de saturación máximo aceptado. De la ecuación 10 se tiene ¡ f sat i

^

C red . qi / Si . Xi

( 12 )

Estos dos extremos determinarán las cotas de los tiempos de verde pea tonal y vehicular definiendo un rango para el cual se puede encontrar la operación de repartos ótimo que minimize las demoras totales de acuerdo a ecuación 9. (Ver Figura 6).

-190iii)

Evaluación de impactos

Estrictamente es posible determinar los costos y beneficios de un pro yeoto de instalación de una señal peatonal comparando la operación del sis tema con y sin semáforo, y realizar una evaluación económica tradicional. Este proceder tiende generalmente a considerar la instalación de un semáfo ro peatona como no rentable. ■

Considerando que los grupos involucrados tienen distintas caracterís ticas es necesario realizar un- análisis por grupo, cuantificando los impa£ tos (costos o beneficios) separadamente. La importancia relativa que le otorgue la comunidad a cada uno de estos grupos, determinará la factibilidad de la .irrtplementación de un paso peatonal semaforizado. ■

En términos de demoras la justificación de instalación de un semáforo peatonal dependerá de las ponderaciones relativas entre demoras vehiculares y peatonales, o en estricto rigor entre las demoras de los usuarios de vehí culos y demoras de los peatones. Se ha sugerido que las demoras peatonales deben ser más valoradas que las demoras de los usuarios de vehículos. (Taylor, 1984) y que un valor de tres para el factor k de la ecuación 9, es adecuado. Esto es consecuente con la distinta valoración del tiempo dentro y fuera del vehículo que se encuen tra generalmente es menos atractivo que el tiempo dentro de un vehículo. Además de las comparaciones de demoras es posible agregar el aumento de consumo de combustible y la emisión de contaminantes, como también la disminución de accidentes. 4.

Conclusiones y Recomendaciones

Las peticiones de facilidades peatonales que se hacen llegar a las autoridades locales, hace necesario disponenlde metodologías que permitan abordar el problema adecuadamente. En el desarrollo de estas metodologías es necesario tener presente lo siguiente i - El peatón es un usuario importante de las vías públicas, cuyos inte reses deben considerarse en el diseño operativo de las señales de regulación, - Las características de comportamiento del peatón serán antecedentes necesarios a considerar en la instalación de facilidades peatonales. Cabe señalar que este comportamiento dependerá de una serie de variables como edad, características socieconómica etc. - El análisis de instalación de un semáforo peatonal deberá comprender al menos las siguientes etapas ; Localización, diseño,operativo y evaluación de impactos. - Tanto el análisis de localización como de operación dependerá de si la señal semaforizada forma parte de una red o bien corresponde a un semáfo ro aislado.

-191- Para el caso de un semáforo aislado el criterio de minimización de remoras peatonales será la minimización del tiempo de ciclo, mientras que para una señal inserta en una red será la maxirnización del tiempo de verde :eatonal. - La decisión de provisión de un semáforo peatonal no deberá basarse en una evaluación económica tradicional, sino en un análisis de los impactos a los grupos involucrados, teniendo presente que es posible otorgar dis tinta importancia relativa a cada uno de ellos, Se vislumbran algunas áreas donde es necesario concertar esfuerzos de investigación. Entre estas se pueden destacar los siguientes : - Es necesario desarrollar modelos que consideren la interacción pea_ tonal con el flujo vehicular estimado, índices de rendimiento en que se con sideren los intereses peatonales. - Considerando que el comportamiento peatonal es básico en la estima ción de demoras, es necesario calibnar funciones de demoras con información recogida en nuestro país. . . . - En la evaluación de impactos, además de las comparaciones de demo ras, es posible considerar los costos derivados del aumento de consumo de combustible de emisión de contaminantes como los benenficios atribuibles a los peatones por la reducción de accidentes. Esto hace necesario fijar pa_u tas para la comparación objetivo entre estos diversos aspectos.

-192-

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-193-

FIGURA 1 : Criterio británico de provisión de semáforo peatonal (SECTU,1984)

FIGURA 2: Criterio francés de provisión de semáforo peatonal (CETUR,1975)

-194-

FIGURA 3:Relación del índice de rendimiento del TRANSYT con la distancia de localización del nodo peatonal y el efecto de dispersión del pelotón

-195-

:

IGURA 4 : Operación de un ciclo de semáforo peatonal (Adaptación de Griffiths et. al, 1985)

-196-

FIGURA 5 : Rango de'ciclos factibles para semáforo aislado

FIGURA 6 : Rango de tiempo de verde vehicular factible para semáforo insecto en una red.

-197-

L USO DE DATOS AGREGADOS E INDIVIDUALES PARA ESTIMAR MODELOS ECONOMÉTRICOS por Sergio L. González Departamento de Ingenieria Civil Universidad de Puerto Rico Resumen Hay un sinnúmero de aplicaciones en el campo del transporte que requieren estimar modelos econométricos. Ejemplo de estos son los modelos de generación de viajes y los de accidentes de tránsito. Las técnicas existentes para estimar estos modelos incluyen: regresión simple, regresión con restricciones, y el estimador mixto (Theil, 1971). las dos últimas permiten la incorporación de información adicional sobre un subconjunto de los parámetros a estimarse: deterministica en el primer caso, y estocástica en el segundo. Sin embargo, esta información adicional, que puede consistir en elasticidades u otras funciones de los parámetros, cieñe que corresponder a la misma unidad de análisis que la muestra usada en la estimación. Por lo tanto, con estas técnicas, no es posible combinar datos agregados con datos desagregados. Debido a esta limitación de los estimadores existentes, muchas fuentes ie datos usualmente disponibles u obtenibles a bajo costo no pueden ser utilizadas en el proceso de estimar modelos econométricos. Por ejemplo, en el caso de modelos de generación de viajes, usualmente tenemos información disponible sobre el número de vehículos que entra y sale del área de estudio conteos de tráfico). Observe que aunque estos datos proveen información sobre un conjunto de los parámetros a estimarse, no pueden ser utilizados con los estimadores existentes, pues corresponden a un nivel más agregado que la muestra (más específicamente, corresponden a observaciones agregadas de la variable dependiente). En este trabajo, demostraremos la inhabilidad de los. estimadores existentes para incorporar el tipo de datos agregados discutido previamente y desarrollaremos un estimador aplicable a esta situación. Este estimador cieñe el potencial de reducir el costo de recopilación de datos, pues, al incorporar los datos agregados, se espera una mayor eficiencia del mismo. El estimador desarrollado en este trabajo es una generalización de los métodos desarrollados por Willumsen (1978), Hendrickson y McNeil (1984), y otros, para estimar matrices de origen-destino al usar conteos de tráfico.

1.

Introducción

Un sinnúmero de aplicaciones en el campo del transporte requieren la estimación de modelos econométricos como lo son los modelos de generación de viajes y los de accidentes de tránsito (Fleet, _et_ _al_, 1968; Morlok, 1978; y Weber, 1971). Estos modelos usualmente se representan mediante la ecuación y = f(x, ü ), en donde y es la variable dependiente del modelo, x el vector

-198-

de variables independientes, 0 el vector de parámetros a estimarse, y f representa una función. Basado en la representación y los ejemplos de modelos econometricos presentados anteriormente, se puede observar que estos modelos pueden postularse a diferentes niveles de agregación de la unidad de análisis; definida aquí como la unidad de observación de los variables dependientes e independientes usada en la formulación del modelo. Por ejemplo, en el caso de los modelos de demanda del transporte, las unidades de análisis más aceptadas hoy en día son el individuo y la familia (Domencich y McFadden, 1975 y Ben-Akiva y Lerman, 1985). Estos modelos postulados al nivel micro se denominan modelos desagregados. El término modelos agregados se utiliza al referirse a modelos econometricos cuya unidad de análisis es un grupo de individuos como lo son los residentes de una zona de tráfico o censal. Indistintamente del nivel de agregación de la unidad de análisis, las técnicas existentes para estimar los parámetros de los mismos (el vector? solamente se pueden utilizar cuando todas las observaciones en la muestra corresponden al mismo nivel de agregación utilizado en la formulación del modelo. Por ejemplo, para estimar le parámetros de un modelo desagregado al usar la técnica de regresión lineal simple (Theil, 1971 y Judge et^ al, 1980), necesitamos una muestra con los valores de las variables dependiente e independientes para cada individuo en la muestra. Denominaremos este tipo de muestra muestra desagregada. Un grupo de técnicas de estimación conocidas con el nombre de estimadores combinados (Judge _et_ a_l, 1980), permiten que además de la muestra desagregada, se incorpore en la estimación información adicional en la forma ce restricciones en un subconjunto de 0 . Esta información adicional, que puede incluir elasticidades conocidas o estimadas, y otras funciones de 6, tiene que corresponder también al nivel desagregado (o en términos más generales al mismo nivel de agregación de la unidad de análisis). El problema de estimar matrices de origen-destino con datos combinados satisface esta restricción, por lo que, los métodos existentes se pueden utilizar para este problerde estimación (Refiérase a McNeil, 1983 y Hsu, 1985 para más detalles sobre este asunto). or: sth !:>f'4i •. '.' i ,1

t < „*, •

t

, ,

Sin embargo, esta limitación de los estimadores existentes resulta ez que, múltiples fuentes de datos comúnmente disponible u obtenibles a bajo costo no pueden utilizarse para el problema más general de estimar modelos econometricos. Por ejemplo, en el caso de modelos de generación de viajes hay usualmente disponibles conteos de tráfico del número de vehículos que entra y sale del área de estudio (Pignataro, 1973). Conteos del número del pasajeros que abordan y se apean en una estación de autobús o metro son recopilados frecuentemente por las agencias que operan estos medios de transporte colectivo (Attanucci et_ ja_^, 1981). Preste atención al hecho que tanto los conteos de tráfico como los de transporte colectivo consisten en observaciones de la variable dependiente del modelo de generación de viajes para todos los individuos en la poblaciói que viajan entre las diferentes zonas de tráfico o estaciones del metro autobús. Por esta razón, denominaremos estas muestras conteos agregados. También observe que, aunque los conteos agregados se pueden considerar coa restricciones en un subconjunto de 0 , éstos no pueden incorporarse en elJ

-199roceso de estimación al utilizar los estimadores combinados disponibles, :es corresponden a un nivel de agregación diferente al de la muestra :=agregada. El propósito principal de este trabajo es desarrollar estimadores combi-Edos para modelos econométricos que Dermitan la utilización de una muestra ssagregada y conteos agregados en la estimación de los parámetros de interés, incorporación de los conteos agregados puede aumentar la eficiencia del roceso de estimación y/o predicción; por esta razón, este trabajo ampliará espacio muestral del problema de muestreo óptimo para la estimación de :delos econométricos. Este trabajo está subdividido en cuatro secciones, la segunda, repasaremos la literatura de las técnicas de estimación para ?delos econométricos y demostraremos que las técnicas disponibles no se ueden utilizar en el problema de estimación de interés. A ésta la seguirá tercera sección, en la que desarrollaremos varios estimadores consistentes a el problema de interés y discutiremos sus propiedades. Finalmente, i la cuarta sección, presentaremos un breve resumen de este trabajo y discutiremos nuestras principales conclusiones.

Repaso de Literatura En la literatura gobierna de interés isca discusión, sin lineal y a muestras

de econometría se ha discutido extensamente el principal de este trabajo: el tópico de estimadores combinados. embargo, ha estado restringida al modelo de regresión de un mismo nivel de agregación.

En esta literatura, el desarrollo de estimadores combinados se formula ■o el problema de incorporar al proceso de estimación información adicional la muestra. Usualmente, la información adicional se incorpora en la forma restricciones a los parámetros a estimarse. A continuación discutiremos los dos estimadores más importantes de este tipo presentados en la literatura: resión lineal con restricciones y el estimador mixto.

!.l. Regresión lineal con restricciones Los estimadores combinados desarrollados en la literatura son extensiones ¿el modelo de regresión lineal simple. Este modelo se puede representar can la siguiente ecuación: ■

y = X b+ E'

(1)

Donde b(Kxi) (léase, el vector b cuyo orden es Kxl) es el vector de arámetros a estimarse; y(Nxl)> es e-L vector de observaciones de la variable dependiente; X(NXK)> es la matriz de observaciones de las variables independientes; y E(Nxl)» el vector de discrepancias o errores. Para más detalles bre las suposiciones de este modelo refiérase a Theil (1971) y Judge et_ al (1980). La extensión más simple del modelo de regresión lineal que puede utilizarse para combinar datos en el proceso de estimación se conoce como

-200regresión lineal con restricciones (RLCR), (Theil, 1971 y Judge j2t^ j|l_, 1980] Este estimador se aplica en la situación cuando *(Mxl)> el vector c información adicional a incorporarse en la estimación, se puede represent; en la forma de restricciones lineales determinísticas en un subconjunto < b. En este caso, las restricciones se pueden representar con la siguieni ecuación: R b =

(2)

Enfatizamos que los estimadores incluidos en la literatura requien que R sea una matriz determinística, pues como demostraremos más adelanti esta suposición no se satisface en el problema de interés en este trabajo.

2.:

Estimador mixto

El estimador RLCR discutido en la sección anterior puede generalizar para la situación en donde las restricciones lineales observadas son estoca ticas. En esta situación, seguimos el desarrollo de Theil y Goldberger (196 y representamos las restricciones mediante la siguiente ecuación: (3) En donde Y^^u

es e

l vector de discrepancias o errores de r.

Con este modelo, las suposiciones del modelo de regresión lineal simpl si [ YY T] = O -W y si £ y y son independientes, podemos expresar el mode estadístico de datos combinados mediante la siguiente ecuación: (4) El estimador de Aitken de este modelo se denomina estimador mixto y se pue expresar mediante la siguiente ecuación (Theil, 1971): (5) Al igual que en el caso del estimador RLCR, para poder aplicar estimador mixto, es necesario que la matriz R sea determinística. Esta una limitación seria de todos los estimadores combinados discutidos en literatura, pues es debido a ésta que los datos a utilizarse tienen que corre ponder a un mismo nivel de agregación. En la próxima sección probare:: este punto en el caso del estimador mixto.

2.3.

Limitaciones del estimador mixto

En esta sección probaremos que el estimador mixto no es aplicable la situación de interés en este trabajo, en donde los datos a combinar

-201-

en la estimación corresponden a diferentes niveles de agregación. Esta demostración se logrará mediante un ejemplo de la aplicación del estimador nixto al problema general de interés en este trabajo. Para la demostración utilizaremos el modelo estadístico presentado a continuación:

(6) |En donde el subscrito t indica el intervalo durante el cual las observaciones fueron obtenidas.

(7)

(8) Observe que la expresión en la parte derecha de esta ecuación se obtiene al expresar la sumatoria de todos los individuos en cada grupo de las variables dependientes, como el producto de la media de las variables dependientes er. el grupo, y el número de individuos en ese grupo. En términos generales, : x) no se conoce a priori y esto resulta en una matriz R estocástica. Por tanto, cuando r corresponde a obHc;rv¿ic ¡ onoa de conteos agregados, no se ::isfacen las suposiciones del estimador mixto. Observamos también que de no haber ningún sesgo en la muestra desagregada, ">- se puede obtener directamente de ésta como la razón del número de observaciones en dicha muestra y la razón de muestreo de cada grupo. En la próxima sección discutiremos las complicaciones adicionales que resultan de una muestra desagregada sesgada y un procedimiento para estimar Nm en esta situación.

-202-

2.4.

Efecto en la estimación del sesgo de la muestra parcial m

Bróg y Meyburg (1980) y Ben-Akiva et_ a^l (1983), entre otros, demuestrai que es muy poco común no encontrar sesgo en una muestra desagregada. L< usual en este tipo de muestra es que un número significativo de los individuo; en la muestra de diseño no se encuentren en la muestra final, pues puedí haber errores de omisión y, en el caso de cuestionarios diseñados para devolverse por correo, muchos individuos no devuelven el cuestionario. Esta: situaciones producen un sesgo en la muestra desagregada que denominaremos sesgo de la muestra parcial (Cochran, 1977). Observe que este sesgo ocasiona que Nm no se pueda obtener directamente de la muestra desagregada. En este caso, seguimos el desarrollo de Ben-Akiv; et al (1983) y postulamos el siguiente modelo, basado en la distribuciói binomial para describir el proceso de la decisión de contestar o no a uní entrevista o cuestionario.

En donde nm es el número de individuos del emésimo grupo en la muestra pm es la probabilidad de que los individuos de este grupo contesten el cuestionario. Como veremos en el próximo capítulo, este modelo nos permitirá estima: Nm y pm basado en las muestras desagregadas y agregadas y por lo tanto podremos obtener estimadores consistentes para esta situación más general.

3. Desarrollo de Estimadores Combinados para Muestras Desagregadas y Conteos Agregados En este capítulo desarrollaremos los estimadores combinados que permitai que las diferentes muestras utilizadas correspondan a un nivel de agregaciói diferente. En la primera sección, formularemos el problema de estimación de interéi e incluiremos: una descripción breve de las muestras supuestas en e desarrollo y una presentación de la notación que utilizaremos en el capítulo En la segunda sección discutiremos las relaciones que existen entre las distri buciones muéstrales de los datos desagregados y las observaciones correspon dientes a los conteos agregados. Luego utilizaremos estas relaciones pan asegurarnos que las suposiciones de las distribuciones de las diferente! muestras sean consistentes. En la última sección del capítulo, desarrollaremos la distribuciós muestral conjunta y la función de máxima verosimilitud para el problema estimación de interés. Esta función depende de p(x) y Nd, que representa] respectivamente la distribución de las variables independientes en las población y el número de individuos en el grupo d. Debido a esto, la funciói de máxima verosimilitud de nuestro problema es similar a la función no-clásia descrita por Cosslett (1978, 1981a, 1981b) en el contexto de modelos desagregados de elección discreta.

-203-

1.1.

Caracterización dé las muestras y notación

3.1.1

Caracterización de las muestras

La muestra desagregada supuesta en el corresponde al mismo nivel de agregación que observaciones de las variables dependientes i i timarse.

desarrollo de los estimadores la unidad de análisis e incluye e independientes del modelo a

Observe que en el párrafo anterior hemos descrito con suficiente detalle la muestra desagregada. Sin embargo, existen un sinnúmero de tipos de conteos agregados que están disponibles para el desarrollo de estimadores combinados. ; or ejemplo, para la estimación de modelos desagregados de generación de viajes, estos conteos podrían estar disponibles a nivel del par origen-destino. Este tipo de conteo es representativo de aquéllos que se obtienen mediante procesos de agregación basados en grupos mutuamente excluyentes y colectivamente exhaustivos de la población de interés. Utilizaremos el término conteo ¿¿regado independiente para referirnos a este tipo de muestra, pues en este caso, las observaciones de los grupos diferentes son probabilísticamente ependientes. Para desarrollar una notación adecuada para este tipo de conteo, vemos que las observaciones de cada grupo de la muestra pueden incluirse en una Icelda de una tabla de clasificación (Bishop et al, 1975). Por ejemplo, si subdividimos la población de un área urbana en I grupos de ingreso y J grupos ce formación educativa, podemos dividir la población en los I x J grupos mutuamente excluyentes y colectivamente exhaustivos definidos por cada combinación específica de ingreso y formación educativa. En la literatura de análisis de variables discretas (Bishop _et^ j_l, 1975), en el cual se discuten las tablas de clasificación, se ha desarrollado una notación para representar este tipo de situación. Por esta razón, utilizaremos ¿sa notación ampliamente conocida para representar los observamos de los conteos agregados independientes. Hay un sinnúmero de conteos agregados en los cuales las observaciones ce los diferentes grupos no son probabilísticamente independientes. Por ejemplo, en el caso de los modelos de generación de viajes, los conteos en el cordón y los de transporte colectivo mencionados anteriormente no satisfacen la suposición de independencia probabilítica. Observe, sin embargo, que este tipo de muestra se puede representar mediante los totales de las filas y columnas de una tabla de clasificación, pues están constituidas por todos los viajes que entran (salen) de una estación de conteo, irrespectivamente de cual sea su destino (origen). Observe también que estos datos no son independientes, pues cada par de los totales de filas y columnas tiene en mn las observaciones de una celda. Por esta razón, denominamos este tipo de muestra conteo agregado dependiente. Aunque el tipo de dependencia entre los datos agregados descutida en el párrafo anterior es sólo un caso especial, en este trabajo nos restringiremos al mismo. Hacemos la observación, sin embargo, que las derivaciones presentadas en este capítulo se pueden efectuar también en situaciones más lerales de correlación entre los grupos. Esta restricción en las deriva-

-204ciones se utiliza para simplificar la derivación de los estimadores a presen tarse y no por ser una limitación del método de estimación. En la próxima sección presentaremos la notación que utilizaremos e el resto del capítulo.

3.1.2.

Notación

i - subscrito utilizado para identificar la variable de las filas d< una tabla de clasificación de IxJ. i e(1,2, . .. , I). j - similar a i pero para la variable de las columnas, j e(l,2,...,J) N¿j- número de individuos en la población que pertenecen al grupo identifi cado por la fila i y la columna j de la tabla de clasificación. n - subscrito utilizado para identificar los individuos en la población, n e(Ci]_U. .ÜCijU. . .UCXJ); CJJ e(l,2,... »Hij)i ^*i,j. Y¿jn- variable aleatoria que representa la variable independiente de enésimo individuo. Los subscritos i,j nos indican el grupo al cua este individuo pertenece. x¿jn- vector de atributos o variables independientes para el enésimo indi viduo. FJ*Q- inverso de la proporción con la cual se muestreó al grupo del enésirs individuo. En el caso de muestra aleatoria es constante e igual a F. P[Yj_jn |x¿jn, 6] - probabilidad condicionada de Yijrr Representa el modeL probabilítico supuesto en el desarrollo del estimador. r¿j+- variable aleatoria que se utiliza para representar los conteos agregado independientes. El tercer subscrito (+), indica que este conteo I basa en los totales sobre todos los individuos en la población. ri++ y r+<+- variables aleatoreas utilizados agregados dependientes

para representar

los

conteo;

En la próxima sección discutiremos las relaciones que existen entn las distribuciones de la muestra desagregada y las de los conteos agregados.

3.2.

Distribuciones derivadas de los conteos agregados

Un aspecto esencial en el desarrollo los parámetros y las distribuciones de las nados. Esto implica que los parámetros de supuestas para las diferentes muestras deben

de estimadores combinados es qu diferentes muestras están relacic la población y las distribucione basarse en las relaciones exister.

-205- . tes entre las mismas. En esta sección desarrollaremos los parámetros y distri buciones de las muestras agregadas a partir de las suposiciones utilizada para la muestra desagregada. Para simplificar estas derivaciones supondremos que tanto las observa ciones agregadas como los desagregadas corresponden a un mismo intérvaL t. Sin embargo, nuestro desarrollo puede extenderse fácilmente al caso di observaciones hechas durante intervalos diferentes. Observe que las siguientes relaciones existen entre las variables aléate rias de interés en este trabajo.

(13) En donde hemos supuesto que la distribución de cada inviduo es la misma 3 está dada por P y que las distribuciones de los diferentes individuos soi independientes. En esta ecuación utilizamos p(x¿s) para representar la distribuciói de x¿; en la población. Observe que la función de probabilidad de rij+: representada por Q, depende de x-¡4n para todos los individuos en la población, Por esta razón es que Q depende de la distribución de estas variables. Observe también que al sumar sobre Y.¡_.jn suponemos que esta variable es discreta, En el caso de que Y¿^n sea continua, la sumatoria debe reemplazarse por e'. integral sobre la región en donde esta variable esté definida. Observamos que en el caso general de cualquier "distribución P no e; posible obtener una expresión analítica de la distribución Q. Sin embargo, cuando la distribución P es regenerativa (Benjamín y Cornell, 1970), dich; forma si se puede obtener, pues Q y P corresponden a la misma distribución, En lo subsiguiente, nos limitaremos a dos casos especiales de la distribuciói

P: la Poisson y la Normal. Estos casos son de particular relevancia pan nuestro estudio, pues son los utilizados más frecuentemente en las aplicacionei de Transporte. Representamos estas dos distribuciones mediante las siguiente) ecuaciones respectivamente:

Las ecuaciones (10), (11), y (12) se pueden utilizar para desarrolla la distribución derivada conjunta de los conteos agregados dependientes En este caso, bajo la suposición Normal obtenemos la distribución Norai multivariable. La distribución resultante bajo la suposición Poisson a la Poisson multivariable (Krishnamoorthy, 1951; Cambell, 1934; y Teichen 1954) para la cual no existe una expresión analítica. Sin embargo, es^ distribución puede aproximarse mediante la Normal multivariable, por e;u razón, utilizaremos esta última distribución para los dos casos de interéd Esta suposición la representaremos mediante la siguiente ecuación.

-207-

-208-

En esta sección hemos desarrollado las distribuciones derivadas de diferente* tipos de muestras que utilizará nuestro estimador. En la próxi sección utilizaremos esta información para derivar las funciones de máx: verosimildad de estas muestras.

3.3. Desarrollo de los estimadores para muestras aleatorias En la sección anterior observamos que las distribuciones de las muesti de interés en este trabajo dependen de p(x) y N. Manski y McFadden (198] Cosslett (1978, 1981a, 1981b), y -Hsieh _et_ _al (1983), en el contexto de estiu dores de modelos de elección discreta basados en muestras no aleatoric encuentran que sus distribuciones muéstrales también dependen de p(x). Est autores indican que esta dependencia en p(x) ocasiona complicaciones signific tivas en el desarrollo de los estimadores. Por esta razón, en nuestro desari lio del estimador de interés, seguiremos la estructura utilizada por Mans y McFadden (1981), y presentaremos estimadores para las siguientes situacior definidas por el conocimiento o desconocimientos de p(x) y N. 1.

p(x) conocida a priori a-

N conocida a priori b-

N desconocida a priori 2.

p(x) desconocida a priori a- N desconocida a priori b- N desconocida a priori — ------

Observamos que las situaciones en donde p(x) y/o N se conocen a pric puden ocurrir en situaciones prácticas cuando tenemos disponible informaci sobre las variables independientes de los grupos de interés provenient de un censo o una muestra grande. De conocer p(x), nuestro desarrollo del estimador se basará en el méte de máxima verosimilitud, pues, en este caso, al igual que los estimadoi discutidos por Manski y McFadden (1981), Cosslett (1978, 1981a, 1981b) Hsieh et_ ¿1 (1983), este método mantiene todas sus propiedades asintóticas. En el caso que p(x) se desconozca, nuestra función de máxima verosimilil es del tipo no-clásico discutido por Cosslett (1981a). Por está razón, estimador de máxima velosimilitud no poseerá sus propiedades asintótici

■■

-210Para representar las observaciones de todas las filas y columnas e-forma más compacta, extenderemos la notación vectorial introducida anteriormente, por lo que incluiremos todas las observaciones del emésimo conteo en el vector rm(>). Hacemos la observación que hemos excluido las observaciones r+j+jjj ea nuestra notación. Esto es necesario pues, como la suma de las filas y las columnas son iguales, una de las observaciones de estos conteos depende linealmente de las otras y por lo tanto no provee información adicional. En las próximas secciones utilizaremos esta notación para desarrollar los estimadores de interés de este trabajo.

3.3.2.

Estimadores para muestras aleatorias cuando p(x) se conoce

Como indicamos en la introducción a este capítulo, cuando p(x) se conocí a priori, el estimador de máxima verosimilitud de nuestro problema tieaa todas las propiedades clásicas. Por lo tanto, una vez obtengamos las distribu-i ciones muéstrales, el desarrollo de este estimador es trivial. Cuando N es conocida a priori, el logaritmo natural de la función dm verosimilitud se puede expresar mediante la siguiente ecuación general:

(25)

Observamos que esta función consiste de tres términos principale el primei ,:s el logaritmo de la función de verosimilitud de la muestra des gregada y el segundo y tercero las de los conteos agregados independien! y dependientes respectivamente. Podemos obtener la función combinada media: la suma de estos tres términos porque las muestras son independientes. Observamos además, que en las funciones de verosimilitud, el ír.:_: n indica una sumatoria sobre observaciones en la muestra, y no las de población como lo era en las ecuaciones anteriores. En el caso en que N es desconocida, podemos obtener también un estimad de máxima verosimilitud clásico. En este caso, para poder estimar N, logaritmo de la función de verosimilitud incluye la versomilitud de N¿j' en la muestra desagregada (refiérase a Hsieh et_ jj^, 1983 para más detalle: Esta función se expresa mediante la siguiente ecuación:

-211-

(26)

En la próxima sección desarrollaremos estimadores para el caso más general en donde p(x) no se conoce a priori.

3.3.3.

Estimador con p(x) desconocida

Cuando p(x) es desconocida, la función de verosimilitud es del tipo noclásico discutido en Cosslett (1981a). Por esta razón, para el desarrollo de estos estimadores, seguimos el procedimiento desarrollado por Cosslett (1978, 1981a, 1981b) para derivar estimadores no-clásicos. Para hacer esto, comenzamos con la función de versomilitud de las muestras combinadas presentada a continuación. (Observe que desarrollamos en función para N desconocida, el caso de N conocida se puede obtener excluyendo la verosimilitud de Hjj**■'').

(27)

en donde: (28)

(29)

-212-

En donde hemos representado las funciones de densidad desconocidas, p(x¿; mediante un peso W-¡jn por cada individuo en la muestra. El vector w inclui todos estos pesos. También observe que incluimos las restricciones (2 y (29) para que estos pesos representen una función de densidad adecuada. Observamos que esta función incluye los parámetros w, cuyo número aumen con el número de observaciones. Esta es la razón principal por la cual I propiedades clásicas de los estimadores de máxima verosimilitud no aplic, a este caso. Para resolver esta situación, que obviamente no puede result. en estimadores consistentes, Cosslett (1981a) desarrolla la función de veros: militud concentrada. Esta función se obtiene mediante la solución del probleí de optimización representado por (27), (28) y (29) suponiendo N, a, b, constantes. Hasta este momento no hemos podido resolver este problema de optimizacic para el caso general, en el cual incluimos como muestras la desagregada ambos tipos de conteo agregado. Sin embargo, en González (1985), demostramc que para los casos en que utilizamos la muestra desagregada con cualquiei de los conteos agregados, la solución a este problema se puede expresar como: Wijn = l/Ni/D; V i J j n

(30)

El logaritmo de la función de verosimilitud concentrada se obtiene sustituyenc la ecuación (30) en la (27). Observe que luego de esto, el número de pari metros a estimarse no aumenta con el tamaño de la muestra. Con esta expresión general de la función concentrada de verosimilitu podemos obtener un estimador consistente; el cual denominamos estimador combi nado con modelo de sesgo (ECMS). Para lograr esto, primero sustituimos e la ecuación (29) las distribuciones muéstrales discutidas en la sección 3. y 3.2, y luego maximizamos la función en el espacio de los parámetros ¿ ínteres. Los detalles técnicos de estas derivaciones para los modelos Norma y Poisson y una discusión y demostración de las propiedades de este estimado se presentan en González (1985). Hasta este momento, hemos presentado un desarrollo teórico que nos permit incorporar conteos agregados en la estimación de modelos econométricos La pregunta relevante es ahora: ¿Qué ganamos al incorporar los conteos agrega dos en la estimación? En la próxima sección contestaremos esta pregunt mediante la discusión de algunas propiedades del estimador ECMS y del estimado desagregado basado en los resultados de un estudio de simulación. ¡

3.4.

Propiedades de los estimadores

Al implementar la simulación, nos percatamos que la eficiencia de lo estimadores de 0 de la muestra desagregada y el ECMS para muestras aleatoria eran iguales numéricamente. En González (1985) demostramos esta propieda analíticamente.

-213-

Esta propiedad implica que, en este caso, al incorporar los conteos agregados en el proceso de estimar modelos econométricos, no aumentamos la eficiencia del estimador de 0 . Observe que esto resulta, pues al incorporar el conteo agregado al proceso de estimación, también aumentamos el número de parámetros a estimar (N, a, b) y nuestro estimador utiliza toda la información adicional al estimar estos parámetros. En el caso de estimadores para muestras no aleatorias, existe el potencial de aumentar la eficiencia de con el estimador combinado (refiérase a González, 1985).

¡

El resultado presentado en el párrafo anterior no implica que el estimador ! desarrollado en este trabajo no es útil. Observamos que nuestro estimador nos permite estimar los parámetros a, b, y N bajo la situación en donde haya sesgo de muestra parcial. El estimador desagregado, sin embargo, solamente I nos permite estimar N dado a y b. El estimar a, b, y N eficientemente es :e suma importancia en el caso de modelos desagregados pues estos parámetros n necesarios para expandir o agregar la muestra a la población (refiérase Koppelman, 1976). Además, en el caso de predicción incremental ("pivot--int") (refiérase a Manheim, 1979 y Ben-Akiva y Lerman, 1985), estos pará-I netros entran directamente en la función de predicción.

Í

En González (1985) presentamos los resultados de un estudio de simulación ::señado para comparar la eficiencia relativa del estimador desagregado y el ECMS al estimar N. (Observe que no podemos incluir a, b en nuestra comparaón pues el estimador desagregado no puede estimar estos parámetros simultaI reamente con N). Los resultados de este estudio de simulación indican que I la eficiencia del ECMS relativa al estimador desagregado varía entre 0.86 i y 3.13. El resultado positivo del 3.13 ocurre cuando la p = 0.50 y para I isuestras de tamaño mediano. Este resultado implica que la incorporación I de los conteos agregados puede tener resultados sumamente positivos en la I estimación de modelos econométricos. En el próximo capítulo presentaremos un breve resumen de este trabajo.

4.

Resumen

En este trabajo hemos demostrado que los estimadores combinados disponibles en la literatura no pueden utilizarse con muestras de diferentes niveles re agregación. Como resultado de ésto, un sinnúmero de conteos agregados .sualmente disponibles u obtenibles a bajo costo no pueden utilizarse al fatfm.ir nindu I OH uconométrIcos. Bata situación motivó ];i investigación presentada en este trabajo, en la cual desarrollaremos estimadores combinados con r.odelo de sesgo (ECMS) que pueden utilizarse con muestras desagregadas y conteos agregados. La dificultad principal que encontramos en el desarrollo de estos estimadores es la presencia de p(x), la función de densidad de las variables independientes, en la función de estimación. Debido a esto, seguiremos el desarrollo de Manski y McFadden (1981), y desarrollamos estimadores de máxima verosimili:ad de muestras aleatorias para la situación en dónde p(x) se conoce a priori; jsualmente basada en un censo de la porblación. En el caso en que p(x) se desconoce, seguimos el desarrollo de Cosslett (1981a) y derivamos un estimador consistente para muestras aleatorias.

-214-

El estimador no-clásico presentado en este trabajo no resulta en un mayor eficiencia en la estimación del vector ; sin embargo, este estimado nos permite estimar a, b, y N; los parámetros del modelo de sesgo de muestr parcial, más eficientemente. Esto último tiene el potencial de mejorar la predicciones de los modelos desagregados, pues estos parámetros están incluida en la función de predicción.

-215Referencias ATTANUCCI, J. P., BURNS, I. y WILSON.N. (1981) Bus Transit Monitoring Manual: Vol. 1: Data Collection Program Design. NTIS Report PB-82-122227, EE.UU. BENJAMÍN, J. R. y CORNELL, C.A. (1970) Probability Statistics, and Decisión for Civil Engineers. McGraw-Hill, Nueva York. BEN-AKIVA, M.E.yLERMAN, S.R. (1985) Discrete Choice Analysis: Theory and Application to Travel Demand. MIT Press, Cambridge (en imprenta). BEN-AKIVA, M.E., GUNN, H. y POL, H. (1983) Expansión of data from mixed random and choice-based survey designs. International _______ Conference on New Survey Methods in Transport, Sidney, 12-16 Septiembre 1983, Australia. BISHOP, Y., FIENBERG, S., y HOLLAND, P. (1975) Discrete Multivaríate Analysis. MIT Press, Cambridge. 3R0G, W. y MEYBURG, A.H. (1980) The non-responde problem in travel surveys an empirical investigation. 59th Annual Meeting of the Transportation Research Board. Washington, D.C.,11-14 Enero 1980, EE.UU. CAMPELL, J. T. (1934) The Poisson correlation function. Edinburg Mathematical Society, Vol. 4, 18-26. I0CHRAN, W.G. (1977) Sampling Techniques.

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-217-

DESARROLLO DE UN MODELO PARA DECISIONES PROBABILISTICAS DISCRETAS

Marisa Yadlin Departamento Estadística Pontificia Universidad Católica de Chile

de

:en este trabajo, se construye un modelo de demanda discreta que es consisteri con el principio de maximización de utilidad y que constituye una genera.lacion paramétrica del Modelo Logit Multinomial, de modo que la teoría cía de tests de hipótesis es aplicable para comparar entre ambos. nuevo modelo, Modelo Global (Nesting) de Distribución Extrema, se genera base a un método para construir distribuciones acumulativas conjuntas, que nnite la introducción de dependencias entre variables aleatorias cuyas disLbuciones acumulativas marginales están dadas. Modelo Global de Distribución Extrema posibilita la representación de pro_ sos de decisión en mallas y de relaciones de sustituibilidad y complementa"edad entre las alternativas. Además, sus probabilidades de selección son mciones simples de aquellas correspondientes al Modelo Logit Multinomial. > ilustración, el modelo desarrollado se especializa a situaciones con es alternativas y dos sustitutos.

-218-

•219-

O sea, las chances relativas de elegir i sobre j son independientes de la disponibilidad de otras alternativas. La propiedad de I Al involucra la incapacidad del MLM de incorporar relaciones entre las alternativas. El MLM puede generalizarse a un MUA que mantenga su simplicidad y que permita la introducción de relaciones de sustituibilidad (o complementaridad) entre las alternativas, mediante la inclusión del vector de parámetros a. Cuando a ■ 0, el MUA generalizado se reduce al MLM, de manera que la evaluación comparativa de ambos modelos puede realizarse con procedimientos de tests clásicos de la hipótesis que j = 0, la que está anidada dentro de la clase de hipótesis admisibles que u está en un espacio paramétrico que contiene el 0*. 2.

Método de Generalización de MUA

El método permite generar familias de FDA conjuntas para (c\ ..... , ej) , manteniendo las J FDA marginales Fj fijas e introduciendo parámetros de dependencias entre las perturbaciones. La familia resultante se denomina

* I ii invi'Mt ¡paciones empíricas no descritas en este trabajo, se ha demostrado que los Estimadores Máximo Verosímiles son únicos en el MUA generalizado y que los Tests de Razón de Verosimilitud son satisfactorios (Yadl¿n, 1985 a).

-221-

Independientemente de los valores de los am, F cumple con todas las condiciones de una FDA, excepto que puede asignar valores negativos a algunos

-222rectángulos en RJ si es que (19) no se cumple. Similarmente, f integra a 1 siempre, pero puede ser negativa si los am no se restringen. Es interesante notar que si se considera sólo algunos de los Bm, la FDA y la densidad de los ¿j correspondientes pertenecen a las familias (17) y (18), respectivamente. Por (5), el MUA correspondiente a la FDA generada (17) es

-223Las probabilidades en (20) saman 1, cualquiera sean los valores de los um, pero la restricción (19) debe satisfacerse para que todas las probabilidades sean nonegativas. uevamente, si B C C es la unión de sólo algunos de los B™, %(i) , i6B, ertencce a la misma clase de modelos (20). Esta característica es relevante cuando se quiere especializar un modelo a situaciones con conjuntos e selección formados por solo algunos grupos de alternativas. 3. Desarrollo del Modelo de Valor Extremo Global (MVEG1)

-224-

Reemplazando en (20) Fj por la distribución de VE e integrando se obtiene el MVEG1

-225-

-226-

La función generadora de momentos que caracteriza a la FDA (25) sirve! ra calcular la correlación entre cualquier par de los e j , con el fin i lograr ua índice del grado de sustituibilidad entre el par de alternad vas respectivo. Esta función se computa fácilmente notando que F-jUjl tiene distribución Uniforme (0,1) y aplicando (12)

LIÍ. probabilidades de MVLG1 para sustitutos por pares, especificadas i términos de las probabilidades del MLM, se deducen de (24)

-227-

£n (29) se aprecia que, a menos que la restricción (24) sea relajada, el .alor absoiito de la correlación entre cualquier par de perturbaciones no puede exceder 0,292. Para que el valor absoluto de esta correlación varíe entre 0 y 1, el valor absoluto del parámetro a asociado a ella debe variar entre 0 y 3»424. Cabe notar que aún asumiento (24), en investigaciones empíricas con información simulada (Yadlin, 1984 a), el MVEGl ha representado adecuadamente sustituibilidad entre pares de alternativas, superando al MLM y al Modelo de Valor Extremo Generalizado (MVEG) de McFadden (1979). 5. El MVEG1 para Coniuntos de Selección con Tres Alternativas y Dos Sustitutos (MVEG1 (3,2)) Tomando J = 3, M = 2, Bi - {1}, B2 ■ {2, 3}, i»lj = 0, j = 2,3, a23 = a, se contemplan dos perturbaciones dependientes y una independiente.

(33) Así, ti tiene una distribución de VE, (E2, £3) tiene una distribución de VEG1 bivariada y c\ es independiente de (e2, e3). Además, e2y £3 tienen .list r ibuciones marginales de VE.

-228-

-229-

o sea, si las alternativas 2 y 3 son sustitutas casi perfectas.

-230Ahora, a partir del modelo binomial, cuyo conjunto de alternativas es {1, 2}, se prueba que

0 sea, la introducción de la alternativa 3, que es sustituía de 2, per^ no de 1, produce una disminución proporcional menor en la probabilidad de 1 que en la de 2. Es interesante notar que si a < 0 ( t 2 y e3 tienen correlación negativa la agregación de la alternativa 3 lleva a una disminución proporcional I mayor en la probabilidad de 1 que en la de 2. La interpretación es qua valores negativos de a sirven para parametrizar relaciones de complema taridad entre las alternativas. Así, usando (39)

-231MVEG1 (3, 2) es útil para modelar un proceso de decisión en malla con nodos, correspondientes a B¡ = {1} y a Bj = (2, 3}, en el sentido las probabilidades condicionales de escoger 2 5 3,dado que el segundado ha sido seleccionado, difieren de las probabilidades no condicio-s de elegir 2 o 3 de B2. Ambas probabilidades coinciden si y sólo si ;rimer nodo se puede descartar porque tiene probabilidad 0. El MVEG1 iros modelos (por ejemplo, el MVEG) son distintos en este aspecto, estos últimos modelos las probabilidades condicionales y no condicio-s se confunden, ya que en las probabilidades condicionales dado un no se toma en cuenta la disponibilidad del resto de los nodos (Yadlin, a). ecimientos agradecer a E.L. Scott por su apoyo durante el desarrollo de esta in-:. ¿ación. Extiendo mis reconocimientos a D. McFadden y S.E. Fienberg sus sugerencias. rencias SON, N.L. y KOTZ, S. (1970) Distributions in Statistics: Continuous .¿nace Distributions. John Wiley and Sons, Nueva York. oüN, N.L. y KOTZ, S. (1975) On some generalized Fairlie-Gumbel¿enstern distributions. Communications in Statistics, Vol.4, 415-427. I, R.D. (1959) Individual Choice Behavior. ork.

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-233-

LA ESTABILIDAD TEMPORAL DE MODELOS DESAGREGADOS DE PARTICIÓN MODAL J. de D. Ortuzar y F. J. Achondo Departamento Ingeniería de Transporte Pontificia Universidad Católica de Chile

lesumen El análisis de la estabilidad o propiedades de transferencia temporal de délos de demanda, tiene importancia por dos razones básicas. La pri^ ra es que si se comprueba que un modelo no es estable en el tiempo, es co probable que tenga mucha credibilidad como predictor; la segunda es ue la factibilidad de incorporar información sobre funciones ya existen, s en modelos para situaciones nuevas (transferencia), puede conducir a jores especificaciones dado un cierto presupuesto, o requerir menor ntidad de recursos para estimar un modelo de similar calidad. este trabajo se analiza la estabilidad temporal de modelos logit múl_ tiple calibrados con datos sobre la elección de medio de transporte para 1 viaje al trabajo en el Corredor Las Condes-Centro de Santiago, recole£ dos en 1981 y 1983.

Introducción Los modelos desagregados de demanda, o de elección discreta, solo se empezaron a considerar en forma seria en estudios de planificación de transporte a fines de la decada del 70 (Domencich y Me Fadden, 1975, Spear, 1977). Desde el comienzo se planteó que una de sus ventajas más importantes, en comparación con técnicas agregadas más convencionales {ver Williams y Ortílzar, 1982b), era que por su característica dé buscar causalidad a nivel individual, es razonable esperar que las funciones es_ timadas exhiban mayor tendencia a ser, no solo estables en el tiempo, sjL no que también transíeribles a otros lugares y/o culturas. Los conceptos de estabilidad y transferencia de modelos han sido dis_ cutidos en bastante profundidad últimamente en la literatura (ver por ejemplo, Ben Akiva, 1981; Wilmot, 1983; Rose y Koppelman, 1984). Así se ha sostenido que un modelo es transferible, si al ser calibrado con , distintos conjuntos de datos (áreas diferentes, épocas distintas), resul_ ta invariante o estable respecto de sus parámetros. Es claro que bajo esta conceptualizacion sería muy difícil encontrar un modelo estable en ciencias sociales. Por este motivo Lerman (1981) ha propuesto una defi^ nicion menos estricta, basada en la noción de modelos "suficientemente cercanos", en el sentido de ser sólo sustituibles para un cierto propósi^ to especifico. Es interesante destacar que esta concepción, que ya fue

-234-

utilizada en una investigación anterior (Ortúzar, 1984), probablemente ayudaría a interpretar ciertos resultados contradictorios reportados en la literatura (Atherton y Ben Akiva, 1976; Talvitie y Kirshner, 1978). La estabilidad de un modelo está claramente relacionada con el pro blema de validación (ver Williams y Ortúzar, 1982a), ya que un modelo es table en el tiempo debiera ser un buen predictor; además, si es posible transferir un modelo, esto es, utilizar información funcional existente, en la modelación de una situación nueva (ver Daly et al, 1983; Dehghani y Talvitie, 1983), se puede lograr un importante ahorro de recursos en términos de recolección y análisis de información. Lamentablemente, ha_s ta ahora la mayoría de los intentos por medir estabilidad se han visto dañados por la falta de estandarización de las situaciones y datos (ver Louviere, 1981); en esta investigación este problema no existe, ya que la única diferencia entre las dos muestras analizadas es el año en que fueron tomadas. 2 3 4 5 ■■'

se se se se ■

2.

El resto del trabajo tiene la siguiente estructura. En la seccior. analizan someramente las bases de. datos utilizadas. En la seccicr. describen los estadígrafos de comparación y análisis; en la sección presentan los resultados experimentales del trabajo y en la secciói resumen nuestras principales conclusiones.

¡

■

■

■

Datos Utilizados

Los datos disponibles para, el estudio corresponden a información sobre elección de medio de transporte para el viaje al trabajo en hora punta de la mañana, en el Corredor Las-Condes- Centro de Santiago en 1951 y 1983 (Ortúzar y Fernández, 1983; Ortúzar, Donoso y de Cea, 1985). interesante recordar que en 1981 el país estaba en pleno boom economice y que en 1983 ya se experimentaba la fuerte recesión que nos acompaña hái ta hoy. Además, en 1982 la Municipalidad de Santiago revocó los permisoí de la mayoría de los parques de estacionamiento públicos que operaban a sitios eriazos en el Centro; esto y lo anterior representaron un cambie significativo de condiciones, que hacen que los datos disponibles coñstil yan un interesante laboratorio para examinar la estabilidad temporal de modelos de predicción de demanda. La Ta,bla 1 muestra la variación nominal en los precios de una serii de factores relevantes entre julio de 1981 (época en que se recolectó la primera muestra y julio de 1983 (en que se tomó la segunda); en las tabli siguientes los valores monetarios se expresan en moneda de julio de 1983 La Tabla 2 compara la elección y disponibilidad de alternativas ej ambas muestras y la Tabla 3 compara sus distribuciones de salario, la primera lo más destacable es el aumento relativo de las alternativas bus y bus-Metro y el descenso de las opciones. Auto Chofer, Metro y Au_ to Chofer-Metro; en la segunda se pueden apreciar claramente los efectes de la recesión económica.

-235-

Factor IPC (julio) Bencina ($/Litro) Tarifa Bus ($) Tarifa Taxi Colectivo Tarifa Metro ($)

($)

1981 193,49

1983 270,40

19,80 9,00 40,00 9,00

34,00 20,00 55,00 13,50

Variación 1,3975 1,7172 2,2222 1,3750 1,5000

IABLA1; Variación de precios entre 1981 y 1983 Alternativa

% que la elige 1981 1983

Auto Chofer

21,7

17,9

77,7

65,8

% que la tiene disponible 1981 1983

-

Auto Acompañante

6,2

5,9

87,0

73,9

3

Taxi Colectivo

5,6

6,7

85,3

90,1

-

Metro

21,0

17,9

29,7

22,8

':

Bus

10,3

15,4

77,5

98,3

z

Auto Ch.-Metro

18,3

16,0

58,9

59,9

-

Auto Ac.-Metro

4,2

5,6

64,1

68,3

5

Taxi Colee.-Metro

5,1

3,6

43,7

70,1

—

Bus - Metro

7,6

11,0

42,1

73,6

IABLA 2:

Elección y disponibilidades en ambas muestras

Rango ($/min de 1983) 0-3 3-4 4-5 5-7 7-9 9 6 +

Frecuencia 1981 19,7 16,6 12,5 18,8 10,0 22,5

TABLA 3: Distribución de Salarios en ambas muestras

Relativa 1983 28,9 11,0 12,1 20,5 15,0 12,5

-236--

3.

Métodos para Evaluar la Estabilidad de Modelos

Estudios anteriores sobre el tema (para una revisión ver Galbraith y Hensher, 1982; Wilmot, 1983) han permitido llegar a la conclusión de que las medidas de evaluación más adecuadas son las que se describen continuación. ■

a)

Comparación de pares de coeficientes

Las diferencias entre coeficientes individuales pueden evaluarse me, diante el estadígrafo í para la diferencia absoluta entre los coeficientes del modelo original y los de esa especificación al ser estimada en un nuevo contexto. Así, si (1)

L.

i

(0 ) = logaritmo de la verosimilitud del modelo equi-probable para él contexto i

-237-

■?.?.ñ-

De esta forma su límite superior es el índice p del modelo local, no tiene límite inferior y sus valores negativos deben interpretarse coj mo en el caso del índice de transferencia. A pesar de que las tres wa_ didas definidas anteriormente están interrelacionadas por su depen ciencia con la razón de verosimilitud AL, ellas ofrecen distintas perspectivas sobre el problema de estabilidad de modelos; p2. es una medí de 1 estabilidad (o transferencia) absoluta, IT es una medida rell tiva y TTE permite realizar un test, estadístico (Koppelman y Wilmot, 1932).


Resultados Experimentales

En este trabajo se estudio 1? estabilidad temporal del modelo lojd múltiple (Domeñeich y Me Fadden, 1975):

LES variables (atributos) que resultaron finalmente escocidas en li búsqueda*de la mejor especificación, tarto para 1981 como para 1Q83, se presentan en la Tabla 4 . El procedimiento de búsqueda se llevo a csha a través; de una secuencia del tipo "step-wise"; esto es, a fin de aislar al efecto de cada variable y no confundirlo con el de otras varij cionas, nunca se realizo mas de un cairibib a la vez en la especificación ¿e los modelos. El criterio básico-para la eliminación de variables fui la obtención de. parámetros con signo contrario al esperado; también s< eliminaron variables socio-economica? Consideradas a priori cerno de esa ta relevancia si sug coeficientes presentaban valores poco significativ (esto es, con un valor de la razón t inferior al valor crítico 1,96 co rrespondiente al nivel de confianza de 95%), y se aceptaba la hipótesis

-239-

a)

Variables de Nivel de Servicio

1.

TVIA

: Tiempo de viaje (min) en vehículo. Se supone que tiene un efecto negativo en todas las alternativas; desagregada en TVB (bus); TVM (Metro) y TVTP (transporte público; esto es, bus, Metro y taxi-colectivo); TVA (auto) resulto con signo contrario en los modelos para 1981.

2.

TACC

: Tiempo de acceso (caminata y espera) en min.Se supone que tiene un efecto negativo en todas las alternativas; desagre_ gada en TESP (tiempo de espera total, incluyendo transbordos) que no aparece en las opciones Auto Chofer ni Auto Acompañan, te, y TCAM (tiempo de caminata incluyendo transbordos) que no resulto con signo correcto en los modelos 1981.

3.

COSTO : Costo de viaje ($) dividido por ingreso líquido por minuto del viajero ($/min). Se supone que tiene un efecto negativo en todas las alternativas.

b)

Variables Socio-económicas.

1.

COMP

: Número de autos/número de licencias de conducir en el hogar, con un máximo de 1. Se le supone un efecto positivo en las alternativa^ Auto Chofer y Auto Chofer-Metro.

2.

SEXO

: Variable muda que vale 1 si el encuestado es hombre y 0 si es mujer. Se le supone un efecto negativo en las alternat^L vas Auto Acompañante, Taxi Colectivo y Auto Acompañante-Metro.

3.

ILIQ

: Ingreso líquido ($/min) del viajero. Se le supone un efe£ to positivo en las alternativas Auto Chofer, Taxi Colectivo y Auto Chofer-Metro; las variables mudas II (vale 1 si ingre_ so esta entre $ 3 y $ 9 por minuto y 0 en otros casos) e 12 (vale 1 si ingreso es superior a $ 9 por minuto y 0 en otros casos), dan la posibilidad de que el efecto de esta variable se exprese en forma no lineal.

TABLA

4 : Variables explicativas utilizadas y su efecto esperado en la utilidad de las alternativas

nula de que el modelo sin la variable en cuestión era estadísticamente equivalente al modelo más general. Para esto se aplico el conocido cri. terio de razón de verosimilitud que se describe en Ortúzar (1982), junto con el resto de los estadígrafos e índices de bondad de ajuste utilizados en la etapa de calibración de los modelos. Los mejores modelos encontra_ dos se presentan en las Tablas 5 y 6. Aun antes de realizar un análisis formal de estabilidad, un examen acucioso de estas tablas permite concluir que el modelo no parece ser es_ table. En primer lugar es claro que el modelo para 1983 es muy superior a los modelos para 1981, ya que permití incorporar los efectos de las va_ riables de nivel de servicio correctamente en todos los medios de trans_ porte disponibles; en segundo lugar, solo la variable COMP tiene un

-240-

VARIABLE (alternativa en que entra)

MNL-C

COEFCENTES (razón t) MNL-81A

MNL-81B

TESP (3-9)

0

- 0,2770 (-2,37)

- 0,2311 (-1,98)

TVB (5,9) TVM (4,6-9) TVTP(3-9) C0MP(1,6) SEXO (2,3,7,8) LIQ(1,3,6) 110,3,6) 12(1,3,6)

0 0 0 0 0 0 0 0

0 0 - 0,0801 (-4,03) 1,7756(4,21) - 0,8760 (-3,80) 0,0364 (1,03) 0

-0,1077 (-4,98) -0,0943(-2,36) 0 1,7638(4,19) -0,9155 (-3,90) 0 0,3599 (0,85) 0,4342 (0,97)

Auto Chofer (1)

1,55(8,15)

- 0,3824 (-0,90)

- 0,5787 (-1,05)

-0,11 (-0,48) 2,81(12,42) 0,37(2,73) 1,61(8,22) -0,13 (-0,49) 0,42(1,67) 0,88 (3,87)

1,1988(3,03) 3,7062(10,06) 2,7897 (5,07) 0,7765 (i ,65) 0,9464 (2,82) 1,9750 (4,38) 2,9760 (5,02)

-0,1736 (-0,37) 3,7190(8,50) 3,2791 (3,89) 0,6386 (0,95) 1,0049(2,18) 1,9654 (3,45) 3,0889 (4,70)

L(0)

- 1.038,03

- 1.038,03

- 1.038,03

L(C) L(B)

*

- 845,07 - 813,68 0,0371 46,82 613

- 845,07 - 807,99 0,0439 47,31 613

Taxi Colectivo (3) Metro (4) Bus (5) Auto Ch-Metro (6) Auto.Ac.-Metro (7) Taxi Colect.-Metro (8) Bus-Metro (9)

P 3-

FPR(3) Tamaño Muestra!

TABLA 5:

o

845,07 845,07 0 42,09 613

Modelos logit múltiple para 1981

VARIABLE (alternativa en que entra)

COEFICIENTES (razón t) MNL-C

MNL-83

TVIA(1-9)

0

- 0,0801 (-3,70)

TACC(1-9) COSTO (1-9) C0MP(1,6)

0 0 0

-0,1607 (-8,07) - 0,0244 (-2,94) 2,1671 (4,94)

Auto Chofer (1)

1,43 (7,31)

0,2637 (0,64)

-0,10 (-0,46) 3,10(11,83) 0,62(3,17) 1,26 (6,26 ) -0,14 (-0,58) - 0,33 (-2,03) 0,48 (2,28)

0,6815(2,56) 4,4953(13,03) 2,2307 (6,97) 0,1192(0,30) 0,2298(0,91) 0,4353 (1,42) 1,7824 (6,93)

LÍO)

-1110,71

-1110,71

L(C) L(8)

- 924,69 - 924,69 0 42,44 622

- 924,69 - 857,11 0,0731 47,27 622

Taxi Colectivo (3) Metro (4) Bus (5) Auto Ch.-Metro (6) Auto Ac.-Metro (7) Taxi Col.-Metro (8) Bus - Metro (9)

f-

FPR(«) Tamaño Muestral

-241-

coeficiente de magnitud similar en 1981 y 1983. Sin embargo, es alenta dor constatar que el coeficiente de las variables relacionadas con el tiempo de viaje, en general, es bastante similar en ambos casos. a)

Análisis de pares de coeficientes

Los resultados de aplicar el test t, descrito en la sección 3, se presentan en la Tabla 7. Como se puede ver en el caso del modelo MNL-81A 5Ó1 es posible rechazar la hipótesis nula de igualdad de coeficientes en el caso de la variable SEXO. Para el modelo MNL-81B esta sólo se rechaza además en el caso del parámetro TVM. Por otro lado, en el caso del mode_ lo MNL-83, la hipótesis nula sólo se acepta para la variable socioeconómi_ ca COMP. b)

Análisis de predicción desagregada

La relación entre los logaritmos de las funciones de verosimilitud de los modelos estudiados se muestran en la Figura 1. Los resultados del test de transferencia estadística (ecuación 2) se presentan en la Ta_ bla 8.

Estimación basada en

Predicción basada en 1981A 1981B 1983

1981A 1) (g. de

-

-

235,72 (13)

1981B 1.) (g. de

-

-

227,44 (15)

1983 1.) (g. de

255,64 (13)

267,02 (13)

-

TABLA 8: Test de transferencia estadística Estos valores deben compararse con el valor de X2 a^ nivel de signi ficación deseado (5%) y grados de libertad que correspondan (13 y 15 res_ pectivamente); de tablas estadísticas éstos son 22,4 y 25,0 respectivamente, por lo tanto estos resultados rechazan firmemente la hjL pótesis nula de estabilidad temporal usada en esta aplicación. Otra ob_ servación interesante respecto de esta tabla es que, como se esperaba (ver Koppelman y Wilmot, 1982), el test no tiene resultados simétricos; sin embargo, curiosamente se rechaza en forma relativamente más fuerte la estabilidad del modelo de 1983 que la de los modelos de 1981, Los valores del índice de transferencia, que se muestran en la Tabla 9, son negativos debido a que en todos los casos L. (0.) resultó menor que L.(C), como se muestra en la Figura 1.

-242-

-243-

Estimación

Predicción

basada en

1981A

1981A

1,00 -

1981B 1983

- 2,60

TABLA 9:

1981B

basada en 1983

-

- 0,74

1,00

- 0,68

- 3,07

- 1,00

índice de transferencia

Como se puede ver, nuevamente el modelo para 1983 emerge en este sentido, como menos estable que los de 1981. Los valores para el índice Rho cuadrado de transferencia, se pueden obtener a partir de los valores de p2 de las Tablas 5 y 6 y del índice de transferencia de la Tabla 9 mediante la ecuación (5). Finalmente cabe señalar que estos resultados no están sujetos a va_ riaciones importantes por concepto de tamaño muestral, ya que Koppelman y Chu (1983) han demostrado que TTE deja de depender del numero de obser_ vaciones cuando este supera los 500 casos.

5.

Conclusiones

En este trabajo hemos presentado una revisión de las principales me_ didas usadas en la literatura para estudiar la estabilidad y/o transfereii cia de modelos de elección discreta. También hemos presentado los resultados de estimar modelos logit muí tiple para elección de medio de transporte al trabajo en hora punta, en el Corredor Las Condes-Centro en 1981 y 1983. Esto permitió comprobar de in. mediato que los modelos no parecían estables, ya que las mejores especifi^ caciones obtenidas en cada caso presentaban diferencias notables. Finalmente presentamos los resultados de aplicar las medidas descrji tas en el trabajo a los distintos modelos estimados, llegando a la conclu_ sion, esta vez formal, que estas permiten rechazar la hipótesis nula de estabilidad en ambas direcciones. El siguiente paso en esta investigación consistirá en estudiar la es_ tabilidad temporal del modelo logit jerárquico, que ya se ha comprobado mejor especificado y más estable en el espacio (Ortuzar, 1984) que el mo_ délo logit múltiple.

-244-

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-247LA LOGÍSTICA COMO MARCO ESTRATÉGICO EN LA PLANEACION DEL DESARROLLO DEL TRANSPORTE INTERREGIONAL DE CARGAS Juan Pablo Antún Grupo de Investigaciones en Transporte Instituto de Ingeniería Universidad Nacional Autónoma de México

■ una introducción al concepto de logísticas y a los procesos vinculados al 2 transporte de cargas en las empresas para posteriormente definir un Itstrategico para la planeacion a nivel gubernamental del desarrollo del trans_ knterregional de cargas.

Impacto de la Logística iternalización de funciones logísticas y tendencias a la externalización de oraciones mediante prestatarios is grandes empresas industriales, y también más recientemente las comerciales :ribución, consolidan el desarrollo de funciones corporativas ligadas a la ícion de mercancías, particularmente la función logística, entendida como el de la circulación física (Heskett, 1977). El concepto de dominio es econond empresa domina la circulación de los flujos físicos involucrando ritmos, ma_g_ le flujos y sus características cualitativas (modalidades concretas de la cir_ ;n, tipo de mercancías, maneras de acondicionamiento, formas de introducción :adena de transporte, etc.), incluso si algunas operaciones de expíotacion en la logística son delegadas a prestatios. En la realización de las operaciones, snta propia o delegadas, las modalidades concretas del ejercicio del dominio :irculación, se manifiestan en el control, un concepto de gestión. \& función logística se asegura el control de las operaciones que concurren a .rculacion de la mercancía, sin necesariamente ejecutarla ella misma, por medio :eocesamiento de la información asociada a la mercancía circulante. La gestión ajusta el sistema logístico a las exigencias de la demanda a servir Calidad de servicio: valor de uso) de manera de optimizarlo económico y tecnica_ (en medios y costos: para recuperar el máximo del valor de cambio). Para

asegurar una circulación continua y confiable de mercancías

la furi

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ción logística realiza una real producción de la circulación la que se manifiesta en normas (Colín, 1981): - normalización de productos semiterminados para la producción de una gj ma de productos finales (acción sobre manufactura de las perspectivas de mercadotecnia) - intervención activa en la determinación de las características final ] de acondicionamiento del producto (compromiso entre la mercadotecnia 3 la transportabilidad en condiciones económicas) codificación de productos para su explotación en toda la cadena logística (vulgarizaciSn del producto en sí) - determinación de cantidades económicas de venta (en correspondencia a lotes económicos de producción, a unidades económicas de carga para transportar y a gestión de inventarios, éstos mismos predeterminados y optimizados) formulación de normas de gestión y procedimientos de procesamiento de pedido* (recepción, expedición, nivel de inventarios, circuitos de en-* trega, etc). establecimiento de niveles de calidad de servicio a clientes (incluyes do normas de costos e indicadores de medida correspondientes) - diseño de cadenas de transporte para transferencia física (selección de modos, cuenta propia y prestatarios, cuadernos de términos de refe rencia, etc). La función logística de la empresa realiza la concepción de la circulada y establece un subsistema de información que le permite organizar la cada na logística como instrumento de fragmentación y recomposición del procea de transportación/circulación de la mercancía en diferentes fases técnica Estas quedan a cargo de operadores —por cuenta propia o por subcontratj ción de terceros— según estrictas normas y procedimientos. Cada operador ejecuta una fase técnica o un fragmento de esta, en una op« ración que adquiere significado sólo en referencia a una lógica global di circulación. El operador inicialmente es interno a la empresa, pero conforme se desarrolla la oferta de transporte y prestaciones conexas, las empresas externalizan sus operaciones: los prestadores (algunas veces un división operativa de transporte y tráfico de empresas industriales y comerciales modernas que ha sido transformada en empresa de servicio de tra porte y logística) estructuran cadenas de transporte para mejor satisfaa las necesidades de un cliente, hasta optimizar un "producto logístico" también insertan en las cadenas logísticas de otros clientes. Esta visión de la realización de la circulación revela tres agentes: el bricante, el distribuidor comercial y el prestatario de servicios de tr porte y logística. Si bien el fabricante puede establecer su empresa de distribución como la de prestación de servicios de transporte y logísti: externaliza estas operaciones; el distribuidor comercial, por su parte, 1 general se involucra en la prestación de servicios de transporte y logística, y en menor medida, si la oferta de terceros es adecuada, también ei ternaliza operaciones; finalmente, algunas operaciones y prestaciones pa el acabado de producción y la distribución física pueden ser asumidas pe el prestador de servicios de transporte y logística. Es evidente que la lógica de la circulación del fabricante es diferente que la del distribuidor comercial; no es difícil traducir los conflictos entre funciones en el seno de una empresa a los existentes entre empresa productoras y distribuidoras (Lazzeri^ 1982; Pina"y riña,^ 1983) .La imp tancia relativa de éstas en referencia al nivel de oligopolización de la producción y al control de áreas de mercado resolverán el conflicto por

-249dominio de la cadena logística, y la definición de la lógica normativa a la que el prestatario de servicios de transporte y logística ceñirá la estructuración de la cadena de transporte. La externalización de operaciones logísticas está en correspondencia a tres objetivos corporativos: - Delegar las tareas que no son su función esencial, en particular algunas actividades de explotación (para materializar la circulación física) para las cuales no es la mejor capacitada (en especial en un ambiente comercial competitivo) ni la mejor equipada (rápidos cambios tecnológicos) - Asegurar el dominio explícito del desarrollo de las operaciones delegadas que debe mantenerse coherente con la lógica central de la circulación física; en este sentido, el contrato de prestación de servicios o el cuaderno de términos de referencia es el documento contractual que precisa las condiciones en las que una prestación, frecuentemente compleja, debe ser ejecutada y las modalidades de control de resultados - Mantener la transparencia de las operaciones logísticas al subsistema de información (en general la "opacidad" es menor cuando se recurre a prestatarios) Las ventajas para la empresa de la externalización de operaciones logísticas radica en (Mathé et al, 1983): economía en inversiones especializadas y periféricas (equipos de transporte y para el manejode carga, depósitos, etc) en relación a su objetivo principal (la producción o la comercialización) economías de competencia (en vez de tomar a cargo las operaciones se selecciona el mejor prestatario) economías en costos logísticos (los prestatarios más desarrollados integran cadenas de transporte en cadenas logísticas de diferentes clientes reduciendo componentes de costos en éstas por economías de escala en aquéllas) - mejor conocimiento de costos logísticos (porque parte de éstos son el precio pagado a prestadores) - mayor flexibilidad para el cambio de estrategias logísticas (por ejemplo modificaciones en la red de depósitos, que ahora no son propios sino de terceros) mejor acceso a nuevas áreas de mercado (empleando prestatarios que las conocen) 1.2 Transformaciones en el sector transporte La tendencia a externalizar operaciones logísticas en las principales empresas conduce a una formulación nueva de la demanda potencial de transporte, su propia expansión y los requerimientos de adecuación de la oferLa. En el sector transportes algunos prestatarios empiezan a ampliar su oferta incluyendo una gama de prestaciones logísticas, y aparece una jerarquización en subsectores moderno y tradicional. Estos últimos resultan incorporados como medios de transporte en las cadenas (de transporte) que organizan los primeros y que insertan en la (cadena) logística de las empresas consumidoras de transportes. La satisfacción de la demanda de los grandes consumidores de transporte induce un despegue tecnológico (medios materiales y de gestión, "saberhacer") en los prestatarios, los cuales pueden ofrecer sus servicios a las pequeñas y medianas empresas, pudiendo brindar a éstas una alterna-

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tiva a la frecuente situación de inserción en las cadenas logísticas c las grandes, permitiendo así, un potencial cambio en los segmentos ate didos del mercado. El interés en minimizar los costos de la cadena de transporte induce e desarrollo de cadenas plurimodales, donde tanto se combinan modos técr eos (p.e: tren + ruta, ruta + barco ro/ro, etc), como se articulan ni? les (p.e: alimentador + troncal, troncal + urbano, etc). Las ocasiones de ruptura de tracción (en general cambios de modo técni para la transportación) son oportunidades de valorización: maniobras c transferencias intermodal, almacenamiento de la unidad de carga, emis: de información de situación, etc; asimismo, en las de ruptura de carga (en general en la articulación de niveles en redes de transporte): mar bras de carga y descarga, consolidación y desconsolidación, almacenami to, preparación de lotes para circuito de entrega a clientes, etiqueta etc. Ese potencial de valorización es un incentivo para que prestadores de servicios de transporte expandan su oferta incluyendo operaciones logí ticas de alta rentabilidad. El desarrollo del subsector moderno de servicios de transporte y logís ticos se realiza con base en el agrupamiento de prestadores líderes y la incorporación de los prestadores tradicionales al servicio de los p meros. La tendencia a la concentración en la producción de transport es inherente misma al proceso de modernización del sector: una disminu ción de los costos globales de la cadena de transporte (incluyendo con fiabilidad y eficiencia) es poco compatible con la existencia de un se tor artesanal (los "hombres-camión" en el autotransporte) independien! y poco articulado en términos productivos. La formulación de una nueva demanda de prestaciones de servicios de tr porte y logística por las grandes empresas genera en los prestadores, cuentemente con la participación de aquéllas, un proceso de innovación tecnológica en medios materiales —equipo de transporte (p.e. trailers cisterna con servicio a la carga), equipo para el acondicionamiento de carga (p.e: contenedores aéreos), equipo para transferencias intermoda les (p.e: los pórticos para trailers-piggy back), etc. — y de gestión procedimientos simplificados de documentación, normas para el control carga en tránsito, y, hasta sofisticados software en terminales infoni ticas que conectan empresas con prestadores, codificación de productos (p.e: código de barras para lector óptico)— . 2. Logística en la Planificación del Desarrollo del Transporte 2.1 Eficiencia en la producción jr consumo de transporte a) Optimización ae la circulación La planificación es un proceso de cambio controlado. El desarrollo de transporte exige un proceso que involucre el cambio en términos de una optimización de la circulación. La optimización es una maximización en un contexto de restricciones de un estado que se considera beneficioso. Optimizar la circulación en t minos de la planificación del transporte implica mejorar ,las condición materiales de la circulación en relación a las necesidades de la activ dad socioeconómica y las de la planificación del desarrollo de ésta.

-251Para que se efectúe la reproducción del capital es necesaria la venta de la mercancía-producto; el paso de una fase a la otra de la circulación implica tiempo, no importa la lejanía espacial de los mercados, lo importantes es la velocidad con que se "recorre" la circulación (Fiore , 1982). Así, lo que preocupa no es la ampliación de mercados en el espacio, sino aumentar la velocidad con que se los podrá atender. El tiempo necesario para la circulación determinará el número de veces en las que el capital, para un tiempo dado, podrá valorizar, reproducir y multiplicar su valor, . mediante la producción y colocación en el mercado de una cantidad de mercancíasproducto. La ineficiencia de medios materiales, entre éstos el transporte, para realizar la circulación física conduce a un proceso de acumulación de capital no sólo más "lento" (el capital rompe el espacio por medio del tiempo) sino más "desequilibrado" entre sectores de ésta (no todos los niveles -p.e: grandes vs pequeñas y medianas empresa-, ni en todos los sectores p.e: producción de bienes de consumo no duradero vs producción de bienes: de capital-, tiene la misma significación La eficiencia en la circulación física en el proceso de acumulación de capital) . El contexto de restricciones para la optimización es esencialmente la política: qué territorios (fragmentos de espacio) y cuáles sectores de la actividad económica (segmentos de valorización del capital global) serán preferenciados por la creación de mejores condiciones materiales para la circulación; además, para ciertas mercancías prioritarias (p.e: alimentos básicos) pueden controlarse los costos logísticos en vistas de regular el proceso de formación de precios, especialmente si éstos están controlados. Entonces, la planificación del desarrollo del transporte debe contener estrategias para:

- lamentan eJL mejoiam¿e.nto de meAÁ.o¿¡ ma¿e/i¿aZeJ> y de me.dio& mateAialeÁ y de gestión pcuia. la pn.oduo.cU.6n de. &jan¿>pohX.e en n.e.gloneM p^ionÁXa-i¿cu>, y - fieducÁA coi>to¿> de. la cÁAculacÁón {XMÁjia de una gama de. meAcancíoA phÁ,o-nÁ£oJvLai¡ b) Adecuación de la oferta y generación de condiciones de producción de transporte para satisfacer la demanda potencial

La actividad productiva (sectorial y en el espacio) y los servicios de transporte y logística se implican mutuamente en un proceso de desarrollo. Los cambios en la demanda de transporte (cualitativos, y en términos de nuevos segmentos de la demanda potencial) obligan no sólo a una adecuación de la oferta sino a crear nuevas condiciones para la producción de ésta. La relativa inelasticidad entre la oferta y la demanda de transporte, en gran parte debida a la rigidez de los medios materiales (infraestructura y tecnología de equipos) puede relativizarse con cambios en los medios de gestión, y en este sentido, la "perspectiva logística" en la producción de transporte debe preferenciarse; p.e: puede ser más importante que la velocidad comercial en un enlace modal, la "manera" con que éste se incorpora en una cadena de transporte (frecuencias, interfases intra o intermodales, disponibilidad de almacenamiento, necesidad de acondicionamiento de la carga, etc), una "manera" que puede traducirse en costo y calidad de servicio. Los cambios en los medios de gestión se materializan en el segmento de prestatarios moderno, e implican, simultáneamente, una tendencia a la

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concentración de las empresas de servicios de transporte y logística, j a una especialización de estos. La concentración tiene dos vertientes: - la necesidad de aunar esfuerzos de prestatarios para producir un producto-transporte más adecuado a la sofisticación de la demanda, y - la potencialidad de encontrar un mercado consumidor de un productotransporte más elaborado producido por prestatarios modernos con base en la incorporación de medios de prestatarios tradicionales La especialización surge por: - la mediación en el conflicto potencial entre productores y distribuir res, y - la diversificación de la clientela con base en cadenas de transporte que satisfacen modalidades de circulación homogéneas de mercancías di ferentes Por tanto, las estrategias de la planificación del desarrollo del tram porte, deben orientarse para:

- adecúan, la oienXa actual del tAanbponte, o cAean. una nueva ¿¿ nece¿a-nía, en relación a cadenas [de tnamponte) pnlonÁXanJju, ya &ta en * laclón a la¿> ca/igai en elíai, o a lo¿ enlace* ¿>obn.e el tenjúJtonJLO, - con&iolah. el pnoceso de concentnjxcÁJJn y ¿ubonxUnactón de/entn.e pn.eAZ* tanJjo¿, e - Ámput&aA cambio* en la* ¿on/na* y med¿o* de geótión de £¿to¿ c) Articulación modal y de niveles en redes La lógica de la cadena logística, concepción de la circulación, se mate rializa para la realización de la transferencia física en la cadena de transporte. Esta, es el reagrupamiento de varias fases técnicas asociadas a la transferencia física en una operación de prestación extendida: transporte, manejo de carga, acondicionamiento de carga, gestión de inventarios, etc. El diseño de una cadena de transporte económicamente eficiente se hace con base en una articulación modal (de modos técnicos de transportación y de niveles en redes (alimentador, troncal, urbano). La articulación exige disponibilidad de medios de interfase, materiales (terminales de transferencia inter e intramodales, equipos de manejo de cargas, instalaciones para almacenamiento) y de gestión (procedimientos simplificad: de documentación plurimodal, información de seguimiento de carga en tn sito, contabilidad analítica para transparencia en la formación de fletes) . Así, las estrategias de planficación del desarrollo del transporte se diseñarán para:

- iAenti{ican. y equipan, nodo* en n.ede* modales pana, la anticulación en modo* ti.CYU.co* - fomentan la anXiculactón entne nivele* jehÁnquico* de. *ubnede¿> modaU y - negulan. la* conce*ione* a pn.eAtaXaKA.oi> modales pana evitan, la ine^iciencia de la de*anticulaci6n de. ñuta*

d) Valorización de rupturas de tracción y de carga En la articulación modal se operan rupturas de tracción, y en la de niveles en redes, frecuentemente, rupturas de carga. Ambas son oportunidades de valorización, la cual se traduce en una mayor rentabilidad gli bal en la producción de transporte. Las rupturas de tracción se asocian a una mejor utilización de modos té nicos disponibles, según distancia del desplazamiento físico y densidad

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de malla; las rupturas de carga, a una mejor utilización de vehículos según su capacidad. Las oportunidades de valorización están en los servicios conexos a la interfase: gestión de parque de vehículos, maniobras en terminales, almacenamiento y gestión de inventarios, consolidación y desconsolidación de cargas, acondicionamiento de carga, etiquetaje y marcación de precios, tratamiento de pedidos de clientes y formación de lotes para circuitos de entrega, etc. Con esta perspectiva, las estrategias de planificación del transporte dehen:

2.2 Reorganización de flujos y ordenamiento territorial a)

Desarrollo regional y circulación

El desarrollo socioeconómico de las regiones de un país es fruto de la dotación de recursos (tierra, capital y trabajo), la acción de los agentes económicos (fracciones de la burguesía) y la intervención del Estado (acción de soberanía sobre el territorio como propia reproducción) . Los planes de desarrollo económico, marco normativo de la intervención del Estado en las actividades socioeconómicas, tienen una referencia territorial, en general, con el objetivo de reducir las desigualdades regionales. Las consideraciones anteriores sobre optimización de la circulación revelan el papel del espacio en ésta, y por ende de fragmentos del territorio. Las condiciones materiales de circulación a niveles intra e interregional contribuyen a la caracterización del proceso de acumulación a escala regional. Así, las estrategias de planificación del desarrollo del transporte de-

b) Reorganización de flujos y jerarquizacion de redes de transporte El ordenamiento territorial es un marco —normativo o indicativo, según el estilo de los planes— de intervención sobre la localización de las actividades productivas y la circulación física. En este sentido, la planificación del transporte resulta una estrategia para regular los flujos sobre el territorio (resultado de la circulación física), y también para inducir (con mayor o menor éxito) cambios en el patrón de localización de unidades de producción. Una intervención sobre el nivel de jerarquizacion de redes de transporte (modales) y la disponibilidad para el diseño de cadenas de transporte plurimodal conduce, también, a una jerarquizacion (con criterio territorial) de las rupturas de tracción y de carga, las cuales se transforman entonces en instrumento para la regulación de flujos. La planificación del transporte debe

-254-

2.3

Impulso al desarrollo tecnológico

a) Infraestructura y equipo para la producción de transporte Mejorar las condiciones materiales de la circulación e impulsar la eficiencia global en la producción de transporte implica una acción continuada en investigación y desarrollo tecnológico. Esa acción debe partir de las necesidades locales pautando tanto la creación como la adecuación de infraestructura (incluyendo procedimientos constructivos) y equipos para la producción de transporte. En este sentido son relevantes el diseño y construcción de vehículos para producción de transporte plurimodal, el equipo para maniobras de transferencia intermodal, y el diseño y construcción de terminales plurimodales y centros de servicios logísticos (almacenamientos, consolidación de cargas, etc). Así, las estrategias de planificación del desarrollo del desarrollo del transporte deben:

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radecimientos Ce trabajo resume algunas conclusiones obtenidas en un proyecto de investiga^ Sn sobre cadenas de transporte y políticas de logística realizado en el Insti :o de Ingeniería-UNAM, con el patrocinio de la Dirección General de Planeación la Secretaría de Comunicaciones y Transporte del gobierno federal de México. herencias LIN, J. (1981) Strategies Logistiques; Analyse et Evaluation des Practiques Qbservée enFrance. Thése Doctorat de 3eme Cycle en Economie des Transports, Faculté des Sciences Economiques, Université d'Aix-Marseille, Francia. iRE, C. (1982) Production de la Circulation: Essai d'Analyse de l'Qrganization des Déplacements Spatiaux de Próduits. Thése de Doctorat de 3eme Cycle en Sciences Economiques, Faculté des Sciencies Economiques, Université d1 AixMarseille, Francia. iKETT, J. L. (1977) Logistics: essential to strategy. Harvard Businenes Review, Vol 55 , N° 6, 85-96. ZERI, A (1982) La Distribución Physique: Enjeu des Rápports de Forces Producteurs-Distributeurs. Thése Doctorat de 3eme Cycle en Economie des Transports, Faculté des Sciences Economiques, Université d'Aix Marseille, Francia. HE, H., TIXIER, D., TIXIER, D., y COLÍN, J. (.1983) Competitivite . Dunod, París.

La Logistique; Arme de de

A, L., y PINA, S. (1983) La Logística como Instrumento de Control de la Burguesía Industrial. Tesis Licenciatura en Sociología, Universidad Iberoame_ ricana y Universidad Nacional Autónoma de México, México.

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ANALISIS DE LA CAPACIDAD DE LOS PUERTOS NACIONALES MEDIANTE SIMULACIÓN

Roberto Riveros Departamento de Ingeniería Industrial Universidad de Chile y Gino Curotto INECON

Resumen El presente trabajo se inserta dentro de una línea de estudio que se desarrolla en el Departamento áe Ingeniería Industrial de la Universidad de Chile y cuyo objetivo central es el estudio de los Sistemas Marítimos y Portuarios desde la óptica de la Ingeniería de Sistemas, con énfasis en la aplicación de las Metodologías al caso nacional. Este documento se origino precisamente en la tesis de uno de los autores y su objetivo es dual, pues se pretende entregar los aspecto metodológicos del problema de análisis de capacidad portuaria y al mismo tiempo, a través de la aplicación, analizar la situación en el sis_ tema portuario nacional en cuanto a la previsión de situaciones de congestión. Para ello se selecciona un conjunto de puertos sobre los cuales se aplica la metodología. La línea metodológica usada consiste en hacer una primera aproximación de análisis para identificar los puertos con mayores probabilidades de tener problemas de congestión, luego se proyectan los requerimientos sobre dichos puertos en términos de cargas y naves, para confrontar dicha demanda con la capacidad operativa de los mismos, identificando en esta forma los pro_ blemas de congestión y finalmente proponiendo las necesidades de proyectos.

-2581.

Introducción

La estimación de la capacidad y nivel de servicio de sistemas portuarios tos de tamaño medio, como son los nacionales reviste algún tipo de comple; que no existen en otros sistemas de mayor tamaño, ello en consideración a estos últimos el gran numero de instalaciones y el alto número de naves at en cada categoría hace que las estimaciones en base a modelos matemáticos, estos de tipo probabilístico o determinísticos, nos da una buena represen! dad debido al gran numero de eventos que ocurra en cada categoría. Sin en los puertos de tamaño medio con una gran diversidad en las característ: servicio a nivel de cada sitio y por otra parte con una variedad de requii tos desde el punto de vista de tecnología de naves y de manejo de cargas aconsejable la utilización de modelos matemáticos por su baja represéntate De acuerdo a lo anterior la metodología desarrollada para enfocar el prob] la de atacarlo con un enfoque sistemático que sea capaz de manejar la var: del sistema puerto y dentro del enfoque se ha utilizado como técnica la s: cion, ya^que esta permite modelar las diferentes situaciones del sistema ma desagregada, para después entregar resultados a nivel agregado y de cada de los subsistemas. La metodología citada ha sido desarrollada previamente y utilizada en dive estudios portuarios orientados básicamente a estimar capacidades globales sistema y "cuello de botella" específicos. En este contexto el presente mentó no se orienta especialmente a los problemas de detalle del modelo si que a su aplicación a la situación portuaria nacional. El modelo de simulación es básicamente un modelo de oferta que debe ser ac a un modelo de demanda de mayor o menor complejidad con el único requerimii que la transmisión de información entre un modelo y otro debe tener un for preestablecido. El trabajo desarrollado consiste en un análisis de la capacidad y nivel de ció que ofrecerán los puertos en el futuro próximo, ello en base a una met gía que consiste en primer termino en preseleccionar un conjunto de puertos aparecen con potenciales problemas, en seguida se ha desarrollado exogenami la predicción de cargas y tecnologías para finalmente hacer la aplicación zar los resultados identificando algunas ideas de proyecto.

2.

El Concepto de Capacidad

Es preciso antes dé entrar al problema de análisis de capacidad definir términos en el sentido que se usan en este documento. En primer termino eJ to relevante para evaluar el servicio de un puerto desde un punto de vista co no es la capacidad sino que el nivel de servicio medido por el tiempo el sistema (Ship Turnaround Time) para cada tipo de nave, este se denomina El STAT es la suma del tiempo esperando servicio más los tiempos de maniobi el tiempo de atención (T + T + m El concepto de capacidad se define en términos económicos como el volumen de carga que puede pasar por un puerto o sistema portuario ajustándose a u: de costo mínimo para todo el sistema. Diferente es el concepto de capacida

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ca del puerto, que básicamente se refiere al. máximo volumen que puede pasar un puerto ateniéndose estrictamente a las limitaciones de la infraestructura y tec üologías.

¡Los modelos de capacidad u oferta portuaria se desarrollan precisamente con el ob jetivo de predecir el comportamiento y los niveles de servicios que ofrecerá el sistema frente a diferentes requerimientos sobre el y sobre las diferentes fases Ule operación. La operación del sistema portuario está compuesta de cuatro fases fundamentales : I- La carga y descarga en los sitios - Movilización desde y hacia las áreas de almacenamiento El almacenamiento La entrega o recepción de carga hacia o desde los centros productivos Cada una de estas fases tienen una capacidad operativa propia, y la del sistema está dada por la menor capacidad. La capacidad del sistema se identifica general^ nente con la de la primera fase, carga y descarga en los sitios, pues es la que está mas ligada a la operación portuaria, es la que involucra las inversiones mas altas y por lo tanto decisiones de mayor envergadura y generalmente irreversibles, por otra parte la operación de carga/descarga es la que tiene un efecto directo sobre la permanencia de las naves en puerto. La capacidad de transferencia del puerto depende de las variables asociadas a los elementos que lo conforman, ya sean estos físicos (sitios, grúas, etc.) o humanos. Por otra parte la capacidad de un puerto depende no solo de los elementos que componen cada etapa, en par_ ticular la de carga y descarga en los sitios, sino que también de la naturaleza de las solicitaciones establecidas por las características de naves y carga. El análisis de la capacidad de un puerto debe considerar además un aspecto difícil de internalizar, este es la naturaleza aleatoria, como son las frecuencias de llegada de nave y la probabilidad que en determinado momento del tiempo se de una situación específica, identificado por una combinación de variables. En general podrá concebirse el puerto como una unidad de multiproduccion que trabaja a pedido. Por otra parte la estacionalidad de los requisitos sobre el puerto agrega uu nuevo aspecto a considerar en la evaluación de la capacidad. 2.1.

Enfoque tradicional

El concepto mas simple de capacidad de un puerto son las toneladas de carga maxinu que este puede movilizar en un período dado utilizando los elementos de trabajo a mayor rendimiento en forma sostenida.

C = N

x

V

x

E

x

T

X

D

(1)

Donde :

C ■ Capacidad de carga y descarga (ton./año) N = Numero de sitios V = Velocidad de transferencia de carga (ton/hr.esc.)

-260E = Numero de escotillas trabajadas (esc.-sitio) T = Horas trabajadas por día (hrs.día) D = Numero de días de trabajo al año (día/año) El valor de estos parámetros depende de las características específicas del del tipo y composición de carga que se moviliza, del tipo y características naves atendidas, características de las instalaciones, equipamiento disponii régimen laboral y condiciones climáticas, cuya variedad no se ve reflejada < expresión la que tampoco refleja los importantes eventos aleatorios que ocín la actividad. 2.2.

Enfoqué económico

Desde otro punto de vista, el concepto de capacidad se asocia también a cona económicos de costos y beneficios percibidos por los agentes integrantes del ma portuario. El costo total de la carga transferida en puerto es la suma del STAT y del de operación portuaria curva que se muestra en el gráfico N° 1 . El er: consiste en establecer, sino el volumen de costo mínimo como la capacidad puerto, por lo menos una cota de costo a la cual se asocia un volumen que I namos capacidad económica. La cota de costo total se determina generalmente función de los costos de desarrollo del puerto. La curva de costos marginales de los servicios portuarios muestra el costo » nal por movilizar una tonelada mas de carga en el puerto. Esta curva incluid los costos variables de carga y descarga, movilización, acopio y administrad la carga, además del costo STAT que incluye el costo de espera producido porl gestión del puerto. En general la curva de costos marginales presenta la foJ mostrada en la figura N° 1. . Sin embargo, desde el punto de vista :=j^ la existencia de una curva con el perfil mostrado exige que se cumpla cierta! tesis como es la de que el puerto mueva una carga homogénea, a través de unj rios sitios que a la vezí son homogéneos. Por otra parte es importante el pd de tiempo en que se define la variable independiente o volumen de carga traJ do, en general se elige un año y la variable independiente son toneladas poxa Cabe destacar la fuerte hipótesis de aditividad de los flujos de carga : rente tipo. La relajación de la hipótesis respecto a la consideración de productos y tipos de muelle nos lleva a plantear en forma diferente la funci costos, sin embargo en términos generales el contorno de la función agregada ría ser a grandes rasgos el que aparece en la figura,. La función de costos depende de una serie de factores ya mencionados como numero de sitios, elementos portuarios, tipo de nave, tipo y composición de ga, rendimientos y otros, esto se expresa en términos agregados como CV(Xn, en que el costo es función solo de los flujos de carga en el período n y di pacidad del puerto (Cn): concretamente se define Cn la función de costo nal como CMg(Xn, Cn).

S T

es la matriz de características de sitios es la matriz de variables tecnológicas

-261-

_

_____

En este contexto la capacidad de un puerto, y también los problemas de congestión, me pueden ver desde un punto de vista económico. Supongamos que para una demanda i Di y una curva de costos marginales CMgl, se dirá que el puerto tiene problemas de congestión, por falta de un elemento portuario, y necesita ser ampliado pando, a una curva de costos marginales CMg2, si el beneficio actualizado del sis-ia es mayor que el costo de oportunidad del capital que se requiere para reali-rla. En resumen, la capacidad portuaria puede definirse como : la cantidad de neladas máximas que puede transferir un puerto, de cierto tipo y distribución, con ciertos elementos constituyentes, de tal manera que el exceso de costos de eración del sistema justifique la inversión en expansión, sea este en equipamien o infraestructura. .3. Enfoque de índices de operación. tre los dos enfoques anteriores existe un tercero que se desprende .de y esta ba ido en el análisis económico anterior, y es fruto de la experiencia y análisis de .os expertos portuarios, que permite analizar, planificar e identificar alternatiras respecto a las inversiones, operación y administración de un puerto,que es el ;r.foque de evaluar la situación a partir del valor de ciertos índices de operación ie se desprenden de modelos que incluye todos los factores y la aleatoridad del iistema. '_- este enfoque, un puerto tiene problemas de capacidad y requiere intervención alguno de los índices alcanza valores críticos, comunmente aceptado por los ex:ertos portuarios son : porcentaje de uso del puerto mayor que 75%, porcentaje ce naves que hacen cola superior al 20%, tiempo de espera de las naves que esperan Luperior a los 10 días, en general cifras que al introducir los costos del sistema pueden ser precisadas con mayor rigurosidad. OJOS índices

más usados para evaluar la capacidad de un puerto son:

- Nivel de uso del puerto \- Porcentaje de naves que deben esperar Espera promedio de barcos que esperan ■ Tiempo promedio de espera de todas las naves - Numero promedio de sitios ocupados - Promedio naves en cola - Número máximo de naves esperando. La elección del método entonces está sujeto a que provea los índices agregados, pero por otra parte debe ser capaz de proveer la información necesaria para poder discriminar al nivel interno del sistema, cuales son las variables de decisión sobre las que se debe actuar. Para ello es necesario que el modelo pueda ¿stimar los efectos de las variables de decisión sobre cada uno de los tipos de -aves, carga y sitios. En atención a lo anterior es que el método basado en la construcción de curvas de congestión mediante modelos de simulación es recomendable, ya que el nivel de desa_ gregación con que se trabaja provee la información específica sobre el efecto de _ecisiones aisladas, sobre cada uno de los agentes del sistema. El enfoque de simulación incluye un gran numero de variables e interrelacíones que contemplan los aspectos anteriores. El nivel de servicios de un puerto es determinado por un cor^t^Tvariables que se pueden clasificar en : ^ a) Variables del puerto infraestructura, organización v equipamiento en general I b) Variables del tráfico c) Variables que dependen en forma conjunta de las dos anteriores

-262-

Entre las primeras tenemos las que se refieren a las variables físicas de] en general se establecen en el cargo plazo como son las características de i tud profundidades y geometría de los sitios y el puerto en general tanto e lantales como en la zona de respaldo, un segundo tipo de variable cuyo hoi llamaremos de mediano plazo como son el equipamiento y organización genera puerto y finalmente de corto plazo como son algunas variables de organizac operaciones. Las variables del tráfico son aquellas que se asocian a la nave y a la ca tre las primeras podemos señalar : - Padrón de llegada de las naves - Especializacion de la nave - Características de casco y tamaño f Características de maniobra y facilidad de manejo de carga. Característ escotillas - Plan de estiba/desestiba Entre los de la carga tenemos como variables mas importantes la siguientes -

Tipo de carga Embalaje Peso de la unidad base Factores de estiba

Una vez que el barco atraca al puerto se configura un sistema de operación i tiene características propias que son; " • -

Numero de escotillas trabajadas Carga por eslinga Velocidad de los medios de transferencia

El Sistema Portuario Nacional .1.

Puertos

sistema portuario nacional esta integrado por numerosos puertos, que se agrun en tres categorías principales : a) comerciales, que manejan diferentes "pos de carga ya sea de cabotaje o de comercio exterior, en su mayoría son ad'nistrados por EMPORCHI; b) especializados, en general de propiedad privada , ¡ya función es operar determinados rubros de carga, como son minerales, combusibles y otros; c) puertos menores, que sirven para el manejo de pequeños volu enes y son administrados ya sea por empresas privadas o el Estado y no presen n ningún grado de especializacion. n el primer grupo se ubican los puertos de Arica, Iquique, Antofagasta, Coquimc, Valparaíso, San Antonio, Lirquen, San Vicente, Talcahuano, Puerto Montt, Cha_ abuco y Punta Arenas. atre los especializados cabe mencionar, de norte a sur: Patillos, Tocopilla, Chañara!, Barquitos, Huasco, Guacolda, Guayacán, Ventanas, Quintero, Las Salinas, pan Vicente (CAP), Coronel, Lota y, mas al sur, los terminales petroleros y Guare_ lio. El movimiento de estos puertos consiste básicamente en minerales y combustjL lies líquidos. r último, existen una serie de puertos menores, como Mejillones, Taltal yCald£ a en el Norte, Corral, Calbuco, Castro, Chonchi, Quellon, Achao, Chaiten, Melln a, Natales, Porvenir y otros en el sur. Entre estos últimos existen algunos que entan con rampa para transbordadores y otros, como el caso de Corral, donde EO existiendo obras importantes existen aguas abrigadas que permiten su utilización mediante barcazas. da uno de los puertos citados tiene un rol muy específico, determinado por la turaleza de su zona de influencia y las características de comercio interregio_ nal e internacional. Cada puerto esta caracterizado por una determinada dotación "e infraestructura, equipamiento y forma de administración y propiedad, detalles e no es el caso traer a discusión en el contexto de este trabajo, pero que se encuentran ampliamente difundido^ en informes y estudios. En este aspecto nos re_ feriremos solamente a aquellos puertos estudiados. .2. .2.1.

La demanda Sistema portuario y transporte marítimo.

demanda por servicios portuarios debe caracterizarse según dos tipos de varia bles, en primer término los volúmenes y características de las cargas movilizadas. En segundo termino, las naves su tecnología y servicio. Generalmente el ¿ervicio internacional de naves en los puertos chilenos es efectuado por navieros nacionales y extranjeros, tanto en servicios regulares como en tramps. Los servicios regulares están agrupados generalmente en conferencias marítimas de acuerdo a las rutas que sirven. En general las naves regulares proveen el servicio 'a pequeños embarcadores o pecuehos partida?, de grandes embarcadores. Las cargas que implican un gran volumen o requieren algún tipo de especializacion de ssanejo son servidas por naves arrendadas (servicio charter) .

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La situación geográfica de Chile, alejada de las rutas de mayor tráfico en t do, hace que el transporte marítimo sea muy dependiente de las naves regulas de línea, las cuales en su mayor parte tienen los puertos nacionales como ed, mo de su ruta. Las rutas más importantes cubiertas por las naves regulares la Costa Oeste de Sudamerica a Europa y la Costa Este de Norteamérica; la dd cífico, que une los puertos del Pacífico desde Chile a Canadá; la del Lejan«J te, que une los puertos del Pacífico de Sudamerica con Corea del Sur, Hong-y Japón. Además, existen las rutas del Caribe, Argentina y Brasil. Unicand estas dos ultimas hacen uso del Estrecho de Magallanes para alcanzar el Atli La líneas en general hacen uso de los puertos comerciales. Las frecuencias con que se ofrecen estos servicios son variadas y dependen, J vez, de la magnitud del comercio en el área de mercado de que se trata. Así ruta a Europa y Norteamérica tienen alta frecuencia, con la participación da gran numero de compañías y naves. Las frecuencias a las costas Sudamericana Caribe y el Lejano Oriente son reducidas. Hacia el medio oriente no existes neas regulares y a Sudafrica son de reciente creación. Recientemente la tecnología de transporte marítimo ha tenido una importante i lución, en lo relevante a nuestro país la tecnología de containerización sido adoptada . Apoyando a lo anterior las naves ha tenido también una evc'. tanto en los aspectos de manejo de cargas como en términos tecnología de pr: etc. Las naves que ofrecen el servicio de línea han evolucionado en forma tante desde 1980 en adelante, habiéndose incorporado al servicio una serie ves multipropósito y portacontenedores, lo cual constituye un cambio sobre perfil típico de la nave de línea de la década pasada, es decir un carguero ral de 11.000 a 15.000 Dwt. 140 mts. de eslora, en algunos casos capacidad frío. En este campo también ha existido innovación en los servicios. En cuanto a los tráficos masivos, la nave típica excluyendo el hierro y ; leo corresponde a un "handy-size" granelero de alrededor de 35.000 dwt, sal el tráfico de fruta que se realiza en naves del tipo "reefer" de sólo 7.000 pero de un alto grado de especialización. En general la tecnología ha evolJ nado hacia naves que permiten la rápida carga y descarga, con importantes ají rros en los sistemas de propulsión. Sin embargo las innovaciones en relacióJ la carga y el tamaño, serán los que incidan más directamente en los aspectos I tuarios. Gran parte de las naves bajo el régimen de charter cubren rutas similares a naves de línea, dependiendo por supuesto de los mercados a los que se diriged del tipo de producto que transportan. Este movimiento es importante en las m que llevan fruta hacia Europa y EE.UU. hierro hacia el Japón, salitre, produdj forestales y harina de pescado hacia diversos mercados, y que traen a nuestrJ país trigo y fertilizantes desde el Golfo de México y petróleo desde el GolfD sico, el Caribe y África. En cuanto al cabotaje es realizado por navieras nacionales y se debe distingdl también en cabotaje de graneles y de carga general. El cabotaje de carga ged ral ha crecido consistentemente desde 1977, estimándose que el cambio en la :i nología de puertos y naves acentuará la tendencia. Las cargas de cabotaje a] granel más importante son el petróleo y sus derivados, el hierro, el carbón, . fertilizantes y los concentrados de minerales. Cabe destacar que la planificación de los requerimientos de infraestructura vi tuaria incluye la predicción entre otros aspectos de las innovaciones tecno^ gicas en las naves.

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l. Los principales flujos :a precisar la importancia relativa del problema portuario nacional es importte revisar los volúmenes que mueve el sistema. En 1984 se movilizaron alredj; de 31,1 millones de toneladas de los cuales 14,0 millones fueron cabotaje, resto 17 ,1 millones corresponden a Comercio Exterior de los cuales aproximada^ ite 5,3 millones de toneladas son importación y 11,8 exportación. Í la carga de Cabotaje solo 740 mil toneladas son carga general, el resto es car_ k a granel y carga líquida, de la carga general transportada aproximadamente un El tiene su origen o destino desde Puerto Montt al sur.

■s exportaciones nacionales son cargas en su mayoría de graneles (62%), sin incluir m carga forestal que sin estar clasificada en graneles se mueve en naves l¿= dicho tipo, esto daría alrededor de un 75% en naves granel o aproximadamen-B 8,9 millones de toneladas. El resto de la carga es del tipo general de la ■al se mueve en embarques masivos solamente la fruta de exportación en una cjL KI superior al medio millón de toneladas,que se exporta en naves frigorificas. i cuanto a las importaciones, de los 5,3 millones de toneladas, 2,2 corresponden I graneles líquidos, mayoritariamente petróleo, 1 ,8 a graneles solidos, principa^ fcnte trigo, harina y fertilizantes, el resto 1 ,2 millones aproximadamente eB car_ pe general. le la carga movilizada (alrededor de 30 millones de toneladas) poco más de 8,5 mz movilizados por los puertos de EMPORCHI. mm principales cargas movilizadas por los puertos de EMPORCHI corresponden a las ■portaciones de cobre, fruta, productos forestales y harina de pescado. En cuari : a importaciones, como carga masiva tenemos el trigo, el resto de. la carga es le tipo general y se reparte en una gran cantidad de productos.

Sistema relevante m. el sistema anteriormente descrito existen algunos problemas de mayor importar^ ■a en cuanto a capacidad, de ellos se ha optado por analizar los puertos comer_ kales debido a que tienen un impacto^ altísimo en el Comercio Exterior Chileno, kr otra parte aquellos puertos que manejan carga especializadas sirven en gene-ml a uno o dos usuarios y por lo tanto su operación esta internalizada en el sis_ br-ia productivo respectivo. Para seleccionarlos puertos a ser estudiados apli#? ando el modelo de simulación se utilizaron criterios relacionados con la carga pvilizada y las características actuales de los sistemas portuarios respectivos. h sistema relevante es el de los puertos cuyos índices de ocupación aparecen mas linos de acuerdo al criterio directo de estimación de capacidad.

-266-

4.

Puertos Seleccionados

La aplicación de la metodología fue desarrollada para los puertos comerciales ce siderando como objeto de estudio el sistema portuario y no el puerto específico. La primera etapa del proceso fue la identificación de aquellos sistemas portuar: mostrando importantes perspectivas de incremento de carca, cuentan ya con indic; de utilización suneriores al iromedio nacional. Para estimar este índice prel;nar se utilizo la Metodología tradicional de calculo de capacidad. Se consideró un ritmo de trabaJT normal y de becho se tomó un numero de horas qi es nenor »l efectivamente trabajado ~n la actualidad. Los resultados se obser\ en la Tabla 1. Analizando Jos puertos, en términos generales, se pueden visualizar cuatro grar des grunos: a) b) c) d)

Arica, Iquique, Antofaga«ta Coquimbo, Valparaíso, Han Antonio Liquen, San Vicente, Talr.ahuano Puerto Montt, Chacabucc y Punta Arenas

£nel iruuo (a)cada puerto tiene un mercado propio constituido por la zona geogrl fica adyacente, pero ademas presenta un mercado externo, que son las cargas en tránsito de Bolivia y Argentina. Con respecto al grupo b) estos atienden la zo] na central del país. Valparaíso y San Antonio tienen además cierto grado de coa plenentariedad, el primero es principalmente un puerto de carga general y el se-1 gando un puerto predominantemente granel ero. _- .%-., San Vicente y Talcahuano son puertos adyacentes que son claramente cor- , petitivos y dedicados principalmente al embarque de productos forestales. Para el grupo d), los tres puertos configuran un itinerario obligado del cabotaje re gional austral. análisis de las cargas y embalajes movilizados por los puertos y con el apo-¿c la Tabla .1 que indica la capacidad nominal de los puertos, se despres «ne los puertos que pueden tener problemas de congestión en el corto plazo soa los de la Octava Región, Lirquán, San '/ícente y ralcahuano, y que posterior* aparecerian problemas similares en Valparaíso, San Antonio, Punta Arenas ; lasta. los otros puertos, si no se producen cambios estructurales en la oferta ni manda no aparecerán síntomas de saturación, por lo menos en lo que resta ¿el sí«lo - :encia, el estudio se centró a posteriori, en el análisis de los siguí :;: - _.-:-¡s:

.

_--7--¿n, San Vicente y Talcahuano fclnaraíso y San Antonio -: : .zasta. '.-'.- Arenas

-267-

■268-

4.1. Puerto de Valparaíso El «Ktxe«o sur de la bahía de Valparaíso ha sido protegido mediante obras de de£«■■» (el Molo de Abrigo o "Molo Sur", y el Espigón de Atraque), conformándose '---'- -' :-erto artificial o dársena donde se concentra la mayor parte de las act^ -.i--; ::rtuarias. Dentro del puerto artificial se encuentran los sitios de _:,:.: -ara naves mayores, divididos entre los del Malecón de Atraque, los del Z".:zzlos del Molo Sur. lM ::ra= ie atraque de mayor importancia en el puerto son:

a)

'n de atraque

Ea SK extremo sudeste la dársena se encuentra parcialmente cerrada por el Espigo:: :r¿:_e, que es una construcción monolítica de concreto armado de 250 mts. de por 130 mts. de ancho en su cabezo, orientado de norte a sur. Esta instase encuentra destinado a carga y descarga de toda clase de mercadería. Pue lear y amarrarse a ambos lados del espigón sitios 6 y 8 naves de hasta ¿e cálculo, siendo el sitio ubicado en el cabezo de menores dimensiones.

'-.'.-.:'-. de a traque :---: "e al borde interior de La dársena. Se extiende desde el Muelle Prat ;.i :. -rranque del Molo de Abrigo en Punte Duprat, con Una longitud total de --. -:::=. El malecón ha sido dividido en los sirios denominados N* 1 al 5, -::..; contra las inclemencias climáticas y aptM para naves de gran tamaño. QBÉB ■"-*" cuenta con grúas eléctricas, convencionales con excepción de los sitios ::ie se ubica una grda para transferencia de contenedores. Estos sitios -. rracar naves de h?sta 10.5 mts. de calado.

•c.' ie abrigo IriDe 3:1: rio tiene una función comercial Molo, el Espigón y el Malecón de Atraque queda encerrada una poza de i h£s. de aguas abrigadas.

-_il".- Saron i estructura metálica de 200 ^ts. de largo por 30 de ancho. En su cabezo — »-~ 13 mts. de profundidad. Sustenta los sitios de atraque denominados LO, aue están parcialmente, adapatado". pata la descarga de graneles so-

-269-

San Antonio :tro de este puerto artificial se ubican los sitios e instalaciones destinados ives mayores, mas una serie de muelles e instalaciones relacionados con las •. rividades pesqueras, tanto artesanales como industriales, que exhiben un signiitivo desarrollo. lo concerniente a las instalaciones, el puerto artificial de San Antonio está ;ado por el Molo de Abrigo o Molo Sur, que lo protege de los vientos del.:tercuadrante y que cuenta con 1500 mts. de largo. roleta las obras de defensa del puerto artificial el Molo Norte, que partiendo Punta San Antonio se extiende hacia el sur por 100 mts. Entre los extremos de molos norte y sur, la boca de entrada del puerto mide 400 mts. de ancho. puerto de San Antonio contaba a Marzo de 1985 con 7 sitios de atraque con un rgo total de alrededor de 1300 mts., de los cuales a causa del sismo esta habi_ idos aproximadamente la mitad. Se distinguen 3 zonas de atraque:

Sector de los muelles discontinuos (Sitios 6 y 7) responde al costado oriental del Espigón, que esta constituido por un solo ma :6n de 320 mts. de largo. De los sitios disponibles, únicamente el ubicado en extremo más alejado de tierra es apto para atender a naves mayores.

Sitios 4 y 5 responde al costado occidental del Espigón, que sustenta los sitios denominados 5. Es una obra construida mediante tablestacado y relleno. Tiene aproximada_ ite 400 mts. de largo y 10 mts. de profundidad. Este sector del puerto ha s^ remodelado para atender naves portacontenedores.

Molo Sur costado interior sirve de base a los sitios de atraque denominados 1, 2 y 3 los 450 mts. más próximos a su extremo. Estos sitios fueron fuertemente daña i por el sismo reciente. El sitio 1 estaba dotado de una planta mecanizada pa^ la descarga de carbón, así como de depósitos con capacidad para 12 mil tonela_

-270-

4.3

Puertos de la Octava Región

El papel de los 8 puertos de la Octava Región está fuertemente determinado por su relación con la industria forestal y la siderurgia. Ellos son los de Talcahuano, Penco, Lirquen y Tome, en la Bahía de Concepción; los de Huachipato (CA? y San Vicente, en la Bahía de San Vicente; y los de Lota y Coronel, en el Golfo de Arauco. Las exportaciones forestales se canalizan por Lirquen y San Vicente. En términos de importancia como atracción de trafico la siderurgia es responsable de..' los volúmenes mas importantes de graneles que se manejan en San Vicente. Ademad se localiza en la bahía recien nombrada una de las dos refinerías de ENAP, lo que da origen a un alto movimiento de combustibles. Los puertos de la región se encuentran en general insertos en áreas urbanas importancia y se conectan entre sí mediante una buena red de caminos y ferrovial Desde el punto de vista del estudio nos interesa analizar sólo Lirquen, San Vicente y Talcahuano, puertos competitivos desde el punto de vista del movimiento] de carga general y productos forestales. Lirquen: Propiedad de la Compañía de Muelles y Bosques S.A., que lo administra consta de un muelle, que esta en condiciones de movilizar todo tipo de carga, pri cipalmente productos forestales y graneles sólidos. El muelle es perpendicular a la playa que recientemente ampliado a 3 sitios de atraque ubicados al extremo de un puente de acceso de 365 mts. de longitud y mts. de ancho. Cuenta con una buena conexión vial hacia Concepción y posee ferrovías que lo co* nectan a la red. Una cinta transportadora permite en el muelle la descarga de graneles sólidos, con una capacidad de 400 tons/horas. Las faenas de carga y ¿4 carga se efectúan con las grúas de los propios barcos.

Talcahuano: Las obras de atraque del puerto comercial son 2 sitios de atraque (longitud total: 360 mts.) que tienen distintas profundidades (7,3 y 8,5 mtsJ Este ultimo sitio es el empleado para atender los barcos de tráfico internacional, que tienen mayor calado. El primero se encuentra bastante deteriorado y sa lo utiliza escasamente. ■

San Vicente: El puerto de San Vicente está ubicado en el extremo norte de la bahía del mismo nombre. Cuenta con una zona de aguas abrigadas que cubre una ■ perficie de alrededor de 115 has. y no necesitar ser dragado. El proyecto original de este puerto consta de 9 sitios de atraques. Hasta abe:. se han construido dos, que operan desde hace una decada. Asimismo se han construido 600 metros del rompeolas. Las condiciones físicas do infraestructura equipamiento del puerto lo hacen apto para movilizar productos a granel, carga general, productos forestales y contenedores.

-271-

puerto consta de un malecón marginal que está orientado al nor-este, en la d_i cion de los vientos reinantes, tiene 2 sitios de atraque, con una longitud to_ de 440 mts., que permiten el atraque simultáneo de 2 naves de tráfico inter-ional, con un calado máximo de 12 metros. Punta Arenas Ubicado en la XII Región cuentas con diversas instalaciones portua_ s que enfrentan el Estrecho de Magallanes, el puerto cuenta con 6 sitios y una gitud total de 746 mts. distribuidos a ambos lados del espigón de atraque; estiene 18 metros de ancho. La estructura es antigua pero recientemente repara Los sitios del cabezo del espigón tienen 9 metros de profundidad; los de más ierra, solo 3,5 mts. 3'sto implica que el puerto puede atender generalmente no de dos naves de unos 10 rail DWT. 5. Antofagasta Este puerto hace las veces de puerto mayor en la Segunda Región. Mci iza los insumos y las exportaciones en bultos de la minería existente en su am a zona de influencia. El puerto posee conexiones ferroviarias con Bolivia y entina. Actualmente, las cargas en tránsito desde hacia/Bolivia son importanSe piensa que en el futuro el ferrocarril que une Antofagasta con Salta de-ra alimentar el puerto con mayores carcas.

-272-

Z. >íodelo de Simulación .--• :s simulación empleado tiene como objetivo entregar el valor de los ír_ dÍBrs :-■=oracionales del sistema portuario, al cual se aplica. :.—: : - ;r.tes, variables y relaciones del sistema real son simulados definier.-fK* =llo un modelo que describe el funcionamiento conjunto de los componente naves, sitios portuarios, equipo portuario, cargas, recursos humanos ; :' .TJ --' : i : istemas de almacenamiento y de transporte terrestre.

Lis variables. ■ria'rles son las siguientes:

-L;

qu: - E5 .encia de llegada de naves por período.

(F )

: ribucion del tiempo entre llegada de naves que determinan los eventos üa (t¿) _ -.-cion de los tipos de naves que arriban al sistema identificados por í; :.,) y tipificadas por un vector de variables promedio de la clase : .-_ :: refieren a características físicas de las nave y a los requerimiento; ^Hbc* sobre el puerto, esto corresponde a carga promedio, maniobra de nave ¿e la nave. :-_£--:;i5n del valor especifico del parámetro a partir de funciones de distr_: :.;.'- ie probabilidades. .•- : ie características de sitios, especificando básicamente sus variables

B~~s (Sjl) i ie rendimiento por cruce de tipo de nave/sitio, en la cual se entregar - - -:inientos por hora/escotilla para cada combinación nave-carga-sitio.

V BC

de equipos y servicios asociados a la transferencia de determinadas caí

fv) :

ir .i.: les de estado Tiempo total transcurrido desde el inicio de la simulación. 1Z ■

Numero de naves en la cola en cualquier instante del tiempo. Tiempo acumulado en el sistema por cualquier nave. Tiempo transcurrido de la nave i en sitio j

5í =

Numero total de sitios ocupados.

-273-

pt(C)

. = Transferencia de carga por tipo en cada sitio. •J

p modelo debe ser alimentado ademas con la distribuciones de frecuencia para liispersar las variables de la categoria, que en general se han adoptado como pormales, triangulares y uniformes, las cuales se definen en términos de dos :arámetros.

,2.

Procesos del modelo

En términos generales el programa contiene tres pasos básicos: neración del sistema y salida de información.

entrada de datos,

Operación del Sistema. Corresponde a la simulación misma del sistema y co_ mo este debe contener tantos procedimientos como subsistemas del puerto. Ademas de los subsistemas operacionales existen otras rutinas de apoyo a estos. Generación de Barcos. para un período.

Se genera una lista de barcos y horas de llegada

Generación de Parámetros. Para cada barco se genera de acuerdo a una distribución dada (normal, uniforme, o trapesoidal) el calado, tonelaje total y eslora. Previamente existe una distribución probabilística del tipo de nave de que se trate. Asignación a sitio. Chequea previamente la factibilidad de los barcos en los sitios del sistema. Conociendo la factibilidad, se procede a la asignación de la nave a un sitio. Carga-Descarga. Procede a asignar el tiempo de carga o descarga a la nave y sumar el tiempo al de permanencia en el puerto, lleva estadísticas totaes. Construcción de Archivos. Realiza la construcción, inicialización, de los archivos necesarios y reordena alguna información de ellas.

-274-

Zntrada de Datos, Este procedimiento permite entregar la información, datos y parámetros necesarios para la operación correcta del programa, los datos que deben ser ingresados son: -

Datos de operación del sistema Datos de definición de sitios Características de los servicios Demanda de servicios por tipo de carga y nave Definición de tipo de nave

Salida de Información. Entrega los archivos con datos relevantes para la identificación y caracterización del puerto, los cuales son: - Informes Tiarios: contiene información referente a: -

Número de naves arribadas Utilización de sitios Naves asignadas al día por sitio Carga movilizada por sitio y naves Otros

- Informe Mensual: -

Tonelaje total movilizado Número de barcos atendidos Tiempo medio en sitio por cada tipo de nave Tiempo medio de nave en el puerto Largo máximo y medio de la cola de espera Horas de atención efectiva por sitio. Horas de tiempo ocioso por sitio Utilización de recursos por tipo de nave Volumen movilizado por tipo de carga/sitio .

o de operación ri-.a lee los datos de operación de éste y la información referida a los y tipo de nave, luego realiza una simulación secuencial en el tiempo , íí, de la actividad de este, hasta cumplir los requerimientos. La simula_ i base a eventos determinados por el cambio de las variables de estado £.* día se generan los barcos y sus tiempos de arribo como también sus ca leas, y luego son asignados a los sitios factibles disponibles en los « realiza la operación de carga y/o descarga.

-275-

Estimación de Demanda de Servicios Portuarios 1.1.

Metodología

Zl análisis de la capacidad mediante el método seleccionado requiere la predicción en forma desagregada de las diferentes variables exógenas al modelo.Es necesario predecir los volúmenes de carga, la estructura por producto y embalaje, los embarques y desembarques por tipo de nave, y el número de naves y sus tipos. jemas es necesario predecir las padrones de llegada de naves y sus características. la metodología se desarrolla en los siguientes pasos: -

Proyectar los flujos de carga por tipo de producto Determinar las formas de embalaje de la carga Determinar las tecnologías de nave posibles Asignar las cargas a tecnologías de nave Determinar él número de naves, según tipo y su composición de carga Determinar la tasa media de llegada de naves.

Con el objeto del ejercicio desarrollado se adoptaron proyecciones que se despren^ den de estudios existentes. Las cargas se agruparon en 3 grandes categorías; Im_ portación, Exportación y Cabotaje. Debido a la importancia por su volumen relacivoi en el manejo de carga en los puertos especial atención se dio a la proyección de carga de los siguientes productos: -

Exportaciones Exportaciones Exportaciones Exportaciones Importaciones

Forestales de Cobre de Productos Frutícolas de Productos del Mar de Trigo y Maíz ■

La proyección obtenida a través de los planes sectoriales se observa en la Tabla 2. Los restantes productos son proyectados a través de modelos globales sectoriales y/o tendencias históricas. Se supone que no existe discriminación regional entre los modelos. En cuanto a las formas de embalajes, el análisis se centra en determinar la reía ción que existe entre estas y los productos, los cuales están agrupados por ru bro. Para acotar el estudio, las formas de embalaje que se estudian son las si guientes: Carga general o fraccionada, Paletizada, Containerizada, Graneles só_ lidos. En cuanto a naves la información fundamental para el modelo de simulación es la tasa de llegada de naves y su frecuencia, para cada tipo y tecnología de naves que utilizan los puertos comerciales y la composición de la carga que transporta cada uno de ellos, situación por la cual se determinan los tipos de nave según el tipo de embalaje y/o carga . ñus características físicas se obtienen de las es_ tadísticas existentes y de la literatura sobre tecnología de naves.

-276-

Año

1983

1985

1990

1995

Valparaíso

EXPORT.

1415

1784

2799

3280

San Antonio

IMPORT.

1835

1740

1960

2872

CABOTAJE

257

267

318

387

74

0

0

0

T O T A L

3579

3754

5078

6539

Talcahuano

EXPORT.

1972

2585

3502

4320

San Vicente

IMPORT.

208

253

CABOTAJE

291

326

338 416

497 531

T O T A L

2472

3164

4255

5547

EXPORT.

20

23

29

35

IMPORT.

48

54

67

83

CABOTAJE

161

163

186

211

T O T A L

230

240

281

329

EXPORT.

547

656

964

918

IMPORT.

126

152

204

298

CABOTAJE

238

262

335

428

TRANSITO

393

487

653

870

OTROS

Punta Arenas

-

Antofagasta

OTROS T O T A L

TABLA 2:

Proyecciones

30

33

36

38

1346

1593

2194

2555

(Miles de Ton.}

-277-

Las principales hipótesis en la determinación de la demanda son: - Existe independencia entre los sistemas portuarios estudiados. - No hay discriminación regional entre los modelos - Las características de los tipos de nave son relativamente estables en el tiempo., - Los tiempos entre llegada se determinan para todas las naves en forma global ) mantienen su padrón aleatorio.

- La evolución de los principales productos de exportación de los sectores anali zados se muestran en el gráfico adjunto.

Proyecciones por producto Las proyecciones por los productos más importantes se. basa en la información que se desprende de los planes de acción sectoriales y a nivel de las empresas. Sector Forestal. Las proyecciones se basan en los antecedentes de INFOR sobre plantaciones y maduración de las mismas complementando con los antecedentes deri vados de hipótesis sobre comportamiento de los mercados a partir de los planes d desarrollo de las empresas. Las proyección se basa en asumir la instalación de importantes fabricas de celulosa, Pulpa y Papel en la segunda mitad de la década Al mismo tiempo se adopta la visión de que en la decada de 1990 se producirá una expresión del mercado de la madera. Sector Frutícola. Se adopta la tesis de que el ritmo de plantación durante la próxima década será reducido a un 2.B% acumulativo anual. Sin embargo en lo que sector de la presenta década el ritmo de crecimientos de las exportaciones d fruta serán de un 6% acumulativo anual. La proyecciones tienen como fuente a CORFO. Sector Pesquero. La productos considerados en el sector son básicamente la hari na de pescado, el aceite la conservas y los congelados. Se adopta la hipótesis de que la producción y exportación de harina de pescado debería tener un leve cr cimiento, debido a un descenso en los desembarques y a cambio en los destinos de las capturas. En este rubro se espera un crecimiento de r.olo 2% acumulativo anu en la zona norte vesus un 5™ en el Sur. La producción de conservas y mariscos d exportación se incrementará en tasa de alrededor de un 10%. Sector Cuprífero. En relación al cobre solo es posible establecer ecuaciones probables de acuerdo a las perspectivas del mercado y a las restricciones de ex_ pansion a que se ve sometido el sector. En el supuesto de que se resuelvan los problemas actuales del mercado, el que crece a tasan moderadas,puede suponerse la materialización de las inversiones en minoría. La fuente para proyectar Cobre se desprende de información sectorial.

-278Otras exportaciones. Se utilizo para el resto de las exportaciones un modele elaborado, publicado por De Gregorio para explicar las exportaciones no cobre en que se considera que la variación del producto no cobre exportado en un aña :e:e —inado, es función de las niveles de precio externos e internos, los arar_ celes, los niveles de actividad externos y de las exportaci6n al año anterior. .-.: :rraciones en general, Las importaciones tienen una gran variabilidad añe i iñ:. Para proyectar se na utilizado la elasticidades estimadas por De Gregorio en 1982 que arrojan una elasticidad precio de -.41 y una elasticidad ingreso de 2,06 a nivel total, también se ha considerado las elasticidades or tipo de producto de las importaciones. Las divisiones son las sipuentes: Bienes de consumo alimenticio, bienes de consumo no alimenticio, bij nes intermedios y bienes de capital. Trigo y Maíz. Las proyecciones utilizadas son las realizadas por el estudio del Ferrocarril Santiago Cartagena" realizado por CIAPEP co plenentado con el programa trienal. En el se establece: que la producción d trigo debería subir de alrededor de 900.000 ton/año a 1.460.000 en 1987. Es _ji:--:¿ una baja en las importación*! de 860 mil toneladas a 350 mil tonelad II cabotaje se proyecto de acuerdo a correlaciones establecidas en relación a Ni. A modo de ejemplo se muestra la relación para la carga general moviliza ée por Valparaíso. Carga Cabotaje w

- 113,9 + 0,538 PGB

les cifras adoptadas para el PGB son acordes en las restricciones económicas i.:.---; en valores que fluctúan entra el 3 y 4% en el próximo decenio. resultados de las proyecciones puede observarse en el cuadro

respectivo.

-T: e::ion por tipo de embalaje íi .--::inguen tres tipos de embalaje: i.— Carga general fraccionada 2.- larga general unitizada 3»- Targa a granel ■

"arga general fraccionada corresponde a carga que no tienen un formato pacificado y que no pueden manipularse en forma standard.

es

~

rreyeccion de los embalajes se realizan basándose en su estructura actual en cae i .-.z de los puertos. La composición de Embalaje en 1983 para todos los puei ana áe EMPORCHI en conjunto era la siguiente: Fraccionada Paletizada Conteinerizada Granel solido Granel liquido

45% 5% 9% 37% 3%

-279-

ara analizar la evoluci6n de los embalajes se distinguieron tres tipos de prouctos: a) Producto estáticos que no cambian de embalaje b) Productos que en la situación actual no son containerizables c) Carga general fraccionada que en el futuro se puede containerizar Para este ultimo grupo se establece una predicción del grado de penetración del contenedor. Para ello se establece una función logística del tipo

(3)

(A)

B es la constante de integración. Los parámetros fueron estimados utilizando la historia recien pasada. Esto se aplicó para aquellos bienes que tienen un grado entre excedente y adecuado de containerizacion.

-230-

4. Proyecciones de arribo de nave y su distribución

Se debe determinar la frecuencia de llegada de los distintos tipos de naves,I los tiempos entre llegada de estas. Por lo cual se debe previamente conocer í tecnologías de naves para luego asignarle la carga correspondiente y así der. J nar el numero de naves arribadas por tipo. Los antecedentes básicos son los % lores promedios registrados en 1983 para las naves que atracaron en los puerzd de EMPORCHI. Las tecnologías de naves que hacen uso de los puertos nacionales son las siga tes; a) Convencionales: Su característica principal es que presenta varJ bodegas separadas por entre puente; b) Multipropósito: Tiene varias grand^ bodegas que no tienen entre puente y pueden llevar todo tipo de carga; c) 3 tacontenedores: Naves celulares de gran capacidad de carga para transporte unidades; d) Roll-on-Roll off: Estas naves tienen la ventaja que los camiJ u otros vehículos pueden entrar o salir rodando de ella; e) Bulk-Carrier: un buque que tiene una sola gran bodega especialmente diseñada para graneles; f) Reefer: Naves con bodegas refrigeradas. Para efectos de su uso en el modelo se considera otra forma de clasificación las naves, mas identificadas con el tipo de carga que transporta, pero que t: ne relación con las distintas tecnologías. Esta se extrajo del análisis del tudio IASA (1), y contrastada con una muestra de la información entregada potl la D.G.T.M. y M.M. Se distinguen 15 tipos de naves. Ni - Carga General Convencional : Pueden transportar carga general, contened! res y graneles en reducidos volúmenes. N2 - Mixto Granel-Carga General : su nombre.

Moviliza los tipos de carga que especifica]

N3 - Cobre : Corresponde a naves cuya única finalidad es cargar dicho metal. Corresponde a carga general. N4 - Mixto Contenedores-Carga General: Naves multipropósitos de rápida penetración actual, llevan las cargas indicadas. N5 - Roll-on Roll off : Pueden transportar camiones cargados u otro tipo de vehículos. N6 - Forestal : Naves de gran tamaño para la carga exclusiva de troncos o ma dera aserrada. Corresponde a buth-carrier. N7 - Fruta : No -

Nave frigorífica para transporte de fruta.

Corresponde a reefer

Portacontenedores :

N9 - Graneles : y maíz.

Naves especializadas en el transporte de graneles, como trigo

N10- Otros Graneles : Naves graneleras de características inferiores a las re cien cicadas en cuanto a capacidad y rendimiento. Nll- Carbón :

Naves graneleras exclusivas para carbón.

NI2- Abonos :

Nave granelera para transportar solo abonos.

N13- Sal :

Similares a las anteriores, especializadas en sal.

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■14- Cabotaje Carga General :

Nave de carga general exclusiva para cabotaje.

Él4- Cabotaje Carga General-Contenedores : Especialmente diseñados para llevar los dos tipos de carga. De gran penetración actual. Cada una de estas categorias de naves es identificado por un vector de características físicas (N), en el cual se incluye la eslora, T.R.G. calado promedio. Por otra parte tiene asociada un vector de cargas C y un vector de rendimiento de un numero variable de elementos que es función del puerto a que atraquen. Este vector tiene asociado los rendimientos diferenciales en cada sitio del sistema portuario. Asignación Conociéndose los tipos de naves, y los tonelajes por tipo de embalaje, se proce de a asignar esa carga a los tipos de nave que corresponda. Estos volúmenes son asignados mediante los siguientes supuestos: - Todo el comercio exterior de carga general puede ser movilizado en tipos de nave: Carga general convencional, mixto granel-carga general, mixto contene_ dores-carga general. - Los tipos de laves que correspondan con un tipo de carga movilizaran solo esa carga, en su totalidad o una fracción significativa de ella. - Para los barcos mixtos se estima que el 50% de la carga sera especializada (graneles o contenedores) y el resto fraccionada. El excedente de los contenedores que no se puede llevar en barco portacontenedores y mixtos será asignada a barcos convencionales. - Los barcos portacontenedores, llevarán una proporción cada vez mas grande de los contenedores, a partir de un 20% de la carga contenerizada, hasta 50% en 1995. '■'.

Simulación La simulación consiste en identificar los índices operacionales a partir del mo délo que trate conjuntamente las variables de demanda y de oferta, para ello dTs crimina en cuanto al servicio que ofrece cada sitio a cada tipo de nave, esto requiere de la adopción de cifras que representan adecuadamente la productividad nave-sitio en cada sitio de los diferentes sistemas. Al mismo tiempo es necesa rio realizar hipótesis respecto a las tasas de llegada de cada tipo de nave. En cuanto a las tasas de llegada se comprobó estadísticamente que la distribución de tiempos entre llegadas era Erlang k = 1 para la totalidad de las naves. Las hipótesis relevantes en el uso del modelo son las siguientes: Rendimientos invariables en el tiempo a nivel de una tecnología de naves. Año Base y de Ajuste 1983.

-282

La dispersión de parámetros de los tipos de naves se mantiene . las distribuciones de llegada individual de cada tipo de nave se asimilan al global. Esta hipótesis se hace mas restrictiva en el caso de naves portacoJ redores, caso en el cual la distribución tiende a k mayores. íe supone que los puertos trabajan 300 días al año a 3 turnos (21 horas dial la transferencia de carga en los sitios refleja la productividad de las otra etapas de la cadena de transporte en el puerto. i limitaciones son las siguientes: Algunos de los rendimientos de transferencia de carga son obtenidos de fuei externas, y no chequeados estadísticamente. :e simulan tres períodos, para cada puerto. ¿olo se analiza la capacidad desde una perspectiva de índices operativos llegándose a indicadores económicos.

imientos por tipo de nave 1¿~ rendimientos de transferencia de carga en el ámbito portuario se mide por ^-aladas de carga transferidas en una hora por escotilla y se llama Tonelada n Escotilla (THE). -ho índice depende de una serie de factores como son: el tipo de carga, el de nave, tipo de embalaje, los equipos de apoyo, y además refleja las inefi-encias de la cadena de transporte hacia atrás y hacia adelante del sistema nario. nétodo para determinar los rendimientos por tipo de nave incluye los siguie: pasos, para cada puerto. Encontrar los rendimientos por tipo de carga, por puerto y por sitio. Determinar los rendimientos por tipo de nave, en base a la proporción de caí ga que lleve.

-.endimientos por tipo de embalaje o productos Los rendimientos por tipo de embalaje o productos presentan una gran dispersicáe puerto en puerto, esto se debe principalmente a que las características y equipos existentes son diferentes en cada uno de ellos, es más, no es extraño contrar diferencias en un mismo puerto. Así, pueden existir sitios especializados en algún tipo de carga y en otra no. Los rendimientos acá usados están basj dos en antecedentes por EMPORCHI, Puerto Lirquen y las referencias citadas.

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-286-

9.

Resultados y Conclusiones t

■ -

. Como se desprende de la tabla A para la

situación base proyectada* los puer:^ de la Octava Región son los que presentarían mayores problemas al año 1995 éstos si se dan las proyecciones de carga y depende fundamentalmente del se:-| tor forestal. El año 1985 losíndices de congestión de este puerto serán bajos que en 1983, debido a la entrada en funcionamiento de dos sitios en quén. Sin embargo en 1990 ya aparecen algunos síntomas de congestión con ir dices de utilización del 60%. Esta situación se agrava hacia 1995, año en cual la utilización es de 73% y el tiempo promedio de espera de las naves qu no obtienen inmediatamente un sitio, es de casi un día. Para ese entonces, el numero de días de espera es de 295 días-nave, es decir, un costo aproxi do a los 3 millones de dolares, lo cual justificaría la ampliación de la can cidad del sistema con un costo estimado de 6 millones de dolares por sitio. De acuerdo a las estimaciones el punto crítico del sistema se alcanzaría eZ año 1990, año en el cual probablemente se justificará un sitio.

En el sistema portuario de la zona central se producirán en el próximo quinquenio dos fenómenos que tienen un efecto sobre el funcionamiento global, és_ to es, el importante crecimiento de las exportaciones y el cambio tecnológico en el manejo de carga, que significa la transferencia de la carga al us: de contenedores. Al año 1990 el modelo no refleja sustantivo tiempo de esp£ ra promedio, sin embargo la posibilidad del modelo de discriminar la espera por tipo de nave indica que las naves portacontenedores pueden tener problemas de congestión en 1990 si en ese entonces existen solamente dos sitios de_ dicados a dicho movimiento. A pesar de que en general los itinerarios de las naves portacontenedores presentan mayor regularidad, en la medida que los te minales sirven los diversos tráficos y rutas, la distribución de tiempos de llegada se acerca a funciones de tipo Erlang con k<3, es decir, se hacen má aleatorios, ello provoca la consiguiente espera. Esta situación se hace aun más dramática en 1995. Cabe destacar que aparecen también síntomas congestión en las naves fruteras que se encuentran concentradas estacionalme te 6 meses del año. Para solucionar el.problema de las naves portacontenedores se propone estudi la adaptación de dos sitios extra del sistema para el manejo de dicha tecno] gía. En general en ésta zona se debe estudiar más a fondo el problema de especialización que el de ampliación, ello se ratifica al observar la utilización los puertos del sistema que es bastante baja en el horizonte. No se puede dejar de destacar el efecto negativo del sismo sobre el puerto da San Antonio, que inutilizo los sitios 1 y 2 y disminuyo la capacidad operatij va del resto. Si bien es cierto, los presentes resultados son anteriores dicha situación éstos permiten afirmar que es necesario recuperar plenamente la capacidad operativa de los sitios 4 y 5 del espigón. La necesidad de recua rar el sitio 1 y 2 se vio ratificada por la inversión actualmente en desarron lio para un muelle granelero ubicado en el molo norte, iniciativa que permitej a lo menos dilatar alguna decisión sobré la reparación del molo sur. En cual_ quier caso en el puerto de San Antonio se deberá proveer de un nuevo sitio da contenedores durante el próximo decenio. Los puertos de Antofagasta y Punta Arenas no presentan evidencia de congest en el horizonte estudiado.

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b) Costos marginales de servicios portuarios FIGURA 1:

Costos de servicios portuarios

GURA 2: Metodología ->ira determinar la demanda por servicios portuarios

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FIGURA 3:

Metodología para determinar la oferta portuaria

-291-

EXPERIENCIA DE CICLOVIA COMO MEDIO DE TRANSPORTE Vicente Pardo y Francisco Martínez Secretaría Ejecutiva Comisión de Transporte Urbano Resumen La bicicleta presenta algunas características interesantes de analizar y que no han sido abordadas (al menos en Chile) dentro de la perspecti va de un medio de transporte alternativo. En la actualidad su uso se manifiesta bastante consolidado en algunas localidades: en la periferia de grandes ciudades (asociado a ciertos estratos socio-económicos), en ciudades pequeñas y en áreas rurales. En este trabajo se presenta un diagnóstico a nivel preliminar sobre la realidad de la bicicleta como medio de transporte. En un área donde su uso es masivo se realiza una evaluación social de un proyecto de ci clovía. Para tal efecto se esboza una metodología de análisis del proyecto, consistente en la cuantificación de un conjunto de impactos sobre el sistema, derivados de la segregación de las bicicletas. El énfasis de este estudio radica en los impactos operacionales, recurriéndose a la implementación de un modelo experimental de ciclovía respecto del cual se miden flujos y cambios en los tiempos de viaje fundamentalmente. Tales mediciones se apoyan en nuevas técnicas desarrolladas para el registro de datos a través de microcomputadores en terreno. El trabajo presenta además un análisis de los viajes en bicicletas existentes en el área del proyecto, realizado a partir de una encuesta origen-destino ad-hoc. Concluye con un conjunto de conclusiones y recomendaciones sobre la manera de abordar el tema en el corto y mediano plazo y propone los aspectos centrales de un programa en tal sentido.

1. Introducción La crisis energética y el deterioro progresivo en la calidad del medio ambiente ha servido de estímulo en los últimos años para la búsqueda de nuevas alternativas de transporte o bien para la revitalización de opciones que por diversos motivos habían sido abandonadas. Cabe señalar que en los países en desarrollo la desaparición de ciertos medios de transporte, más que un proceso consciente y técnicamente fundado en el marco de las condiciones socio-económicas en ellos imperantes, ha correspondido a la práctica común de desplazar las opciones tradicionales por la vía de introducir las novedades tecnológicas de reciente desarrollo en el mundo industrializado. Por otro lado, para tales países el incremento experimentado en los costos de transporte motorizado tiene un impacto significativo sobre

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vastos sectores de la población, situación que sin duda afecta a la partición modal de los viajes. Esto puede llevar a acentuar -e inclu so masificar- el uso de medios habitualmente considerados como "informales". Es decir, aquellos que históricamente han estado ausentes de los planes, políticas y presupuestos gubernamentales y que además han sido ignorados en las normas técnicas y legales que tienden a compatibilizar y a asegurar las condiciones de operación sobre la red vial. La bicicleta es un medio de transporte informal cuyo uso es una realidad fácil de reconocer en áreas no urbanas, en ciudades de tamaño medio y en los barrios industriales y periféricos de las grandes urbes. En Chile la presencia de la bicicleta como medio de transporte, aún significando un reducido aporte al movimiento total de personas, constituye en áreas específicas una alternativa masiva de movilización. La carencia de políticas explícitas orientadas a salvaguardar las condiciones de seguridad y operación de dicho medio constituye también una característica de la situación nacional. Ello se traduce no sólo en altos índices de accidentes sino además, en deterioro generalizado de la operación de los medios de transporte con quienes comparte la in_ fraestructura vial. Esto, sin duda, constituye un motivo adicional pa_ ra el análisis de esquemas que permitan insertar y compatibilizar la bicicleta dentro del sistema de transporte. La aproximación intuitiva al tema de la bicicleta normalmente recurre al expediente de los beneficios ambientales y de los menores costos de operación como argumentos para promover su uso masivo. Aunque tales argumentos probablemente coinciden con las principales ventajas de la bicicleta, es evidente que el análisis de su eventaul incentivo como medio de transporte no puede restringirse sólo a ellos. Características de la demanda y de los niveles de servicio existentes sobre la red vial, en diversos sectores de la ciudad constituyen -entre otros- as_ pectos básicos a tener en cuenta a la hora de preguntarse sobre las ventajas reales que reportaría una política de promoción de la bicicle_ ta o proyectos concretos en tal dirección. La experiencia parece indi_ car que cuando tales aspectos son omitidos, la aproximación intuitiva rápidamente deriva a campos ajenos al propio de la especialidad de transporte urbano. Por último, conviene hacer notar que la perspectiva de transporte esco gida para el análisis de la bicicleta no pretende desconocer sus usos alternativos, por ejemplo el recreacional, sino que valora las iniciativas que desde otras áreas permiten generar una cultura específica so bre el tema. ■ -i

El presente trabajo intenta despejar algunas interrogantes sobre las características que envuelven a la situación actual del transporte en bicicleta y a partir de ello plantear orientaciones que pudieran favorecer su eventual utilización. Como método recurre al análisis de un proyecto específico. Esto es, una ciclovía en Av. Santa Rosa entre Lo Martínez y Américo Vespucio respecto de la cual se realiza un experimento local destinado a cuantificar cambios operacionales en todos los medios involucrados. Adicionalmente, se estiman los costos de

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inversión y se analizan los resultados prácticos de la implementación de proyectos de esta naturaleza. Finalmente, sobre la base de una encuesta origen-destino realizada en el área del proyecto, se hace un análisis de las características de los viajes en el medio en cuestión. Este documento parte con un diagnóstico preliminar de la bicicleta des de el punto de vista socio-económico y operacional. Continúa con una descripción del proyecto y del experimento realizado. Con posterioridad analiza los resultados obtenidos y presenta conclusiones y finalmente, plantea proposiciones de líneas de desarrollo.

2. Diagnóstico Preliminar Parece existir consenso en que las condiciones climáticas y topográficas de Santiago, en general, no presentan mayores limitaciones al uso de la bicicleta como medio de transporte. Sin duda, se trata de aspee tos básicos para entrar a analizar el tema y tal vez estos dones de la naturaleza constituyan el único patrimonio actual del que disponen sus usuarios. 2.1. Aspectos socio-económicos Santiago, en su estructuración y equipamiento urbano no contempla la bicicleta como alternativa de transporte. La provisión de infraestruc_ tura y las reglamentaciones orientadas a privilegiar el transporte motorizado, en particular el automóvil privado, han'contribuido a relegar a dicho medio a una función marginal e "informal" dentro del siste_ ma. Además -y tal vez sea el factor más importante-, la bicicleta no está culturalmente arraigada como modo de transporte y, por lo tanto, no existen tradiciones, estímulos o compensaciones sociales que favorezcan su utilización. No obstante lo anterior, existen manifestaciones locales de su uso y hacia ellas apunta el análisis realizado. En un intento por identificar tales áreas, se realizaron conteos preli_ minares en horas punta en diferentes puntos de la ciudad, obteniéndose resultados relevantes sólo en sectores periféricos e industriales, en general de ingresos medios o bajos. Esto último hecho no es novedoso, ya que, ligado a la actividad de la industria y de la coiiHLrucción han existido por mucho tiempo ciertos hábitos ciclísticos. Pero, adicionalmente, es preciso señalar un hecho que podría estar afectando la partición modal de los viajes en los estratos socio-econó^ micos medios y bajos y que, en este último caso, podría derivar en la aparición de una suerte de usuarios cautivos de la bicicleta. Este he_ cho tiene que ver con la variación experimentada en las tarifas del transporte público vs. la variación ocurrida en las remuneraciones en

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el último tiempo. Al respecto (Fernández y de Cea, 1985), la tarifa de los taxibuses se ha incrementado en términos reales en un 887- entre 1978 y 1984 y la de los autobuses en un 1407» para el mismo período. A su vez, en dicho lapso las remuneraciones reales promedio (INE, 1983, 1985), crecieron en un 4,67. 1/. Las cifras de flujos de bicicletas (Tabla 1) ilustran la relevancia de aquellas correspondientes a Santa Rosa esquina Lo Martínez, principal acceso a la populosa comuna de La Pintana. Nótese (Fig. 1) que dicho flujo en la punta de la mañana llega incluso a igualar al de automóviles particulares. La Pintana es una comuna nueva, cuya población se ha duplicado en los tres últimos años (Diagnóstico Comunal, 1985), en gran medida como con secuencia de la erradicación de campamentos llevada a cabo en diversas comunas de la capital. Al respecto, el total de inmigrantes a Diciembre de 1984 absorbía el 73,67. de dicho crecimiento, constituyéndose una población total a esa fecha de 148.533 habitantes. El tipo socioeconómico de los inmigrantes y la carancia de infraestructura básica para hacer frente al explosivo crecimiento demográfico ha derivado en situaciones de extrema marginalidad social. En tales condiciones, es probable que la brecha producida entre remuneraciones y costo de trans porte esté afectando a la generación y partición modal de los viajes, sobre todo si se toma en cuenta la magnitud local del problema de la desocupación. En estas condiciones los flujos de bicicleta relativamente mayores observados en dicha comuna sugieren una localizacion pre cisa de sus usuarios en los estratos socio-económicos inferiores. Lugar

Hora

SANTA ROSA esq. LO MARTÍNEZ A. VESPUCIO esq. DEPARTAMEN TAL WALKER MARTÍNEZ esq. J.J. PÉREZ GENERAL VELASQUEZ esq. ALAMEDA

'1 AULA j.

Flujo (sentido mayor) (Veh/hora)

07:30-08:30

160

08:30-19:30

95 93 • 39

08:00-09:00

07:30-08:30 Flujos de bicicletas observados en algunos puntos de la ciudad

1/ Debe tenerse en cuenta que el promedio puede ocultar variaciones distintas según estratos socio-económicos. Sin embargo, ello no afecta el sentido global de la comparación.

-2952.2. Aspectos operacionales Existe una percepción generalizada del riesgo que significa viajar en bicicleta en la red vial de Santiago, en especial en la Red Vial Primaria. Ello unido a la carencia de terminales resguardados ("bicicletarios"), en los centros de atracción de viajes y en los puntos de transbordo sin duda contribuye a explicar la débil presencia de dicha alternativa de transporte en el contexto global de los viajes urbanos. Si se analiza la infraestructura vial (geometría y construcción), la operación de las vías (sistemas de gestión y control) y la legislación de tránsito, no se perciben consideraciones especiales respecto de la operación de las bicicletas y en las cuales se aborden, por ejemplo, sus características de seguridad, velocidad y aceleración. Por otro lado, existen presunciones de que los accidentes donde partici pan bicicletas y en los cuales se producen lesionados no son reportados con la misma frecuencia y detalle que aquellos casos que involucran sólo automovilistas. A pesar de ello, ciertos registros como el que se muestra en la Tabla 2, para el caso de La Pintana, ilustran una situación de claro deterioro en términos de seguridad. HERIDOS Sí

NS

1

GRAVEDAD Menos graves

DANOS A VEH. MOTORIZADOS CAUSAS Y BICICLETAS ACCIDENTE Sí Imprudencia ambos conductores ■

Sí

1

Menos graves

Sí

ii

ii

Sí

1

Graves

Sí

ii

ii

Sí Sí

1 1

Leve Graves

Sí

Ebriedad ci- ;

sí

clista

Sí

1

Graves

Sí

Sí Sí

1 1

Menos graves Leves

Sí Sí

Imprudencia ciclista

sí

1

Graves

sí

sí

1

Leves

No

■ i

ii

TABLA 2 :

1/ Fuente:

ii

ii

Ebriedad ciclista Imprudencia ciclista ii

ii

Accidentes con participación de bicicletas reportados entre Junio de 1984 y Junio de 1985 1/

Carabineros de Chile, 13§ Comisaría "La Granja", Tenencia "La Pintana".

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Para ilustrar el diagnóstico operacional en el caso específico del tramo Santa Rosa entre Américo Vespucio y Lo Martínez se realizaron mediciones de tráfico cuyos resultados pueden observarse en la Tabla 3. Ta les cifras corresponden a observaciones realizadas en 3 períodos hora-"" rios. En ese sector Santa Rosa cuenta con una calzada con dos pistas de 3 metros en promedio, presenta pavimento en regular estado y prácticamente carece de bermas. Los flujos presentados en la Tabla 3 indican que, a pesar de las pérdidas de capacidad ligadas a los problemas de estrechez, pavimento y bermas, la vía debería operar en un nivel de servicio aceptable y lejano a congestión. Las tasas de ocupación, por otro lado, presentan valores superiores a los típicos de Santiago, incluso en el caso de vehículos livianos. Sobresale el valor correspondiente a locomoción colectiva para el sentido Sur-Norte, punta de la mañana (44,5 pasajeros en promedio). Finalmente, las velocidades presentan valores relativos notablemente al tos, tanto para buses como para vehículos livianos. Luego, si el análisis se limitara a estos tres últimos aspectos, habría que concluir que Santa Rosa no tiene problemas en ese sector. Tal conclusión, sin embargo, conllevaría el error de no considerar las interfe_ rencias existentes entre las bicicletas y el resto de los vehículos, si_ tuación que crea condiciones de extrema inseguridad para todos los usua_ rios de la vía y que de alguna manera reduce también el nivel de servicio a una situación inferior a la posible con los flujos y capacidad existentes. Por otro lado, cabe destacar que en dicho sector el transporte público aporta un 32,5% del flujo de vehículos, en tanto que transporta a un 84,8% de los pasajeros. En cambio, la bicicleta participa con un 11,37. del flujo y moviliza a un 1,47. de los pasajeros. La distribución horaria de flujos que se presenta en Fig. 1 y 2 ilustra la posición relativa de la bicicleta en el tráfico a lo largo del día para ambos sentidos. La información anterior lleva a pensar en que las medidas de prioridad a la bicicleta difícilmente se justificarían desde el punto de vista so cio-económico si los probables beneficios únicamente se cuantificaran para la demanda específica observada para ese medio. Pero hacerlo de tal manera significaría precisamente desconocer el mutuo condicionamien_ to entre la operación de los diversos medios de transporte, de donde se concluye que, como en cualquier proyecto de transporte urbano, el análd^ sis debe considerar a todos los usuarios existentes dentro de un área previsible de impacto. Al respecto, la habilitación de una ciclovía se gregada de la calzada se manifestó como un proyecto que podría reducir las interferencias entre vehículos y con ello generar beneficios sobre las bicicletas y también sobre transporte público y privado motorizados. Este enfoque conduce a proponer la formulación de una metodología de evaluación de proyectos de ciclovía en términos consistentes con las he_ rramientas que actualmente se utilizan para el análisis técnico y

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-298económico de otros proyectos del sector transporte urbano. El presente trabajo no pretende profundizar sobre este tema, pero sí hacer uso de consideraciones propias del nivel actual de desarrollo alcanzado en la evaluación de proyectos. En síntesis, puede señalarse que de los antecedentes recopilados para el diagnóstico de la bicicleta en Santiago, el caso de La Pintana resul_ tó particularmente atractivo, lo que motivó la definición de un proyecto de ciclovía y la implementacion de un experimento destinado a cuanti_ ficar cambios operacionales, aspectos que se detallan en el capítulo si_ guiente.

3. Descripción del Proyecto 3.1. Características físicas y costos de inversión El proyecto consiste en una ciclovía segregada de la calzada en una extensión de 3,85 Kms. (entre Américo Vespucio y Lo Martínez), contempla 3 alternativas desde el punto de vista de su ubicación: ciclovía unidireccional (una a cada costado de Santa Rosa), ciclovía bidereccional Oriente y ciclovía bidireccional Poniente. La sección de la primera co rresponde a una calzada de 1,5 mts. de ancho con bombeo de 27o y las dos últimas consisten en calzadas de 1 mt. de ancho separadas por 80 cms. y con bombeo de 2%. El pavimento propuesto consiste en un doble tratamiento asfáltico (e=0,02), con base estabilizado CRB>80% (e=0,15) y sub-base (e=0,20). Contempla además soleras tipo C en ambos costados. Los costos de inversión de las alternativas valorados en precios privados y sociales se muestran en Tabla 4. Dicha estimación incluye: remo_ ción de material inadecuado, sub-base, base estabilizado, doble tratamiento, señalización nueva, hormigón y acero estructural para obras de arte (puentes sobre canales menores), semáforos especiales en cruces, expropiaciones, despeje y limpieza. De las cifras se desprende que la inversión social por kilómetro de ciclovía oscila entre 5,4 millones de pesos para la alternativa unidireccional y 2,9 millones de pesos para la alternativa bidireccional Poniente (en moneda de Junio de 1985). En la escala de las inversiones en vialidad urbana puede considerarse que tales montos constituyen una magnitud menor.

ALTERNATIVA

INVERSIÓN PRIVADA

INVERSIÓN SOCIAL

Unidireccional

24,46

20,79

Bidireccional Oriente

17,61

14,97.

Bidireccional Poniente

13,45

11,43

TABLA 4:

Costos de inversión para tres alternativas de ciclovía (en millones de pesos de Junio de 1985)

-2993.2 Impacto operacional A diferencia de los costos de inversión, tema en el cual existe una vas ta experiencia, los costos de operación ligados a la implementación de una ciclovía son absolutamente desconocidos. Intentar conocerlos signi_ fica primeramente identificar los impactos 84Dbre distintos medios de transportes derivados de la segregación de las bicicletas y en segundo lugar, valorar tales impactos en términos de recursos consumidos y sus correspondientes precios sociales. El método escogido para la cuantificación de impactos operacionales fué la realización de un experimento controlado de ciclovía consistente en un tramo de 446 mts. unidireccional, habilitado al costado Oriente de Santa Rosa entre Lo Martínez y la estación experimental agrícola La Pía tina. La solución de pavimento adoptada para dicha ciclovía consistió en un compactado del terreno existente con agregado de maicillo previa realización de obras menores de drenaje. La señalización de tráfico utiliza da correspondió a diseños ad-hoc, ya que la norma existente prácticamen te no contempla signos especiales para bicicletas. Desde el punto de vista operacional, el experimento se planteó como un análisis ex-post a través del seguimiento de las variables básicas: flujo y velocidad. Tenía como meta, además, la posibilidad de obtener curvas que ligaran ambas variables con el fin de lograr una herramienta de análisis más general y susceptible de aplicar a condiciones distinitas a las locales, (Martínez, F. y Pardo, V., 1985). Se ensayaron distintos métodos de medición de velocidad, todos apoyados por micro-computadores en terreno 1/, lo que obligó a hacer ajustes a las técnicas tradicionales de registro de tiempo y a desarrollar además software de comunicación con el computador principal y de procesamiento de los datos, (Martínez, F. y Pardo, V., 1985). 3.3. Análisis de los viajes Con el objeto de determinar diversas características físicas y socioeconómicas de los viajes en bicicleta en el tramo del proyecto, se efec tuó una pequeña encuesta origen-destino en el tramo de experimentación, cuyos resultados se comentan en el capítulo siguiente.

1_/ Se utilizaron 2 micro-computadores EPSON, modelo HX 20.

-300-

4. Análisis de Resultados Este capítulo aborda tres temas: el primero dice relación con los resultados del experimento de ciclovía y tiene que ver básicamente con los cambios en los tiempos de viaje que experimentan los usuarios de la vía con motivo de la segregación de las bicicletas. El segundo, a partir de tales resultados y de los costos de inversión señalados en la Ta bla 4, plantea algunas consideraciones económicas ligadas a la eventual decisión de invertir en una ciclovía como la proyectada en Santa Rosa entre Américo Vespucio y Lo Martínez. El tercer tema analiza los resul_ tados de la encuesta origen-destino de viajes. 4.1. Resultados del experimento de ciclovía ■

Como consecuencia de la implementación de una ciclovía, es razonable es perar no sólo cambios en los tiempos de viaje sino también en otros aspectos importantes del tráfico. En particular parecen relevantes al ti po de proyecto que nos ocupa posibles variaciones en los flujos (magnitud y composición) y en la tasa de accidentes. Sin embargo, el alcance y características del experimento de ciclovía llevado a cabo impidió ob_ tener información relacionada con tales aspectos. Por un lado, aunque dicho experimento pudiera mejorar localmente las condiciones de operarción, su extención era insuficiente (446 mts. ) como para que tales mejo ras fueran perceptibles por los usuarios de los diferentes medios existentes en el eje y de ese modo influir en la demanda de viajes. Por otro lado, el tiempo de experimentación tampoco estuvo orientado a detectar cambios de tal naturaleza. En efecto, las mediciones con proyec_ to fueron realizadas sólo algunos días después de puesta en marcha la ciclovía y, por lo tanto, era razonable esperar que sólo fueran captura^ dos los efectos directos e inmediados sobre el tráfico. Aunque fueron medidos flujos para las situaciones sin y con proyecto, por las razones señaladas no se realizó un análisis comparativo entre ellos en orden a establecer cambios en la demanda. Finalmente, un aspecto que claramente no podía ser tratado en las condiciones del experi mentó era la evolución de los accidentes, razón por la cual sólo se rea liza un análisis preliminar del tema. En la Tabla 5 se presentan los resultados de los tiempos medios de viaje medidos para las situaciones sin y con proyecto. Cabe señalar que en las mediciones de tiempo se usó el método del "arrival-output" y el método de las "patentes", ambos previamente modificados para ser implernentados mediante micro-computadores en terreno (Martínez, F. y Pardo, V., 1985). Existiendo fundadas presunciones de la mayor exactitud del último de los mencionados sólo se muestran resultados obtenidos a través de dicho método.

-301-

SIN PROYECTO PERIODO o 07:0009:15 «J 09:15-16:30 "> 16:3018:30 g 07:0009:15 •o 09:15-16:30 «o 16:3018:30 O. TABLA 5 :

t

r

t

CON PROYECTO (T

33,92 34,29 33,26

5,3 6,9 7,2

33,11 36,86 37,88

5,5 8,2 8,0

SIGNIFICANCIA DE LA DIF. NO SI SI

36,84 36,65 37,70

6,2 7,8 10,1

34,03 38,34 38,16

5,2 8,7 11,9

SI NO NO

Tiempos observados para las situaciones sin y con proyecto

Los tiempos fueron medidos en el sentido Sur-Norte, en tres períodos y siete categorías de vehículos. Estas finalmente se redujeron a dos, ya que la participación de las restantes en el flujo era prácticamente :> irrelevante. En el caso de las bicicletas, aunque se realizaron también mediciones de tiempo, éstas fueron desechadas por dos razones: - la carpeta de rodado de la ciclovía tenía características diferentes a la de la calzada de Santa Rosa, lo que de alguna manera estaba afee tando a los tiempos de viaje. - parecía dudoso que pudiera existir beneficios relevantes por ahorro de tiempo a los usuarios de bicicleta dada la alta probabilidad de que en el tráfico mixto (sin proyecto), éstos operaran en condicione* cercanas a velocidad libre. Ello, porque las interferencias a ta'. vehículos afectaban principalmente en forma lateral, no existiendo restricciones aguas abajo. Al respecto, parece indiscutible que el principal beneficio para los usuarios de bicicleta tiene que ver con la seguridad de operación qce se alcanza con una ciclovía segregada. Volviendo a la Tabla 5, se aprecia que en general las magnitudes de variación de tiempo de viaje en el tramo son reducidas y que sólo en el caso de vehículos livianos, punta de la tarde, ésta alcanza al 137o. A¿£ más, sólo en dos períodos para livianos (FP y PM) y en uno para pesad;5 (AM) se obtienen diferencias significativas. No existe explicación clara para entender el aumento de tiempo (signifí_ cativo) de los vehículos livianos en fuera de punta y punta de la tar:;. Es un resultado claramente contra-intuitivo en relación al experimente ejecutado, ya que eliminadas las interferencias de las bicicletas (a b£ ja velocidad), sólo eran esperables mejores condiciones de operación z£ ra el resto de los vehículos. Las causas de este cambio en sentido opuesto al imaginado hay que buscarlas entonces en otros factores que

-302eventualmente afectaron al tráfico en esa oportunidad y que no fueron pesquizados en el proceso de medición. Ahora bien, si los ahorros de tiempo detectados para los vehículos pesados en la punta de la mañana están alterados también por tales factores, se podría pensar que, en condiciones normales dichos ahorros tendrían que ser mayores. Además, cabe hacer nctar que, por tratarse de una categoría que corresponde a vehículos de locomoción colectiva y que, habiéndose medido los tiempos en condiciones de máxima tasa de ocupación (punta de la mañana los ahorros en cuestión pueden tener importantes proyecciones en términos del volumen total de beneficios. Este aspecto se aborda en el siguiente punto. 4.2. Consideraciones económicas Si se consideran como válidos los ahorros de tiempo para los usuarios del transporte público en la punta de la mañana medidos en el experimen to (Tabla 5), es razonable suponer que ellos son expandibles al menos en igual magnitud a todo el tramo del proyecto de ciclovía (Américo Vespucio - Lo Martínez). Ello porque las condiciones operacionales pro medio de dicho tramo son más exigidas que las detectadas en el lugar del experimento, lo que hace suponer mayor dependencia entre los medios de transporte. Haciendo uso de los datos de demanda en el tramo y de los factores y pa rámetros definidos por la Comisión de Transporte Urbano, se llega a que los ahorrros de tiempo anuales para los usuarios de transporte público en sentido Sur-Norte, punta de la mañana, alcanzan a 16.660 hrs. Valorado a Junio de 1985, ello implica un beneficio de 1,12 millones de pesos al año. Por otro lado y, dentro de las limitaciones del presente trabajo, no fué posible analizar los costos de operación de las 3 alternativas de ciclovía definidas. En estas condiciones se supondrá que las 3 son, en ese aspecto, equivalentes y por tal razón el análisis se realiza con respecto a aquella de menor inversión. Debe tenerse en cuenta, sin embargo, que la decisión sobre la alternativa más conveniente tiene que ver también con el perfil definitivo que adopte Santa Rosa en la zona. La alterntiva a considerar (Tabla 4) corresponde a la bidireccional Poniente con M$ 11,4 de costo de inversión. El análisis respecto de la justificación socio-económica de este proyecto se encuentra limitado por la existencia de datos parciales de beneficios. Es decir, sólo los beneficios relacionados con un período, un modo de transporte y un sentido de circulación, en circunstancias que el proyecto está diseñado pa ra operar en ambos sentidos, actuar sobre todos los medios de transporte en el tramo y, obviamente operar en todos los períodos horarios. A modo ilustrativo se ha creído conveniente estimar, por ejemplo, el monto de los beneficios que deberían producirse en el sentido Norte-Sur sobre la locomoción colectiva para que, agregados a los dectados para el sentido Sur-Norte, la inversión se hiciera rentable (TRI, >/ 127R). Al

-303respecto, los cálculos indican que dicha condición se cumple para beneficios mayores o iguales a M$ 0,25, es decir, un 22% de los beneficios existentes para el sentido Sur-Norte. Este análisis preliminar basado sólo en consideraciones de tiempo ahorra_ do, merece los siguientes comentarios: a. Parece razonable que en el sentido Norte-Sur se generen como mínimo beneficios equivalentes al 227» de los existentes en el sentido opues_ to. Es probable además que tales beneficios se concentren en la pun ta de la tarde, que es el período en el cual se carga el tráfico de todos los vehículos, incluidas las bicicletas, en dirección al Sur. Bajo tal hipótesis, el proyecto estaría siendo rentable con el sólo beneficio proveniente de los ahorros de tiempo a los usuarios de lo comoción colectiva y durante un período horario por cada sentido de circulación. b. Se ha considerado que no se producen beneficios por concepto de aho rro en combustible, ya que el consumo de dicho recurso no varía en inmediaciones a las velocidades muestreadas (45 Kph. en promedio). Al respecto, curvas como la presentada por N.A. Renouf, 1981, no acu_ san variación en tal sentido. Cabe señalar que dicha curva fué ajus_ tada para camiones de 2 ejes y, por lo tanto, se refiere a la ver sión más cercana al estándar nacional en materia de vehículos de transporte de pasajeros. c. Tampoco se han considerado beneficios por disminución de accidentes. Al respecto, sólo se ha realizado una estimación preliminar de los ahorros que supondría la eliminaicón de los accidentes con participa ción de bicicleta, a través de la habilitación de una ciclovía segre gada. Para ello, se ha supuesto que los accidentes reportados en la Tabla 2 son representativos y respecto de ellos se han estimado los costos de recuperación de heridos como beneficio del proyecto (nóte se que se excluyen los costos por daños materiales y los costos por tiempo de recuperación de heridos). Contabilizadas las prestaciones médicas para la recuperación de los heridos graves, menos graves y leves, señalados en dicho registro de accidentes, el costo total asciende a 1,2 millones de pesos al año (en moneda de Junio de 1985). d. Por último, tampoco se han contabilizado beneficios por menor conta minación y se presume que éstos tendrían su origen en modificaciones en la demanda, tanto en la generación como en la partición modal. 4.3. Características de los viajes en bicicleta En el tramo de experimentación y durante el desarrollo del mismo, se realizó una pequeña encuesta origen-destino, con el objeto de precisar el diagnóstico respecto del tipo de viajes que son satisfechos a través de este medio de transporte. Las variables encuestadas fueron las siguientes : localidad o comuna (según se tratase de un viaje corto o

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.

■

■

.

.

,

■ -

largo), de origen y destino; tiempo de viaje percibido;, motivo de viaje. edad; actividad; nivel de instrucción y restricción de horario. Para efectos de este trabajo se analizarán sólo dos aspectos básicos : distribución de distancias de viaje y actividad de los usuarios. a. Distancias de viaje Una de las principales interrogantes en torno al uso de las bicicletas consiste en determinar la longitud de los viajes que en ella pue_ den realizarse y a partir de ello hacer algún tipo de comparación con los viajes que se realizan en otros medios de transporte. Tal información permitiría estimar eu potencialidad para conectar pares origen-destino en referencia a la situación global del sistema de transnorte urbano. • • En base a los orígenes y destinos declarados en la encuesta, se esti marón distancias de viaje, las que fueron ordenadas en intervalos a los que finalmente se asoció una determinada frecuencia de aparición. Estos resultados son contrastados (Tabla 6) con valores obtenidos pa ra el Gran Santiago (SECTU, 1981) a partir de datos de viajes en locomoción coelctiva y automóvil registrados en la Encuesta Origen-Des tino de 1977.

TABLA 6 :

Distribución porcentual de viajes según longitud

1/ Estimados a partir de la EOD 1977 r — 2J Estimado a partir de la encuesta ad-hoc sobre 417 viajes en bicicleta. Aún aceptando que en el período de tiempo transcurrido entre ambas encuestas los viajes a nivel.de Santiago pueden haber experimentado algún cambio en su longitud, resulta asombrosa la semejanza en magni tud y forma de los porcentajes de viajes de bicicleta con respecto a los otros medios, a través de los diferentes intervalos de distancia. Existe una tendencia a creer que los viajes en bicicleta tienen un carácter más bien local (intervalo menor que 3 Kms.). Sin embargo, los resultados indican que, al menos en La Pintana, ello no es claro en términos absolutos y no es efectivo en comparación a los otros me dios - ; . -

-305-

Para los viajes del Intervalo siguiente (3 a 6 Kms. de longitud), ei porcentaje en bicicleta disminuye como también ocurre (y casi en igual medida) con los de locomoción colectiva y automóvil. Todos re_ montan en el intervalo siguiente para volver a disminuir definitivamente con la distancia. En forma similar a lo que ocurre con los viajes motorizados, existe una acumulación de desplazamientos en torno al intervalo 6-12 Kms. lo que en la escala urbana constituye un viaje de media distancia. Para los viajes largos (sobre 12 Kms.), las bicicletas en La Pintana muestran una posición relativa casi insospechada, superando incluso a la situación de los automóviles. Actividades de los usuarios El análisis de esta variable tenía por objeto obtener más información sobre el nivel socio-económico de los usuarios de bicicleta, partiendo de la base que todos ellos asumen la condición socio-econó mica global del área en estudio. Para los 415 viajes encuestados, se observa la siguiente distribución porcentual de actividades : Profesional Empleado Obrero

4,3 1,9 59,5

Comerciante

8,8

Estudiante

3,1

Dueña de casa

0,2

Desempleado

9,3

Otros

6,9

En rigor, el análisis debería comparar estos datos con los correspon dientes a todos los que viajan en el eje, con el objeto de identificar la elección modal por actividad. En ausencia de tal información (la encuesta fué dirigida sólo a los ciclistas), sólo es posible usar los resultados para inferir conclusiones sobre la actividad de los viajeros y su condición socio-económica subyacente. Al respecto, es relevante la participación de los obreros (59,57=), lo que lleva a plantear tres cuestiones básicas. En primer lugar, tal actividad normalmente está sometida a horario de trabajo, lo que sugiere una situación en que el viajero debe acomodar sus tiempos in dividuales a las demoras propias del medio de transporte en cuestión (válido especialmente para viajes largos). En segundo lugar, dicha adaptación plantea la existencia de soluciones de transporte propias para sectores de bajos ingresos, aspecto que debería llevar a comple mentar las metodologías normales de estudio a través de un análisis estratificado que identifique condiciones locales*de demanda y, en

-307La constatación del uso de la bicicleta en las condiciones; descritas lleva a reflexionar sobre conceptos ligados a la evaluación de proyectos , entre otros, el valor del tiempo. Mención especial corresponde a la presencia de la bicicleta en el sistema de transporte urbano, en términos de presentar posibilidades equivalentes a cualquier medio alternativo, para satisfacer viajes de cualquier distancia. Ello supone dos consecuencias básicas: la primera de ellas es que siendo la distancia de viaje uno de los criterior principales para la clasificación de vías (SECTU, 1981), desde ese punto de vista la bicicleta tendría que ser considerada en forma explícita (aspectos físicos y operacionales de la vialidad), incluso en la Red Vial Primaria. En segundo lugar surge la idea de que la bicicleta podría constituir un medio de acercamiento al Metro, con perspectivas comparables a las de cualquier alternativa motorizada, en términos de las distancias susceptibles de servir en tales conexiones. En suma, parece conveniente empezar a reconocer la potencialidad con que la bicicleta puede concurrir a la prestación de servicios de transporte urbano, atributo que adquiere especial relieve en la realidad socio-económica de los países en desarrollo. Finalmente, y aunque el análisis realizado índica beneficios para los usuarios del transporte público (que concentran el 857» de los viajes en La Pintana), habría que preguntarse si una política de incentivo a la bicicleta no generaría un traspaso de viajes desde la locomoción colectiva al medio que nos preocupa, con todos los impactos que ello supondría desde el punto de vista de operación de la red y de eficiencia en el uso de la capacidad instalada. La respuesta a esta interrogante constituye una importante tarea por abordar, en la que obviamente tendrán especial atención los problemas de generación y partición modal de viajes.

6. Líneas de Desarrollo a. Este trabajo constituye un primer asomo a la realidad de la bicicle ta en Chile y como tal no puede ser utilizado para promover o inhi bir su uso. En cambio, pretende constituirse en un estímulo para llevar a cabo un procesó de investigación y análisis aplicado que em piece con la búsqueda de soluciones a los problemas detectados en la realidad actual, para concluir en la formulación de políticas y pro yectos específicos sobre el tema. b. Al respecto, la Secretaría Ejecutiva de la Comisión de Transporte Ur baño, ha elaborado una estrategia de tratamiento del problema (SECTU 1985), cuyos principales alcances son los siguientes:

-308- Diagnóstico a nivel nacional : uso y condiciones de uso de la bici cleta en diversas áreas del país; características de los viajes y los usuarios. - Transferencia de tecnología: análisis de la experiencia de otros países con tradición de uso de la bicicleta, el marco socio-econó mico local, impactos sobre el tráfico motorizado, diseño geométrico y operacional de ciclovía, reglamentación de tráfico y aspectos ambientales. - Proyectos de demostración: red de ciclovías en ciudades de tamaño medio, ejes de conexión al Metro, en el caso de Santiago, y red de ciclovías sobre la red local de Santiago. - Aspectos a monitorear: conectividad de redes, problemas de trasbordo (ejes de conexión al Metro), comportamiento de intersecciones, análisis de terminales ("bicicletarios"), análisis de demanda, eva luación de diseños geométricos y operacionales, impacto ambiental y consideraciones energéticas en el uso de la bicicleta. El plan descrito se sitúa en la perspectiva de generar en el país un núcleo técnico especializado de investigación aplicada y de desarrollo del uso de la bicicleta como medio de transporte, con referencia no sólo nacional sino latinoamericana. En esta tarea incorporaría todas las herramientas técnicas y económicas que contribuyen a hacer mas eficiente la toma de decisión en las diferentes etapas del proce so de inversión. Además, debería desarrollar las que fuesen necesarias para elevar el análisis de evaluación de proyectos de promoción del uso de bicicletas a niveles que permitieran compararlos con proyectos alternativos en el sector.

Agradecimientos Los autores agradecen a los profesionales de SECPLAC de la I. Municipalidad de La Pintana y a los profesionales y trabajadores del POJH de esa Municipalidad, por la preparación y ejecución del experimento de ci clovía. En particular a la Sra. Eugenia Trujillo, por la labor de su-pervisión y análisis de las mediciones de tráfico. Agradecen también a los alumos, Sres. J. Pinilla, C. Correa y G. Espino za, del curso de Evaluación de Proyectos de la Pontificia Universidad Católica de Chile.

Referencias 1. I. MUNICIPALIDAD DE LA PINTANA (1985) tiago.

Diagnóstico Comunal 1985. San

2. FERNANDEZ, J.E. y DE CEA, J. (1985) An evaluation of the effects of deregulation policies on the Santiago Chile public transport system. 13th PTRC Summer Annual Meeting, University of Sussex, 15 - 18 Julio 1985, Inglaterra.

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3. INE (1983) índice de Remuneraciones. Instituto Nacional de Estadísticas, Santiago. 4. INE (1985) índice de Precios, Instituto Nacional de Estadísticas, Santiago. 5. MARTÍNEZ, F. y PARDO, V. (1985) Obtención de información de tráfico mediante el uso de micro-computadores in situ. Segundo Congreso Chileno de Ingeniería de Transporte, Pontificia Universidad Cató lica de Chile, 12 - 14 Noviembre 1985, Santiago. 6. SECTU (1981) Jerarquización de la red vial de Santiago. Documento de Trabajo, Comisión de Transporte Urbano, Santiago. 7. SECTU (1985) Perspectivas del uso de la bicicleta como modo de transporte. Documento de Trabajo, Comisión de Transporte Urbano, Santiago. 8. RENOUF, N.A.(1981) An analysis of the fuel comsumption of commercial vehicles by computer simulation. TRRL Laboratory Report 973, Transport and Road Research Laboratory, Crowthorne.

-310-

-311-

-313PROBLEMAS DE LA REPRESENTACIÓN DEL TRAFICO MIXTO EN EL MODELO SATURN.

Jaime Gibson Departamento de Ingeniería Civil Universidad de Chile Marcelo Farah y Raúl Erazo LATINA Ltda.

Resumen SATURN es una de las herramientas más promisorias para estudiar esque_ mas de gestión de tránsito que conllevan reasignaciones de flujos. Una apl¿ cación en una red de gran tamaño y complejidad, en el Centro de Santiago, ha revelado que su técnica de modelación presenta serias limitaciones para introducir características de la circulación que son típicas de los países subdesarrollados. En particular, la presencia de diversos tipos de vehículos con comportamiento diferenciado (sobre todo locomoción colectiva) no puede ser reflejada adecuadamente en los arcos de la red. Esto plantea una incógnita: ¿surgen distorsiones por efecto de esta limitación, en la asignación que produce el modelo?. En este trabajo se aborda el problema aprovechando las similitudes de SATURN y TRANSYT8, teniendo en cuenta además que en el proceso de asignación lo crucial son las curvas demora-flujo. Estas curvas se construyen pa. ra dos redes TRANSYT8: una que simula como SATURN y otra que incorpora las diferencias entre los distintos tipos de vehículos. Se prueba que las curvas demora-flujo obtenidas con ambos tipos de modelación difieren significativamente. Finalmente, se discuten posibles implicaciones de este resultado.

-314-

1.

Introducción

La gestión de tránsito se reconoce hoy como una tarea compleja. Much problemas que pueden plantearse en una red vial urbana solo pueden aborda seriamente con la ayuda de modelos cbmputacionales sofisticados: la optimi ción de la operación de los semáforos, la estimación de los consumos de t po y combustible, el análisis de los impactos de diversas medidas de gesti sobre la asignación de vehículos a la red, etc. El SATURN (Bolland et al, 1979) es un modelo de simulación y asignac de tránsito para evaluar diferentes esquemas de gestión de tránsito. En revisión realizada por Luk et al (1983) , el SATURN fue comparado con otros cuatro modelos para gestión de tránsito que incluyen asignación. La evalúa ción consideró los siguientes aspectos: -

nivel de detalle aplicaciones y validaciones algoritmo de asignación requerimientos computacionales documentación.

En esta revisión, el SATURN fue considerado como el mejor modelo en sa genero. En Santiago se han realizado dos aplicaciones (CITRA, 1984 y 1985), e las comunas de Santiago y Providencia. En esas aplicaciones se generaron gunas inquietudes en torno a la capacidad del modelo para simular adecuada mente redes con gran heterogeneidad en la composición de los flujos. Este pecto no fue considerado por Luk et al (1983), én donde la forma de modela el tráfico mixto en los arcos no fue considerada en la comparación de los délos. El SATURN considera que, en todos los arcos de la red, todos los v culos tienen la misma velocidad y se dispersan en la misma forma. El objetivo de este trabajo es comprobar si esta modelación simplific da del tráfico mixto produce distorsiones relevantes en redes en que el tr¡ fico está compuesto por varios tipos de vehículos, con características de operación y velocidad muy diferentes, como es el caso de autos particulares y vehículos de locomoción colectiva. Esta es una situación usual en países subdesarrollados. El tratamiento analítico de este problema podría conducir a conclusi generales, pero es impracticable. Por éso, en este trabajo se analizarán 1 efectos observados en una red determinada, con lo cual el problema es facti ble de ser abordado, aunque los resultados queden de alguna manera ligados a las características específicas de la red escogida. 2.

Modelación del Tráfico en SATURN

SATURN maneja, mediante dos programas distintos, los dos procesos pri cipales: simulación y asignación. La relación entre ellos es de carácter i rativo por cuanto la simulación provee las curvas demora-flujo en que se b sa la asignación y esta los flujos por arco para aquélla. En este trabajo ha empleado la versión difundida en Septiembre de 1983 y es a sus caracte-

-315'sticas que se refiere todo lo que sigue. .1. Simulación La zona afectada por el esquema que se quiere estudiar se representa r una red. SATURN distingue un área principal que se modela detalladamente (red interna) y otra circundante o alimentadora, que se trata más superfialmente (red externa). En la red interna, el programa de simulación (SATSIM) trabaja con histogramas cíclicos de flujo (Robertson, 1974), el mismo principio del bien conocido modelo TRANSYT (Robertson, 1969). Es decir, la circulación en los tramos de vía entre intersecciones es modelada como un proceso de dispersión ce un grupo de vehículos representado por patrones cíclicos de flujo; las intersecciones configuran los nodos de la red y en ellas la relación entEe histogramas de entrada y salida depende de la forma de control (semáforo o prioridad). La dispersión se modela de manera idéntica al TRANSYT, eso sí que con un factor K = 0,4 fijo. Los nodos semaforizados se representan con el típico modelo binario, en tanto que los de prioridad se tratan con un modelo ¿e aceptación de brechas. Las peculiaridades de SATURN con respecto a TRANSYT son que para cada tramo de vía sólo considera un arco (dispersión conjunta de todos los vehículos que lo utilizan) y que, por otra parte, la modelación de los nodos es más detallada. En efecto, en vez de arcos concurrentes se especifican novimientos, las pistas que cada uno de ellos usa y el flujo de saturación tísico correspondiente. El modelo mismo calcula los flujos de saturación por movimiento, incluyendo efectos de prioridad si son pertinentes. Dada esta lógica, en cada nodo hay un solo histograma de llegadas pero tantos histogramas de largada y de salida como movimientos. El histogra sa de llegadas se "divide" entre los movimientos en proporción a su flujo y así, junto con el de largada, da origen al de salida y al de cola. A su vez, el histograma de llegadas se obtiene dispersando los de salida corres^ pondientes y, luego, agregándolos. A partir de los histogramas de cola, el modelo estima la demora (sólo uniforme en intersecciones semaforizadas) y las detenciones (que sólo entre_ ga como total para la red). De esta forma , dado un patrón de flujos por arco, una programación de los semáforos, flujos de saturación básicos, la brecha crítica y otros parámetros de la red, SATSIM estima demoras por movimiento. Por la dependencia de los histogramas de las condiciones de entrada a la red, se hace un proceso iterativo hasta que se produce una razonable convergencia de los histogramas. .

Para construir las curvas demora-flujo simula tres situaciones en la misma red: - a flujo nulo : supone que la tasa de llegada es 1 vehículo/ciclo; - a flujo asignado: usa el patrón de flujos alimentado por el SATASS;

-316-

- a capacidad: asigna a cada movimiento un flujo igual a la capacidad que le calculó. Los tres pares de valores (demora, flujo) así obtenidos permiten calcular los parámetros de la curva supuesta, que es de la forma:

2.2. Asignación El programa de asignación (SATASS) recibe como datos una matriz 0-D, las curvas flujo-demora por movimiento y características de la red. Mediar^ te un algoritmo de equilibrio, que garantiza convergencia y unicidad del óptimo, determina los flujos por movimiento. Hay dos tipos de vehículos: asignables y no - asignables. Estos últimos corresponden a los que tienen rutas fijas (locomoción colectiva) y se entregan como dato para cada movimiento, junto a un factor de equivalencia en automóviles. Los primeros engloban a los vehículos particulares y taxis ocupados; en general, a los vehículos cuyo origen y destino son conocí- I dos pero su ruta entre ellos no está prefijada. El patrón de flujos resultante, por movimiento , alimenta nuevamente al programa de simulación hasta lograr convergencia. Vale la pena recalcar que llegado a este punto no se ha alcanzado necesariamente el final. La solución! obtenida supone una cierta programación de los semáforos de la red que pudo ser óptima para la asignación inicial pero no tiene por qué serlo para la fil nal. Debería, pues, incluirse otro proceso iterativo con un programa como TRANSYT, hasta alcanzar un equilibrio global. Este es un problema nada sencillo , de solución no única y que puede consumir gran cantidad de recursos caJ putacionales (Charlesworth , 1977). Es, por cierto, un terreno en que hace falta investigar más. En todo caso, una vez que SATURN logra convergencia entre simulación y asignación, otro programa genera indicadores útiles para evaluación. 2.3. El problema del tráfico mixto La existencia de tráfico mixto implica la presencia interactuante de fld jos con distintas propiedades en cuanto a velocidad, capacidad, etc. El corcepto de factor de equivalencia no resuelve por completo el problema puesto que no es idéntico para todas las propiedades. Lo normal es usar el factor asociado a la capacidad o, en otras palabras, a la demora en intersecciones. I A la luz de la descripción precedente de la lógica de SATURN, el tráfico mixto - en la forma que se da en las ciudades chilenas - plantea dos difi-J cultades:

-317-

a)

taxis vacíos, que en ciertas zonas y períodos constituyen un componente importante, y hasta predominante, del flujo, pero no tienen, propiamente, origen y destino;

b)

heterogeneidad de comportamiento en los arcos, que no puede ser refleja, da ni por factores de equivalencia ni por diferencias de arcos.

La primera dificultad es, en el plano teórico, compleja de resolver, :aesto que en la elección de ruta de un taxista que busca pasajeros debe cori siderarse el beneficio esperado (probabilidad de encontrar un pasajero), cuya estimación es, por ahora, un tema virgen. Una manera práctica de proceder descansa en la observación de que hay, al menos en zonas céntricas, ziertos circuitos preferidos por los taxistas, los cuales siguen aunque haya (no independientemente, claro esta) fuertes niveles de congestión. Esto sugiere la posibilidad de tratarlos como locomoción colectiva, camino que pr£ dujo satisfactorios resultados en una experiencia en el Centro de Santiago (CITRA, 1984). En cualquier caso, el problema de los taxis vacíos no es imputable a SATURN u otro modelo en particular, sino a la teoría de equilibrio disponible. En cambio, la segunda dificultad encuentra sus raíces en el tipo de modelación que hace SATURN. La cuestión es: qué tan realista es el histograma de llegada, producido por la dispersión conjunta del tráfico heterogéneo, y cuáles son las consecuencias de eventuales discrepancias con la realidad. Como es sabido, el modelo de dispersión que usa SATURN tiene, en ultima instancia, como única variable al tiempo medio de viaje. Podría pensarse entonces que si se da para éste un valor adecuado a la composición del tráfico de cada arco, no habrá distorsión. Pero la verdad es otra. Debe tenerse muy en cuenta la distinción entre vehículos asignables y no asignables pues SATURN toma decisiones sólo sobre los primeros. Y sucede que, sin embargo, lo hace sobre la base de demoras estimadas para cada movimiento con el conjunto de los dos tipos de vehículos. Luego, lo crucial es si existen entre ambos variaciones sesgadas en el patrón de llegadas. De ser así, aunque el patrón "promedio" pudiera ser bien predicho con un cierto tiempo medio de viaje habría un problema puesto que, en rigor, interesa la demora media por vehículo asignable y no la demora media, a secas. Es fácil constatar que la velocidad media de los vehículos no asignables es, casi siempre, significativamente menor. En consecuencia, existirá la variación sesgada referida pues dichos vehículos tenderán a llegar más tarde que los otros. Que ello implique demoras mayores o menores depende de la coordinación de los semáforos y, secundariamente, otros factores; pero es indiscutible que hay sesgo. Se desprende que una modelación separada por tipo de vehículo puede coii ducir a curvas demora-flujo diferentes a las que obtiene esta versión de SATURN y, por ende, dar pie a asignaciones también diferentes y, lógicamente, más realistas. Adicionalmente, la posibilidad de separar implica ventajas para la evaluación ya que no habría un mismo tiempo de viaje para todos los vehículos en un cierto arco y los consumos en movimiento podrían afinarse más.

-318-

En suma, hay base teórica para suponer que la presencia de trafico mixti no está bien reflejada en SATURN. La magnitud del problema debe ser invest da, inevitablemente.de manera empírica y a través de las curvas demora-fluj 3.

Análisis Experimental del Problema

3.1. Metodología En el Capítulo 1 se señalo que el objetivo de este trabajo era comprobé si la modelación simplificada que hace el SATURN del tráfico mixto producía distorsiones significativas para las condiciones de tránsito prevalecientes en Chile y, en general, en países subdesarrollados, en que la componente de grandes vehículos de locomoción colectiva es relevante frente a los flujos ai autos particulares. La constatación cabal de la existencia de diferencias si nificativas sólo podría hacerse construyendo un nuevo SATURN, que considere el tráfico mixto separadamente en su lógica de modelación. Obviamente, éste es imposible en el marco de un trabajo como el que aquí se presenta. Sin embargo, es posible aprovechar las fuertes similitudes entre el SATURN y el TRANSYT8 en cuanto a su lógica de simulación. Se sabe que son las curvas demora-flujo las que gobiernan el proceso de asignación en SATURN, y si bien el TRANSYT8 no asigna, sí puede utilizarse para construir curvas demora-flujo en forma análoga a como las construye el programa de simulación del SATUÍ El método que se seguirá en este experimento consiste en una serie de pasos de los cuales el primero es construir una red TRANSYT8 que sea capaz de reproducir razonablemente la simulación que hace el SATSIM, construyendo curvas demora-flujo suficientemente similares. Esta etapa de "calibración" de una red TRANSYT8 para que simule como SATSIM, se hará utilizando la versión estándar del TRANSYT8, que contiene la fórmula de dispersión de Robertsd la misma con que simula el SATURN. Luego ,se construye una red TRANSYT8 tomaal do en cuenta las características diferentes de los distintos tipos de vehícu-l los (autos particulares, taxis vacíos, buses), particularmente en cuanto a velocidad media en los arcos y factor de dispersión, para ver si hay diferen-1 cias con las curvas demora-flujo obtenidas en la etapa de calibración. Este segundo paso en el desarrollo del experimento se realizará con una versión modificada del TRANSYT8 que incorpora el modelo de dispersión de Gibson (Gib-J son y Aguirre, 1984). Llamaremos a esta versión TRANSYT8-A. La utilización m TRANSYT8-A se justifica porque los parámetros que recogen las característica*! propias de cada tipo de vehículos, velocidad y factor de dispersión, influye^ en las demoras fundamentalmente a través de la dispersión, y por lo tanto es básico que las inconsistencias del modelo de Robertson no se mezclen con las diferencias que estamos buscando, si es que éstas existen. Luego, hay que mular la red calibrada y la red que modela detalladamente el tráfico mixto el TRANSYT8-A, para, finalmente,comparar las curvas demora-flujo obtenidas. La red que se analizó corresponde a la punta de la mañana de una parte del sector céntrico de la comuna de Providencia, que contiene vías rápidas qi acogen exclusivamente flujos de autos particulares, calles con fuerte componente de locomoción colectiva, taxis vacíos, sectores residenciales, sectore comerciales y actividad peatonal intensa, incluso en la mañana. Esta coexist cia de situaciones muy variadas permite suplir en parte la carencia de un er que analítico absolutamente general. ■

-3193.2. Modelación TRANSYT8 En la etapa de calibración, el TRANSYT8 fue adaptado a una modelación menos detallada de la que es capaz, de modo que las demoras uniformes resul_ taran iguales a las demoras calculadas por el SATURN. En primer lugar, se dividió el ciclo en 25 intervalos que es el máximo número de intervalos por ciclo admitido por el SATURN. El TRANSYT8, en cambio, acepta hasta 60 inte£ valos por ciclo. Las demoras uniformes se calculan, en ambos modelos, direc^ ramente de los histogramas de llegada y salida, y el número de barras de los histogramas es igual al número de intervalos por ciclo. Es obvio, por tanto, que la precisión con que se calculan las demoras uniformes depende de dicho número. Además, se supuso que todos los vehículos tenían la misma velocidad y factor de dispersión que los autos, es decir, para el TRANSYT8 existía sólo un tipo de vehículos en la red. Las diferencias de la modelación detallada, que considera las particularidades de los distintos tipos de vehículos que componen la mezcla de flujos de transito, con la modelación simplificada de la etapa de calibración, son las siguientes: - los buses y los autos particulares fueron diferenciados en toda la red, en términos de velocidades y parámetros de dispersión; - en dos arcos de buses, uno perteneciente a una calle de un sentido y otro a una de doble sentido de tránsito, se incorporó tiempos de detención en paradero; - en uno de los arcos de buses en que se incorporó un tiempo de detención en paradero, el de la calle de un sentido, se incluyó además un flujo importante de taxis vacíos, con una velocidad inferior a la de los autos. 3.3. Calibración Recuérdese que el objetivo de la calibración es obtener una red que simu lada con TRANSYT8 replique los resultados de SATSIM, para construir las curvas demora-flujo. Con este fin, se simuló la red para las tres situaciones de flujo típicas de SATURN (nulo, asignado , capacidad) y se compararon las demo ras uniformes estimadas por TRANSYT8 con la demora estimada por SATSIM. Fueron necesarias varias iteraciones para alcanzar una calibración satis_ factoría, ya que no hay identidad de la modelación de TRANSYT8 y SATSIM. Finalmente, se logró una razonable proximidad, en términos de que las diferencias son pequeñas y no sesgadas (ver Tabla 1). El orden de magnitud de éstas es muy parecido al que presentan Luk y Stewart (1984) , el único experimento análogo publicado. Eso sí, ellos usaron el camino inverso, es decir, reproducir con SATURN una simulación hecha previamente con TRANSYT. Aún es posible mejorar la calibración trabajando más finamente aspectos tales como el tratamiento del inicio y final del período de verde o la estimación de capacidad en nodos de prioridad (basado en aceptación de brechas en SATURN y en funciones lineales empíricas en TRANSYT8). Sin embargo, se cree que la fidelidad de reproducción conseguida es suficiente ya que la pos_

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rerior comparación se hará entre simulaciones realizadas con el mismo modelo, 7RANSYT-8. Lo que afirma la calibración es que se tiene una técnica eficaz de modelación del tráfico "tipo SATURN", para TRANSYT-8. [3.4. Comparación de las curvas demora-flujo El objetivo de esta comparación es comprobar si la forma simplificada de modelación del tráfico mixto en el SATURN, representado por una red TRANSYT8-A que tiene la lógica del SATSIM, genera diferencias con respecto a una simulación que recoge los efectos de la presencia de distintos tipos de vehículos, representada por una red TRANSYT8-A que considera las características específicas de los distintos tipos de vehículos. Las modificaciones introducidas para recoger los efectos del tráfico mixto en forma adecuada, pretenden, aparte de la distinción de buses y autos en toda la red, investigar el impacto de dos aspectos en las curvas demora-flujo: la presencia de tiempos de detención en paraderos y la existencia de flujos de taxis vacíos. Para analizar estos impactos fueron seleccionados dos tramos de la red que presentaban características bien diferentes. Uno de ellos, el tramo entre los nodos 15 y 16 (ver Figura 2), pertenece a una calle de un solo sentido, con un flujo de locomoción colectiva que representa el 20,9% del flujo equivalente total, que alcanza un valor de 2760 (Veq/hr). Por otro lado, el tramo comprendido entre los nodos 7 y 17 (ver Figura 2), pertenece a una calle de doble sentido con un flujo equivalente total de 1075 (Veq/hr) en el sentido considerado, con un 9,9% de locomoción colectiva. Al arco de buses en_ tre los nodos 15 y 16 se le asignó un tiempo de detención en el paradero de 40 segundos, en tanto al arco de buses entre los nodos 7 y 17 se le asignó uno de 15 segundos. Esto permite formarse una primera idea de las distorsiones que podrían esperarse en calles de distinto nivel de flujo y con distinto porcentaje de locomoción colectiva. Además, entre los nodos 15 y 16 se modeló con un arco especial un flujo de taxis vacíos de 402 (Veq/Hr) , con el objeto de analizar separadamente el efecto de la presencia de este tipo de vehículos sobre las demoras uniformes de los autos particulares. Lógicamente , en la modelación tipo SATURN los flujos son iguales en mag_ nitud equivalente pero el tiempo de viaje en el arco es el mismo para todos los tipos de vehículos que componen dichos flujos. Los resultados de la simulación de ambas redes se presentan en la Tabla 2, que contiene solamente una muestra de los arcos. Esto es suficiente para los propósitos del estudio, orientado a identificar la existencia de ciertos efe^ tos antes que a determinar su importancia cuantitativa en toda la red. Para aquilatar mejor estas cifras se entrega información complementaria sobre los tramos en la Tabla 3. En conjunto se aprecia que ;tal como se esperaba, la modelación diferencia da del tráfico mixto conduce a curvas demora-flujo distintas de las que obtie~ ne SATURN. No obstante, el patrón de variación no es simple. Los rasgos más salientes que se detectan son:

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Nodo Origen

Nodo Destino

17 20 15 7 17 22 34

7 14 16 17 19 23 37 ■

d.

Simulacipn Tipo SATURN d d d l 2 3 4,8

5,8

11,2

2,3 2,5 13,5 4,5 6,9 7,0

4,1 3,3 16,2 4,8 9,7 8,9

7,8 6,5

Simulación Detallada d

l

6,1 3,6 4,5

20,4 20,3 12,1 14,6

13,2

4,7 9,4 6,8

d

d

2

7,2 3,8 4,9

16,5

5,0 9,9 9,0

3

11,6

8,7 9,6

22,7 19,4 11,8 14,1

■ demora uniforme a flujo nulo (en seg.)

d„ ■ demora uniforme a flujo asignado por el SATURN (en seg.) d_ ■ demora uniforme a capacidad (en seg.)* TABLA 2

Nodo Origen

17 20 15 7 17 22 34 1)

: Curvas demora-fluj o obtenidas con el TRANSYT8-A con tipo SATURN y con modelación detallada tráfico mixto. Nodo Flujo Tot. Porc. de Destino en el Trara Loe.Colee. (%) (veq/hr)

7 14 16 17 19 23 37

Di fe

d 1

rencias ntuales 1, las Demoras (%)

2

3

1745

8,8

27,1

24,1

21,4

2833 2760 1075 3905 1225 6621

16,3 20,9

56,5 80,0 -2,2 A,4 36,2 -2,9

-7,3 .48,5

11,5 47,7 11,3 -4,4 -2,5 -3,4

9,9 8,2 8,5 0,0

1,9 4,2 2,1 1,1

Los porcentajes están calculados con respecto a las demoras obtenidas con la modelación tipo SATURN. TABLA 3 : Información complementaria sobre los tramos comparados.

-323- el tramo con mayor heterogeneidad del tráfico (15 - 16) es el que presenta la mayor diferencia en la curva; a su vez, el que es solo de automóviles sufre la menor variación; - entre esos dos extremos, la variación no sigue una ley definida en función del porcentaje de locomoción colectiva ni de la diferencia en el tiempo medio de viaje entre buses y autos. Así, el tramo 1 7 - 7 experimenta un cambio más fuerte en su curva que el 20 - 14, teniendo este mayor proporción de locomoción colectiva, y que el 7 - 17, que tiene una parada de buses; - hay una tendencia sesgada en la modificación de las curvas. En general, con la modelación detallada la demora tiende a ser mayor para el mismo nivel de flujo. Dadas estas características, el problema del tráfico mixto parece tener serias repercusiones sobre el proceso de asignación. No hay indicios de efejc tos compensatorios que pudieran dar lugar a resultados estables en la asigna cion, con una u otra técnica de modelación. . El hecho de que en este ejemplo las demoras sean, en general, mayores con la modelación detallada no refleja necesariamente una característica estructural. Es posible que se deba a la programación de semáforos con que se ha trabajado (fija en todo el ejemplo, para no introducir perturbaciones ajenas al fenómeno en estudio) y en otro caso podría suceder lo contrario. Consideraciones Finales

:

■

Se constató que con la forma de modelación que usa SATURN, el modelo de simulación estima incorrectamente las curvas demora-flujo, en que se basa el proceso de asignación, cuando hay una composición heterogénea del tráfico. La magnitud de la modificación de dichas curvas, con respecto a las que se obtienen con una modelación que considera diferenciación de vehículos, es va riable pero significativa y sesgada. Esto hace esperar que no existan tenden_ cias que conduzcan a asignaciones similares, con independencia del problema señalado. Si bien no se encontró una ley de variación definida, es evidente que el monto de la diferencia en las curvas dpmora-flujo está relacionado con el grado de heterogeneidad de la corriente vehicular. Estos resultados arrojan dudas sobre la validez de SATURN como herramien_ ta de análisis y evaluación de esquemas de gestión del tránsito en países sub_ desarrollados, en los cuales el tráfico mixto es preponderante. Por otro lado, el hecho de que no haya una modelación específica de, por ejemplo, los buses constituye, de por sí, una limitación importante ya que medidas de gestión encaminadas a mejorar la operación de ese tipo de vehículos no pueden ser adecuadamente estudiadas con un modelo de estas características. Más aún, en aplicaciones prácticas debería iterarse SATURN con TRANSYT u otro modelo similar para incorporar la optimización de los semáforos en cori sonancia con la reasignación. Al haber diferencias en las capacidades de modelación, ¿Cómo asegurar la consistencia del proceso iterativo? En este tra-

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bajo se ha demostrado que es posible lograr con TRANSYT8 una modelación "tipo SATURN" bien aproximada. Pero, además de la multitud de finos detalles requeridos para conseguir este objetivo, subsiste el hecho de que los planes de semáforos que se obtengan serán diferentes de los realmente óptimos. » En suma, la presencia de tráfico mixto es un desafío que dista de estar bien resuelto en el modelo SATURN, en la versión disponible cuando se realizó este trabajo. Por cierto, no se sabe de ninguna otra herramienta de esta especie que lo resuelva. La indiscutible utilidad de los métodos computacionales para el estudio de proyectos de gestión de tránsito hace necesaria una mayor investigación al respecto. Al menos, cabe pensar en dos líneas de trabajo. Una primera que permita encontrar vías prácticas para minimizar el problema identificado, con los modelos que actualmente están en operación. Y una segunda, que desarrolle estos para representar cabalmente las condiciones de la circulación en nuestras ciudades. Referencias BOLLAND, J.D., HALL, M.D. y VAN VLIET, D. (1979) SATURN: a model for the evaluation of traffic management schemes, Working Paper 106, Institute for Transport Studies, University of Leeds, Inglaterra. CHARLESWORTH, J.A. (1977) The calculation of mutually consistent signal settings and traffic assignment for a signal-controlled road network. En T. Sasaki y T. Yamaoka (eds.), Proceedings of the Seventh International Symposium on Transportation and Traffic Theory, The Institute of Systems Science Research, Kyoto. CITRA (1984) Operación de la red vial del centro de Santiago. Informe Final a la Ilustre Municipalidad de Santiago. CITRA (1985) Operación de la red vial delimitada por Avenidas Lota, Tobalaba, El Bosaue, Isidora Goyenechea, Andrés Bello y Los Leones. Informe Final a la Ilustre Municipalidad de Providencia. GIBSON, J. y AGUIRRE, J.F. (1984) Sobre la correcta especificación y calibración del modelo de dispersión de Robertson. Publicación ST-INV/01/84, Departamento de Ingeniería Civil, Universidad de Chile, Santiago. LUK, J.Y.K., AKCELIK, R., BOWYER, D.P. y BRINDLE, R.E. (1983) Appraisal of eight small área traffic management models. Australian Road Research, Vol. 13. N° 1,25-33. LUK, J.Y.K. y STEWART, R.W. (1984) Some experience with three urban network models: SATURN, TRANSYT8 and NETSIM. Australian Road Research, Vol. 14, N° 2, 82-87. ROBERTSON, D.I. (1969) TRANSYT: a traffic network study tool. TRRL Report LR 253, Transport and Road Research Laboratory, Crowthorne. ROBERTSON. D.I. (1974) Cyclic flow profiles. Traffic Engineering and Control, Vol. 15. N° 14, 640-641.

-325VAN VLIET, D. (1982) SATURN: a raodern assignment model. Traffic Engineering and Control, Vol. 23, N° 12, 578-581. V1NCENT, R.A., MITCHELL, A.I. y ROBERTSON, D.I. (1980) User guide to TRANSYT versión 8. TRRL Report LR 888f Transport and Road Research Laboratory, Crcwthorne.

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CRITERIOS PARA LA IMPLEMENTACIÓN DE PISTAS SOLO-BUS EN ARTERIAS URBANAS DE ALTO FLUJO

Luis Antonio Lindau Escola de Engenharia Universidad Federal do Rio Grande do Sul

Resumen Antes de implantarse una medida prioritaria para la circulación de los ómnibus es necesario estudiar su adecuación al medio. Este trabajo presenta los principales métodos para investigar la aplicación de pistas para ómnibus en vías urbanas y sistemas de detección de ómnibus en intersecciones controladas por semáforos: consultas a reglas generales, utilización de modelos simulados, realización de testes en laboratorios y comparación con medidas similares ya implantadas. La revisión bibliográfica indicó que la potencialidad de pistas exclusivas para ómnibus junto al cantero central no habia sido debidamente explorada. Un modelo microscópico, denominado SIBULA, fue desenvolvido y utilizado en la evaluación de diferentes configuraciones operacionales cjue incluyen la simulación del desplazamiento de convoyes ordenados de ómnibus .

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1. Introducción El eres cimiento populacional ocurrido en la mayoría de las grandes ciudades de los paises en vias de desarrollo acarreto una demanda creciente de los servicios de transporte urbano. En estos paises, muchas veces los ómnibus constituyen la única modalidad ofrecida para el transporte de pasajeros en áreas urbanas. Se estima que en 1980 eran realizadas, diariamente, 600 millones de viajes en ómnibus solamente en ciudades del tercer mundo, siendo que hasta el año 2000 esta cifra deverá, por lo menos, ser duplicada (Banco Mundial, 19 85). Las altas inversiones necesarias para la construcción de sistemas de alta capacidad sumados a la grave crisis económica que esta vigente en la mayoría de los paises en desarrollo, prácticamente impiden nuevas implantaciones de recursos en modalidades del tipo "subterráneo" y tren suburbano. En consecuencia, se hace necesario desenvolver técnicas que permifan aumentar la capacidad ofrecida por el sistema de ómnibus. Éste trabajo enfoca los criterios establecidos para la implantación de pistas exclusivas para ómnibus, la técnica mas comunmente adoptada por los órganos gerenciadores del transporte público al dar prioridad a la circulación de los ómnibus en áreas urbanas. Son también abordados algunos de los modelos utilizados para investigar la detección de Ómnibus en las intersecciones controladas por semáforos. 2. Análisis de las Prioridades para Ómnibus Con la introducción de medidas prioritarias para la circulación de los ómnibus se tiene por objetivo, entre otros: incrementar la movilidad por medio de la utilización mas eficiente de la vías, propiciar una alternativa al uso de los automóviles privados, reducir el costo Operacional de los ómnibus, y garantir un mejor atendimiento a los usuarios cautivos del transporte público. Antes de implantarse una medida prioritaria se hace necesario estudiar su adecuación. Esta investigación de-ve ser realizada através de uno o varios de los siguientes métodos: consulta a reglas generales, utilización de modelos simulados, realización de pruebas de laboratorio y comparaciones con medidas similares ya implantadas. • ■

2.1. Reglas generales

<

Dentro de las reglas generales mas comunmente utilizadas para justificar la implantación de medidas prioritarias se incluye aquella que defiende la reserva de una pista para ómnibus cuando el volumen de pasajeros transportado por el ómnibus suplanta el llevado por los automóviles en las demás pistas, o sea (Vuchic, 1981),

-331a 90 ómnibus por hora para la instalación de una pista de ómnibus (Le-vinson et alli, 1975). Antiguas recomendaciones americanas (Comittee 3-D of the institute of Traffic Engineers, 1959) establecen un volumen mínimo de 60 a 75 ómnibus por hora de pico para justificar, respectivamente, la implantación de una pista para ómnibus junto a la vereda y a lo largo del cantero central de la vía. 0 Greater London Council (Alien, 1973) formuló algunas recomendaciones para ser incluida en la evaluación de la viabilidad de pistas para ómnibus. Entre las mismas se incluyen aspectos referentes a la conservación del medio ambiente, la cuestión de los accidentes, policiamiento, etc. 2.2. Modelos de simulación Modelos simulados son utilizados tanto en la elaboración de criterios de aplicación generalizada como para evaluar la implantación de una medida prioritaria para ómnibus de un local especifico. Entre los primeros grupos de modelos se incluye un desenvuelto en Francia, por Delgoffe (1972) que relaciona el volumen mínimo de ómnibus que justifica una pista reservada para ómnibus con el número de pistas de tráfico disponibles, el nivel de saturación de la vía y la ocupación media de los ómnibus. Freebault, en trabajo descripto por Richardson y McKen-zie (1976), elaboró un modelo para verificar las ventajas de la implantación de pistas para ómnibus en términos de la reducción colectiva de los tiempos de recorrido de todas las clases de usuarios. Ambos trabajos indican que flujos horarios mínimos de la orden de 25 a 80 ómnibus son necesarios para justificar la implantación de pistas para estos vehículos. Olfield et alli (1977) formuló un modelo para examinar, desde el punto de vista económico, la implantación de pistas a lo largo del flujo. Con base en la simulación de un trecho de vía separando sucesivas intersecciones semaforizadas y teniendo en cuenta la posibilidad de ocurrencia de transferencia de algunos vehículos para vías paralelas, fueron producidos criterios generales para la implantación de pistas para ómnibus e para ómnibus y taxis, ambas junto a el cordón e interrumpidas antes de la intersección semaforizada. Los resultados indican la necesidad de que ocurra un flujo en la pista de 90 a 235 ómnibus por hora para justificar la prolongación de pistas exclusivas hasta la inte^r sección. Para flujos abajo de es t e , se recomienda la interrupción antes de la intersección. Ritchie (1978) adaptó este modelo para las condiciones Australianas. Al tentar la formulación de criterios generalizados para evaluar la adecuación o no de un determinado local para la implantación de pistas del tipo contra-flujo, Bly y Webster (1977) se observó que los resultados producidos eran tan sensibles a las características de la red via-ria y a las particularidades de las intersecciones que no podrían ser extrapoladas para situaciones donde las características del local de implantación no coincidiesen con uno de los simulados. Una vez que se tenga determinado, através de un criterio generalizado, que un local presenta condiciones potenciales para la implantación de una medida prioritaria para ómnibus, es recomendable realizar un estudio mas específico. Con el desenvolvimiento de los computadores de alta capacidad y velocidad, se consolidó la tendencia de utilizar la

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técnica de simulación digital para modelado del comportamiento de flujo de trafico. Los modelos referentes a seguir son aplicados a intersecciones y trechos de vía entre intersecciones, empleando relaciones macroscópicas (velocidad - flujo) o microscópicas para simular el desplazamiento de los vehículos. Para la reavaliación de las características del flujo de tráfico son adoptados los intervalos increméntales de tiempo* o la ocurrencia de eventos pre-específicos. Muzyka (1975) describe la aplicación del modelo SCOT, formulado a partir de los programas UTCS 1 y DAFT, en la simulación microscópica del flujo de trafico en una parte del área central de Minneapolis. El modelo fue utilizado en la evaluación de diferentes estrategias de control atraves de resultados genéricos referentes al desempeño medio de las diferentes clases de vehículos en la malla viária y usaba datos mas específicos que incluyen la trajectória detallada de cada ómnibus.^ Richardson y MacKenzie (1976) alegaron que el proceso de alocación del trafico embutido en SCOT imposibilita su utilización dentro de la proposición original, que consiste en la evaluación de los impactos causados en toda la rede viária. Salter y Memon (1977) simularon la operación del trafico a lo largo de una vía urbana dotada de tres semáforos y dos pistas en cada sentido, en Bradford. Para investigar los efectos de una pista para ómnibus a lo largo del flujo y junto a la vereda, fue simulada la operación con y sin pista. El modelo no considera movimientos de conversión a la derecha y la posibilidad de vehículos efectuar cambios de pistas o adelantarse a otros vehículos mas lentos. El modelo, del tipo microscópico, también no lleva en consideración el tiempo de permanencia de los ómnibus en los puntos de embarque y desenbarque de pasajeros. En situaciones que se caracterizan por un gran volumen horario de ómnibus se cree que los tiempos de recorrido sean fuertemente influenciados, por factores que incluyen, entre otros, el numero de ómnibus que puede ser simultáneamente atendido en una parada. Salter y Shahi (1979) describen el aprimoramiento del modelo anterior, donde la investigación de los efectos de pistas para Ómnibus para los demás vehículos de la vía queda restricta a las intersecciones. La velocidad de desplazamiento de los ómnibus entre intersecciones es obtenida atravéz de relaciones velocidad - flujo. Una simulación microscópica que reevalua las características cinemáticas de los ómnibus a inte^ valos fijos de tiempo es utilizada solamente en las proximidad de las intersecciones. Apesar de las limitaciones inherentes a su concepción, el modelo fue utilizado para evaluar entre otras, la posibilidad de los ómnibus adherirse a horarios pre-especificados. Ericksen (1973) procuro desenvolver un modelo que posibilite la evaluación de diferentes configuraciones operacionales para el sistema ómnibus en áreas centrales. Su ruta de testes consistia de doce intersecciones semaforizadas y cuatro a ocho puntos de parada de ómnibus. El modelo evalúa el tiempo acumulativo de ocorrencia de los eventos. Entretanto los datos de entrada referentes al intervalo de tiempo transcurrido entre a pasada de sucesivos ómnibus y la llegada de sucesivos pasajeros en los puntos de parada fueron basados en observaciones de campo, poco esfuerzo fue desperdiciado en el modelaje de los tiempos de recorrido entre intersecciones que, de acuerdo con los resultados presentados, representa mas de 50% del tiempo total del viaje. El modelo

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tiene aplicación limitada pues también no permite la simulación de otros vehículos que transitan en la ruta. Bowes y Mark (1977) describieron el modelo BLOSSIM desenvuelto para simular el comportamiento de los ómnibus a lo largo de una pista para ómnibus en Ottawa. El modelo representa microscópicamente los ómnibus, siendo los efectos de los demás componentes del tráfico introducidos atravéz de coeficientes. Diferentes estrategias operacionales, incluyendo la utilización de paradas alternadas y variación en la locali-zación de los puntos de ómnibus, fueron testadas en una vía con aproximadamente un kilómetro de largo y seis intersecciones. Los autores concluyeron recomendando el refinamiento, la validez y algunas modificaciones en el modelo. No fue considerado el impacto causado por el flujo de los ómnibus en los demás vehículos. Radelat (1973) desenvolvió el modelo denominado SUB, que fue utilizado para evaluar medidas prioritarias para ómnibus a lo largo de vías arteriales urbanas. Este modelo también no posibilita la representación detallada del comportamiento de otros vehículos, pues estos circulan entre intersecciones a velocidad constante pre-especificada por el usuario. El autor considera que las alteraciones introducidas por los Ómnibus en el flujo de trafico son significativas. A pesar de eso, se parte del principio que estas alteraciones no tendrán repercución de nuevo en el sistema de ómnibus. Los ómnibus son simulados microscópicamente y el modelo es reevaluado de acuerdo con la llegada de los ómnibus en las intersecciones y puntos de parada. La conclusión del trabajo señala la necesidad de execución de una larga serie de aplicaciones para dar validez al modelo. Bly (19 73) describe un modelo desenvuelto para simular una única aproximación de un semáforo isolado con tiempo f i j o . El modelo fue utilizado para investigar situaciones complementares a los testes de campo realizados en la p i s t a experimental do TRRL (Coburn et alii, 1973). Para la calibración y validez del modelo fueron utilizados tanto datos obtenidos en la pista experimental como datos obtenidos de una intersección de Londres. El autor concluyó que la operación durante las condiciones de saturación de la aproximación es suficientemente complicada para impedir la formulación de reglas simples que indiquen la distancia óptima entre el final de la pista para ómnibus y la intersección. Gaham (19 73) utilizó un modelo desenvuelto en los Estados Unidos al evaluar los efectos de la introducción de una pista para ómnibus en una via arterial de Dublin. Este modelo fue originalmente desenvuelto para simular los tiempos de recorrido de vehículos transitanto a lo largo de un trecho de auto-pista. De esta forma, una serie de hipótesis simplificadoras fueron simuladas para su aplicación en áreas urbanas. El autor asumió, entre otras, la inexistencia de movimiento de giro para entrada y salida de los vehículos en la vía. Consideró, también, que la capacidad se mantenía constante atravez del tiempo y de las condiciones diferenciadas presentadas por los diferentes trechos entre intersecciones . El-Reedy y Ashworth (1978) conducieron una investigación para evaluar la potencialidad de la implantación de la actuación de los ómnibus en tiempos de semáforo previamente determinados por el modelo TRAN-SYT. Para los flujos observados, 17 ómnibus por hora, la medida presentó resultados favorables, invirtiendose la situación para flujos supe-

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riores a 30 ómnibus por hora. ^Vicent et alii (1978) utilizo BUSPAS para estimar los beneficios los ómnibus y los prejuicios a la circulación de los demás vehículos, al simular medidas prioritarias basadas en la detección de la presencia los ómnibus en la corriente del tráfico superimpuestas a la operación convencional de los semáforos actuados en Inglaterra. Los flujos estudiados varian entre 20 y 80 ómnibus por hora. Los investigadores obs varón que es posible alcanzar reducciones de los atrasos de los pasaj ros en las intersecciones al asegurar la prioridad al tráfico de los ó nibus. Apesar de todo esto, beneficios generales difícilmente serian canzados caso fuesen llevado en consideración los altos costos del tiempo de los ocupantes — de los vehículos privados. Yedlin y Lieberman (1980) modificaron el modelo NETSIM para conrparar el desempeño del sistema de ómnibus a lo largo de semáforos de vías arteriales operando con y sin equipamiento especial para detección de los ómnibus. Las condiciones testadas correspondieron a flujos de orden de 1/3 de la capacidad de las intersecciones. Dentro de las con clusiones, la constatación de que la detección es muy eficiente cuando la frecuencia de los ómnibus es inferior a uno por minuto. Ludwick (1974) alteró el modelo UTCS 1 para estudiar la detecci de los ómnibus de semáforos de avenidas en Washington. Para las condi ciones verificadas, donde los volúmenes varian de 15 a 120 ómnibus por hora, los resultados indicaron que la técnica permitiría obtener beneficios al sistema de ómnibus. Lieberman et alii (19 78) utilizó SC0T para evaluar estrategias ce control a lo largo de pistas de contraflujo introducidas en una malla viária constituida por dos arterias urbanas. Las estrategias simulada; consistieron en progresiones semaforizadas generadas por SIGOP II y alteraciones en los tiempos de verde devido a la detección de los ómni bus. El estudio indicó que la reducción media en los atrasos de los pasajeros del transporte publico suplantó el incremento del tiempo de los pasajeros de los automóviles. Papacostas (1982) describió un modelo microscópico denominado B MALL que fue validado a lo largo de la vfa principal de Honolulú y pos riormente utilizado para evaluar los impactos de estrategias operacio-nales en la velocidad media y capacidad. El modelo simula una única pista de ómnibus donde el adelantamiento está limitado a las proximidades de los puntos de parada. La capacidad alcanzada varió de 83 a 215 ómnibus por hora. Los resultados mostraron ventajas en la adopción de paradas de embarque y desenbarque ubicadas en puntos equidistantes ent sucesivo^ semáforos. Papacostas también observó que la operación del sistema fue substancialmente mejorada al aumentar de dos para tres el número de ómnibus simultáneamente atendidos en los puntos de parada. May et alii (19 77) formuló TRANSYT 6B a partir de TRANSYT 6 al acrescentar, entre otros, impactos energéticos y de contaminación ambi tal. Las medidas investigadas incluyeron pistas a lo largo del flujo j contraflujo para una vía arterial americana con ocho kilómetros de e tensión, durante el pico de la tarde. Los mayores beneficios,^a corto plazo, fueron los obtenidos con la optimización de la progresión sema-forizada. Las sugestiones para continuidad de los trabajos indicaron la necesidad de la validez del modelo con resultados de campo, además de un mayor refinamiento en el modelaje de los impactos.

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Cottinet et alli (1978) desenvolvieron pesquisas relacionadas a la detección de la presencia de los ómnibus junto a los semáforos en varias localidades francesas. El trabajo englobó observaciones de campo y evaluaciones teóricas conducidas atravéz de la utilización de un modelo denominado SITRA B. Los autores concluyeron que para demandas arriba de 40 ómnibus por hora, las ventajas para los vehículos de transporte publico no compensaba la perturbación causada para los demás vehículos. Turner y Giannopoulos (1974) utilizaron un modelo que da atrasos y distancias de filas a lo largo de una red al evaluar las alteraciones ocurridas en Oxford Street, Londres. 2.3. Ensayos de laboratorio Dentro de los pocos ensayos conducidos em pistas experimentales de laboratorio se destacan los de la General Motors y el de Transport and Road Research Laboratory. Em 1963 y 1968, fueron realizadas experiencias en las pistas de la G.M., en Michigan, para determinar las características de pelotones de ómnibus al traficar por una pista exclusiva entre sucesivas,<,paradas de embarque y desembarque de pasajeros. Las investigaciones incluyeron aspectos relativos al distanciamiento entre paradas, velocidad Operacional, espacio mantenido entre los vehículos del pelotón tanto en las paradas como en el desplazamiento. Fueron elaborados curvas velocidadflujo (Hermán et alii, 1970), par-a pelotones con tamaño variando de 2 a 10 ómnibus. De las curvas resultaron flujos de hasta 1450 ómnibus por hora, transitando a velocidades de aproximadamente 60 km/h. Vuchic y Day (1975), al discutir la capacidad de pistas exclusivas para ómnibus, observaron que los resultados divulgados están mas allá de las posibilidades, ya que las condiciones testadas, caracterizadas por un flujo inin_ terrumpido de vehículos, no son compatibles con la realidad donde la capacidad es determinada por las rampas, paradas y terminales. La experiencia de 1968 (Scheel et alii, 1969) indicó que capacidades entre 350 e 400 ómnibus por hora con velocidades medias de 20 a 24 km/h serian alcanzadas por pelotones de seis ómnibus transitando entre puntos de parada separados por una distancia de casi 500 m, adoptando 30 seg como el tiempo de permanencia de los ómnibus en las paradas para el embarque y desembarque de pasajeros. Durante los ensayos, no fueron simulados intersecciones en nivel controladas por semáforos. En 1970 fue conducido un test (Coburn y Cooper, 1973) en la área central de la p i s t a del TRRL con la finalidad de evaluar el efecto de la introducción de una pista para ómnibus junto al cordón en la aproximación principal de un cruzamiento controlado por semáforo. 'Los resultados demonstraron que al alejarse de la intersección el final de la pista exclusiva, era posible aumentar el flujo de saturación. Por otro lado, este procedimiento causaba un aumento en el tiempo de recorrido de los ómnibus. Fue formulada una expresión para el distanciamxento mínimo, D , entre la intersección y el final de la pista visando garantizar que los1 ómnibus adelantasen el cruzamiento durante el periodo de verde que sucede a la llegada de los mismos,

-336donde f es el flujo de saturación (veic./pista/s), g es el tiempo de verde (s), c es el tiempo del ciclo (s) n es el flujo de ómnibus (vehículo/minuto), £ y L son, respectivamente, el largo efectivo (m) de los autos y ómnibus. 2.4. Medidas implementadas La implantación de tratamento prioritario para vehículos de transporte publico no es una técnica reciente o revolucionaria pues, en 1914, Liverpool ya posuia una avenida dotada de una pista reservada para el uso exclusivo de tranvías. Quando los ómnibus subtituyeron los tranvías, y la competición por el espacio viário entre ómnibus, camion¿: y automóviles se tornó acérrima, diversas técnicas de ingenieria de trafico fueron desenvueltas para aprimorar la circulación de los ómnibus . El estado del arte de las implantaciones conducidas en el ámbito internacional se encuentra documentado en diversos estudios, entre los cuales se destaca los publicados por el Committee on the Chalenges of Modern Society (19760 y Levinson et alli (1973). Dentro de las millares de medidas introducidas en los escenarios urbanos, solamente pocas fueron cientificamente analisadas en lo que se refiere a los impactos causados por las mismas. 3.

Direccionamiento de la Investigación

La revisión bibliográfica indicó que la potencialidad de la implantación de pistas para ómnibus no estaba debidamente caracterizada. Esta conclusión es particularmente relevante para pistas exclusivas junto al cantero central de vías arteriales urbanas, la técnica indicada para atender demandas elevadas de ómnibus. Apenas pocas experiencias fueron conducidas en pista de ensayos. Apesar del hecho de investigaciones de este genero posibilitasen alteraciones controladas en las condiciones del trafico y en las configuraciones viarias testadas, los altos costos envueltos acaban por imponer una limitación práctica en la serie de experimentos que puede ser realizada de esta forma. Los resultados merecen una interpretación cuidadosa ya que ellos proporcionam tan apenas indicaciones de como las medidas prioritarias se comportarian en condiciones reales de implantación. Las reglas generales y los criterios de aplicación generalizada indican que los volúmenes de ómnibus necesarios para justificar la implantación de pistas para esta clase de vehículos son relativamente bajos si comparados con los existentes a lo largo de las principales vías de las áreas metropolitanas de los paises en u..arrollo. La mayor parte de los modelos utilizados en la evaluación de la potencialidad de la implantación de medidas prioritarias para ómnibus fue estructurada de acuerdo con los requisitos impuestos por las configuraciones viarias y operacionales específicas de una o otra situación investigada. Dentro de los pocos modelos efectivamente válidos, una parte aun menor fue utilizada en la simulación de mas de una configuración viaria de implantación. En casi todos los modelos no existe la posibilidad de simular, bajo idénticas condiciones de detalle, el flujo de ómnibus y demás vehí-

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culos de la corriente de trafico. En muchas situaciones, el abordaje diferente para la simulación del desplazamiento de los vehículos junto a las intersecciones y a lo largo del trecho entre intersecciones imposibilita, por ejemplo, la investigación de los efectos decorrentes de la alteración en la localización de puntos de parada y de modificaciones en el número de ómnibus simultáneamente atendido en los mismos. Cabe también recalcar que ningún de los modelos revisados permite la conducción de una evaluación detallada de tráfico de todos los vehículos que se desplazan en una vía arterial urbana donde se estudia la posibilidad de la implantación de una pista exclusiva junto al cantero central. De esta forma, se desenvolvió un modelo denominado de SIBULA (Simulation of Bus Lañes) para investigar los impactos en el tráfico devidbs a la implantación de pistas exclusivas junto al cantero central, la técnica recomendada por algunas reglas existentes (Vuhic, 1981; Le-vinson et alli, 19 75) para avenidas que presentan un elevado flujo de ómnibus y pasajeros. 4. Aplicación de SIBULA SIBULA (Lindau, 1983) es un modelo del tipo microscópico que permite la representación detallada de la operación de todos los vehículos que se desplazan a lo largo de un trecho de una vía arterial urbana. Las etapas de desenvolvimiento del modelo, su potencialidad de utilización y el ecuacionamiento cinemático formulado para simular el despla-zamento de los vehículos con respectiva validez, se encuentran decrip-tos en trabajos presentados anteriormente (Lindau, 1984). En este trabajo, se discute la adopción de algunas configuraciones operacionales. Pistas exclusivas junto al cantero central fueron introducidas a lo largo de avenidas radiales de ciudades brasileñas, tales como: Porto Alegre, Curitiba, Goiania (CET/EBTU, 1982). En Porto Alegre, se utilizó el sistema de convoy ordenado de ómnibus en las pistas de las Avenidas Farrapos e Assis Brasil. Este sistema opera en Sao Paulo, en condiciones de tráfico mixto, desde 1977 (Szasz et alli, 19 78). A título de ejemplo, se describe los principios de operación de los sistemas de convoyes ordenados yá implantados. Los ómnibus de las diferentes empresas son divididos en tres grupos: A, B, C. En una estación ordenadora, situada en el inicio de la avenida, los ómnibus forman filas de acuerdo con sus respectivos grupos. El semáforo de partida, operando normalmente, solo es accionado en la medida en que el pelotón está completo. Los pelotones de seis ómnibus operan con la siguiente conformación: AABBCC. En los puntos de parada los ómnibus ocupan los locales designados para su grupo. Esta medida facilita el posicionamiento de los pasajeros que embarcan, posibilitando la entrada prácticamente simultanea de los mismos y contribuyendo, de esta forma, para la reducción de los tiempos de permanencia de los ómnibus en las paradas La Figura 1 presenta tres de las diferentes configuraciones operacionales testadas por SIBULA. El trecho de vía simulado es característico de las vías radiales urbanas de Porto Alegre. En la configuración A, todos los vehículos operan en condiciones de trafico mixto, estando la circulación de los ómnibus restricta a dos pistas de la vía principal: la pista localizada junto al cordón y la pista (mediana) utilizada para adelantamiento de ómnibus lento y de om-

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nibus parados en las estaciones. Los puntos de parada para embarque y desembarque de los pasajeros se localizan en medio de las cuadras. La forma Operacional de los puntos de parada limita a tres los ómnibus que pueden ser simultáneamente atendidos . En la configuración B, los ómnibus son confinados al uso exclusivo de la pista junto al cantero central de la vía. Los ómnibus se desplazan en convoyes ordenados. El programa es ejecutado para convoyes de tamaño variado. Son utilizados convoyes de 3 a 7 ómnibus, introducidos en el sistema a intervalos de 1 o 2 ciclos de los semáforos. En los puntos de parada, el número de lugares disponibles es siempre igual al tamaño del convoy utilizado. Cada ómnibus del convoy es ubicado en el respectivo lugar del punto de parada. Los puntos de parada fueron mantenidos en el medio de la cuadra. Ante la necesidad de los pasajeros atravesaren la vfa, fueron introducidos semáforos peatonales. Estos semáforos funcionan solamente sobre los vehículos que transitan en las pistas laterales , no interfiriendo con el flujo de los ómnibus de la pista exclusiva. En la configuración C, se mantiene la pista exclusiva para ómnibus introducida en la configuración B. Se altera solamente la forma de operación de los ómnibus,. Los convoyes no son mas inicialmente ordenados, esto es, los ómnibus son colocados en el sistema sin los atrasos de la estación ordenadora. Entretanto, de la misma forma que en la configuración B, úri determinado ómnibus solo puede efectuar el embarque e desen-barque de pasajeros cuándo este parado en su respectivo lugar. Las Figuras 2 y 3 presentan los resultados de las excecuciones de los programas. El procedimiento adoptado consistió en aumentar progresivamente el volumen de entrada de los vehículos hasta que la saturación del sistema fuese alcanzada, esto es, hasta que las filas del trecho de estabilización no permitan la entrada de nuevos vehículos. Cada punto representa los tiempos medios de recorrido de los vehículos calculados a intervalos sucesivos de 15 minutos. Las curvas representan la forma general de la relación tiempo de recorridoflujo de tráfico y es-tan interrumpidas en las regiones donde son alcanzados los flujos máximos de salida inherentes a las condiciones geométricas y Operacionales de las* configuraciones testadas. La Figura 2 demonstra que la operación del ómnibus en convoyes ordenados de la configuración B permite que sea alcanzado una capacidad horaria bien mas elevada que le obtenida en las configuraciones A y C. Se nota, también, que la utilización de la configuración C para convoyes de 3 ómnibus, representada por la curva superior izquierda de la Figura 2, presenta una capacidad bien inferior a la obtenida atra-vez de la configuración A. Esa diferencia de capacidad es básicamente devida a las alteraciones ocurridas en la operación de los puntos de parada. En la configuración C cada ómnibus solo puede proceder al embarque y desembarque en su respectivo lugar. Ya en la configuración A el mismo ómnibus puede cargar y descargar pasajeros en cualquier lugar vacio. En la Figura 3 se observa que la introducción de semáforos para peatones en el medio de las cuadras interfiere en los tiempos medios de recorrido de los automóviles. Solo en condiciones de operación dictadas por flujos horarios mas elevados es posible verificar que los beneficios provenientes de la separación fisica del tráfico de ios ómnibus

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y automóviles suplanta los efectos causados por en la vía.

la mayor incidencia

de semáforos

5. Conclusiones

Los criterios para la implantación de pistas para ómnibus en vías urbanas se limitan, básicamente, a las condiciones Operacionales que existen en los paises en vías de desarrollo, donde las demandas elevadas de pasajeros son atendidas por modalidades que ofrecen capacidades ácima de las alcanzadas por la operación convencional del sistema de ómnibus. En el Brasil, asi como en otros paises en vias de desarrollo, la realidad es otra. Las altas inversiones requeridas para la implantación de sistemas del tipo subterráneo y tren suburbano tienen direccio-nado los esfuerzos de los técnicos de la área de transportes urbanos para la búsqueda de soluciones que posibiliten incrementar la capacidad del sistema ómnibus. Dentro de las pistas para ómnibus, la pista exclusiva implantada junto al canteiro central es la recomendada para vías que presentan un alto flujo de ómnibus. Como ese tipo de pista se incluye entre las medidas mas dispendiosas para priorizar el flujo de ómnibus, es preciso evaluar, cuidadosamente, sus ventajas, desventajas y limitaciones. Visando explorar la potencialidad de aplicación de esta técnica, aliada a la operación de ómnibus en convoyes ordenados, se desenvolvió un modelo, SIBULA, que permite simular, en detalle, el desempeño de los vehí-f culos que transitan en vías arteriales dotadas o no de pistas exclusivas junto al cantero central. En este trabajo; se describe un ejemplo de aplicación. Entre las principales conclusiones obtenidas para el caso analizado se destacan: 1) la simple introducción de una pista exclusiva junto al cantero central no resulta en el aumento de la capacidad ofertada por el sistema de ómnibus; 2) la operación de los ómnibus en convoyes ordenados en la pista exclusiva permite aumentos significativos de la capacidad ofertada; 3) la necesidad de la introducción de semáforos para peatones reduce parte de los beneficios obtenidos con la separación física entre automóviles y ómnibus.

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DISEÑO DE REDES DE TRANSPORTE CON CONGESTIÓN

J. Enrique Fernández Departamento Ingeniería'de Transporte Pontificia Universidad Católica de Chile

Resumen El diseño de redes es un tema de fundamental importancia para la gestión de sistemas de transporte. La especificación tradícionalmente mas trata da consiste en escoger la mejor red de vías de infraestructura, para s_a tisfacer un conjunto de demandas de transporte en el espacio, representa das por una matriz 0-D de viajes en automóvil, pero también pueden utili zarse especificaciones que permitan determinar las características óptimas de operación de una red de servicios de transporte publico, que utilizan una red de infraestructura dada, o ambos problemas simultáneamente. La formulación matemática de estos problemas conduce sin embargo a modelos cuyo tratamiento y solución acarrea importantes dificultades teóricas y prácticas. En este trabajo se plantean las formulaciones matemáticas de los proble mas de diseño de redes y se analizan sus características para el caso de variables de decisión continuas. A continuación se describen y analizan los métodos más importantes que han sido propuestos para resolver elprcí blema en casos reales.

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1.

Introducción

El diseño de redes de transporte está relacionado con dos problemas de gran relevancia práctica: la determinación de las características ope^ racionales óptimas de una red de infraestructura, para satisfacer las áe_ mandas planteadas a través de una matriz 0-D de viajes en automóvil (PDI) y la determinación de las características operacionales óptimas de una red de rutas de transporte publico, a fin de satisfacer las demandas por tal servicio planteadas a través de la correspondiente matriz 0-D (PDR). En el caso del PDI las variables de decisión son las capacidades de los arcos (calles o vías) de la red de infraestructura analizada y en el caso del PDR son las frecuencias de los servicios de transporte publico (líneas de buses, aviones, etc.) que operan en cada ruta de la red. E_s_ tas variables, fundamentalmente en el caso del PDI, son de carácter dis_ creto, ya que la unidad física relevante de definición de capacidad es la "pista" y una vía tiene siempre un numero discreto de pistas. Sin em bargo, la utilización de variables discretas en la especificación materna tica del PDI, conduce a problemas de carácter combinatorio cuya solución es prácticamente imposible para la mayoría de los casos de tamaño real (ver: Fernández, 1982; Gutiérrez, 1982), lo que es aun más válido para el caso del PDR que posee un espacio de soluciones de mayor dimensionalidad. Por este motivo, durante el ultimo tiempo los esfuerzos de la mayoría de los investigadores se han concentrado en el uso de formulaciones que utji lizan variables de decisión continuas (Steenbrink, 1974; Abdulaal y Le blanc, 1979 y 1984; Marcotte, 1983a y 1983b; Harker y Friesz, 1984; Fernán dez, 1984 y 1985) . La utilización de variables de decisión continuas constituye una a_ proximación absolutamente razonable en el caso del PDR, principalmente cuando se analizan sistemas que presentan servicios con altas frecuencias (Ej.: redes de servicios de buses urbanos en países en desarrollo). Para el caso del PDI, Elton (1983) ha demostrado que es posible utilizar una formulación continua como primera etapa en la obtención de una solución discreta óptima, lo que permite resolver problemas de tamaño real en solo una pequeña fracción del tiempo computacional necesario para resolver d¿ rectamente una formulación discreta. La bondad de las soluciones a los problemas de diseño de redes se ej^ tablece generalmente evaluando una función objetivo, que considera los costos totales de viaje de los usuarios y los costos de construcción de la infraestructura, en el caso del PDI, y los costos totales de viaje de los usuarios y costos totales de operación de los servicios de tran¡s porte publico ofrecidos, en el caso del PDR. En todos los casos consid£ rados en este trabajo se supone que las vías de transporte están sujetas al fenómeno de congestión, lo que hace que tanto el costo de viaje de los usuarios del sistema, como el costo de operación de los oferentes de servi^ cios de transporte publico, aumente al aumentar el numero de vehículos que utilizan la vía. Para ambos problemas la función objetivo está por lo tanto constituida por dos tipos de funciones, una creciente con las va. riables de decisión (costos de construcción u operación) y otra decrecien_ te con dichas variables (costos de viaje de los usuarios del sistema). Una solución es óptima si tiene asociado el menor costo total posible, al mismo tiempo que se respetan las restricciones del problema.

-349Las restricciones normalmente consideradas incluyen: continuidad, y consistencia de flujos, comportamiento espontáneo de los usuarios en su utilización del sistema y no negatividad de las variables de decisión. La formulación matemática del problema de diseño de redes cae dentro de la categoría de problemas de programación multinivel, cuyo tratamieii to ha suscitado gran interés últimamente. Ella consiste en una rama de la programación matemática que puede ser vista, ya sea como una general^ zación de problemas del tipo mini-max, o como una clase particular de juegos tipo Stakelberg (ver: Marcotte,1983b Fiek, 1984). Lo que resta de este trabajo está estructurado como sigue: a continua ción planteamos la formulación matemática del problema y analizamos sus características teóricas; finalmente presentamos y analizamos las caracte^ rísticas de los principales métodos de solución propuestos. 2.

Planteamiento del Problema

2.1.Problema de diseño de redes de infraestructura (PDI) En el planteamiento del PDI usaremos la siguiente notación: G(N, A)

■ Grafo dirigido que representa a la red de transporte a anal¿ zar y en la que N y A correspondan a los conjuntos da nodos y arcos respectivamente.

W

= Conjunto de todos los pares origen-destino (0-D) que sirve la red.

w

= índice general correspondiente a un par 0-D (w £ W)

P

= Conjunto de todas las rutas que existen sobre la red para unir pares 0-D.

P

= Conjunto de las rutas que unen el par w.

p

= índice general correspondiente a una ruta (p e P) .

a

= índice general correspondiente a un arco de la red (a eA).

f

= Flujo sobre el arco a.

h

= Flujo sobre la ruta p.

T u 6

= Demanda por viajes entre el par w. = Inversión o mejoramiento propuesto para el arco a. a = Costo constante unitario de inversión, por unidad de capaci^ dad, sobre el arco a.

c (f ,u ) = Costo medio de viaje sobre el arco a, que^se supone es una a función diferenciable en segundo orden con respecto a las ya riables fJ y u . a a C = Costo medio de viaje sobre la ruta p. P

a a

-350-

-351-

El parámetro X utilizado en la formulación del PDI, corresponde al in verso del valor del tiempo de viaje, y se utiliza cuando c representa el tiempo de viaje sobre el arco a. Si c representa costos ' de operación en unidades monetarias, A debe tomar un valor igual a la unidad. El problema así planteado es un problema de programación de dos nive_ les. Los agentes decisores a cada nivel actúan en forma jerárquica: en el nivel superior, la autoridad planificadora toma decisiones que involu eran especificaciones del vector,u, de tal forma de minimizar el costo social total asociado al sistema, pero tomando en cuenta las reacciones de los usuarios que se encuentran en el segundo nivel jerárquico (f*(u)). A su vez, los usarios toman decisiones de uso del sistema, que determinan el valor del vector f, de tal forma de minimizar sus costos de operación individuales, pero restringidos por las decisiones tomadas en el nivel superior respecto del vector u. Recientemente, algunos autores han investigado problemas de este tipo en que están involucrados varios niveles jerárquicos; en cada nivel los agentes están restringidos por las decisiones del nivel superior y maxind zan sus beneficios tomando en consideración las reacciones de los niveles inferiores (ver Bard y Falk, 1982). 2.2. PDI con comportamiento óptimo de los usuarios del sistema La función f*(u) representa el comportamiento espontáneo de los usua rios de una red de vías, obtenido como resultado de la superposición de decisiones individuales en que cada usuario trata de minimizar indepen dientemente su costo de operación. Dado que la operaciSn de las vías de la red están sujetas a externalidades de congestión, tal comportamiento no conduce a un óptimo social del sistema, en que el costo total social de operación sea mínimo, para un valor del vector u, ya que el equilibrio f*(u) se obtiene como consecuencia de la consideración de los costos me_ dios individuales de operación sobre las posibles rutas que unan pares 0D sobre la red y no los costos marginales sociales (ver, Fernández y Friesz, 1983).

-352Sin embargo, si suponemos que los usuarios se comportan en forma sc> cialmente óptima, en su elección de rutas de viaje sobre la red, podemos considerar el vector f, además del vector u, como variables de decisión del PDI. En tal caso desaparece la restricción f*(u), representada por el problema PEU, y obtenemos la la siguiente formulación notablemente mas sencilla:

-353-

(8)

Por lo tanto, en este caso, el PDI se transforma en un problema de solución prácticamente trivial. El problema (8) es aun más fácil de re_ solver que un problema estandard de asignación de flujos sobre la red original. Es necesario aclarar que esta notable característica es una consecuencia de haber supuesto que las funciones de costo de capacidad son lineales. Si en vez de ello suponemos que estas funciones son de la forma: (9) la expresión de u (f ) resultante de resolver el problema (5) resulta ser en nuestro caso:

(10) e introduciendo (10) en (7) obtenemos

(11)

-354-

Esta ultima formulación es equivalente a un problema estandard de asignación de flujos sobre la red original, con funciones de costo mo_ dificadas, el que puede ser resuelto eficientemente utilizando algorit^ mos del tipo Frank-Wolfe (Leblanc et al, 1975) o Partan (Florian et al, 1985). Es fácil ver que (11) se transforma en (8) para m = 1. Por lo tanto, podemos conlcuir que si suponemos que los usuarios utilizan la red de transporte en forma socialmente óptima, el PDI se transforma en un problema que puede ser resuelto en forma eficiente uti lizando algoritmos ampliamente conocidos.

2.3.Problema de diseño de rutas de transporte publico (PDR) En el caso del PDR consideraremos una red G(N, A) que sirve como in_ fraestructura común para la operación de transporte privado y transporte público. Si tomamos como ejemplo el sistema de rutas de transporte publjL co de una ciudad, tendremos que la mayoría de los arcos de la red serán simultáneamente utilizados por buses y automóviles y por lo tanto los eos tos de operación de ambos medios estarán interrelacionados: un aumento del flujo de automóviles afectará al costo de operación de los buses y viceversa. Por lo tanto, tendremos dos funciones de costo de operación para cada arco, cada una de ellas dependiente del flujo total: (12) (13) en que cr es la función de tiempo de viaje de los vehículos de transpojr te público sobre el arco a y c la función de costos de operación de a transporte privado, además:

-355-

•: : Tendremos también que .-'los cors tos totales de operación sobre un arco, para cada medio serán:;' "• > ;. . ,;'; -.: r. ••.'•.•■■

• <* (14) (15)

A diferencia de los usuarios.de transporte privado,que solo incurren en un gasto de tiempo de viaje sobre el vehículo mismo, los usuarios de transporte publico tienen que incurrir además en un tiempo de acceso,gas tado en recorrer el espacio, que separa su lugar de origen y el nodo de la red a través del cuál acceden a los servicios de transporte mas la distancia entre el nodo de egreso y su destino final, y un tiempo de e^ pera hasta que llegue un vehículo que pueda utilizar para viajar a su des tino. Ademas, en general, el conjunto de usuarios pertenecientes a una misma zona geográfica tendrá varios nodos alternativos a través de los cuales acceder a la red de servicios de transporte público. Por lo tanto denominaremos:

-356-

Por último, un fenómeno importante a considerar en la operación de transporte publico( Ej .: servicios de buses en ciudades de países en dje sarrollo) es el de las líneas comunes (De Cea, 1984). Es así como dis tintas líneas utilizan un mismo conjunto de arcos o segmento común de ru ta, haciendo que un usuario cuyos nodos de acceso y egreso a la red e£ ten sobre dicho segmento, tenga varias líneas o servicios alternativos que puede utilizar. Por lo tanto, incluiremos la siguiente notación ad¿ cional:

•357-

La función objetivo consta de varios términos distintos: los dos

primeros representan el costo de viaje de los usuarios de transporte prji vado, el tercero los tiempos totales de viaje sobre el vehículo para los usuarios de transporte público, el cuarto el tiempo total de acceso y el quinto el tiempo total de espera, incurridos por los usuarios de trans porte público y el termino final (sexto) representa el costo total de ope_ ración de todas las líneas o servicios de transporte publico. Al igual que en el caso del PDI, el PDR así planteado es también un problema de programación en dos niveles. En el nivel superior, una autorjL dad central toma decisiones acerca de la especificación del vector d, de tal forma de minimizar el costo social total asociado con el sistema, pero tomando en cuenta las reacciones de los usuarios de transporte privado y transporte público que se encuentran en el nivel jerárquico inferior, A su vez, los usuarios toman decisiones de uso del sistema que determinan el valor del vector F, de tal forma de minimizar sus costos de .operación in dividuales, pero restringidos por las especificaciones del vector d decidji das en el nivel superior. Es importante notar que el PDR no es un problema convexo, dado que la función F*(d) no es convexa. Sin embargo, si suponemos F dado y constante, podemos definir tantos problemas unidimensionales en función de d como 1¿ neas de transporte público existan. Para cada uno de estos proble_ mas se supone que todas las frecuencias son fijas a excepción de una de ellas. Los problemas unidimensionales así definidos son convexos ya que tan_ to las funciones C como C son convexas en d para F dado y 1-as funciones de tiempo de espera y costos de operación Gr son también convexas en d para F dado. Por último, la función de tiempo de acceso es cons_tante para F dado, ya que los flujos VY. son dados y el tiempo de acceso tV. es independiente de las frecuencias? d ; por lo tanto, el ternú no co- J rrespondiente de la función objetivo r puede ser eliminado de consideración en el problema unidimensional en función de d . Esta convexidad de la función objetivo en términos de cada uno de los dr es una propiedad importante para la solución del PDR, dado que común mente los algoritmos de solución incluyen dentro de su operación busque das unidimensionales, que tendrán solución única si es que la función uni~~ dimensional involucrada es convexa.

-358=-"'** 3.

Principales Métodos de Solución

Los métodos o enfoques de solución más importantes que han sido pro puestos para resolver los problemas de diseño de redes son los siguientes: 3.1. Algoritmo de Hooke and Jeeves (H-J) ' ' ' Este método consiste en la utilización del algoritmo de Hooke and Jeeves (1961). Dicho algoritmo es suficientemente robusto como para no requerir convexidad, ni una expresión explícita de las derivadas de la función objetivo con respecto a las variables de decisión. Su aplicación solo requiere que la función analizada sea continua y evaluable para cual_ quier valor factible de las variables y fue originalmente propuesta por Abdulaal- y Leblanc (1979) para la solución del PDI. ■■■• * El algoritmo de H-J trabaja sobre la base de la repeticiqn de un pro_ cedira-iento de doá fases: En la primera, partiendo de una solución facti ble x cualquiera que sirve como punto base, se,realiza un proceso de bus queda exploratoria a través de cada una de las coordenadas del espacio de soluciones, que permita definir una "buena" dirección local de descenso, (reducción del valor, de la función obejtivo). .Para ello, se toma una de las variables x:.. l_l se aumenta su valor en una cantida¿ ó pre-establecida y se evalúa la " función objetivo en el nuevo punto x así definido. Si el valo£ obtenido resulta menor que el correspondiente al punto base, se acepta x y se: pasa a examinar la siguiente .variable x. . Sji. por-el contra_ rio, la función.objetivo resulta tener un mayor valor en x, se disminuye el valor original de x.- en 6 y, se vuelve a evaluar la función objetivo. Si resulta menor que en el punto de partida, se acepta el nuevo punto y se continua con la siguiente coordenada. En caso de que el valor de la función objetivo resulte mayor, se vuelve al punto base y se pasa a exa_ minar la siguiente coordenada. Este proceso se repite hasta completar el numero total de las variables involucradas en el vector . Si ninguna de las búsquedas exploratorias, con respecto a todas las variables contenidas en el vector x, logra encontrar un nuevo punto que disminuya el valor de la función objetivo, se reduce el valor de ó en una cantidad pre-establecida y se repite todo el proceso de nuevo. El algoritmo se detiene cuando el valor de 6 decrece mas allá de un valor de "tolerancia" predefinido. Cuando la primera fase ha dado como resultado un nuevo punto o solu -cion factible, en el cual la función obj'etivó tiene un valor menor que en el punto-base anterior, éstos dos puntos definen Una dirección de avance en el espacio X. La longitud de avance se determina por la distancia entre los dos puntos, multiplicada por un parámetro a . . ... Las características de convergencia del método están gobernadas fun damentalmente por los valores de los dos parámetros ayo los que deben determinarse en forma numérica para cada tipo de problema a tratar. En el caso del PDI, se ha encontrado que una buena combinación de valores es: , ----------- __ ^ 1/

Supongamos que x representa el vector dé las variables de deci^ sion. En el caso del PDI tendremos x E u y en el caso del PDR x 5 d

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a=ly 6= O,5 (ver Elton, 1983) cuando g es del tipo g = 3 |u , en que el exponente n determina las características de rendiemientos a escala en la cosntrucción de infraestructura (en el pre_ senté trabajo estamos suponiendo n = 1). Está claro que na puede asegurarse que el método obtenga un óptimo global a menos que el problema a resolver fuera convexo, lo que no ocu. rre en el caso del PDI ni del PDR. Sin embargo, dada la forma en que funciona, el método permite explorar cualquier función continua no conve_ xa por extraña que sea su forma. A fin de mejorar las posibilidades de obtener un óptimo, la aplicación del método puede repetirse usando dis tintos puntos de partida escogidos aleatoriamente. Como acabamos de ver, cada iteración del método de H-J requiere de una búsqueda exploratoria y un avance en la dirección escogida. Si suponemos que en la primera fase, para la mitad de las variables x. bas_ ta explorar en un solo sentido del eje correspondiente y para la otra mitad es necesario moverse en ambos sentidos (x. + ó y x. - ó), lo que podría considerarse un caso promedio, serán necesarias l,5n evaluaciones de la función objetivo en esta fase, en que n es el numero de variables del problema. Por lo tanto, si se realizan N ite_ raciones del método, se requerirán en promedio N(l,5n + 1) evaluaciones, dado que una evaluación adicional es necesaria en la segunda fase de avance (en el peor de los casos serían N(2n + 1). Para evaluar la fun ción objetivo del PDI es necesario realizar una asignación de equilibrio a la red, proceso que es computacionalmente caro, por lo que no resulta muy atractivo que el número de evaluaciones dependa de n. Sin embargo, Abdulaal y Leblanc (1979) propusieron una modificación del algoritmo que ha dado muy buena resultados prácticos. Ella está basada en la observa^ ción de que los flujos de equilibriof*(u) ó F*(d) no cambian significati^ vamente cuando sólo una de las componentes de u ó d es levemente modifjL cada. Por lo tanto, no es necesario calcular nuevos flujos de equili brio, para cada modificación de las componentes de x durante la fase ex^ ploratoria, sino que basta con utilizar, para las evaluaciones de la fuii ción obj etivo, los mismos flujos obtenidos para el punto base de la bús_ queda. Así, cada iteración del método requiere sólo una asignación de flujos de equilibrio, necesitándose en total sólo N asignaciones, inde pendientemente del numero de variables. Es importante recalcar que la gran ventaja del método de H-J es que no exige ningún atributo especial a la función objetivo del problema a re solver, salvo continuidad. Además este algoritmo pertenece a la familia de métodos de coordenadas que son muy sencillos de implementar ya que no requieren el cálculo de derivadas o Hessianas de la función objetivo (lo que en nuestro caso además no es posible dado que no conocemos la expre sión de las funciones f*(u) o F*(d)). Sin embargo, estas mismas características pueden constituirse en un problema que afecte a la eficiencia computacional del algoritmo, ya que este no hace uso de niguna característica de regularidad que la función objetivo pueda presentar. En especial hemos visto que la función objet^ vo del PDR es convexa en cada una de las variables d para F dado y algo similar ocurre en el caso del PDI, cuya función objetivo es convexa en cada uno de los u para f dado.

-360-

Esta propiedad es utilizada por el método de optimizacion- equilibrio que describimos a continuación. 3.2. Método de descomposición: optimizacion-equilibrio Este algoritmo fue originalmente propuesto por Steenbrink, (1974) pa_ ra la solución del PDI y consiste en un procedimiento heurístico de dos fases: En la primera, se supone que el vector u es fijo y se resuelve el í'KU para encontrar f*(u). La aagumla faae aupona a au va¡t qua al vector f es fijo, e igual al conjunto de flujos de equilibrio determinados en la fase anterior, y procede a calcular los correspondientes valores óptimos de las componentes del vector u. Dado que f es fijo, esto ultimo puede realizarse independientemente para cada arco de la red. Por lo tanto, el algoritmo consiste en una secuencia de asignaciones de equilibrio a la red seguidas por minimizaciones unidimensionales, para todos los arcos considerados en el vector u. Las dos fases del proceso se repiten hasta que se satisfaga algún criterio de convergencia pre-definido. Dado un valor fijo del vector u, la primera fase, que calcula los flujos de equilibrio f*(u), consiste en resolver el PEU. Esto puede rejí lizarse mediante la aplicación del algoritmo de Frank-Wolfe, técnica que es hoy día estandard para la solución de este problema (ver, Fernández y Friesz, 1983). Por otra parte, la segunda fase, que supone que el vector f es cons_ tante, consiste en la solución de una serie de problemas de minimización unidimensionales e independientes entre sí. Cada uno de estos problemas tiene la forma especificada en (5) cuya solución, como vimos en la sección 2.2. conduce a la expresión analítica explícita de u (f ) presentada en (6). a a Esto permite que la segunda fase sea computacionalmente muy eficien. te ya que se reduce a evaluar una serie de expresiones del tipo (6), en las que todos los términos son constantes y f corresponde al valor ob_ tenido como resultado de la primera fase. Si la función g (u ) es no lineal, como en (9), u (f ) tiene una eic presión como la dada en (10). Harker y Friesz (1984) caracterizan este algoritmo como un juego no cooperativo del tipo Cournot-Nash, entre los usuarios y los planificad^ res del sistema de transporte. En dicho juego, cada jugador actúa con una visión miope del comportamiento de sú oponente, tratando de maximizar su utilidad individual bajo el supuesto de que sus acciones no producirán ninguna reacción en su contricante. Este juego alcanza una solución de equilibrio cuando ninguno de los participantes puede aumentar su utilidad mediante un cambio unilateral de estrategia. En nuestro caso, en cada iteración del algoritmo, los planificadores no están tomando en cuenta que los usuarios reaccionarán con nuevos flujos de equilibrio ante las mo dificaciones introducidas en el vector u. Harker y Friesz, también plari tean que la solución exacta al PDI corresponderá más bien a la de un

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juego del tipo Stackelberg y en consecuencia argumentan que el método de descomposición, optimización-equilibrio, no conducirá a la solución deseíi da del PDI. Por su parte Fisk (1984) caracteriza el método de descomposición c£ mo una solución iterativa al problema del "lider y el seguidor". En nues_ tro caso, los planificadores representarían al "lider", que optimiza los valores de u dados ciertos valores de f y los usuarios serían los "segu^L dores", que reacomodan sus flujos como consecuencia de las decisiones t£ madas por los planificadores. Fisk hace notar también que el método de descomposición tiene la forma del algoritmo de aproximaciones sucesivas usado para resolver el problema de punto fijo y = G(y) (ver Ortega y Rheinboldt, 1970), pero que la solución Óptima al PDI, u*, no corresponde al punto fijo de G. Indica también que, (de acuerdo a Marcotte) el meto_ do de descomposición corresponde a resolver el problema de Cournot-Nash usando el enfoque de Gauss-Seidel. Sin embargo, Fisk muestra que este me_ todo puede producir resultados intermedios que poseen un valor de la función objetivo menor que el correspondiente a la solución de equilibrio del problema Cournot-Nash. El método puede también ser aplicado a la solución del PDR. En dji cho caso, la primera etapa consiste en una asignación de flujos de equjL librio multimodal y la segunda en una minimización unidimensional en las variables d . r La asignación multimodal se realiza utilizando el método de relaja, ción o diagonalización. En nuestro caso y dado que en la primera etapa del método de descomposición las frecuencias son fijas, el método de dia_ gonalización converge en una sola iteración del siguiente tipo (ver, Florian y Spiess, 1983):

-362-

Note que dado que en esta etapa las frecuencias d son constantes, el segundo término de la función Z es constante y por lo tanto puede eliminar_ se de consideración en el correspondiente problema de minimización. Por lo tanto, el problema a resolver en el Paso 2 se reduce a:

A continuación y para completar la primera etapa del método de descom posición, se procede a asignar la matriz 0-D de viajes en transporte publi eo a la red R de rutas de dicho nodo, utilizando los tiempos de viaje c obtenidos arriba. Por lo tanto, como resultado de la primera etapa obten dremos una especificación del vector de flujos multimodal F. En la especificación del PDR hemos supuesto que la partición modal es fija entre transporte privado y transporte público y por lo tanto existe una matriz 0-D fija para cada modo. Es importante anotar que la especia cación puede ser extendida para incluir partición modal variable. En tal caso, es posible también resolver el problema de asignación multimodal con demanda variable utilizando una variación del método de diagonalización presentado arriba, que básicamente consiste en una modificación del Paso 2, que, implica uncluir en la función Z un término que considere las demandas variables por transporte privado. La segunda etapa del método de descomposición consiste en resolver un problema unidimensional en d para cada ruta de transporte publico. Los problemas a resolver son de la forma:

(17)

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Es interesante hacer notar que en este caso los problemas de minina zación unidimensional planteado en (17) no son completamente separables en las variables d , para F dado, ya que al existir líneas comunes, la variación de la frecuencia de una línea específica afecta a los costos de operación, y tiempos de viaje y espera de todos los usuarios, de las líneas que poseen algún segmento común con ella. 3.3. Aproximación a una solución óptima del sistema Como vimos en la sección 2.2 una forma de simplificar el PDI es su_ poner que la distribución de flujos sobre la red f*(u) será de acuerdo a un óptimo de operación del sistema y no a un equilibrio de usuarios. Con ello la formulación del PDI se simplifica notablemente y su solución se puede obtener en forma muy eficiente mediante la utilización de algo_ ritmos conocidos y probadamente convergentes. Varios autores (Los, 1979, Marcotte, 1983b Abdulaal y Leblanc, 1984) han propuesto utilizar el resultado obtenido del PDI1 como una aproxima ción razonable al resultado del PDI. 3.4. Acotamiento del PDI Harker y Friesz (1984) proponen utilizar los métodos descritos en los puntos 3.2 y 3.3 para acotar la solución exacta al PDI. Los citados autores justifican este enfoque basados en los siguientes argumentos: i ) El método de H-J es un procedimiento heurístico que no asegura la obtención de la solución exacta al PDI y además es demasiado caro en términos computacionales como para ser aplicado en el caso de redes de tamaño real. ii ) El enfoque simplificado, que considera una distribución de flujos de acuerdo a un óptimo del sistema, entrega una solución con un va_ lor que constituye una cota inferior para la solución exacta al PDI. Esto es obvio si se considera que ningún otro principio de distribu_ ción de flujos puede presentar un costo total de operación menor. Así, para cualquier valor dado del vector u, el costo total de ope ración es mínimo cuando los flujos se distribuyen de acuerdo a un óptimo del sistema. iii) El método de descomposición optimización-equilibrio no es capaz de entregar el valor de la solución exacta al PDI, pero sin embargo, provee una cota superior para esta.

-364-

Este enfoque presenta la dificultad de que el rango definido por las dos cotas puede ser demasiado amplio en casos con elevada congestión y la elección del vector u dentro de dicho rango plantea graves problemas de de_ finicion.

4.

Agradecimientos

El presente trabajo fue realizado como parte de una investigación que cuenta con el financiamiento del Departamento de Investigaciones de la Uni versidad Católica de Chile (DIUC), el Fondo Nacional de Desarrollo Tecnoló_ gico y el International Development Research Center del Gobierno Canadieri se.

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ASIGNACIÓN TODO O NADA A REDES DE TRANSPORTE PUBLICO: APLICACIÓN AL CASO DE SANTIAGO

J. de Cea y J. P. Bunster Departamento de Ingeniería de Transporte Pontificia Universidad Católica de Chile

Resumen El aspecto más crítico de un modelo de asignación "todo o nada" a redes de transporte publico de gran tamaño, lo constituye el tiempo de cálc_u lo requerido para determinar árboles de rutas mínimas. En redes como la de Santiago, este aspecto se hace más crítico aun debido al alto por_ centaje de arcos por los que circula un elevado numero de líneas comunes. El objetivo pricipal de la investigación que ha dado origen a este traba jo es explorar diferentes vías de simplificación de los modelos disponji bles que impliquen ahorros importantes de tiempo de cálculo sin que se produzca un deterioro significativo de la calidad de los resultados. Cori siderando como base de comparación la asignación obtenida con el algori_t mo de cálculo de rutas mínimas del modelo MADITUC, sin restricción del numero de líneas comunes y del numero de transbordos de una ruta de tran£ porte público, han sido analizadas las siguientes simplificaciones: a)

Limitación del número de líneas comunes a considerar en el cálculo de rutas mínimas, asignando viajes a todas las líneas comunes exis_ tentes en la etapa de carga de la red.

b)

Limitación del número de transbordos en una ruta de transporte pú_

buco.

La experimentación se llevó a cabo usando la red estratégica de Santiago en 1978, sobre la que fueron codificados 272 recorridos de locomoción co_ lectiva.

-3681.

Introducción

El análisis de redes de transporte público requiere, como etapa pre via, una decisión respecto al nivel de detalle con que las redes deben ser codificadas. Dicho nivel de detalle debe, en primer lugar, ser cohe rente con el grado de desagregación de la zonificacion del área servida por el sistema que se desea estudiar. En segundo término, dado que entre las posibles fuentes de error de los modelos de asignación destaca, como la más importante, el problema de agregación espacial (ver De Cea y Cha pleau, 1983; Chapleau y De Cea, 1983), parece razonable pensar que tanto la zonificacion como la codificación deberían ser hechas con el máximo dj: talle que sea posible. Se podría pensar en una situación límite en la que las zonas representen manzanas poblacionales y los nodos de la red pji raderos de los recorridos de locomoción colectiva. Evidentemente esta tentación detallista choca en la práctica, entre otras cosas, con los recursos computacionales (memoria y tiempo de procesa miento) requeridos por un modelo de asignación de viajes a redes de transporte publico. En el caso de los modelos de tipo "todo o nada" (que son los más usados) el aspecto más crítico, en cuanto a tiempo de procesamiento se relaciona con los algoritmos de cálculo de rutas de cos^ to generalizado mínimo. Estos algoritmos, que se basan en la construcción de árboles, son bastante más lentos que los equivalentes empleados para el análisis de redes de automóviles, básicamente por la existencia de trans bordos y de líneas comunes. La selección de líneas comunes entre dos nodos de la red, no necesa_ riamente consecutivos, es tratada de variadas formas en los modelos actual^ mente en uso. Chriqui y Robillard (1975) definen explícitamente el conjun to de líneas comunes entre dos nodos como el subconjunto de las líneas alternativas que minimiza el tiempo esperado de viaje de los usuarios. Come se verá en la sección siguiente, bajo ciertas hipótesis apropiadas la s£ lección de las líneas comunes se reduce a un problema de programación hipe£ bólica (0,1). Aún cuando para su solución existe un algoritmo eficiente, los tiempos de cálculo de rutas mínimas en grandes redes resultan ser exce^ sivos, por lo que posteriormente se han propuesto numerosas simplificacio_ nes al modelo de Chriqui y Robillard. La contradicción existente entre nivel de detalle (zonificacion y co dificación) y complejidad de los algoritmos de calculo de rutas mínimas, presente en el análisis de cualquier red,se hace aún más fuerte cuando se desea estudiar redes de transporte público como la de Santiago. Por un la do, la cantidad de líneas existentes en el sistema (del orden de 350 en 1985) hace que aun esquematizando su codificación se alcance rápidamente la cifra de 1.000 nodos. Por otro , aunque el problema de selección de lí neas comunes es conceptualmente idéntico al que se presenta en redes de sistemas urbanos de países desarrollados, su dimensión en redes de países en desarrollo lo transforma en un aspecto de particular interés. Todo lo anterior sugiere la necesidad de explorar modificaciones a los algoritmos existentes de determinación de rutas mínimas que tienda a reducir el tiempo de cálculo, sin producir un deterioro importante en la calidad de los resultados obtenidos. Entre las mejoras posibles a los mp_ délos de asignación "todo o nada" actualmente en uso, en este trabajo de

-369investigación nos hemos concentrado en las dos ideas que siguen: limitación del número de líneas comunes a considerar en el cálculo de rutas mínimas, pero asignando viajes a todas las líneas comunes existentes en la etapa de carga de la red limitación del numero de transbordos en una ruta de transporte pu_ blico. Este documento ha sido organizado como sigue. En primer lugar se describirá el problema del tratamiento de líneas comunes en algoritmos de cálculo de rutas mínimas en redes de transporte publico, se discutirán los distintos planteamientos existentes y se propondrán modificaciones £o_ sibles. Luego se discute, muy brevemente, el efecto que tiene en el cálcu lo de rutas mínimas la limitación del número de transbordos de un viaje. Las mejoras propuestas son testeadas usando la red estarategica de Santia go de 1978, sobre la que fueron codificadas 272 líneas de transporte públjL co. Para efectos de asignación, se consideró una matriz origen-destino de viajes en transporte público obtenida de una encuesta realizada en San tiago en 1977 (ver DICTUC, 1978). Es necesario destacar que en el análji sis experimental fueron utilizados datos reales a fin de contar con una red que presentara los problemas que se quería analizar (especialmente un alto número de líneas con existencia de arcos con elevados números de lí neas comunes). Sin embargo, no es el objetivo, mostrar con que nivel de exactitud el modelo, con las modificaciones estudiadas, reproduce la reali dad. El hecho de usar una red muy simplificada (red estratégica de 245 nodos), de trabajar con una zonificación de Santiago en 40 sectores y de utilizar una función de tiempo generalizado de viaje hasta cierto punto arbitraria (aunque con parámetros razonables) confirma lo anterior.

2.

Tratamiento de Líneas Comunes

Chriqui (1974) hace una buena presentación del problema de tratamien. to de las líneas comunes en una red de transporte publico. La Figura 1 sirve para ilustrar este problema. Considérese los dos nodos A y B de una red. Sea Li el conjunto de líneas que pasan por A en dirección a B. Para simplificar la explicación supóngase que el costo generalizado de viaje es igual a la suma de un tiempo de espera en A y de un tiempo de viaje en vehículo entre A y B. Chriqui plantea dos criterios extremos para determinar el tiempo de via_ je entre A y B. El primero que es el más simple pero menos realista, s_u pone que el tiempo de viaje entre A y B TV(A, B), es el tiempo que toma el viaje usando el línea i e L] , tal que:

-370-

-371-

donde los coeficientes a., b., i = 0, 1, 2, 3,---- n son todos no negati vos. La expresión (5) es un problema de programación hiperbólica ÍO, 1} sin restricciones. Hammer (1968) y Robillard (1971) resolvieron el problema general, CÍnriqui y Robillard (1975) presentan un algoritmo simple de solución del caso particular en que a = k, bQ = 0 y ai^i = tvi" Una vez determinado el conjunto L2 la demanda es asignada entre las líneas comunes "(V i e L2) , prop'orcionalmente a sus frecuencias. Aun cuando el algoritmo CPTM es teóricamente más atractivo que algo_ ritmos basados en el primer criterio señalado, aplicaciones prácticas pa. ra una red de 545 arcos y 115 líneas realizadas en Montreal han mostrado que el tiempo de ejecución de una asignación con dicho algoritmo, es del orden de seis veces mayor que uno basado en la expresión (1). Esto se de^ be a que cada vez que se calcula una etiqueta para un nodo, es necesario resolver un problema como el señalado en (5). En el caso de redes en las que el número de líneas comunes es significativamente mayor que el encon. tfado en la red de Montreal (existen pocos arcos con más de tres líneas comunes) esta diferencia de tiempo se hace aún mayor. Varias formulaciones más simples que la anterior han sido implemeri tadas en los modelos operacionales de asignación de viajes a redes de transporte público. Entre ellas cabe destacar la supuesta en el modelo UTPS (ver UMTA, 1972) y que ha sido introducida en otros modelos que se originaron en él, TR1PS entre otros (ver Martin and Voorhees As., 1982). En UTPS, el usuario del modelo debe definir para cada arco sus nodos eje tremos el tiempo de viaje en vehículo (o la velocidad) el modo del arco y, si corresponde , los números de las líneas que pasan por él. Se supone que para líneas del mismo modo los tiempos de viaje sobre un arco son igua. les y así, sobre un tramo común, todas las líneas del mismo modo son car_ gadas con flujos proporcionales a sus frecuencias. Un algoritmo simpli ficado de TRANSCOM y MADITUC (ver Chapleau et al 1982, De Cea y Chapleau, 1984) consideran un máximo de tres líneas comunes (las tres de mayor fre_ cuencia) y solo cargan los flujos entre estas tres líneas. Otra simplifi cae ion, operativa solo para redes pequeñas con un número reducido de lí neas, es la que se hace en el modelo TERESE (ver Khelifi y Uhry, 1978). Se supone, en este caso, que en cada tramo en que existe un conjunto de líneas comunes les usuarios perciben una línea ficticia con una frecuencia igual a la suma de las líneas que la componen. Evidentemente en redes con alto número de líneas y con un importante número de arterias sobre las que circulan muchas líneas comunes, el modelo es inaplicable debido al número de líneas ficticias que se requiere codificar. La simplificación hecha por MADITUC y TRANSCOM es inadecuada cuando en la red existe una cantidad importante de arcos con más de tres líneas comunes (más del 60% de los arcos de la red utilizada en nuestro estudio). Sin embargo, parecería razonable si no se limitara el número de líneas co^ muñes. En esta investigación hemos considerado como base de comparación de las modificaciones propuestas el modelo MADITUC sin restricciones y he_ mos analizado el efecto que tiene en la calidad de los resultados de la asignación el hecho de limitar el número de líneas comunes a considerar en la etapa de cálculo de rutas mínimas, cuando en la etapa de asignación los viajes son cargados a todas las líneas comunes existentes. En general debería esperarse que con un número limitado de líneas comunes (3 a 5 por

-372-

ejemplo) el algoritmo sea capaz de identificar la verdadera ruta mínima (en términos de secuencia de nodos sobre la red: nodo origen, nodos de transbordo, nodo de destino). Es evidente que mientras mayor sea el núme_ ro de líneas comunes consideradas en el algoritmo de calculo de rutas mínj_ mas mayor es la posibilidad de que la ruta obtenida sea efectivamente la óptima como se ha dicho. El análisis que se presenta luego, intenta buscar un compromiso entre ahorro de tiempo y la calidad de los resultados. En todos los casos los tiempos y los resultados obtenidos serán comparados con el caso "base" que consiste en no poner límites al número de líneas comunes consideradas.

3.

Transbordos

Otra vía de simplificación de los algoritmos de calculo de rutas mí nimas es la que se relaciona con el tratamiento de los transbordos. En este trabajo hemos testeado dos algoritmos. Uno de ellos TRAMIN, es debido a Chapleau (1974). Este algoritmo consiste básicamente en la determinación de rutas con el mínimo número de transbordos. Para ello supone una alta penalidad asociada al hecho de transbordar. Si entre dos nodos existen va_ rias rutas con el mínimo número posible de transbordos el algoritmo elige, entre ellas, la de costo generalizado mínimo. El segundo algoritmo, propuesto en este trabajo es una simple modifi^ cacion del algoritmo de cálculo de rutas mínimas, con tratamiento de líneas comunes, de los modelos TRANSCOM y MADITUC. Se supone, que el número máxime de transbordos en una viaje es uno. Así, cuando un nodo k, adquiere, etique_ ta permanente en la determinación del árbol de rutas mínimas a partir de un nodo fuente, el algoritmo pregunta en que nodo se hizo el último transbordo. Si ese nodo no es el nodo fuente, no hay etiquetaje a partir de k y se pasa a determina un nuevo nodo con etiqueta permanente. En caso en que el nodo en el que se hizo el ultimo transbordo es el nodo fuente, dado que hasta el nodo k no ha habido transbordos, se inicia el etiquetaje a partir de k. Es claro que el algoritmo presenta al menos los siguientes problemas, que se ilustran en la Figura 2. El algoritmo no encontrará rutas entre F y aquellos nodos a los que sólo se puede llegar con dos transbordos. Es el caso del nodo 5 del ejem pío. Para llegar a el es necesario transbordar en 1 y luego en 4. El algoritmo puede no encontrar rutas entre F y un nodo dado, aun cuando exista una ruta con un transbordo. Es el caso, por ejemplo del nodo 4. Si la ruta mínima entre F y 1 es F-2-1 usando las líneas £2 y A3 , el algoritmo no encontrará la ruta F-1-4 por las líneas £1 y SL& , aun cuando es ta cumple con las restricciones impuestas. El algoritmo no garantiza que las rutas mínimas obtenidas, sean las mínimas posibles, dada la restriccio'n de un transbordo como máximo. Esta situación podría suceder en el caso de la ruta entre F y 3. Si la ruta nmú ma entre F y 1 es F-2-1 el algoritmo no examinará nunca la ruta F-l-3, aun cuando esta sea menor que la ruta F-2-3,

-373-

4.

Análisis Experimental

4.1.

La red utilizada

Como se menciono en la sección 1,1a red de transporte publico util_i zada en este trabajo corresponde a una simplificación de la red existente en Santiago en 1978. En ella, solo están consideradas las arterias por las que circula locomoción colectiva. Las 272 líneas de transporte público de superficie originan sobre esta red 245 nodos, 694 arcos unidireccional les y 223 recorridos distintos. A ellas debe agregarse una línea de Metro. No obstante esta simplificación, la red ha guardado su característica mas relevante desde el punto de vista de esta investigación, cual es la canti_ dad de líneas y en especial la cantidad de arcos con número elevado de líneas comunes. La Figura 3 ilustra este aspecto. De los 694 arcos exis_ te un 33% sobre los cuales circulan más de 10 líneas y un 18% sobre los cuales este número es mayor que 20. Estas cifras contrastan bastante con las que se observa en redes de transporte público en países desarrollados. Respecto a los datos de demanda se adopto una zonificacion a 40 z_o_ ñas. Los elementos no nulos de la matriz de viajes entre zonas (para el período en estudio) resultaron ser 1.074, con un flujo total asociado de 504.964 viajes. Se eligió un máximo de 2 nodos de acceso por zona lo que dio lugar a 4.568 elementos no nulos de flujos entre nodos. El número de orígenes de viajes, que corresponde al número de árboles de ru tas mínimas a calcular en la asignación, es de 74. 4.2.

Definiciones previas

Para efectos de comparación se ha supuesto que el algoritmo que cori sidera todas las líneas existentes en la etapa de cálculo de rutas mínimas y que luego asigna a todas las líneas comunes que aparecen en el árbol, producirá una asignación que se denominará "realidad". Todas la demás asignaciones serán comparadas con esta. Para hacer referencia a los diver_ sos algoritmos analizados, que son modificaciones del algoritmo utilizado en MADITUC, se usará la nomenclatura siguiente: i.-'■"; j < i

' , . .

S/R X : Corresponde al algoritmo sin restricción en el número de trans_ bordos que considera un máximo de X líneas comunes en el cálc_u lo de rutas mínimas y que asigna luego a todas las líneas comu nes existentes en cada sección de las rutas mínimas obtenidas. TRAl X

¡ Corresponde ál algoritmo con restricciones en el número de trans_ bordos (máximo 1), que considera un máximo de X líneas comunes en el cálculo de rutas mínimas y que asigna luego a todas las lí neas comunes existentes en cada sección de las rutas mínimas obtenidas.

TRAMIN

: Corresponde al algoritmo que no considera líneas comunes en el cálculo de rutas mínimas, que determina rutas con número mini mo de transbordos y asigna luego a todas las líneas comunes existentes en cada sección de las rutas mínimas obtenidas.

-374-

4.3. a)

Comparación de algoritmos Tiempo de cálculo de un árbol de rutas mínimas

Para los dos algoritmos definidos en la sección 4.2, S/R X y TRAl X, se analizo el efecto de aumentar el límite de líneas comunes a considerar en la determinación de un árbol de rutas mínimas sobre el tiempo de cálc^_ lo de dicho árbol. Los resultados presentados en la Tabla 1 y la Figura 4 corresponden a tiempos promedio por árbol (en segundos). En este caso, como en todos los que se presentan luego, se utilizo el computador DIGITAL DEC-10 de la Pontificia Universidad Católica de Chile Número de líneas comunes (X) 75 55 35 30 25 20 15 10 9 8 7 6 5 4 3 2 0

TABLA 1:

Algoritmo utilizado S/R X TRAl X 30,2 21,9 30,2 30,1 30,0 29,7 29,1 28,1 26,2 25,6 25,0 24,2 23,2 21,8 20,1 17,7 14,1 2,9

21,9 21,8 21,6 21,4 20,9 20,0 18,4 17,9 17,4 16,8 16,0 15,0 13,7 12,0 9,2 1,5

Tiempo promedio de cálculo de un árbol de rutas mínimas (segundos de CPU)

Tanto para el caso del algoritmo sin restricciones en el numero de transbordos de una ruta (S/R X) como en el que estos son restringidos a un máximo de 1 (TRAl X), se observa un aumento del tiempo de cálculo de un árbol en la medida que aumenta el numero de líneas comunes a conside_ rar (X). Este aumento que es drástico cuando se pasa de no considerar líneas comunes (S/R 0 y TRAl 0) a considerar 3 y 4 como máximo, se ata nua bastante entre 5 y 15 líneas comunes. Por sobre ese límite el tiem po de cálculo de un árbol de rutas mínimas permanece prácticamente cons_ tante. El diagrama de barras de la figura 3, que muestra el numero de arcos para diferentes intervalos de líneas comunes, explica por sí solo los resultados de la Tabla 1 y las curvas de la Figura 4. Dado el cálculo de árboles es la etapa más consumidora de tiempo de computación en un modelo de asignación de tipo "todo o nada", resul ta interesante, a la luz de los resultados presentados en la Tabla 1

-375-

explorar el efecto producido en los resultados de una asignación, lilfli tando las líneas comunes en el cálculo de rutas mínimas, considerando todas las líneas comunes existentes.en la .etapa de carga. Evidentemente se d_e be buscar una solución de compromiso entre la disminución del tiempo de ejecución de una asignación y el error introducido en sus resultados. b)

Comparación de resultados de asignación para diferentes algoritmos

Con el objeto de determinar una medida de error de una asignación respecto a la situación base( asignación con el algoritmo S/R 75) se utjl lizó una metodología similar a la descrita en Chapleau y De Cea (1983). Se comparan tres tipos de indicadores que corresponden a resultados de diferentes niveles de agregación. El nivel más desagregado corresponde a una comparación de itinerarios (rutas sobre la red) . De esta compara ción se obtiene el porcentaje de rutas no reproducidas por un algoritmo dado respecto a las determinadas por el algoritmo base. Para el nivel intermedio de agregación se comparan los flujos resultantes sobre la red en los arcos de cada línea y finalmente, para el nivel más agregado, se hace una comparación de indicadores globales promedio tales como tiempo generalizado total de viaje, tiempo de viaje en vehículo, tiempo de espe^ ra y tarifa, distancia de viaje y número de secciones de línea por viaje. Debido a que los algoritmos analizados eneste trabajo son modifica ciones del algoritmo de cálculo de rutas mínimas del modelo MADITUC, fue necesario, como paso previo, estimar el factor de dispersión del modelo Lo git que este usa para repartir los flujos interzonales entre las rutas al^ ternativas. Estas rutas alternativas, como se indica en De Cea y Chapleau (1984) corresponden a las rutas de tiempo (costo) generalizado mínimo entre los nodos de acceso en la zona de origen y los nodos de acceso en la zona de destino de un viaje. Por no existir información S£ bre los viajes (itinerarios) reales de los usuarios sobre la red de 1978 no fue posible calibrar dicho factor. Sin embargo, dado que la finalidad de esta investigación es comparar algoritmos con uno definido como base y no con la realidad, se usó arbitrariamente un valor que reprodujera, aproximadamente,el numero promedio de secciones de línea por viaje. Un factor de dispersión 0 = 0,06 produjo, usando el algoritmo S/R 75, 1,25 secciones de línea por viaje . A fin de verificar si el orden de magnji tud del valor obtenido era razonable, se calculó la desviación estalidar del tiempo generalizado de viaje y a partir de ella, suponiendo que este tiempo tiene una distribución de Weibull (ver Figura 5), se determinó un valor "teórico" de 0,042 para dicho factor. La Tabla 2 y la Figura 6 muestran el efecto del factor de dispersión (Ü) sobre el numero de secciones de línea por viaje para asignaciones realizadas con el algoritmo S/R 75. Obviamente para 0 = 0 se obtiene el máximo número de transbordos. Para ese valor de 0 el modelo produce una asignación idéntica a las rutas alternativas entre dos zonas, sin considerar los tiempos generalizados de cada una. A medida que 0 aumeri ta, las rutas de mayor tiempo (que en muchos casos tienen transbordos) son cargadas con menos viajes. Cuando 0 se hace muy grande (0,18-0,20' en este caso) el algoritmo asigna sólo a la ruta más corta entre cen troides, por lo que es lógico esperar una menor cantidad de viajes con transbordos (debe considerarse que la tarifa utilizada es equivalente %*-

■376-

Factor de

N° Secciones

dispersión (0)

Factor de

Número

dispersión

Secciones

0,00

1,500

0,11

1,188

0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,10

1,448 1,399 1,352 1,317 1,283 1,254 1,235 1,219 1,207 1,196

0,12 0,13 0,14 0,15 0,16 0,17 0,18 0,19 0,20

1,185 1,182 1,180 1,178 1,176 1,174 1,172 1,172 1,172

i)

TABLA 2:

Efecto del parámetro de dispersión sobre el numero promedio de secciones por viaje (algoritmo S/R 75)

Algoritmo S/R S/R S/R S/R S/R

% de viajes no reproducidos 0 = 0, 00 0 = 0,06 1.4 1,6 2,9

5 4 3 2 0

9.5

0,6 0,8 1,4 2,6 5,0

TRAl 75

0,3

0,0

TRAl TRAl TRAl TRAl TRAl

1.7 1.9 32 5,1 9,8

0,6 0,9 1,4 2,6 5,0

H,

5 4 3 2 0

y

i

TRAMIN

TABLA 3:

11,3

5>7

Comparación de resultados de asignación para diferentes modelos y factores de dispersión

-377-

35 min. para los buses y de 25 min. para el Metro, cifras no despreciables frente al tiempo generalizado total de viaje). La Tabla 3 resume la comparación de itinerarios producidos por los algoritmos propuestos con aquellos que se obtienen con el algoritmo base, S/R 75, para dos valores de 0 ,0 = 0,00 y 0 = 0,06. Como se ve, sistema ticamente el porcentaje de viajes no reproducidos con un algoritmo es menor para 0 = 0,06, lo que resulta consistente con lo comentado anteriojr mente . Con ese factor de dispersión aumenta el número de itinerarios con una sección y en esos casos los algoritmos propuestos reproducen exactamente los itinerarios creados por el algoritmo base. Es interesar! te observar que el algoritmo TRA1 0, que es del orden de 20 veces más ra pido que el S/R 75, solo es incapaz de reproducir el 5% de los itinerarios (que en total son del orden de 504.000 viajes individuales). ■

La Tabla 4 y las Figuras 7 y 8 ilustran los resultados de la compara^ cion entre los flujos asignados a 7.639 arcos de línea por el algoritmo S/R 75 y cada uno de los algoritmos propuestos, para 0 = 0,06. La Tabla 4 muestra que los coeficientes r corregidos son todos altos, obte niéndose para el algoritmo TRA1 0 la peor cprrelacion, con un valor de 0.96199. Esta misma información se presenta en forma gráfica en las Figu ras 7 y 8, en las que se compara el algoritmo S/R 75 con los algoritmos TRA1 5 y TRA1 0. La fuerte correlación existente en ambos casos es obvia_ mente resultado del alto grado de coincidencia (mayor que 95%) a nivel de viajes individuales. Lo mismo y aun más acentuado, sucede con los in dicadores globales, los que para todos los algoritmos testeados son prác^ ticamente idénticos a los obtenidos con el algoritmo base (ver Tabla 5). Es claro que el tiempo generalizado total, promedio, para el algoritmo ba_ se (S/R 75) debería ser menor o igual a los tiempos obtenidos con los al_ goritmos restantes. Las excepciones de la Tabla 5 con los algoritmos TRA1 75 a TRA1 2 se deben a que en este caso los viajes para los que no existe una ruta con menos de dos transbordos (32 viajes ) no son asignados. Son justamente esos viajes los que tienen los mayores tiempos generaliza_ dos (mayores que 200 min) lo que explica la aparente anomalía de los resultados presentados. Por ultimo, en la abla 6 se presenta un resumen en el que se combji nan tiempos de ejecución de los distintos algoritmos utilizados con algu ñas medidas de la calidad de los resultados obtenidos.

5.

Conclusiones

Como se lia dicho, al enfrentar el problema de análisis de una red de transporte publico, la primera decisión que debe tomar el analista se relaciona con el nivel de detalle con que se debe codificar dicha red. Por un lado, es deseable que las líneas sean representadas en la forma más cercana a la realidad. En la situación límite, sería bueno represeii tar cada paradero por un nodo. En la práctica, dado que el tiempo de ejecución de un modelo de asignación depende fundamentalmente del número de árboles a calcular y el tiempo de cálculo de un árbol del número de no dos de la red, el analista debe buscar un compromiso entre el nivel ! de

-378-

»

Algoritmo S/R 5 S/R S/R S/R S/R

!

Corregido 0,99895

• ■■

.■ t :

4 3 2 0

0,99839 0,99651 0,98964 0,96191

TRAl 75

1,00000

TRAl TRAl TRAl TRAl TRAl

0,99894 0,99838 0,96450 0,98976 0,96199

5 4 3 2 0

.. "■ ■'

TRAMIN

0,96256

TABLA 4:

Algoritmo

Comparación de flujos asignados por arco (coeficientes de correlación)

Tiempo gene_

Tiempo de

Tiempo de

Distan

N° de

ralizado de viaje (min)

viaje en veh. (min)

espera y tarifa (min)

secciones

S/R 75

92,23

25,11

45,41

cia de viaje (km) 8,47

S/R S/R S/R S/R S/R

92,23 92,23 92,23 92,24 92,26

25,11 25,11 25,12 25,11 25,10

45,41 45,41 45,40 45,41 45,44

8,47 8,47 8,47 8,47 8,47

1,25 1,25 1,25 1,25 1,25

TRAl 75

92,22

25,11

45,40

8,47

1,25 1

TRAl TRAl TRAl TRAl TRAl

5 4 3 2 0

92,22 92,22 92,22 92,22 92,25

25,11 25,10 25,12 25,11 25,10

45,40 45,40 45,39 45,40 45,43

8,47 8,47 8,47 8,47 8,47

1,25 1,25 1,25 1,25 1,25

TRAMIN

92,26

25,13

45,42

8,47

1,25 1.

5 4 3 2 0

TABLA 5:

Comparación de indicadores globales (0 = 0,06)

1,25

-379-

Algoritmo

% viajes

Correlación

Tiempo de

no repro ducidos

flujos en arcos respec to a S/R 75

cálculo árboles (min, seg)

Tiempo Total (min, seg.)

S/R 75

0,00

1,00000

37:14

39:27

S/R S/R S/R S/R S/R

0,60 0,80 1,40 2,60 5,00

0,99895 0,99839 0,99651 0,98964 0,96191

26:54 24:49 21:53 17:10 3:16

29:04 26:57 24:00 19:15 5:35

TRA1 75

0,00

1,00000

27:03

29:08

TRA1 TRA1 TRA1 TRA1 TRA1

5 4 3 2 0

0,60 0,90 1,40 2,60 5,00

0,99894 0,99838 0,99645 0,98976 0,96199

18:35 16:59 14:48 11:23 1:48

20:39 19:06 16:53 13:23 4:05

TRAMIN

5,70

0,96256

1:09

3:19

5 4 3 2 0

TABLA 6:

Comparación de resultados de asignación y tiempos de eje. cución para distintos algoritmos. 0 = 0,06

detalle de la red y el tiempo de ejecución de la asignación. La gama de posibilidades que representan los algoritmos analizados en este trabajo dan al analista una herramienta adicional de decisión. Así por ejemplo, podrá decidir codificar la red con gran detalle y luego usar un algori_t^ no "no tan bueno" de asignación (TRA1 0 por ejemplo). En el otro extremo, podrá decidir una codificación muy esquemática de la red (red agregada) y usar el mejor algoritmo de asignación posible (S/R 75 por ejemplo). La importancia del problema de agregación espacial en los errores de los modelos de asignación hace pensar que un mayor de^ talle en la codificación, unida a la utilización de algoritmos de cálc_u lo de rutas mínimas más simples llevaría a mejores resultados de asigna^ ción, en tiempos de ejecución (tiempos de cpu) razonables. El contar con algoritmos más rápidos que los actuales podría permi tir además tratar problemas como el de diseño de redes de transporte pú_ blico, que hoy día solo pueden ser tratados a nivel de pequeñas redes ejemplo. Resulta obvio que un problema iterativo que requiere, en cada iteración, realizar una asignación a la red de transporte publico neces^i ta de algoritmos que, aunque menos exactos, sean bastante más rápidos que los existentes.

•380-

Agradecimientos Este trabajo fue realizado como parte de una investigación que cuenta con financiamíento de la Dirección de Investigación de la Pontificxa Uni^ versidad Católica de Chile y del International Research Centre de Canadá. Referencias CHAPLEAU R. (1974) Reseaux de transport en commun: Structure infórmate que'et affectation. Publication N°13, Centre de Recherche sur les Transports, Universite de Montréal, Canadá • CHAPLEAU, R., ALLARD, B. y CANOVA, M. (1982) MADITUC, un modele de planification operationnelle adapté aux entreprises de transport en commun de taille moyenne. Publication N°265( Centre de Recherche sur les Transports, Universite de Montreál, Canadá. CHAPLEAU, R. y DE CEA, J. (1983) User perception of transit network characteristics from the viewpoint of an assignment model. En Paul Barón y Heine Nuppnau (eds.), Research for Transport Policies in a Changing World,SNV Studiengesellschaft, Hamburgo. CHRIQUI, C. (1974) Reseaux de transport en commun: Les problémes de cheminement et d'acces. Publication N°ll, Centre de Recherche sur les Transports, Universite de Montreál, Canadá. CHRIQUI, C. y ROBILLARD, P. (1975) Vol 9, 115-121.

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-337-

DIEZ AÑOS DE OPERACIÓN DEL METRO DE SANTIAGO RESULTADOS Y PERSPECTIVAS

LUIS I R I A R T E D I R E C C I Ó N GENERAL DE METRO

Resumen Medir los resultados del Metro en su impacto en la ciudad y el transpor te es una tarea compleja. La evolución de los p r i n c i p a l e s parámetros desde los tiempos del estudio de transporte que d i o origen al Plan Regu lador, una de cuyas partes es el Metro, es reflejo de algunas políticas contradictorias con las hipótesis fundamentales de dicho Plan. Se presenta el desarrollo físico del Metro y sus principales resultados operacionales, la evolución de la demanda, sus características y nivel de servicio entregado. La local ización de la demanda sugiere promover un sistema de transporte combinado. La capacidad actual de transporte de pasajeros en el Metro, con un parque de ^9 trenes, permite absorber importantes crecimientos de la demanda con un aumento i n s i g n i f i c a n t e de los costos de operación. Todo lo cual deja de manifiesto la importancia de definir un sistema tarifario en una perspectiva de integración de los modos de transporte. El desarrollo futuro del Metro requiere no sólo estudios cuantitativos para estimar demandas sino definiciones de políticas convergentes del sector transporte y de las instituciones responsables del desarrollo ur baño.

-388-,-

1.

Introducción

En Septiembre del año en curso se cumplieron 10 años de la ta en servicio del primer tramo de la Línea 1 del Metro de Santiaj El i n i c i o de la explotación comercial del Metro es la culminación un largo proceso de estudios, proyectos y obras en el cual se des: can los siguientes eventos :

Agosto 1965

:

Se crea la "Comisión Metropolitana de Ti sito Rápido de Santiago".

.Enero 1966 :

Se l l a m a a propuesta internacional para bordar el Estudio del Sistema de Transpx te Metropolitano para Santiago. .' - • Julio 1968 : La firma BCEOM-SOFRETU-CADE entrega el | mer resultado con alternativas para seh cionar un Plan de Transporte.

Octubre 1968 :

Se aprueba el Plan Regulador de Transpor

Mayo

1969 ;

Se i n i c i a la construcción del primer tré

Sept.

1975 : Se inaugura el primer tramo de Línea N°

La intención de este trabajo fue presentar los operación del Metro después de 10 años en relación a contenidas en los estudios originales. Sin embargo, metodológicas para este tipo de comparaciones que se -

-

resultados de las formulac'i hay dificulte derivan de :

falta de información estructurada coherentemente, los tiempos previstos y reales para la ejecución del proyecto son muy distintos. el número de variables y sus interrelaciones es muy grande lo que hace d i f í c i l describir los fenómenos y, más aún, explicárselos corr.ectamente.

Las obras del Metro, como otras, responden a una p o l í t i c a de transporte en un contexto más general de políticas de desarrollo _• no. Luego, resulta francamente complejo pretender a t r i b u i r detem dos efectos en la ciudad a determinadas medidas particulares, al n gen de emitir algunos juicios cualitativos sobre el tema.

-389-

El desarrollo de la red de Metro ha sido acompañado de otra serie de situaciones, en el plano político y económico, muy conflicti-vos, que han i n f l u i d o de una u otra manera sobre los desplazamientos de las personas y los medios de transporte : cambios radicales en la política económica, c r i s is de energía, incentivos al automóvil particular, crecimiento extendido de la ciudad, libertad de acceso, tarifas y recorridos de la locomoción colectiva, desempleo, etc. De modo que, más que referirse al impacto del Metro en la ciudad y en el sistema de transporte, se trata de describir las características observadas y la evolución que han tenido algunos indicadores de la operación del Metro. 2.

Antecedentes Generales

El Plan Regulador de Transporte para Santiago comprende la reaM zación de una Red de Transporte Independiente (Metro), una Red de Trans porte Vial Complementaria (anillos de circunvalación, vias expresas y mejoramiento de standard de vías radicales) y la reestructuración del sistema de recorridos de la locomoción colectiva, asumiendo progresiva mente funciones alimentadoras a la RTI. Siendo esto lo fundamental, se contemplaba también la reformulación de Reglamentos y Ordenanzas del tránsito para p r i v i l e g i a r el uso de la vía p ú b li c a por la locomoción colectiva y, por otro lado, proposición en relación a formas institucionales encargadas centralmente de la gestión y control de todo el sistema de transporte. En la época del estudio Santiago tenía una población de 2.700.000 habitantes, 48.000 automóviles particulares, 11.000 taxis y un parque aproximado de 4.600 autobuses y microbuses. La encuesta origen-destino de 1967 indicaba un total de viajes d i a r i o s en locomoción colectiva de 2.993.000 viajes. Casi veinte años después, la población de Santiago ha aumentado a k.120.000 habitantes, los automóviles particulares suman alrededor de 338.000 unidades, los taxis son alrededor de 25.000 y los vehículos de locomoción colectiva registrados alcanzan a 7-300. En relación al número de viajes se carece de información actualizada. Como referencia la cifra de boletos vendidos por el Banco del Estado en 1983 alcanzó la cifra de 968 millones lo que representa aproximadamente 3.2. millones de boletos en día laboral. Si bien el stock de boletos manejados debe ser importante, también lo es el número de viajes que se realizan sin cortar boletos. En ese mismo año, los viajes promedio en día labora^ en Metro fueron de 371 m i l , de los cuales, en la hora punta, el 31% P*"o viene de la locomoción colectiva.

■390-

Es un hecho que la rebaja de aranceles y la fijación del tipo de cambio por un largo periodo ha i n f l u i d o en el aumento del número de vehículos particulares y de locomoción colectiva. Directa o indirectamente se ha subsidiado el uso del automóvil y se han dado las condiciones para incorporar nuevos vehículos de locomoción colectiva y de taxis al mercado de transporte urbano s i n ningún tipo de regula clon. Junto con aumentar la oferta privada de transporte en los medios de superficie, se incorporan sucesivamente los tramos del Metro, al tiempo que desaparece la Empresa de Transporte Co lectivo del Estado. El esquema anterior se ha visto agravado por la virtual inexistencia de un plan regulador para Santiago lo que ha derivado en la gran expansión de la ciudad y, consecuentamente, contribuyó al aumento del parque de vehículos de locomoción colectiva. Es importante señalar que toda esta dinámica de crecimiento no ha podido ser acompañada por un buen conocimiento de las estructuras de viajes. Sólo se conocen algunos indicadores globales, dentro de los cuales el número y estructura de viajes en Metro es lo más confia ble. De la locomoción colectiva se conoce las lineas y sus recorridos; tal vez el número de boletos cortados en cada línea. Este problema de la información está siendo si parcialmente abordado y ya es posible conocer por ejemplo el flujo de vehículos en 200 estaciones de conteo d i s t r i b u i d a s en la ciudad. 3.

La Red de Metro

Las obras del primer tramo de Línea 1, entre San Pablo y La Mone da se iniciaron en 1969 y, no con pocas dificultades, se terminó a mediados de 1975 para i n i c i a r la explotación comercial en Septiembre del mismo año. Luego lo sucedieron k nuevas extensiones según lo i n d i c a la Tabla 1.

TABLA 1 : Evolución del Metro

-391 La ejecución de las obras previstas en el Plan, bajo la hipótesis lenta, contemplaba para 1980 una red de hk kms : 12 kms de Línea 1, 19 kms de Línea A y 12 kms de Línea 2, en ese orden. Además de cambiar las prioridades de ejecución, se cambió el trazado o ri g i na l de Línea 1 oriente, que terminaba en la Portada de Vitacura, por el eje Providencia-Apoquindo hasta el cruce con Américo Vespucio. En el año 1978 se plantea cambiar el trazado norte previsto para Línea 2 (por Av. Vivaceta) por un trazado que rodea el área central y se orienta al sur, a partir de estación Baquedano por el eje Vicuña Ma ckenna. Cinco años más tarde, después de sucesivas evaluaciones del proyecto, se toma la decisión de construir la primera etapa comprendida entre Los Héroes y Mapocho. Los trabajos se i n i c i a r o n en 1984 y se espera la puesta en servicio en el primer semestre de 1987. Los trazados existentes de ambas líneas presentan un marcado desequilibrio en relación al tipo de zonas que sirve y a la ubicación del recorrido. La Línea 1 atraviesa grandes zonas centrales, densas en empleo y comercio conectándolas con populosas comunas residenciales. El mejoramiento de la accesibi1idad generado por esta línea ha contribuí do a la rey i talización del centro de la ciudad a la vez que ha dado un fuerte impulso al desarrollo comercial de Providencia. El hecho de atravesar la Alameda y Providencia, en toda su longi tud, p r i n c i p a l eje colector de la ciudad, sitúa a L-1 en la mejor ubi cación posible de imaginar, vinculada además a los dos terminales prin : cipales de viajes interurbanos. • La Línea 2, en cambio, ha llegado sólo tangenc¡almente al área central y su p r i n c i p a l función es conectar las comunas del sur de Santiago con el centro, aún cuando el terminal sur (Lo Oval le) no satisface plenamente el objetivo. La llegada a Mapocho por el norte contribuirá a mejorar su cobertura. Se estima un aumento de la afluencia a la Red de un 1% debido a la extensión (TRANSIN,1983) El criterio de minimizar los costos de expropiación y cambios de servicio orientó la decisión de continuar su recorrido por la Avenida Norte-Sur a p a r t i r de estación Franklin. Hoy día algunos piensan.que el trazado correcto debió haber seguido el eje San Diego Bandera con lo cual se accede directamente al centro y aumenta los viajes cortos al interior de la línea dado que atraviesa un eje con bastante comercio.

-392-

*».

Características del Servicio

El Metro dispone de 49 trenes de 5 coches cada uno, con capa cidad para 850 pasajeros (1) y puede transportar alrededor de 20 mil pasajeros por hora, en cada sentido, para los programas de c ircula ción actuales. La Tabla 2 resume la situación operacional del Metro en la actualidad. PERIODO PUNTA PERIODO FUERA PUNTA L-1 N° trenes asignados N° trenes en 1 Inea - 2k Frecuencia (TR/HR) Intervalo Longitud vuelta (Km) Tiempo por vuelta Oferta teórica (pas/hr)

35 ■ 9 23 2^0" 31-6 62'35" 19-550

L-2 1k 15 VO" 17-6 3V15" 12.750

L-1 35 18 17 3'35" . 31.6 62'35" 14.^50

L-2 1k 9 13 V40" 17-6 31*' 15" 11.050

TABLA 2 Programa de circulación día laboral En los días festivos el intervalo entre trenes, en ambas líneas es de 8'0". En un día laboral, en Línea 1 se dan 277 vueltas completas y en Línea 2, 207 vueltas. Los trenes disponibles permiten aumentar la frecuencia en Lí nea 1 hasta 30 (Tr/hr) con intervalos de 2 minutos entre trenes. Ade más, las estaciones están diseñadas para p e r m i t i r estacionamientos de trenes de hasta 8 coches (actualmente se usan con 5) y con un intervalo mínimo de 90 segundos (actualmente 160 seg.). En estas con diciones de circulación, la capacidad de transporte supera los 50.000 pas/hr en cada sentido. La característica principal del nivel de servicio de este me dio de transporte, desde el punto de v i s t a de los pasajeros, es la ra pidez. La velocidad media es de 32 km/hr alcanzando velocidades máxj mas de 80km/hr. En la superficie, en el centro en hora punta, la .velocidad m e d i a es de aproximadamente 10 km/hr.

(1) Conteos efectuados en coches aparentemente saturados indican una ocupación de aprox. 750 pasajeros. Los pasillos no son frecuente mente ut i 1 izados.

-393-

El tiempo de recorrido entre E. M i l i t a r y U. de Chile es de 13,9 minutos. El mismo trayecto en locomoción colectiva de superfi cié es de aproximadamente 25 a 30 minutos en la hora de punta. En 'a Tabla 3 figura el tiempo de viaje entre algunas estaciones.

SP

EC

San Pablo E. Central U. de Chile Los Leones E. Militar Lo Oval le

-

U.CH 9,0 -

LL

EM

15,3 2k,M 5,9 15,0 8,7 -

LO 29,6 20,2 13,9 k ,S -

30,1 20,7 19,2 28,4 33,6

TABLA 3 : Tiempos de viaje (minutos) .

5.

La Evolución de la Demanda

Este indicador es sin duda, el más significativo para medir los resultados de la puesta en servicio del Metro y hubiera sido in teresante contrastar estos resultados con las predicciones de los mo délos de transporte del estudio de 1968. Sin embargo, no es posible porque : - el desarrollo de la red ha sido distinto - no se ha reestructurado la locomoción colectiva en el sentido de alimentar al Metro (una de las políticas básicas del Plan). En el caso del estudio del Metro de Santiago, la probabilidad de que los modelos de demanda pudieran predecir adecuadamente los flujos de viajes en el largo plazo, no debe ser muy alta por las innu merables hipótesis que hubo que darse respecto del comportamiento de las personas frente a un medio de transporte absolutamente desconocido con anterioridad. El sistema de peaje en el Metro permite conocer la afluencia de pasajeros en cualquier período de tiempo. El volumen de pasajeros creció desde un nivel de 12 m i ll on es de pasajeros en 1976 hasta 130,5 millones en 1981. La Figura 2 indica el volumen de pasajeros mensual desde el inicio de la explotación de Línea 1.

-394-

La afluencia media en día laboral ha llegado a 470.000 pasajeros (Octubre 1985) de la cual el 78% corresponde a Línea 1 y el 22% a Línea 2, d i s t r i b u c i ó n que es consecuencia de los deseq u i l i b r i o s señalados anteriormente. En el perfil de afluencia mensual se observa con claridad el efecto de la incorporación de cada nuevo tramo a la Red al canzando un máximo en el año 1981. Los años siguientes se caracterizan por una baja generalizada de número de viajes. En el segundo semestre de 1984 el Metro comienza a recuperar afluencia, tendencia que se acentúa en el año 1985 cuyas proyecciones indican que se superará los niveles de 1981. Esta recuperación se explica principalmente por la significativa diferencia de tarifas entre el Metro y la locomoción colectiva (1). La evolución de la demanda en ambas líneas, sin embargo, ha sido diferente, a partir de la modificación tarifaria que intro dujo un boleto rebajado en un 50% a los viajes que se efectúan al interior de Línea 2 (1982). Comparando el promedio de afluencia en día laboral (sin considerar los meses de enero y febrero) se obtiene lo s i g u i e n t e : (ver Tabla 4)

TABLA 4 : Promedio afluencia día laboral

Si bien el aumento de afluencia de Línea 2 se debe en buena parte al incentivo tarifario para los viajes internos, tam bien hay un efecto de vasos comunicantes en la estación Los Héroes. En 1981, antes del cambio tarifario, el 88% de los pasajeros que llegaba a Los Héroes por Línea 2, trasbordaban a Línea 1. En 1983 este porcentaje bajó al 79% (D.G. Metro,1983), lo que implica que una parte prefiere caminar y ahorrar la tarifa de transferencia. También, auque en menor escala, los pasajeros cuyos via jes se o r i gi n an en el centro con destino Línea 2, caminan hasta Los Héroes y acceden directamente a Línea 2 con ta rifa reducida. ■

(1) El boleto u n i t a r i o dé Metro vale $ 25 y un carnet $ 22 (los viajes sólo en Línea 1 son rebajados en un 50%). La tarifa más fre cuente en locomoción colectiva es de $ 40.

-395-

6.

Características de los Viajes a) Distribución de viajes

En general se ha podido constatar que la estructura in terna de los viajes en Metro, visualizado a través de las tres en cuesta Origen-Destino efectuadas (1980,1981-y 1983), es bastante estable. Esto queda reflejado en la Tabla 5 de d i s t r i b u c i ó n de viajes.

VIAJES __________________1980 Sólo por : L-1/V-1 * L-1/V-2 L-2/V-1 L-2/V-2

37,** 27,6 1,7 6,6

1981

1983

37,2 36,3 0,9 5,0

3^,9 35,6 2,7 7,7

Trasbordos de L-1/V-1 a L-2 L-1/V-2 a L-2 L-2 a L-1/V-1 L-2 a L-1/V-1

5,2 2,7 14,3

4,5

M 2,9 10,9

• 3,6

2,2 2,7 11 ,0 3,2

» V-1 = vía 1 (de poniente a oriente y de norte a sur) TABLA 5 : Distribución de viajes (hora punta mañana)

Entre la primera y segunda encuesta la línea 1 se exten dio entre Salvador y Escuela M i l i t a r aumentado la participación de Línea 1-Vfa 2 y disminuyendo la importancia relativa de los viajes generados en Línea 2. En 1983 se refleja la modificación tarifaria al aumentar los viajes generados en L-2. b) Movimiento en estaciones La estación U. de C h i l e de Línea 1, diseñada como estación de intercambio con la futura Línea 3 que cruza el eje AhumadaArturo Prat, representa por sí sola el 17,3% de-la afluencia a la línea y el 13,8% respecto de la red. El resto de las estaciones re presentan cada una individualmente, menos del 5,3% del total. Las estaciones de mayor afluencia en las horas de punta, en orden de importancia, se dan en la Tabla 6.

-396-

Hora punta de

la mañana

Hora punta de

la tarde

Lo Oval le

4.686

U. de Chile

8.171

E. Militar Las Rejas San Pablo Baquedano

4.287 2.718 2.214 2.004

La Moneda Santa Lucía E. Militar Est. Central

3.106 2.599 2.014 1.934

TABLA 6 : Mayor afluencia a estaciones (Oct.1985)

Las cinco estaciones principales de la mañana tiene carac terísticas de terminales y, en conjunto, el 40% de sus viajes tie nen como destino las estaciones entre Los Héroes y U. de Chile. En las horas fuera de punta, el mayor número de viajes se realiza entre la estación U. de C h i l e y las estaciones P. de V a l d i v i a , Los Héroes, Tobalaba y E. M i l i t a r . El hecho que los pri ncipales volúmenes de afluencia se registren en'las estaciones terminales, o bien, estaciones vinculadas a la convergencia de ejes importantes, nos i n d i c a que potencialmente hay condiciones para desarrollar un sistema de transporte combinado. c) Diagramas de carga en interestaciones Los diagramas de carga i n d i c a n el volumen de viajes (pas/hr) que pasan por una interestación en un sentido. Comparando las dos últimas encuestas se obtienen las siguientes conclusiones : - el perfil de los diagramas es prácticamente igual, lo que refleja e s t a b i l i d a d en los flujos de viaje. - en las horas fuera de punta los flujos están relativamente equilibrados en ambos sentidos de cada línea y el p e r f i l de Línea 1 se asemeja a una curva normal (las estaciones que corresponden al centro de Santiago están en el medio de la línea). - en los períodos de punta, en cambio, se produce la sobrecarga en el tramo Los Héroes-U. de Chile y un d e s eq u ili b r io marcado de los flujos en ambos sentj dos, particularmente en Línea 2.

-397-

Los diagramas de carga constituyen la principal información sobre el perfil de viajes en Metro y se toma como base para diseñar los programas de circulación de trenes. Los distintos programas di señados, que no son otra cosa que la oferta de servicio, deben ha-~ cerse para cada Línea, para tres tipos de días (laboral, sábado y festivos), para los períodos de punta y fuera de punta y, además, para los meses de enero y febrero y resto del año. Estos programas alimentan el sistema computacional PGT (Pro gramador General dé Tráfico) que, además de la función "regulación" de intervalos", efectúa el seguido de trenes en un tablero óptico, comanda las maniobras en terminales, ordena las partidas en estacio nes de acuerdo a los tiempos de detención preestablecidos. Normalmente la frecuencia de servicio de una línea está determinada por la demanda en el tramo más cargado. En el año 1981, la. demanda en el tramo U. Católica-Santa Lucía llegó a 16.596 pasajeros en la punta de la tarde y la oferta máxima posible en esa épo ca era de 20 (TR/HR) lo que equivale a aproximadamente 17.000 (pas/hr). En la práctica, en ese tramo, la capacidad estaba absolutamente saturada. En línea 2, sin embargo, el grado de ocupación alcanzó al 58% con una afl'uencia media del orden de 73-000 pas/día la relación entre el tramo más cargado y la oferta debe estar entre el 75% y 80%, dada la poca v a r i a b i l i d a d del patrón de flujos. d) Distancia y tiempos de viaje. La distancia media de viaje en la Red fluctúa entre 4,8 kms en período fuera de punta y 6,1 kms en la punta de la mañana. Los viajes generados en Línea 2, aún cuando su tendencia es a bajar, reco rren distancias superiores a los generados en Línea 1. La longitud de los viajes también varía entre la punta de la mañana y la punta de la tarde.

PERIODO 8:00 a 9:00 hrs 11:00 a 12:00 hrs 18:00 a 19:00 hrs

LINEA 1

LINEA 2

5,6 4,5 5,2

7,8 6,8 6,7

RED ■

6,1 4,8 5,5

TABLA 7 : Distancia media de viajes (Km)

-398-

En promedio, la estación que genera los viajes más cortos es Los Héroes, en la tarde, y estación U. Católica en la mañana. Los viajes más largos, obviamente, se generan en las estaciones terminales, tanto en la punta de la mañana como la tarde. Los tiempos medios de viaje, consecuentemente, son los siguientes : L-1 8:00 a 9:00 hrs 10,9' 11:00 a 12:00 hrs 8,7 18:00 a 19:00 hrs 10,3 7.

L-2

Red

15,3 12,7 13,1

12,0 9,h 10,8

Los Viajes Combinados

La puesta en servicio del Metro iba acompañada de la reestructuración de los recorridos de la locomoción colectiva.de acuer do al Plan Regulador, con el f i n de aprovechar la gran capacidad de transporte de la Red de Metro y optimizar la ocupación del sistema en su conjunto. Salvo un experimento en pequeña escala realizado entre 1977 y 1980, no ha habido la intención de materializar esta política, o bien, no se dan las condiciones en el contexto de las políticas actuales. .

Sin embargo, la importancia del flujo de pasajeros a las estaciones terminales y los modos de transporte utilizados en el acceso y s alida del Metro obtenidos a 'través de una encuesta demues tra que hay tendencias espontáneas a la transferencia, sin que exis tan ni las condiciones físicas que faciliten el intercambio ni las ventajas tarifarias de un boleto de combinación. Las transferencias entre medios de transporte se producen principalmente en el sentido hacia el Metro, como se aprecia en la Tabla 8. PUNTA MAÑANA Acceso A pié

46,0

En auto En taxi En bus Otros

12,5

9,3

31,1

1,1

Sal ida 85,5

0,9 2,7

10,7

0,2

PUNTA

TARDE

Acceso Sal¡da 80,4

4,1 2,9

12,1

0,5

70,5

4,3 6,8

18,0

0,4

TABLA 8 : Medios de acceso y salida del Metro

-399-

El hecho que los pasajeros transfieran al Metro en forma s i g n i f i c a t i v a en la punta de la mañana, refleja el valor que se le asigna a la rapidez, desde el momento que están dispuestos a pagar doble tarifa, en el caso de taxis y buses, y a asumir los costos de combustible y estacionamiento, en el caso de los autos (los dos tercios de los viajes en auto estacionan cerca del Metro) (1). En la punta de la tarde, siendo menos concentrada que en la mañana, las transferencias disminuyen notablemente. Esta característica es uno de los factores que no se tuvo en cuenta para d i s e ñ a r la operación del boleto combinado en la experiencia 77~80. Estaba basado en un intercambio equilibrado de boletos de Metro y de Buses s i n adecuarlo a la demanda de cada uno . de los servicios. En la práctica, por cada boleto vendido en boleterías de Metro, se vendían 2,5 a bordo de los buses. Las estadísticas señalan que en el mejor período la venta de pasajes combinados en el Metro llegó a representar sólo un 3% de la venta mensual de boletos. Aparte del d e s e q u i l i b r i o en las ventas, lo que generaba acu mulación de boletos en el Metro, el sistema establecido no presenta ba claras ventajas para el usuario, la frecuencia y regularidad de los buses era baja, l i m i t a b a las alternativas de continuación del viaje después del Metro y la rebaja t a r i f a r i a de boleto combinado era poco significativa. Teniendo en cuenta esta exper i'encia, se está intentando nue vamente un plan piloto con líneas de buses que hagan circuitos de acercamiento con estaciones terminales, sobre la base de una tarifa significativamente inferior a la suma de los boletos individuales. De la misma forma, este sistema se puede hacer extensivo a las líneas de taxis colectivos que de hecho ya existen en más de 20 estaciones, muchas de las cuales tienen tarifas inferiores a la locomoción colectiva. Hay dos líneas de combinación que han tenido buena aceptación de parte del público : Metrobus, con 17 minibuses en Escuela M i l i t a r a $ 35 y Línea San Bernardo con 60 buses que hacen el c i r c u i t o NosLo Oval le, a $ 30. Sin embargo, persiste como tema central el problema tarifario. Las particularidades del transporte colectivo en Santiago cons tituyen un obstáculo para una implementación en gran escala. La alta razón empresario/vehículos requiere no sólo que cada línea sea rentable sino también que cada vehículo en sí lo sea. La verdadera

(1) El estacionamiento subterráneo de E. M i l i t a r tiene capacidad para 1.200 vehículos y tiene una tasa de ocupación de aproximadamente el 75%.

-400-

guerra por captar demanda, se traduce en recorridos extremadamente largos que inevitablemente pasan por el centro, se pierde la regularidad y aumenta la v a r i a b i l i d a d de los tiempos de viaje, sin men cionar otra serie de inef¡ciencias del sistema. La subocupación observada lleva a aumentos permanentes de la tarifa lo que incide nuevamente en la sub-uti 1ización. Una alternativa que merece ser estudiada es la creación de algunas líneas de transporte de superficie en combinación con la red de Metro y bajo la misma administración, utilizando vehículos de alta capacidad, no contaminantes.

8.

Resultados Financieros

A p a rt i r de la puesta en servicio del tramo Salvador-E. M{ litar, se produce un cambio en el estado de resultados del Metro : los ingresos operacionales cubren los gastos operacionales y queda un excedente que contribuye a amortizar parte de la deuda externa contraída para financiar el equipamiento (1). La estructura de in gresos y gastos se presenta en la Tabla 9.

Ingresos de Operación Gastos de Operación Personal : Energfa : Mantenimiento : Gastos Generales:

$ 1 -933 >9 $ 1.408,7 $ $ $ $

612,0 362,6 307,4 126,7

Excedente Operacional Relación Ingresos/Gastos

$

525,2 1,37

TABLA 9 : Ingresos y gastos 198*4 (millones de $) La relación ingresos/gastos de 1.37 del Metro de Santiago es un caso bien p art i c ul a r respecto de otras líneas de Metro. Es te mismo indicador en el Metro de París es O.kk, en el Metro de Hamburgo es 0.77 y en el Metro de Londres es de 0.75. Estos resu[ tados son reconocidos internacionalmente como muy buenos, dada la escasa cobertura de la Red.

(1) El saldo de la deuda a Dic. de 1985 es de US$ 32,9 millones,

-401-

9.

Perspectivas de Desarrollo

La situación actual es, en parte, reflejo de las políticas adoptadas en el mercado del suelo urbano y en sector transporte. Santiago ha tenido un gran crecimiento en extensión con baja densi dad, una relación vivienda/trabajo inadecuada en vista de la concentración de actividades en unos pocos centros. Esta forma de ere cimiento y dadas las características estructurales de la ciudad, y~ de los recorridos del transporte, o b l i ga al sector público a grandes inversiones en v i a l i d a d urbana y equipamiento. En el sector transporte las consecuencias principales se expresan en una subuti 1izacion del Metro y de la locomoción colectiva. De persistir, lo más probable es que la locomoción colectiva enfrente un progresivo deterioro del n i v e l de servicio, dada su racionalidad empresarial. No así el Metro que presenta ciertas ventajas comparativas, sobre todo el bajo nivel de sus costos de operación y la vida útil de sus instalaciones y equipos. El Metro por sí solo no puede ser una solución mayoritaria para los desplazamientos y no lo ha sido aún en ciudades que han desarrollado extensas mallas. Necesariamente debe integrarse y comple mentarse con el transporte de superficie. El punto es si este proceso puede generarse espontáneamente, o bien, requiere instancias de planificación y coordinación entre los distintos agentes involucrados. Pero también la complementación plantea la existencia de una Red básica de Metro, medianamente desarrollada, en que se m u l t i p l i quen las estaciones de intercambio entre lineas y con ello, la afluen cia de pasajeros. Sería deseable que el área central de la ciudad fuera servida preferentemente por la red de Metro por capacidad, caU dad y efectos descontaminantes. La perspectiva de i n i c i a r la construcción de la 3a. línea urbana del Metro, ha revivido una ya larga polémica que no ha pasado de ser más que un enfrentamiento de juicios. El c l i m a económico imperan te p r i v i l e g i a razonamientos financieros de corto plazo. Este clima no es favorable a la planificación ni a la optimización del uso del recurso Metro. Sus efectos son apreciables en plazos más largos por cuanto la inercia de la ciudad retarda las reacciones para aprovechar las ventajas de a c c e s i b i l i d a d . Los resultados del proyecto Metro han sido satisfactorios y la colectividad no ha lamentado esta inversión sino, al contrario, de sea las extensiones de la Red por lo menos hasta completar el núcleo central. La imagen del Metro, como servicio de alta calidad, es amplia mente valorado.

-402-

Caben pocas dudas de que el Metro deberá continuar su desarrollo, a partir del hecho concreto de que ya es una realidad. Donde sf existen dudas es en la oportunidad de la inversión y en las alternativas tecnológicas más adecuadas a su desarrollo, en función de las previsiones de demanda. No cabe otro camino que estudiar los próximos pasos a dar, simultáneamente con el desarrollo de iniciativas que tiendan a una mejor uti 1ización de lo ya existente, pasando por una integración de objetivos, incluso institucional, entre los responsables del sec tor transporte y otros que influyen en el desarrollo urbano, particularmente los encargados de programas habitacionales. El Metro plantea la terminación de una red básica de tres líneas urbanas, en el contexto de las proposiciones del Plan Regulador de 1968. No ha habido, hasta ahora, un nuevo estudio de la magnitud y propósitos de éste y si bien se estaría iniciando un estudio estratégico para*Santiago, sus objetivos aparentemente, no es tan orientados a formular un Plan. La posibilidad de continuación de la Red de Metro está ínt[ mámente vinculada, por tanto, a las políticas generales por el sector público en un marco de planificación integral del desarrollo ur baño. Las 'tres líneas urbanas del Metro configuran una malla mínima, en torno a la cual se puede reordenar todo el sistema de transporte colectivo. Referencias D.G.METRO (1983) Encuesta de Origen-Destino de Viajes en Metro. Dirección General de Metro, Santiago. TRANSIN (1983) Evaluación económica prolongación línea 2 del Metro, sector Los Héroes-Mapocho. Informe final a la Dirección General de Metro, Santiago.

FIGURA 1 : Red b á s i c a de Metro

FIGURA 2 : Afluencia mensual

-405-

EFECTO DEL FLUJO EN EL CONSUMO DE ENERGÍA DEL METRO DE SANTIAGO: UN ENFOQUE MULTIPRODUCTO*

Sergio R. Jara Díaz Departamento de Ingeniería Civil Universidad de Chile y Alvaro Valenzuela Alcalde Dirección General de Metro Resumen Reconociendo que el producto de una empresa de transporte es un vector de flujos, se identifica, modela y cuantifica el efecto del movimiento de pasajeros en el consumo de energía por tracción (E) en el Metro de Santiago, A partir de un sistema de ecuaciones construido sobre la base de consideraciones operativas, se postula un modelo genérico compatible con la formulación microeconomica de una demanda derivada por energía. El sistema es estimado con las representaciones vectoriales mas adecuadas del producto, dentro de lo factible, usando 91 observaciones mensuales sobre consumo de energía , afluencia de pasajeros por estación, distancias medias de recorrido por línea, y configuración y extensión de la red. El enfoque empleado permite determinar los efectos directo (peso) e indirecto (frecuencia) del flujo de pasajeros sobre E, que en conjunto explican aproximadamente un 21% del consumo. Del modelo se derivan también los consumos marginales de energía para las diversas componentes del vector de flujos, distinguiendo las contribuciones por peso y frecuencia. La bondad del modelo es medida en varias formas: estadígrafos usuales, invariabilidad de coeficientes ante diversas especificaciones, comprobación en períodos iniciales de marcha blanca y predicción de 12 nuevas observaciones.

* Trabajo desarrollado con fínancíamiento parcial del proyecto 00/39 del Fondo Nacional de Desarrollo Científico y Tecnológico (1984).

-4061.

Introducción

El Metro de Santiago ha alcanzado una producción estable de aproximadamente 10 millones de viajes mensuales, con la actual configuración de red en dos líneas que cubren 25 kilómetros. El costo de operación asociado a este servicio fue de 117 millones de pesos mensuales durante 1984; más de un 25% de este monto corresponde al gasto en energía. A pe_ sar de constituir un ítem importante, no se ha investigado la incidencia que sobre él tiene la cantidad de viajes producidos , aunque se ha supuesto que tal efecto es relativamente pequeño. En este trabajo se establece cuantitativamente el rol que el flujo de pasajeros juega en el consumo de energía del Metro, usando modelos econométrieos. Tales modelos toman en cuenta la composición espacial del total de pasajeros transportados, adoptando el enfoque de multiproduccion propuesto por Jara Díaz (1982, a,b; 1983). Por otra parte, consideraciones operativas ayudan a incorporar analíticamente dos efectos de distinta naturaleza: la influencia de la demanda sobre la frecuencia de los trenes y la incidencia del peso de los pasajeros sobre la fuerza de tracción. En la sección siguiente se formaliza un modelo genérico para explicar el rol del flujo en el consumo de energía. Se muestra allí su consis_ tencia con el planteamiento microeconómico de una demanda por factores. La tercera sección incluye una descripción de los datos, modelos específicos bajo diversas formas del producto y resultados obtenidos. Finalmejí te se presentan las principales conclusiones del trabajo en términos de los consumos marginales de energía. 2.

Planteamiento Genérico ■.

La función de costos de una empresa de transporte corresponde a aquella que entrega el mínimo gasto necesario para la producción de un vector de productos Y a precios de factores W (vector). La única restric ción es que el vector de insumos X a elegir debe ser suficiente como pa_ ra generar técnicamente a Y ; además, es usual que la cantidad de algunos insumos esté dada a priori o no sea una variable en el plazo considerado. Esta función, entonces, es

donde T denota el conjunto de combinaciones técnicamente factibles.

Al analizar en esta perspectiva una empresa de transporte de pasajeros en general, debe considerarse que Y es un vector de flujos, donde cada componente representa viajes por unidad de tiempo entre un determi^ nado par origen-destino, en un determinado período. Además, en el caso particular del Metro, la vía (largo de línea) es un factor fijo. Luego, se espera que la demanda por factores dependa del vector de flujos, del largo de línea y del vector de precios de factores.

-407-

En este trabajo interesa modelar econometricamente la demanda mensual por energía del Ferrocarril Metropolitano de Santiago. Para ello se construye directamente una función de la forma descrita a partir de la estructura y forma de operación del Metro, es decir, a partir de su tecnología. Espacialmente, el Metro tiene hoy dos líneas que corren en dirección perpendicular. La línea 1, de 15,8 km. actualmente, se extieri de en dirección Oriente-Poniente , atravesando el centro de Santiago (CBD) y sirviendo zonas de ingresos medios-altos (Oriente) y medios-bajos (Poniente); la línea 2 corre en dirección Norte-Sur, con una extensión hoy día de 9,6 km. sirviendo sectores de menores ingresos. La Flgu ra 1 muestra la red actual, cuya configuración se ha alcanzado en 5 eta pas entre Septiembre de 1977 y Agosto de 1980. En términos de consumo mensual de energía, puede postularse desde ya la existencia de un mínimo asociado a la distancia total recorrida por los trenes en esa unidad de tiempo, aun si operara vacío. Esa distancia total esta dada simplemente por la frecuencia de pasada de los trenes en esa línea, f¿, multiplicada por la longitud de la misma, L.¡. La frecuencia constituye, de hecho, la variable básica en la operación del sistema; su determinación puede obedecer a dos factores:

es decir, ofrece en la línea i aquella frecuencia que asegure tanto un tiempo razonable de espera como una capacidad suficiente. Hasta 1984 , la línea 1 opera según frecuencia de capacidad debido a su gran demanda, en tanto que la línea 2 lo hace según frecuencia de espera. Esto ge_ ñera un menor tiempo de espera en la línea 1 que en la 2, y un exceso de capacidad en esta última. Sin embargo, el flujo máximo en la línea 1 se genera entre 8 y 9 A.M. y entre 6 y 7 P.M. en día laboral (D.G. Metro, 1983); durante 1984 se opera con una frecuencia de 24 trenes/hora en estos períodos (D.G. Metro, 1984). Lo anterior no es válido para el funcionamiento normal de la línea 1 en ocasiones como domingos y festjL_ vos, períodos en los cuales opera según frecuencia de espera. En resumen, si TK. son los kilómetros mensuales recorridos por los trenes en »

i

.

la linea i, se tiene que

-----------

-408-

lo que es compatible con la formulación que resuelve el problema 1.

-409Cabe ahora discutir la especificación de las variables ligadas al flujo, {Y.} e Y*, considerando que la información histórica recuperable desde 1975 consiste en la afluencia total mensual de pasajeros por estación. Se decidió definir Y. como el flujo mensual entrante al área o conjunto de estaciones i. Una descripción vectorial de este tipo del volumen de pasajeros transportado mensualmente, es mas adecuada mien -tras más estable es la estructura de viajes en el Metro. Cabe hacer notar que la posibilidad de generar flujos estimados entre estaciones usando encuestas 0-D disponibles, se basa exactamente en el mismo su -puesto. En cuanto a Y*, se reconoce como una variable difícil de rescatar a partir de la información disponible de flujo. Se decidió usar como primera aproximación el flujo total (EY.). La definición específica de {Y.} y mejores aproximaciones a Y* son presentadas directamente en la sjL guíente sección. Además de la información sobre flujo, se confeccionó series de cons_u mo mensual de energía de tracción y distancia totales mensuales recorridas en cada línea, para todo el período de funcionamiento del Metro. Los detalles de generación y/o recolección de esta información se pueden encontrar en Valenzuela (1985). 3.

Estimación y Resultados

Habiéndose reconocido que el producto de transporte es un vector de flujos, diversas agregaciones espaciales fueron estudiadas, cubriendo un espectro amplio de todas las posibilidades. Los mejores resultados , que son los que se exponen en este trabajo, corresponden a una agrega -ción del flujo de pasajeros - entendido como afluencia de pasajeros -en cinco zonas. Estas zonas corresponden a los cinco tramos de las suce_ sivas extensiones de la red de Metro y tienen la particularidad de reunir alguna homogeneidad interna tanto desde los puntos de vista socioeconómico como de sus características en cuanto a atracción y generación de viajes. La zonificación empleada se resume, entonces, en, -

Zona 1

: San Pablo - La Moneda


-

Zona 2

: U. de Chile - Salvador

(Y2)

-

Zona 3

: M. Montt - Escuela Militar

-

Zona 4

: Los Héroes - Franklin

-

Zona 5

: El Llano - Lo Ovalle


La Tabla 1 resume valores típicos de las variables relevantes en las distintas etapas de expansión de la red. El modelo planteado postula, explícitamente que el flujo se pasajeros tiene una incidencia sobre el consumo de energía eléctrica por tracción, tanto en forma directa a través de las variables Y. (efecto peso) , como in_ directamente a través de TK. (efecto recorrido). Si bien tales postulados i

-410Red (mes

de inicio)

L

(km)

E

6 rmesJ i0 m 1,6

8,4

(km) l mes J

0,0

9/75

11,6

2,5

2

.

{Y. } 6

fio £«] 1,01 0,0 0,0

0,

LP.o .

0,0

2

3/77

1,5 0,0 0,0

3,4

11,6

3,8

'2,7 ' 2,3 0,0 0,5 0,0.

3,9

11,6

8,6

"3,1 " 2,7 0,0 0,6

5,1

15,8

3/78

12/78

M 3,3 3,0

8,6

8/80

2.2 0,6 1.2

TABLA 1; Evolución de la red del Metro y de las principales variables Y

l

Y

2

Y

3

Y

Y

4

Y

l

1,00000

Y

2

0,98622

1,00000

Y

3

0,61644

0,57883

1,00000

Y

4

0,87102

0,88515

0,57540

1,00000

Y

5

0,83606

0,82374

0,70092 *

0,82347

5

■

1,00000

TABLA 2; Matriz de correlaciones entre flujos (91 observaciones)

-411-

han sido justificados teóricamente, es posible validarlos estadísticameii te. En el caso de la relación indirecta, por ser la variable flujo única en la expresión para TK. , la validación queda dada a través del estadígrafo t (de Student) de dicha variable, que resulta mayor o igual a 6,59, como se desprende de los modelos que luego se analizan. La validación de la relación directa entre el consumo de energía y el flujo de p^a sajeros puede ser realizada mediante un test F. Se plantea como hipótesis a verificar que el flujo no contribuye en forma directa a explicar el consumo de energía por tracción y que, por lo tanto, los parámetros ó. de la ecuación 9 son nulos. El test F se basa en la variación del cuadrado de los errores al imponer esos valores en la ecuación 9. Se define F, como (11) donde, SSR

: Suma del cuadrado de los errores en ecuación restringida.

SSR

: Suma del cuadrado de los errores en ecuación no restringida.

P

i Número de parámetros a testear.

M

: Numero de observaciones.

K

: Número de parámetros en ecuación no restringida.

Se puede demostrar que F sigue una distribución F, en este caso con 5 y 84 grados de libertad. De estimar los sistemas formados por las ecuacciones 8 y 9 restringido y no restringido para la zonificación propuesta, se obtiene F = 43,66. De tablas, F (5,84) para el 99% de significación es 3,24. Siendo F > F(5,84), se rechaza la hipótesis, es decir, el conjunto de parámetros 6. es estadísticamente relevante. El sistema formado por las ecuaciones 8 y 9 fue estimado usando el pr£ cedimiento de Zellner (Seemingly Unrelated Regression) implementado en el TSP. Este sistema genera estimadores más eficientes aprovechando la evidente correlación contemporánea entre u y 6. Por razones econometricas, las estimaciones fueron realizadas para meses equivalentes de 30 días. Al estudiar la matriz de correlaciones entre los flujos de las cinco zonas (Tabla 2 ) se observa que esta es particularmente alta entre las zoiiias 1 y 2. Las encuestas origen-destino que ha realizado la Dirección Gene_ Iral de Metro para conocer mejor su estructura de flujos demuestran que exijs_ [te una relación del tipo ida-vuelta entre los flujos originados en la mañalea en las zonas 1 y 3 con destino en la zona 2, con los flujos originados ■en la zona 2 que se dirigen a las zonas 1 y 3 en la tarde. La correlación |entre los flujos originados en las zonas 2 y 3 no es problemática por cuan_ esta última zona corresponde a la última extensión de red; el caso de la correlación entre las zonas 1 y 2 (dos primeras extensiones de red) sólo puede ser solucionado agregando ambas zonas.

-412Los dos primeros modelos de los cuatro que se presentan en este trabajo corresponden a una aplicación bastante directa del modelo formulado teóricamente, para la zonificación y observaciones descritas; esto es, (12) (13) y su equivalente para la definición pax-kra del producto, (14) (15)

Los modelos anteriores son suceptibles de ser mejorados - al menos conceptualmente - mediante la mejor especificación de una de sus variables. En efecto, el flujo que determina la frecuencia de los trenes en la línea 1 no es, en realidad, el total de la afluencia de pasajeros a la red, pues ello significaría que cualquier pasajero determina con igual probabilidad tal frecuencia. Los antecedentes que aportan las encuestas origen - destino indican claramente que los diversos flujos determinan con distinta probabilidad la carga en los tramos más cargados, que son los que - eventualmente determinan la frecuencia de pasada de trenes en la línea 1. Con algún grado de generalidad se puede señalar que los flujos que determinan frecuencia en esta línea son aquellos que llegan, pasan o salen de la zona 2. Esto da orí gen a los otros dos modelos que se presentan en este trabajo, donde EY. es reemplazado por Y° (afluencia determinante de frecuencia) en las ecuaciones 12 y 14. Los resultados de la estimación de los 4 modelos se muestran en las T.a blas 3 y 4; la gráfica de los valores modelados para E por el ultimo modelo versus los valores reales observados (ambos expresados en mes equivalente) se encuentran en la Figura 2. Al comparar en las Tablas 3 y 4 los resultados de los cuatro modelos, se concluye que la calidad estadística de ellos es la misma, salvo sutilezas. La inclusión de la variable Y°no agrega calidad estadística al modelo producto, probablemente, de la agregación temporal empleada; sin embargo, permite una interesante diferenciación entre los pasajeros que contribuyen y los que Estimados a partir de manipulaciones de matrices 0-D disponibles y de las distancias entre estaciones.

-413,-

Parámetro

Afluencia Total pax

a 6 «1-2 6

3 \ 65

Afluencia Deter. Frecuencia pax-km

16,26 (76,45) 8,61 (10,46) 0,5128 10~2 (1,83) 0,1135 10"1 (5,49) 0,1810 10'1 (0,95) 0.3671 10"1 (6,44)

16,16 (70,66) 8,70 (10,57) 0,2277 10_1 (2,09) 0,8239 10"1 (6,67) 0,7525 10_1 (0,76) 0,2948 (6,78)

16,25 (76,43) 8,62 (10,47) 0,5163 10"2 (1,84) 0,1119 10"1 (5,41) 0,1839 10"1 (0,97) 0,3698 10"1 (6,49)

R2= 0,9965 D-

R2= 0,9964 D-

R2= 0,9965 D-

R2= 0,9964 D-

W = 1,37

W = 1,37

W = 1,37

W = 1 ,37

Coeficientes de ecuaciones de energía Afluencia Total

tí. rime tro V

pax-km

16,18 (70,68) 8,69 (10.56) 0,2262 10""1 (2,08) 0,8335 10"1 (6,76) 0,7366 10-1 (0,74) 0,2925 ( 6 , 7 2 )

TABLA 3;

e

pax

pax

Afluencia deter. frecuencia pax-km

pax

pax-km 12 256 3 (65,50) 0,1987 10~3 (6,60)

12 160 7 (64,97) 12 159.5 (64,96) 0,1548 10~3 0,1546 10"3 (7,12) (7,12)

12 257 4 (65,51) 0,1986 lO-3 (6,59)

R2» 0,9647 D-W R2« 0,9647 D-W

R2= 0,9629 D-W R2- 0,9629 D-W -

=0,9430

= 0,9304

TABLA A:

- 0,9428

Coeficientes de ecuaciones para TK

0,9302

-414no contribuyen a determinar frecuencia, para efectos del cálculo de sus consumos marginales de energía, como se verá más adelante. La definición pax-km. del producto tampoco agrega calidad estadística al modelo, pero le da una mejor expectativa para predecir consumos de energía ante cambios en el patrón de flujos. Para visualizar cuantitativamente a través del segundo sistema la relevancia de los diversos términos que conforman las ecuaciones para E y TKj^, se evalúa a continuación el modelo que hace uso de la afluencia determinante de frecuencia y de la definición pax-km. del producto, para el mes de septiembre de 1983. Este mes tiene 30 días, igual que el mes equivalente usado en las regresiones, por lo que no es necesario in troducir ninguna corrección.

El valor observado para E en este mes fue 5206100 (kwh). El error, también por defecto es de un 0,94%. Al tomar este mes particular se encuentra que el efecto peso explica el 14% del consumo de energía por tracción, correspondiendo el 86% restante al efecto recorrido. El flujo de pasajeros explica el 10,32% del kilometra je-tren de recorrido en la línea 1, lo que hace que el flujo de pasajero e>c plique en forma directa e indirecta el 21,18% del mismo consumo*. Estos re_ sultados son particularmente importantes si se los analiza en conjunto con los consumos de marcha blanca, En efecto , al comparar el consumo de los últimos 14 días de marcha blanca en septiembre de 1975 con el consumo medio de 14 días de operación comercial durante 1976, se observa que los 14 días de marcha blanca consumieron el 88% de lo que consumieron sus equivalentes medios durante 1976 con la misma extensión de red. Es decir, según ésto el efecto peso sería del orden del 12%, muy próximo al 14% encori trado para el mes analizado.

-415-

A partir de las ecuaciones 12 a 15 es posible calcular los consumos marginales de energía por tracción. La expresión para el primer y tercer modelo es

De las ecuaciones 18 y 19 se desprende que el consumo marginal de energía también distingue componentes peso y recorrido, y que los pasajeros que no contribuyen a determinar frecuencia solo tienen componente peso. Esto ultimo sólo es válido para los dos últimos modelos y constituye una interesante ventaja que ofrece usar la llamada afluencia determinante de frecuencia. La Tabla 5 contiene los consumos marginales de los cua_ tro modelos para cada una de las 5 extensiones de la red. Haciendo una breve excursión, se puede señalar que el análisis de los consumos marginales de otros modelos más agregados que fueron estimados es lo que más claramente revela la dudosa y sobretodo escasa información que entregan tales agregaciones; esto, sin perjuicio de que los ajustes estadísticos Kan también inferiores. La definición pax-km. de cada componente del reducto también ofrece una ventaja adicional: el mayor consumo marginal tor efecto peso asociado a una zona determinada como consecuencia de una Leva extensión de red, se ve efectivamente captado con un mayor consumo ■rginal de energía. Es de señalar, por ultimo, que los consumos marginaes que entregan en una única columna los modelos que usan la afluencia ■tal para explicar TK, tienden a ser intermedios con respecto a los dos ■lores comparables que entregan los otros dos modelos. Esto es esperable ada la naturaleza de unos y otros valores: uno corresponde a un pasaje-re medio de entre los que ingresan a una zona, en tanto que el par corres_ onde a dos pasajeros, uno de los cuales llega o pasa por la zona crítica y el otro no. Finalmente, para experimentar el carácter predictivo del ultimo modelo, se han calculado los consumos de energía por tracción para los 12 meses siguientes a la última observación utilizada en la estimación del modelo. Estos valores y los reales observados se encuentran en la Ta bla 6. Los errores cometidos por el modelo varían entre un + 1,8% y un

-416-

Extensión

Zona

Primer Modelo

Segundo Modelo

Tercer Modelo

Y=0

Y-l Y

Cuarto Modelo

Y=l

Y=0

l 4 Y 5

0,0431 (3,95)

0,0375 (4,02)

0,0491 (4,41)

*

0,0435 (4,51)

*

Y

l 2 Y 3 Y 4 Y 5

0,0431 (3,95) 0,0511 (4,60)

0,0400 (3,76) 0,0452 (4,79)

0.0491 (4.41) 0.0594 (5,11)

0.0228 (2,09)

0,0480 (4,03) 0,0534 (5,30)

0,0169 (1,84)

«

Y

t) o M

Y

l 2 Y 3 Y 4 Y 5

0,0511 (4,60) 0.0511 (4,60) 0,1022 (1,03)

0,0494 (4,27) 0,0453 (4,76) 0,1161 (1,27)

0,0594 (5.11) 0,0594 (5,11) 0,1118 (1,12)

0,0228 (2,09)

0,0593 (4,62) 0,0535 (5,28) 0,1233 (1,38)

0,0189 (1,84)

Y

0.0511 (4,60) 0,0511 (4,60) 0,1022 (1,03) 0,3210 (7.33)

0,0514 (4,08) 0,0483 (4,38) 0,1139 (1,27) 0,3176 (7,03)

0,0594 (5,11) 0,0594 (5,11) 0,1118 (1.12) 0,3314 (7,53)

0,0228 (2,09)

0,0593 (4,61) 0,0566 (4,90) 0,1144 (1,43) 0,3686 (7,14)

0,0231 (1,84)

0,0624 (5,37) 0,0624 (5,37) 0,1231 (9,60) 0.1134 (1,14) 0,3322 (7.35)

0,0665 (4,46) 0,0608 (5,02) 0,1086 (8,17) 0,1336 (1,36) 0,3340 (7,24)

0,0738 (5,85) 0,0738 (5,85) 0,1334 (9,85) 0,1263 (1,27) 0.3458 (7,79)

0,0228 (7,09)

0,0818 (4,68) 0,0723 (5,53) 0,1236 (8,34) 0,1510 (1,47) 0,4419 (7,75)

0,0217 (1.84)

Primera

Y

Segunda

Y

u

0)

H

4-1 t-l

l 2 Y 3 Y 4 Y 5

3 U

Y

■U C •H

3

Y

l

oY

2

Y

3

Y

4

Y

5

TABLA 5;

*

*

0,0752 (0,76)

*

0,0752 (0,76) 0,2948 (6,78)

*

0,0824 (6,67) 0,0753 (0,76) 0,2948 (6,78)

Consumos marginales de energía (kwh/mes/pax)

*

*

0,0903 (0,97)

*

0,0908 (0,97) 0,2678 (6,49)

*

0,0222 (5,41) 0,0923 (0,97) 0T2385 (6,49)

-417-

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-0,6% con una media de +0,38%. El hecho de que el modelo tienda a sobrees_ timar el consumo de energía encuentra su justificación en el cambio que ha experimentado últimamente el patrón de viajes: los viajes que hacen uso exclusivo de la línea 2 han aumentado de un 52% a un 60% (porcentaje con respecto al total de la afluencia de la línea 2), disminuyendo así sus distancias medias de recorrido. Este efecto se ve magnificado por un aumento relativo de la afluencia de pasajeros en la línea 2. Si bien esto debiera ser captado por las variables Yk. (= Y.. d.)> no fue posible hacerlo por no disponerse de encuestas origen-destino actualizadas. El cambio señalado para el patrón de viajes fue gradual a lo largo de 1984, cosa que es consistente con el signo de los errores en las 12 muestras. 4.

Comentarios y Conclusiones

A pesar del grado de desagregación de las variables, el cuidado en la obtención de los datos, y el evidente poder predictivo y analítico del modelo, no se debe olvidar que el nivel de agregación temporal es t£ tal. En otras palabras, que no ha sido posible distinguir períodos del día o fines de semana en el vector de flujos mensuales. Esto limita las conclusiones que se pueden realmente extraer del modelo, y se debe estar consciente de ello. Los parámetros estimados pueden ser analizados en términos de la teoría subyacente para probar su consistencia. De más esta notar que las contribuciones marginales por peso y frecuencia estimadas, tienen el signo esperado*. Al revisar los valores absolutos o relativos de algunas va riables, las magnitudes aparecen también aceptables, con algunas observa ciones. Así, en promedio, un kilómetro adicional recorrido por un tren en la línea 1 genera un consumo energético marginal (ot) algo menor que el d£ ble del consumo marginal comparable en la línea 2 (6). Si bien se espera a > 3 por efecto de mayores pendientes y mayor recorrido subterráneo de la línea 1, es probable que este ahí incorporado el efecto de flujos míni^ mos mensuales permanentes en ambas líneas, también mayor en la línea 1; tal efecto correspondería en realidad al peso, pero no sería capturable por ó., parámetro que es sensible sólo a las variaciones de flujo. El caso de los parámetros e y v es menos importante en el sentido predictivo, pues pertenecen a una ecuación auxiliar a la de consumo de energía. Es evidente, sí, que su interpretación es obscurecida por la pre_ sencia de aproximaciones extremadamente gruesas y reconocidamente magnifi_ cadas del flujo generador de frecuencia Y*. En efecto, EY. e Y° sobreestiman Y* debido a la agregación temporal, lo que implica la inclusión de todos los días de la semana y todos los períodos del día con la misma importancia. El caso de EY. presenta más dificultades pues incluye todos los flujos, cosa que no ocurre con Y°. A pesar de ello, las ecuaciones 2, 3, 5, 6 y 8 indican que e debería estar relacionado con la frecuencia de trenes y v con el tamaño de embarque en los períodos en que la frecuencia obedece a la demanda. Así juzgados, el rango de valores estimados de £ parece sobrevalorar la frecuencia, en tanto que v arroja valores sensi* Este tipo de análisis de consistencia en los signos es común en modelos de costo o demanda.

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bles para tamaños de embarque promedio en los tramos de la línea 1 y en los períodos indicados, que son los comprendidos entre 7 y 21 horas en día laboral. En efecto, recordando las ecuaciones 2 y 8, el valor 1/v debe ser corregido por aquel factor que lleve EYJ a un flujo (pax-hora) representativo de los períodos que operan según f . Usando valores del Anuario 1984 (Octubre) se observa que Volumen de pasajeros día laboral n nrn-, ------- rr-r^-- J ■ --------- - 0,8507 Volumen total

Luego,para el v correspondiente (0,0001547),

valor que, considerando una capacidad real de unos 800 pasajeros/tren, cae en un rango razonable ya que representa un promedio de ocupación durante todo el día en todos los tramos. Para interpretar los resultados en términos de consumos marginales de energía en general, el segundo modelo parece el más apropiado ya que incorpora explícitamente la variación de las distancias medias de viaje, y representa el efecto medio de un pasajero cualquiera entrando al Metro en un área determinada, sin importar destino. Los valores obtenidos de ben entenderse como el consumo adicional generado por un pasajero más al mes en esa zona; la importancia relativa, entonces, debería disminuir al aumentar el volumen total entrante en ella. Por otra parte, pasajeros que se movilizan a mayor distancia deberían tener un efecto mayor sobre E. Cada uno de estos factores zonales, volumen y distancia media, tiene una asociación distinta con los aspectos de peso y frecuencia, debido a lo cual no es posible hacer una correspondencia entre los primeros y es tos últimos. * Los flujos representativos y distancias medias para la ultima extensión son las siguientes, en km. y millones de pasajeros respectivamente:

Una explicación para los valores obtenidos de E., en la dirección sugerí^ da en el párrafo anterior, postula que

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Si se analiza en esta perspectiva los valores de E. en el segundo modelo, quinta extensión (Tabla 5), se concluye que la relación 23 es consistein te con los valores en 21 y 22. De hecho, una pretendida relación lineal genera significativas influencias negativa de Y y positiva de d ; esto resulta aun más claro si se observa que el índice d. + Y. se mueve en 1 la misma dirección que E. . La interpretación de parámetros con sentido físico a priori, y el evidente poder predictivo del modelo, permiten proponer con cierta con fianza que, en promedio, 100 pasajeros más al mes provocarán entre 2 y 44 kwh mensuales adicionales de consumo de energía, dependiendo de la z^o na en que entren y si inciden o no en la frecuencia ofrecida. Para una forma de operación dada, estas contribuciones marginales alcanzan solo hasta 30 kwh/mes. En resumen, se postula que la formulación econométrica establecida en las ecuaciones 3 y 9 , capta en forma adecuada el rol del flujo en el consumo de energía de tracción del ferrocarril metropolitano de Santiago. La interpretación de los parámetros responde a las consideraciones opera_ tivas que condujeron al modelo expuesto. El rol del flujo parece ser recogido en forma sensible por la definición vectorial del producto. Se con sidera que el modelo que representa mejor el fenómeno estudiado, es aquel (cuarto modelo en ia Tabla 5)que usa como flujo generador de frecuencia a la suma de los que pasan por la zona 2(centro). Sin embargo, su poder predictivo está condicionado por la disponibilidad de información actual^ zada sobre origen y destino de los viajes. Considerando que el input para el modelo en su forma menos sofisticada, es el vector de flujos mensuales entrantes a las cinco zonas definidas, su uso como predictor de consumos mensuales de energía parece apropia do. De hecho, siempre se podrá proceder como en el ejercicio - alentador, por cierto - de predicción resumido en la Tabla 6» Allí se usó el cuarto modelo, alimentado con información confeccionada a partir de la ultima encuesta de origen y destino de los viajes en Metro, aplicada a las entradas mensuales a las estaciones.

-421Referencias METRO (1983) Encuesta Origen-Destino de Viajes en Metro. Dirección General de Metro, Santiago METRO (1984) Metro de Santiago (Anuario). Dirección General de Metro, Santiago. JARA DÍAZ, S.R. (1982a) The estimation of transport cost functions: a methodological review. Transport Reviews, Vol. 2, N° 3, 257-278. JARA DÍAZ, S.R. (1982) Transportation product, transportation function and cost functions. Transportation Science, Vol. 16, N° 4, 522-539. JARA DÍAZ, S.R. (1983) Freight transportation multioutput analysis. Transporportation Research, Vol. 17A, N° 6, 429-438. VALENZUELA, A. (1985) El Consumo de Energía en la Estructura de Costos del Metro. Memoria de Ingeniero Civil,Departamento de Ingeniería Civil, Uni^ versidad de Chile, Santiago.

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EVALUACIÓN DE LAS CARACTERÍSTICAS CINEMÁTICAS DE UN NUEVO SISTEMA NEUMÁTICO DE TRANSPORTE PUBLICO L. A. Lindau y V.C.S. Ferreira Escola de Engenharia Universidade Federal do Río Grande do Sal

Resumen Este trabajo describe el modelo desarrollado para evaluar el desempeño cinemático del sistema Aeromovil durante la operación automa-izada discreta, aun no implantada en la linea piloto. Después de una ireve descripción de los principios de funcionamento, de los ensayos de campo realizados, y del modelo para simular la operación Manual, presentaremos, detalladamente, los principios del sistema de control y las etapas de formulación del modelo matemático que expresa las relaciones tntre los niveles de presión/depresión disponible en el tubo y el des-ilazamiento del vehiculo. El modelo» implantado en un microcomputador, fue utilizado en la simulación de tiempo del recorrido, consumo energético y otras medidas de desempeño del vehiculo al transitar en trechos |ue separan sucesivas estaciones propulsoras.

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1. Introducción Durante el año 1984, una serie de ensayos fueron realizados a lo largo del trecho de via del Aeromovil, implantado experimentalmente en Porto Alegre. El objetivo de los ensayos fue la determinación de la potencialidad del Aeromovil como un sistema de transporte de pasajeros urb ano. Este trabajo enfoca la evaluación de las caracteristicas cinemáticas de los vehiculos considerando su relación con el desempeño del sistema teniendo en cuenta que, ademas de los tiempos de permanencia de los vehiculos en las estaciones de embarque y desembarque, los tiempos del recorrido en los trechos de la via son los principales determinantes de la capacidad del transporte (Lindau, 1985 a j b ) . o

Principios de Funcionamiento *

El sistema de transporte Aeromovil se encuentra implantado a lo largo de la Av. Loureiro da Silva en Porto Alegre, Rio Grande do Sul, Brasil. En su estado actual de desenvolvimiento, posee una única estación de embarque y desembarque y un trecho de via recta y plana con aproximadamente 650 metros de extensión, lo que lo caracteriza como un sistema experimental. El vehiculo, con 25m de longitud (Figura 1) , transita sobre vias apoyadas en una viga elevada de hormigón pretensado con sección interna hueca de 1 m , tipo cajón abierto. El tubo de la via es compue^ to de vigas moduladas con una longitud de 25m apoyadas en pilares igual_ mente espaciados. En el interior del tubo se encuentram aletas que son rigidamente ligadas a las estruturas de los vehiculos por meio de barras de acero. Una hendidura longitudinal a lo largo de toda la extensión de la via, vedada por elementos flexibles, posibilita el desplazamiento del conjunto aleta-vehiculo. En una de las extremidades de la via esta localizada una unidad estacionaria denominada de conjunto moto-propulsor. Consiste en un grupo motor-compresor de aire tipo centrifugo que tiene por finalidad crear succión o presión positiva dependiendo de la posición de las válvulas neumáticas que conectan el conjunto a la via. La acción del diferencial de presión en las aletas responde por la propulsión del vehí^ culo. 3. Desempeño Cinemático Actualmente el control del sistema es manual, siendo realizado externamente al vehículo por un operador localizado en una cabina de comando que acciona las válvulas neumáticas de comando. Las válvulas permiten apenas las siguientes operaciones: presión positiva o succión en el tubo, operación totalmente cerrada (efecto pistón), totalmen te abierta, 1/3 abierta e 2/3 abierta. Durante la evaluación del desempeño cinemático del vehículo en la linea piloto, fue utilizado un acelerómetro lineal con salida analógica conectado a un registrador gráfico e a una placa conversora ana-

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lógica-digital instalada en un microcomputador. Cuatro serie de testes fueron realizados englobando las siguientes alternativas Operacionales de desplazamiento del vehículo: aceleración por presión en la aleta, aceleración por depresión e desaceleración por presión. Para representar diferentes condiciones de operación, en cada una de las series se varió la carga del vehículo. Pasajeros fueron simulados por bolsas de arena de 65 kg. distribuidas uniformemente en el piso e asientos del vehículo hasta un máximo de 300 bolsas, compatibles con la capacidad máxima propuesta. Los resultados experimentales indicaron que los perfiles de aceleración por presión y depresión se aproximan a los del modelo de aceleración lineal donde la aceleración máxima es adquirida después del inicio de la movimentación del vehículo, apareciendo una diminución lineal de la aceleración a medida que aumenta el tiempo recorrido. Las siguientes relaciones fueron establecidas para válvulas totalmente abiertas:

donde ap indica la aceleración inicial (m/s) , sp representa la relación de variación de la aceleración (m/s ) , K expresa la ocupación del vehículo (%) y R indica a correlación entre as respectivas variables y la capacidad del vehículo. Con relación al frenado por reversión de flujo de aire en el tubo, se verificó que la misma puede ser representada por un modelo mixto que incluye un periodo inicial de desaceleración lineal y un periodo final de desaceleración constante donde el módulo de la relación de desaceleración final se aproxima al de desaceleración inicial dada al vehículo. Para que estos niveles de desaceleración sean alcanzados es necesario que, una vez adoptada la decisión de proceder a la reversión máxima de fluyo de aire en el tubo, quede el operador impedido de modular las aberturas de las válvulas de modo a corregir la posición final de parada del vehículo. En la Figura 2 están representadas las tres etapas del perfil aceleración x tiempo: aceleración lineal, desaceleración lineal y desaceleración constante. Con base en estas etapas, se desenvolvió un modelo cinemático (Lindau, 1985c.) , que, a cada incremento de tiempo, reevalua las características cinemáticas del vehículo (aceleración o desaceleración, velocidade y distancia recorrida) . En función de los parámetros de entrada y de actualización del desenpeno, ecuaciones embutidas en el modelo, permiten la determinación de la duración de cada etapa.

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¿

Operación Manual

Con el objetivo de comparar los tiempos de recorrido del vehículo operado manualmente con los resultados produzidos por el modelo cinemático, fueron realizadas algunas mediciones en la linea piloto. En las configuraciones Operacionales que se aproximaban mucho de la rutina diaria del operador (vehículo vacio parado junto a la estación de embarque e desembarque de pasajeros) , los resultados de campo se aproximaban mucho a los obtenidos con el modelo. Pero como los niveles de aceleración varian significativamente con la carga del vehículo, es prácticamente imposible esperar que el operador sea capaz de juzgar el exacto instante en que debe ser iniciado el proceso de reversión máxima del flujo de aire en el tubo de forma que el vehículo vaya a parar exactamente en la posición final pre-establecida. De hecho, durante los ensayos de campo se verificó que, bajo condiciones variables de carga, las posiciones finales no siempre fueron exactamente alcanzadas. Durante la operación comercial es de esperarse que el operador con-1 trole constantemente las caracteristicas cinemáticas del vehículo, exe-cutando modulaciones en las válvulas del grupo moto-propulsor en la etapa de frenado, para que el vehículo alcance la posición final de parada dentro de un margen aceptable de error. Durante algunos ensayos de operación manual simulada de parada (Zanutto et al , 1985) se verificó una desaceleración media de frenado del orden de aproximadamente 0,3 m/s , para que la precisión de parada fuese inferior a 2m en 90% de los casos estudiados que engloban varios niveles de carga del vehículo. A partir de este resultado, se elaboró un modelo con solamente dos etapas: aceleración lineal e desaceleración constante. Este segundo modelo produce tiempos de recorrido significativamente mayores que los obtenidos por el modelo anterior. 5. Operación Automática Ninguno de los modelos anteriores abordó la simulación de la operación automática discreta do Aeromovil. Todo el ecuacionamiento utilizado para representar el desplazamiento del vehículo a lo largo de un trecho partió de la hipótesis que seria posible dar inicio al proceso de frenado en un determinado instante, de forma que el vehículo fuese a parar en la estación subsiguiente de embarque e de desembarque de pasajeros dentro de los padrones de performance cinemática embutidos en el programa. Para representar la operación automática, aun en fase de desenvolvimento y, consequentemente, aun no implantada en la linea piloto, se optó por la elaboración de un modelo que posibilita la simula-" ción de interacciones existentes entre vehículos, conjunto moto propulsores, sensores de via e demás instrumentos previstos para el control automático de la operación. El sistema automático propuesto por el fabricante se basa en el principio de la operación del vehículo de acuerdo con los desempeños cinemáticos que conduzcan a idénticos tiempos de recorrido a lo. largo de los diferentes trechos entre estaciones de embarque y desembarque. Como consequéncia resulta que, cualquier vehículo, independien-

-429temente de su ocupación, deberá recorrer cualquiera de los trechos entre estaciones de embarque e desembarque en un periodo constante de tiempo. En otras palabras, un vehículo vacío deberá recorrer un trecho corto en el mismo tiempo que otro, ocupado, aunque tenga que recorrer el trecho mas largo de la línea. Como la aceleración varia con a ocupación de los vehículos, para cada carga habrá un perfil velocidad x distancia que, una vez respetado, posibilitara al vehículo recorrer un determinado trecho dentro de un intervalo pre-especificado de tiempo. En la práctica, de acuerdo con lo demonstrado por la figura 3, fueron sugeridos quatro perfiles. Se presupone que la interaciÓn entre los sensores de la via, microprocesadores del vehículo e de la estación deberá posibilitar el control del desenvolvimiento del vehículo dentro del perfil que mas se adapte a su carga. 6. Control. Durante la Operación Automática De acuerdo con informaciones dadas por el projectista, fue posible detallar el proceso de desplazamiento del vehículo A entre dos estaciones, de acuerdo con la Figura 4: a. el vehículo A, después de terminado el embarque y desembar que de los pasajeros con origen y destino en la estación A, esta livre para recorrer el trecho entre las estaciones A y B; b. una señal es transmitida por el operador de la estación A a los microprocesadores localizados en la estación B. Simultáneamente son enviados señales a las válvulas 2, 17 y 18 (2 y 17 abren y 18 cierra) ; c. los microprocesadores interpretan la señal y comandan las válvulas 15, 13 y 7 (15 abre 1/3 encuanto 13 y 7 abren totalmente), iniciando la propagación de la onda de succión en el tubo; d. el vehículo A inicia

la movimentación rumbo a la estación

B; e. el vehículo A es detectado por los 19 e 29 sensores del trecho (1) ; f. los microprocesadores de la estación B interpretan los señales emitidas por los 19 y 29 sensores del trecho, calculado a ace leración del vehículo A, que, cuando comparada con aceleraciones tabula-

___________________

(1) El 19 y 29 sensores del trecho están dispuestos, respectivamente, a 3 y 4 metros del 19 imán del vehículo considerando que el mismo este en la posición ideal de parada en la estación A. El vehículo carga dos imanes que distan 0,5 m uno del otro.

c

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das (2), permite la selección del perfil velocidade x distancia a ser inicialmente adoptado; g. con base en el perfil seleccionado, la válvula la posición 1/3 cuando el vehículo está hasta con 30% de la fil 1 o 2) adoptando la posición 3/3 (totalmente abierta), vehículo está con mas de 70% de la carga (3);

15 mantiene carga (per cuando el

h. en el momento en que la aleta posterior del vehículo A pasa la válvula 2, esta y la válvula 17 son cerradas, abriéndose la válvula 18; i. al cruzar los demás sensores del trecho (4), las posiciones y velocidades del vehículo A son interpretados por los microproces adores de la estación B, procesándose eventualmente, una variación en la posición de la válvula 15 o una alteración en el perfil inicialmente seleccionado por el vehículo A (5); j. el paso (i) es repetido hasta que el vehículo A pasa la posición del sensor de comienzo del régimen; 1. los sensores subsiguientes tienen por finalidad permitir la modulación de la abertura de la válvula 15 de forma que el vehículo siga la velocidad dictada por su perfil; (2) Las aceleraciones tabuladas fueron obtenidas del propio modelo de simulación. Tor lo tanto, fue extraída del modelo la aceleración del vehículo al cruzar los primeros dos sensores: 0,90 m/s2 (perfil 1 = vazio) ; 0,55 m/s2 (perfil 2 =30% de la carga); 0,35 m/s2 (per; fil 3 = 70% de la carga); 0,25 m/s2 (perfil 4 = lleno). El perfil inicialmente adoptado es aquel cuja aceleración mas se aproxima de la aceleración del vehículo. (3) Se considero un tiempo de efectidad o sea, un intervalo de tiempo recorrido entre la emisión del comando de variación de posición de la válvula y el instante en que la aceleración del vehículo alcance el nivel correspondiente al nuevo valor de presión/succión en el tubo, compatible al descrito en Zanutto et al (1985), 0,9s en presión/pistón, y 2,4s en succión. Durante eses periodos, se supuso que la aceleración variase linealmente. (4) Los sensores en los primeros 40m de percurso están dispuestos en intervalos de 5 metros. De 40m a lOOm están dispuestos a cada 10 metros. De lOOm hasta lOOm antes del comienzo de la desaceleración, punto este calculado a partir del perfil 4 de velocidad x distancia, la distancia entre sensores es de 25m. De este punto en adelante hasta la estación, los sensores están dispuestos en intervalos de lOm. (5) Las decisiones para mantenimiento o alteración de la posición de la válvula 15 están descritas en detalle en los flujogramas de Lindau (1985d,) .

-431m. a 300m de la estación B, una bobina fijada en la via dis para el sistema de operación de frenaje instalado dentro del vehículo A, constituido por microprocesadores programados para comparar la velo cidad e la distancia del vehículo con valores calculados para el perfil velocidad x distancia de frenado; < n. el paso (1) es repetido hasta el momento en que el vehículo A cruza el sensor del trecho localizado a aproximadamente 30 metros antes del punto del comienzo de la desaceleración para el perfil considerado, cuando a válvula 15 cierra, dando por iniciado el proceso de frenado por el efecto pistón, donde el ventilador trabaja en vacio; o. la suplementación de frenado (6) se comienza en el instante en que los microprocesadores del vehículo A detectan que el mismo alcanza el nivel de velocidad x distancia de frenado calculado a partir de la desaceleración constante de 1 m/s . p. a ,25m del punto final de parada, una bobina instalada en el trecho coloca en cero los contadores de los microprocesadores del vehículo de forma de obtener una mejor precisón en la parada. Se, por alguna razón el vehículo B no estuviese dejando la estación B y/o la válvula 3 no estuviese abierta, el comienzo de la frenada do vehículo A es anticipado en 50m. Eso esta para garantir la parada del vehículo A antes de la estación B. En este caso, el sistema de frenos de las ruedas es accionado por una bobina alternativa localizada junto a la principal descrita en el paso (m) . Una vez desencadenado el programa alternativo de frenado, la válvula 3 permanece cerrada hasta la parada completa del vehículo. La válvula 3 solamente sera nuevamente abierta después del vehículo B cruzar la válvula 4. Abiertas las válvulas 3 y 8, el vehículo A es llevado hasta la estación B por operación manual efectuada pelo operador de la cabina de la estación B. Antes dé describir el modelo utilizado para calcular el desplazamiento del vehículo en la operación automática discreta, es necesario abordar algunas de las hipótesis básicas adoptadas: a. la operación automática, no se encuentra aun implantada en la linea piloto. La formulación matemática adoptada parte del principio que sea posible operar comercialmente el sistema Aeromovil de acuerdo con los 15 pasos anteriormente descriptos; b. que sea posible introducir un transdutor en la región de las válvulas 15 y 16 que posibilite el alivio de presión en el tubo durante la aplicación del efecto pistón de tal forma que la desacelera ción,, independientemente de la carga da posición y velocidad del vehícu lo, nunca pase el valor de 0 , 7 m/s ;

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■•

r%

(6) Como el frenado por efecto pistón deberá estar limitado a 0,7 m/s , ella devera ser suplementada, hasta el valor de 1 m/s , por un siste ma de frenos de rozamiento instalado en las ruedas del vehículo.

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c. que el freno de rozamiento en las ruedas, una vez acionado garanta a complementacion de la desaceleración del efecto pistón hasta 1 m/s2; d. que la precisión de parada en el frenado conjugada esté" dentro de la variación admisible. 7, Formulación del Modelo La operación automática discreta es simulada através de un programa desarrollado para reproducir el comportamiento cinemático, dinámico e energético de un vehículo que transita a lo largo de un trecho que separa dos estaciones propulsoras. Para la formulación matemática del problema (Ferreira, 1985) fueron desarrollados dos dominios físicos acoplados: el primero, centrado en el vehículo, envolviendo su equilibrio de fuerzas; el segundo englobando el sistema de propulsión y el fluxo de aire en el tubo con las respect' ...-; resistencias. El vehículo y las fuerzas en el actuantes son analisados en el primer dominio. El esfuerzo de tracción, que actúa sobre las dos aletas del vehículo, se origina en la diferencia de presión producida por el conjunto moto-propulsor. El nivel de presión en las aletas varia en función de la posición del vehículo con relación al conjunto motopropulsor teniendo en vista las perdidas de aire a lo largo del tubo. De forma genérica, la ecuación de equilibrio para el movimien_ to del vehículo puede ser expresada por:

Las fuerzas resistentes del primer dominio son debidas a la resistencia al movimiento del vehículo. En la ecuación (2) están coloca as, respectivamente, las fuerzas que representan la resistencia de rozamiento de las ruedas y bujes, resistencias devida al rozamiento en las juntas de la vía, la resistencia devido al arraste aerodinámico de los vehículos y a las eventuales resistencias devido a las rampas e las curvas de la via,

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En la formulación matemática del segundo dominio, considerando a complejidad del desplazamiento del aire en el interior del conducto, fue necesario adoptar hipótesis simplificadas basadas en el supuesto escurrimiento incompresible, unidimensional e isotérmico del aire, considerado como un único bloque de masa. La hipótesis de incompresí-bilidad del aire se fundamentan en los bajos niveles de velocidad alcan.zados por el fluxo de aire. Se observó, mientras tanto, que en situaciones transientes bruscas con las alcanzadas durante el comienzo del movimiento del vehículo y durante la etapa de frenado, el régimen de escoamiento se altera significativamente. Se cree que el efecto oscilatorio del fluxo del aire y la presión en el interior del conducto sea devido a tres factores principales: caracteristicas del ventilador que provoca la fluctuación del flujo del aire en puntos anteriores al punto Óptimo de operación, efectos de compresibilidad del aire, y la característica exitadora de las vedaciones de goma a lo largo de la via y en las aletas. Este efecto oscilatorio aun no fue incorporado al modelo matemático, mereciendo una investigación mas detallada e completa. En estas condiciones, la ecuación que representa el movimiento del aire en el interior del conducto puede ser expresada por,

onde x e y representan los ejes (x es el eje axial del conducto) , p es la masa específica del aire, V es la velocidad del aire en la dirección axial del conducto, p es la presión termodinámica del aire a lo largo de x, y, y es la viscosidad absoluta del aire. Sustituyendo las fuerzas viscosas por la expresión de la perdida de carga en el conducto de sección circular equivalente obtenemos:

donde f es el factor de rozamiento en función de la rugosidad interna del conducto e del régimen de escoamiento del aire y D es el diámetro equivalente de la sección del conducto. Integrando la ecuación (4) para los diferentes trechos (espacio entre aletas, entre sistema moto propulsor y vehículo, entre vehículo e salida atmosférica) y considerando que la longitud de succión se altera en la medida en que el vehículo se desplaza en via, se obtiene para el segundo dominio, la siguiente ecuación,

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donde A es la área de perdidas . Las ecuaciones que expresan la presión disponible por el ventilador en función del caudal total de circulación por el ventilador, Qt, fueron determinadas experimentaimente (Ferreira, 1984) para dos rotaciones,

Las ecuaciones 1, 5, 6, 7 y 8 forman un sistema con resolución numérica posible, donde la aceleración del vehículo que considerada como variable dependiente. La condición inicial para el sistema es dada por,

8.

Modelo Numérico

En su versión actual, el modelo para evaluar el desempeño del sistema Aeromovil consiste en dos programas. Un genera los perfiles velocidad x distancia para 4 diferentes cargas del vehículo y el otro simula el desplazamiento del vehículo por un trecho que separa dos estaciones de embarque y desenbarque. Como datos de entrada, el primer programa requiere el número de trechos que compone una determinada línea, las coordenadas de cada estación, el tiempo de recorrido propuesto, las cuatro aceleraciones medias correspondientes a los respectivos perfiles velocidad x distancia a ser alternativamente adoptada por los vehículos en los trechos, la aceleración del frenado común a todos los perfiles. Este programa tiene por objetivo: a. evaluar si el tiempo de recorrido inicialmente propuesto es compatible con el trecho crítico de una linea, aquel trecho que re quiere el mayor intervalo de tiempo para ser vencido por un vehículo totalmente cargado; b. localizar, por coordenadas, los sensores de todos los tre chos del circuito; c. asociar, a cada sensor, cuatro velocidades, cada una cor respondiendo a uno de los diferentes perfiles velocidad x distancia. El segundo programa simula, a cada intervalo de tiempo, las caracteristicas cinemáticas, dinámicas y energéticas de un vehículo en el trecho entre dos estaciones propulsoras. Se inicia el análisis por la etapa de permanencia del vehículo en la estación también referida como etapa de embarque/desembarque. Cuando en movimiento, el vehículo pasa sucesivamente, hasta su parada en la estación subsiguiente, por las etapas de aceleración, régimen y desaceleración.

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La etapa del movimiento del vehículo comienza en el instante de la abertura de las válvulas. El desplazamiento del vehículo se inicia en el momento en que el diferencial de presión supera las fuerzas resistentes al movimiento. Cada vez que el vehículo cruza un sensor de la via, ocurre la comparación de su velocidad con la dictada pelos sensores para su perfil de desplazamiento. De acuerdo con los resultados com parativos es alterada la posición de la válvula y consecuentemente el nivel de presión del aire en el conducto. La etapa de aceleración es encerrada cuando el vehículo cruza el sensor de inicio de régimen del perfil. Ocasionando la imposibilidad de obtención, en la practica, de un movimiento rectilíneo uniforme, es necesario realizar una serie de correcciones de la velocidad através de la modulación de las válvulas del sistema moto-propulsor. El frenaje del vehículo es realizado por la conjugación del efecto pistón con el efecto de rozamiento. La simulación del efecto pistón del sistema Aeromóvel fue perjudicado por la inexistencia de estudios específicos en la línea piloto. Como el sistema conjugado de frenaje aún no se encuentra implantado en la linea piloto y, consecuentemente, existiendo la imposibilidad de obtener parámetros para modelar detalladamente esta operación, se desenvolvió un modelo simplificado basado en algunos pocos ensayos de campo que no permiten conclusiones quanto a la precisión de parada del vehículo en las estaciones. El segundo programa de modelo numérico fue ajustado con los datos levantados por ensayos de campo. Para la calibración del programa fueron simuladas condiciones similares a las ensayadas. La Figura 6 posibilita una comparación entre curvas experimentales e restItados producidos por el programa en la fase de aceleración con la válvula totalmente abierta. 9. Resultados

Los dos programas, implantados en un mi erocomputador, actúan en conjunto. Los datos de salida del programa de generación de perfiles son almacenados en archivos para lectura posterior por el segundo programa. Con este proceso, es posible modelar qualquier trecho que separa estaciones subsiguientes de embarque y desembarque de pasajeros. Los resultados del programa que procesa el desplazamiento del vehículo pueden ser alternativamente direccionados a uno de los siguientes canales de salida: a. video do micro (gráficos o resultados numéricos); b. graficador; c. impresora convencional

La Figura 7 presenta los resultados generados por el modelo através del graficador. Los puntos indican la localización de los sensores con las respectivas velocidades dictadas por los 4 perfiles. El vehículo adopta, de acuerdo a su ocupación, el perfil de menor aceleración.^ Las oscilaciones de velocidad son propias del principio de propulsión e sensoreamiento del sistema pues: a. informaciones referentes a la velocidad del vehículo solamente son obtenidas en la medida que el mismo cruza los sensores de la

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vi í\ *

b. alteraciones en la posición de las válvulas del gru po moto-propulsor solamente ocurren cuando las velocidades detectadas pasan los limites previstos para los respectivos perfiles de velocida des ; c. alteraciones en la posición de las válvulas requie ren un periodo relativamente largo para la plena efectividad en la ale ta do vehículo; d. los dos niveles utilizados para el control de velocidad en el periodo del regimem, o sea, pistón y válvula a 1/3, resultan, respec tivamente, en desaceleraciones y aceleraciones muy elevadas. De las otras configuraciones simuladas se observo que las variaciones en la velocidad son tanto mas pronunciadas cuando menor es la carga del vehículo. Como formas de reducir tanto la frecuencia como la amplitud de las oscilaciones, se sugiere la introducción de un o mas n i. ve 1 c J j c comando entre las posiciones 0 a 1/3 de la válvula, además de una mayor densidad de los sensores en la via. La Figura 7 presenta también otros datos de recorrido producidos por el modelo: distancia recorrida en la simulación, tiempo del recorrido, consumo energético total y específico, velocidad media y máxima, ademas de la relación media de aceleración inicial. 10. Conclusión En este trabajo se describe la metodologia adoptada para evaluar el desempeño del Aeromóvil durante la operación automática. Como el sistema automático aún esta en fase de concepción y consecuentemente aún no implantado en la linea piloto, se desenvolvió un modelo que asocia las características dinámicas del sistema propulsor al compor tamiento cinemático del vehículo al simular las interacciones existentes entre vehículos, conjuntos moto-propulsores, sensores de via, micro-procesadores ubicados en los vehículos en las estaciones y demás equipamentos utilizados en el control de la operación automatizada. El modelo fue calibrado y posteriormente usado para evaluar tiempos de recorrido, velocidades Operacionales, consumos energéticos ademas de otras medidas de desempeño para trechos rectos o curvos con distancias variables, que separan sucesivas estaciones propulsoras. Con base en los resultados obtenidos, es posible estimar las potencialidades del sistema en términos de capacidad de transporte. El modelo dBmos~tr6 , también, su utilidad en el proceso de desenvolvimiento de la concepción de la operación automática, especialmente en lo que respecta a la necesidad de ser introducida una mayor modula cion de las válvulas de comando del flujo del aire en el conducto.

-4 37-

Referencias FERREIRA, V.C.S. (1984) Analise do sistema de propulsao. Relatorio n? 0.5. 0 7 / 84 , Fundacao Universidade-Empresa de Tecnología e Ciencias , Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Brasil. FERREIRA, V.C.S. (1985) Analise simulada do sistema de propulsao. Relatorio n? 0.5. 11/84, Fundacao Universidade-Empresa de Tecnología e Ciencias, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Brasil. LINDAU, L.A. (1985 a ) Urna metodologia para avaliar os tempos de embarque e desembarque no transporte publico. V Congres so Nacional de Transportes Públicos, Belo Horizonte, Brasil. LINDAU, L.A. (1985 b ) Urna metodologia para avaliar os intervalos de tempo de um sistema pneumático de transporte urbano. XVIII Simposio Brasileiro de Pesquisa Operacional, Instituto Técnico de Aeronáutica, San José1 dos Campos, Brasil. LINDAU, L.A. (1985 c.) Urna analise cinemática preliminar do aeromóvel. III Encontró de Pesquisa Operacional do Rio Grande do Sul, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, Brasil. LINDAU, L.A. (1985 d ) Performance do sistema aeromóvel. Relatorio n9 O.S. 12/84, Fundacao Universidade-Empresa de Tecnología e Ciencias , Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Brasil. ZANUTTO, J.C., CARD0S0, J.E.D. y TAMASHIRO, S. (1985) Analise do sistema de controle e sinalizacao, Relatorio n9 21537 do Centro de Desenvolvimento Ferroviario, Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de Sao Paulo, Brasil.

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-439-

FIGURA

2;

Etapas del modelo cinemático

-440-

-441r

-442-

-443-

-444-

-445SELECCION DE LA LOCOMOTORA DIESEL-ELÉCTRICA ÓPTIMA -

Margaret Müller * Maria Cristina Fogliatti de Sinay ** Antonio Carlos Tancredo *** Resumen El objetivo del presente trabajo es el de proponer un procedimien to técnico-económico con el que se pueda especificar la locomotora dieseleléctrica, y en consecuencia el tren, que transporte una carga dada por una ferrovía de características conocidas, al menor costo. La locomotora escogida será denominada "óptima". Por ser muchos los factores que influyen en el desempeño de una locomotora, (sus características técnicas, manera de conduzir del maquinis ta, características de la demanda, de la vía, etc), y por ser muy difícil la avaliación numérica de los mismos, después de una revisión bibliográfica ex tensa, se optó por escoger como parámetros o variables de decisión que irán a representar a la locomotora óptima, los siguientes: y : potencia bru ta

> y9: peso adérente, y para decidir la formación del tren óptimo y : nú-

mero de locomotoras. Seleccionadas estas variables, fue definida analíticamente una fun ción que representa el costo anual de transporte en las variables de deci sión que varían en intervalos restrictos por condiciones técnicas y operacionales. Esas condiciones consisten básicamente en respetar el intervalo de variación de la velocidad de régimen continuo e impedir que el numero de trenes por dia y por sentido, supere la capacidad práctica de circulación dia ria de trenes de la vía. Con la finalidad de resolver problemas numéricos, fue desenvuelto un programa en lenguaje Fortran en el que son conjugados el proceso de bus queda exploratoria de Hooke y Jeeves y el Método de las Penalidades. Finalmente, algunas aplicaciones del procedimiento en

ferrovías

brasileras fueron realizadas. * FINEP/MINISTÉRIO DE CIENCIA Y TECNOLOGÍA ** - INSTITUTO MILITAR DE INGENIERÍA *** - ENEFER S.A.

-446lm- Generalidades: La siguiente premisa fue estipulada para desenvolver el trabajo: "El tren será dimensionado para vencer los trechos de greide critico, rebocando la máxima carga posible en velocidad de régimen continuo . (El valor de esta velocidad será dado por la intersección de las curvas de esfuerzo tractor y de aderencia)". Las siguientes consideraciones fueron necesarias para simplificar el trabajo: 1- La ferrovía deberá tener características geométricas previamen te definidas, ser simple y no precisar de duplicación. 2- Esa ferrovía presentará confiabilidad Operacional, lo que asegurará el cumplimiento de los programas de transportes. 3- El trabajo será desenvuelto para trenes con único origen y des tino y carga unitaria. Los siguientes parámetros deben ser previamente calculados

pues

influencian las variables de decisión: ■

1- El coeficiente de aderencia en el contacto de la rueda y el riel en la partida del tren, n : Este parámetro depende de la calidad de la vía y del avanzo tecnológico de las locomotoras. Cuanto mayor es su va lor, menor es el peso de aderencia requerido pudiendo, por lo tanto, ser menor el peso de la locomotora, mayor el aprovechamiento útil del transpor te y menor el desgaste de la vía; proporcionará también mayores esfuer zos de tracción lo que se traducirá en trenes más largos. Influye directa mente en la variable y„. 2 2- La eficiencia de la transmisión de potencia del motor diesel a las ruedas de la locomotora, Ef: Influye en la variable y y es calculado con la relación potencia en la rueda/potencia en el motor diesel. 3- El greide critico compensado para el dimensionamento del tren, le: Influye en la determinación de la lotación del tren y por lo tanto, en el aprovechamiento de la capacidad de tracción de la locomotora. 4- Vida útil de las locomotoras y vagones: pueden ser adoptados valores medios estimados por la práctica ferroviaria. 5- Consumo específico de combustible.

-4472.

Restricciones de las Variables de Decisión Las variables de decisión, y e y , deben restringirse al interva

lo de variación de la velocidad de régimen continuo, VRC, dada por Mtlller (1984):

Baseándose en la experiencia de técnicos del sector, se estimó el límite in ferior de VRC en torno de 10 Km/h y el superior, que no debe sobrepasar la velocidad máxima permitida, deberá ser estimado para cada vía en particu lar. El número de trenes por día por sentido es función de y1, y„ey y está limitado superiormente por la capacidad práctica de circulación dia ría de trenes en la misma. Esta capacidad, Cap, es calculada con la fórmula de Colson

3.

(Tancredo, 1974):

La Función Costo Total de Transporte El objetivo de este trabajo es especificar la locomotora diesel

eléctrica óptima, entendiéndose por esta, aquella que realiza el transporte de un., la carga en una ferrovía de características conocidas, al menor costo. Es necesario entonces definir una relación que represente

ese

costo en función de las variables de decisión. Esa función es definida seguir: F = Cl + C2 + C3

(1)

a

-448siendo i: Costo total arcual del transporte Cl: Costo anual de amortización e intereses en relación a investi mientos en locomotoras y vagones. C2: Costo anual de la operación de trenes C3: Costo anual de amortización e intereses de las inversiones v manteii cion de la vía permanente y de terminales. Cada una de estas tres parcelas sera descripta como función de las varia bles de decisión para lo que serán usadas fórmulas consagradas por la prác tica ferroviaria. Cabe notar que la adopción de otras fórmulas equivalen tes, no altera la filosofía del trabajo.

se obtuvo por regresión a partir de datos fornecidos por la Directoría Co mercial de la Red Ferroviaria Federal do Brasil. Esos datos asi como la regresión están presentados en Müller (1984).

-449-

-450-

(3)

-452-

De la substitución de cada una de las parcelas Cl, C2 y C3, en (1) después de descriptas TDIR e CDIR (por simulación y regresión , por ejemplo) como función de las variables de decisión se observa aue:

siendo esta relación no linear y estando las variables y ; sujetas a restricciones mencionadas en el item 2 .

las

-453-

A

Solución Numérica y Aplicaciones Para la solución numérica de este tipo de problema fue desenvuel-

to un programa en lenguage Fortran, baseado en el Método de las Penalida des combinado con el processo de búsqueda de Hooke e Jeeves. Una descrip ción detallada de los mismos, puede ser encontrada en Novaes (1978), Luemberger (1973) y Zangwill (1969). '

.

'

.

-

■

.

■

El programa desenvuelto, esquematizado en el fluxograma de la Figura 1, se encuentra integralmente incorporado en Mllller (1984). Visando testar el procedimiento numéricamente, algunas aplicaciones en las ferrovías brasileras fueron realizadas. A título de ejemplo se presenta en el Apéndice 1 un resumen de los datos de una ferrovía y su transporte, principales parámetros necesarios para la aplicación del modelo y los resultados que se obtuvieron. Esta aplicación es desenvuelta con mayores detalles en Müller (1984). 5. Conclusiones De la aplicación del procedimiento propuesto en algunas ferrovías brasileras, se pudieron retirar las siguientes observaciones: . El esfuerzo tractor disponible en la partida y cuando el tren via ja en baja velocidad, es responsable por el peso máximo que la locomotora puede traccionar (deberá superar las resistencias totales de partida y de rampa). Será mayor cuanto mayores sean el coeficiente de aderencia y el pe so de la locomotora. . La potencia utilizada en el contacto rueda-riel, es responsable por el tiempo que una locomotora irá a necesitar para traccionar un tren en un determinado trecho. En el caso de trenes de carga la diminución de tiempo que se obtiene con la elevación de aquella potencia, muchas veces, no es significativa si comparada con el ciclo total (tiempo en terminales, atrasos de circulación y cruzamientos, etc). La ganancia más notable, en tiempo, se da en los trechos de greide crítico ascendente que normalmente re presentan un porcentaje muy pequeño de la extensión total de la vía.

-454-

El par de valores: velocidad de régimen continuo y velocidad máxima en la rueda de la locomotora es determinada por la relación de transmisión. Con siderándose que valores pequeños de la velocidad de régimen continuo se traducet en mayores esfuerzos de tracción en las ruedas de las locomotoras y que los tra zados brasileros limitan la velocidad máxima de los trenes de carga a aproximada mente 60 Km/h, se concluye que deberían ser especificadas relaciones de transmi sion bien mayores de las que están siendo usadas. Características físicas de la vía que limitan el tamaño del tren o el convivio de trenes de carga y de pasajeros en la misma vía de circulación» son factores que inducen a un aumento de la velocidad de las locomotoras, para lo que sería necesario elevar sus potencias. L.-.1

En resumen, es necesario dar más atención a las especificaciones tecnic de las locomotoras, visando compatibilizarlas con la naturaleza del transporte, obteniéndose con esto, mejor desempeño que se traducirá en menores costos de tra porte.

-455-

eferencias RIÑA, H. L. (1982) Estradas de Ferro, Vol. 2. Editora, Río de Janeiro.

Livros Técnicos e Científicos

LBROND, J. (1969) Os Fenómenos de Espera e a Teoría das Filas Aplicados a Ferrovia. Companhia Vale do Rio Doce, Vitoria, Brasil. 'JEMBERGER, D. G. (1973) Introduction to Linear and Nonlinear Programming. Addison - Wesley, Reading. XLER> M. (1984) Selegao da Locomotiva Diesel - Eléctrica para o Transporte de Carga. M.C. Tese, Centro de Pesquisa em Transporte, Instituto Militar de Engenharia, Río de Janeiro. OVAES, A. G. (1978) Métodos de Otimizacao - AplicacSes aos Transportes. Editora Edgar Bücher Ltda, Sao Paulo, Brasil. ILLAR, H.A. (1983) Adequacao de Parámetros Geométricos em Projectos Ferroviarios. M. C. Tese, Centro de Pesquisa em Transporte, Instituto Militar de Engenharia, Rio de Janeiro. ANCREDO, A. C. (1974) Avaliacao Económica da Oportunidade de Duplicar urna Estrada de Tráfego Ferroviario. M. C. Tese, Departamento de Engenharia Industrial, Pontificia Universidad Católica de Rio do Janeiro, Rio de Janeiro. iNGWILL, W. I. (1969) Nueva Jersey.

Nonlinear Programming: A Unified Approach. Prentice Hall ,

-456-

FIGURA 1: Diagrama de bloques del pcograma

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APÉNDICE 1 UN EJEMPLO DE APLICACIÓN DEL MODELO 1. Datos de la ferrovía: - Extensión del trecho: 106,604 Km - Bitola: 1,00 m - Características Geométricas: . Radio mínimo: 190 m . Rampa máxima: 1,58% ascendente 1,25% descendente - Carga admisible por eje: 20t - Velocidad máxima de operación: 60Km/h 2. Datos del Transporte: - Demanda: 6x106t de carvón mineral - Vagones selecionados: góndola abienta . lotación: 58t . tara : 22t . total : 80t . ancho : 15m . área frontal: 7m2 3. Estimación de los principales parámetros: - Coeficiente de adherencia en la partida del tren: n = 0,25 - Gradiente crítico compensado: IC= 0,60 (determinado por simulación) - Vida útil de los equipamientos: . locomotoras: 20 años . vagones

: 20 anos

- Consumo específico de combustible: . en marcha: 0,35 lb/GHP/h . parado

:

40 lb/h

- Formulaciones de TDIR y CDIR, (determinadas por simulación y regre sión) :

-458-

4. Dominio de las variables independientes y de la velocidad de régimen con tinuo (VRC):

5. Resultados conseguidos: - Características de la locomotora: . Potencia: y - 1390 Hp 1 . Peso total: y = 120t (6 ejes) . Velocidad de régimen: VRC = 10,5 Km/h . Velocidad máxima: 60 Km/h - Características de los trenes: . Numero de locomotoras por tren: y = 1 . Carga: 3000 t brutas (48 vagones) 6. Observaciones Durante la aplicación numérica se observo que la función de costo propuesta no era unimodal, ie, presentaba diversos mínimos locales, depen diendo del punto de partida escogido. Para solucionar ese problema, fueron realizadas varias aplicaciones del programa en subareas del dominio total. El resultado mostrado, cor responde al menor valor de costo conseguido en las diversas subareas.

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EVALUACION PRELIMINAR DE ALTERNATIVAS EN ESTUDIOS DE PROYECTO DE VIALIDAD URBANA Claudio Hohmann Secretaría Ejecutiva , Comisión de Transporte Urbano

Resumen

La realización permanente de estudios de proyectos de vialidad urbana de diversa índole -i.e. estudios de intersecciones de ámbito local, estudios de mejoramiento de ejes y redes de tránsito- ha impulsado la utilización de nuevas herramientas técnicas para el análisis y modelación de soluciones viales, así como también ha incentivado cada vez más la incorporación de consideraciones urbanísticas en la generación y análisis de alternativas de solución. Las nuevas herramientas técnicas puestas en uso han permitido enfatizar aspectos y etapas de los estudios que antes no fué posible acometer plena mente. Así mismo, una consideración más explícita del enfoque urbanístico en el análisis de alternativas ha ido permitiendo armonizar conflictos en. tre objetivos de fluidez vehicular y urbanísticos, que se suscitan con frecuencia en proyectos de vialidad urbana. El presente trabajo pretende ilustrar la evolución que ha experimentado la generación y análisis de alternativas de solución en proyectos de vialidad urbana, centrando el interés en la etapa de evaluación preliminar de alternativas, que es donde se ha verificado con mayor intensidad la in corporación de los nuevos elementos de análisis. Para facilitar la com prensión, el trabajo se basa en la experiencia de estudios recientes (par_ ticularmente los estudios del Nudo Apoquindo * Manquehue y de conexión vial a través del sitio de CCU) .

-460-

1.

Introducción Una de las tareas más importantes en los estudios de evaluación deN proyectos de vialidad urbana corresponde a la etapa de evaluación preliminar de alternativas. ... Cabe tener presente que previo a l'a evaluación preliminar se lleva a cabo una etapa de diseño preliminar de alternativas, en la cual se desarrolla una gama lo más exhaustiva posible de soluciones. Esta es una tarea típicamente artesanal, en la cual el proyectista pone en juego toda su capacidad creativa para desarrollar diversos esquemas de solución sin más limitación que la de su propia imagina ción. Sin embargo, frente a la imposibilidad de estudiarlos profuii damente a todos y sabiendo que unos se comportan distintos que otros en cuanto a la bondad de la solución y sus impactos, se intenta a través de un proceso de descarte seleccionar uno o varios de ellos para ser modelados y evaluados como anteproyectos. Dicho de otra forma, el objetivo de la evaluación preliminar es descartar aquellas soluciones menos prometedoras y garantizar que las que pasan a la etapa siguiente son las mejores del conjunto de alternativas desarre liadas en la etapa de diseño preliminar. El grado de profundidad al que debe llegar la evaluación preliminar depende en gran medida del tipo de proyecto en estudio, y por ciertc del número y diversidad de las soluciones propuestas en la etapa de diseño preliminar. Es evidente que algunas soluciones pueden ser analizadas utilizando procedimientos manuales y/o aplicando crite rios urbanísticos que permiten explorar satisfactoriamente sus ventajas y desventajas. Cuando los resultados de este ejercicio son concluyentes en cuanto a la inferioridad del esquema analizado, es posible descartarlo en ese momento y privilegiar el estudio más detallado de alternativas mejores. Sin embargo, cuando entre estas úl timas existen dos o más cuyas bondades son comparables, no siendo p£ sible estimar manualmente en forma confiable sus costos y beneficios se hace necesario utilizar herramientas de modelación o simulación que permitan seleccionar de entre ellas las que habrán de pasar a la etapa de anteproyecto. El presente trabajo analiza en detalle los avances que se han experi. mentado en la etapa de evaluación preliminar en estudios de proyec tos de vialidad urbana, centrando el interés en la forma como se están utilizando las nuevas herramientas de análisis en diversos proyectos realizados recientemente por la Comisión de Transporte Urbano (Secretaría Ejecutiva) .

-461-

2.

Descripción y Evolución de la Etapa de Evaluación Preliminar de Alternativas en Estudios de Proyectos de Vialidad Urbana La evaluación preliminar de alternativas de solución ha ido cobrando cada vez más importancia en los estudios de evaluación de proyectos de vialidad urbana realizados desde 1981 a esta parte. En los primeros estudios realizados en 1981 la evaluación preliminar consiste básicamente en un análisis cualitativo de los diseños preli minares, en el cual se consideran entre otros los siguientes aspectos: a. Comparación de las alternativas desde el punto de vista de tránsi to: se reconoce que los diseños preliminares se orientan esencial mente a resolver problemas de tránsito, y por lo tanto, es necesja rio medir la bondad de los diseños preliminares en cuanto a su efectividad para solucionar dichos problemas. Como exigencia bá sica, los diseños en consideración deben proveer una reserva de capacidad satisfactoria (se acepta como razonable proveer una re serva de capacidad de 50%, es decir, capacidad de los esquemas s_u ficiente como para acomodar un incremento del 50% en los niveles de flujos observados en los períodos considerados). Los elementos que se toman en cuenta para estimar la efectividad de las soluciones son los siguientes: - fluidez del tránsito vehicular: comprobar que todos los movi mientos tienen una solución lógica y que no se obstruyen mutuamente. - interferencias a la locomoción colectiva: comprobar que se pro_ vee espacio suficiente para paraderos y que las maniobras de la locomoción colectiva al utilizarlos no generan fricción con otros movimientos de vehículos. - interferencias a los peatones: comprobar que la situación de los peatones no desmejora y que se da adecuada solución a sus problemas si es que existen. b. Relación con el espacio urbano circundante: se intenta analizar los esquemas desde un punto de vista urbanístico analizando la im portancia y tipo de expropiaciones (si las hay); la importancia de los cambios que eventualmente puedan producirse en el uso de suelos característico del área de estudio; y como contribuye el esquema analizado a mejorar la calidad ambiental del área. c. Flexibilidad de la solución: consiste en analizar el esquema en cuanto a sus posibilidades de adaptarse a cambios en la estruct_u ra de la demanda en el área de estudio o cambio en el uso de sue los, y las rigideces que él impone al área afectada.

-462-

En general, es posible advertir en el procedimiento de evaluación pre_ liminar reseñado la imposibilidad de cuantificar aunque sea en forma aproximada los costos y beneficios (pero esencialmente estos últimos) asociados a las distintas soluciones. Esto no tiene gran importancia cuando las alternativas son pocas, y las soluciones son simples y muy diversas unas de otras. Pero, este no es el caso en una gran canti dad de situaciones cuya complejidad da lugar a un conjunto de solucip_ nes complejas que para ser juzgadas requieren ser analizadas con más profundidad. Debe tenerse presente que lo que se persigue cuando se desea dar una solución a un problema de tránsito es mejorar las cond^ ciones de operación en el área de estudio; y el mejoramiento estriba básicamente en ahorros de tiempos de los usuarios y ahorros de costos de operación (existen otras mejoras que no es el caso discutir aquí como disminución de accidentes, disminución de la contaminación am biental, etc). Dichos ahorros son cuantificables, y de hecho consti^ tuyen la principal fuente de beneficios que se contabilizan en la evaluación de proyectos en vialidad urbana. Por lo tanto, cuando las alternativas son numerosas y es imposible discriminar entre ellas aplicando el procedimiento de evaluación pre_ liminar utilizado en los estudios de 1981, es necesario ampliar el ni vel de análisis e intentar una estimación cuantitativa de los ahorros de tiempo y costos de operación que producen los diseños preliminares en cuestión, para posibilitar su comparación en términos de la reía ción costo-beneficio. Esto es lo que se ha venido haciendo en recientes estudios de proyec tos en vialidad urbana, habida cuenta que en no pocos casos es la única forma de comprobar las supuestas bondades de los diseños preliminares y seleccionar aquellos que son más prometedores para la etapa de anteproyecto. La cuantificación de costos y beneficios asociados a distintos diseños preliminares permite además la consideración de aspectos urbanís_ ticos en forma más eficiente, puesto que es posible desde ya evaluar las ventajas y desventajas de los esquemas en cuanto a los costos y beneficios que implica respetar determinadas restricciones o crite rios urbanísticos. Cuando no se cuantifica la bondad de las distintas soluciones preliminares y la selección de alternativas se realiza en base a un procedimiento básicamente cualitativo, es claro que el conflicto entre objetivos de fluidez vehicular y criterios urba nísticos -eminentemente cuatitativos- se torna más defícil de zanjar. En cambio, la mayor información cuantitativa que se puede obtener respecto del comportamiento de las soluciones contribuye sensiblemen_ te a clarificar dicho conflicto (cuando éste se plantea).. En definitiva, la modelación de los diseños preliminares -aunque no con el rigor de la etapa de anteproyecto- contribuye a mejorar las decisio nes qué se toman en una etapa crucial de los estudios, o por lo menos tiende a evitar que diseños preliminares prometedores sean descartados equivocadamente.

-4633« La Modelación en la Etapa de Evaluación preliminar La utilización cada vez más frecuente de modelos computacionales para simular la operación de un dispositivo vial o de una red de tránsito, ha ido ampliando considerablemente el conocimiento y manejo de tales herramientas en estudios de transporte urbano. En los estudios de 1981 se comenzó a usar el modelo TRANSYT para simular y optimizar re_ des de semáforos. Más adelante se incorporó el modelo TRAFFICQ para simular redes en las cuales existe congestión y se observan situacio_ nes de bloqueos de intersecciones (esto es, problemas de capacidad de almacenamiento en arcos cortos)» que no podían ser analizados en el modelo TRANSYT. Más recientemente se ha comenzado a utilizar el modelo de gestión de tránsito SATURN, que permite simular situaciones donde, como resultado de un proyecto determinado, se espera que se produzcan importantes reasignaciones de flujos en la red. Estos modelos en los casos donde son aplicables se han constituido en herra mientas indispensables para analizar la operación de las situaciones sin y con proyecto definidas en los estudios. Sin embargo, sólo últimamente han comenzado a ser usados en la etapa de evaluación preliminar, en la medida que se ha superado la fase de aprendizaje y se ha facilitado gradualmente su manejo. Por otra par te, la etapa de evaluación preliminar ha ido haciéndose, cada vez más compleja, al reconocerse la gravitación que tienen las decisiones adoptadas en ese nivel de avance de los estudios. Cuestiones tales como la cantidad de diseños preliminares que pueden pasar a la etapa de anteproyecto (generalmente uno o dos) , y de que tipo (en superficie, desnivelaciones, reruteos, etc.) deben ser dilucidadas en ese momento. Dado que la experiencia muestra que generalmente no se jus_ tifica -ni es económicamente conveniente- analizar a nivel de anteproyecto más de dos diseños preliminares, cobra gran importancia seleccionar del conjunto de diseños preliminares los de mejor rendimien. to. Una equivocación en esto podría significar, por ejemplo, que se estudie a nivel de anteproyecto una alternativa no rentable, existieii do otras que pudieran serlo, o eliminar en el proceso de descarte al_ guna alternativa rentable. Los costos asociados a cada diseño preliminar pueden ser estimados sin mucha dificultad para alcanzar un nivel de aproximación de + 20% del monto de inversión. Sin embargo, la estimación de beneficios presenta mayores complicaciones aún tratándose de un nivel preliminar de análisis. Como se ha dicho antes, simplemente no es posible esti^ mar mediante métodos aproximados (procedimientos manuales, por analogía, etc.),los consumos de tiempo y combustible que se verifican en una red de tránsito de cierta complejidad. Por lo tanto, es nece_ sario emplear los modelos de simulación mencionados anteriormente. Como se trata de evaluar diseños preliminares, el grado de exigencia en cuanto al uso de los modelos es menor que cuando son usados en la evaluación de anteproyectos. Por ejemplo, se puede admitir como suficiente a este nivel, un análisis del comportamiento de las solucio nes para un sub-conjunto de los períodos considerados en el estudio (por ejemplo los períodos punta en día hábil). Así mismo, en lugar

-¿64de analizar los consumos de recursos arco por arco, que es lo exigido en la etapa de evaluación definitiva, se pueden considerar los totales de consumo de recursos entregados por el modelo utilizado. También se pueden admitir otras simplificaciones: por ejemplo, se pueden estimar los consumos de combustible correspondientes a la velocjL dad promedio de los flujos vehiculares en la red (calculada por el mo délo), o adoptar una tasa de ocupación promedio para la red. Cuando es necesario emplear combinadamente dos modelos -típicamente SATURN y TRANSYT-, caso en el cual se genera un proceso iterativo cuya cori vergencia se alcanza luego de varias iteraciones, se pueden aceptar 2 5 3 iteraciones entre los modelos asumiendo que para efectos de eva_ luacion preliminar el grado de convergencia alcanzado es suficiente. En todo caso, las simplificaciones que puedan realizarse en la eva luación no debieran menoscabar la confiabilidad de los resultados, especialmente si se considera que se aceptan dado el carácter prelimi nar del análisis, y el proposito discriminatorio que tiene el procedimiento de comparar los diseños preliminares según la relación costo/ beneficio. En otras palabras, no interesa tanto afinar la magnitud de la rentabilidad de los diseños preliminares (para lo cual si es im prescindible modelar detallada y desagregadamente), sino obtener una medida comparativa de las bondades de cada uno de ellos.

4.

Aspectos urbanísticos en la Evaluación Preliminar Si bien los problemas de tránsito deben ser enfrentados necesariamente desde un punto de vista técnico, no puede olvidarse que las soluciones a ellos tiene efectos que obviamente trascienden al campo merameri te técnico. Sería un error desconocer la evidente relación que existe entre un diseño vial determinado y un conjunto de factores involucrados en el problema, algunos de los cuales simplemente no pueden ser reducidos a categorías técnicas. Dicho de otro modo, ciertos aspectos del diseño vial no son susceptibles de ser cuantificados y ni siquiera el análisis de ellos ha podido ser convenientemente sistematizado. Entre esos factores, tienen particular relevancia los que po^ dríamos llamar "aspectos urbanísticos", insoslayables en la problemática del diseño vial. Con frecuencia, la consideración de ciertos fundamentos y valores así llamados urbanísticos abre campo a un con -flicto entre objetivos que es preciso armonizar a la luz de un criterio integrador que permita la incorporación de los distintos enfoques (por un lado, la optimización de la función transporte y por otro la satisfacción de planteamientos urbanísticos).

-465-

Sin embargo, finalmente el aspecto rector de la optimización -ya sea de aspectos urbanísticos o de fluidez vehicular- es el económico, de cuyo campo surgen los métodos para evaluar las alternativas posibles. Al reconocer la existencia de factores que son del orden más cualitji tivo que cuantitativo, es preciso entonces situar el problema dentro de un espectro más amplio, a pesar de que en definitiva la influencia de tales factores no podrá quedar reflejada en el análisis cuantitati^ vo. Por lo mismo, la consideración de aspectos urbanísticos es de la mayor importancia especialmente en la etapa de evaluación preliminar, toda vez que corresponde en ese momento seleccionar aquellos esquemas preliminares más prometedores. De hecho, en esta etapa más que en ningu na otra, los planteamientos urbanísticos deben ser probados -incluso cuantificados, por lo menos en cuanto a sus impactos sobre la función transporte- y analizados interdisciplinariamente. Si esto no se realiza en la etapa de evaluación preliminar, el o los anteproyectos que finalmente sean evaluados, correrán el riesgo de sub-ordinar los aspectos urbanísticos a las necesidades de transporte, que son las que mayoritariamente dan origen a los estudios, recibiendo un tratamiento metodológicamente sistematizado. El procedimiento de evaluación preliminar utilizado desde 1981 en ade_ lante incorpora al análisis de los diseños preliminares el impacto que estos puedan producir sobre el uso de suelos en el área de estudios y sobre todo el aporte de los diseños al mejoramiento de la "calidad ambiental" general del entorno afectado. Últimamente, se han añadido otras consideraciones que han ampliado la cobertura de factores urba nísticos: análisis de forma de los sectores afectados, actividades urbanas en el entorno y posibles afecciones a ellas, incentivo o desiri centivo en el uso de la vialidad, análisis de capacidad de estacionamientos, etc. Con todo debe tenerse presente que los aspectos urbanísticos que intervienen en el problema del diseño vial son esencialmente cualitati vos. De esta característica derivan problemas prácticos puesto que es imposible desarrollar formas de evaluación conjunta que permita obtener indicadores de eficiencia agregados, tanto en relación con la función transporte como con la satisfacción de planteamientos urbanís_ ticos. Por lo tanto, la valoración que se dé a estos últimos depende en última instancia de un trabajo interdisciplinario mediante el cual se puede lograr un adecuado balance entre los distintos factores. De esta forma, no sólo es posible enriquecer la evaluación de los dis tintos diseños preliminares que pueden ser planteados frente a un prcT blema determinado, sino que también armonizar objetivos conflictivos que .,un contrastados dentro de un contexto en todo caso más técnico y objetivo.

-466-

5.

Evaluación Preliminar en los Estudios del Nudo Apoquindo/ílanquehue El hecho de que se han realizado dos estudios sobre el nudo Apoquindo/ Manquehue ofrece una excepcional oportunidad de comparar el procedimiento seguido en uno y otro caso respecto de la etapa de evaluación preliminar, que es precisamente en lo que ambos se diferencian básica mente. El estudio realizado para la Comisión de Transporte Urbano en 1981 no incluyo la estimación de beneficios en la etapa de evaluación prelimi^ nar, de modo que la selección del prediseño que fue estudiado a ni vel de anteproyecto se llevo a cabo atendiendo a las ventajas y des ventajas de los distintos diseños preliminares considerados. Así, fue ron descartadas posibles desnivelaciones de Manquehue y Cuarto Centenario/Alonso de Córdova (ver Fig. 1), y solamente se consideró la des^ nivelación de Apoquindo. La más importante de las decisiones en ese estudio fue el descarte en la etapa de evaluación preliminar de una solución a nivel o en superficie, dado que el análisis realizado mostraba que en ninguna de las intersecciones del nudo se podía obtener una reserva de capacidad adecuada. Por lo tanto, se seleccionó fina_l mente un prediseño que consistió en la desnivelación de Apoquindo mediante un túnel bidireccional de 580 mts. de longitud (incluyendo rampas de acceso), de dos pistas por sentido. Para esta solución no se consideró mas que una alternativa de operación en superficie; vale de_ cir no se analizaron explícitamente sub-alternativas para la operación a nivel. El estudio realizado para la I. Municipalidad de Las Condes en 1984 fue uno de los primeros en incluir en la etapa de evaluación preliminar de alternativas una instancia de cuantificación de beneficios directos para distintos diseños preliminares. En dicho estudio se desarrollaron seis alternativas en la etapa de djL seño preliminar, de las cuales se descartaron dos recurriendo al ex pediente del análisis cualitativo. La alternativas descartadas corres ponden a las desnivelaciones de Manquehue y Cuarto Centenario/Alonso de Córdova, que son las mismas descartadas en el estudio anterior. Las cuatro alternativas restantes corresponden a dos soluciones a nivel y dos soluciones a desnivel mediante un túnel en Apoquindo (de Ion gitud algo menor al anterior). Básicamente, los dos esquemas de opera ción a nivel fueron probados con y sin túnel dando lugar a las cuatro alternativas que fueron modelados en la etapa de evaluación preliminar. Para ello se usaron los modelos TRANSYT (optimización de la red) y TRAFFICQ (simulación detallada). Las salidas de este último fueron utilizadas para realizar la evaluación de los diseños preliminares. En el caso de las alternativas a nivel se modelaron los períodos punta de la mañana y sábado, ya que correspondían según la información recogida a los más cargados de la semana. En cambio las alternativas a desnivel se modelaron para el período de sábado al mediodía, asumien do que los flujos en superficie en ese período serían los mayores de

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la semana (*). Todas las alternativas y en los períodos considerados se modelaron pri mero con TRANSYT a fin de encontrar los repartos y desfases óptimos de los semáforos en la red. Esta información fue luego traspasada al modelo TRAFFICQ para simular la operación de la red. Como resultado de la simulación, el modelo entrega consumos de tiempo y combustible en la red, valores que son utilizados para el cálculo de beneficios de las alternativas con respecto a una alternativa base. Todas las alternativas en cuestión resultaron rentables, especialmente aquellas que consideraban una solución a nivel. En todo caso, la comparación entre alternativas en superficie y alternativas a desnivel no es del todo simple, "si se considera que los montos de inversión en uno y otro caso no guardan relación entre si, como así mismo las respectivas reservas de capacidad. Asi y todo, los indicadores cuantitja tivos contribuyeron en gran medida a orientar la decisión, final de s£ leccionar para la etapa de anterproyecto una alternativa en superficie y otra a desnivel. De hecho, las alternativas seleccionadas fueron las más rentables de cada grupo (a nivel y a desnivel respectivamente), aunque ciertamente la rentabilidad no fue el único criterio utilizado para la selección de ellas. Cabe hacer notar que en la oportunidad que se realizó el estudio de 1981, el modelo TRAFFICQ no estaba aún disponible, y recién se estaba introduciendo el uso del modelo TRANSYT. Igualmente, las bases de la metodología de ¿valuación recién se estaban sentando. Por lo tanto, es lógico que los avances en esta materia y la experiencia adquirida vaya permitiendo perfeccionar el procedimiento, al punto que en la actualidad en la mayoría de los estudios de este tipo se reconoce la necesidad de utilizar modelos computacionales para simular en la etapa de evaluación preliminar.

(*) Se supuso que los períodos punta mañana y punta de sábado representaban cada uno el 15% de los beneficios anuales respectivamente.

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Evaluación Preliminar en el Estudio de una Conexión a través de los Terrenos de la CCU. El estudio de una conexión a través de los terrenos de la Compañía de Cervecerías Unidas (que colinda con la Avda. Costanera Andrés Bello) tenía como objetivo básico determinar la localización, el diseño y la conveniencia de habilitar un dispositivo vial que conectara la ca lie Tajamar -entendida como prolongación de Avda. Tobalaba- con la Avda. Cost?nera (ver Fig. 2). Tratándose de una situación en la cual los flujos usuarios de la nue_ va vía necesariamente deben reasignarse desde otras calles existentes, se utilizó el modelo SATURN para estimar la demanda en la situación con proyecto. La magnitud del área involucrada en la modelación y la repercusión del proyecto sobre la vialidad existente dio origen a un conjunto de alternativas de diseño para la conexión, y a su vez a un conjunto de sub-alternativas de diseño para problemas locales, no ne_ cesariamente dependientes de la conexión. Para evaluar los diseños preliminares de conexión se utilizaron combi_ nadamente los modelos SATURN y TRANSYT. El primero, como se dijo, se usa con el fin de estimar la reasignación de flujos que se produce en la red modelada como consecuencia de cambios en la oferta. La optimización de semáforos se hace con TRANSYT. Sin embargo, las reasig naciones estimadas producen un cambio en la estructura de flujos en los noffos, que hace necesario reoptimizar los semáforos generándose típicamente un proceso iterativo. En este caso, por tratarse de un nivel de evaluación preliminar se realizaron dos iteraciones entre los modelos. Se simuló sólo para el período punta de la mañana. Las alternativas evaluadas cuantitativamente de ese modo fueron tres. Otras dos fueron descartadas por razones predominantemente urbanista cas, siendo innecesario modelarlas. Así mismo, para el análisis de sub-alternativas se usó" el modelo TRANSYT para cuantificar beneficios. Es el caso por ejemplo de la proposición de separar las calzadas de Avda. Costanera mediante un ban ilBJfln e«ntt?«li Finalmente se evaluó a nivel de anteproyecto un prediseño consistente en una alternativa de conexión seleccionada en la evaluación preliminar y las soluciones locales adoptadas en cada caso, también analizadas cuantitativamente en la evaluación preliminar. Es importante destacar la importancia de los factores urbanísticos pre sentes en el problema de habilitar una nueva vía en el sector afecta-do, atendiendo a su enorme influencia no sólo en cuanto a consolidar una forma específica del terreno de la CCU, sino que a las posibilidades de estimular la accesibilidad a y desde diversas zonas y permitir el desarrollo de nuevas actividades. Estos aspectos fueron exhaustivamente analizados, al punto que algunos diseños preliminares fueron descartados más que nada por razones de índole urbanística.

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7.

Conclusión La evaluación preliminar de alternativas ha experimentado en el último tiempo una evolución importante, convirtiéndose en una de las etapas relevantes en estudios de vialidad urbana. Esto ha ido ocurriendo pau latinamente desde que por primera vez -en 1981- se aplicara una metodología donde se consideraba explícitamente un análisis preliminar de soluciones. Si bine las exigencias a este nivel no se han formaliza_ do aún, en la práctica se ha verificado un notable avance en cuanto a la profundidad del análisis necesario para discernir entre diseños preliminares. El mayor grado de profundidad ha sido necesario particularmente en estudios de redes, en los cuales las soluciones propues_ tas presentan un grado de complejidad mayor que en el caso más simple de proyectos de ámbito local (por ejemplo, la solución de desnivela ción en una intersección simple). De hecho, la evaluación preliminar definida en 1981, estaba específicamente orientada a este tipo de pro yectos. Sin embargo, cuando el impacto de los proyectos se extiende a una red de intersecciones o nodos más vasta, la complejidad de evaluar distintas alternativas de operación en ella se incrementa más que proporcionalmente. Es así como en estudios recientes, se reconoce este hecho recurriendo al apoyo de herramientas computacionales en la evaluación preliminar, simulando diseños preliminares, para finalmente compararlos en términos de costo y beneficios. De esta manera, ha sido posible seleccionar aquellos que pasan a la etapa de anteproyecto en forma más confiable, facilitando además la consideración de otros factores involucrados en el problema del dise_ ño vial.

Bibliografía CITRA LTDA (1985) Estudio de prediseño y evaluación económica de la red vial delimitada por Avda. Costanera sur, El Bosque - Lota - Los Leones. Informe Final a Comisión de Transporte Urbano, Santiago. .; EUROPACT, IASA y ECAR (1981a) Proyectos de vialidad urbana: aspectos metodológicos. Informe preparado para la Comisión de Transporte Urbano, Santiago. EUROPACT, IASA y ECAR (1981b) Prediseño y evaluación económica: Apoquindo/ Manquehue. Informe Final a Comisión de Transporte Urbano, Santiago. NECOCHEA Y RAMÍREZ LTDA (1985) Estudio de prediseño y evaluación económica del nudo vial Apoquindo/Manquehue. Informe Final a Comisión de Transpor; te Urbano, Santiago. SECTU (1982) Metodología para la Evolución social de proyectos de inversión en vialidad urbana. Comisión de Transporte Urbano, Santiago. VALENZUELA, J. (1984) Manual de vialidad Urbana, vol 3, Ministerio de Vivienda y Urbanismo, Santiago.

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EVALUACION EX-POST DEL PROYECTO DE MEJORAMIENTO DEL NUDO PAJARITOS * AVDA. L. BERNARDO O'HIGGINS

Eduardo Núñez, Carlos Gárate y Milton Bertín Secretarla Ejecutiva,Comisión de Transporte Urbano

Resumen La decisión de construir las obras de mejoramiento del nudo Pajaritos * Avda. L. Bernardo O'Higgins, se basó en los resultados del Estudio de Prediseño y Evaluación Económica realizado en 1982. A seis meses de la puesta en servicio de las obras de mejoramiento del nudo en referencia, se puede afirmar que se ha llegado a una situación de régimen, razón por la cual la Secretaría Ejecutiva de la Comisión de Transporte Urbano ha estimado oportuno efectuar una evaluación Ex-Post de este proyecto de mejoramiento. La realización de esta tarea es el objetivo central de este trabajo y para su desarrollo se abordarán distintos aspectos relacionados con las hipótesis y los resultados origi nales.

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...

■

.■

Introducción En Junio del año 1982, la Comisión de Transporte Urbano, como parte de su Programa de Trabajo, procedió a licitar el Estudio de Predis£ ño y Evaluación Económica del Mejoramiento de las características físicas y operacionales del Nudo Av. Libertador Bernardo O'Higgins * Pajaritos, siendo adjudicado al consorcio de Empresas Consultoras EUROPACT - IASA - NyR. En dicho estudio se desarrrollaron cinco alternativas a nivel de esquema preliminar, una en superficie y cuatro que consideraban la dejs nivelación de algún movimiento. De las cinco alternativas cuatro fueron descartadas en la etapa de evaluación preliminar por presen tar claras desventajas, quedando sólo una alternativa en desnivel pa_ ra ser desarrollada a nivel de prediseño y ser sometida al proceso de evaluación económica correspondiente. El prediseño desarrollado consistió básicamente en la desnivelación (bajo nivel) de 2 pistas correspondientes al flujo que circula desde el oriente por Av. Libertador Bernardo O'Higgins y continúa hacia el sur por Pajaritos, manteniéndose en superficie el resto de los movimientos. Además, contempló la habilitación de pistas de aceleración y deceleración, ramales de viraje y la instalación de un semáforo de varios planes de operación, para regular el cruce entre los flujos que van hacia la costa (por la ruta 68) y los flujos que provienen desde el norte. Para este prediseño se estimó un costo privado de 51.806 miles $ y social de 56.387 miles $, arrojando beneficios para el 1er. año de operación de 17.497,4 miles $ (nivel de precios Sep tiembre 1982). Los indicadores de rentabilidad determinados fueron TRI = 39,1% y VAN (r = 12%) = 9.737,6 miles $ (para el 1er. año). En base a estos resultados, la Comisión de Transporte Urbano, en Octubre de 1983, aprobó la ejecución de las obras correspondientes al prediseño propuesto y su incorporación al Programa de Inversiones del crédito BID-CORFO 115 IC/CH. La unidad ejecutora designada para tal efecto fue el Ministerio de Vivienda y Urbanismo, el cual a través del SERVIU Metropolitano, previa elaboración del Proyecto de Ingenie ría, procedió a licitar las obras involucradas. Estas fueron inicia das en Agosto de 1984 y concluidas en Marzo de 1985, con un monto líquido pagado que ascendió a la suma de 89.205,9 miles $. Los antecedentes y resultados tomados en cuenta por la autoridad para adoptar la decisión de efectuar esta inversión, provienen de un estju dio que ha considerado, entre otras cosas, información recopilada en el momento de su elaboración (i.e flujos vehiculares, tasas de ocupación, etc), algunas hipótesis respecto al comportamiento de ciertos parámetros en la situación con proyecto y su posible evolución futura.

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Sin embargo, una vez que el proyecto estudiado ha sido construido, es posible analizar si las hipótesis adoptadas, el comportamiento y las características de operación predichas, así como las inversiones est^i madas se ajustan a la realidad, proceso que se denomina Evaluación Ex-Post. Ella permite efectuar un análisis crítico de aquellos aspec_ tos que presenten diferencias con el fin de identificar las causas que provocan dichas distorsiones y efectuar las correcciones pertinen. tes en futuros estudios. A seis meses de la puesta en servicio de las obras de mejoramiento del nudo en cuestión, se puede afirmar que la operación de los flujos vehiculares ha alcanzado un estado de régimen, razón por la cual la Secretaría Ejecutiva de la Comisión de Transporte Urbano ha estimado pertinente efectuar una Evaluación Ex-Post de este proyecto de mejoramiento. La realización de esta tarea es el principal objetivo del presente trabajo y para ello se abordarán los aspectos de diseño ge£ métrico y sistemas de control, información de tránsito, modelación y simulación, inversiones, beneficios e indicadores de rentabilidad. Diseño Geométrico y Sistemas de Control El trabajo de evaluación ex-post del nudo Av. L. Bernardo O'Higgins * Pajaritos, se inicia con un análisis y comparación de las caracterís_ ticas geométricas y operativas del prediseño y del proyecto de ingeniería, a fin de verificar si lo construido corresponde efectivamente a lo propuesto, tarea que se describe en el presente capítulo. 2.1.

Prediseño propuesto

El trazado en planta de la solución propuesta a nivel de prediseño, se especifica en la Fig. 1 y sus principales características son las si^ guientes (EUROPAC et al, 1983): a. Diseño geométrico Construcción de un paso bajo nivel para desnivelar dos pistas correspondientes al flujo que circula desde el oriente (Av. L. Bernardo O'Higgins) y continúa hacia el sur (Av. Pajaritos). Habilitación de una incorporación de dos pistas de ancho, para ac£ ger el flujo que circula desde el norte (semirotonda) y continúa hacia el oriente (Av. L. Bernardo O'Higgins), cuyo remate se efe£ túa mediante dos pistas de aceleración sucesivas de un desarrollo total de 300 mts. Modificación de la calzada por la cual circula el flujo provenieii te del occidente (ruta 68) con destino al oriente (Av. L. Bernardo O'Higgins), consistente en una reducción de su sección de 3 a 2 pistas en la zona del nudo. La tercera pista existente, pasa a formar parte del ramal que conecta la ruta 68 con Av. Pajaritos.

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Habilitación de un ramal de dos pistas para acoger los flujos pr£ venientes del norte (semirotonda) y occidente (ruta 68) con destino al sur (Av. Pajaritos). El remate de este ramal se efectúa mediante dos pistas de aceleración sucesivas. Habilitación de una pista de aceleración como remate del ramal que acoge los flujos provenientes de la semirotonda con destino al PJD niente (ruta 68) . Mejoramiento del ramal que atiende los flujos que circulan desde el sur (Av. Pajaritos) y continúa hacia el oriente (Av. L.B. O'Higgins). Mejoramiento de radios de giro e incorporación de islas canalizadoras en las intersecciones de la semirotonda con las Avdas. Gene ral Bonilla y Ecuador. b. Sistemas de control Las intersecciones ubicadas en la semirotonda (Avda. General Bonilla, Ecuador e Isla Decepción) son reguladas con señal de prio_ ridad, "CEDA EL PASO". La intersección generada por los flujos que circulan de occidente (ruta 68) a oriente (Av. L.B.O'Higgins) y los provenientes del norte (semirotonda), se encuentra regulada con señal de prioridad "PARE" para este último movimiento. Se ha previsto la instalación de un semáforo de dos fases y seis planes de operación para regular la intersección generada por los flujos que circulan de oriente (Av. L.B.O'Higgins) a occidente (ruta 68) y los provenientes del norte (semirotonda). 2.2.

Proyecto de ingeniería

Usando como base la morfología de la solución propuesta, en la etapa de proyecto de ingeniería se procedió a definir y precisar en detalle una serie de aspectos, tales como: estructuras, cambios en los servicios públicos, definición analítica de los distintos dispositivos viales involucrados, localización de los elementos de control de tránsito, etc. tareas que -por cierto- introducen pequeñas modificaciones en el diseño geométrico y en los sistemas de control respecto de la solución planteada inicialmente. Sin embargo, en este caso particular, con el fin de mejorar las cara£ turísticas de la solución, se incorporaron algunos cambios en el diseño original (OMEGA, 1984), que corresponden a los siguientes:

-477a. -

Diseño geométrico Modificación del ramal que atiende al flujo proveniente del occi dente (ruta 68) con destino al sur (Av. Pajaritos), con el fin de introducir una pista de deceleración aledaña a la calzada que permita efectuar la maniobra de frenado -previo a la incorpora ción al ramal- fuera de la calzada existente. Además, se deja sin efecto la reducción de la sección de la calzada sur de la ruta 68 que se producía en este punto, desplazando esta singularidad al oriente del paso bajo nivel. La adopción de esta última modificación es una medida acertada, ya que tiende a corregir una deficiencia que presentaba el prediseño. En efecto, el dispositivo originalmente propuesto corresponde a una bifurcación de la calzada sur de la ruta 68, dejando 2 pistas para los flujos que continúan al oriente y 1 pista para los que se dirigen al sur. Al respecto, cabe señalar que un dispositivo de esta naturaleza se utiliza para separar dos flujos que circulan por una vía (en el mismo sentido) cuyos destinos son diferen tes y su geometría debe ser tal que no se produzca ninguna dismi nución en la velocidad de operación de los flujos de vehículos o bien, si es necesario producir esta disminución debe ser gradual a través de transiciones adecuadas. Estas condiciones no fueron consideradas en el prediseño, puesto que en primer lugar los flujos que se dirigen al sur (Av. Pajaritos) son mínimos y en ningún caso justifican dejar una pista de la ruta 68 para su uso exclusivo, bastando sólo la habilitación de una pista de deceleración para efectuar la maniobra de frenado previa al viraje; en segundo lugar, la calzada sur de la ruta 68 es una vía de acceso a la ciudad y justamente en el sector invoLu erado se debe producir la transición entre una vía de un alto estándar (autopista) y una vía troncal como es la Av. L.B.O'Higgins, hecho que se debe conciliar con una disminución de su sección de 3 a 2 pistas al oriente del paso bajo nivel. Este objetivo se lo gra mediante el remate de la pista derecha de la ruta 68 a través de un elemento de disminución de pista que se desarrolla en una esc tensa longitud, apropiada para tal efecto.

-

La conexión entre la Av. Pajaritos y la calle lateral (sur) de la Av. L.B.O'Higgins se traslada al sur del pasaje Rey Gustavo, mej£ rándose de esta manera las condiciones de operación de la conexión,

b. Sistemas de control - Sólo se consultó una variación con respecto al diseño original, consistente en una modificación de la modalidad de operación del semáforo propuesto a operación semi-actuada, para lo cual fue pre vista la instalación de tres detectores vehiculares sobre la víasecundaria (acceso norte) a 12,25 y 39 mts. de la línea de deten ción. Al respecto, cabe señalar que esta modalidad de operación,

-478para semáforos aislados, es más eficiente del punto de vista ecc_ nómico que una operación en base a planes de tiempo fijo (Tarnofi et al,1981) razón por la cual se ha adoptado para este caso particular. ■

.

Proyecto construido Las obras construidas corresponden a las planteadas en el proyecto de ingeniería. Sin embargo, a poco tiempo de su entrega al uso público se ha detectado la existencia de un par de problemas que tienden a opacar la solución en su conjunto. Estos problemas son los siguientes: El acceso de Av. Ecuador a la semirotonda es en 1 pista con un az cho de 3,0 mts. (entre soleras). Considerando que por él circulan vehículos pesados (locomoción colectiva y camiones), de acuer do a la normativa vigente, el ancho de este acceso sería insuficiente, debiendo tener como mínimo 4,5 mts. Esta singularidad st mada al hecho de que el acceso desde la semirotonda a la Av. Ecu¿ dor presenta una enorme capacidad ociosa, induce a los usuarios que desean ingresar a la semirotonda a que lo hagan invadiendo las pistas en sentido contrario. En el arco de la semirotonda se ha detectado la existencia de algunos problemas que se traducen en una alta probabilidad de accidentes tanto para vehículos como peatones, derivados de la falencia de información que recibe el usuario, en relación al uso del espacio vial. Esta deficiencia se produce fundamentalmente por los problemas de mantención de la demarcación y que se incrementan en la noche por la falta de iluminación. A fin de corregir los problemas señalados precedentemente, la Se_ cretaría Ejecutiva de la Comisión de Transporte Urbano (SECTU) ha propuesto una solución que consiste en la incorporación de un bandejón central, en el arco de la semirotonda entre Av. L.B. O'Higgins y General Bonilla, de ancho variable (mínimo 2,0 mts), que permitirá generar pistas exclusivas de viraje a la izquierda y servirá de refugio para los peatones que cruzan la calzada. Respecto de las obras asociadas a este mejoramiento cabe señalar que la I. Municipalidad de Pudahuel tiene un gran interés en ma terializarlas.

3.

Información de Tránsito Los volúmenes y estructura de los flujos vehiculares, tasas de ocupa ción y velocidad de operación de los vehículos, constituyen parámetros fundamentales en el proceso de diseño y evaluación económica de un proyecto vial. Los resultados de este proceso están además, condicionados por las hipótesis que se adopten en cuanto a la evolución y comportamiento :■*.;;

-479futuro de estos parámetros. Por lo tanto, es de vital importancia efectuar un análisis comparativo entre los parámetros medidos y pro_ yectados en EUROPACT et al (1983), y los obtenidos de las mediciones realizadas con motivo del presente trabajo. Este análisis comparatjL vo se describe a continuación: 3.1. Mediciones de tránsito Los parámetros que serán sometidos al análisis descrito son: volúme nes y estructura de los flujos vehiculares, tasas de ocupación y velo cidades de operación de los vehículos. Los movimientos vehiculares que serán considerados para efectos de comparación son los correspori dientes a la situación con proyecto y se especifican en la Fig. 2. En EUROPACT et al (1983) los volúmenes de flujos vehiculares fueron medidos, para cada uno de los movimientos existentes, considerando 4 cateogrías de vehículos (vehículos livianos, camiones, buses y taxi buses). Las mediciones se realizaron los días Jueves 14 y 28 de Octubre de 1982 entre las 7:00 y 22:00 hrs., y los días Sábado 16 y Do^ mingo 17 de Octubre de 1982 entre las 10:00 y 21:00 hrs. Las tasas de ocupación también fueron medidas por movimiento. En el caso de los días de fin de semana se tomaron muestras simultáneamente con los conteos vehiculares. En cambio, en el caso de los días hábiles (o de semana) fueron medidas en cada uno de los lapsos resul tantes del proceso de periodización, el día Martes 17 de Noviembre de 1982. Las velocidades no fueron medidas. La razón señalada en EUROPACT et al (1983), es que debido a que la situación base planteada inclu ye importantes modificaciones en relación a lo existente (i.e: se incorporan semáforos en cada una de las calzadas de Av. L.B.O'HigginsRuta 68) no era procedente medir directamente velocidades en esta z£ na. Las velocidades asumidas en los distintos arcos, tanto en la situación base como en la con proyecto, se adoptaron por analogía a otras vías en las que se tenía información, excepto en el caso de Av. Pajaritos en donde había mediciones recientes. Con motivo del presente trabajo, la SECTU encargó las mediciones de tránsito pertinentes. Los volúmenes de flujos vehiculares fueron medidos considerando las mismas categorías de vehículos de EUROPACT et al (1983), para los movimientos indicados en la Fig. 2, los días Martes 24 de Septiembre de 1985 entre 7:00 y 22:00 hrs., Jueves 26 de Septiembre de 1985 entre 7:00 y 10:00 y entre 17:00 y 21:00 hrs; Sábado 28 de Septiembre de 1985 entre 10:00 y 14:30 y 15:30 y 21:00 hrs. y Domingo 29 de Septiembre de 1985 entre 19:00 y 21:00 hrs. Las tasas de ocupación se obtuvieron de muéstreos efectuados simultá_ neamente con las mediciones de flujos vehiculares. Las velocidades se midieron entre los días 25 y 29 de Septiembre, en los horarios anteriormente señalados. El método de las patentes fue utilizado pa ra realizar estas mediciones. Básicamente se procedió a la identif£ cación de una muestra aleatoria de vehículos en cada una de las esta

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ciones de control (entrada y salida), cuya ubicación se señala en la Fig. 2 y la posterior determinación del tiempo ocupado para recorrer el arco para cada vehículo identificado. La información tomada en las estaciones para los vehículos muestreados, incluía su tipo (según las categorías establecidas), los números de su patente y la hora, minutos y segundos de su pasada por la estji ción. Esta información fue grabada en terreno verbalmente en cassette, posteriormente validada y procesada, obteniéndose el tiempo de viaje por diferencia en la hora de pasada entre una estación de entrada y una de salida. 3.2.

Periodizacion

Del procesamiento y análisis de la información de flujos vehiculares recogida por la SECTU, se concluyó que la periodizacion obtenida para la situación actual es similar a la definida en EUROPACT et al (1983) y corresponde a la siguiente:

Período 1: Período 2: Período 3: Período 4: Período 5: Perído : Resto

día hábil de 7:30 a 8:30 hrs. día Domingo de 19:15 a 21:00 hrs. día hábil de 8:30 a 9:45 hrs. día Sábado de 10:00 a 14:30 hrs. día hábil de 17:45 a 21:30 hrs. día hábil de 6:00 a 7:30 hrs, de 9:45 a 17:45 y de 21:00 a 23:00 hrs; Sábado de 14:30 a 21:00 hrs; y Domingo de 10:00 a 19:15 y de 21:00 a 22:00 hrs.

De ella, se desprende que el número de horas semanales correspondiera tes a cada período es el que se indica en la Tabla 1.

PERIODO 1

5,00

2

3 4

5

R TOTAL

TABLA 1 :

HORAS

1,75 6,25 2,50 18,75 74,25 108,50

Número de horas semanales por período, expresado en hrs/semana

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3.3. a.

Flujos vehiculares

Flujos, estudio prediseño y evaluación económica Tal como se señaló anteriormente, en EUROPACT et al (1983) los flu jos vehiculares fueron medidos en el año 1982 considerando 4 categorías de vehículos. Luego utilizando los factores de equivalen cia 1,0 para vehículos livianos; 2,0 para camiones; 2,0 para buses y 1,65 para taxibuses, se calculó el flujo horario total expresji do en vehículos equivalentes (P.C.U.), para cada uno de los moví mientos descritos en la Fig. 2. Los valores obtenidos correspon_ dientes a cada uno de los períodos, se encuentran contenidos en el Anexo 1 (Tabla A.1.1),bajo la columna denominada: Flujos año 82 . Sin embargo, en dicho estudio, en la evaluación económica se supii so que el 1er. año de operación del proyecto sería 1985, por lo tanto, con el fin de estimar los flujos que existirían en este año, se adoptó un factor de crecimiento para el período 82-85 de un 8,0% para vehículos livianos y un 2,5% para locomoción colectiva. Los flujos horarios obtenidos expresados en vehículos equiva lentes, se encuentran en el Anexo 1 (Tabla A.1.1.) bajo la columna denominada: Flujos proyectados.

b.

Flujos actuales Siguiendo una metodología similar a la anterior, en base a las me diciones realizadas con ocasión del presente estudio, se procedió a calcular los flujos horarios totales expresados en vehículos equivalentes en cada período, para los movimientos especificados en la Fig. 2. Los resultados obtenidos están contenidos en el Anexo 1 (Tabla A.1.1.) bajo la columna denominada: Flujos actúa les.

c.

Análisis de los resultados obtenidos De la información presentada en el Anexo 1 (Tabla A. 1.1.) es posji ble concluir lo siguiente: En general, para los movimientos de mayor importancia, en términos de volumen vehicular, los flujos medidos en la actualidad pre_ sentan disminuciones respecto a los proyectados, llegándose inclu so a valores inferiores a los medidos en el año 1982. Entre los casos más significativos cabe destacar dos: el movimiento 3 (fLu jo proveniente de Av. Pajaritos y que se dirige al oriente por Av. L.B.O'Higgins), que presenta disminuciones, en todos los perÍ£ dos, que varían entre un 2,0 y un 33,0%. Esto se debe a que en la actualidad los vehículos de locomoción colectiva se han reasijg nado a la calzada lateral de Av. L.B.O'Higgins. El otro caso corresponde al movimiento 1 (flujo proveniente del occidente con destino a la Av. L.B.O'Higgins) que presenta en el período 2 (Domingo en la tarde) una disminución del 45% respecto de lo pro_ yectado.

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Se presume que esta baja está asociada a cambios experimentados en las condiciones propias de los viajes desde y hacia la costa y que no están relacionadas al proyecto materializado en este nudo, Existen algunos flujos que han experimentado crecimientos respecto de lo proyectado, siendo el más significativo el correspondiente al movimiento 7 (flujos que provienen desde el Norte y se dirigen ha-cia el Sur), que llega a ser de hasta un 390% en el período 1, Es te es un movimiento de baja magnitud y su variación tan significati va tiene absoluta justificación, ya que en la situación sin proyecto, a pesar de estar impedido, fué detectado. Exceptuando el caso del movimiento 1 en el período 2 (disminución de 558 pcu/hr. respecto de lo proyectado) no se observó ninguna mo dificación en la estructura de los flujos. Tampoco se observó un cambio en la composición de los flujos vehiculares al efectuar el procesamiento de la información. Finalmente, para hacer un análisis del comportamiento de los flujos que acceden al nudo, se procedió a calcular, para cada período, los flujos semanales que concurren a esta intersección, obteniendo^ se los resultados que se presentan en la Tabla 2. De ellos se de¿ prende que en los períodos 1, 3, 4 y 5 el nivel de flujos total de la intersección prácticamente no ha variado entre el año 1982 y 1985. En el caso del período 2 (Domingo en la tarde), se ha llega, do a niveles muy por debajo de los existentes en el año 1982, Sólo se detecta crecimiento de flujos en el período resto, con una variación del 9,8% respecto de los flujos del año 1982,

PERIODO

1 2 3 4 5 R

TOTAL TABLA 2:

FLUJOS AÑO '82 17.655 5.569 14.931 11.056 44.156 150.431 243.798

FLUJOS PROYECTADOS 18.950 5.963 15.956 11.826 47.231 159.192 259.118

i

.

FLUJOS ACTUALES 17.400 4,526 14.806 11.277 43.050 165.206 256,265

Flujo total que accede al nudo, expresado en P.CU,/sema na

3.4. Tasas de ocupación a.

Tasas de ocupación, estudio de prediseño y evaluación económica Las tasas de ocupación en EUROPACT et al. (1983) fueron medidas considerando tres categorías de vehículos: vehículos livianos (incluye camiones), buses y taxibuses. Tal como se señaló

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anteriormente el 1er. año de operación del proyecto se supuso 1985. Las tasas de ocupación de vehículos livianos se consideró que no variaban en el período 82-85, en tanto que para el caso de vehículos de locomoción colectiva (buses y taxibuses) se adoptó un factor de crecimiento del 4% para dicho período. Las tasas de ocupación obtenidas para el 1er. año de operación se encuentran contenidas en el Anexo 1 (Tabla A.1.2.), bajo la columna denominada: proye£ tadas. Tasas de ocupación actuales. Las mediciones realizadas en Septiembre del presente año, fueron hechas considerando las mismas categorías de vehículos del estudio de prediseño, y sus resultados se muestran en el Anexo 1 (Tabla A. 1.2.), bajo la columna denominada: actuales. Análisis de los resultados obtenidos. Se observa para todas las categorías de vehículos un crecimiento significativo de las tasas de ocupación actuales con respecto a las proyectadas. Este incremento es en promedio de un 23% para los vehículos livianos y de un 50% para los buses. Conocidas las tasas de ocupación y los flujos vehiculares se pro cedió a calcular,para cada uno de los períodos ,1a cantidad de via jes semanales que concurren al nudo. Los resultados obtenidos se presentan en la Tabla 3, y de ellos se desprende que en todo los períodos, exceptuando el período 2, se produce un incremento en los viajes que oscila entre el 10 y el 35% respecto de los pro yectados. En cambio en el período 2 se produce una disminución del 5% producto de la importante disminución de los flujos provenientes de la Costa. En relación al total semanal cabe señalar que los via. jes actuales se incrementaron en un 15% respecto de los proyecta dos y un 23% respecto de los medidos en el año 1982.

PERIODO

1 2 3 4 5 R

TOTAL TABLA 3:

VIAJES AÑO'82 48.625

VIAJES RP0YECTAD0S 52.210

VIAJES ACTUALES 71.385

19.161 39.356 31.028 145.669 448.693 732.532

20.617 42.225 33.341 156.263 481.214 785.870

19.637 54.319 38.561 173.644 545.440 902.986

Número de viajes que concurren al nudo, expresado en viajes/semana

-484El aumento en la cantidad de viajes detectados en el presente ana lisis se debe fundamentalmente al incremento de la población en el área adyacente al nudo. De acuerdo a antecedentes proporciona dos por la Municipalidades respectivas, para el período 82-85 se construyeron 9.788 viviendas en torno a Pajaritos en Maipú y 1.000 viviendas en torno a General Bonilla en Pudahuel. Simulación En EUROPACT et al (1983), la estimación de consumo de recursos de las situaciones base y con proyecto se realizó en base a una simula, ción de las redes que representan cada una de estas situaciones y que abarcan un área común de influencia. Ambas redes se presentan en las láminas 3 y 4 respectivamente. Los límites son idénticos en los dos casos, lo que se logró introduciendo "cuellos de botella" como nodos ficticios cuando no hay uno real. La simulación se realizó mediante el modelo TRANSYT optimizando sólo desfases para cada uno de los períodos, considerando los flujos correspondientes al ler. año de operación del proyecto (proyectados al año 1985). Sin embargo, se ha demostrado que emplear TRANSYT para solamente o_p timizar desfases produce índices de rendimiento, en este caso demoras, peores que aquella que además optimiza repartos (full optimizji tion) . Por este motivo, para el presente trabajo se adoptó esta úl_ tima modalidad. A raíz de esta modificación en la modalidad de optimización del TRANSYT, se procesaron de nuevo las situaciones base y con proyecto definidas en EUROPACT et al (1983). Además, con el fin de hacer un análisis de los consumos de recursos, en términos económicos, entre lo simulado bajo ciertas hipótesis en el estudio de prediseño y la simulación con los antecedentes existentes en la actualidad, se prjD cedió a modelar la situación base incorporándole los flujos actuales (en cuanto a las velocidades se asume que estos no han variado) y la situación con proyecto incorporándole flujos vehiculares y velocidades actuales. Los resultados obtenidos fueron utilizados poste riormente para el cálculo de los costos asociados al consumo de recursos (costos de operación de vehículos y costos de tiempo de los usuarios). Costos de Inversión El presente capítulo entrega los resultados obtenidos de la actual^ zación de los costos de inversión, privados y sociales, al nivel de precios de Junio de 1985. 5.1.

Costos de inversión del prediseño

A partir de las cubicaciones, basadas en el prediseño desarrollado en EUROPACT et al (1983), incluidas en ese mismo estudio, se proce dio a actualizar los montos de inversión utilizando la información

-485-

procedente de la revisión de las ultimas propuestas del Ministerio de Obras Públicas. Con lo cual se obtuvo los costos de inversión privados, al nivel de precios adecuado, correspondientes a las cub_i caciones del prediseño original (ver Tabla 4). Los costos sociales fueron calculados en base al desglose de precios unitarios de las distintas partidas consideradas en las cubicacio nes y realizando las correcciones pertinentes a los precios privados por concepto de: mano de obra, moneda extranjera y la eliminación de los porcentajes correspondientes a transferencias. Los resultados aparecen en la Tabla 4. 5.2.

Costos de inversión del proyecto construido

Los costos de inversión privados en este caso, fueron calculados a partir de la suma reajustada de los estados de pago efectuados por SERVIU Metropolitano al contratista que efectuó los trabajos. El factor de reajuste empleado corresponde al calculado por SERVIU con ocasión de ese contrato. En cuanto a la estimación de los precios sociales, la metodología utilizada corresponde a un procedimiento análogo al anteriormente descrito en el punto 5.1., agregando además correcciones por efecto del consumo real de recursos basándose en las cubicaciones del detji lie del trabajo de obra. Los resultados se presentan en la Tabla 4, 5.3.

Análisis comparativo de costos de inversión

En general se observan diferencias entre los costos estimados del prediseño y los del proyecto construido, atribuibles en la mayoría de los casos a discrepancias derivadas de las características del djL seño estructural de las obras, las que difieren entre partidas igua les. Tal es el caso de los pavimentos, paso bajo nivel y muros de contención. Sin embargo, la mayor diferencia en los costos de inversión, privados y sociales, se produce en la partida global de paisajismo en dotí de los costos en el proyecto construido ascienden a doce veces el mon to estimado en el prediseño. Esta diferencia se debe fundamentalmen. te a la naturaleza de los trabajos de paisajismo realizados, los cuales exceden con creces los requeridos con el fin de restituir las áreas verdes.

-486-

-487-

Por otro lado, si bien es cierto las obras de vialidad urbana deben tener en cuenta el embellecimiento del entorno, en tanto éste sea posible, los recursos destinados a este fin deben mantener una reía ción razonable respecto del volumen total consumido. 5.4.

Costos de inversión de la situación base

La situación base consistía, de acuerdo a EUROPACT et al (1983), en la semaforizacion de la intersección de Av. L.B.O'Higgins con el acce_ so Poniente de la semirotonda y en la intersección del flujo occideii te - oriente (de Av. L.B.O'Higgins) con el giro a la izquierda proveniente de la misma vía desde el oriente. Se consideraba además el ensanche de la calzada sur de Av. L.B. O'Higgins con el fin de permitir el acceso en dos pistas al flujo proveniente de Pajaritos. Para la elaboración de este trabajo fue necesario estimar los costos de inversión de la situación base, para lo cual se calculó, con las cubicaciones pertinentes y los niveles de precio de Junio de 1985, estos valores. Los resultados obtenidos arrojan un monto de $ 4.893.909 para la in versión privada y de $ 5.132.836 para la inversión social. Beneficios Directos Los beneficios directos del 1er. año de operación, valorados a precios sociales, fueron calculados a partir de los ahorros de tiempo de los usuarios y de costos de operación de vehículos que se produ^ cen al comparar las situaciones base y con proyecto. Para ello, me diante un programa computacional fueron valorados monetariamente los consumos que resultan de la modelación con TRANSYT de cada una de las situaciones. 6.1.

Precios sociales de los recursos

En EUROPACT et al (1983) se utilizaron los siguientes precios socia les (nivel Septiembre 1982): - Combustible vehículos livianos

:

23,34 $/lt

- Combustible locomoción colectiva :

22,53 $/lt

- Valor del tiempo (único)

:

47,26 $/hr-pas

El nivel de precios utilizados para el presente trabajo, es Junio de 1985. Los precios sociales que se usaron en la presente evaluación son los siguientes:

-488-

-

Combustible vehículos livianos

:

46,75 $/lt

Combustible locomoción colectiva :

46,20 $/lt

Valor del tiempo (único)

6.2.

: 67,42 $/hr-pas

Beneficios del prediseño

Los beneficios estimados en el prediseño (EUROPACT et al 1983) sufren modificaciones derivadas del cambio en el nivel de precios y del uso de la modalidad "Full Optimization" en la simulación con TRANSYT. Los resultados obtenidos se encuentran contenidos en la Tabla 5. 6.3.

Beneficios del proyecto

Tal como se señaló en el capítulo de simulación, a la situación base propuesta en EUROPACT et al (1983), se le incorporaron los nuevos flujos medidos y se utilizaron las mismas velocidades del estudio or_i ginal. Con los resultados de esta simulación e incorporando las tasas de ocupación actuales se determinó los costos de operación y tiempo de los usuarios. Los resultados obtenidos se presentan en la Tabla 6 bajo la columna denominada: costos situación base. En forma análoga se procedió con la situación con proyecto, pero in corporando esta vez en la simulación las velocidades medidas con mo_ tivo del presente trabajo. Los resultados obtenidos se presentan en la Tabla 6, bajo la columna denominada: costos situación con proyecto. Haciendo la diferencia entre los costos de ambas situaciones se obtuvo la estimación de los beneficios que reporta el proyecto construido (ver Tabla 6). 6.4.

Análisis de los resultados obtenidos

Las diferencias observadas en los costos de consumo de recursos entre ambas evaluaciones que se reflejan en un crecimiento de los coj^ tos para las condiciones actuales en relación a las proyectadas, de 4,1% en la situación base y de un 6,3% en la situación con proyecto, se encuentran plenamente justificados por el aumento del número de viajes y la disminución del volumen total de vehículos que accede al nudo, respecto de los valores supuestos (ver capítulo 3). Se realizó un análisis de sensibilidad respecto de la influencia de las velocidades en las diferencias antes descritas, concluyéndose que sólo un 8,9% de esta variación es atribuible a las discrepancias detectadas entre las velocidades medidas y las supuestas (ver capítulo 3). ■

-489-

-490Cálculo de Indicadores La metodología de evaluación de la Comisión de Transporte Urbano (SECTU, 1982) establece que los indicadores que se deben usar para determinar la rentabilidad de un proyecto de vialidad urbana son: VAN.

:

Costo de postergar por un año la realización del proyecto

TRI

:

Tasa de rentabilidad inmediata

Los beneficios y costos considerados están valorados socialmente. Sólo se incluye en los cálculos los beneficios directos. 7.1. a.

Indicadores de rentabilidad del prediseño

Según EUROPACT et al (1983) los resultados obtenidos fueron los siguientes (nivel de precios Septiembre 1982): - Beneficios (miles $) Ahorros costos operación = 6.651,2 Ahorros costo tiempo =10.846,2 TOTAL =17.497,4 - Costo de Inversión (miles $) I. Prediseño = 56.387,0 I. Base = 1.460,0 I. Neta = 54.927,0 - Indicadores VAN.(r=l2%) TRI

= 9.737,6 miles $ l = 39,1%

La actualización efectuada en el presente estudio arrojó los si guientes resultados (nivel de precios,Junio 1985): -

Beneficios (miles $) Ahorros costo operación = 11.467,0 Ahorros costo tiempo = 14.961,6 TOTAL = 2 6.428 ,6 Costo de Inversión (miles $) I. Prediseño = 96.233,9 I. Base - 5.132,8 I. Neta = 91.101,1

-491-

-

Indicadores VAN (r=12) TRI

7.2.

= =

13.836,1 miles $ 29,0%

Indicadores de rentabilidad del proyecto construido

Los resultados obtenidos para el proyecto construido son los siguieii tes (nivel de precios,Junio 1985): - Beneficios (miles $) Ahorros costo operación = 7.508,0 Ahorros costo tiempo = 16.327,5 TOTAL = 23.835,5 - Costos de Inversión (miles $) I. Proyecto = 104.062,3 I. Base = 5.132,8 I. Neta = 98.929,5 - Indicadores VANL(r = 12%) = TRI -

10.682,1 miles $ 24,1%

Conclusiones

Los indicadores de rentabilidad obtenidos para el proyecto construí do (ver 7.2.) presentan una fuerte disminución respecto de los obtenidos en la actualización del prediseño (ver 7.1., letra b), ubicándose bajo los rangos en que se mueven los indicadores del prediseño al efectuar los análisis de sensibilidad pertinentes. Este he_ cho es motivo de preocupación, ya que en proyectos que presentan iri dicadores rentabilidad menores, se podría tomar decisiones no muy acertadas respecto de inversiones cuantiosas como lo son en este ca_ so. Por esta razón, en futuros estudios de Prediseño y Evaluación Econó mica se deben concentrar mayores esfuerzos en lograr precisar aún más la posible evolución futura de la magnitud de los flujos vehiculares, tasas de ocupación y velocidades de operación de los vehículos. También, debe lograrse que los análisis de sensibilidad recojan ade_ cuadamente la variación relativa de los precios de los distintos re_ cursos involucrados en las estimaciones de costos y beneficios.

-492-

Por otro lado, resulta interesante recalcar la necesidad de desarrollar una metodología apropiada para abordar la Evaluación Ex-Post de proyectos de vialidad urbana, a fin de homogeneizar los criterios relativos al desarrollo de la misma, desde la recopilación de información en terreno hasta la consideración de los efectos atribuibles al proyecto y otros que son exógenos al mismo, tales como aumento de las tasas de ocupación o variaciones en las características del aseri tamiento poblacional. Finalmente, realizado este estudio de evaluación Ex-Post es posible afirmar que el proyecto construido es rentable, confirmando de esta manera la bondad de las estimaciones del estudio de prediseño y eya luación económica.

Referencias 1.

TARNOFF, P.I. y PARSONSON, P.S.(1981) Selecting traffic signal control at individual intersections. TRB Report 233, National Cooperative Highway Research Program, Washington, D.C.

2.

SECTU (1982) Metodología para la Evaluación Social de Inversiones en Vialidad Urbana. Comisión de Transporte Urbano, Santiago.

3.

EUROPACT, IASA, NECOCHEA Y RAMÍREZ (1983) Estudio de prediseño y evaluación económica del nudo Av. L.B.O'Higgins * Pajaritos. Informe final a la Comisión de Transporte Urbano, Santiago.

4.

OMEGA (1984) Proyecto de ingeniería de la intersección Av. Pajaritos con Alameda Bernardo 0'Higgins. Informe final al SERVIU Metropolitano, Santiago.

-493-

-494-

-495-

-496-

-497-

ANEXO 1 TABLA A.1.1.

Flujos

horarios .expresados en P.C.U./Hr.

(1) En EUROPACT et al (1983) estos flujos fueron medidos en conjunto con el movimiento 1.

-498-

Continuación TABLA Resto

1 . ■ ■ '

2 3 4 5 6 7 8

.....

TABLA PERIODO 1

.

2

3

4

:

5

316

334

345

374 456 183 58 324 16 (1)

397 489 510 62 339 13 (1)

406 481 540 87 338 12 16

A. 1.2. Tasas de ocupación, expresadas en Pas/Veh MOVIMIENTO .

1

~

A.1.1.

2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 1

-•.

.

.

PROYECTADAS A B T 1,48 13,52 1,59 1,79 1,59 1,44 1,44 1,44 2,94 2,43 2,94 2,43 2,45 2,45 2,45 1,89 1,20 1,74 1,20 1,40 1,40 1,40 2,07 2,63 1,98 1,44 1,54 1,54 1,54 2,26

30,26 30,26

12,48 12,48

' 40,04

33,70

28,08 18,93

12,48 11,96

20,28

16,64

17,37

13,83

21,22 14,66 14,66

12,48 12,48 12,48

36,61

28,81

18,93 20,28

12,48 12,48

17,12 18,20

16,64 13,00

21,98

8,32

NOTA: A = Vehículos livianos + camiones B = Buses T = Taxibuses

A 1,80 1,81 2,64 1,88 2,05 2,05 2,05 3,09 2,63 2,79 3,07 2,98 2,98 2,98 2,18 1,87 2,22 1,75 1,80 1,80 2,14 2,45 2,12 2,04 1,84 1,84 1,84 2,14

ACTUALES B 27,86

T

35,33 29,04

25,00

63,49

29,38

44,28 35,49

15,00 20,00

36,45 25,85

16,49

32,91 30,24 16,47

10,00 8,33

39,50

24,55

27,31 30,96

8,33 8,75

21,74 29,29

15,33

14,76

ContinuaciSn TABLA A.1.2.

-499-

-501-

APLICACION DEL MODELO TRAFFICQ A LA EVALUACIÓN ECONÓMICA DE NUDOS VIALES Monica Zucker y Eugenio Labarca INTRAT LTDA.

Resumen El presente trabajo aborda algunos aspectos generales de la eva luacion económica de proyectos de vialidad urbana haciendo hincapié en la importancia de una correcta aplicación de los modelos computacionales generalmente usados como apoyo. En particular, se analiza el modelo TRAFFICQ y se presenta un programa computacional complementario a ós te desarrollado por los autores, que conduce a resultados más fidedignos. Finalmente, se muestran resultados de una aplicación, con fines com parativos.

-502-

1.

Introducción

1.1. Antecedentes generales

-

Los resultados que se obtienen al comparar la evaluación económica teórica de proyectos con los índices reales observados tras la realiza — cion de ellos tienden a demostrar que se presentan importantes discrepan cias. A mayor abundamiento, puede decirse que el signo de las diferencias parece reflejar un marcado optimismo por parte de los entes evaluadores. En el caso de los proyectos de vialidad urbana, a que este trabajo se refiere, no se han realizado hasta donde los autores tienen conocimieri to, experiencias orientadas a comprobar la precisión de la evaluación econóraica, lo que permitiría afinar las metodologías aplicadas. La necesidad de tal análisis comparativo resulta más evidente si se considera que la evaluación se apoya en los resultados de modelos computji cionales desarrollados por lo general en países europeos o en Estados Uní. dos y adecuados por consiguiente a las condiciones de tránsito en sus ciu dades. Los beneficios generados por los proyectos de tránsito urbano provienen fundamentalmente de los ahorros por concepto de ahorro de combustible y tiempo. En el caso de redes semaforizadas, el modelo más difundido es el TRANSYT, que permite simular la operación y optimizar los desfases, entrje gando valores físicos de consumo de combustible y tiempo utilizados en la evaluación. Para redes pequeñas o intersecciones aisladas, se utiliza frecuente^ mente el modelo TRAEFICQ para simular la operación; también este programa entrega información acerca del consumo de tiempo y combustible. La intención de desarrollar el presente trabajo surgió en los autores precisamente al emplear las salidas del modelo TRAFFICQ en la evaluacipon económica de un nudo vial. Al analizar la información entregada, se observó que esta resultaba insuficiente para obtener la precisión requerida, particularmente en el caso de vías que presentan un componente relevante de vehículos pesados o de locomoción colectiva, así como al intentar desagregar el consumo de combustible según flujo libre, ralentí o detenciones. La inspección del programa llevó a suponer que la utilización directa de la información de salida podría conducir a resultados afectos a un error importante y condujo por otra parte a buscar un mejor aprovechamiento de las potencialidades del modelo. 1.2. Objetivos A través del presente trabajo se persiguen básicamente dos objetivos. El primero de ellos consiste en destacar la importancia de la utilización adecuada de las herramientas de análisis, en particular cuando

-503-

se trata de modelos computacionales complejos que son, en muchos aspectos, una caja negra, cuyos resultados es preciso validar para establecer su gra_ do de confiabilidad. Como segundo elemento, se presenta un programa complementario al TRAFFICQ, que permite mejorar considerablemente su precisión en la estima_ cion de los consumos de combustible para cualquier red o nudo simulados con el modelo. 2.

La Evaluación Económica de Proyectos de Vialidad Urbana

El objetivo de la evaluación social de proyectos de vialidad urbana, tal como lo define la Secretaría Ejecutiva de la Comisión de Transporte Urbano, es determinar si la ejecución de las obras se justifica, lo que sucede si las tasas de rentabilidad social superan un valor umbral determinado para la selección de inversiones en el sector. Se trata por lo tanto de asociar a los proyectos del sector un conjunto de parámetros que permite compararlos y priorizarlos, Dado que el patrocinio de proyectos proviene de fuentes diversas y los estudios son realizados por numerosas entidades independientes entre sí, se deduce la necesidad de establecer reglas suficientemente claras y objetivas. Es lo que se ha propuesto la Secretaría Ejecutiva, a partir de la publicación del Manual de Evaluación de Proyectos de Vialidad Urbana. Sin embargo, veremos que la gama de opciones metodológicas y de uti^ lización de modelos computacionales conduce en la práctica a que los indicadores de rentabilidad no sean necesaria y estrictamente comparables. Discutiremos a continuación, a modo de ejemplo, algunos aspectos cu ya interpretación incide directamente en. los resultados de la evaluación. Un primer y muy importante punto es el cálculo de las relaciones flujo/capacidad. Las mediciones de flujos de saturación son complejas (por lo tanto caras) y solamente pueden efectuarse en vías que presenten en algún peri£ do niveles altos de saturación. A causa de lo anterior, en muchos casos se opta por utilizar valores teóricos. La Comisión de Transporte Urbano ha definido tres valores: Calles céntricas: 1.650 (V.Eq./H) Calles normales : 1.800 (V.Eq./H) Vías rápidas : 2.000 (V.Eq./H) Sin embargo, la realización de mediciones en más de 100 diferentes puntos de Santiago en el marco del Censo de Infraestructura de la Red Vial, lleva a concluir que, para el caso de vías normales y rápidas, esos valores subestiman en rangos entre 5 y 15% los flujos.reales de satura ción. Una explicación de ello puede provenir de las modificaciones de las características de los vehículos en los últimos años, con la masifjL cación de los automóviles europeos y japoneses.

-504Las diferencias entre los valores medidos y los teóricos redundan en una sobreestimación de las condiciones de saturación al utilizar los segundos y lleva por consiguiente a que los beneficios calculados en este caso sean superiores a los reales. El uso de valores de flujos de saturación subvalorados incide también en la calidad de los resultados de la modelación de semáforos y en las condiciones que debe satisfacer el diseño. Otros parámetros en que la utilización de valores teóricos, estima_ dos o medidos puede conducir a diferencias importantes en los resultados son las velocidades y los factores de equivalencia entre vehículos. En el caso de las velocidades, existe una relación directa entre ellas y los consumos de combustible y tiempo. En cuanto a los factores de equivalencia, afectan las relaciones flujo/capacidad. Hasta aquí nos hemos referido especialmente al efecto que tiene so_ bre los resultados de la evaluación económica la utilización de valores teóricos o de valores medidos en terreno. Existen también aspectos más generales en las metodologías usuales de evaluación que se han aplicado hasta el momento.sin mayor profundización y merecerían ser sujetos a revisión. Es el caso, por ejemplo, de la simplificación consistente en asumir que los costos de operación corresponden al doble del consumo de combustible, o que el efecto sobre la contaminación atmosférica debe asu_ mirse como un beneficio indirecto de los proyectos. Además de los elementos señalados, la propia utilización de la información entregada por los modelos computacionales puede conducir a resultados distintos según la forma en que se lo haga, especialmente si se trata de programas concebidos para otros fines y no específicamente a la evaluación económica. Tal es el punto que a continuación se desarrolla, en torno al empleo del TRAFFICQ como herramienta de. evaluación económica. 3.

Breve Descripción del Modelo TRAFFICQ

TRAFFICQ es un modelo de simulación orientado principalmente al es_ tudio detallado de diseños viales y gestión de tránsito en los cuales pue_ da haber problemas de congestión, colas, bloqueos, etc., cuyo efecto pueda restringirse a relativamente pocas vías o intersecciones. El modelo contempla todos los sistemas de gestión de tránsito comúnmente usados en la práctica, como señales de prioridad, semáforos de tiempo fijo y accionados por vehículo o peatones, rotondas, etc. TRAFFICQ trabaja simulando vehículo a vehículo su paso por la red, considerando la señalización a la que se enfrenta y la ocurrencia de colas o bloqueos y va calculando tiempos de viaje, consumos de combustible y otros parámetros para entregarlos en forma agregada. Un buen ejemplo de la utilidad de este enfoque detallado es el caso en que la cola que se forma en una intersección alcanza a bloquear otra. Esto puede ocurrir durante un corto período de tiempo, pero las consecuencias, ser considerables. Esta situación y sus efectos negativos son detectados por TRAFFICQ, a diferencia de la mayoría de las técnicas

-505basadas en largos de cola promedio (como TRANSYT), que no son capaces de identificar el hecho y sus consecuencias. 3.1.

Datos de entrada al modelo

La información de entrada al modelo consiste en características ge£ métricas de los arcos, rutas, señalización en intersecciones, flujos de saturación, consumos unitarios de combustible, matriz de origen y destino de flujos de vehículos sobre la red, velocidad de viaje libre e info£ mación referente a peatones. 3.2.

Resultados del modelo TRAFFICQ produce los siguientes resultados:

-

Ditribuciones de longitud de cola y tiempos de viaje en los arcos Distribuciones de tiempo de viaje en la red Distribuciones de demoras de peatones Tiempos promedio de viaje entre pares origen/destino Tiempos promedio de viaje por arco y para la red Viajes entre orígenes y destinos de Veh-hora/hora Matriz de viajes promedio Resúmenes de flujos de entrada y salida por arco Consumo de combustible para el total de la red y por arco '■

4. Descripción del Programa Complementario al TRAFFICQ • La idea central de este programa es rescatar información producto de la simulación del TRAFFICQ y en base a ella hacer una estimación más fina del consumo de combustible. Se distinguen tres componentes en el consumo de combustible: Uno asociado al desplazamiento en flujo libre, otro asociado al tiempo de permanencia en ralentí y el tercero, al hecho de que se produzca una detención. TRAFFICQ entrega el consumo de combustible en cada arco de la red en base a un consumo unitario único para cada componente, aplicado a la totalidad de la red,y con velocidades medias calculadas para cada arco de acuerdo a la composición del flujo. El programa complementario desarrollado por los autores trabaja con velocidades distintas para cada arco de la red por tipo de vehículo. El programa asocia arco por arco un consumo unitario a cada tipo de vehículo en base a su velocidad. 4.1. Datos de entrada al modelo a) El porcentaje de vehículos livianos y pesados en cada arco de la red. b) La velocidad de cada tipo de vehículo en cada arco. A partir de esta información, el programa calcula los consumos unitarios mediante una interpolación lineal de acuerco a los valores entregados por el Manual

-506de Evaluaci6n de Proyectos de Vialidad Urbana. 4.2. Salida del modelo Como complemento a la salida del TRAFFICQ, este programa entrega la siguiente información: a)

El consumo de combustible por arco desagregado por componente de acuer_ do a los patrones del TRAFFICQ.

b)

El consumo de combustible por arco y por tipo de vehículo de acuerdo a los nuevos parámetros de composición de flujo y de velocidad por arco.

5. Ejemplo El siguiente ejemplo se basa en un proyecto a nivel de la intersección de Panamericana Norte con Américo Vespucio, cuya malla se presenta al final. Se supone la siguiente composición de flujo: Américo Vespucio:

75 % de vehículos livianos 25 % de vehículos pesados

Panamericana Norte:33 % de vehículos livianos 67 % de vehículos pesados Las velocidades asignadas son: Américo Vespucio : 65 45 Panamericana Norte:80 64

Km/H Km/H Km/H Km/H

para para para para

. - • livianos pesados livianos pesados

vehículos vehículos vehículos vehículos

El factor de equivalencia de los vehículos pesados es 2,0. Se simulo durante 60 minutos con un transiente de 10 minutos e incr£ mentos de 3 segundos. Los flujos de la matriz 0/D y los flujos de saturación están en V.Eq. El reparto del semáforo se obtuvo con SIGSET. 5.1. Resultados Los resultados detallados arco por arco se incluyen ál final del tra_ bajo. El programa complementario entrega un consumo de combustible un 34% mayor que el calculado por TRAFFICQ: Consumo según TRAFFICQ: Consumo según programa complementario : Diferencia: ■..

-.

409 litros 547 litros 138 litros

Considerando un precio social único del combustible de S/litro 37,00; suponiendo que este período de punta abarque dos horas diarias y que el flu

*507-

jo en el resto del tiempo corresponda a un 40% del observado en las horas de punta, obtenemos los siguientes resultados aproximados en unidades monetarias: TRAFFICO: Programa complementario: Diferencia:

36.000 (miles $) 48.000 (miles $) 12.000 (miles $)

Un análisis arco por arco de los resultados nos muestra que en Panamericana Norte el consumo de combustible calculado por el programa com_ plementario duplica aproximadamente el valor entregado por TRAFFICQ, en tanto que en Américo Vespucio prácticamente no se observan diferencias. Esto es producto de la composición de flujo y velocidades asignadas a e^ tos arcos, lo que nos hace concluir que otras composiciones y velocidades podrían llevar a diferencias aún mayores. -><:.:s-¡-'-

" . , ' ■ ■ ■ .

r , ,

Bibliografía DAWSON, J.A.L. y LOGIE, D.M.W. (1983) TRAFFICQ, a Design Aid for Traffic Management. MVA Sistemática, Londres. SECTU (1982) Metodología para la Evaluación Social de Proyectos de Inversión en Vialidad Urbana. Comisión de Transporte Urbano,Santiago.

-508-

ARCO

l ~ A

4 5 6 -,

8 9 10 12 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37

TABLA 1:

MOVIM. [lt]\

RALENTI Clt]

20,74 2,84 15,09 22,13 2,84 7,54 1,89 1,89 7,54 1,28 1,28 3,77 6,24 0,57 1,13 2,57 0,57 7,54 0,00 3,77 1,89 1,28 0,00 3,77 24,40 6,81 1,70 1,70 1,23 0,57 19,29 1,70 50,91 5,67 39,60 11,35 3,97

0,00 0,46

oioo 0,00

0,00 0,00 0,00 1,23 1,23 0,99 0,99 0,00 0,00 0,00 0,92 1,98 0,00 0,00 0,00 1,23 0,00 0,99 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,92 0,99 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

DETENC. [lt] 0,00 0,00 0,00 8,24 ' 0,00 0,00 7,92 7,92 9,90 8,38 3,59 0,00 0,00 1,94 4,36 10,78 0,00 0,00 1,98 9,90 1,98 8,38 0,00 0,00 0,00 0,00 5,33 3,39 4,19 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

TOTAL Clt]

_ 20,74 3.29' 15,09 30,37 2,84 7,54 9,80 11,03 18,67 10,66 5,87 TOTAL VEH. PEÍ 3,77 6,24 397,16 litros 2,51 . 6,41 15,33 0,57 7,54 1,98 14,90 3,87 10,66 0,00 3,77 24,40 6,81 7,03 6,01 6,40 0,57 19,29 1,70 50,91 5,67 39,60 11,35 3,97

Consumo de combustible por componente y por tipo de vehículo de acuerdo a los parámetros del programa complementario

i

■■■

.

■

■ :

- '■■■ '

. '■. .

■ >*. '. ' ■ ■ ■

■

-509-

Vehículos Livianos. ARCO

MOVIM.

RALENTI

DETENC.

TOTAL

CU]

Clt]

[ltj

[lt]

1

2,37

0,00

0,00

2,37

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37

2,19 1,72 17,12 2,19 0,86 0,22 0,22 0,86 0,28 0,28 0,40 4,83 0,44 0,88 0,56 0,44 0,86 0,00 0,43 0,22 0,28 0,00 0,43 18,87 5,27 1,32 0,32 0,27 0,44 14,92 1,32 5,81 4,39 4,52 8,78 3,07

0,84 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,37 0,37 0,51 0,51 0,00 0,00 0,00 1,68 1,03 0,00 0,00 0,00 0,37 0,00 0,51 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 1,68 0,51 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

0,00 0,00 7,27 0,00 0,00 0,92 1,92 1,15 1,97 0,85 0,00 0,00 1,71 3,85 2,54 0,00 0,00 0,23 1,15 0,23 1,97 0,00 0,00 0,00 0,00 4,70 2,99 1,05 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

3,03 1,72 24,39 2,19 0,86 1,14 1,51 2,38 2,77 1,64 0,40 4,83 2,15 6,40 4,12 0,44 0,86 0,23 1,95 0,45 2,77 0.00 0,43 18,87 5,27 6,02 5,98 1,83 0,44 14,92 1,32 5,81 4,39 4,52 8,78 3.07

TABLA 2:

TOTAL VEH.LIVIANOS;

Consumo de combustible por componente y por tipo de vehículo de acuerdo a los parámetros del programa complementario

150,26 litros

-510-

TIPO DEL CONSUMO: MOVIMIENTO RESUMEN DE COKS. DE CQMP. POR ARCO (L/HR) ARCO L/HR ARCO L/HR ARCO

1 2 3 11 5 8 18 19 20 4 0 2 35 36 37

L/HR 21 20

4 39 21

5 6 5 4 22 23 1 1

7 1 24 0

8 9 1 4 25 26 43 12

10 1 27 3

11 1 28 3

12 2 29 1

13 11 30 1

14 1 31 34

15 2 32 3

16 2 33 27

17 1 34 10

7 TIPO DE CONSUMO: RALENTI

RESUMEN D3 CONST. DE CQMP. POR ARCO (L/HR) ARCO 1

2

3

4

L/HR 0 1 0 ARCO 18 19 20 L/HR 0 0 1 ARCO 35 36 37 L/HR 0 0 0

0 21 0

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

0 0 22 23 1 0

0 24 0

1 25 0

1 26 0

1 27 0

1 28 2

0 29 1

0 30 0

0 31 0

2 32 0

2 33 0

0 34 0

,

-

TIPO DE CONSUMO: DETENCIONES RESUMEN DE CONST. DE CQMP, POR ARCO (L/HR) ARCO 1 2 3 L/HR 0 0 0 ARCO 18 19 20 L/R 0 1 5 ARCO 35 36 37 L/HR 0 0 0

4 17 21 1

5 6 0 0 22 23 7 0

7 4 24 0

8 4 25 0

9 5 26 0

10 7 27 11

11 3 28 7

10 9 27 14

11 4 28 11

12 0 29 4

13 0 30 0

14 4 31 0

15 9 32 0

16 9 33 0

1 0 3 4 0

13 11 30 1

14 5 31 33

15 13 32 3

16 13 33 27

17 2 34 10

■

CONSUMO TOTAL RESUMEN_DE_CONSTz_DE_COMÍ^_POR_ARCO_a/HR) ARCO 1 2 3 L/HR 11 6 8 ARCO 18 19 20 L/HR 4 1 8 ARCO 35 36 37 L/HR 21 20 7

4' 5 6 56 6 5 21 22 23 2 10 1

7 6 24 2

8 6 25 43

9 11 26 11

12 2 29 6

CONSUMO TOTAL DE COMBUSTIBLE = 409 LT/HR TABLA 3:

Consumo de combustible por componente de acuerdo a los parámetros del modelo

TRAFFICQ

-513-

UTILIZACION Y CALIBRACIÓN DE RUGOSIMETROS EN CAMINOS NACIONALES

Sergio González y Walter Brüning Departamento de Ingeniería Civil Universidad de Chile

Resumen Las metodologías actuales de planificación de caminos tienen en la rugo_ sidad una de sus variables básicas. A través de ella es posible ligar el estado de la carpeta, función principalmente de la inversión, política de conservación y tránsito, con los costos de operación de los usuarios. Su corre£ ta medición y predicción resulta entonces fundamental para el objetivo de minimizar el costo total de funcionamiento del sistema vial. La aplicación de este concepto integral de planificación caminera se ha visto limitado fuertemente en nuestro país por no disponerse de equipos de medición de rugosidad, aspecto que limita no sólo la utilización de relaciones causa-efecto derivadas en otros ambientes, sino también el trabajo experimental propio orientado a desarrollar nuevas relaciones. En este trabajo se presenta el primer esfuerzo realizado en nuestro país por utilizar y calibrar rugosímetros a través de dos equipos disponibles: MAYSMETER (U.S.A.) y NAASRA (Australia), el primero instalado en un carro especial de arrastre y el segundo en un vehículo St. Wagón. Se entregan los resultados de un trabajo experimental que permite recomendar el uso de los equi_ pos y su rango de aplicabilidad en nuestro país. Se entregan valores de rugosidad para diferentes tipos de carpetas y estado (asfalto, hormigón, ripio , tierra) y la correlación existente entre ambos equipos utilizados. Por las ca racterísticas del equipo NAASRA se entregan relaciones entre las rugosidades obtenidas y la velocidad, presión de neumáticos y sobrecarga en el vehículo. Por último, se realiza un análisis comparativo entre las rugosidades obtenidas a través del índice de serviciabilidad para pavimentos de hormigón y asfal. to y las rugosidades medidas, entregándose recomendaciones para mejorar dicha metodología. ' . '

(1) Este trabajo ha contado con financiamiento parcial del Fondo Nacional de Desarrollo Científico y Tecnológico (Proyecto N* 0119/84) y de la Dirección de Vialidad del Ministerio de Obras Publicas.

-514-

1.

Introducción

La magnitud de recursos involucrados en vialidad ha representado una parte importante del total de recursos sociales destinados a inversión en los últimos años en nuestro país. La repavimentación de los principales c¿ minos nacionales, producto de un deterioro acelerado en la década del 70, y en menor grado, la pavimentación y la construcción de segundas calzadas (con repavimentación de la calzada original) han sido los principales tipos de proyectos realizados. Esta misma situación ha creado una toma de conciencia de la necesidad de mantener en la mejor forma posible este valioso patrimonio nacional desa_ rrollándose, como consecuencia, un programa de seguimiento de pavimentos y obteniéndose importantes recursos financieros para conservación en los próximos años. Las metodologías actualmente en uso para los estudios de evaluación de proyectos viales sean estos de inversión o conservación, se apoyan fundamentalmente en la variable .rugosidad que resume el estado de la carpeta. A través de la variación en la rugosidad es posible explicar aproximadamente entre el 60 y 100% del total de beneficios de proyectos evaluados en los ülti_ mos años. De esta manera, es obvio que errores en la estimación de la rugosidad se traducen en grandes errores en la evaluación y consecuente toma de decisiones. *' « ' , Sin embargo, los problemas metodológicos no se reducen a medir correc_ tamente esta variable. Las mediciones de rugosidad que se conocen provienen de una gran 'diversidad de equipos y métodos siendo ademas interpretadas y utilizadas en ambientes muy diferentes al nuestro. Por otra parte, las relaciones que se utilizan para estimar costos de operación de vehículos y e¿ timar deterioro de pavimentos (MOP, 1982) reflejan , en el mejor de los casos, una adecuada aproximación en el medio donde fueron obtenidas.En los es^ tudios realizados por Soto (1984) y Correa (1984) queda suficientemente cla_ ro que dichas relaciones no son adecuadas a nuestra realidad, mostrándose la necesidad ya sea de adaptar dichos métodos u obtener otros provenientes de estudios propios. En cualquier caso, ya sea para adecuar los últimos estudios disponibles (HDM, 1985) modificando parámetros o coeficientes, o realizar estudios propios en nuestro país resulta indispensable contar con equipos y métodos apropiados para medir la rugosidad en caminos. En este documento se incluye un informe de avance de un proyecto de investigación acerca del uso y calibración de rugosímetros en caminos nacionales. En el punto 2 se incluye un resumen de conceptos sobre rugosidad y equipos de medición. En el punto 3 se describe un estudio experimental desarrollado para medir rugosidades con dos equipos disponibles en nuestro país. En el punto 4 se entregan los principales resultados obtenidos a la fecha y en el punto 5 las conclusiones y necesidades futuras.

-515-

2.

Concepto de Rugosidad en Caminos

El concepto de rugosidad y su atilizacion como parámetro relevante en la descripción de un camino ha tenido una importante evolución en los últimos años. Existen muchas definiciones (tales como Darlington, 1973; Hass y Hudson, 1977; Hudson, 1977; Gómez , 1983) que abordan el concepto desde un punto de vista geométrico dé un camino (perfil longitudinal) y/o desde un punto de vista del usuario (confort o agrado de un viaje) donde el vehículo juega también un rol de importancia. Un intento por resolver este problema se hace en Gómez (1983) donde se define la rugosidad estática o geométrica, independiente del instrumento de medida, y rugosidad dinámica que depende del instrumento, equipo o vehículo donde se instala y de la velocidad de me_ dida. Los aparatos de medición geométrica registran un perfil detallado de las variaciones de cada uno de los puntos de la huella, mientras que los de medición dinámica registran las oscilaciones que le produce el perfil super ficial (rugosidad estática), cuando son operados a una velocidad constante dada (Gómez, 1983). Resumiendo las principales características del concepto se puede de finir la rugosidad como "las variaciones de la altura de un pavimento a par; tir de una referencia absolutamente lisa, tal que provoque vibraciones en un vehículo cualquiera a través de su recorrido. Estas variaciones deben ser tales que sus dimensiones generan un desplazamiento vertical relativo entre el chasis y el sistema de suspensión de un vehículo" (Briining, 1986). Las unidades de medida corresponden al cuociente entre unidades de despla zamiento vertical en ambos sentidos del eje horizontal y unidades de longi^ tud; mts/km, mm/km, pulgadas/milla y otras. ; * La rugosidad en caminos se reconoce como una variable estrechamente ligada con los siguientes factores (Balmer, 1973): i) ii) iii) iv) v)

seguridad de los usuarios calidad de viaje de los usuarios solicitaciones sobre el pavimento vida útil de los caminos costos de operación de los vehículos

El número e importancia de estos factores han hecho de este concepcc una variable fundamental en el proceso de planificación vial integral. La variedad de instrumentos disponibles y escalas de medición hizo du rante muchos años que las experiencias desarrolladas en diversos países no fuera posible traspasarlas a otros ambientes. Investigadores de Brasil, I¡^ glaterra, Francia, Estados Unidos y Bélgica se reunieron en Brasil en ¡5:2 desarrollando, después de realizar múltiples mediciones en diferentes equipos y tipos de camino, un índice internacional de rugosidad denominado l'rl (International Roughness Index). Este índice corresponde entonces a una ne_ dida estandarizada de la rugosidad que la relaciona con aquellos valores obtenidos por equipos de medición de diferentes características (Sayers et al, 1985). Debe sí reconocerse que el IRI es un número que resume las cualidades de la rugosidad que tienen un impacto sobre el comportamiento de los vehículos, pero que no es el más apropiado para otras aplicaciones.

-516-

Mas específicamente , el IRI es apropiado cuando se requiere medir rugosidad para ser relacionada con (Sayers et al, 1985); costos de operación de velrí culos, calidad o confort del viaje, cargas dinámicas (daños al camino proveniente de camiones pesados) y condiciones generales de la superficie. La tecnología desarrollada en torno a la rugosidad en caminos presenta tres aspectos básicos (Balmer, 1973); i) métodos de medición, ii) análisis e interpretación de datos y, iii) aplicación de resultados. Los resultados de las mediciones de rugosidad se aplican en el análisis de los cinco factores señalados anteriormente, en especial para aque -líos que tienen relación con evaluación de inversiones y de conservación vial. Los equipos o sistemas para medir rugosidad pueden agruparse en cuatro clases genéricas basadas en su facilidad, precisión y calibración para la obtención del IRI (Sayers et al, 1985). Las dos primeras, entregan una medida de la rugosidad estática según la definición de Gómez (1983) o del perfil longitudinal de un camino. Los dos últimos, entregan una medida de la rugosi^ dad dinámica. a)

Clase 1. Se incluyen los métodos más precisos de mediciones del IRI. El perfil longitudinal de la huella de la rueda se mide como una serie de puntos de elevación precisos espaciados a lo largo del recorrido. Para métodos perfilometricos estáticos la distancia entre puntos debe ser igual o menor a 25 cms. y la precisión en las mediciones de elevación debe ser 0,5 mm. en pavimentos lisos. Se acepta un numero menor de mediciones e inferior precisión para caminos rugosos. Actualmente los métodos de mayor precisión son el nivel topográfico y mira y la viga TRRL (Transport and Road Research Laboratory). Existen también perfilómetros láser, que aun están en etapa de estudio con respecto a su validación frente al IRI, y perfilómetros de alta velocidad, que pueden medir el IRI de manera más rápida, sin embargo deben validarse frente al sistema de nivel y mira. Los métodos clasificados como Clase 1 tienen como principal utilidad servir de validación a otros métodos y/o estudios que requieran una alta precisión.

b)

Clase 2. Incluye otros métodos perfilométricos que permiten un cálculo directo del IRI aun cuando no cumplen los requisitos de precisión de la clase 1. Como medidores de la clase 2 se pueden citar los siguientes instrumentos (Sayers et al, 1985; Balmer,1973)Jperfilómetro inercial APL, perfilómetro inercial CMR, perfilómetro CHLOE y perfilómetros de alta velocidad. Los instrumentos de clase 1 y 2 tienen requerimientos de precisión para mediciones perfilometricas del IRI en que, de acuerdo al rango de rugosidad, se define el intervalo entre puntos y la pre cisión de elevación, ambos en mm.

■517-

)

)

Clase 3. La mayoría de los rugosíinetcos tradicionales pertenecen a esta categoría, teniendo todos en común el hecho de entregar resultados dependientes del vehículo. Las características de los vehículos, no solo son diferentes entre sí, sino también varían con el tiempo, por lo cual una medición obtenida con un instrumento de esta clase debe co rregirse a la escala IRI usando una ecuación de calibración obtenida experimentaimente. Esta ultima, según los cambios producidos en el vehículo, debe recalibrarse. Normalmente, se debe recorrer las pistas de calibración 2 a 3 veces en el año para reformular la ecuación de co rrelación del IRI y el rugosímetro. Los rugosímetros más utilizados son; Mays Meter, Bump Integrator, BPR (Bureau of Tublic Roads), PCA Meter (Portland Cement Association) y el NAASRA (National Association of Australian State Roads Authorities). Algunos de ellos se instalan en un equipo propio de arrastre y otros se instalan dentro de un vehí culo, normalmente Station Wagón. Dependiendo del tipo de equipo, se plantean diversos requerimientos para los sitios de calibración de un rugosímetro clase 3 ( Sayers et al, 1985). * Clase 4. Corresponde a métodos de obtención de rugosidad, básicamente por inspección visual, ratings subjetivos y mediciones no calibradas. Sin embargo, también es conveniente relacionar las medidas a la escala IRI. Existen diversas escalas subjetivas, siendo la más utilizada a la fecha la que relaciona la rugosidad con el índice de Serviciabili_ dad.

El índice de Serviciabilidad, generado por el ensayo vial A.A.S.II.O. Illinois, EE.UU.} 1955-1961), corresponde a una calificación de los usuarios n una escala de 0 a 5 sobre la calidad del servicio e intenta cuantificar 1 deterioro de una superficie de rodado. A través de sucesivas investiga-iones de la A.A.S.II.O. se buscó una relación entre la medida subjetiva (caificación de los usuarios) y una medida objetiva que incorpora parámetros edibles que representan el estado de deterioro de la superficie de la carpe_ a de rodado. Los parámetros principales corresponden a deformaciones longiudinales, deformaciones transversales, agrietamientos y superficie parchada, . partir de los cuales se dedujeron ecuaciones que derivan el índice de Servi^ iabilidad, p (HRB, 1962). En el año 1975 se realizó en nuestro país un estudio en que por prime-a vez se intentó medir el índice de serviciabilidad, aplicando los conceptos el ensayo A.A.S.II.O en el camino longitudinal (Ingeniería Andina Ltda.), a falta de recursos y equipos para medir los mismos parámetros, hizo necesa-io adoptar una serie de supuestos y simplificar fuertemente el ensayo. En par_ icular, se definió 3 variables; C., calificación de la rugosidad en una esca-a de 1 a 5; C„, intensidad de grietas y parches en una escala de 1 a 4 y C„, eformacion transversal y ahuellamiento en una escale de 1 a 3. ■

Se realizó ajustes estadísticos tomando valores de p obtenidos de nive-.ón topográfica y los C. de la evaluación subjetiva de los calificadores m las secciones de prueba (personal especialmente entrenado), llegando a las sientes ecuaciones que han sido intensamente utilizadas en nuestro país:

-518Los datos sobre rugosidad son normalmente utilizados en aplicaciones que Finalmente, se lia derivado la rugosidad en caminos pavimentados en nue¿ tro país utilizando las siguientes relaciones (Dirección de Vialidad, 1982):

varían entre análisis estadísticos, que requieren mediciones de rugosidad sobre diversos tramos de la red vial, y estudios individuales que requieren conocer la rugosidad en sitios específicos. Un ejemplo del primer tipo de aplicación corresponde a un estudio de costos a usuarios en que se utilizan métodos de regresión con informaci5n de costos y características viales en mu chos tramos. En este caso, errores aleatorios en mediciones individuales cau_ sados por poca precisión de los equipos o por características peculiares de los caminos, tenderán a promediarse; sin embargo, errores sistemáticos sesgarán las relaciones de costos obtenidos las cuales no podrán ser usadas en otn ambientes a no ser que se utilice una escala estandarizada (Sayers et al, 198] Estudios que tienen relación con planes de seguimiento de deterioro o efectos de políticas de mantención en pavimentos corresponden al segundo tipo señalado. En esos casos, es de interés mantener un registro continuo de pequeños cambios en la rugosidad en sitios específicos. Es indispensable por lo taj to, reducir los errores aleatorios aumentando el nivel de precisión de los eqi pos. Un sesgo constante en los datos puede incluso ser aceptable si no interesa comparar resultados con otros tramos, o ambientes. Obviamente, el sesgo n< debe cambiar con el tiempo. Luego , para ese tipo de aplicaciones debe emplea] se procedimientos que minimicen los errores aleatorios raaximizando la estábil: dad en el tiempo. Los errores típicos a los cuales debe prestarse atención de acuerdo con la utilización que se le quiera dar a los datos son (Sayers et al, 1985); erre res por repetición, que muestran la magnitud de las variaciones que normalment se producen al repetir una medición en un mismo tramo; errores por calibraciór que corresponde a errores sistemáticos en los instrumentos, y errores de reprc ducción, que corresponden a errores por utilización de diferentes instrumentos o métodos de medición que provocan un ordenamiento de valores de la rugosidad en caminos de manera incorrecta. Instrumentos de Clase 1 y 2 no debieran presentar este tipo de error de manera manifiesta. 3.

Mediciones de Rugosidad en Chile

La importancia del concepto de rugosidad en la planificación vial llevó a la Dirección de Vialidad a la necesidad de adquirir un rugosímetro, decidier dose por un Mays Meter que llegó a Chile a comienzos de 1985. Simultáneamente, el Departamento de Ingeniería Civil de la Universidad de Chile, adquirió un equipo NAASRA, realizándose un convenio de investigación que permitiera utilizar este ultimo equipo en un automóvil Opala Station Wagón de propiedad de la Dirección de Vialidad. Los objetivos específicos de esta investigación fueron:

-519i)

Aprender a instalar, utilizar y calibrar ambos instrumentos.

ii)

Estudiar la confiabilidad y compatibilidad de ambos equipos.

iii)

Hacer un análisis crítico a la practica nacional de medir rugosidades a través del índice de serviciabilidad y otras medidas subjetivas a la fecha.

iv)

Analizar la aplicabilidad de los métodos vigentes de estimación de cos_ tos de operación de vehículos y modelos de deterioro de pavimentos, a la luz de valores de la rugosidad medidoa en camines- nacionales.

v)

Estimación del IRI (International Roughness Index).

En los puntos siguientes se describen las principales características de los equipos utilizados y de diseño de la etapa experimental de mediciones. 3.1.

Equipo medidor de rugosidades NAASRA.

Este instrumento actúa mecánicamente y está diseñado para sumar los mo_ vimientos verticales en sentido ascendente del chasis del vehículo relativos al eje trasero. Corresponde según clasificación dada en el punto 2 a un equipo de la Clase 3. El funcionamiento del instrumento es el siguiente (ver Fig. 1). El cable accionante flexible (11) está conectado a la caja del diferencial del eje trasero, en el punto medio entre las ruedas. Como ocurre generalmente que una parte de la caja del diferencial no está localizada centradamente, se coloca un soporte de extensión (6) para mantener la posición central del cable. Este se extiende verticalmente a través de una perforación taladrada en el piso del vehículo e ingresa en el medidor, montado en el chasis. El cable se acopla a una cadena tipo bicicleta (20) , la cual pasa sobre una rueda dentada (1) de 19 dientes. De esta manera el movimiento vertical ascendente se transforma en movimiento rotatorio que es conducido por el cable transmisor (7) al contador (15). En el eje (4), donde se encuentra la rueda dentada , existen 2 embragues (9), que impiden la producción de conteos por generación de movimientos verticales descendentes. El otro extremo de la cadena está conectado a un resorte (8) para perraje tir la acumulación del movimiento en una trayectoria dada. El resorte esta fijo a una chaveta de 2 patas (28) en su extremo inferior. El contador registra 10 cuentas por cada revolución del eje, cada revolución es equivalente a 152 mra. de movimiento vertical ascendente entre el chasis y el eje. El aparato se monta en el piso del vehículo exactamente sobre el eje tra_ sero. Para su instalación, se perfora el piso permitiendo así el paso del cable al diferencial y la fijación del aparato medidor al chasis del vehículo. La ubicación de estas perforaciones debe ser tal que coincidan con las perforaciones en la base del instrumento (5) para el paso de los pernos (18).

-520-

Una vez localizado el medidor en su posición, se conecta el cable de transmisión para ubicar el contador frente al operador, preferentemente en la guantera del vehículo. La longitud del cable accionante flexible debe ser ajustable, permitiendo la conexión cadena-resorte en el punto 0x0 grabado en el armazón del medidor, situación que ocurre una vez que se ha puesto un lastre de 100 kgs. simétricamente a cada lado del instrumento para evitar que se produzcan diferencias en las mediciones generadas por variaciones de peso provenientes de gasto de combustible, herramientas, etc. 3.2.

Equipo medidor de rugosidades Mays Meter.

Este medidor, desarrollado por la compañía RAINHART, se presenta en 2 versiones de acuerdo al proceso de instalación. Una de ellas coHsiste en morí tar el medidor en el chasis de un vehículo sobre el eje trasero, tal que los resultados de rugosidad resulten dependientes de las características y velocidad del vehículo, y la segunda versión consiste en la instalación del equi_ po medidor en un trailer con características especificadas , independizándose así del vehículo tractor, pero no de la velocidad de la prueba (Gómez, 1983). El medidor Mays Meter consiste en dos unidades (ver Fig. 2) : i)

Una barra de metal (2) instalada sobre el eje, sea éste del vehículo o del trailer.

ii)

Un tambor oscilante (1) y un transmisor (3) que captan las diferencias de movimiento vertical bi-direccional, los transforman a movimiento rotativo y lo conducen al contador.

Ambas unidades se vinculan mediante una polea (4) que transmite los trio vimientos de la barra al tambor, generados por las irregularidades superficiales. Dentro del transmisor va una película codificada (6) solidaria al tam bor oscilante, tal que los movimientos rotacionales de este ultimo, son los movimientos de la película. Estos desplazamientos son captados por una serie de A fotocélulas (5), ubicadas en la parte superior del transmisor. Los fot£ sensores generan un impulso eléctrico cada vez que son excitados por movimie_n tos en la barra producto de las irregularidades del pavimento los que son transmitidos por la polea al tambor y de éste a la película como movimiento rotatorio. Los impulsos eléctricos son conducidos por un cable al contador digital (7), generándose un pulso cada 0,2 pulgadas (5,08 mm.) de movimiento ver_ tical bi-direccional relativo entre el chasis o trailer y el eje, En el caso del Mays Meter ubicado en un trailer, el proceso de instalación resulta simple, al reducirse a la conexión entre los diferentes cables conductores desde el trailer al vehículo y a la unión con el vehículo tractor.

-521-

.3.

Diseño del experimento de mediciones de rugosidad

De acuerdo con los objetivos señalados se diseñó un experimento de meiciones de rugosidad con los equipos Mays Meter y NAASRA que contemplo la ealización de las siguientes etapas: )

Diseño de forr.iulario. Se diseño un formulario ad-hoc que incluye la es pacificación del camino, sector, punto de referencia, sentido de tránsito, conductor del vehículo, operador del equipo, presión de neumáticos, número de pasajeros, fecha, hora, condiciones climáticas , más las columnas necesarias para anotar los datos de acuerdo al intervalo de distancia escogido (ver Anexo 1).

)

Elección de secciones de prueba. El criterio fue elegir secciones de longitud inferior a 5 kms. incluyendo carpetas de rodado de hormigón y asfalto de diferentes edades y grados de deterioro así como caminos no pavimentados de tierra y de ripio. Los puntos inicial y final de cada sección deben corresponder a hitos del camino como letreros, puentes, cambios de carpeta, intersecciones, etc.. En la Tabla 1 , se indica el numero de secciones de caua tipo.

)

Selección de los intervalos de medición. Cada sección se subdividió en tramos de medición de 50, 100 ó 200 mts. dependiendo de la homogeneidad superficial del camino. Además debe considerarse la presencia de singularidades (puentes, intersecciones, parches, etc.). Cualquiera sea el intervalo elegido, se eliminan los primeros 50 mts. dado que es_ ta medición es alterada por efecto de la aceleración inicial. Repetición de las mediciones. En cada sección se planificó una serie de 3 a 5 pasadas, a fin de obtener la rugosidad media y su variabilidad con el objetivo de detectar la sensibilidad del instrementp y la presejí cia de fenómenos aleatorios. Efecto de la velocidad. Se seleccionó 9 secciones con características apropiadas - diferentes carpetas y amplitud de rugosidad - a fin de medir los valores de la rugosidad para 3 velocidades, 30, 50 y 70 kms/hora. Efecto de la presión de neumáticos. Se seleccionó 2 secciones de asfalto y dos de hormigón con diferencias importantes de rugosidad entre sí, a fin de estimar la variación en las mediciones de rugosidad en función de la presión de neumáticos. Los valores considerados fueron la presión no£ mal de los neumáticos del vehículo (26 PSl) y dos valores de más 4 y menos 4 PSl. También se analizó el efecto combinado de la presión de neumáticos y velocidad. Efecto de sobrecarga. En este caso se seleccionó algunas secciones de prueba en las cuales se midió rugosidad con 2 y 3 pasajeros equivalente a una diferencia de carga de 80 kgs.

-522-

h) Correlación Mays Meter - NAASRA. Se selecciono 36 secciones de prueba, 24 pavimentadas y 12 no pavimentadas, que cubrieran caminos de diferen tes características y rugosidad, a fin de estimar el grado de correlación existente entre ambos instrumentos y validez de sus mediciones. i)

Relación rugosidad - índice de serviciabilidad. Se seleccionó tramos camineros cercanos a la ciudad de Santiago donde se hubiera hecho medi ciones del índice de serviciabilidad en los últimos dos años por part de consultores de la Dirección de Vialidad, con el fin de medir la rugosidad y verificar las estimaciones que se realizan de acuerdo con las metodologías actuales en nuestro país.

Uno de los aspectos de mayor interés de esta investigación que se enco traba en la estimación del IRI, no ha sido posible realizarla a la fecha has ta no contar con diversas mediciones con nivel y mira en tramos de prueba se cionados por la Dirección de Vialidad. A. 4.1.

Resultados Recomendaciones de operación

Un conjunto de factores no deseables alteran los resultados que se obtiene al medir rugosidades. Es importante entonces puntualizarlos y señalar algunas recomendaciones que permiten evitarlos (Brüning, 1986): i) Odómetro. Su precisión debe ser al menos de un 1% con respecto al valo real de una trayectoria de prueba de dimensiones conocidas siendo conv niente chequear periódicamente el instrumento. ii) Instalación de los instrumentos medidores de rugosidad. Debe hacerse u chequeo previo cada vez que se inicia un proceso de mediciones ciñéndo a lo indicado en los manuales de los fabricantes. iii) Eliminación de factores de alteración. Debe eliminarse de las mediciom una serie de alteraciones.cuno ser; adelantamientos, frenadas, acelera nes, cambios de carpeta o entradas/salidas bruscas de puentes, etc. iv) Factores operacionales. Influye en los resultados obtenidos, el estado del vehículo (presión de neumáticos, cambios en sistemas de amortiguac: etc.), la trayectoria a seguir en la prueba, la velocidad de operaciói la forma de conducir, etc. por lo cual todos estos aspectos deben ser i formados y especificados al momento de iniciar un proceso de medicione; El efecto de los factores más importantes se incluyen en los puntos 4.! al 4.5. v) Numero de pasadas. Los factores mencionados anteriormente, a pesar de i dirse bajo condiciones controladas, influyen en la generación de valor* de la rugosidad diferente para distintas pasadas en un mismo tramo. Poi esta razón, se recomienda pasar el instrumento un mínimo de dos veces \ el mismo tramo, pudiendo aumentar a tres si se detecta una diferencia | portante. Los resultados obtenidos con el equipo NAASRA muestran una v; riación porcentual media en camino pavimentado y no pavimentado de 1,;

-523-

rariación máxima de 3,6%. Con el equipo Mays Meter la variación porcentual lia en caninos pavimentados es de 1,0% y máxima de 3,6% para camino de rmigón. En caminos no pavimentados la variación porcentual media fue de un 1% y la máxima de un 9,2%. 1. Relación Mays Meter - NAASRA Las relaciones obtenidas entre ambos equipos de medición fueron los guientes (valores de rugosidad en mm/km): (Mays Meter)5Q • 1,094 (NAASRA)5Q - 74,17 (caminos pavimentadosf Fig, 3) R2 = 0,986 (Mays Meter),-n ■ 1,320 (NAASRA),--. - 2177,8 (caminos no pavimentados) R2 = 0,91 El equipo Mays Meter, por su instalación en carro de arrastre, hace e en caminos muy rugosos, especialmente en sectores no pavimentados, a la locidad de medición de 50 km/hr. entrega valores extremadamente alcos de rugosidad por efectos de vibración propia. Por esta razón, se recomienda sar el instrumento un mínimo de dos veces por el mismo tramo, debiendo au ntar a tres si se detecta una diferencia importante. Los resultados obte-dos con el equipo NAASRA muestran una variación porcentual media en cami-is pavimentados y no pavimentados de 1,3% y variación máxima de 3,6%. Con . equipo Mays Meter la variación porcentual media en caminos pavimentados ; de 1,0% y máxima de 3,6% para caminos de hormigón. En caminos no pavimen idos la variación porcentual media fue de un 3,1% y la máxima de un 9,2%. >r esta razón, para caminos no pavimentados el nivel de correlación entre ibos es menor que en caminos pavimentados. ,3.

Efecto de la velocidad

Se midió velocidades a 30, 50 y 70 km/hr. presentándose los resultados a forma gráfica en la Fig. 4. La conclusión principal es que para rugosidaÍS bajas, la rugosidad aumenta con la velocidad dándose la situación inverI para rugosidades altas, es decir, a mayor velocidad menor rugosidad. .4.

Efecto de la presión de neumáticos

En la Tabla 1 se entregan los resultados obtenidos para mediciones de limosidad con el equipo NAASRA para pavimentos de hormigón y asfalto con resión de neumátioos de 22, 26 y 30 PSI. Las conclusiones que se puede obte_ er son: A velocidades altas de medición (70 k/h) se presentan diferencias importantes en la rugosidad entre las presiones extremas (22 y 30 PSI) de un 8% y 13%. Sin embargo, esa diferencia se mantiene para las secciones no rugosas y rugosas. i)

A velocidades bajas de medición (30 k/h) tiene una especial importancia el tipo de pavimento y la rugosidad. En asfalto, para la menor rugosidad, se presenta la mayor diferencia entre las presiones extremas (27%)

-524-

TABLA 1:

Variación de la rugosidad con la presión de neumáticos y velocida para caminos pavimentados

TABLA 2; Variación de la rugosidad por efecto de sobrecarga combinada con velocidad y presión de neumáticos

-525-

disminuyendo a un 10% en el sector más rugoso. En hormigón, la relación es inversa. La menor diferencia (1,5%) se presenta para el sector menos rugoso y la mayor (16%)para el sector de mas rugosidad. Li) A velocidad de 50 k/h. se presenta en general una situación intermedia con relación al efecto de las velocidades de 70 y 30 k/hr. La importancia de este efecto combinado es muy fuerte observándose, paa un mismo tramo, una diferencia máxima de un 49% y mínima de un 24%. .5. Efecto de la sobrecarga El efecto de la sobrecarga combinado con velocidades y presión de neuáticos se puede ver en la Tabla 2. En todos los casos la sobrecarga hace isminuir de manera significativa la rugosidad. En pavimentos de hormigón mayor velocidad menor efecto de la sobrecarga y a menor presión mayor efec_ o de la sobrecarga llegando a alcanzarse un valor del 34,9% de disminución e la rugosidad. Para las condiciones normales de medición del equipo AASRA (50 km/hr. y 26 PSI) la diminución con el 3er pasajero es de un 14%. .6. Mediciones a través del Índice de serviciabilidad .6.1. Asfalto En la Figura 5 se grafican los resultados obtenidos de mediciones de ugosidad en caminos de asfalto y se incluye la curva de valores de la rupsidad obtenida a través del índice de serviciabilidad utilizando las ecua iones presentadas en el punto 2. Los resultados indican una adecuada simiitud indicando que la utilización de este concepto es apropiada cuando no e cuenta con equipos de medición. El valor medido para el pavimento de as_ alto en mejores condiciones y a velocidad de 50 km/hr., fue de 1,024 mm/km a través del índice de serviciabilidad se obtiene un valor de 1.064 mm/km. eflejando un adecuado valor mínimo. El valor máximo medido para un asfalto tuy deteriorado fue de 5.250 mm/km inferior al máximo que entrega la apli:ación del índice de serviciabilidad , de 8.430 mm/km. Í.6.2.

Hormigón

La Figura 6 muestra los valores medidos de la rugosidad en diferentes :ramos donde se contaba con estimaciones a partir del concepto de índice le serviciabilidad. Los resultados están definitivamente alejados de la rea. Lidad indicando que dicho método ha sido mal utilizado en nuestro país para ¡stimar rugosidades. La razón principal parece estar en la no consideración Je los sellos de las junturas en este tipo de pavimento lo cual en la prác:ica hace subir considerablemente la rugosidad. Sin embargo, no es éste el ínico sesgo dado que la menor medición de rugosidad en un pavimento de hor nigón sin junturas fue de 1.676 mm/km. y a través del índice de serviciabilidad dicho pavimento tendría una rugosidad de 1.155 mm/km. Esta diferencia je debe a la calificación dada al parámetro "C,". Cuando el hormigón es resiente, se adapta mejor un valor 1,5 y no 1,0, lo que redunda en una rugosi^ ñad mayor. Las razones para esta aseveración son absolutamente empíricas

-526-

y se basan en la experiencia adquirida durante el desarrollo de este trabajo. 4.7. Valores de la rugosidad en caminos nacionales La Tabla 3 muestra un resumen de los valores obtenidos en diversas secciones de prueba para pavimentos de hormigón y asfalto de diferentes años de antigüedad y para carpetas no pavimentadas de tierra y ripio. En pavimentos nuevos de asfalto se midió las menores rugosidades, 1.024 mm/km aumentando hasta 5.250 mm/km para asfaltos deteriorados. En pa vimentos de hormigón se observa una mayor variabilidad midiéndose entre 1.676 y 9.322 mm/km. .-

-

.■■

En carpetas de ripio la rugosidad medida varió entre 9.698 y 16,980 mm/km. En el caso de caminos de tierra la variabilidad observada es mayor midiéndose rugosidades entre 4.463 y 19.558 mm/km. 5.

Conclusiones

i) Con relación a los equipos utilizados, NAASRA y Mays Meter, se ha dem trado la existencia de una alta correlación entre ambos, en especial caminos pavimentados, por lo cual los resultados obtenidos con cualqu ra de ellos resulta apropiado. Uebe destacarse, por una parte, que pa sectores con muy alta rugosidad (sobre 12J300 mm/km) el Mays Meter ins lado en carro de arrastre sobrevalora la rugosidad y, por otra parte, que siendo arabos equipos apropiados, el NAASRA tiene a su favor una r lación de precios del orden de 1 a 10. ii) Las fuertes variaciones encontradas al medir rugosidad frente a condi ci'ones diferentes de velocidad, presión de neumáticos y sobrecarga, j to al efecto también importante de diversos factores operacionales, n salta la necesidad de uniformar criterios normalizando las mediciones de esta variable, como único método de poder interpretar adecuadamenti los valores que se obtenga. De otra manera, sólo se habrá gastado una gran cantidad de recursos en adquisición y operación de los equipos s: tener valor sus resultados. Especial importancia adquiere este probleí al utilizar los valores medidos para la construcción o validación de i délos de deterioro de pavimentos. * iii) Las relaciones actualmente utilizadas para obtener la rugosidad en caí nos de pavimento de hormigón a partir del índice de serviciabilidad as como los criterios de valores extremos (pavimento nuevo y deteriorado] deben ser revidados a la realidad al presentarse graves distorsiones, observaciones cualitativas del índice de serviciabilidad hechas por 1; personas que desarrollaron esta experiencia se determinaron rugosidade inferiores, en promedio, en un 20% con respecto a las medidas con el NAASRA. Las mediciones anteriores eran inferiores entre un 50 y un 35C Esta diferencia se basa en las apreciaciones de los parámetros "C." y "C-" para determinar "p", el parámetro C. no debe ser inferior a 1,5 i hormigones en caminos nacionales. El parámetro "C " debe incluir los í líos bituminosos en las junturas como componentes de grietas, así, poi

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NOTA: Mediciones con Mays Meter en Chile representan una muestra de menos tamaño que con el equipo NAASRA. TABLA 3:

Valores de la rugosidad medidos en diferenteB países

-528-

ejemplo, un pavimento con sellos cada 7 metros y sin otra alteración (grietas o parches adicionales) tienen un C, de 3 a 3,5; si además exi: ten grietas y parches, entonces C£ va de 3,5 a 4, Para el caso de caminos de asfalto, mientras no se tenga equipos de medición, la metodología actual entrega un adecuado estimador de la rugosidad con excepción del nivel de máximo deterioro, iv)

Conclusiones definitivas de esta investigación, así como la adecuación de investigaciones realizadas en otros ambientes, sólo serán posibles en la medida que exista una estimación del IRI. El mismo proceso de medición continua de la rugosidad en caminos nacionales, de seguimiento de pavimento y posible desarrollo de estudios propios requiere de métodos de calibración de los equipos a través de secciones de prueba y estimación del IRI. ■

v)

Superada la etapa anterior deberá procederse a desarrollar normas nacionales orientadas a medir esta variable. En ese momento tendrá senti^ do plantear la validación o desarrollo de nuevas relaciones de costos de operación de vehículos y de deterioro de pavimentos pudiendo mejorarse significativamente entonces los métodos de evaluación de proyectos viales y toma de decisiones.

Agradecimientos Los autores desean agradecer la colaboración encontrada de parte de le Dirección de Vialidad del M.O.P., en especial del Sub-Director Ingeniero Alberto Bull S. y del personal del Laboratorio de Vialidad, Referencias BALMER, G. (1973) Roughness technology. National Cooperative Highway Researc Program Report 86, Transportation Research Board, Washington , D.C. BRUNING, W.H. (1986) Utilización y Calibración de Rugosímetros en Caminos Na cionales. Departamento de Ingeniería Civil, Universidad de Chile (a ser publicado), Santiago. CORREA, C. (1984) Funciones de Consumo de Recursos de Vehículos en Caminos N¿ cionales. Tesis de Título, Departamento de Ingeniería Civil, Universida< de Chile, Santiago. DARLINGTON, J.R. (1973) Evaluation and application study of the G.M. rapid gi vel profílometer. Report R-731, Michigan Department of State Highways, Detroit. GÓMEZ, R.E. (1983) Influencia de las Características Geométricas y Grado de Deterioro de la Via Sobre la Velocidad y el Consumo de Combustible en Vehículos Carreteros. Tesis de Título, Departamento de Ingeniería Civil Universidad de Chile, Santiago.

-529-

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■¿5f30-

-531-

-532-

-533-

-534-

-535-

EVALUACION DE PROYECTOS DE ENSANCHE CON REPAVIMENTACION EN ZONAS URBANAS : EL CASO DE NUEVA DE LYON

Sergio Huerta I. Municipalidad de Providencia

Resumen

En la evaluación de proyectos de infraestructura de transporte en nues_ tro país se utilizan fundamentalmente dos metodologías, la de la "Guía para Evaluar Proyectos Viales" del M.O.P., para el caso de proyectos de zonas rurales y la contenida en la "Metodología para la Evaluación Social de Pro yectos de Inversión en Vialidad Urbana" de la Comisión de Transporte Urbano para el caso de proyectos en vías urbanas. En lo que atañe a vías urbanas, la metodología nombrada no considera el efecto de mejoramiento en la carpeta de rodado, descartando por tanto la evaluación de proyectos de repavimentación. En este trabajo se presenta una metodología para evaluar proyectos ur baños que incluyan conjuntamente el efecto de un ensanche de calzada unida a una repavimentación de lo existente. Se presenta además una aplicación de la metodología en la evaluación del proyecto de mejoramiento de calle Nueva de Lyon.

-5361 .

Introducción

En Chile se utilizan actualmente dos metodologías para calcular los costos de operación de los vehículos : La Metodología para proyectos de Via lidad Urbana (Comisión de Tte. Urbano, 1982) y la Metodología para proyectos interurbanos (Ministerio de Obras Públicas, 1982), cuya características principales se resumen a continuación : 1.1.

Metodología "urbana"

Se aplica a proyectos de carácter urbano, centrando la atención en los consumos de combustible tanto de los vehículos livianos como los de la loco moción colectiva. Estos consumos de combustible son de 3 tipos. i) Consumo de vehículos en movimiento ii) Consumo por detención que se produce pl disminuir su velocidad un vehículo con el objeto de detenerse, iii) Consumo por estar detenido el vehículo que corresponde al cons_u mo en ralentí (demoras). En relación a los restantes costos de operación, se estimó sobre la base de la relación de precios existentes en 1982 que el conjunto de estos costos de operación diferentes al de combustible, sumaban un valor igual al de combustible. De esta forma los costos de operación totales se estiman como igual de doble del consumo de combustible. 1.2.

Metodología "interurbana"

Se utiliza para el cálculo de los costos de operación de los proyectos de vías interurbanas con un flujo tope de 5000 vehículos TMDA (Tránsito medio diario anual),considerando condiciones de tránsito sin congestión Determina consumos de combustible, de libricante, de neumáticos, de repuej; tos, de horas hombre por mantención y costos de depreciación,de intereses y de posesión para cinco categorías de vehículos : automóviles, camionetas camiones de 2 ejes, camiones de más de 2 ejes y buses. Para evaluar cada uno de los consumos y estimar sus costos la método logia entrega fórmulas por categoría de vehículo que dependen de la veloci dad del vehículo; de las características del camino (subidas, bajadas,esta do de carpeta) y de características de los vehículos (en el caso de los camiones y buses potencia del motor y peso bruto total) 1.3.

Metodología propuesta

Considerando el carácter mixto de los proyectos que se pretenden eva luar en este trabajo (ensanche unido a una repavimentación) , lo que se expo_n dra a continuación es un primer intento de definir una metodología ad-hoc. Básicamente consiste en tomar la adecuado a cada metodología (urbana e interurbana), compatibilizando algunos consumos a fin de poder incorporar a proyectos urbanos el efecto del estado de la carpeta de rodado, y por ta_n to, permitir la evaluación de proyectos de repavimentoación.

-5372.

Modelos de Costo de Operación

Existen básicamente dos metodologías tendientes a evaluar el costo de operación en que incurren los diferentes tjbpos de vehículos al circular por una determinada vía. Para el caso de vías urbanas la metodología (SECTU, 1982) consiste en la determinación del consumo de combustible para los diferentes tipos de vehículos tanto de movimientos,como de detenciones y al ralentí, para finaj^ mente valorizar estos consumos y multiplicándolos por dos obtener el costo total de operación. En el caso de vías interurbanas la metodología que se ha utilizado tro dicionalmente (Ministerio de Obras Públicas, 1982) consiste en determinar los costos por los ítemes de consumo de combustible, consumo de lubricantes, consumo de neumáticos, consumo de repuestos, consumo de horas de mantención depreciación e intereses, los cuales valorizados y sumados dan el dosto t_o tal de operación. En lo que sigue ee expondrán las relaciones utilizadas para calcular los consumos por cada una de las dos metodologías. 2.1.

Modelo para proyectos urbanos

De acuerdo a lo expresado anteriormente y lo realizado en varios estu dios de ámbito urbano, desarrollados para la Comisión de Transporte Urbano el costo total de operación se obtiene calculando el ítem más importante,que corresponde al consumo de combustible y su resultado se multiplica por dos. El consumo de combustible para los diferentes tipos de vehículos está compuesto por \ - Consumos en los arcos (Tabla 1) - Consumos de demoras en los nodos (al ralentí) (Tabla 2) - Consumos por detenciones (Tabla 3) La velocidad indicada en al Tabla 3 corresponde a la velocidad media de circulación en la vía, desde la cual los vehículos que llegan a la intersección deben detenerse. Para obtener el valor monetario del costo correspondiente a los dife rentes consumos de combustible, es necesario conocer la velocidad de circu loción de los vehículos en los diferentes arcos analizados. Además deben determinarse el porcentaje de vehículos que se detienen en una intersección cualquiera y el tiempo de demora dicha detención. 2.2.

Modelos para proyectos interurbanos

Este modelo estima en función de la geometría del camino, la altura sobre el nivel del mar, características de la carpeta de rodado y de los di ferentes tipos de vehículos, la velocidad con que estos circularían en la ruta en cuestión, luego con esta velocidad y otros parámetros que se definí rán más adelante calcula los consumos de combustible, lubricantes, neumáticos, repuestos horas de mantención, depreciación e intereses.

-538-

Velocidad

Vehículos Livianos

Colectivos y Vehículos Pesados

Km/Hora

Km/Litro

Km/Litro

10 16 32 48 64 80

4,7 5,9 8,5 7

TABLA 1:

1,8 2,1 2,6 9 2 3 9,2

1,*9 8,2

1,5

Consumo de combustible en los arcos (circulando)

TIPO DE VEHÍCULOS

CONSUMO (LTS/HORA)

Vehículos livianos Loe. Colectiva y Vehículos Pesados

TABLA 2:

-

. VEHÍCULOS LIVIANOS

KM/HORA

LITRO/DETENCIÓN

TABLA 3:

2,46

Consumo de combustible en ralentí-(demoras)

VELOCIDAD

10 16 32 48 64 80

1 50

COLECTIVOS Y VEHÍCULOS PESADOS LITRO/DETENCIÓN

0,0019 0,0031 0,0062 0,0123 0,0174 0,0217

Consumo de combustible por detenciones

0,0085 0,0136 0,0367 0,0655 0,0916 0,1022

-539-

2.2.1.Consumo de combustible Para caminos pavimentados Automóviles

en que : CCO = Consumo de combustible, en (lts/lOOOkm) V = Velocidad de operación, en (km/hora) RS = Subidas del camino, en (m/km) F = Bajadas del camino, erv (m/km) R = Rugosidad del camino, en (mm/bm) PW = Razón potencia peso, en (HP/ton) GVW = Peso bruto total del vehículo, en (ton) 2.2.2 Consumo de lubricantes El consumo de lubricantes a considerar para cada tipo de vehículo de pende solamente del tipo de carpeta, distinguiendo entre las pavimentadas y no pavimentadas, como se indica a continuación : CONSUMO DE LUBRICANTES (lts/lOOOkm) Automóviles Camionetas Camión 2 E Camión + 2 E Buses

caminos caminos caminos caminos caminos caminos caminos caminos caminos caminos

sin pavimentar pavimentados sin pavimentar pavimentados sin pavimentar pavimentados sin pavimentar pavimentados pin pavimentar pavimentados

2,4 1,2 3,6 1,8 8,0 4,0 8,0 4,0 8,0 4,0

-540-

2.2.3.Consumo de neumáticos Automóviles y Camionetas CN s (- 83 + 0,058 x R ) x 103 x FC, CN = 0,03

para R ? 2000 para R < 2000

(5)

Camión de 2 E, Camión de + 2 E y Buses CN = GVW (83 + 0,0112 x R ) x 104 x FC , para R £ 1500 CN = 0,01 x GVW para R
( 6 )

en que : CN R FC GVW

■ = = =

Consumo de neumáticos, en (u/lOOOkm) Rugosidad del camino, en (mn/km) Factor de curvatura, cuyo cálculo se indica a continuación Peso bruto total del vehículo, en (ton)

Cálculo del Factor de Curvatura : Se define un parámetro indicador de la curvatura del camino :

2.2.4.Consumo de repuestos Automóviles y Camionetas CR = CKMx (-2,03 + 0,0018 x R ) x 10^ , si CKM ^ 200.000 CR = 200x (-2,03 + 0,0018 x R ] x 1Ü5 , si CKM > 200.000

( 10 )

-541-

Camión de 2 E y Camión de + 2 E CR = CKM x (0,48 + 0,00037 x R ) x 10®, si CKM .<■ 500.000 CR = 500x (0,48 + 0,00037 x R ) x 10 , si CKM > 500.000

( 11 )

Buses ?8 ( 12 )

en que : CR = Consumo de repuestos, expresado como fracción del valor del vehículo nuevo cada 1000 km. R = Rugosidad del camino, en (mm/km) KM = Recorrido anual de los vehículos, en (km) EDAD = Edad promedio del parque de vehículos, en años Cuando la rugosidad es menor de 1500 (mm/km), debe tomarse este valor como cota mínima. 2.2.5.Consumo de horas de mantención Automóviles y Camionetas CH - CR x (851 - 0,078 x R ) CH = 383 x CR

( 13 )

Camión de 2 E y Camión de + 2 E CH = CR x (2975 - 0,078 x R ) CH■= 2507 x CR

(

14 )

Buses

CH = CR x (2640 - 0,078 x R ) CH = 2172 x CR

( 15 )

en que ¡ CH s Consumo de horas de mano de obra de mantención, en (hora/lOOOkm) CR - Consumo de repuestos, expresado como fracción del valor del vehículo nuevo, cada 1000 km. R Rugosidad del camino, en (mm/km) 2.2.6.Depreciación Automóviles y Camionetas DP =

80 KM (

16 )

-542-

Camión de 2 E, Camipn de + 2 E y Buses ( 17 ) en que : DP s Depreciación expresada como fracción del valor del vehículo nue vo cada 1000 km. KM = Recorrido anual de los vehículos, en (km) 2.2.7.Interés para todos los tipos de vehículos en que : IN = Interés por km r = Tasa de interés del capital social, en (%) KM = Recorrido anual de los vehículos, en (km) 2.3.

Modelo propuesto

Como puede deducirse de los puntos anteriores del capítulo, el m£de_ lo utilizado para proyectos urbanos, no tiene entre sus parámetros ninguno que incorpore el efecto del estodo de la carpeta de rodado, con lo cual que da inmediatamente inhabilitado para ser utilizado en cualquier proyecto de repavimentación . Por otro lado, el modelo interurbano, que sí considera este efecto del estado de la carpeta del rodado, ha sido concebido y desarrollado en condiciones de flujo libre, es decir precisamente lo contrario en que proyecto urbanos, donde la interpelación entre todos los vehículos que circulan por una determinada vía es muy fuerte. Por razones anteriores, se propone la utilización de un modelo mixto que considera los siguientes supuestos : - El efecto de ensanche se medirá a través del cambio de la velocidad (Ver capítulo 3 ) - Para considerar el efecto de una repavimentación, se utilizará co mo base el modelo interurbano, el cual se corregirá a fin de que su predicciones en los itemes compatibles se asemejen al modelo Ur baño. - Se descarta la utilización de las ecuaciones de velocidad del mode lo interurbano, ya que es en este punto donde precisamente es más notorio el efecto de flujo libre (Ver capítulo 3 ) 2 . 3. 1 .Correcciones al modelo interurbano a) Correcciones al consumo de combustible de la locomoción colectiva

-54 3El modelo original, (Ver ecuación 4) predice consumos de combustible muy bajos para la locomoción colectiva. Ello se explica porque se esto prediciendo el consumo de un vehículo en flujo libre, que no corresponde a la velocidad urbana. En consecuencia, se adpptó un factor de correción de 2, con el cual se logra predecir consumos específicos similares a los adoptados por la Co misión de Transporte Urbano para este tipo de vehículos, b) Correcciones al consumo de lubricantes de la locomoción colectiva. ■

Por razones similares a las recién expuestas, se adoptó un consumo de lubricantes igual al doble del predicho por el modelo original para flujo libre. c) Correcciones a los costos de reparación y mantención Fundamentalmente se acogió una corriente de opinión según la cual el modelo interurbano (M.O.P., 1982) sobreestimaría los costos de repuestos y mantención. Este elemento resulta de particular importancia en los proyectos de repavimentación, ya que de los ahorros de costos de operación más del 50% corresponden a ahorros por concepto de menor reparación y mantención. Aún cuando estudios recientemente terminados en Brasil (P.N.U.D., 1984) auspiciados por el Banco Mundial y las Naciones Unidas, han demostró do efectivamente una menor influencia de las variables antes mencionadas, resulta difícil obtener de allí conclusiones cuantitativas debido al nivel preliminar de los resultados y a la dificultad de comparar las cifras relé vantes de este estudio y el de Kenya. A título tentativo, y con la única verificación global de mantener un nivel obsoluto de costos de operación a un nivel razonable, se adoptó como criterio el considerar la mitad de los costos de reparación y mantención propuestos por el modelo interurbano (M.O.P., 1982). 3. 3.1.

Modelos de Predicción de Velocidad Modelo para proyectos urbanos

Como se indicara en los capítulos anteriores, para estimar velocidades en proyectos urbanos de ensanche de calzada se recomienda (SECTU, 1982) uti lizar una curva del t¡Lpo : ( 18 ) donde V = Velocidad (km/hora) W = Ancho total de la calzada (mts) a = Reducción de ancho efectivo por concepto de los autos estaciona dos

-544-

En efecto del cambio de la velocidad causada sólo por el ensanchamiejn to no puede ser calibrada en el lugar mismo, razón por la cual la publicación ya citada recomienda utilizar un valor de o = 70 Los valores de "a" recomendados corresponden a los indicados en la pú blicación de la metodología (SECTU, 1982) ■■-

La metodología consiste en realizar en conjunto con la medición de tflu jos, un muestreo de las velocidades de los vehículos. De este modo, se ten drán diferentes valores de los pares (V,q), para distintas condiciones de flujos, pudiendo de esta manera proceder al ajuste de rectas de tipo de las indicadas en (18). ■

3.2. P.

Modelos para Proyectos Interurbanos Para caminos pavimentados se utilizan las siguientes relaciones (M.O. 1982).

Automóviles .... Vi = 105,3 - 0,372 x RSi - 0,0759 x Fi - 0,110 x Ci - 0,00089 x Ri - 0,00491 x A

{ 19 )

Camionetas Vi = 89,7 - 0,418 x RSi - 0,04962 xi'Fi - 0,07376 x Ci - 0,00089 x Ri - 0,00278 x A ( 20 )

Camión de 2 E y Camión de + de 2 E Vi = 49,8 - 0,51892 x RSi + 0,02989 x Fi - 0,05807 x Ci - 0,00060 x Ri - 0,00042 x A + 1,114 x PW ( 21 ) ¡uses

en que : Vi = Velocidad de operación en el tramo i, en (km/hr) RS.= Subidas del tramo i, en (m/km) Fi = Bajadas del tramo i, en (m/km) Ci = Curvatura del tramo i, en (grados/km) Ri ■ Rugosidad del tramo i, en (mn/km) A = Altura media sobre el nivel del mar (m) PW = Razón potencia/peso (HP/ton) 3.3.

Modelo propuesto

El modelo que se propone utilizar está basado en las siguientes hipó tesis y observaciones : - Las velocidades que predice el modelo interurbano al estar concebí

-545-

do pora flujo libre, son muy altas como para ser aplicadas a una repavimejn tación urbana. . - Es necesario recoger de alguna forma el efecto de ensanche de la calzada existente. - Experiencias realizadas recientemente (¡.Municipalidad de Santiago, 1983) demostraron que en zonas con semáforos próximos, el estado de la ca£ peta de rodado no influye en la velocidad que desarrollan los vehículos. Basado en lo anterior se decidió descartar el uso de modelo interurbano y utilizar solamente la ecuación 18 para predecir las velocidades, es decir basado en la experiencia de la I. Municipalidad de Santiago al respe£ to, se considera exclusivamente el efecto de ensanche de calzada en la velecidad.. 4.

Costos de Tiempo

Por tratarse de proyectos (ensanche más repavimentación) donde la lon_ gitud no v a r í a , la estimación de beneficios por ahorro de tiempo de viaje depende solamente de la variación de las velocidades de circulación y del valor del tiempo. Como se indicara en el capítulo anterior la velocidad se estimará ca librando una ecuación del tipo indicado en la función 18. En cuanto al valor del tiempo
Aplicación al caso de Nueva de Lyon

5.1.

Estudios de Base

5.1.1.Periodización

-546-La Dirección del Tránsito de la I. Municipalidad de Providencia, ti* ne en sus archivos información actualizada de los flujos vehiculares circ_u lantes por la calle Nueva de Lyon, la cual permitió definir los siguientes períodos, en los cuales posteriormente se realizarán mediciones tanto de flujos, velocidad, número de vehículos estacionados, a fin de calibrar la ecuación de flujos/velocidad : Período 1

i Día Hábil de 7:30 - 9:30 y de 12:00 - 13:00 hrs. Día sábado de 12:00 - 13:00 hrs. Período 2 : Día Hábil de 13:00 - 14:00 y de 18:00 - 20:00 hrs. Períoso 3 ¡ Resto días Hábiles, sábados y domingos. 5.1.2.Mediciones de fjujos vehiculares De acuerdo a lo indicado anteriormente, se realizaran mediciones de flujos vehiculares en la horas representativas de cada uno de los tres períodos definidos. Lo anterior se realizó por tipo de vehículo y en interva los de 15 minutos. 5.1.3.Mediciones de velocidad A fin de construir la curva flujo/velocidad, se miidió también las ve locidades de los vehículos livianos que circulaban en cada uno de los cuatos de hora en que se midieron los flujos. Para lo anterior, se fijó un sector a priorí y se midió el tiempo que demoraban en recorrerlo los vehículos, 5.1.4.Mediciones de tasas de ocupación Se realizaron muéstreos para vehículo livianos en las mismas horas en que se midieron los flujos vehiculares y velocidades. Para evitar sesgos en la muestra por efectos, por ejemplo, de la elec ción prioritaria de una pista de circulación o de un tipo de vehículo en particular se seleccionaron los vehículos de la primera línea de parada en cada caso. La información recopilada resultó bastante similar en todas las horas de medición, por lo que se adoptó un valor único de 1,80 ps/veh. para los vehículos livianos. 5.1.5.Otras mediciones Con el fin de poder estimar la ecuación de velocidades que aparece en la "Metodología para la Evaluación Social de Proyectos de Inversión en Via lidad Urbana", fue necesario medir el ancho de la calle y el número de vehículos estacionados. También se hizo una estimación del Índice de serviciabilidad del pavimento, el cual representa el estado de la carpeta del rodado.

-5475.2.

Cálculo de velocidades

De acuerdo a lo indicado en el capítulo pertinente,es razonable espe rar cambios en las velocidades de operación de los vehículos solamente por efectos del ensanche,es decir, es dable un comportamiento del tipo indica do en (18). En el caso particular de la calle Nueva de Lyon, se calibró guiente ecuación :

la si-

( 23 ) 2 R = 0,81 (coeficiente de correlaciéni) t =

- 17,46 (test de student)

Utilizando la ecuación anterior, con las condiciones propias de cada situación, se obtuvieron las siguientes velocidades para cada uno de los períodos (Ver Tabla 4). 5.3.

Beneficios directos

5.3.1.Flujos involucrados De acuerdo con ltas estadísticas de la Dirección del Tránsito, las cua les fueron utilizadas para etapa de periodización, se adoptaron los siguiert tes flujos vehiculares representativos de cada uno de los períodos definidos (Ver Tabla 5 ) 5.3.2.Vector de precios sociales El vector de precios sociales para costos de operación y tiempo,para los vehículos livianos, fue extraído de un estudio recientemente realizado (TESTING Ltda, 1985). 5.3.3.Cálculo de beneficios Utilizando la metodología expuesta en los capítulos anteriores, con las velocidades calculadas, flujos y vector de precios indicados se obtienen por concepto de costo de operación y de tiempo beneficios anuales por el monto de $ 2.165.000,00. '.

5.4.

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-

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.

Indicadores de rentabilidad

5.4.1.Indicadores de corto plazo Los dos indicadores de corto plazo más utilizados de acuerdo con la metodología de la SECTCJ, son los siguientes:

( 24 )

-548-

PERIODO 1 2 3

SIN PROYECTO 33,ó 32,4 36,9

CON PROYECTO 42,9 42,0 45,2

Fuente: Elaboración propia TABLA 4: Velocidades adoptadas (Km/Hr)

PERIODO

3

FLUJO 712 799 478

Fuente : Archivos Dirección del Tránsito TABLA 5: Flujos vehiculares por período (Veh/Hr)

-549-

( 25 ) donde or B. ■ Beneficios directos del 1—■ año I = Monto de la Inversión (estimado en $, 15.000.000 sociales) R = Tasa de descuento social (12%) VAN1 = Costo de postergar un año el proyecto TRI = Tasa de rentabilidad inmediata A partir de la información contenida en los puntos anteriores se tie ne que VAN 1 = $ 325.893,00 TRI = 14,4 % Lo anterior indica que el proyecto es rentable, siendo conveniente su materialización en 1986; lo cual será desarrollado por la I. Municipalidad de Providencia.

-550-

Referencias. -

BRUSELIUS, N. (1979) The Valué of Travel Time. Croom Helm, Londres.

-

I. MUNICIPALIDAD DE SANTIAGO (1983) Plan Preliminar de Pavimentación de la Comuna de Santiago. Departamento de Tránsito, Municipalidad de San tiago, bantiago.

-

MOP (1982) Guía para Evaluar Proyectos Viales. Ministerio de Obras Públj cas, Santiago.

-

PNUD (1984) Research on the Interrelationship between Costs of Highway Construction, Maintenance and Utilization. Programa de las Naciones Uní das para el Desarrollo, Brasil.

-

SECTU (1982) Metodología para la Evaluación Social de Proyectos de Inveí sión de Vialidad Urbana, Comisión de Transporte Urbano, Santiago.

-

TESTING Ltda. (1985) Prediseño y evaluación económica del mejoramiento del acceso a la ciudad de Curicó. Informe Final a la Comisión de Transpc te Urbano, Santiago.

-551-

UN CONCEPTO DE ADMINISTRACIÓN DE PAVIMENTOS PARA PAÍSES EN DESARROLLO W. R. Hudson y E. Ricci

The University of Texas at Austin y H.E. de Solminihac Departamento Ingeniería de Construcción Pontificia Universidad Católica de Chile

Resumen Debido al desarrollo de nuevas investigaciones en el campo de los pavimentos, al mejor entendimiento de la compleja interacción de las variables de diseño y a la necesidad de un método sistemático para el diseño de pavimentos, el uso del concepto de administración en pavimentos se hace evidente. Un Sistema de Administración de Pavimentos ( PMS - Pavement Management System ) es un procedimiento organizado que provee a los tomadores de decisiones en todos los niveles de la administración con estrategias óptimas derivadas de un proceso racional; coordinando todo el conjunto de actividades relacionadas con planificación, diseño, construcción, mantención, evaluación, e investigación en pavimentos. Este trabajo describe la aplicación de este método sistemático para el diseño y administración de carreteras en paises en desarrollo, considerando el caso de caminos pavimentados y sin pavimentar. Especial énfasis se da a la metodología de como comenzar un sistema de administración de pavimentos en estos paises, de modo de obtener el mejor beneficio de los escasos fondos disponibles, que normalmente son préstamos de agencias internacionales, tales como el Banco Mundial.

-552-

1.

Introducción

El diseño de pavimentos es un proceso complejo que involucra muchas variables. Debido al desarrollo de nuevas investigaciones en el campo de los pavimentos, al mejor entendimiento de la compleja interacción de las variables de diseño y a la necesidad de un método sistemático para el diseño de pavimentos, el uso del concepto de administración en pavimentos se hace evidente. Los paises en desarrollo no deben ser una excepción al uso de este concepto, ya que ellos necesitan desarrollar y mantener una infraestructura vial con una disponibilidad limitada de fuentes de financiamiento. Este trabajo describe la aplicación de un método sistemático para el diseño y administración de carreteras en paises en desarrollo, conside rando tanto el caso de caminos pavimentados, como el caso de caminos sin pavimentar. Especial énfasis se da a la metodologia de como comenzar un Sistema de Administración de Pavimentos ( PMS - Pavement Management System ) en estos paises, de modo de obtener el mejor beneficio de los escasos fondos disponibles, que normalmente son préstamos deagencias internacionales, tales como el Banco Mundial. :• ',■■■: ■ ■; ;

2.

Un Concepto

Comprensivo

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de Administración de Pavimentos ji .

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La administración de pavimentos involucra la coordinación, programación, y el logro de todas las actividades desarrolladas por una dirrección de vialidad en el proceso de proveer adecuados pavimentos con el fin de servir adecuadamente al público (RTAC, 1977). La parte sistemática del método de administración de pavimentos provee al proceso una metodologia de decisión racional y altamente estructurada, con el objetivo de obtener la mejor rentabilidad posible del dinero invertido en pavimentos. Esto se logra comparando alternativas de inversión; coordinando las actividades de diseño, construcción, mantención y evaluación; y haciendo más eficientes los métodos y conocimiento existentes (Haas y Hudson, 1982). Un sistema de administración de pavimentos (PMS) es un proceso organizado en todos los niveles de la administración, el cual entrega al administrador óptimas estrategias derivadas a través de un proceso racional. Un PMS entrega la evaluación de estas alternativas en un periodo especifico de análisis, basado en valores cuantificables de los atributos del pavimento, sujeto a un criterio predeterminado y ciertas limitaciones.

-553-

PMS envuelve un integrado y coordinado tratamiento de todas las áreas de la administración de los pavimentos. Ademas, PMS es un proceso dinámico que incorpora retroalimentación en varios atributos , criterios y limitaciones incluidas

en el proceso de optimización.

Las características esenciales de un PMS y sus requerimientos secundarios están estudiadas ampliamente por Haas, Hudson y Roberts (1979), por FHWA y ARE (1980) , y por Lee y Hudson (1985) . 3,

Proposición de un Modelo para la Administración Sistemática de los Pavimentos.

Las actividades en la toma de decisiones están caracterizadas por su alcance: las decisiones globales afectan a la red caminera como un todo y las decisiones más especificas afectan a los projectos individuales. La administración a nivel de projecto (Project Level) está caracterizada predominantemente por la administración técnica concerniente a los projecto individuales. La administración a nivel de la red (Network Level) envuelve principalmente alas decisiones de planificación y de presupuesto para grupos de projectos o para la red caminera completa. Obviamente, las actividades técnicas normalmente ocurren a nivel de projecto y las actividades administrativas ocurren normalmente a nivel de la red (FHWA, 1981). Estos dos tipos de procesos de toma de decisión comprenden virtual-mente el sistema completo de la administración de pavimentos , desde el punto de vista del usuario. Esto es, PMS es principalmente una herramienta para el uso del administrador. Otras actividades, que proveen la retroalimentación para la actualización de los componentes, son también parte importante para el correcto funcionamiento del sistema; pero generalmente permanecen desapersividas. Los tres tipos de actividades más importantes de un compehensivo PMS (las actividades a nivel de la red y del projecto, y las actividades de retroalimentación) están presentadas en Figura 1. Un PMS opera a todos los niveles de la administración, pero cada nivel requiere diferentes tipos y cantidad de información, usa diferentes criterios, y opera bajo diferentes limitaciones. Consecuentemente, una estructura detallada para el sistema total puede variar considerablemente de un nivel a otro. Sin embargo, la sequencia básica de acción en todos los niveles

-554-

es la misma.

■

Este concepto de tres subsistemas y su aplicación a un sistema de administración de pavimentos a dos niveles esta representado en Figura 2, junto con las relaciones entre los subsistemas y la base de datos. El resultado de las decisiones a nivel de la red forman parte del input para el proceso de la toma de decisiones a nivel de projecto y vice versa. De esta manera, el flujo de información en este sistema de administración es ciclico en naturaleza; una sola decisión a nivel de la red, normalmente genera múltiples decisiones en un número importante de projectos individuales. 4.

Componentes Pavimentos.

Básicos de un Sistema

de Administración de

•

Existen seis clases de actividades principales o subsistemas en un sistema de administración de pavimentos, las cuales tienen directa relación unas con otras, tal como se muestra en figura 3 ( Haas y Hudson , 1982 ). El subsistema de planificación envuelve la evaluación de las deficiencias o las necesidades de mejoramiento, basado en un análisis de la red completa, estableciendo prioridades para eliminar o minimizar estas deficiencias; además del desarrollo de un programa de trabajo y un presupuesto que permitan llevar acabo el trabajo que sea necesario. El subsistema de diseño considera la obtención o especificación de la información usada como input, la generación de las diferentes estrategias de diseño, el análisis de estas alternativas, su evaluación económica y finalmente, la optimización que permita seleccionar la mejor estrategia. Las actividades de construcción transforman las recomendaciones de diseño en una realidad fisica. Sus principales componentes incluyen: especificaciones, contratos, planificación, técnicas de construcción, control de calidad, y obtención y procesamiento de los datos en esta etapa. La fase de mantención incluye el establecimiento de un programa de manteciones; el trabajo reparación en si, como por ejemplo: sellar juntas, colocar parches; y la obtensión y procesamiento de la información relativa a esta rase.

-555-

El subsistema de evaluación de pavimentos incluye el establecimiento de secciones de control; la medición periódica de ciertas características de las secciones de control, tales como : capacidad estructural, rugosidad, deterioro y resistencia al patinaje; y la transmisión de esta información al sistema de información centralizado. La información obtenida en esta etapa puede ser usada para: a) Comprobar si el pavimento se está comportando como fue diseñado, b) Planificar y programar futuras rehabilitaciones, ye) Mejorar las técnicas de diseño, construcción y mantención de pavimentos (Haas, 1981). Las actividades de investigación en un sistema de administración de pavimentos dependen de los recursos y las necesidades de la institución en particular en que se esté aplicando esta metodología. Estas actividades, que normalmente hacen un uso intensivo de la información obtenida en la etapa de evaluación, pueden ser iniciadas con los problemas que vayan apareciendo en las etapas de planificación, diseño, construcción, o mantención. Finalmente, la base de datos ha sido identificada separadamente en la Figura 3 para enfatizar la importancia de obtener los datos en forma coordinada y centralizada en todas las actividades del PMS. 5.

Beneficios

de un Sistema

de Administración de Pavimentos

El principal beneficio es, obviamente, económico. Un mejoramiento en la administración, debe producir una rentabilidad más alta por cada unidad de dinero invertida en caminos, resultando en mejores pavimentos con una misma inversión y/o pavimentos de igual calidad a un menor costo ( FHWA, 1981 ). En un sentido más amplio, es el público en general el que se beneficia con este método sistemático de administración de pavimentos, ya que los fondos disponibles han sido invertidos en la estrategia que técnicamente ha resultado ser la mejor. Sin embargo, las personas encargadas de la responsabilidad de invertir este dinero, tienen también importantes beneficios, que en lineas generales son los siguientes: a) La posibilidad de tomar "decisiones correctas" va a crecer cuando todos los factores relevalentes hayan sido considerados de una manera coordinada y todas las alternativas hayan sido estudiadas. Además, las

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decisiones tomadas en forma intuitiva o emocional serán minimizadas. b) La tecnologia y eficiencia de varias de las actividades en la administración de pavimentos deberla mejorar si ellas están adecuadamente coordinadas. c) Los nuevos programas pueden ser mas justificables si es claro que ellos fueron desarrollados en base aobjectivos preliminares, programas logrados a través de un proceso sistemático. d) El perfeccionamiento del personal en la institución se ve facilitado En particular, un bien organizado y documentado sistema de administración puede servir como una herramienta educacional para las personas con menos experiencia. 6.

Recomendaciones en Desarrollo.

para la Implementación de un PMS en paises

La implementación de un sistema de administración de pavimentos (PMS) es una necesidad única e individual relacionada con las características de la institución, sus recursos y sus necesidades. El propósito de este trabajo ha sido presentar un método general y simple de PMS que pueda servir de guía para el uso e implementación en paises en desarrollo. Para introducir este concepto en paises en desarrollo, las próximas tres etapas son recomendadas para obtener el máximo beneficio de los limitados fondos disponibles. Estas tres etapas están presentadas en forma resumida en Figura 4. Etapa

1 : Introducción

El primer paso importante en esta etapa debe ser una decisión administrativa, que autorize la implementación de un sistema de administración de pavimentos en la institución, o que al menos permita explorar la factibi-lidad de mejorar las prácticas existentes en vez de una implementación de un proceso enteramente nuevo de administración de pavimentos. El siguiente paso es presentar el concepto a las personas que van a estar envueltas en esta actividad, de modo que todas ellas estén informadas del sistema. Después, es necesario preparar los objetivos que se pre-

-558-

Consideremos primero los pavimentos antiguos. Es necesario comenzar con una evaluación detallada de ellos, para luego realizarles la mantención que sea necesaria; para que de esta manera puedan completar satisfactoriamente, alómenos, su periodo de diseño. Con esta misma información se puede determinad si es requerida una rehabilitación que permita extender su vida útil más allá de lo presupuestado inicialmente. • ■ ■

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Por otro lado, para los pavimentos nuevos este método también recomienda comenzar con las actividades de planificación, pero en esta oportunidad se trata de una actividad más detallada y solo concentrada en un projecto individual. Los próximos pasos en esta etapa son : diseño, construcción, evaluación, y mantención de pavimento. Cuando una carretera ya está en uso, las dos últimas etapas además de rehabilitación ( cuando se requiera ) pueden ser consideradas de igual manera que en los pavimentos antiguos. - :•: .'.•,f?¡-.,-¿C-íí.-f ooovi. ".'■':' .,;¿ y:4¿>:-¿:¡~\:-...¡ii< y ' :?..-,- "...

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5 -, . ji.

La retroalimentación de la información y su posterior uso, junto con las actividades de investigación son también importantes a este nivel. 7.

Recomendaciones

Finales

Un sistema de administración de pavimentos (PMS) es un procedimiento organizado que provee a los tomadores de decisiones en todos los niveles de la administración con estrategias óptimas derivadas de un proceso racional; coordinando todo el conjunto de actividades relacionadas con planificación, diseño, construcción, mantención, evaluación, e investigación en pavimentos. .'. Para introducir un PMS en paises en desarrollo, los pasos más importantes son : análisis de la presente metologia en uso; presentar el concep to a los profesionales que estarán envueltos en esta actividad; y desarrollar los objetivos, programa de trabajo, y presupuesto para su implementación. Para que el proceso de introducción de este método de buenos resultados, recomendamos tener siempre presentes los siguientes conceptos: a) Concentrarse en una sola área de actividad, ya sea a nivel de la red o del projecto. Es recomendable comenzar a nivel de la red, ya que el tra bajo a nivel de projecto tiende a seguir naturalmente, una vez que el niv

-559-

de la red esta bien organizado. b) Mantener siempre en mente el cuadro general. El desarrollo inicial puede ser específico y probablemente en un pequeño rango de acción, pero los objetivos de largo plazo deben estar presentes en cada paso y decisión, para minimizar las pérdidas de tiempo y esfuerzo. c) Documentar todo el trabajo realizado. Pérdidas de tiempo buscando información antigua y trabajo duplicado pueden evitarse si se mantienen buenos registros escritos de cada nuevo desarrollo. d) Deben esperarse "mesetas" o períodos de relativamente poco progreso durante la implementación del método. La implementación de un sistema de administración de pavimentos es un proceso de análisis por etapas, tal como se muestra en Figura 7. e) Todas las actividades en un PMS son igualmente importante, pero nosotros pensamos que, para comenzar con esta metodología en paises en desarrollo, las actividades de planificación y evaluación son las etapas más importantes durante el proceso introductorio. Planificación, yaque ayuda a organizar el trabajo; y evaluación, ya que un PMS esta basado principalmente en una buena base de datos para la recomendación de sus soluciones.

-560Referencias FHWA y ARE (1980) Pavement Management Principies and Pfactices. Course Refer Notes, U.S. Department of Transportation, Federal Highway Administration (FH Washington, D.C., and Austin Research Engineers (ARE) Inc.,Austin, EE.UU. FHWA (1981) Pavement management: proceedings of national workshop. Report N°FHWA-TS-82-203, Federal Highway Administration, U.S. Department of Transportation, Washington, D.C. HAAS, R. (1975) Surface evaluation of pavements: state-of-art. Proceedings: HRB/FHWA Workshop on Pavement Rehabilitaron, TRB Report N° DOT-OS-40022, Transportation Research Board, EE.UU. HAAS, R., HUDSON, W. R., PEDIGO, R.D. y ROBERTS, F.L. (1979) Comprehensive pavement management at the network and project levéis. ARE Report N°NA-2/2, Draft Final Report, NCHRP project 20-7, Austin, EE.UU. HAAS, R. y HUDSON, W.R. (1982) Pavement Management System. R. E. Kreiger Pub Company, Malabar. HUDSON, W. R., HAAS, R. y PEDIGO, R. D. (1979) Pavement management system development. NCHRP Report N° 215, Transportation Research Board, EE.UU. LEE, H. y HUDSON, W.R. (1985) Reorganizing the PMS Concept. Proceedings of North American Pavement Management Conference. Marzo 1985, Toronto, Canadá. RTAC (1977) Pavement Management Guide. Roads and Transportation Association Canadá, Ottawa. ■

-561-

FIGURA 1: Actividades en un Sistema de Administración de Pavimentos

-562-

FIGURA 2 : Modelo de un PMS a dos Niveles

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FIGURA 3: Principales Clases de Actividades en un PMS

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FIGURA 4 : Resumen de las Etapas Principales para Introducir un PMS

-565-

FIGURA 5; Pasos Preliminares para Introducir un PMS

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FIGURA 6 : Etapas 2 y 3 en la Introducción de un PMS

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FIGURA 7: Representación Esquemática de las Mejoras Progresivas en el Desarrollo de un PMS