Modelo acoplado de demanda, oferta dinámica y coste generalizado orientado a la evaluación ex-ante, bajo condiciones de incertidumbre, de proyectos alternativos de sistemas de transporte metropolitano de capacidad intermedia: tranvía o metro ligero (LRT) frente a autobuses semirrápidos (BHLS o BRT)

Abstract

[Resumen] En la presente tesis se lleva a cabo el diseño, desarrollo, implementación y ejecución de un modelo de transporte específicamente concebido para la previsión de los efectos que, sobre un conjunto de variables representativas de los volúmenes y condiciones de viaje, serían producidos por la hipotética implantación ― en un corredor, eje o itinerario de unas características dadas ― de cada uno de los dos tipos fundamentales de sistemas de transporte público urbano y metropolitano de capacidad interme-dia. Estas dos clases principales de sistemas son los modos ferroviarios ligeros (metro ligero o tranvía moderno) y los sistemas de autobuses semirrápidos en plataforma reservada, con denominaciones como BHLS (Bus with High Level of Service) o BRT (Bus Rapid Transit). El modelo analítico propuesto sistematiza las interdependencias entre procesos como la prognosis de la demanda (en el modo de transporte público y en otras posibles opciones modales de viaje), la caracterización dinámica de los atributos de la oferta modal, la valoración por los viajeros de cada una de las opciones (a través del concepto de coste generalizado), y la estimación de las elecciones agregadas de los viajeros (reparto modal y efecto sobre el volumen total de viajes), poniendo especial detalle en la modelización de las operaciones de los diferentes sistemas de transporte público y en la previsión y valoración de sus variables-atributo, combinadas en su coste generalizado de viaje. Además, el modelo se diseña para la predicción de la futura evolución de las respectivas variables de transporte a lo largo de un determinado horizonte de evaluación, por lo que sus resultados son fundamentales como base de partida para una adecuada evaluación socioeconómica ex-ante (es decir, prospectiva) de la posible implantación y selección de uno de los dos tipos de modos de transporte urbano y metropoli-tano de capacidad intermedia. Complementariamente, se incorpora en el desarrollo del modelo el tratamiento metodológico de la incertidumbre (tanto asociada a las variables de entrada como inherente al proceso de modelización), recurriendo para ello a la implementación de múltiples simulaciones aleatorias con valores extraídos de acuerdo a las distribuciones de probabilidad de las variables pertinentes, en aplicación del método de Montecarlo. Por último, se pone en práctica el funcionamiento del modelo mediante su aplicación a un ejemplo de cálculo basado en un conjunto de datos artificiales. Dichos datos han sido diseñados con la intención de que puedan resultar representativos de situaciones relativamente habituales en corredores, ejes o itinerarios con volúmenes intermedios de demanda de transporte público, aunque, no obstante, los resultados obtenidos para este ejemplo, así como las conclusiones extraídas del mismo, son de aplicación específica al caso particularmente planteado (o a otros relativamente similares), por lo que no deben ser directamente generalizados o extrapolados a cualesquiera otras condiciones. Para concluir, se analizan detalladamente los resultados de este ejemplo, y se obtiene finalmente un balance entre el incremento en el excedente o beneficio de los viajeros y el coste de inversión inicial a modo de orientación preliminar aproximada, en un caso como el propuesto, sobre la posible rentabilidad socioeconómica de los sistemas de capacidad intermedia y sobre la valoración comparativa de sus dos principales modalidades.

[Abstract] The major purpose of this PhD Thesis is the design, development, computational implementation and execution of a transport model specifically devised for the forecasting of the effects that would be generated by the hypothetical introduction ― into a corridor, axis or route with given characteristics ― of each one of the two main types of urban and metropolitan middle-capacity transit systems. Such effects are quantitatively reflected in the model by a set of variables indicative, among others, of trip volumes and travel conditions. For this analysis, the two main classes of middle-capacity transit systems are the light rail modes (LRT and/or modern tramway) and the bus semirapid transit systems with exclusive right-of-way, commonly termed as BHLS (Bus with High Level of Service) or BRT (Bus Rapid Transit). The proposed analytical model systematizes the interdependencies between several processes such as the travel demand prognosis (for the public transit mode and also for other possible modal options), the dynamic characterization of the modal supply’s attributes, the valuation of each one of the modal options by the travelers (by means of the generalized cost concept), and the estimation of the aggregated choices of such travelers (modal split and effects on the total trips volume). In these analyses, a detailed treatment is given to the modeling of the different public transit systems’ opera-tions, as well as to the prediction and valuation of their attribute-variables, combined into their generalized travel cost. Furthermore, the model is designed in order to forecast the future evolution of the relevant transport-related variables over the years of a certain appraisal period. Consequently, the model results serve as a fundamental input for a right ex-ante (i.e. prospective) socioeconomic assessment of the possible implementation and selection of one of these two types of urban and metropolitan middle-capacity transit systems. In addition, the model development has incorporated the methodological treatment of the related uncertainty, linked to the data or input variables as well as to the modeling process. Such uncertainty is methodologically treated by means of the implementation of multiple random simulations with values drawn from the probability distributions of the appropriate variables, applying thus the Monte Carlo method. Finally, the model functioning is tested and put into practice by applying it to a calculation example that is based on a set of artificial data. Such data have been specially designed to be illustrative of fairly usual conditions in corridors, axes or routes with intermediate volumes of public transit demand. However, the results obtained for this example, as well as the conclusions derived from it, are of specific application to the data set of this particular case (or to others as much as they be relatively similar), so such results and conclusions should not be immediately overgeneralized or extrapolated to any other conditions. To conclude, the results of this example are thoroughly analyzed, and a balance of the increase in the travelers’ surplus or benefit against the start-up investment costs is finally obtained as a proxy-value to pre-estimate, in a case like this, the possible socioeconomic performance of the middle-capacity transit systems and the comparative appraisal of their two main types.

[Resumo] Na presente tese lévase a cabo o deseño, desenvolvemento, implementación e execución dun modelo de transporte especificamente concibido para a previsión dos efectos que, sobre un conxunto de variables representativas dos volumes e condicións de viaxe, serían producidos pola hipotética implantación ― nun corredor, eixe ou itinerario dunhas características dadas ― de cada un dos dous tipos fundamen-tais de sistemas de transporte público urbano e metropolitano de capacidade intermedia. Estas dúas clases principais de sistemas son os modos ferroviarios lixeiros (metro lixeiro ou tranvía moderno) e os sistemas de autobuses semirrápidos en plataforma reservada, con denominacións como BHLS (Bus with High Level of Service) ou BRT (Bus Rapid Transit). O modelo analítico proposto sistematiza as interdependencias entre procesos como a prognose da demanda (no modo de transporte público e noutras posibles opcións modais de viaxe), a caracterización dinámica dos atributos da oferta modal, a valoración polos viaxeiros de cada unha desas opcións (a través do concepto de custo xeneralizado), e a estimación das eleccións agregadas dos viaxeiros (reparto modal e efecto sobre o volume total de viaxes), poñendo especial detalle na modelización das operacións dos diferentes sistemas de transporte público e na previsión e valoración das súas variables-atributo, combinadas no seu custo xeneralizado de viaxe. Ademais, o modelo deséñase para a predición da futura evolución das respectivas variables de transporte ao longo dun determinado horizonte de avaliación, polo que os seus resultados son fundamentais como base de partida para unha adecuada avaliación socioeconómica ex-ante (é dicir, prospectiva) da posible implantación e selección dun dos dous tipos de modos de transporte urbano e metropolitano de capacidade intermedia. Complementariamente, incorpórase no desenvolvemento do modelo o tratamento metodolóxico da incertidume (tanto asociada ás variables de entrada como inherente ao proceso de modelización), recorrendo para isto á implementación de múltiples simulacións aleatorias con valores extraídos conforme ás distribucións de probabilidade das variables pertinentes, en aplicación do método de Montecarlo. Por último, ponse en práctica o funcionamento do modelo mediante a súa aplicación a un exemplo de cálculo baseado nun conxunto de datos artificiais. Ditos datos foron deseñados coa intención de que poidan resultar representativos de situacións relativamente habituais en corredores, eixes ou itinerarios con volumes intermedios de demanda de transporte público, mais, non obstante, os resultados obtidos para este exemplo, así como as conclusións extraídas do mesmo, son de aplicación específica ao caso particularmente proposto (ou a outros relativamente similares), polo que non deben ser directamente xeneralizados ou extrapolados a calquera outras condicións. Para concluír, analízanse detalladamente os resultados deste exemplo, e obtense finalmente un balance entre o incremento no excedente ou beneficio dos viaxeiros e o custo de investimento inicial a modo de orientación preliminar aproximada, nun caso coma o proposto, sobre a posible rendibilidade socioeconómica dos sistemas de capacidade intermedia e sobre a valoración comparativa das súas dúas principais modalidades.