Efectos de la Omisión del Costo de los Usuarios en el Diseño de Servicios de Transporte Público Urbano

El diseño de un servicio de transporte público urbano contempla tres elementos principales: la estructura de líneas, la frecuencia con que circulan los buses y el tamaño de los vehículos. Para una demanda dada, el valor óptimo de cada una de estas variables de diseño se obtiene de la minimización de los recursos del sistema, contemplando aquellos aportados por los operadores (vehículos, terminales, mano de obra, mantención, etc.) y aquellos aportados por los usuarios (tiempo de acceso, espera, y viaje al interior del vehículo). Restricciones financieras pueden inducir énfasis en la minimización del primer tipo de costos solamente, lo cual tiene efectos importantes en el diseño. Esta tesis tiene como objetivo comparar analítica y numéricamente las diferencias entre las variables óptimas de un diseño que minimiza el gasto de operadores y usuarios, y las de un diseño que minimiza sólo el gasto de operadores. Como antecedentes se estudia el tratamiento que se le da al costo de los operadores y al costo de los usuarios en los principales modelos microeconómicos de transporte público. A partir de esta revisión, se determinan los modelos que se utilizan como base en los análisis realizados: frecuencia y tamaño de bus en una línea aislada, estructuras de línea en redes simples y estructuras de línea en un eje con demanda desbalanceada. Para el análisis de una línea, se extiende el modelo de Jansson (1980) de un período incluyendo tamaño de bus además de frecuencia, lo que permite verificar que el diseño que omite a los usuarios presenta frecuencias menores y tamaños de vehículo mayores que aquel que considera tanto a operadores como a usuarios. Este análisis se extiende a modelos que incluyen hacinamiento y se estudia la sensibilidad al valor del tiempo de los usuarios, descubriendo que a medida que los usuarios son considerados de manera más completa, las diferencias entre frecuencias y tamaño de vehículo aumentan. La estructura de líneas se estudia en cuatro redes sencillas propuestas por Jara-Díaz y Gschwender (2003b), comparando servicios directos (sin trasbordos) y sobre corredores. Cuando los usuarios son omitidos la estructura de línea más favorable siempre corresponde a las líneas directas, sin importar el nivel de demanda del sistema, a diferencia del caso en que se consideran operadores y usuarios, donde la mejor estructura depende de la demanda, la forma de la red y los valores del tiempo. Además, se estudia el efecto de incorporar una penalización por trasbordo y de aumentar la sensibilidad de los usuarios al tiempo de subida y de bajada de pasajeros, demostrando que ambos contribuyen a que los corredores sean menos favorables. Como respuesta a una interrogante surgida en el análisis de una de las cuatro redes sencillas, se estudian cuatro estructuras de líneas sirviendo un eje con demanda desbalanceada: línea única, líneas con trasbordo, líneas exclusivas y líneas compartidas. Se demuestra que si el costo de los usuarios se omite, la estructura de línea más favorable será siempre las líneas exclusivas, independiente del desbalance que presente la demanda o de las características de la ruta. Lo anterior no sucede cuando el costo de operadores y usuarios es considerado. En general, la omisión del costo de los usuarios en el diseño de servicios de transporte público urbano genera frecuencias más bajas y tamaños de vehículo mayores que cuando operadores y usuarios son considerados, sin importar si se estudia una línea aislada o una estructura de líneas particular. La omisión genera que la estructura de línea más favorable no dependa de factores importantes como el nivel de demanda, su desbalance o las características de la ruta. Lo anterior hace que tiempos de espera y viaje al interior del vehículo sean mayores, lo que hace aumentar el costo para los usuarios y para todo el sistema.