Modelización de transporte

Las personas racionales responden a incentivos económicos.

Basados en el principio que dice que los individuos actúan racionalmente, en transporte, un viajero solo realizará un viaje, en la medida en que la utilidad del viaje supere aquella de no hacerlo.[4] Esto es válido, siempre que viajar no es gratis. Mientras que la actividad que se desea o se debe realizar en el destino le produce al viajero una utilidad (beneficio), la actividad de transporte no le genera más que costos. Por esa razón la ingeniería de transporte clásica señala que la demanda de transporte es una demanda derivada.

Cuando se dice que viajar no es gratis, no se refiere solamente a los costos directos derivados del viaje (combustible, tarifas, pasajes, etc.). Viajar implica consumir otro recurso muy valioso para las personas: el tiempo. Es muy frecuente que en los modelos de transporte simplificados se considere el tiempo de viaje como el principal costo que pagan los usuarios. La valoración del tiempo de los viajeros a su vez resulta ser compleja. La investigación indica que el tiempo es valorado de forma distinta depende de para qué se podría utilizar (costo de oportunidad) o del ingreso de la persona (a mayor ingreso, se valorará más el tiempo).

También, dentro del mismo marco conceptual, cuando existan varias opciones de viaje (diferentes destinos) o diferentes posibles maneras de llegar a un destino (modo), aquella con la mayor utilidad (o la menor “desutilidad”) será seleccionada.

De forma análoga a la gravitación universal, los viajes se distribuyen según el tamaño de la atracción de la zona.

Las leyes de la física también han servido para poder recrear las situaciones que suceden dentro del fenómeno del transporte de pasajeros. La ley de gravitación universal. Esta ley dicta que “la fuerza que ejerce un objeto con masa ${\displaystyle m_{1}}$ sobre otro con masa ${\displaystyle m_{2}}$ es directamente proporcional al producto de ambas masas, e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que los separa”, es decir:

(1)${\displaystyle F=G{\frac {m_{1}m_{2}}{d^{2}}}}$

De forma análoga, se puede decir que para la Distribución de viajes en un modelo de transporte, “la cantidad de viajes entre un origen i y un destino j es proporcional a la Atracción de cada zona de destino, e inversamente proporcional al costo generalizado de transporte entre las dos zonas”, es decir:

${\displaystyle \ T_{ij}=P_{i}*{\frac {A_{j}*f(c_{ij})}{\sum _{i=1}^{n}(A_{j}*f(c_{ij}))}}}$

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Dentro de los modelos de transporte, el "de los 4 pasos" es el más utilizado y aceptado. El proceso inicia con proyecciones exógenas de variables demográficas, geográficas y económicas. Estas variables alimentan algunos modelos de uso del suelo o simplemente el primer sub-modelos (paso 1: generación de viajes, para cada tipo de propósito de viaje. Esas variables exógenas usualmente son población, tamaño de los hogares, tenencia de vehículo, población menor a 16 años y mayor a 65, ingreso por persona y por hogar, área de la vivienda etc. Hay que recordar que esta información se hace de forma agregada por zona de análisis de tráfico. Del primer paso se obtienen la cantidad de viajes generados y atraídos por cada una de las zonas. Es donde se crea la al acción de viajar.

Este resultado a su vez alimenta, junto con información fresca, el sub-modelo de distribución de viajes (paso 2). Esa información extra requerida es usualmente una matriz de tiempos entre zonas. Este modelo hace parejas entre los orígenes y los destinos para crear viajes. Estos viajes se consignan el la matriz origen-destino.

El sub-modelos del paso 3 (selección modal) divide el total de los viajes entre cada pareja de zonas por modos. para esto, se debe tener información detallada de la red y la provisión de transporte público y transporte privado, además del número de viajes entre zona que se obtuvo del paso 2. El resultado de este viaje son varias matrices con viajes, una para cada modo.

La asignación de viajes (también conocida como selección de ruta) permite obtener como resultado final del modelo, la cantidad de viajes que pasan por cada uno de los arcos en diferentes modos. Así, basados en el principio de la minimización del tiempo de viaje y de que el tiempo de viaje aumenta con la congestión, las diferentes matrices de viajes son asignadas a las diferentes redes de transporte (red vial, red de transporte público, red peatonal etc.) determinar qué ruta tomarán los viajeros.

El pronóstico de tráfico tradicionalmente se ha basado en modelos de cuatro etapas, los cuales fueron desarrollados inicialmente a nivel informático en estudios de transporte realizados en Chicago y Detroit en 1950.

Agregación especial en zonas de análisis de tráfico. Ejemplo de Kabul.

Los modelos basados en actividades (activity-based models en inglés) se han venido posicionando como las herramientas preferidas para la planeación del transporte en los Estados Unidos de América. Los modelos basados en actividades tiene varias similitudes con el modelo de 4 pasos. Primero, las actividades son generadas, los destinos para las actividades son identificadas, los posibles modos de transporte son identificados y finalmente las rutas para las cadenas de viajes son predichas. Sin embargo, los modelos basados en actividades incorporan una serie de ventajas sobre los modelos basados en viajes, como la consideración de limitaciones realistas en tiempo, espacio y modo. Los modelos basados en actividades se han venido popularizando por sus mayor sensibilidad para la evaluación de algunas medidas difíciles de incluir en los modelos basados en viajes. De acuerdo con el reporte SHRP las limitaciones de los modelos basados en viajes son:[1]

• Ignoran la interdependencia entre viajes en un mismo día
• El sesgo por agregación
• No-sensibles a la hora del día
• Limitados para la estratificación de la demanda

Adicionalmente, los modelos de 4 pasos tienen graves limitaciones para poder representar viajes en bicicletas, viajes a pie y todos los viajes menores (por ejemplo, cuando se para en el camino a casa para comprar el pan).

Los modelos basados en actividades son modelos capaces de considerar los comportamientos de los individuos, en la medida en que los modelos representan la cadena de viajes que cada individuo realiza al día (en vez de representar los viajes como eventos aislados e independientes). En la imposibilidad de realizar diarios de viaje al 100% de la población, las cadenas de viaje son generadas por unos simuladores inteligentes que, a partir de regresiones multivariable, predicen de manera razonablemente buena las características de las personas según sus características, e.g. ingreso, edad, ocupación, educación, etc. A partir del reporte de diario de actividades y de la información de cómo accedió a ellas, se obtiene una información más completa. Por ejemplo, mientras los modelos de 4 pasos consideran por lo general la situación en un momento del día (e.g. en la hora punta de la mañana), los modelos basados en actividades permite conocer a lo largo del día, cómo se generan viajes en todos los modos.

• Generación de una población sintética cuyas elecciones son simuladas por los modelos basados en actividades.
• Modelos de movilidad que consideran factores como locaciones de las actividades, tenencia de vehículo y licencia, tarifas de parqueos, tenecia de pases de transporte público
• Simulación de patrones de día, que pueden contener varios tours (grupos deviajes para llevar a cabo más de una actividad).
• Asignación a la red, que es básicamente la misma que en los modelos de 4 pasos.