Sesion 3. introduccion a los modelos de transporte

Dr Ing Fernando Tarquino Torres
CIP 71380
Planeamiento delPlaneamiento delPlaneamiento delPlaneamiento del Transporte
Urbano

1. La oferta de transporte.
2. Demanda de transporte.
3. Equilibrio oferta-demanda.
4. Relación entre el uso de suelo y
el transporte.
5. Diagnostico y pronóstico.
6. Evaluación de alternativas.
7. Planes y planeación.
8. Conclusiones.

La oferta de transporte está relacionada con la
vialidadvialidadvialidadvialidad y con los tipos de vehículos que utilizan
esta vialidad.
La capacidadcapacidadcapacidadcapacidad del sistema de calles tiene como
unidad básica un vehículo padrón que es el
automóvil promedio de la área de estudio.
Sistemas en vialidad aisladavialidad aisladavialidad aisladavialidad aislada como lo son los
metros, tranvías, al igual que los corredores
exclusivos de autobuses, tienen su capacidad
expresada en términos de pasajeros.

1.1.1.1. VIALIDADVIALIDADVIALIDADVIALIDAD
La jerarquía utilizada para la vialidad en Perú es la
clasificación de las calles en tres categorías:
- Vialidad primaria
- Vialidad secundaria
- Vías locales
Generalmente se piensa en una clasificación por
características geométricas, pero en la gran
mayoría de las ciudades medias este tipo de
clasificación no sirve.
Las calles del centro generalmente son angostas,
las vías no son continuas y no hay un sistema
estructurado.
La solución es hacer una clasificación funcional,
algunas veces hasta eligiendo las calles que van a
ser consideradas primarias.
La metodología más recomendada para estimación
de la capacidad de una vía es la del Highway
Capacity Manual - HCM del 2010

2.2.2.2. TRANSPORTE PUBLICOTRANSPORTE PUBLICOTRANSPORTE PUBLICOTRANSPORTE PUBLICO
El transporte público juega un papel muy
importante en la planeación.
Con recursos escasos y falta de capacidad, la
planeación necesita pensar en políticas de
mejorar el uso del sistema vial disponible.
El mejor uso del sistema es transportar más
personas en un menor número de vehículos.
Esto hace que la política sea incentivar el uso del
transporte público.

3.3.3.3. REPRESENTACION DE LAS REDES DE TRANSPORTEREPRESENTACION DE LAS REDES DE TRANSPORTEREPRESENTACION DE LAS REDES DE TRANSPORTEREPRESENTACION DE LAS REDES DE TRANSPORTE
Estas redes constituyen conjuntos de arcos y nudosarcos y nudosarcos y nudosarcos y nudos
que incorporan características de los sistemas de
transporte.
Cada arco corresponde a un tramo de red de
transporte existente, proyectada o concebida.
Para describir la red de transporte, cada arco
contiene información como el tipo de
infraestructura, longitud, ancho, velocidad o tiempo
de recorrido, costos y capacidad.
También se pueden codificar otras informaciones
conforme a los objetivos del estudio.
CentroidesCentroidesCentroidesCentroides son los nudos con características
especiales. Designan las diferentes zonas de tráfico
del área de estudio. Toda la demanda por transporte
de cada zona (por tipo de flujo, modo, período, etc.)
se considera como teniendo su origen y destino en
el centroide que la representa.
A través de arcos de acceso, cada centroide se
conecta a la red de transporte, por donde fluye la
demanda.

1.1.1.1. USO DEL SUELO Y ACTIVIDADES URBANASUSO DEL SUELO Y ACTIVIDADES URBANASUSO DEL SUELO Y ACTIVIDADES URBANASUSO DEL SUELO Y ACTIVIDADES URBANAS
La demanda de viaje es una función de las actividades
urbanas que se desarrollan en la ciudad.
El conocimiento del uso del suelo y de las
características de las actividades son esenciales en la
determinación de la demanda de transporte.
Así, el estudio de demanda se inicia con el estudio de la
ocupación del espacio urbano y con el estudio de la
distribución de las actividades dentro de este espacio.

2.2.2.2. GENERACIÓN DE VIAJESGENERACIÓN DE VIAJESGENERACIÓN DE VIAJESGENERACIÓN DE VIAJES
ConceptosConceptosConceptosConceptos
El análisis de generación de demanda o de viajes es
especialmente importante, ya que en esta etapa de la
elaboración de transportes se define la demanda total
que debe ser atendida en los distintos años horizonte
de un estudio.
El objetivo de la aplicación de modelos de generación
de la demanda es permitir la estimación, para cada año
horizonte considerado, de las demandas totales
producidas y atraídas por cada zona de tráfico del área
de estudio y su entorno, en un determinado período de
tiempo.

2.2.2.2. GENERACIÓN DE VIAJES…cont.GENERACIÓN DE VIAJES…cont.GENERACIÓN DE VIAJES…cont.GENERACIÓN DE VIAJES…cont.
Modelo de Generación por Regresión LinealModelo de Generación por Regresión LinealModelo de Generación por Regresión LinealModelo de Generación por Regresión Lineal
La estimación de la generación de demanda por
transporte abarca la previsión de dos términos: la
producción, que es la demanda originada o producida
en cada zona de tráfico y, la atracción, que es la
demanda destinada o consumida en cada zona.
Los modelos de generación que se basan en el análisis
de regresión lineal múltiple, buscan establecer una
relación lineal entre un conjunto de variables
explicativas (independientes) y una variable que se
pretende explicar (dependiente), en general la
producción o la atracción de la demanda por zona. La
forma general del modelo se presenta a continuación:

2.2.2.2. GENERACIÓN DE VIAJES…cont.GENERACIÓN DE VIAJES…cont.GENERACIÓN DE VIAJES…cont.GENERACIÓN DE VIAJES…cont.
Modelo de Generación por Regresión Lineal…cont.Modelo de Generación por Regresión Lineal…cont.Modelo de Generación por Regresión Lineal…cont.Modelo de Generación por Regresión Lineal…cont.
La forma general del modelo se presenta a continuación:
GiGiGiGi=a0+a1.X1+a2.X2+a3.X3+...=a0+a1.X1+a2.X2+a3.X3+...=a0+a1.X1+a2.X2+a3.X3+...=a0+a1.X1+a2.X2+a3.X3+...
donde:
Gi: Producción o atracción de demanda en la zona i para el
tipo de flujo considerado, expresada en viajes de
personas, vehículos o toneladas, por unidad de tiempo
(hora, día, año);
X1, X2, X3,...: Variables explicativas de la generación de
demanda (o transformaciones de la variables originales
como logaritmos, potencias, etc.);
a0,a1,a2,a3,...: Parámetros que describen el
comportamiento de la demanda, determinados en la
calibración del modelo por análisis de regresión.

3.3.3.3. DISTRIBUCIÓN DE VIAJESDISTRIBUCIÓN DE VIAJESDISTRIBUCIÓN DE VIAJESDISTRIBUCIÓN DE VIAJES
La distribución de la demanda o de viajes es el segundo paso del proceso de
proyección de la demanda y su objetivo es estimar los intercambios de viajes entre
las zonas de tráfico en el área de estudio y en su entorno.
Los modelos adoptados en esta etapa utilizan las estimaciones de producción y
atracción por zona de tráfico y algún tipo de información sobre la estructura de la
distribución de la demanda.
El resultado de la aplicación de un modelo de distribución es una matriz de
demanda, donde cada celda contiene una medida de la intensidad del intercambio
entre un par de zonas.

3.3.3.3. DISTRIBUCIÓN DE VIAJES…cont.DISTRIBUCIÓN DE VIAJES…cont.DISTRIBUCIÓN DE VIAJES…cont.DISTRIBUCIÓN DE VIAJES…cont.
Conceptos…cont.Conceptos…cont.Conceptos…cont.Conceptos…cont.
La idea básica de los procedimientos abarcados en estos modelos es que la demanda
producida en cada zona sea "distribuida" entre las zonas atractivas.
Esta etapa puede asociarse a la selección del destino, realizada en función del potencial
atractivo de cada posible zona de destino.
El potencial atractivo de cada zona depende de dos factores: la estimación de atracción
de la demanda asociada a la zona y, la competencia con las demás zonas del área de
estudio.
Esta competencia con otras zonas, por su parte, está relacionada con la capacidad de
atracción de cada una y con la información sobre la estructura de la matriz de
distribución de la demanda.

Distribución con Modelo GravitacionalDistribución con Modelo GravitacionalDistribución con Modelo GravitacionalDistribución con Modelo Gravitacional
Los modelos gravitacionales incorporan en la
distribución de demanda una función de impedancia
f(gij) entre cada pareja de zonas de tráfico donde: gij
es el costo generalizado del desplazamiento de la zona
i para la zona j.
La distribución de viajes es hecha, para cada tipo de
flujo, de forma competitiva entre las zonas de tráfico,
utilizando la siguiente expresión:

Distribución con Modelo Gravitacional..cont.Distribución con Modelo Gravitacional..cont.Distribución con Modelo Gravitacional..cont.Distribución con Modelo Gravitacional..cont.
El valor de gij debe de reflejar el costo generalizado
compuesto, es decir, considerando todos los modos
de transporte.
Su cálculo depende de la formulación y de los
resultados obtenidos en la etapa de división modal.
En cuanto a la calibración del parámetro de la
función de impedancia, ésta fue tradicionalmente
hecha por métodos empíricos, a través de la
comparación de las distribuciones de los tiempos de
viaje observada y estimada por el modelo.
Se aconseja, sin embargo, la utilización de
procedimientos estadísticos, como lo sugerido por
Gray y Sen (1983).

3.3.3.3. SELECCIÓN MODALSELECCIÓN MODALSELECCIÓN MODALSELECCIÓN MODAL
La partición o selección es el paso final del
proceso de proyección de la demanda por
transporte.
Su objetivo es estimar los flujos de cargas o
pasajeros entre las parejas de zonas de tráfico,
para cada modo de transporte analizado.
Después de conocerse la demanda,
representada en las matrices de flujos por modo
de transporte, se inicia la integración con la
oferta, a través del cargamento de la red
multimodal de transporte (asignación de la
demanda).

3.3.3.3. SELECCIÓN MODAL…cont.SELECCIÓN MODAL…cont.SELECCIÓN MODAL…cont.SELECCIÓN MODAL…cont.
Factores que Ejercen Influencia en la Selección ModalFactores que Ejercen Influencia en la Selección ModalFactores que Ejercen Influencia en la Selección ModalFactores que Ejercen Influencia en la Selección Modal
La selección del modo de transporte depende de tres
conjuntos de características:
- Atributos del desplazamiento;
- Atributos del usuario;
- Atributos del sistema de transporte.
Los atributos más importantes pueden variar,
dependiendo si los flujos analizados son de
mercancías o de pasajeros.

Factores que Ejercen Influencia en la Selección Modal..cont.Factores que Ejercen Influencia en la Selección Modal..cont.Factores que Ejercen Influencia en la Selección Modal..cont.Factores que Ejercen Influencia en la Selección Modal..cont.
Los atributos del desplazamiento se refieren a las
características como las ejemplificadas a continuación:
- Motivo del viaje (ejemplo: trabajo, escuela, compras,
diversión):
- Destino en la región central.
- Período cuando el viaje es hecho.
- Frecuencia de los viajes
- Distancia del viaje.
Con respecto a los atributos de los usuarios, algunos de
los más importantes son los descritos a continuación:
- Tipo de automóviles:
- Ingreso familiar o individual:
- Nivel cultural:
- Estructura familiar.

Factores que Ejercen Influencia en la Selección Modal..cont.Factores que Ejercen Influencia en la Selección Modal..cont.Factores que Ejercen Influencia en la Selección Modal..cont.Factores que Ejercen Influencia en la Selección Modal..cont.
Por último, en cuanto a las características de la oferta de
transporte disponible, ellas pueden ser clasificadas en
cuantitativas y cualitativas. Entre las cualitativas, se pueden
todavía diferenciar atributos con distintos grados de
dificultad de medición. Para ilustrar, se pueden señalar las
variables a continuación:
- Costo del viaje (tarifa del transporte público o de
estacionamiento, costo de operación del automóvil):
- Tiempo de viaje en el vehículo:
- Tiempo de espera (por transporte público o en el
estacionamiento), caminando, haciendo correspondencia:
- Confort y conveniencia:
- Seguridad (personal y accidentes):
- Regularidad y confiabilidad:
- Accesibilidad.

ModeloModeloModeloModelo LogitLogitLogitLogit MultinomialMultinomialMultinomialMultinomial
El modelo más conocido y utilizado de selección modal es
llamado logit multinomial.
Es el producto del cambio de la expresión de probabilidad
anteriormente descrita a partir de la hipótesis de que las
variables aleatorias CEqk son independientes e idénticamente
distribuidas según la distribución Weibull (ver en Ben-Akiva y
Lerman, 1985).
En este caso, se puede demostrar que la expresión analítica para
las probabilidades de selección está definida por:
donde:
pqm: Probabilidad de un individuo (de la categoría/tipo de flujo)
q seleccionar el modo m;
RL: Parámetro de dispersión.
El parámetro RL debe estimarse juntamente con los demás
parámetros de la función de utilidad.

ModeloModeloModeloModelo LogitLogitLogitLogit JerárquicoJerárquicoJerárquicoJerárquico
Una de las hipótesis que conduce a la formulación del
modelo logit multinomial, es la de que las variables
aleatorias CEqk, asociadas a cada alternativa, son
independientes entre sí.
Cuando un subconjunto de alternativas presenta mayor
similitud (por ejemplo, modos de transporte público frente
al automóvil) esta hipótesis pierde su validez.
En estos casos algunas de las propiedades del logit
multinomial empiezan a considerarse como problemas.
Para manejar situaciones como ésta, hay una formulación
más genérica llamada modelo logit jerárquico o aniñado.
Su estructura se caracteriza por agrupar los subconjuntos
de alternativas correlacionadas (o más semejantes) en un
nivel jerárquico o nido. Por ejemplo, modos de transporte
público como el ómnibus y el metro pueden constituir un
nido.

ModeloModeloModeloModelo LogitLogitLogitLogit Jerárquico…cont.Jerárquico…cont.Jerárquico…cont.Jerárquico…cont.

4.4.4.4. MÉTODOS DE ASIGNACIÓN DE VIAJESMÉTODOS DE ASIGNACIÓN DE VIAJESMÉTODOS DE ASIGNACIÓN DE VIAJESMÉTODOS DE ASIGNACIÓN DE VIAJES
Todos los métodos de asignación de viajes a la red de
transporte tienen como base la hipótesis del equilibrio de
usuario, que postula que las personas seleccionan su
itinerario para minimizar sus tiempos o costos (Wardrop
1952).
Wardrop también discute otro principio, el equilibrio del
sistema, donde el tráfico se asigna a una red de manera
que se minimiza el tiempo de viaje promedio de todo el
sistema.
Este enfoque no es particularmente apropiado para redes
viales normales, pero es razonable para redes con una
única entidad de decisión que distribuye los viajes entre
rutas para lograr el equilibrio del sistema.

4.4.4.4. MÉTODOS DE ASIGNACIÓN DE VIAJES…cont.MÉTODOS DE ASIGNACIÓN DE VIAJES…cont.MÉTODOS DE ASIGNACIÓN DE VIAJES…cont.MÉTODOS DE ASIGNACIÓN DE VIAJES…cont.
Conceptos…cont.Conceptos…cont.Conceptos…cont.Conceptos…cont.
Las técnicas de asignación de tráfico por equilibrio
del usuario incluyen:
(1) asignación todo-onada;
(2) asignación por equilibrio determinístico
(restricción de capacidad y optimización
matemática) y
(3) asignación por equilibrio estocástico (logit
multinomial y probit multinomial).
Un resumen de las principales características y
restricciones de cada una de estas técnicas se
presenta en la tabla de la siguiente página

4.4.4.4. MÉTODOS DEMÉTODOS DEMÉTODOS DEMÉTODOS DE
ASIGNACIÓN DEASIGNACIÓN DEASIGNACIÓN DEASIGNACIÓN DE
VIAJES…cont.VIAJES…cont.VIAJES…cont.VIAJES…cont.

PROBLEMAS EN ASIGNACIÓNPROBLEMAS EN ASIGNACIÓNPROBLEMAS EN ASIGNACIÓNPROBLEMAS EN ASIGNACIÓN
La asignación es el proceso final en el análisis del sistema
de transporte. Los problemas de asignación pueden ser de
ocurrencia de errores en cualquiera de las fases del
proceso, o también errores en la matrices de viaje o en las
redes de simulación.
Los problemas pueden ser clasificados en cuatro
categorías:
- Problemas en la representación de la red de transporte
- Problemas de calibración del modelo y
- Problemas en la actualización de datos

PROBLEMAS EN ASIGNACIÓN..cont.PROBLEMAS EN ASIGNACIÓN..cont.PROBLEMAS EN ASIGNACIÓN..cont.PROBLEMAS EN ASIGNACIÓN..cont.
Problemas en la Representación de la Red de TransporteProblemas en la Representación de la Red de TransporteProblemas en la Representación de la Red de TransporteProblemas en la Representación de la Red de Transporte
La representación es una simplificación del sistema real.
Uno de los puntos básicos es determinar hasta qué punto
las calles deben estar incluidas en el sistema. En esto,
una buena jerarquía funcional puede ayudar. Se debe
tener en cuenta siempre que se debe simplificar lo más
que se pueda, pues los detalles complican el análisis y
exigen más recursos computacionales.
Otros puntos importantes a observar son la correcta
representación de los movimientos de giro, las
prohibiciones de giro a la izquierda y los esquemas
específicos de circulación del tránsito. Lo recomendado
es empezar con una red más simple y, detallar los puntos
donde la asignación no esté dando resultados
razonables.

Problemas de Calibración del ModeloProblemas de Calibración del ModeloProblemas de Calibración del ModeloProblemas de Calibración del Modelo
La asignación carga los posibles errores de todos los pasos
anteriores en el modelaje. Si los datos de volumen
resultantes de la asignación no están razonablemente
próximos a los datos observados, se deben verificar los
siguientes elementos:
- Matriz OD del año base
- Representación de la Red
- Técnica de Asignación
- Función de desempeño de los tramos

Problemas en la Actualización de DatosProblemas en la Actualización de DatosProblemas en la Actualización de DatosProblemas en la Actualización de Datos
Muchos de los datos no están disponibles para el año
base del estudio. Por ejemplo, los datos del censo
solamente están disponibles para intervalos de 10
años, la matriz OD puede ser de algunos años antes;
datos de costos pueden estar disponibles solamente
para el año anterior al año base y, así en adelante.
En el caso de que haya problemas de asignación, debe
verificarse el proceso de actualización de la
información, en especial de la matriz OD.

La relación del uso del suelo con el transporte se
reconoce desde hace mucho tiempo.
En los años 70s hubo una serie de desarrollos de
modelos integrados de uso del suelo y transporte.
El primer trabajo en esta área fue el de Ira S. Lowry con
su trabajo "A Model of Metropolis" en 1968.
El principio básico de estos modelos es que el uso del
suelo determina las necesidades de transporte en un
momento dado.
Al mismo tiempo, este sistema de transporte influye en
el desarrollo urbano, pero con efecto en el período
posterior. El nuevo uso del suelo determina nuevas
necesidades de transporte, que a su vez van a influir
nuevamente en el uso del suelo.

Los intentos fueron abandonados en su mayor parte por
las dificultades en trabajar con información como el valor
de la tierra, donde hay variables que influyen como la
accesibilidad, y los enormes recursos computacionales que
estos modelos exigían.
La mejor alternativa para analizar el uso del suelo todavía
es conocer bien los planos de desarrollo urbano, y evaluar
constantemente las tendencias de crecimiento de la ciudad
frente a nuevos eventos como nuevas inversiones en
negocios.

En el proceso de planeación debe tenerse siempre el
conocimiento de los problemas de la ciudad, los niveles
de servicio de las vialidades, velocidades, puntos
críticos y cómo está ocurriendo el desarrollo urbano.
Esto significa mantener siempre actualizado el
diagnóstico, es decir, el conocimiento de los problemas
que se tienen que resolver.
En este punto se debe separar el concepto de desarrollo
urbano del de transporte.
Muchas vialidades pueden estar propuestas como
necesidad para impulsar el desarrollo urbano y el
diagnóstico debe mostrar esto claramente.
Esto puede ser hecho con el uso del catastro de
inmuebles y de los permisos de construcción y de
fraccionamientos. Las imágenes de satélite pueden ser
útiles en evaluar la extensión de fraccionamientos no
autorizados.

Con los datos de tendencias y el conocimiento de
otras variables como densidades máximas de
ocupación, se pueden estimar con precisión razonable
tasas de crecimiento por zonas.
Este proceso tiene que ser monitoreado cada año y las
tasas deben ser revisadas.
Se deben hacer pronósticos para períodos de 3 años
(corto plazo), 5 años (mediano plazo) y 10 años (largo
plazo). Proyecciones para 15 o 20 años pueden ser
ejercitadas, pero el grado de incertidumbre es muy
alto y no hay cómo tener idea de su viabilidad.

La evaluación comprende la comparación de
alternativas de solución de los problemas con una
alternativa base.
Generalmente esta alternativa base es la alternativa
nula (no hacer nada).
La alternativa nula involucra, sin embargo, considerar
los proyectos en construcción o ya concursados para
construcción. En algunos casos especiales se hace la
comparación de una alternativa con la otra.
En una situación de escasez de recursos, la mejor
alternativa de planeación es la que puede traer
mayores beneficios dentro de los recursos de que se
dispone.
La evaluación involucra, por lo tanto, no solamente la
tasa de retorno de la inversión, sino también el
monto de la inversión.

Generalmente los estudios se convierten en Planes y son
consolidados en un documento lujoso que en un plazo de
dos o tres años ya no sirve para nada.
La situación se ha cambiado, algunas de las acciones no
fueron implementadas, se cambió la administración, al
igual que otros factores que hacen que no perduren
determinadas recomendaciones contenidas en los planes.
Así que deben mantenerse los planes como cuadros de
referencia, pero deben contener siempre la información
suficiente para hacer frente a las nuevas necesidades y
buscar solución a nuevos problemas.
Esto hace que la planeación del transporte urbano sea un
proceso, y no la mera elaboración de planes.
Lo indicado es mantener un grupo pequeño y capacitado
de técnicos que mantengan el proceso de planeación con
información actualizada y conocimiento pleno de los
instrumentos de análisis.

En el proceso de planeación, lo más importante es la
capacidad de entender los problemas, disponer de
información y tener la capacidad de ofrecer respuesta
rápida a la solicitud de análisis de nuevos problemas.
Esto es en esencia un proceso de construcción del
conocimiento del proceso de urbanización, de cómo
interpretarlo, cómo analizarlo y cómo buscar soluciones.
Una tendencia que siempre se tiene es pensar primero en
los instrumentos, en los softwares disponibles y buscar
lo más sofisticado y complejo.
Lo más sofisticado y complejo es también lo que exige
más capacitación del operador.
Son muchos los casos de ciudades que adquieren este
tipo de software y muchas veces ni siquiera lo utilizan.
Algunas veces logran utilizarlo, pero no saben interpretar
correctamente sus resultados.

Lo recomendable es tener primero la preocupación de
cómo disponer de datos y cómo organizar la información.
Después de conocer la información, buscar algún
instrumento sencillo como el Quick Response SystemQuick Response SystemQuick Response SystemQuick Response System o
TRANUSTRANUSTRANUSTRANUS, y utilizarlos hasta conocerlos bien.
En este momento y sólo en este momento se puede pensar
en instrumentos y metodologías más complejas.
Un último aspecto a considerar, es que no se debe crear un
grupo de planeación que quiera pensar e interferir en
todos los problemas de la ciudad.
El grupo debe ser pequeño, no más de cinco o seis
personas.
Nunca se debe olvidar que la planeación es una tarea de
producir información para apoyar la toma de decisiones.

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