Ingeniería Civil y Ambiental

La legislación nacional exige que se evalúen los impactos sobre el sistema de transporte producto de modificaciones en el sistema de actividades. Una tarea crítica para evaluar dichos impactos consiste en estimar la demanda de transporte asociada a los proyectos de inversión en el sistema de actividades. Típicamente existe limitada información respecto de la demanda de transporte en centros comerciales, aun mas, no se tiene antecedentes de la variabilidad diaria y horaria de diferentes dimensiones de la demanda. En el presente estudio, a partir de una muestra significativa de centros comerciales se estima la variabilidad de la demanda en términos de la generación, atracción y tasas de ocupación observados en cada uno de ellos. Para ello se implementa una campaña de adquisición de datos donde se levanta registros continuos de generación, atracción y tasas de ocupación que permiten caracterizar la variabilidad de los mismos en el tiempo. Se estudió las tasas de ocupación que se presentaron en los distintos centros comerciales, las diferencias entre lo que sucede con las tasas de ocupación diariamente y horariamente. Por otra parte se estudió los modelos calibrados para días de semana y fin de semana, en donde se determinaron los intervalos de confianza de cada modelo

El sector transporte en Chile es uno de los más importantes en cuanto a consumo de energía se refiere, en particular el subsector transporte terrestre (vehículos livianos, taxis, furgones, camionetas, buses y camiones) que crece anualmente a tasas importantes. Esto implica un aumento en el uso de los combustibles, y asimismo las emisiones asociadas. Dado este fenómeno, resulta interesante conocer de manera precisa los consumos de combustibles y emisiones derivados de la operación de distintos sistemas de transporte a nivel micro, esto con el fin de gestionar, planificar y modelar diversos escenarios incluyendo de manera directa los costos asociados a los consumos y los impactos a la calidad del aire debido a las emisiones. Para estimar dichos indicadores se desarrolló una herramienta en base a un modelo matemático que estima los consumos de combustible y emisiones a partir de variables explicativas como la velocidad y la aceleración instantánea de un vehículo. Se estudiaron las ventajas y limitaciones del modelo con el fin de aplicarlo a un registro de velocidad del transporte público del Gran Concepción (buses). Por otra parte se sensibilizó el modelo para comprender mejor su estructura y recomendar mejoras respecto a casos especiales.

Debido a los distintos tipos de incidentes de tránsito que se presentan en las vías, se reduce la capacidad de estas lo que conlleva un aumento de tiempos de viaje, consumo de combustible, emisiones de contaminantes a la atmosfera entre otros. Una forma de mitigar los efectos anteriores consiste en entregar información a los usuarios del S.T sobre la ocurrencia de incidentes de tránsito para que así se pueda modificar sus decisiones de elección de ruta. La efectividad de esta técnica depende del medio de comunicación utilizado, de las características del incidente y de la disponibilidad de rutas alternativas. Para ello se evalúan los efectos de informar a los usuarios bajo distintos tipos de incidentes y distintas Penetraciones de Mercado (P.de.M) de la información mediante el software de asignación SATURN. En este estudio se realizó una comparación entre la situación sin ITS, en la cual los usuarios no tienen información sobre la presencia de incidentes versus situaciones en la que los usuarios si acceden a información sobre el estado de la red, de esta forma se pueden obtener los cambios en los tiempos de viaje, consumo de combustible y emisiones. Por último se puede decir que los resultados mostraron que es posible generar ahorros cuando los usuarios acceden a información sobre el estado en que se encuentra la red.

Durante los últimos años el Gran Concepción ha experimentado una serie de cambios propios en el aumento de la población, parque automotriz y uso de suelo al interior de sus límites urbanos. Dichos cambios involucran evidentemente la aparición de nuevas infraestructuras asociadas a las nuevas demandas de actividad económica de la ciudad. En este sentido la ciudad ha visto como en un plazo no superior a 20 años han aparecido y se han consolidado los centros comerciales como una eficiente respuesta a las necesidades del retail al interior de la ciudad. Sin embargo, para este tipo de desarrollo, la legislación vigente exige que se evalúen los impactos de dicha actividad sobre el sistema de transporte existente, situación que se ve dificultada por la falta de información respecto de las características de la demanda de transporte dentro de este tipo infraestructura. En el presente trabajo se estima una serie de parámetros que caracterizan la operación desde el punto de vista de la demanda de transporte en centros comerciales del Gran Concepción. Para ello se selecciona una muestra representativa de centros comerciales de diferente tamaño y se mide en detalle la generación de viajes y la atracción de viajes en diferentes periodos del día, tanto en días laborales como no laborales.Los resultados de los modelos calibrados indican que la variable que mejor explica la demanda de transporte en centros comerciales es el área del mismo, observándose además que dicha demanda tiende a ser igual en días laborales como en no laborales. Adicionalmente, respecto del horario de mayor demanda, se observa que existen marcadas tendencias tanto en días laborales como no laborales a concentrarse en torno a periodos específicos del día.

Durante los últimos años el Gran Concepción ha experimentado una serie de cambios propios en el aumento de la población, parque automotriz y uso de suelo al interior de sus límites urbanos. Dichos cambios involucran la aparición de nuevas infraestructuras asociadas a las nuevas demandas de actividad económica. En este sentido la ciudad ha visto como en un plazo no superior a 20 años han aparecido y se han consolidado los centros comerciales como una eficiente respuesta a las necesidades del retail. Para este tipo de desarrollo, la legislación vigente exige que se evalúen los impactos de dicha actividad sobre el sistema de transporte existente, situación que se ve dificultada por la falta de información respecto de las características de la demanda de transporte dentro de este tipo infraestructura. Este trabajo estima una serie de parámetros que caracterizan la operación desde el punto de vista de la demanda de transporte en centros comerciales del Gran Concepción. Para ello se selecciona una muestra representativa de centros comerciales de diferente tamaño y se mide en detalle la generación de viajes y la atracción de viajes en diferentes periodos del día, tanto en días laborales como no laborales. Los resultados de los modelos calibrados indican que la variable que mejor explica la demanda de transporte en centros comerciales es el área del mismo, observándose además que dicha demanda tiende a ser igual en días laborales como en no laborales.

En Chile el parque vehicular ha experimentado tasas de crecimiento importantes, esto ha implicado un progresivo aumento en el uso de combustibles, principalmente fósiles. Debido a que el recurso combustible es finito se plantea la problemática de medir los consumos de combustible de distintos sistemas de transporte a nivel micro, con el objetivo de gestionar, planificar y modelar diversos escenarios, incluyendo los costos asociados a los consumos. Sin embargo dado que la mayoría de los modelos han sido desarrollados en países extranjeros, con condiciones de tráfico que pudieran diferir considerablemente entre una nación y otra se hace necesario calibrar y validar el uso de cualquier modelo antes de su implementación. Se estudió la capacidad del modelo en reproducir consumos reales, para ello se realizaron pruebas en la ciudad de Concepción con el objetivo de obtener datos de consumo reales, los cuales fueron comparados con consumos modelados.

Debido a una gama de factores geográficos, climáticos y topológicos, entre otros, todas las redes de transporte urbano son vulnerables a perder parte de su capacidad debido a la ocurrencia de un evento catastrófico. La resiliencia de una red de transporte urbano puede medirse como el cambio relativo de su nivel de servicio luego de ser degradada. El estudio de múltiples escenarios de daño permite caracterizar el comportamiento de la red en distintos niveles de pérdida de capacidad. El uso de herramientas de simulación y modelación es indispensable para llevar a cabo la metodología propuesta. Finalmente, al realizar un análisis estadístico, es posible determinar si una mejora en la red original, aumenta el nivel de servicio significativamente en los distintos niveles altos de daño.

Cada año los accidentes provocados por infracciones de luz roja en intersecciones semaforizadas, en donde, no sólo se ven afectados los vehículos o la salud del conductor y pasajeros, sino que también, hay otros elementos que se ven involucrados como: la tristeza de familiares y amigos, baja en la calidad de vida en los afectados, pérdidas de producción e infraestructura, etc. Con los antecedentes anteriores nace la necesidad de diseñar una campaña de mediciones, para cuantificar y caracterizar el problema de las violaciones de luz roja. Para ello se plantea estudiar 6 intersecciones del Gran Concepción, en las que se realizan mediciones de infracciones de luz roja e infracciones de vehículos que están sobre la línea de paso peatonal y también mediciones de flujo vehicular. Los resultados obtenidos muestran que en todas las intersecciones seleccionadas, se observaron infracciones de tránsito. En general se observa un comportamiento que no cumple con las normas de tránsito establecidas, independiente del sexo o edad del conductor. Como solución a este problema, se buscó evaluar los beneficios de diferentes acciones de mitigación, para reducir las violaciones de luz roja, en función de su costo efectividad. Dando como resultado, una buena solución para estas infracciones la fiscalización electrónica.

El tiempo de viaje es una variable importante tanto como para profesionales del transporte como para los usuarios de éste. En el presente estudio se muestran las distribuciones de tiempo de viaje a lo largo del día por un periodo aproximado de 90 días, con datos capturados mediante tecnología Bluetooth, la cual permite el análisis de datos en bajos niveles de agregación temporal. Al tener las distribuciones del tiempo de viaje se estimó la variabilidad de este parámetro, lo que es relevante para poder obtener una medida de confiabilidad del sistema. La confiabilidad del tiempo de viaje se puede definir como una medida de dispersión de la distribución del tiempo de viaje. Existen varias métricas que permiten la estimación de confiabilidad. El parámetro de confiabilidad más sensible analizado a diferencia de otros autores, fue el Skew Statistics. Una vez estimados los valores de confiabilidad de tiempos de viaje, se realizó una comparación de éstas con valores de referencia obtenidas en lugares donde este estudio se haya realizado anteriormente. La obtención de datos se realizó en una campaña de mediciones realizada en las ciudades de Valparaíso – Viña del Mar y en Puerto Montt

Las rotondas son una forma de intersección circular que asigna prioridad al tráfico que circula alrededor de una isla central, permitiendo que los vehículos entren sin parar cuando las brechas están disponibles, siendo más seguras y efectivas que una intersección normal. Sin embargo en ciertas horas del día algunas rotondas no funcionan de manera eficiente debido a la presencia de demandas asimétricas en sus accesos, provocando demoras en el acceso más saturado, afectando el nivel de servicio en los otros accesos a la rotonda. En el presente trabajo se estudia el comportamiento de las rotondas bajo condiciones de demanda y se estima el nivel de servicio que se experimenta en los diferentes accesos. Para ello se consideró el estudio de una rotonda de prueba sometida a diferentes demandas, determinando la demora generada y el nivel de servicio, permitiendo estimar los umbrales que la hacen más ineficiente frente a una intersección semaforizada en esta situación. Los resultados indican que, a medida que aumenta el diámetro inscrito en la rotonda, la demora suele disminuir, las maniobras giro a la izquierda y giro en U, son los movimientos más invasivos y generan altas demoras. La implementación de un sistema de control auxiliar en uno de los accesos de la rotonda beneficia los movimientos producidos y disminuye la demora.

Las catástrofes naturales no son un fenómeno ajeno en Chile, sino por el contrario, ya sea por la presencia de la Cordillera de los Andes, la larga costa que nos ofrece el Océano Pacifico, la Placa Sudamericana y Placa Nazca, los fenómenos de la naturaleza forman parte de nuestra cotidianeidad. Es por ello que es muy importante estudiar el impacto que estos fenómenos generan sobre el nivel de servicio en las redes de transporte urbano, cambios que son estudiados a través de las demoras totales del período punta mañana, medidas en veh-hr. El estudio de múltiples escenarios de daño, permite caracterizar el comportamiento de la red, frente a distintos niveles de pérdida de capacidad. Para ello, el uso de herramientas de simulación y modelación, es indispensable, para llevar a cabo el estudio de las variaciones del nivel de servicio en redes de transporte urbano, para distintos niveles de demanda. Finalmente, al realizar un análisis de los datos obtenidos para los dos casos de estudio, es posible observar que, ante aumentos en el nivel de demanda, los niveles de servicio disminuyen, y que la máxima demanda para un nivel de servicio determinado, disminuye con el aumento en el nivel de daño de la red.

Existen costos asociados a los sistemas de transporte, tanto en su implementación como en su operación, en ocasiones, estos costos pueden ser elevados. Además, el crecimiento del parque vehicular provoca una variedad de problemas tales como la congestión, contaminación, aumento en los tiempos de viaje, entre otros. Debido a lo anterior, surgen como alternativa los mecanismos de costo compartido, los cuales disminuyen los costos percibidos por los usuario del transporte (público o privado), la cantidad de vehículos circulando en las calles y la contaminación. El presente trabajo resume las características de diversas aplicaciones de costo compartido en transporte, identificando su campo de aplicación, métodos para estimar la demanda y los principales beneficios asociados. Finalmente se propone una aplicación con potencial de ser aplicada al caso nacional.

En el Sistema de tránsito a diario es posible identificar que la congestión vehicular tiene dos orígenes los cuales son, como congestión recurrente provocada por el aumento del flujo vehicular en donde la demanda de tránsito supera la capacidad de la vía, y también como congestión no recurrente la cual ocurre sin aviso alguno provocando la disminución de la capacidad de la vía. La congestión no recurrente es un tipo de congestión que ocurre de manera irregular, dando ejemplos como, mantenimiento o arreglos en la calzada, climas adversos, choques y colisiones de tránsito, etc. A todo lo anterior se le conoce como incidentes de tránsitos, el cual el manual de capacidad de carretera define como “toda ocurrencia sobre el camino que impida al normal flujo del tránsito”. A diferencia de la congestión recurrente que se caracteriza por el aumento de la demanda de la vía, la congestión no recurrente se caracteriza por factores como la frecuencia, duración y severidad de los incidentes de tránsito. El estudio de estos factores nos proporcionara información útil para definir los costos asociados a este tipo de congestión, lo cual cada vez está más a alcance gracias a los ya conocidos sistemas inteligentes de transporte quienes disponen tanto de información historia como también en tiempo real de lo que ocurre en el sistema de tránsito. Para esta tesis se hará uso de un sistema inteligente de transporte conocido como Waze con el cual será posible la obtención de información correspondiente a los incidentes de tránsitos y así conocer de manera aproximada como se distribuyen por su duración y severidad, y además utilizar esta información para dar un estimado de los costos de la congestión no recurrente

La capacidad vial es un concepto fundamental en la evaluación de sistemas de transporte. La estimación de esta variable se lleva a cabo teniendo en cuenta múltiples condiciones geométricas y de tráfico (entre otras), pero típicamente se excluyen los efectos del clima. En particular, estudios realizados desde la década de 1950 en diferentes países, muestran el efecto reductor de la lluvia en la capacidad vial. En este estudio se encontraron distribuciones de probabilidad de reducción porcentual de capacidad vial para tres ciudades de la zona centro-sur y sur de Chile, considerando el efecto de la lluvia. Para ello fue necesario establecer una relación entre intensidad de lluvia y reducción de capacidad vial, basada en una relación encontrada por Henríquez (2002) entre el ancho de pista inundado por escorrentía superficial durante eventos de lluvia y la reducción de flujo de saturación, en intersecciones semaforizadas. Como resultado, se obtuvieron curvas de densidad de probabilidad, con valores medios de reducción de flujo de saturación entre 1,4 y 2,2% dependiendo de la ciudad y la temporada del año considerada. Además, se analizó el efecto de la variación de parámetros geométricos del diseño la calzada en la reducción de capacidad

La programación de semáforos es determinante en la eficiencia de un sistema de tráfico, por lo que es de suma importancia hacer una buena distribución de los tiempos de las señales. Usualmente, estos tiempos se optimizan por medio de programas que simulan el comportamiento del flujo vehicular maximizando algún índice de rendimiento. Las herramientas de simulación más empleadas para este fin son de naturaleza determinista ya que no consideran efectos aleatorios en el comportamiento vehicular y en consecuencia no siempre reflejan lo ocurre en la realidad. En este estudio se evaluó la optimalidad de programaciones cuando es considerada explícitamente la aleatoriedad del tráfico vehicular. Para ello se crearon escenarios de prueba los cuales fueron optimizados utilizando métodos deterministas y luego se evaluaron los resultados utilizando técnicas de microsimulación. Dentro de los escenarios de prueba se evaluaron cambios de demanda, geometría, y velocidades medias. Se concluyó que para bajos niveles de saturación no existen diferencias importantes, mientras que en condiciones de congestión existen diferencias importantes entre el óptimo usando técnicas determinísticas y el óptimo estocástico.

El uso de sistemas inteligentes de transporte (ITS), aquellos basados en la aplicación de tecnologías de información y comunicación a sistemas de transporte, se ha vuelto particularmente atractivo en las últimas décadas, esto debido a la disminución de costos y mejoras en el desempeño de dichas tecnologías que a través de inversiones relativamente bajas contribuyen al uso eficiente de la red de transporte. Una de las aplicaciones ITS que ha probado mejoras al desempeño de la red es la diseminación de información al usuario, la que alertando la presencia de incidentes en la vía, permite al usuario tomar una decisión informada de la ruta a seguir generando ahorros tanto al usuario como al sistema. Debido a esto, resulta atractiva la evaluación de los beneficios y costos asociados a la implementación de los sistemas de diseminación de información como medio para comprender mejor sus impactos y apoyar futuras decisiones de inversión. Este trabajo consiste en una propuesta metodológica de evaluación que permite a nivel preliminar la estimación de los beneficios asociados a las distintas tecnologías de diseminación de información, la generación de una herramienta de apoyo a la evaluación, una revisión del estado del arte y análisis de factibilidad de implementación tecnologías ITS finalizando con la aplicación en un caso de estudio local.

En 1937 por primera vez en Estados Unidos, California se aprobó una ley que permite el Viraje a la Derecha en Rojo (VDeR), solo para ciertas intersecciones. De ahí en más se amplió para todas las intersecciones como una política que ayudará a afrontar la crisis energética que vivía el país en los años 70. Con los antecedes anteriores nace la necesidad de evaluar los posibles beneficios que tendría implementar esta política en Chile. Para ello se plantea estudiar 10 intersecciones de Concepción, en las que se realizan mediciones de flujo vehicular y peatonal. Para posteriormente realizar las simulaciones pertinentes (autorizando el VDeR y sin VDeR). Los resultados obtenidos muestran que al permitir el VDeR se obtienen beneficios en los diferentes parámetros estudiados (consumo de combustible, emisiones contaminantes y tiempo de viaje). Se observa que en aquellas intersecciones que existe una pista de viraje a la derecha, se obtienen mayores beneficios. En general se obtiene una disminución de un 5% en los tiempos de viajes, en el consumo de combustible de 2,2% y 4,7% de disminución para automóviles y buses respectivamente.

Debido a la ubicación geográfica de Chile y a sus características físicas y demográficas, todo el territorio nacional está expuesto a algún tipo de amenaza natural. Estas producen pérdida parcial o total de la capacidad de los arcos de la red, lo que se traduce en una reducción del nivel de servicio desde el punto de vista de las demoras. La resiliencia de una red de transporte es la capacidad intrínseca de modificar su comportamiento cuando es dañada. Con el estudio de múltiples escenarios de daño se puede caracterizar cambios en el nivel de servicio de ciudades de gran tamaño cuando pierde capacidad producto de eventos catastróficos. El uso de herramientas de simulación es indispensable para la aplicación de la metodología propuesta. Finalmente, se puede calcular la máxima demanda que es capaz de soportar la red luego de haber ocurrido un evento catastrófico.

Producto de los incidentes de tránsito se reduce la capacidad lo que se traduce en un incremento de los tiempos de viaje, consumo de combustible, polución atmosférica y otros costos de operación. La congestión no recurrente ocurre de manera irregular, como es el caso de un incidente de tránsito, faenas constructivas o climas adversos y no depende de la demanda. A diferencia de la congestión recurrente los procesos de generación, localización, frecuencia y duración no son del todo bien comprendidos y por ende no existen antecedentes suficientes que permitan estimar los costos de estas externalidades. Por ello para evaluar los incidentes de tránsito se comparó el funcionamiento de un carril sin incidentes, con diferentes combinaciones de severidades y duraciones, los cuales producen diferentes reducciones de capacidad. Estos son propuestos por el HCM 2000. Para dichos incidentes de tránsito fue necesaria la calibración del modelo con y sin incidentes mediantes distintas técnicas de simulación para lograr replicar las reducciones propuesta por la HCM 2000. Por lo tanto, el objetivo de este proyecto es proponer una metodología que permita evaluar los impactos de la congestión no recurrente, concluyendo que la congestión no recurrente tiene un gran impacto sobre la capacidad y genera la gran necesidad de aplicar un plan de manejo de incidentes.

La congestión de tránsito tiene costos de diversa magnitud dependiendo del origen de la congestión observada, según lo cual se pueden distinguir dos tipos: congestión recurrente y congestión no recurrente. Esta última se refiere a un tipo de congestión que ocurre de manera irregular e independiente del aumento de la demanda asociada a las horas punta, y asociada a incidentes de tránsito. A diferencia de la congestión recurrente, las características de la congestión no recurrente, esto es, frecuencia, duración y severidad, no han sido abordadas en el medio local, y por ende no existen antecedentes suficientes que permitan estimar el costo de estas externalidades en la operación del sistema de transporte. Dado lo anterior, es posible razonar que existirán ciertos umbrales a partir de los cuales es posible proponer planes de manejo de incidentes tales que el costo de su implementación sea inferior a los ahorros obtenidos producto de la operación de dichos planes, y por esta vía justificar planes de gestión de tránsito que puedan mitigar los efectos de la congestión no recurrente. En este sentido, se plantea una metodología en base a minería de datos para la detección y caracterización de incidentes de tránsito, mediante la utilización de datos GPS contenidos en archivos del transporte público del Gran Concepción, de manera de poder generar los antecedentes que permitan la cuantificación del problema de la congestión no recurrente y en consecuencia faciliten la evaluación económica de medidas de gestión de tránsito orientadas a mitigar los efectos en la operación de la red que tienen que ver con eventos inesperados o de rara ocurrencia.