Los efectos de no considerar el costo de usuarios en el diseño de estructuras de líneas de transporte público

Abstract

En esta tesis se estudia y cuantifica los efectos de ignorar el costo de usuarios (CU) en el diseño estratégico de sistemas de transporte público (TP), prestando especial atención al diseño de redes de TP. Se aborda el problema del diseño de redes de TP desde una perspectiva estructural, utilizando redes subyacentes con distintos grados de simplificación, sobre las cuales se hacen competir diferentes diseños de estructuras de líneas de TP basados en cuatro estructuras tradicionales: Directa (evita trasbordos), Exclusiva (evita paradas intermedias), Feeder Trunk (líneas de menor longitud y capacidad alimentan ejes troncales de mayor capacidad) y Hub and Spoke (líneas radiales convergen en un hub o centro distribuidor).

Se emplean tres redes simples como base subyacente, que permiten visualizar diversos aspectos del diseño, así como la Ciudad Paramétrica, un modelo que representa de manera flexible la red de calles y el patrón de viajes. Sobre cada red subyacente, se calculan las variables operativas de cada diseño de estructura de líneas —frecuencias y tamaños de buses— que optimizan los objetivos establecidos. Se concluye que, al omitir CU en el problema de optimización, se producen efectos sistemáticos y consistentes en cada uno de los experimentos: la estructura resultante es la Exclusiva frente a cualquier forma y volumen de demanda, operando siempre con una flota subdimensionada de buses sobredimensionados que transitan a una frecuencia media menor respecto del óptimo social, cuestión que golpea fuertemente en los tiempos de espera.

Se muestra que este resultado diverge respecto de lo que la literatura sugiere, donde los estudios con enfoque multiobjetivo muestran que la omisión de CU conduce a soluciones que contemplan trasbordos, que tienden a presentar altos tiempos en vehículo y un largo total de líneas relativamente reducido. Esto contrasta con la estructura Exclusiva, que por definición evita trasbordos, genera los menores tiempos en vehículo y presenta elevado largo total y cantidad de líneas. Dicha divergencia se explica fundamentalmente porque estos estudios utilizan modelaciones limitadas del costo de operación (CO) y consideran alguna de las siguientes restricciones que impiden una red de líneas exclusivas: número máximo de líneas, número mínimo de paradas por línea, y frecuencia mínima. Al considerar ambos aspectos de los estudios con enfoque multiobjetivo —formulaciones de CO y restricciones complementarias— en simulaciones sobre la Ciudad Paramétrica, se muestra que las estructuras Hub and Spoke y Feeder Trunk resultan superiores a la Exclusiva bajo esas condiciones.