Mejorando la movilidad urbana con nuevas tecnologías

A medida que las ciudades crecen, la forma en que la gente se mueve por ellas cambia. Este documento analiza cómo mejorar la Movilidad Urbana utilizando nuevas tecnologías como coches autónomos y servicios de transporte bajo demanda. Con más personas viviendo en ciudades y nuevos patrones de viaje, hay una gran necesidad de combinar las opciones de Transporte público tradicionales con estos nuevos servicios para crear una forma más eficiente de que todos lleguen a donde necesitan ir.

Este estudio presenta un nuevo marco que ayuda a planificar un sistema llamado Movilidad Urbana Multimodal Centrada en el Transporte con Movilidad Autónoma Bajo Demanda (TCMUM-AMoD). Un sistema así permitiría a las agencias de transporte tomar decisiones inteligentes sobre el diseño de redes de transporte, decidir la frecuencia de autobuses y trenes, gestionar flotas de coches autónomos y establecer precios, todo con el objetivo de reducir los inconvenientes que experimentan los pasajeros al viajar.

Los pasajeros tienen diferentes opciones para moverse, ya sea en autobús, tren o utilizando un vehículo autónomo que puede recogerlos desde su ubicación. Al vincular estos modos de transporte, podemos facilitar que todos se desplacen por la ciudad. Este documento se centra en cómo optimizar estas opciones para servir mejor a los usuarios, especialmente en lugares como Chicago.

#La necesidad de mejorar la movilidad urbana

Más de la mitad de la población mundial vive ahora en ciudades, y se espera que este número crezca significativamente en las próximas décadas. A medida que más personas se mudan a áreas urbanas, las distancias que recorren dentro de estas ciudades también aumentarán. Sin embargo, la forma en que la gente viaja está cambiando, especialmente después de la pandemia, con más personas trabajando desde casa.

La movilidad urbana enfrenta serios desafíos a medida que la demanda de viajes cambia y crece. Por lo tanto, un enfoque analítico sólido es esencial para crear un sistema de transporte de alta capacidad que opere de manera efectiva y al mismo tiempo sea amigable con el medio ambiente. Las emisiones del transporte contribuyen significativamente al cambio climático, lo que hace crucial construir sistemas de movilidad urbana sostenibles.

El transporte público tiene un papel vital en este ecosistema, ofreciendo opciones de viaje eficientes para grandes grupos de personas. Al mismo tiempo, los servicios bajo demanda como los de transporte compartido se han vuelto populares ya que brindan comodidad a los individuos. Cada modo tiene sus beneficios: los servicios bajo demanda son flexibles pero pueden ser costosos, mientras que el transporte público es asequible pero puede no ser tan accesible.

Los vehículos autónomos prometen mejorar el transporte público al aumentar potencialmente la eficiencia y disponibilidad. Mientras que algunos piensan que estos servicios competirán con el transporte público, hay una creciente creencia de que en realidad pueden trabajar juntos de manera efectiva. Este documento propone un sistema donde los vehículos autónomos ayudan a los pasajeros a llegar a las estaciones de transporte, facilitando un mejor acceso al transporte público.

#Componentes del sistema propuesto

El sistema TCMUM-AMoD ofrece a los pasajeros varias opciones, incluyendo tren, autobús y vehículos autónomos bajo demanda. Varios elementos son críticos en el diseño de este sistema:

1. Establecer frecuencias para los servicios de tren: Determinar con qué frecuencia deben circular los trenes en la red ferroviaria.
2. Diseñar la red de autobuses: Organizar las rutas de autobuses para asegurar que cubran efectivamente áreas que necesitan servicio.
3. Asignar vehículos para la flota de vehículos autónomos: Decidir cuántos coches autónomos se requieren y dónde posicionarlos.
4. Estructuras de precios: Establecer precios justos para los pasajeros que utilizan diferentes tipos de transporte.

Al mejorar la infraestructura del sistema de transporte actual y combinarla con servicios autónomos, podemos mejorar significativamente la movilidad urbana. Este enfoque incluye:

• Reemplazar los servicios de autobús menos frecuentes con coches autónomos para aumentar el acceso.
• Aumentar las frecuencias de autobuses en las rutas principales, haciendo que los tiempos de espera sean más cortos.
• Asegurar una mejor coordinación entre los diferentes modos de transporte.
• Reducir la necesidad de viajes de larga distancia con coches autónomos, lo que puede ayudar a aliviar la congestión del tráfico y reducir las emisiones.

#El marco de optimización

El marco de optimización presentado aquí tiene como objetivo configurar varias redes de transporte y establecer precios de servicio para minimizar la inconveniencia total que experimentan los pasajeros. Este es el primer intento de crear un sistema conjunto que considere el diseño del transporte, la gestión de flotas de vehículos autónomos y la fijación de precios.

El sistema tiene en cuenta cómo las personas eligen diferentes modos de transporte según sus preferencias. Para que este sistema funcione, se propone un algoritmo sencillo para encontrar soluciones de manera eficiente, especialmente para ciudades más grandes como Chicago, donde las demandas de transporte pueden variar ampliamente.

#Desafíos de movilidad urbana y sostenibilidad

A medida que las poblaciones globales se trasladan cada vez más a entornos urbanos, la movilidad urbana se vuelve más desafiante. Para 2050, se espera un aumento significativo en los habitantes urbanos, con muchos más viajes ocurriendo dentro de las ciudades. Los cambios en los patrones de trabajo, especialmente después de la pandemia, influyen en cómo las personas viajan.

El transporte emite una cantidad considerable de gases de efecto invernadero, lo que lo convierte en un jugador importante en el cambio climático. Crear soluciones de transporte sostenibles es clave para combatir este problema. Los servicios bajo demanda como los de transporte compartido ofrecen opciones flexibles, pero el transporte público sigue siendo un aspecto central de la movilidad urbana sostenible.

Ambos tipos de servicio tienen fortalezas y debilidades. El transporte público suele ser menos costoso para muchas personas, mientras que los servicios bajo demanda ofrecen opciones de viaje más directas y flexibles para los individuos. Sin embargo, el transporte público tiene horarios fijos, lo que genera problemas de accesibilidad para algunos pasajeros.

#El papel de los vehículos autónomos

Los vehículos autónomos (AV) representan una nueva frontera para el transporte urbano. Los servicios que utilizan AV están avanzando en ofrecer transporte confiable en ciudades importantes. Mientras que algunos creen que los AV competirán con el transporte público, otros argumentan que deberían trabajar juntos para mejorar el servicio y la eficiencia en general.

Este documento introduce el concepto de TCMUM, donde los vehículos autónomos sirven como conectores esenciales para los pasajeros que viajan hacia y desde las estaciones de transporte. Al centrarse en el transporte de primer y último kilómetro, los AV pueden mejorar la accesibilidad general mientras mantienen un movimiento eficiente de los pasajeros.

#Características clave del sistema TCMUM-AMoD

El sistema TCMUM-AMoD permite tres opciones principales de transporte: tren, autobús y vehículos autónomos. Varios elementos de diseño esenciales incluyen:

1. Establecer frecuencias para los servicios de tren: Determinar el número óptimo de salidas de tren dentro de intervalos de tiempo específicos.
2. Diseño de la red de autobuses: Crear rutas de autobús eficientes y establecer sus frecuencias.
3. Asignación de flota de vehículos autónomos: Asegurar que haya suficientes vehículos autónomos disponibles en áreas de alta demanda.
4. Estrategias de precios: Ajustar los precios para diferentes modos de transporte según la demanda y los costos operativos.

Al aprovechar la infraestructura de transporte actual, implementar el sistema TCMUM-AMoD puede proporcionar varios beneficios para la movilidad urbana. Estos beneficios incluyen:

• Rellenar los vacíos dejados por los servicios de autobús infrecuentes con opciones autónomas.
• Aumentar las frecuencias de servicio de autobuses en ubicaciones clave, reduciendo los tiempos de espera de los pasajeros.
• Fomentar una mejor coordinación entre varios métodos de transporte.
• Disminuir la cantidad de viajes de larga distancia con vehículos autónomos, lo que puede disminuir la congestión del tráfico y las emisiones.

#El modelo de optimización

El modelo de optimización presentado en este documento está diseñado para crear un sistema de transporte urbano multimodal sin fisuras donde diversas opciones de viaje se combinan de manera efectiva. Este modelo incluye las preferencias de los pasajeros y las elecciones de ruta para asegurar que el sistema aborde sus necesidades.

El modelo incorpora los requisitos únicos de cada modo de transporte y los alinea con el comportamiento del usuario. A pesar de su complejidad, el modelo se puede resolver de manera efectiva utilizando un método de aproximación de primer orden que permite un análisis a mayor escala.

#Pruebas del marco en Chicago

Para evaluar el marco de optimización propuesto, se llevó a cabo un estudio de caso en Chicago, evaluando dos tipos distintos de demanda de pasajeros: el desplazamiento local y el desplazamiento hacia el centro. Esta investigación busca mostrar cómo el marco puede optimizar el transporte urbano en diferentes escenarios de demanda.

El modelo ha sido probado usando datos realistas de la Autoridad de Tránsito de Chicago. Al analizar los resultados, el estudio destaca cuán eficiente puede ser el sistema propuesto para mejorar la movilidad urbana a través de diversas configuraciones.

#Revisión de investigaciones relacionadas

Muchos estudios han abordado el diseño de redes de tránsito, centrándose en cómo optimizar las frecuencias de servicio y los patrones. Investigaciones previas han profundizado en varios elementos del transporte público y los sistemas bajo demanda, pero pocos esfuerzos han integrado ambos en un único enfoque.

Este documento llena ese vacío al proponer un marco que considera conjuntamente el diseño de la red, la frecuencia del servicio y la fijación de precios, todo mientras se tiene en cuenta cómo los pasajeros seleccionan sus rutas. El objetivo es crear un sistema donde las redes de tránsito y los servicios bajo demanda trabajen juntos en armonía.

#Conclusión y direcciones para futuras investigaciones

Este trabajo introduce un amplio marco de optimización con el objetivo de mejorar el diseño y la funcionalidad de los sistemas de movilidad urbana. Al integrar redes de transporte y servicios autónomos, ofrece una estrategia para mitigar la inconveniencia de los viajeros.

Los hallazgos destacan que los vehículos autónomos satisfacen significativamente las necesidades de desplazamiento local, mientras que el transporte público tradicional sigue siendo más adecuado para el viaje hacia el centro. Crear un equilibrio entre la disponibilidad de vehículos autónomos y los niveles efectivos de servicio de tránsito será crucial para dar forma a las futuras soluciones de movilidad urbana.

Sin embargo, el estudio reconoce algunas limitaciones, como no considerar datos de viaje en tiempo real o condiciones del tráfico. Investigaciones futuras podrían centrarse en desarrollar modelos en tiempo real y explorar dinámicas operativas que involucren la asignación y reequilibrio de vehículos, mejorando la eficiencia general de los sistemas de movilidad urbana.

La investigación busca allanar el camino hacia soluciones de transporte más efectivas, asegurando que tanto el transporte público como los servicios bajo demanda puedan adaptarse a las demandas siempre cambiantes de la vida urbana.