Resumen. Este artículo explora el efecto combinado del uso de cargos constantes para limitar el acceso a una zona específica de una red de tráfico. Usando un enfoque basado en simulación, presenta los resultados de diferentes combinaciones de cargos constantes y niveles de penetración en el mercado para una asignación de tráfico con demanda constante. Los resultados muestran que el uso de cargos constantes puede afectar negativamente la operación de la red, pero que dar información puede mejorar importantes variables tales como el tiempo total del viaje y la distancia recorrida por los vehículos.
Introducción. El uso de cargos por congestionamiento es generalmente aceptado como la mejor solución para reducir el congestionamiento. El cobrar a los conductores por el efecto externo que sus vehículos causan al resto de los usuarios de la red de tráfico, se ha considerado como una forma justa de aminorar los problemas causados por los congestionamientos. Recientemente, el proveer información sobre las condiciones de operación del tráfico ha sido visto como una segunda opción para resolver el mismo problema. Se da información sobre las condiciones del tráfico a los conductores para que puedan mejorar sus decisiones de viaje sobre modo, ruta y hora de salida. La información dada ayuda a dirigir el flujo del tráfico hacia el óptimo del sistema. Proveer información se ve también como una solución menos costosa para aumentar la capacidad de las redes de transporte sin tener que construir nuevas instalaciones o preocuparse por las condiciones ambientales. Sin embargo, los beneficios potenciales de proveer información sobre el tráfico han sido cuestionados por algunos grupos, dado el efecto que el incremento en la capacidad pudiera tener en la demanda latente. Se afirma que la capacidad adicional lograda por el uso de la información sería rápidamente usada por un aumento en el número de vehículos - kilómetro recorridos en la red. El Sanhoury y Bernstein (1) consideran que el uso de cargos por congestionamiento puede ser un factor importante para el éxito de los sistemas de transporte inteligente y viceversa. Cobrar por el uso de la red puede servir para contener la demanda latente y ayudar a que la operación del sistema tienda a su óptimo. Una combinación de cuotas y subsidios puede proveer un incentivo que hará que los conductores, en situaciones de congestionamiento, sigan las rutas propuestas por los sistemas de información, logrando ganancias substanciales para el sistema, afectando sólo a un número reducido de conductores. El uso de cargos por congestionamiento podría ser más atractivo en combinación con información sobre el tráfico; de esta manera, las personas podrían recibir algo más que un menor congestionamiento a cambio de las cuotas que estarían pagando. Para El Sanhoury y Bernstein (1), información y cargos son complementarios ya que usan una tecnología similar y deben aplicarse juntos. Sin embargo, poco se sabe acerca del efecto que el uso combinado de cargos por congestionamiento e información tendrían en la operación de una red de tráfico. Este artículo trata de cerrar esa brecha y tiene como propósito explorar el efecto probable que el uso combinado de cargos e información tendrían en una red de tráfico. Un simulador dinámico de tráfico es usado para reproducir la dinámica del tráfico en una red. Los cargos y la disponibilidad de información son incorporados como características de asignación a la red y se analiza su efecto combinado.
Cargos e información en un sistema inteligente de transporte. Si se aplican cobros monetarios para el uso de alguno de los tramos o instalaciones en una red de transporte, se pueden esperar cambios en su operación. La mayoría de los conductores tienden a seguir las rutas que minimizan su costo total. El uso de rutas alternas puede resultar en una redistribución del tráfico, y consecuentemente, cambios en las características que describen la operación de la red. La reacción del usuario al esquema de cobro dependería de las características del esquema usado, como por ejemplo si los cargos son constantes o variables, si son aplicados a ciertas horas o todo el día, si existen rutas alternas para evadir los cargos, o si el esquema contempla cargos para un lugar en específico o si se usa en toda la red. La provisión de información puede ser en forma de mapas, símbolos, texto, señales audibles o una combinación. Puede ser mostrada en los vehículos o en señales a un lado del camino. Puede ser sólo descriptiva u obligatoria. Puede informar acerca de las mejores rutas. Se puede proporcionar antes de partir o durante el trayecto (2). El número de vehículos equipados que puedan recibir la información definirá el nivel de penetración del mercado. Este artículo se enfoca a analizar al efecto de cargos e información durante el viaje. Asume que los conductores tienen información sobre los cargos y han escogido el mejor camino posible al iniciar su viaje, y que los cambios de condiciones de tráfico y cargos asociados los hacen pensar en la opción de cambiar de rutas mientras viajan. La evaluación del efecto combinado de cargos y provisión de información, requiere que los conductores equipados sepan, tanto el tiempo del viaje como los cobros asociados a partir de su ubicación presente hasta su destino si siguen el mejor camino posible y, la misma información si siguen en su camino original o si se cambian a una mejor ruta que les da un costo total menor. El problema con las formulaciones analíticas, debido a la complejidad de las interacciones de los vehículos en un sistema de tráfico, hace más atractivo el uso de un enfoque basado en simulación. DYNASMART (Modelo de Simulación y Asignación Dinámica para Telemática Avanzada del Camino), un simulador dinámico de tráfico desarrollado en la Universidad de Texas en Austin, se usa como una herramienta para el análisis del uso combinado de cargos y la provisión de información al nivel de la red. Su flexibilidad y la información que provee dan los elementos necesarios para la evaluación del efecto. Los trabajos (3) y (4) pueden ser consultados para una descripción documentada del DYNASMART y sus componentes Aquí se presentan los experimentos hechos para investigar el efecto que la aplicación de cargos constantes, con distintas condiciones de información, tiene en algunos indicadores claves del desempeño de la red, incluyendo tiempos de viaje, distancia recorrida, número de vehículos en los tramos con cargo e ingresos. Las modificaciones hechas para este trabajo permiten que DYNASMART combine diferentes estrategias de información y cobro. Los experimentos se hicieron en una red hipotética usada en estudios previos (4) y (5). Matrices de demanda origen-destino dependientes del tiempo fueron cargadas a la red y la asignación del tráfico simulada. Se hizo una simulación inicial con precios al nivel de cero para tener una base de comparación cuando precios e información son introducidos. Posteriormente se consideraron diferentes esquemas de cobro con cargos constantes y diferentes niveles de penetración del mercado.
Cambios en DYNASMART para incorporar cargos constantes<D> La versión de DYNASMART disponible al principio de esta investigación no consideraba los cargos como un elemento de la operación de la red. Sin embargo, sólo se tuvieron que hacer cambios pequeños para incorporar los cargos. Los cargos constantes son la forma más simple de cobrar al usuario. Cada vez que el vehículo pasa por puntos específicos de la red, se cobra una cuota fija. Los cargos dependen sólo del número de casetas de cobro cruzadas. En la versión original del simulador, las características del tramo incluían el número de identificación del nodo de inicio y del nodo final, longitud del tramo, número de carriles, velocidad máxima, nivel de flujo de saturación y el tipo de tramo (calle, carretera, entrada o rampa de salida). Para incorporar los cargos constantes, el precio fue introducido como una característica adicional de cada tramo de la red. Se especifica un valor monetario que luego es convertido a su tiempo equivalente como: donde TTollj es el cobro equivalente en tiempo al tramo j; Tollj es el valor monetario de la cuota para el tramo j y; VOT es el valor promedio del tiempo de viaje expresado en unidades monetarias por unidades de tiempo. En este estudio se asume que este valor es constante, pero pudieran considerarse diferentes valores dependiendo en las características del conductor. Una función generalizada de tiempo de viaje para cada tramo fue introducida en DYNASMART, en vez del tiempo de viaje previamente usado, y el programa se modificó de acuerdo con esto. Esta función es expresada como: El tiempo equivalente a la cuota es entonces sumado al tiempo de viaje de cada uno de los tramos con cuotas. Esto afectará la determinación de las rutas de viaje más cortas al principio de la simulación y tiempos actualizados y la selección de tramos a seguir en las intersecciones, dado que el tiempo de viaje en rutas alternas puede ser informado a los conductores.
Descripción de los experimientos.
La red de prueba La red usada para este trabajo es presentada en la Figura 1. Tiene las siguientes características: (1) está formada por una carretera que atraviesa en medio de una red de calles; (2) incluye 168 tramos y 50 nodos; (3) todos los nodos asignados a una zona en la red de calles son orígenes. Los nodos extremos en la carretera son orígenes y de destino. Los nodos 2, 5, 13, 18, 25, 30, 35 y 36 en la red de calles son centros de sus zonas correspondientes y destinos dentro de esa zona. De esta forma, la red tiene 38 nodos de origen y 10 nodos de destino; (4) todos los arcos en la red, con excepción las rampas de entrada y de salida que tienen un solo carril, son bidireccionales con dos carriles en cada dirección; (5) la longitud de los tramos es de 0.5 millas; (6) la velocidad a flujo libre es de 55 mph en los tramos de carretera y de 30 mph en los tramos de calle y en las rampas de entrada y salida; (7) con respecto al control de semáforos, 26 intersecciones están programadas, 8 tienen semáforos activados por el tráfico, y el resto no tienen ningún tipo de control. Los semáforos previamente programados, excepto el nodo 34, operan en un ciclo de 60 segundos con solo dos fases; cada fase tiene 25 segundos de verde y 5 segundos de amarillo. Los semáforos previamente programados en el nodo 34 operan con un ciclo de 120 segundos de dos fases. Cada fase tiene 55 segundos de verde y 5 segundos de amarillo. El tiempo mínimo del verde en los semáforos activados por el tráfico es de 10 segundos. El tiempo máximo del verde es 25 segundos con 5 segundos de amarillo. La duración máxima de un ciclo es de 60 segundos; y (8) excepto por los nodos al final de la carretera, la demanda origen-destino es distribuida en forma pareja en términos de generación y atracción. Los nodos 37 y 44 sólo generan 25 por ciento de los vehículos generados por el resto de los nodos origen-destino. El valor en tiempo de viaje se asume que es de seis dólares por hora.
FIGURA 1
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