Notas
 
Instituto Mexicano del Transporte
Publicación bimestral de divulgación externa

NOTAS núm. 48, septiembre-octubre 1999, artículo 1
Un análisis multiproducto de los flujos de transporte terrestre en México
 

En esta nota se presentan los resultados más relevantes de un modelo de simulación de las operaciones del transporte terrestre de carga (ferrocarril y carretera), realizado con la finalidad de orientar el mejoramiento de los servicios e infraestructura de esos modos e impulsar un transporte nacional más eficiente. A partir de una modelación multimodal-multiproducto, es decir, modelar los flujos de diferentes tipos de productos a través de las redes de los distintos modos de transporte (en este caso los modos carretero y ferroviario), se obtienen algunos indicadores del transporte de carga por dichos modos, tales como la cantidad de toneladas-kilómetro transportadas, el costo por tonelada-kilómetro transportada para cada uno de los grupos de productos considerados, el flujo de vehículos que circula por cada una de las redes consideradas, etc.; tomando en cuenta ciertas características de calidad de servicio relacionadas con el tiempo de viaje, la tarifa, la cobertura espacial, etc. Además, se buscó que este trabajo fuese un primer paso dentro del esfuerzo global por modelar, a través de redes, las operaciones de transporte de carga en México, otros esfuerzos futuros buscarán ampliar la modelación a otros modos y realizar estudios de prospectiva.

A continuación se presentan brevemente, los principales antecedentes relacionados con este estudio:

  • Este trabajo analiza exclusivamente aspectos relacionados con la asignación de tráfico, que es uno de los cuatro pasos del proceso de planeación del transporte (generación de viajes, distribución de viajes, reparto modal y asignación de tráfico) [1], ya que en lo referente a generación de viajes, distribución de viajes y reparto modal se disponía, para el caso carretero, de la información origen-destino (O-D) obtenida de un estudio de campo realizado anualmente por la Secretaría de Comunicaciones y Transportes (SCT) [2,3 y 4]; y para el ferrocarril, con la matriz O-D por producto de todos los viajes anuales de carga realizados por este modo, obtenida a partir de información proporcionada por Ferrocarriles Nacionales de México (FNM) [5]. La información O-D de ambos modos manejada en este trabajo, corresponde a 1994.
  • El segundo tipo de antecedente se refiere al programa computacional denominado Strategic Transportation ANalysis (STAN), capaz de modelar los flujos de diferentes tipos de productos, a través de diferentes modos de transporte [6]. El STAN requiere tanto de la construcción de la red de transporte a modelar (la red de ambos modos en este caso) y de su alimentación con datos físicos (capacidad, estado físico, pendiente, etc.) y operativos (tránsito diario promedio anual, número de trenes por día, etc.) de la misma, como de los flujos Origen-Destino a asignar. El STAN produce una asignación que es la de mínimo costo para el sistema, pero que para cada usuario generalmente no representa la alternativa de ruta más conveniente en lo particular. Por lo tanto, para poder implantar la solución proporcionada por el STAN se requiere de medidas normativas que controlen las preferencias individuales tendientes a apartarse de tal solución.

Oferta y demanda del transporte terrestre.

Transporte carretero.

México cuenta actualmente con una infraestructura carretera de poco más de 300,000 km de longitud. De esta infraestructura, destacan alrededor de 50,000 km que constituyen la denominada Red Básica Federal (44,000 km de carreteras libres y 6,000 km de carreteras de cuota); sobre ésta se transportan actualmente más del 70% de las toneladas-kilómetro de carga y más del 95% de los pasajeros-kilómetro, razón por la cual es uno de los soportes más importantes del desarrollo económico y social de México [7]. En este estudio, se hará referencia sólo a la Red Básica Federal.

La demanda doméstica de transporte de carga en México se compone del número de toneladas-kilómetro de carga transportadas durante un determinado período de tiempo y que se reparte entre los diferentes modos. Esta cifra es del orden de los 360 mil millones de toneladas-kilómetro anuales (valor de 1994) distribuida entre todos los modos [8]. La participación de los modos carretero y ferroviario en este total, es de 83.5% y 10.4%, respectivamente; el restante es transportado por los modos marítimo y aéreo. En términos de tonelaje dichas cifras representan 468 millones movidos por carretera (84.3%) y 52.1 millones por ferrocarril (9.4%) [8].

En este trabajo, los análisis multiproducto se efectúan en términos de 10 grupos genéricos, los primeros 8 grupos de productos, considerados para el análisis, son: foresta-les, agrícolas, animales y sus derivados, minerales, petróleo y sus derivados, inorgánicos, industriales y otros. Los otros 2 grupos corresponden: uno, al movimiento de vehículos en vacío y el otro, a la agregación de todos los tipos de productos.

La Tabla 1 muestra la información de flujos diarios de vehículos, tonelaje y valor de carga movidos por la red carretera principal; muestra también el peso promedio de carga transportado por vehículo (considerando un vehículo estándar al tracto camión de 3 ejes con semirremolque de 2 ejes "T3-S2") para cada uno de los grupos de productos considerados. De la tabla destaca la significativa participación de los productos industriales en términos de tonelaje y valor de carga.

TABLA 1.
FLUJO DIARIO DE VEHÍCULOS, TONELAJE Y VALOR DE LA CARGA PARA LOS DIFERENTES TIPOS DE PRODUCTOS TRANSPORTADOS POR LA RED CARRETERA FEDERAL BÁSICA.

 

PRODUCTOS

TONELAJE (Ton/Día)

(%)

TONELAJE (Ton/Año)*

VEHÍCULOS (Veh/Día)

(%)

TONELAJE/ VEHÍCULO

VALOR (Dlls/Día)*

Forestales

24,073

1.9

8.8

1,477

1.2

16.29

25.6

Agrícolas

212,365

16.6

77.5

14,348

11.2

14.80

129.0

Animales y sus Derivados

73,569

5.7

26.8

6,060

4.7

12.14

131.6

Minerales

64,949

5.1

23.7

2,577

2.0

25.20

230.4

Petróleo y Derivados

102,981

8.0

37.6

4,221

3.3

24.40

123.7

Inorgánicos

79,370

6.2

29.0

4,205

3.3

18.88

138.1

Industriales

580,862

45.3

212.0

40,215

31.5

14.44

1,277.4

Otros

144,022

11.2

52.6

13,063

10.2

11.03

251.7

Vacíos

0

0

0

41,637

32.6

0

0

TOTALES

1,282,191

100

468

127,803

100

10.03

2,307.5

* Cantidades en Millones

 

Transporte ferroviario.

La red ferroviaria mexicana está constituida por 26 mil 445 kilómetros de vía, de los cuales 20 mil 445 constituyen la vía principal que comunica a los principales centros económicos más importantes del país [9]. En 1994, el sistema ferroviario mexicano transportó 52.1 millones de toneladas, cifra que representa un poco más del 10% del volumen total de carga terrestre nacional (considerando ferrocarril y carretera).

Para el caso del ferrocarril, los análisis multiproducto se efectúan en términos de 10 grupos de productos, esta clasificación corresponde a la utilizada para realizar los análisis del modo carretero. La Tabla 2 reporta información de los flujos para los 10 grupos considerados, así como el número de carros anuales en que dichos flujos se transportan; nótese que se transporta 0.926 de carro vacío por cada carro cargado (821,919/(1,709,701 - 821,919)). Destaca en esta tabla el significativo porcentaje de los productos industriales y agrícolas.

 

TABLA 2.
FLUJOS DE TONELAJE DE CARGA Y DE VEHÍCULOS PARA LOS DIFERENTES TIPOS DE PRODUCTOS TRANSPORTADOS POR FERROCARRIL.

 

PRODUCTO

TONELAJE (Ton/Sem)

(%)

TONELAJE (Ton/Año)

VEHÍCULOS (Carros/Año)

(%)

TONELAJE
/CARRO

Forestales

4,721

0.5

246,177

6,192

0.4

39.8

Agrícolas

265,696

26.6

13,854,144

213,777

12.5

64.7

Animales y Derivados

5,067

0.5

264,199

3,993

0.2

66.1

Minerales

108,975

10.9

5,682,290

83,111

4.9

68.4

Petróleo y Derivados

79,841

8

4,163,126

63,544

3.7

65.5

Inorgánicos

108,580

10.9

5,661,649

76,634

4.5

73.8

Industriales

418,433

41.9

21,818,299

432,740

25.3

50.4

Otros Productos

7,889

0.8

411,369

7,791

0.5

52.8

Vacíos

0

0

0

821,919

48.0

0

Carga Agregada

999,202

100

52,101,253

1,709,701

100

58.7*

* En este caso, este cociente no considera los carros vacíos.

 

Para realizar los análisis de asignación mediante el STAN, se generó una matriz origen-destino para cada uno de los grupos de productos señalados. Después, se especificó tanto el peso de carga transportado por carro, como la tara por carro (27.7 ton.) y se definió la constitución del convoy, es decir, el número de carros con carga y vacíos que se transportan por tren. Para estos parámetros se asumieron valores de 22 y 20, respectivamente (de acuerdo también con el Informe E-2) [5].

Resultados obtenidos del modelo.

Una vez elaborado el modelo de asignación, tanto para la red carretera como para la red ferroviaria, el STAN puede desplegar tres tipos de información: la primera se refiere a informes de repetición de cualquiera de los datos ingresados en la elaboración de la red (por ejemplo, la red ferroviaria considerada y el sistema de centroides utilizados); la segunda corresponde a la demanda multiproducto ingresada al sistema, es decir a la matriz origen-destino, la cual puede presentarse mediante la graficación e impresión de matrices, así como la graficación de histogramas de matrices; y la tercera se refiere a resultados de los análisis de asignación efectuados. A continuación se muestran algunos ejemplos de los resultados obtenidos.

Transporte carretero.

Como ejemplo del segundo tipode información que puede desplegar el STAN, la Figura 1 muestra los 21 pares origen-destino más importantes con sus correspondientes flujos semanales de toneladas de carga agregada. El flujo entre estos pares representa el 23% de la carga nacional que se mueve por carretera.

 Para visualizar, las figuras haga click con el botón derecho de mouse.

 

Transporte ferroviario.

Otro ejemplo de los resultados que permite obtener el STAN, antes de la asignación, es el mostrado en la Tabla 3 que contiene los 20 centroides en el país que mayor tonelaje de productos industriales manejan como origen y como destino. En estos sitios se genera y atrae el 75% del tonelaje total de productos industriales. Además, en la tabla destaca la importancia de algunos puertos fronterizos como centroides de origen y de las ciudades principales del país como centroides de destino. Este comportamiento está relacionado con la estructura de los flujos internacionales de carga existente en 1994, cuando la importación de tonelajes era más elevada que la exportación.

 

TABLA 3.
20 CENTROIDES MÁS IMPORTANTES, PARA FERROCARRIL,
EN TONELADAS POR SEMANA DE PRODUCTOS INDUSTRIALES.

 

No.

CENTROIDE

ORIGEN TON/SEM

DESTINO TON/SEM

TOTAL TON/SEM

1

México D.F.

33,924

124,184

158,109

2

Nuevo Laredo

62,241

23,568

85,809

3

Atlacomulco

36,361

910

37,271

4

Guadalajara

3,739

29,076

32,815

5

Monterrey

8,941

19,780

28,721

6

Hermosillo

17,982

7,468

25,450

7

Cd. Valles

24,843

41

24,885

8

Piedras Negras

12,345

12,392

24,738

9

Jalapa

18,141

4,113

22,255

10

Mazatlán

20,829

429

21,258

11

San Luis Potosí

4,572

15,875

20,447

12

Cd. Juárez

2,085

7,035

19,121

13

Guaymas

394

18,568

18,962

14

Nogales

8,463

9,705

18,168

15

Tampico

3,480

13,594

17,075

16

S. Juan del Río

9,587

6,445

16,032

17

Saltillo

8,030

7,107

15,138

18

Cd. Guzmán

14,229

698

14,927

19

Toluca

7,044

7,745

14,789

20

Coatzacoalcos

11,293

3,027

14,320

 

Asignación.

Con el modelo utilizado se obtuvo la asignación multimodal y multiproducto de flujos sobre la red modelada que resulta en el mínimo costo total generalizado. La asignación efectuada genera una solución que es la de mínimo costo para el sistema. Como el usuario de STAN es el que determina los factores que intervienen en la obtención de dicho costo, para este análisis se consideraron los aspectos relacionados con: costo de operación, costo por congestionamiento y costo por consumo de energía.

Los resultados que se generaron fueron flujos de productos, costos unitarios y costos marginales unitarios sobre arcos, y transferencias de las redes carretera y ferroviaria. A continuación se muestran algunos ejemplos de los resultados obtenidos para el modo ferroviario; información similar fue obtenida para el modo carretero.

La Figura 2 ilustra los flujos semanales de la carga total por los 20,445 km más importantes, en arcos de un solo sentido. Esta fracción de la red total modelada comprende los arcos con flujo mayor a 3,000 toneladas de carga por semana.

 

 

Adicionalmente, el modelo permitió elaborar planos con los flujos de vehículos, de tonelaje de carga o de costo a través de transferencias intermodales definidas, así como obtener los caminos de costo mínimo desde un centroide específico hacia todos los demás. Todos los resultados antes descritos también pueden ser generados para cada tipo de producto. Asimismo pueden calcularse, entre otros, estimados de las toneladas-kilómetro y costos de transporte para los distintos grupos de productos transportados. La Tabla 4 muestra los estimados anteriores para los modos considerados. En la tabla anterior, destaca el significativo porcentaje de participación, en cuanto a costos, que el movimiento de vehículos vacíos representa.

Los valores en la Tabla 4 arrojan un costo promedio para el autotransporte nacional de carga de 3.5 centavos de dólar por tonelada-kilómetro, y un costo promedio de 2 centavos de dólar por tonelada-kilómetro para el transporte por ferrocarril. Estas cifras son comparables con costos internacionales para estos dos modos.

 

TABLA 4.
TONELADAS - KILÓMETRO TRANSPORTADAS POR CARRETERA Y FERROCARRIL, Y COSTOS DE TRANSPORTE, PARA CADA GRUPO DE PRODUCTOS.

 

PRODUCTO

CARRETERA (TON-KM)*/ SEMANA

(%)

COSTO (DLLS/AÑO)*

(%)

FERROCARRIL (TON-KM)*/ SEMANA

(%)

COSTO (DLLS/AÑO)*

(%)

Forestales

94.8

1.6

106.1

1.2

3.9

0.6

4.2

0.6

Agrícolas

888.5

18.0

1050.4

11.7

232.4

33.1

164.9

22.5

Animales y Derivados

313.4

6.2

477.8

5.3

5.1

0.7

2.4

0.3

Minerales

370.9

7.4

309.4

3.4

77.8

11.1

58.9

8.0

Petróleo yDerivados

228.0

4.6

188.9

2.1

35.6

5.1

24.0

3.3

Inorgánicos

147.5

2.9

151.5

1.7

41.2

5.9

26.9

3.7

Industriales

2307.0

46.5

3133.4

34.8

303.3

43.1

281.9

38.5

Otros

586.3

12.8

1018.3

11.3

2.7

0.4

1.5

0.2

Vacíos

0.0

0

2573.2

28.5

0.0

0.0

167.4

22.9

Carga Agregada

4936.4

100

9009.0

100

702.0

100

732.1

100

*Cantidades en millones

 

Conclusiones.

Los desarrollos aquí mostrados cuantifican algunos parámetros que caracterizan a la operación de estos dos modos en el transporte de carga en México. Son un primer esfuerzo en la modelación del sistema multimodal-multiproducto de transporte de carga del país y en la elaboración de pronósticos futuros con fines de planeación.

 


* Síntesis de la primera parte de la Publicación Técnica No. 126 titulada "Modelación multiproducto de los flujos de carga en las redes carretera y ferroviaria", elaborada por Claudia Gil A. y Alberto Mendoza D., investigadores de la Coordinación de Seguridad y Operación del Transporte, del Instituto Mexicano del Transporte.

Referencias.

  1. MANHEIM, Marvin L.; "Fundamentals of Transportation Systems Analysis"; élume 1: Basic Concepts.
  2. MENDOZA D. A. y A. Cadena. "Análisis estadístico del peso y las dimensiones de los vehículos de carga que circulan por la Red Nacional de Carreteras. estaciones instaladas durante 1991". Documento Técnico No. 8, Instituto Mexicano del Transporte; Querétaro, Qro., 1992.
  3. MENDOZA D. A., M. Castillo y J. L. Gutiérrez. "Estudio de pesos y dimensiones de los vehículos de carga que circulan por la Red Nacional de Carreteras. Análisis estadístico de la información recopilada en las estaciones instaladas en 1992 y 1993". Documento Técnico No. 17. Instituto Mexicano del Transporte (IMT). Sanfandila, Qro. 1995.
  4. DURÁN H. Gandhi, A. Mendoza, M. Castillo y J. L. Gutiérrez. "Análisis Estadístico de la información recopilada en las estaciones instaladas en 1994". Documento Técnico No. 18. Instituto Mexicano del Transporte (IMT). Sanfandila, Qro. 1996.
  5. Informe E-2. "Estadísticas de carga clasificada por artículo y estaciones remitentes y receptoras". Ferrocarriles Nacionales de México. México D. F. 1994.
  6. INRO, Consultants, Inc. "Manual del usuario de STAN" . Montreal, Canadá. 1995.
  7. RICO R. Alfonso, Alberto Mendoza D. Y Emilio Mayoral G.; "Una aproximación a la definición de los principales corredores de transporte terrestre en México"; Publicación Técnica No. 94; Instituto Mexicano del Transporte; Sanfandila, Querétaro, México; 1997.
  8. INSTITUTO MEXICANO DEL TRANSPORTE, "Manual estadístico del sector transporte 1994"; Secretaría de Comunicaciones y Transportes; Querétaro, México, 1996.
  9. MÉXICO, PODER EJECUTIVO FEDERAL, "Programa de Desarrollo del Sector Comunicaciones y Transportes 1995-2000", México, D.F., 1995.

 


Claudia Gil, Investigador del IMT
Emilio Mayoral Grajeda, Investigador del IMT
Alberto Mendoza Díaz., Coordinador de Infraestructura del IMT

 

 
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