Se analizaron diferentes alternativas para disminuir el tiempo de espera y atención en un peaje de alto tráfico en Colombia. Mediante simulación, se evaluó el desempeño del sistema actual y alternativas como implementar telepeaje, usar cajeros móviles o ampliar carriles. Los resultados mostraron que la combinación de telepeaje, cajeros móviles y ampliación de un carril manual es la configuración más efectiva para mejorar el servicio.

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DEFINICION DE LA ALTERNATIVA MÁS EFECTIVA PARA LA DISMINUCIÓN DE TIEMPO, DE
ATENCIÓN Y ESPERA, EN UN PEAJE DE COLOMBIA.
RESUMEN
Se requiere establecer la configuración tal que mejore el servicio prestado, en un peaje de gran tráfico.
Mediante análisis robustos y el uso del software de simulación ServiceModel, se realizó el modelaje del
sistema actual y de las diferentes alternativas de configuración, lo cual permitió visualizar las interacciones
propias del sistema y verificar escenarios que permitieran construir un esquema operacional útil, que
apoyara la definición del peaje analizado, al igual que prever necesidades futuras.
Figura 1. Visualización de la simulación en ServiceModel.
1 Contexto
Una empresa de concesión vial, que opera un
trayecto de gran importancia entre dos ciudades
de Colombia, quiere disminuir la congestión y por
ende, el tiempo de tránsito de los vehículos, en
uno de sus peajes durante las horas pico de los días
de mayor tráfico. Para este fin, ha optado por
evaluar múltiples alternativas de mejora como:
implementación de sistema de telepeaje,
utilización de “canguros” o cajeros móviles y
ampliación de uno de sus carriles entre otros.
Para soportar la decisión se construyó un modelo
de simulación discreta usando el software
ServiceModel; se modeló y caracterizó el sistema
actual y cada una de las posibles alternativas de
mejora. Los indicadores definidos fueron: tiempo
de ciclo, tamaño de las filas y cantidad de vehículos
en el sistema. Adicional a esto, se fijaron metas de
promesa de servicio y se revisó su cumplimento
tanto en la situación inicial como en cada uno de
los escenarios alternativos.

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2 Objetivos
» Objetivo general:
 Facilitar la decisión sobre cuál es la
alternativa más efectiva para la
descongestión del peaje y la disminución del
tiempo en el sistema.
» Objetivos específicos:
 Evaluar el desempeño del sistema de peaje
en términos de tiempos de espera y
congestión, para diferentes configuraciones.
 Estimar el tiempo y tamaños de filas en las
franjas críticas de congestión, mediante el
desarrollo de un modelo de simulación del
peaje.
3 El sistema
El peaje está ubicado sobre una vía de doble
calzada que se amplía a tres carriles en la zona de
casetas. En cada uno de los carriles se cuenta con
una caseta principal y una de apoyo, las últimas
operan sólo en periodos de congestión alta (entre
3:00pm y 7:00pm). Al sistema ingresan diferentes
tipos de vehículo y realizan su transacción por
medio de diversos tipos de pago.
La metodología de solución propuesta tuvo las
siguientes etapas:
» Análisis de información de entrada.
» Creación de modelo de simulación para la
situación base en las horas de mayor
congestión descritas anteriormente.
» Validación y verificación del modelo base.
» Creación de modelos para cada alternativa
planteada.
Como herramienta de simulación discreta se usó
ServiceModel, puesto que es una herramienta que
permite la representación de situaciones reales,
teniendo así un laboratorio virtual donde se
pudieran evaluar los escenarios sin efectuar
inversiones antes de evaluar la mejor propuesta,
obteniendo la mejor opción.
4 Análisis de información de entrada
Para este caso, la info de entrada contempla tres
aspectos:
- Tasa de arribo (cantidad y frecuencia).
- Tiempos de actividad.
- Mezcla de vehículos y tipos de pago.
Tasa de arribo: a partir de la información
consignada en los sistemas de recaudo, se
estableció que el horario de mayor congestión es
de 2:00 pm a 8:00 pm, con un pico pronunciado
alrededor de las 6:00 pm. Ingresan
aproximadamente 3.500 vehículos en esta franja
horaria. La figura 1, presenta la distribución de la
cantidad de vehículos atendidos a lo largo de la
franja descrita.
Figura 2. Distribución de arribo de vehículos al peaje.
Tiempos de actividad: los tiempos de servicio y
aproximación hacia las casetas se obtuvieron,
mediante videos proporcionados, en los días y
horas establecidos por el estudio. Se realizaron
pruebas de bondad de ajuste, para cada una de las
muestras de tiempos de atención, en cada uno de
los tipos de pago y vehículos que ingresan al
sistema.
Mezclas de vehículos y tipos de pago: esta se
refiere a los porcentajes de vehículos y esquemas
de pago (efectivo y prepago), así como los
esperados para telepeaje.
Las distintas fuentes de información fueron
validadas por personal experto en el
funcionamiento del sistema. Esta etapa es de vital

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importancia, sin una información de entrada de
calidad no es posible obtener resultados que se
ajusten a la realidad o escenarios que reflejen una
situación confiable bajo la cual se tomen
decisiones.
5 Modelo situación base
Posterior a la construcción del modelo se realizó el
proceso de verificación y validación del mismo:
» Verificación: consiste en asegurar que el
modelo es coherente en su funcionamiento.
Esto implica, por ejemplo, garantizar que el
flujo de vehículos sea correcto y que haya
paradas en los puntos de pago.
» Validación: es el proceso de contrastar el
funcionamiento del modelo con el sistema
real de una forma numérica.
Verificar y validar el modelo tiene el propósito de
refinar la representación del sistema y obtener una
réplica lo suficientemente realista que sirva para
efectos de comparación.
Se modeló el sistema de peaje en la situación base
descrita anteriormente y como indicadores de
desempeño se propusieron:
» Tiempo promedio en el sistema: Tiempo
comprendido entre la llegada a la cola y la
salida de las casetas.
» Tamaño de la fila: Promedio ponderado en
el tiempo del tamaño de la fila.
» Cantidad de vehículos: Promedio
ponderado en el tiempo de la cantidad de
vehículos en el sistema.
» Nivel de servicio Total: porcentaje de
usuarios atendidos antes de 4 y 5 minutos.
Los resultados en términos de congestión y
ocupación se presentan en la tabla 1.
En el sistema actual solo el 72.5% de los vehículos
tienen un tiempo de atención menor a 5 minutos,
y cerca del 67.1% tienen un tiempo de atención
menor a 4 minutos. En algún momento la fila
alcanza a superar los 270 metros y el número de
vehículos puede superar los 110. En promedio un
vehículo se demora 3.53 minutos pasando por el
peaje y se atienden 3.491 vehículos en la franja
establecida (todos los vehículos son atendidos).
Tabla 1. Indicadores de desempeño situación base.
Indicador Promedio Mínimo
Máximo
promedio
Nivel de servicio
(menor a 5 min)
72.5% 63.6% 85.7%
Nivel de Servicio
(menor a 4 min)
67.1% 57.3% 74.4%
Longitud fila (m) 68.7 21.5 278.7
Tiempo en
sistema (min)
3.53 1.33 9.23
Vehículos
atendidos
3.491 3.483 3.508
Vehículos en
sistema
34.25 2 117.3
En el sistema actual solo el 72.5% de los vehículos
tienen un tiempo de atención menor a 5 minutos,
y cerca del 67.1% tienen un tiempo de atención
menor a 4 minutos. En algún momento la fila
alcanza a superar los 270 metros y el número de
vehículos puede superar los 110. En promedio un
vehículo se demora 3.53 minutos pasando por el
peaje y se atienden 3.491 vehículos en la franja
establecida (todos los vehículos son atendidos).
En la figura 3 se observa que el pico de congestión
se encuentra alrededor de las 6:00 pm, donde la
longitud de las filas puede superar los 200 metros.
Figura 3. Tamaño de filas y cantidad de vehículos.
En la figura 4, se observa que las casetas están en
operación durante gran parte del tiempo, y las

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casetas de apoyo presentan bloqueos por la
variabilidad en los tiempos de servicio en la caseta
principal correspondiente.
Figura 4. Ocupación y bloqueos de las estaciones.
6 Escenarios
Se propusieron diferentes alternativas de mejora,
las cuales se describirán a continuación.
6.1 Implementación de telepeaje
En este escenario se quiere evaluar la posibilidad
de destinar un nuevo carril exclusivo para los
usuarios que utilicen esta nueva tecnología; la cual
consiste en ubicar un dispositivo electrónico RFID
en la parte frontal del vehículo de tal modo que
una antena lea el saldo de la cuenta, levantando la
barrera y dando paso automático al vehículo y
disminuyendo el saldo en el monto respectivo. De
este modo se agiliza la atención, ya que el vehículo
no se detiene para realizar la transacción de pago.
Dentro de este escenario se contempla utilizar un
carril exclusivo de telepeaje de aproximadamente
75 metros. Como definición de este escenario se
tomó una fracción de 1.4% vehículos que
utilizarían este servicio en las primeras etapas de la
implementación.
6.2 Ampliación de carriles manuales
En este escenario se quiere evaluar la posibilidad
de ampliar uno de los carriles manuales de tal
modo que se disminuya la congestión en la calzada
previa a la zona de carriles. La ampliación sería
desde 75 metros a 150 metros desde las casetas.
6.3 Utilización de casetas móviles o “canguros”
En los periodos de mayor congestión se hace
necesaria la implementación de casetas de apoyo
móviles o “canguros” que permiten agilizar el pago
por parte de los usuarios. Los canguros consisten
en que un par de operarios del consorcio se ubican
antes de las casetas de cada carril y van atendiendo
a los usuarios que están en fila, lo cual
incrementaría los servidores de cada fila de dos a
tres.
Adicional a esto se plantea la mezcla entre algunos
de los escenarios anteriores, como por ejemplo,
implementación de telepeaje y canguros, o
telepeaje y ampliación, o telepeaje, ampliación y
canguros.
7 Resultados
Como adición a los indicadores planteados
previamente, se definieron dos promesas de
servicio para usuarios de telepeaje:
» Nivel de servicio telepeaje: porcentaje de
usuarios atendidos antes de 2 y 2.5
minutos.
A continuación se presentan los resultados de los
indicadores para cada uno de los escenarios
propuestos.
Figura 5. Tamaño de la fila.
En cuanto a tamaño de la fila, se observa que las
alternativas de telepaje y ampliación de un carril
manual (en este caso carril 1) presentan un mejor
desempeño (10% aprox.).
De forma similar ocurre con el tiempo en el sistema
y la cantidad de vehículos en el sistema, donde

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utilizando el telepeaje se reducen ambos
indicadores cerca de un 15%. Sin embargo, bajo la
situación actual, añadiendo el servicio de telepeaje
no se tendría un buen cumplimiento de la promesa
de servicio (cerca del 73%), por lo que se debe
contemplar una alternativa adicional de mejora.
Figura 6. Cantidad de vehículos en el sistema.
La ampliación del carril manual por sí solo no
mejora la situación base, ya que traslada la
congestión pero no genera mayor flujo de
atención, por esto se observan cambios poco
significativos, de esta alternativa, para la mayoría
de indicadores frente a la situación base.
Figura 7. Tiempo en el sistema.
La utilización de canguros mejora
significativamente el tiempo de atención, la
cantidad de vehículos en el sistema, la longitud de
las filas y el nivel de servicio prestado, ya que el
porcentaje de cumplimiento de las metas
establecidas aumenta y se ubica por encima del
90%.
Figura 8. Nivel de servicio.
El mejor escenario es la ampliación del carril
manual más la implementación de telepeaje y los
canguros, ya que esto disminuye el tiempo de
atención y la congestión presente en el sistema.
Este escenario tiene un desempeño muy similar al
de utilizar telepeaje y canguros.
Lo anterior significa que la mejor alternativa radica
en implementar el servicio de telepeaje y canguros
y como decisión adicional, contemplar la
ampliación del carril manual de tal modo que si se
llegase a tener una mayor afluencia, el nuevo carril
ampliado sirva de amortiguador y prevenga
mayores congestiones y bloqueos hacia el carril
preferencial.
7.1 Análisis de sensibilidad del mejor escenario
frente a aumento de demanda
Para el mejor escenario se realizó un análisis de
sensibilidad en el que se varió la cantidad de
vehículos que pasan por el peaje, entre 3.400 y
4.500 vehículos. En las figuras 9 y 10 se presentan
los resultados de nivel de servicio y tiempo en el
sistema.
Figura 9. Nivel de servicio vs incremento de
demanda.

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Figura 10. Tiempo en el sistema vs incremento de la
demanda.
Los resultados indican que el desempeño del mejor
escenario (implementación de telepeaje, canguros
y ampliación de un carril manual) es estable hasta
alrededor de los 4.000 vehículos; de ahí en
adelante se deteriora el nivel de servicio (baja
hasta cerca de 45%) y el tiempo en el sistema
aumenta considerablemente (el promedio de
atención puede superar los 10 minutos). A pesar
de ser un sistema de baja complejidad estática, la
estocasticidad del mismo, genera incrementos no
lineales en la congestión, con pequeños cambios
en el flujo, cuando se alcanza su capacidad crítica.
7.2 Análisis de sensibilidad frente a aumento de
proporción de telepeaje.
Adicional a los escenarios planteados se realizó un
análisis de sensibilidad, partiendo del escenario 2,
bajo mayores proporciones de clientes con
telepeaje y un aumento en el número de vehículos
a atender. El resultado se aprecia en la figuras 11 y
12.
Figura 11. Cambio en el tiempo promedio por
%Telepeaje.
Se observa que el incremento de la proporción de
usuarios de telepeaje favorece los indicadores de
tiempos de atención tanto para los de tipo de pago
preferencial como para el total de los carros, así
mismo para la promesa de servicio.
Figura 12. Cambio en el nivel de servicio por
%Telepeaje.
8 Conclusiones y recomendaciones
» Un sistema de atención vehicular a pesar de
ser sencillo de representar, está sometido a
gran variabilidad, por lo que usar simulación es
requerido como herramienta analítica.
» Las promesas de tiempo de servicio, son un
factor determinante que aplica a cualquier
sistema de atención vehicular. Además de
identificar la mejor alternativa, se definieron
promesas de tiempo de servicio segmentadas
por tipo de pago, adecuadas a la capacidad del
sistema.
» Mediante la evaluación realizada se observa
que implementar el servicio de telepeaje
permite mejorar el tiempo de atención, la
congestión y el cumplimiento de la promesa
de servicio. Este efecto puede potenciarse si
se aumenta la proporción de usuarios que
utilizan el medio de pago de telepeaje, ya que
descongestiona significativamente el sistema
general, enviando una porción de vehículos a
un carril exclusivo de atención preferencial.
» La ampliación de carriles puede mejorar la
situación de prestación de servicio actual,
pero no de manera significativa. Sería
necesario utilizar otro tipo de alternativas

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como canguros o telepeaje, para potenciar el
efecto de ampliación.
» Utilizar canguros a manera de apoyo es una
buena alternativa ya que permite atender
mayor cantidad de vehículos reduciendo la
congestión y aumentando el cumplimiento de
las promesa de servicio. Claro esto en los picos
de demanda por que en horas fuera de pico,
no se obtendría ningún beneficio adicional.
» Otro elemento clave fue el determinar la
capacidad del sistema y cuantificar como
cuando se llega a la capacidad crítica del
sistema, con pequeñas variaciones la
congestión se incrementa de manera no lineal,
que es lo que a diario se experimenta en
cualquier sistema de tráfico o atención
vehicular.
Acerca de DL
» Decisiones Logísticas es una compañía con
más de 18 años de experiencia, que ofrece
servicios de consultoría especializada en
diseño y planeación de operaciones en la
cadena de suministro.
» DL experta y líder en la región Andina en el
uso de tecnologías de simulación y
optimización de redes de última
generación, líderes mundiales en sus
respectivas áreas, DL ha adelantado
estudios con uso de estas tecnologías más
que ninguna otra compañía en la región.
» Cuenta con un equipo de ingenieros, que
acumula amplia experiencia en análisis y
diseño de operaciones y procesos
logísticos.
» Experiencia, técnica, gerencial y enfoque
práctico que garantizan soluciones con
análisis preciso y gran aplicabilidad.
Acerca de ServiceModel.
» DL es representante de diversos software
de simulación ProModel, ServiceModel,
MedModel y ProcesSimulator para la
implementación, venta y entrenamiento en
la región Andina.
» ServiceModel es un software de simulación
discreta orientado al sector de servicio que
permite analizar y diseñar sistemas de
atención al público; provee información
para inferir alternativas de solución.