Tema 1 Métodos de diseño y optimización de sistemas de transporte público

• Como se ha dicho, el servicio de transporte público se realiza con medios de transporte que funcionan en líneas fijas. El transporte público de pasajeros por modo de funcionamiento y organización tiene las siguientes características básicas:
  • los vehículos se mueven entre dos terminales A y B,
  • a lo largo de una ruta predeterminada,
  • según el calendario establecido,
  • deteniéndose en todas las paradas previstas en las que los pasajeros entran o salen del vehículo.
• Las estaciones A y B representan la terminal de inicio y final, y la relación entre las terminales A y B = la longitud de la línea L. Cada línea tiene su propia marca y nombre, que se colocan en los vehículos y paradas.
• Cada línea de transporte público es un subsistema del sistema de transporte público cuyo objetivo principal es el transporte de pasajeros entre las distintas paradas de la línea.
• La línea de transporte público forma parte de una red de líneas, y consta de:
  
  • ruta – la dirección predeterminada en la que se desplazan los medios de transporte
    
  • paradas – un lugar donde se detiene el medio de transporte para la entrada y salida de pasajeros, y que puede tener un punto de información, una zona de refugio y asientos
    
  • terminal – paradas finales en las líneas de transporte público
• Existen varios tipos de líneas dentro de la red de líneas de transporte público. La función de las líneas y su número dependen de la forma de la ciudad, la configuración del terreno y la ubicación y concetración de actividades. La mayoría de las líneas tienen una forma irregular, pero pueden clasificarse en varios tipos básicos:
    – radial,                                     – circular or anular,
    – diametral,                               – bucle,
    – tangencial,                              – líneas principales con ramificaciones y líneas de recogida/montaje
    – circunferencial,

• La línea de transporte público consta de dos elementos: estático y dinámico
• Los elementos estáticos son los ya mencionados: ruta, paradas y terminales.
• Los elementos dinámicos se dividen en elementos dinámicos básicos y elementos dinámicos derivados. Los elementos dinámicos están determinados por el horario, que cambia en función de las necesidades de transporte en la línea.
• Los elementos dinámicos básicos son:
  
  • Número de vehículos en la línea – todo el transporte de pasajeros se realiza con vehículos que circulan por la línea de transporte público
    
  • Tiempo de giro – contiene el tiempo necesario para que el vehículo dé una vuelta, que incluye el tiempo de conducción, el tiempo de espera en las paradas para la entrada y salida de pasajeros y el tiempo empleado en las terminales.
• Los elementos dinámicos derivados son:
  
  • Intervalo entre vehículos – el intervalo de tiempo entre dos vehículos consecutivos en la línea. Se obtiene como la relación entre el tiempo de giro y el número de vehículos en la línea. Tiene un valor mínimo y otro máximo. El intervalo mínimo representa el mínimo tiempo posible entre dos medios de transporte en la línea que puede ocurrir. El límite superior, es decir, el intervalo máximo, significaría que sólo un vehículo opera en la línea, por lo que es igual al tiempo de giro.
    
  • Frecuencia – se define como el número de vehículos que pasan por un punto concreto en una unidad de tiempo (normalmente una hora). Es la relación entre el número de vehículos y el tiempo de giro.
• La clasificación de las líneas en la zona de la ciudad se hace según diferentes criterios:
  1. Según el carácter del territorio servido, las líneas se dividen en:
       – líneas urbanas
       – líneas suburbanas
  2. Según la importancia y el impacto en la forma de la red y el modo de funcionamiento:
     – líneas principales
     – líneas de recogida/montaje
  3. Según el modo de funcionamiento:
     – líneas permanentes
     – líneas ocasionales o estacionales
  4. Según el carácter de la ruta:
     – líneas independientes
     – líneas interconectadas
     
  5. Según la forma en que se disponga la línea en relación con el territorio de la ciudad (límites de la ciudad), especialmente en relación con el centro de la ciudad:
       -radial – conectar el centro de la ciudad con las zonas periféricas
       -diametral – que conecta dos partes periféricas de la ciudad y pasa por el centro de la misma
       -tangencial – que conectan dos zonas periféricas de la ciudad, pero no pasan por el centro
       -circular – con su ruta cierran el sentido circular del tráfico
       –semi-circular – con su recorrido representan la parte de una línea circular
       –periférica – que conecta dos puntos de la periferia de la ciudad
• La planificación de la red de líneas de transporte urbano público puede clasificarse en tres categorías de objetivos:
  
  • conseguir el máximo transporte– puede expresarse por el número de pasajeros/viaje o pasajeros/kilómetro. Esto incluye ofrecer altas velocidades y longitudes de viaje medias que no varían
    
  • lograr la máxima eficiencia operativa – este objetivo puede expresarse como el mínimo coste total del sistema para un determinado nivel de rendimiento
    
  • crear efectos positivos – Incluyen diferentes efectos, desde los de corto alcance, como la reducción de la congestión en las carreteras, hasta objetivos de mayor alcance, como la consecución de una alta movilidad de la población, el trazado deseable de la red de transporte público, la sostenibilidad y la alta calidad de vida.
• El criterio básico para evaluar la red de líneas de transporte público es:
  • el trazado de la línea debe armonizarse con las líneas de viaje demandadas por los pasajeros, que se determina mediante encuestas, entrevistas, registros, recuentos, etc.
  • el trayecto a pie hasta la parada en el centro de la ciudad debe ser de hasta cinco minutos, y fuera del centro de hasta diez minutos
  • la red de líneas debe trazarse de manera que la mayoría de los pasajeros lleguen al destino con línea directa o con un máximo de un transbordo a otras líneas
  • el cambio a otras líneas y medios de transporte debe ser seguro, fácil y cómodo
  • siempre que sea posible, debe garantizarse la mayor independencia posible de las líneas de transporte urbano público con respecto a otros participantes
• A la hora de diseñar un sistema de transporte urbano público hay que tener en cuenta los siguientes factores:
  
  • uso de la tierra
    
  • topografía y medio ambiente
    
  • limitaciones geográficas
    
  • red de transporte existente
• Es importante que los técnicos de transporte con experiencia en la explotación de sistemas de transporte público participen activamente en el diseño de las líneas y de la red

Fuente: Šoštarić, M., Jakovljević, M., Buhin, D., Ševrović, M., Lale, O., Beganović, D.: Study of Public Transport in the area of the City of Jastrebarsko, University of Zagreb Faculty of Transport and Traffic Sciences, Zagreb, 2017

• La modelización de horarios del transporte público es el proceso de cálculo de la frecuencia del servicio, el número de vehículos necesarios, el tiempo de viaje, el tiempo de giro y otros elementos. Los horarios pueden ser gráficos y numéricos y se pueden confeccionar para operadores y técnicos de transporte.
• La modelización de los horarios puede dividirse en cinco fases:

1. 1. Fase I: preparación de los datos y determinación de los factores
   2. Fase II: cálculo de intervalos y frecuencias
   3. Fase III: determinar el tamaño de la flota de vehículos
   4. Fase IV: cálculo del ciclo y del tiempo de retención en la terminal
   5. Fase V: cálculo de la velocidad del ciclo

El resultado de las fases de planificación de horarios son representaciones numéricas y gráficas de la línea de transporte público. Las representaciones gráficas, como los diagramas, pueden ser muy eficaces en la planificación del tráfico y de los horarios y en el análisis del sistema de transporte público. Ofrecen una mejor visión de la regularidad de los intervalos, así como los lugares de encuentro y los detalles de las operaciones en una línea o el impacto de los cambios de horario

Horario gráfico de una línea de transporte público con trayectos regulares y cortos

Fuente: Štefančić, G.: Urban Transport Technology II, University of Zagreb Faculty of Transport and Traffic Sciences, Zagreb, 2010.

Para simplificar la introducción de datos y mejorar la legibilidad, es habitual utilizar un diagrama de tiempo real/tiempo de funcionamiento e introducir el tiempo de funcionamiento entre dos terminales en el eje y, en lugar de las distancias. El diagrama completo muestra: las llegadas y salidas de las unidades de transporte en cada parada de la línea, los tiempos de retención en la terminal, los lugares y los tiempos en los que se encuentran las unidades de transporte.  Existen varios tipos de horarios gráficos, desde los diagramas trayectoria-tiempo convencionales hasta la visualización de horarios en redes multilíneas complejas. El horario gráfico básico es un diagrama camino-tiempo con una línea (camino-distancia) en el eje y y el tiempo en el eje x. Como se muestra en el diagrama, esa línea se divide en tramos con velocidad plana. Al entrar en cada trayecto de la unidad de transporte, marcado con un número, se muestran todos los elementos del horario: tiempo de viaje, velocidad, etc. para cada unidad de transporte en cada tramo y cada terminal. El X-asis (tiempo) muestra los intervalos como la distancia entre dos salidas consecutivas del mismo trayecto desde la terminal.

Horas de trabajo y división del trayecto (run-cuts)

a) Diagrama típico de las horas de trabajo

b) Asignación de trayectos para las horas de trabajo en a)

• Un factor importante en el modelado de los horarios es tanto el horario como el número de personal necesario para mantener un servicio de calidad. La asignación de personal a un horario concreto debe ser tal que el coste total sea mínimo
• Como la cantidad de servicios ofrecidos varía según los días de la semana y las horas del día, el personal de conducción trabaja en horarios irregulares. El gran número de pasajeros en las horas punta requiere diferentes horarios durante el día
• Para satisfacer la desigual demanda de conductores durante las horas diurnas de la semana y los fines de semana, los horarios de trabajo se planifican de diferentes formas
  • jornada continua – turno básico con conducción continua de ocho horas
  • Jornada partida: durante las horas punta se necesitan más conductores y deben trabajar durante dos horas punta con horas improductivas pagadas o no pagadas entre ellas.
• El procedimiento básico para asignar los trayectos consiste en los siguientes pasos.
  • desarrollar el mayor número posible de trayectos rectos
  • formar recorridos divididos dentro de un intervalo de tiempo
  • dividir los trayectos rectos en dos o tres segmentos y combinar los segmentos con los sobrantes del paso anterior para formar otros trayectos divididos
  • analizar la eficacia de la solución resultante si no es satisfactoria

• Según las reglas económicas, los precios deben fijarse en un nivel en el que la curva de la demanda se cruce con la curva del coste marginal. Esto significa que el coste de una unidad marginal es igual a lo que el cliente está dispuesto a pagar. De este modo se consigue el uso más eficiente de los recursos y se aumenta el bienestar social
• En una situación normal, la curva de demanda se cruza con la curva de coste marginal en la salida, donde el coste medio aumenta de forma que el coste marginal es mayor que el medio
• Suponiendo un precio fijo (lo que es habitual en la mayoría de los mercados), el precio es igual al ingreso medio. Si el precio es igual al coste marginal, entonces el ingreso medio superará el coste medio, el ingreso total superará el coste total y la empresa obtendrá beneficios

Precios en el mercado normal

Fuente: Štefančić, G.: Urban Transport Technology II, University of Zagreb Faculty of Transport and Traffic Sciences, Zagreb, 2010

MC – coste marginal

AC – coste medio

D – curva de demanda

El precio y la cantidad están determinados por la intersección de la curva de demanda (D) y la curva de coste marginal (MC) en el punto G. Para la cantidad OE, la curva de coste medio (AC) está por debajo de la curva de coste marginal. El ingreso medio es EG y el coste medio es EF, por lo que hay un beneficio de FG en cada unidad vendida.

• Las tarifas son el elemento básico de trabajo en el sistema de transporte público. Afectan a la atracción de pasajeros y a la situación financiera de la empresa de transporte público. La planificación de las tarifas requiere la consideración de aspectos interrelacionados para seleccionar el tipo de tarifa más eficiente
• Para determinar las tarifas del sistema de transporte público, es necesario definir los objetivos:
  • atraer al máximo número de pasajeros
  • conseguir los máximos ingresos para la empresa de transporte público
  • aumentar la máxima movilidad de los usuarios (trabajadores, estudiantes, personas mayores, etc.)
  • mejorar el acceso entre determinadas zonas
  • modernización del transporte público
• Las estructuras tarifarias se clasifican según el precio y la distancia recorrida. Siguiendo este criterio, existen dos tipos de tarifas: tarifa plana y tarifa escalonada
• La tarifa plana es un importe fijo que depende de la duración del viaje. Es la tarifa más sencilla posible porque es fácil de entender y utilizar para los pasajeros.
• La tarifa escalonada sirve para evitar injusticias a los pasajeros que recorren distancias cortas y se divide en tarifa zonal (proporcional a la longitud del viaje de los pasajeros, que se consigue dividiendo la ciudad o el área urbana en zonas), y tarifa por tramos (que se consigue dividiendo las líneas de transporte público en tramos y aumentando según el número de tramos superados)