Optimización de equipos e infraestructura en sistemas masivos de transporte

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(1)UNIVERSIDAD DE LOS ANDES DEPARTAMENTO DE INGENIERIA CIVIL Y AMBIENTAL.. PROYECTO DE GRADO “Optimización de Equipos e Infraestructura en Sistemas Masivos de Transporte”. Presentado por: Juan Jacobo Narvaez Silva. Asesor: Ing Raúl Roa Buitrago. Bogotá, enero de 2005..

(2) AGRADECIMIENTOS.. Se quiere agradecer al ingeniero Raúl Roa director de. operaciones de. TRANSMILENIO S.A. por ser el director de este proyecto de grado, a pesar de su muy ocupada agenda siempre tuvo la mayor disponibilidad que su trabajo le permitió y sin su ayuda y guía este trabajo no se hubiera podido culminar.. Se agradece al ingeniero Mario Valbuena empleado de operaciones de TRANSMILENIO S.A. por sus invaluables aportes a este trabajo de grado.. Y por ultimo a mis padres por su apoyo e infinita paciencia..

(3) INDICE DE CONTENIDOS. PÁGINA. 1. INTRODUCCIÓN…………………………………………………………………..1 2. OBJETIVOS…………………………………………………………………………2 3. DESCRIPCION DEL PROBLEMA………………………………………………..3 4. MARCO TEÓRICO…………………………………………………………………4 4.1. LOS VEHÍCULOS…………………………………………….………………….5 4.1.1. Características……………………………………….………………………...5 4.1.2. Capacidad de vehículos……………………………………………….………5 4.1.3. TIPOS DE VEHÍCULOS…………………………………………….…………6 4.2. INFRAESTRUCTURA……………………………………………………………7 4.2.1. Intervalo de servicio…………………………………………………...……….7 4.2.2. Tiempo de viaje………………………………………………………….……..8 4.2.3 Tiempo en movimiento (Running time)………………………………….……8 4.2.4. Tiempo de parada (Dwell time)……………………………………………….9 4.2.5. Tiempo de espera (Wait time)……………………………………………….10 4.2.6. Tiempo de transferencia (transfer time)……………………………………10 4.2.7. Estaciones……………………………………………………………………..11 4.2.8. Corredores…………………………………………………….………………13 4.2.9. Capacidad del sistema………………………………………………………16 4.2.10. Máxima capacidad de personas…………………………………………...17 4.2.11. Capacidad de diseño………………………………………………………..18 4.2.11. Capacidad de operación……………………………………………………18 4.3. Cálculos de capacidad………………………………………………………....19 4.4. Análisis económico……………………………………………………………..20 4.4.1. Los beneficios…………………………………………………………………21 4.4.1.1. Mayor volumen de pasajeros……………………………………………...21 4.4.1.2. Ahorro en tiempo de viajes. ………………………………………………22 4.4.1.3. Ahorros en medio ambiente operación y mantenimiento………………25 4.4.2. Costos………………………………………………………………………….25 4.4.2.1. Costos de construcción……………………………………………………26 4.4.2.2. Costos de mantenimiento………………………………………………….26 4.4.2.3. Costos de funcionamiento…………………………………………….…..26 4.4.2.4. Costos equipo……………………………………………………………….26.

(4) 4.4.2.5. Costos de mantenimiento de equipos……………………………………26 4.4.2.6. Costos De explotación……………………………………………………..26 4.4.2.7. Parámetros del análisis…………………………………………………….27 5. ANÁLISIS DE CAPACIDADES…………………………………………………..29 5.1 Capacidades de buses………………………………………………………….29 5.2. Capacidades corredores……………………………………………………….29 5.3. Combinación de buses con corredores………………………………………30 5.4. RANGOS…………………………………………………………………………32 5.4.1. Rango de 2100 a 7000……………………………………………………….32 5.4.2. Rango de 7000 a 18000…………………………………………………..…33 5.4.3. Rango de 18000 a 32000…………………………………………………...33 5.4.4. Rango de 32000 a 70000……………………………………………………34 5.4.5. Rango de 70000 a 103000…………………………………………………..35 6. ANÁLISIS BENEFICIO COSTO………………………………………………....36 6.1 CALCULOS………………………………………………………………………39 7. ANÁLISIS DE RESULTADOS Y CONCLUCIONES (cartilla)………………..44.

(5) AGRADECIMIENTOS.. Se quiere agradecer al ingeniero Raúl Roa director de. operaciones de. TRANSMILENIO S.A. por ser el director de este proyecto de grado, a pesar de su muy ocupada agenda siempre tuvo la mayor disponibilidad que su trabajo le permitió y sin su ayuda y guía este trabajo no se hubiera podido culminar. Se agradece al ingeniero Mario Valbuena empleado de operaciones de TRANSMILENIO S.A. por sus invaluables aportes a este trabajo de grado. Y por ultimo a mis padres por su apoyo e infinita paciencia..

(6) 1. INTRODUCCIÓN. Algunas ciudades de Colombia en este momento se encuentran desarrollando planes de transporte masivo que cuentan con sistemas BRT (Bus Rapid Transit) debido a esto se plantea la necesidad de una herramienta que ayude a tomar decisiones sobre que configuración de sistema utilizar.. Dado lo anterior en el siguiente trabajo de grado se encuentra consignado el análisis sobre la optimización. de equipos e infraestructura en sistemas. masivos de transportes.. Dicho análisis esta basado en los elementos que se encuentran explicados en el marco teórico, tales como frecuencias, capacidades, estaciones, corredores, relación beneficio/costo etc. Se llevo a cabo el análisis sobre que tipo de infraestructura y equipo es mejor para diferentes rangos de demanda. La cartilla que se encuentra el final del documento es el resultado del trabajo realizado, en este se pueden encontrar los rangos de demandas y las diferentes configuraciones de equipos e infraestructura que son óptimos para dichos rangos.. 1.

(7) 2. OBJETIVOS •. Lograr una cartilla que contenga distintos rangos de demanda y cada uno de estos esté asociado a cierto tipo de infraestructura y cierto tipo de equipos para que de esta manera el trabajo de grado sirva de referencia para a otros trabajos, teniendo en cuenta siempre que el alcance de este proyecto de grado no es amplio.. •. Generar una herramienta que sirva de ayuda en la toma de decisiones que involucran la determinación de una ciudad a construir un sistema BRT. •. Adquirir mayor conocimiento sobre el tema de transportes recurriendo a fuentes de consulta distintas a las de la universidad, recogiendo de esta manera datos que a futuro aplicare en la vida profesional como ingeniero civil. •. Adquirir responsabilidad y disciplina para llevar a cabo proyectos en los cuales se deba trabajar la mayor parte del tiempo solo, preparándose de esta manera para un futuro laboral.. 2.

(8) 3. DESCRIPCION DEL PROBLEMA El planteamiento general del trabajo de grado como su nombre lo indica, es la optimización de equipos e infraestructura en sistemas masivos de transportes. La optimización se va a realizar teniendo en cuenta ciertas variables como: la demanda de servicio de transporte que se presente y los beneficios y costos para la sociedad, dependiendo del tipo de infraestructura y equipos que se utilicen para satisfacer dicha demanda. El problema esta dado por el hecho que en Colombia muchas ciudades de tamaño relativamente pequeño comparadas con la capital tienen dentro de sus planes adquirir su propio sistema BRT. La dificultad es que muchas quieren copiar el modelo de bogota con la misma infraestructura y con los mismos buses (equipo), al hacer esto se corre el riesgo de que el sistema no sea igualmente exitoso debido a las diferencias en la demanda de servicio que se presentan entre bogota y ciudades como Cali o Pereira, haciendo referencia a dos ejemplos. Entonces para los distintos niveles de demanda se tienen distintas tipologías de vehículos e infraestructura, esta infraestructura y estos equipos producen una capacidad que la cual satisface la demanda de trasporte. Cabe anotar que tanto el exceso de capacidad como la sub oferta son ineficientes dentro del sistema y de esta manera se justifica hacer una optimización.. 3.

(9) 4. MARCO TEÓRICO Para empezar este marco teórico se considera necesario: primero definir que el modo el cual se va a basar este trabajo de grado es el modo BRT que en ingles significa (rapid b us transit). BRT es un sistema de transporte que se basa en vehículos con ruedas de caucho, el cual combina estos vehículos con estaciones, vías exclusivas y servicios en un sistema que tiene una identidad propia. Haciendo todo esto de una manera que satisfaga a un mercado 1 específico y este en armonía con sus alrededores . Otra de las diferencias. básicas del modo BRT con los otros modos de transporte es que este modo se diseña con las necesidades del consumidor en mente y no alrededor de una tecnología especifica. Por eso se puede decir que el modo BRT es una 2 colección de los mejores rasgos que ofrecen otros modos. Se puede ver que. este modo toma unos vehículos de ruedas de caucho similares a los buses utilizados en otros sistemas de transporte y que la idea de una vía propia es muy similar a la del modo de un tren ligero pero como se menciono antes toma buenas características de otros métodos para satisfacer las necesidades de consumidores de la mejor manera y con un costo muy reducido. 3 Estas son las principales características del modo BRT .. •. Vías exclusivas;. •. Rápido abordaje y acomodamiento;. •. Los traslados libres entre las líneas;. •. La colección de tarifa y comprobación de la tarifa fuera del vehículo;. •. Estaciones seguras y cómodas;. •. Mapas de la ruta claros,. •. La tecnología de ubicación de vehículo automática. •. Integración modal en las estaciones;. •. Vehículos con estándares ambientales altos;. •. Excelente marketing y servicio al cliente.. 1. Fuente: TRANSIT COOPERATIVE RESEARCH PROGRAM, Volume 2: Implementation Guidelines, pg 10. 2 Fuente: BRT planning guide TRANSMILENIO S.A. GTZ, pg 10 3 Fuente: BRT planning guide TRANSMILENIO S.A.GTZ, pg 10. 4.

(10) Estas características son enfocadas a que el modo sea competitivo enfrente de los otros modos ofrecidos en la ciudad y a la satisfacción de la necesidad de transporte optimizando el costo y la comodidad del usuario.. 4.1. LOS VEHÍCULOS. 4.1.1. Características Los vehículos que se utilicen en el modo BRT deben ser vehículos que puedan satisfacer la demanda que se presente en el sistema sin problemas ni sobre costos. Estos vehículos deben ser fáciles de abordar y no deben presentar problemas para una buena distribución de los pasajeros. Se debe proveer a estos de un número suficiente de puertas y de corredores anchos, esto para que el flujo de entrada/salida sea óptimo y siempre tratando de maximizar el número de personas paradas que pueda llevar el bus y no el número de pasajeros sentados ya que los últimos ocupan casi dos veces y media el 4. espacio que utiliza una persona parada. 4.1.2. Capacidad de vehículos. Estas capacidades de vehículos serán utilizadas para definir la capacidad del sistema en pasajeros por hora-sentido. La capacidad máxima del vehículo esta establecida por lo fabricantes, pero que tanto se permite alcanzar esa capacidad en el sistema depende de los estándares culturales aceptables de acomodación. La opción de combinar vehículos para suplir distintas demandas (horas picos - horas valle), se descarta, ya que al hacer esto se tiene costos de vehículos mas altos debido a la perdida de economía de escala cuando solo se trabaja con un solo vehículo, dificultad de acomodar las estaciones a las diferentes configuraciones de puertas de los buses, y mayor complejidad en la 5. operación del sistema incurriendo en mayores gastos en esta.. 4. Fuente: TRANSIT COOPERATIVE RESEARCH PROGRAM, Volume 2: Implementation Guidelines, pg 11. 5 Fuente: BRT planning guide TRANSMILENIO S.A. GTZ, pg 75. 5.

(11) 4.1.3. TIPOS DE VEHÍCULOS. 6. Imagen 1. Bus Hyundai 9 metros pax 70, 30 sentados 40 de pie. 7. Imagen 2. Bus Hyundai 11 metros 90 pax, 38 sentados 52 de pie. 8. Imagen 2. Bus Mercedes Benz 12 metros, capacidad 103 pax, 28 sentados 75 de pie. 9. Imagen 4. Bus Mercedes Benz 15 metros, capacidad 133 pax, 42 sentados 91 de pie. 6 7 8 9. Imagen 1 fuente www.hyundai.com Imagen 2 fuente www.hyundai.com Imagen 3 fuente www.mercedes-benz.es Imagen 4 fuente: www.mercedes-benz.es. 6.

(12) 10. Imagen 5. Bus Mercedes Benz 18 metros, capacidad 148 pax 48 sentados 100 de pie. 11. Imagen 6. Bus MAX 18 metros capacidad 130 pax, 40 sentados, 90 de pie 4.2. INFRAESTRUCTURA A continuación se van a definir algunos términos básicos que serán de mucha utilidad para calcular la capacidad de la infraestructura en cuanto a corredores y estaciones.. 4.2.1. Intervalo de servicio Generalmente cuando se habla del intervalo de servicio, se habla del tiempo que hay entre la llegada de dos vehículos. En ingles la palabra que se utiliza es Headway, lo cual traduciría en términos generales algo así como ventaja. Este tiempo de servicio que puede ser también visto como la cantidad de vehículos que llegan en un tiempo determinado, por ejemplo si el headway es de 60 segundos es análogo decir que llega un vehículo por minuto o 60 vehículos por hora, claro esta, si se asume que la llegada se hace a una taza constante. Definir este tiempo es muy importante ya que éste,. en un servicio de. transporte público debe ser el menor posible para que el sistema sea 10 11. Imagen 5 fuente www.mercedes-benz.es Imagen 6 fuente www.maxride.com. 7.

(13) competitivo con el modo de vehículo particular. Los clientes de por si tienden a percibir que el tiempo de espera es mayor al que realmente es y además este tiempo tiene una relación directamente proporcional con los factores de carga de los buses, entre mas tiempo transcurra entre la llegada de dos buses, mayor va ser la carga de pasajeros que tengan que manejar los vehículos. Si este tiempo es muy grande los vehículos tendrían un exceso de pasajeros o no podría servirle a la demanda, haciendo de esta manera que el modo se vuelva menos competitivo frente a otros debido a la incomodidad y molestias causadas a los usuarios de este servicio de transporte publico. El inverso del intervalo de servicio es la frecuencia, es ésta la que se expresa en número de vehículos por unidad de hora y la que se usa la mayoría de las veces para hacer los cálculos de capacidades. 4.2.2. Tiempo de viaje El tiempo de viaje es una de las características más importantes en un sistema de transporte ya que los usuarios quieren que éste sea el menor posible por cuanto miden así la efectividad del sistema. El tiempo de viaje que opera en un sistema de transporte masivo como un BRT se puede dividir en 4 •. 12. Tiempo en marcha (Running time): tiempo que gasta un vehículo para viajar de estación en estación. •. Tiempo de parada (Dwell time): tiempo que el vehículo esta detenido en una estación.. •. Tiempo de espera (Wait time): tiempo gastado por pasajeros que esperan abordar un bus. •. Tiempo de transferencia (transfer time): tiempo gastado por los pasajeros al transferirse del sistema BRT a otro sistema. 4.2.3 Tiempo en movimiento (Running time) Este tiempo depende principalmente de cómo estén configurados los corredores del sistema, ya que dicha configuración dictara las intersecciones, el tráfico de otros buses, las estaciones de parada, si se cuenta con sobre pasos 12. Fuente: Characteristics of Bus Rapid Transit for Decision-Making, Federal Transit Administration, agosto 2004, pg 126. 8.

(14) en las estaciones, los pasos peatonales y demás aspectos que son definidos cuando se precisa que tipo de corredor se va a usar en el sistema. 4.2.4. Tiempo de parada (Dwell time) Este representa el tiempo que el bus del sistema gasta en cargar y descargar pasajeros. Este tiempo puede llegar a representar casi el 30% del tiempo total de viaje en los recorridos corrientes, un 15% en los servicios de espera y un 13. 40% del tiempo total de demora.. 14. El tiempo parado depende de las siguientes características. •. Los volúmenes de flujo de pasajeros;. •. El número de puertas del vehículo;. •. El ancho de las puertas del vehículo;. •. Las características de la entrada (a nivel o elevada);. •. El espacio abierto cerca de las puertas (tanto en el vehículo como en la estación).. El tiempo muerto en una estación específica puede ser calculado multiplicando el mayor flujo de entrada y salida de pasajeros por el tiempo promedio de servicio por persona. Por esta razón los tiempos muertos durante las horas pico van a ser mayores debido a la mayor afluencia de pasajeros. Con el tiempo muerto se puede definir el nivel de saturación que se presenta en una estación específica. 15 bus s (F ) h Ns = (Tm ) * s bus 3600 h Formula 116. Ns: nivel de saturación Tm: tiempo muerto 13. Fuente: Characteristics of Bus Rapid Transit for Decision-Making, Federal Transit Administration, agosto 2004, pg 137 14 Fuente: BRT planning guide, TRANSMILENIO S.A.., GTZ, pg 76 15 Fuente: BRT planning guide, TRANSMILENIO S.A.., GTZ, pg 76 16 Fuente: BRT planning guide, TRANSMILENIO S.A.., GTZ, pg 76. 9.

(15) F: Frecuencia de servicio El nivel de saturación es un valor entre 0 y 1. Cuando este valor se aproxima a 1, la posibilidad de que haya cola o se aumente, en los buses aumenta. Para disminuir este tiempo es muy importante que los vehículos tengan buenas vías. de acceso y de igual forma que los pasajeros puedan descender y. ascender fácilmente, esto se logra a través de puertas y corredores internos amplios que permitan un fácil flujo.. 4.2.5. Tiempo de espera (Wait time) Ya que el tiempo de espera es el tiempo que pasa el usuario esperando por el vehículo para transportarse, este ve el tiempo pasado en la estación como una carga, por eso debe ser un propósito el disminuirlo. El objetivo es diseñar el sistema de tal manera que aun en la hora pico un pasajero que llegue sin un horario establecido de manera aleatoria pueda experimentar tiempos de espera 17 breves. Esto puede ser logrado aumentando la frecuencia de buses ycreando. servicios expresos, los cuales se detendrán en estaciones designadas yno en todas como un servicio corriente.. 4.2.6. Tiempo de transferencia (transfer time) Este componente del tiempo de viaje puede ser reducido creando estaciones de transferencia y colocando infraestructura como puentes y parqueaderos que 18. reduzcan el tiempo de caminata.. También se tiene que evitar el tiempo de caminata entre estaciones internas de la misma red. Esto sucede en redes con varias troncales que se cruzan entre si y no cuentan con servicio de bus que las interconecte apropiadamente, si no que se apoyan en infraestructura como puentes y túneles peatonales para hacer esta transferencia imponiendo mayor tiempo de caminata, resultando. 17. Fuente: Characteristics of Bus Rapid Transit for Decision-Making, Federal Transit Administration, agosto 2004, pg 145 18 Fuente: Characteristics of Bus Rapid Transit for Decision-Making, Federal Transit Administration, agosto 2004, pg 145. 10.

(16) incomodo para el usuario quien castiga estas molestias haciendo uso de otros sistemas de transporte públicos. 4.2.7. Estaciones Las estaciones son un gran enlace entre el sistema BRT, los usuarios y otros modos de transporte público. Las estaciones ayudan a que el sistema adquiera una identidad de marca además de diferenciarlo de otros servicios de trasporte con buses. Hay que tener en cuenta que las estaciones del sistema BRT van a manejar un gran número de pasajeros y deben ser mejores en muchos sentidos que las estaciones del servicio de buses corrientes. Esto pasa ya que los corredores del sistema BRT son corredores de gran demanda con un número limitado de paradas. El tipo de estaciones que se encuentran van desde refugios bien iluminados hasta complejas estaciones de transferencia con muchas comodidades para el 19. usuario.. Las estaciones del sistema BRT cuentan con ciertas características especiales las cuales serán decisivas para los parámetros de capacidad y tiempo que se 20. quiera manejar. •. Tipo de estación: las estaciones pueden ser como se menciono anteriormente, muy precarias, compuestas de un techo que provea protección del clima, o estaciones diseñadas especialmente para el sistema que dé la mayor protección posible (semejante al las estaciones de TRANSMILENIO S.A. Bogota) con buen acceso e información sobre los buses, hasta estaciones de transferencia con pasos deprimidos y grandes corredores, con baños y servicio de teléfono y muchas comodidades para el usuario.. 19. Fuente: Characteristics of Bus Rapid Transit for Decision-Making, Federal Transit Administration, agosto 2004, pg 55 20 Fuente: Characteristics of Bus Rapid Transit for Decision-Making, Federal Transit Administration, agosto 2004, pg 55. 11.

(17) •. Altura de la plataforma: esta característica afecta dos cosas principalmente, una de ellas es el acceso al sistema de personas discapacitadas o de la tercera edad, las cuales por obvias razones no pueden subir los escalones que hay a la entrada de los buses, lo cual tiene solución haciendo plataformas elevadas y configurando la entrada de los buses de esa manera. Y la segunda es el tiempo muerto. Cuando se utilizan plataformas elevadas, eliminando de esta manera los escalones de la entrada de los buses, se garantiza una entrada y salida de pasajeros más fluida disminuyendo el tiempo que el bus tiene que estar parado en la estación. La contraparte a esta opción de configuración de estaciones es que le resta flexibilidad y versatilidad al sistema, ya que el bus que va por las troncales no puede salir a operar fuera de éstas, sometiendo a éste a solo interactuar en estaciones con esa característica.. •. Acceso a las estaciones: el acceso con el que se provea. a las. estaciones es importante ya que ésta es la manera como el sistema de transporte se relaciona con la ciudad. El acceso puede variar y ser totalmente enfocado a los peatones con puentes peatonales y pasos deprimidos. A ser enfocado a captar demanda de sitios lejanos para lo cual se deben adecuar parqueaderos para motocicletas y automóviles. Esto depende del sitio y el ambiente que rodea a la estación. •. Sobrepasos: esta característica es muy útil cuando se tiene muchos vehículos que pasan por un punto y todos estos no paran en la estación. Los vehículos que no necesiten parar pueden hacer uso del sobrepaso así evitando demoras innecesarias que afectarían enormemente el tiempo de viaje y crearían colas de vehículos volviendo el sistema ineficiente. Además este tipo de infraestructura se requiere para obtener la capacidad extra que generan los servicios expresos. •. Paradas por estación: el número de paradas de una estación puede incrementar considerablemente la capacidad de transportar pasajeros del sistema. La parada o bahía, es el área en donde el vehículo se 12.

(18) alineará con la estación para detenerse, cargar y descargar pasajeros. Al tener más de una bahía en una misma estación significa que distintas rutas pueden parar al mismo tiempo disminuyendo así la probabilidad de una cola de buses y mejorando el tiempo de viaje del sistema. Es sumamente importante que cuando se cuenta con múltiples paradas, también se cuente con sobrepasos en las vías ya que de esta manera los buses pueden acceder a las paradas que están después de la que esta siendo ocupada por un bus. 21. 4.2.8. Corredores Los corredores juegan un papel principal en los sistemas BRT ya que dependiendo de la configuración y diseño de estos, se van a desprender muchos otros parámetros, como que tipo de estación es posible construir (por restricciones espaciales) hasta la forma en que la gente va a percibir el sistema. Agregando a lo anterior los corredores del sistema son casi siempre el ítem que mas costo tiene en todo el proyecto. Así que cuando se decide que tipo de corredor se quiere usar para el sistema, el dinero disponible va a ser un factor decisivo. Otro factor que puede decidir que tipo de corredor se utiliza es el espacial. Cuando se quiere llevar el sistema a través de un sitio donde las vías existentes son angostas. Por ejemplo un barrió colonial como la Candelaria en Bogota. Dicho barrio está declarado patrimonio arquitectónico nacional así que demoler casas para ampliar las vías y hacer un carril exclusivo para el sistema no es una opción. Se debe contemplar otras alternativas así el dinero este ahí para invertir. Un ejemplo de esto es el centro histórico de la ciudad de Quito Ecuador, en donde se cerraron calles y se volvieron exclusivas para el sistema del trole bus.. 22. Los corredores del sistema deben cumplir con ciertas características 23. especiales.. 21. Fuente: BRT planning guide, TRANSMILENIO S.A.., GTZ, pg 77 Fuente: visita personal a las ciudad de quito año 1998. 23 Fuente: Characteristics of Bus Rapid Transit for Decision-Making, Federal Transit Administration, agosto 2004, pg 46 22. 13.

(19) •. Grado de segregación: esta característica nos dice si el sistema va a compartir la vía con el tráfico normal de una ciudad o va a tener su propio carril apartado de los otros por distintos métodos. La decisión de si el sistema opera sobre su propio carril puede ser una decisión que ahorre mucho tiempo de viaje. Como es de esperarse si los vehículos del sistema tienen que mezclarse con los demás vehículos de la ciudad, el tiempo de viaje es prácticamente impredecible ya que estos se verán envueltos en demoras por congestiones en intersecciones y demás particulares que se encuentran el tráfico de una ciudad. Si por el contrario se utiliza un carril exclusivo para los buses del sistema, todos los factores de este se verán beneficiados. La seguridad para los pasajeros aumenta, los tiempos de viaje disminuyen, la puntualidad mejora, haciendo el sistema más atractivo para los viajeros y finalmente atrayendo más usuarios.. •. Delimitaciòn de los corredores: como se mencionó en la característica anterior los carriles del sistema pueden estar separados de los carriles comunes por distintos métodos. Entre estos métodos están: pintar de otro color el pavimento, texturizar el pavimento, señalizar la vía como exclusiva de bus o cerrar completamente el carril para uso exclusivo de los buses. El factor decisivo en esta característica puede ser la educación que tenga la ciudadanía para respetar las normas de tráfico y el alcance que se le quiera dar a la segregación del tráfico.. Ejemplos de los tipos de corredores. Imagen 7. 24. 24. Fuente: Characteristics of Bus Rapid Transit for Decision-Making, Federal Transit Administration, agosto 2004, pg 46. 14.

(20) Carriles de tráfico mixto en los Ángeles Estados Unidos. Los Ángeles metro rapid. Costo 0.1 – 0.29 millones de dólares por milla. Imagen 825 Vía reservada solo para buses. Boston Silver Lane. Boston EE.UU. Costo 2.5 – 2.9 millones de dólares por milla.. Imagen 9. 26. Vía exclusiva totalmente separada. Eastway Pittsburgh. Pittsburgh EE.UU. Costo 6.5 – 10.12 millones de dólares por milla.. 25. Fuente: Characteristics of Bus Rapid Transit for Decision-Making, Federal Transit Administration, agosto 2004, pg 46 26 Fuente: Characteristics of Bus Rapid Transit for Decision-Making, Federal Transit Administration, agosto 2004, pg 47. 15.

(21) Imagen 1027 Vía con pavimento en color diferente. Key Routes, Nagoyara Japón.. Imagen 11. 28. Corredor con separador alzado. Optibus. León de Guanajuato México. Como se puede observar en las imágenes, hay distintos tipos de configuración, cada una con un grado de segregación diferente y con el resultado en común que todas se ajustan al lugar donde son aplicadas y por eso son soluciones eficientes de trasporte. 4.2.9. Capacidad del sistema Una definición de capacidad es “El número máximo de pasajeros que pueden llevarse a lo largo de la sección crítica de la ruta de BRT durante un período dado de tiempo, bajo las condiciones de operación especificas, sin demoras 29. anormales, riesgo, o restricción y con un certeza razonable.”. La capacidad máxima del sistema es una función de las siguientes capacidades. La capacidad del vehículo (capacidad en pasajeros), la capacidad de las estaciones (capacidad de vehículos y pasajeros) y la capacidad de los corredores (capacidad en vehículos) 30 Al definir la capacidad personas hay que tener 3 aspectos en cuenta , como. se muestra en el siguiente diagrama.. 27. Fuente: Characteristics agosto 2004, pg 48 28 Fuente: Characteristics agosto 2004, pg 48 29 Fuente: Characteristics agosto 2004, pg 191 30 Fuente: Characteristics agosto 2004, pg 193. of Bus Rapid Transit for Decision-Making, Federal Transit Administration, of Bus Rapid Transit for Decision-Making, Federal Transit Administration, of Bus Rapid Transit for Decision-Making, Federal Transit Administration, of Bus Rapid Transit for Decision-Making, Federal Transit Administration,. 16.

(22) M áxima capacidad de personas. Capacidad de pasajeros del vehículo. Capacidad de vehículos de la infraestructura Capacidad de personas. Capacidad de diseño. Características de la demanda del pasajero. Capacidad de operación Diagrama 1. 31. 4.2.10. Máxima capacidad de personas Como se puede ver en el diagrama 1 la máxima capacidad de personas está definida por tres aspectos, la capacidad de pasajeros del vehículo, la capacidad de vehículos de la infraestructura y las características de la demanda del pasajero. •. Capacidad de pasajeros del vehículo: esta capacidad se refiere estrictamente a cuantos pasajeros puedo acomodar sentados yparados dentro del vehículo que escogí para mi sistema. Esta depende directamente de las características físicas del bus. Cuan largo y ancho es representa cuantas sillas tiene y en que disposición.. •. Capacidad de vehículos de la infraestructura: esta capacidad define cuantos vehículos pueden usar la infraestructura del sistema en un determinado periodo de tiempo. Esta capacidad no está dada por sus características individuales, si no que está restringida por la componente. 31. Fuente: generación propia. 17.

(23) de menor capacidad. Por ejemplo. Puede ser el caso que los corredores den abasto con un número x de vehículos pero si una estación especifica no puede manejar tal número entonces se presentarán demoras y colas en el sistema por causa de esa estación. Por eso la capacidad de vehículos de ese sistema será el número de vehículos que pueda manejar esa estación. •. Características de la demanda del pasajero: esta afecta el sistema por que dictamina donde van a estar los puntos mas críticos de carga y descarga de pasajeros. Estos serán los futuros “cuellos de botella” del sistema. En cuanto a la demanda de pasajeros hay que tener en cuenta que entre mas pareja sea la distribución, mayor será la capacidad del sistema. Entre mas largos sean los viajes que hagan los pasajeros, menos serán los viajes que se puedan programar con horarios establecidos y grandes concentraciones de pasajeros. Por lo tanto los viajes largos pueden llevar a que los tiempos muertos en las estaciones sean los máximos.. 4.2.11. Capacidad de diseño La capacidad de diseño del sistema puede ser definida por políticas que tomen los operadores teniendo en cuenta factores como la seguridad, el confort y la manejabilidad del sistema. Estos factores son definidos con políticas tales como que el número de vehículos por hora deba tener un máximo para que los vehículos respeten una velocidad máxima.. 4.2.11. Capacidad de operación Esta capacidad esta definida por la demanda real que llega al sistema. Esta demanda generalmente es menor a la esperada, de esta manera se puede operar con menor número de vehículos o menor frecuencia de estos y responder a la demanda que pide el sistema; a medida que la demanda crece el sistema se puede expandir. Un ejemplo de esto es el sistema de TRANSMILENIO S.A. de Bogota el cual cuenta con 5 tipos diferentes de. 18.

(24) estaciones de paradas. Cada una de estas estaciones puede ser ampliada hasta el siguiente tipo 32 La siguiente grafica ilustra de manera clara los distintos componentes de la capacidad del sistema.. Imagen 7. 33. 4.3. Cálculos de capacidad Los cálculos de la capacidad de personas del sistema se realizan teniendo en cuenta todos los aspectos anteriormente discutidos. Los tiempos de viaje, la frecuencia de los vehículos, la configuración de las estaciones, el tamaño de los vehículos.. Los cálculos de las personas que pueden ser atendidas en una estación por hora por sentido se pueden realizar con la siguiente formula. Cf = Cv ⋅ Fc ⋅ F ⋅ Nb Formula 2. 34. Cf= Capacidad de flujo (pasajero por sentido por hora) F= Frecuencia de vehículos (vehículos por hora) Fc= Factor de carga. 32. Proyecto de Transporte Urbano para Santa Fe de Bogotá, Steer Davies Gleave, capitulo 5 Imagen 7, Fuente: Characteristics of Bus Rapid Transit for Decision-Making, Federal Transit Administration, agosto 2004, pg 195 34 Fuente: BRT planning guide, TRANSMILENIO S.A.., GTZ, pg 79 33. 19.

(25) Cv= Capacidad del vehículo (pasajeros) Nb = número de bahías por estación El calculo de cuantas personas pueden ser transportadas por hora sentido en el sistema se calcula tendiendo en cuanta dos factores, la frecuencia de los buses, la cual es la capacidad de los corredores y la capacidad en pasajeros del bus. La capacidad de los corredores varia dependiendo de la configuración de estos. Si solo se tiene un carril se pueden manejar cerca de 60 buses por hora, ya que la capacidad de los corredores se ve truncada por la capacidad de las estaciones para atender a los buses. Si se cuenta con carriles de sobrepaso se pueden manejar más o menos 200 buses por hora y si se cuentan con dos carriles la capacidad se sube hasta 320 buses por hora. La subida de la capacidad para las configuraciones de dos carriles y carril de sobre paso se 35. debe a que se pueden implementar servicios expresos.. A continuación se presentan algunos valores bases de los parámetros mencionados en la formula dos. Dichos valores según la fuente son valores promedio de algunos sistemas BRT del mundo. FACTOR La capacidad del vehículo, autobús normal La capacidad del vehículo, autobús articulado El factor de carga, hora pico El factor de carga, hora valle Los intervalos, hora pico Los intervalos, hora valle Tiempo muerto, hora pico en estación Tiempo muerto, hora valle, en estación Tiempo muerto, hora pico en Terminal Tiempo muerto, hora valle, en Terminal El número de bahías. RANGO TIPICO 60 - 75 pasajeros 140 - 170 pasajeros 0.80-0.90 0.65-0.80 1-3 minutos 4-8 minutos 15 -25 segundos 17- 30 segundos 20 – 40 segundos 2 – 4 minutos 1-5 bahías. Tabla 136 4.4. Análisis económico El análisis económico que se piensa hacer en este trabajo de grado es sobre las combinaciones de infraestructura y equipo que se formen. Dado esto a continuación. se va a nombrar y explicar los parámetros que rigen dicho. análisis.. 35 36. Fuente: entrevista con el ingeniero Mario Valbuena. TRANSMILENIO S.A... Bogota, diciembre 2005 Fuente: BRT planning guide, TRANSMILENIO S.A.., GTZ, pg 79. 20.

(26) Para efectos de la evaluación económica se considera un periodo de 10 años de duración de la Inversión, debido a que los equipos (los buses) tienen esa vida útil.. Para hacer el análisis económico de las alternativas se va a utilizar el método de Beneficio/Costo. Esta razón se define como la razón del valor equivalente de los beneficios al valor equivalente de los costos. Las razones equivalentes pueden ser tanto el VPN como el VAE. con tal que se mantenga una. 37. homogeneidad en los cálculos.. 4.4.1. Los beneficios Los beneficios de sistemas de BRT son en mayor parte un resultado de de viaje más rápidos, frecuencia más alta, y la confianza en el servicio que se traduce en mayor cantidad de gente montándose en el sistema, menores costos de operación, menor consumo de combustible, mejor seguridad, y los beneficios de desarrollo de el espacio. 38. 4.4.1.1. Mayor volumen de pasajeros. Los sistemas BRT tienen 2 componentes en sus viajeros. Viajeros atraídos, viajeros generados. Los viajeros atraídos son personas que dejan el modo de transporte que utilizan y se cambian al sistema BRT, las razones pueden ser por ahorro de tiempo, por comodidad y hasta por la identidad que tiene el sistema. Los viajeros generados son los viajeros que antes no hacían ese viaje y a partir de la implementación del nuevo modo, lo empiezan a hacer. En Houston, TX en Estados Unidos, el 30% de los viajeros fueron generados y el 70% fueron atraídos de otros modos de transporte. En la ciudad de Honolulu, Hawai en Estados Unidos, se tubo un incremento de 3000 viajes diarios a 6500 viajes por día desde que el sistema BRT entro en operación.. 39. 37. Fuente: Ingeniería económica de DeGarmo. 12va edición, Sullivan, Wicks y Luxhoj. Cap 11 Pg 493 Fuente: TRANSIT COOPERATIVE RESEARCH PROGRAM, Volume 2: Implementation Guidelines, pg 175. 39 Fuente: TRANSIT COOPERATIVE RESEARCH PROGRAM, Volume 2: Implementation Guidelines, pg 175 38. 21.

(27) A continuación una tabla que resume algunas ganancias de viajeros en ciudades de Estados Unidos.. Ciudad Los Angeles Miami Brisbane Vancouver Boston. Ganancia de viajeros + 30% + 80% + 60% + 20% + 50% Tabla 240. Tiempo para lograrlo > 2 años > 4 años > 18 meses > 1 año > 5 meses. Como se puede ver en la tabla dos los viajeros aumentaron en todos los casos, lo que asegura que el sistema tenga una buena demanda de servicio y por consiguiente gente que va a pagar la tarifa por usarlo. 4.4.1.2. Ahorro en tiempo de viajes. Debido a la mayor frecuencia de buses, a la capacidad de estos, a los corredores separados del tráfico mixto, a las estaciones, a la entrada por plataforma, al pago fuera del bus, entre otros los viajeros que utilizan el sistema BRT experimentan una disminución en el tiempo de viaje. Un pequeño ahorro de tiempo solo tiene beneficios para el pasajero; si el tiempo ahorrado sigue subiendo se reducen los requisitos de flota y los costos de operación directos; Un ahorro de tiempo de más de 5 minutos en un viaje de trabajo urbano típico pueden afectar la escogencia modal y bajo ciertas 41. circunstancias, puede ser impulsor el desarrollo del espacio.. Para definir correctamente el valor que tiene el ahorro del tiempo nos referimos a la formula tres a continuación.. 40. Fuente: TRANSIT COOPERATIVE RESEARCH PROGRAM, Volume 2: Implementation Guidelines, pg 175 41 Fuente: TRANSIT COOPERATIVE RESEARCH PROGRAM, Volume 2: Implementation Guidelines, pg 175. 22.

(28) ahorrotiempo = CpHp * th * Vtp * 10.5 * 299 * Na Formula 3. 42. CpHp: Cantidad de pasajeros en la hora pico. (Pasajeros/hora) th: Tiempo ahorrado ($/hora) Vtp: Valor del tiempo por persona. ($/persona) Na: Años de vida útil La constante de 10.5 es la cantidad de horas diarias que en promedio trabajaría el sistema. Este número ayuda a que sea posible usar la cantidad de pasajeros de la hora pico para no tener que diferenciar entre horas pico yhoras valle.. La constante 299 es el número de días que el sistema estaría en servicio durante un año. Este número hace equivalente los días de baja demanda con los días de alta demanda.. La cantidad de pasajeros en la hora pico va a ser asumida como la capacidad del sistema dentro de nuestro trabajo. En un estudio más profundo ésta seria el resultado de análisis de matrices origen destino en el caso que el sistema sea totalmente nuevo o el resultado de mediciones de campo en el caso que el sistema ya exista.. El tiempo ahorrado es la diferencia entre un tiempo base de empleado por las personas en transporte y el tiempo nuevo con el sistema actual. Como se calcula ésta demora se explicará mas adelante en éste marco teórico.. Para el valor del tiempo por persona nos referimos al caso de la ciudad de Bogota en donde la transformación monetaria de los ahorros de tiempo estimados. entre el escenario-base y los diferentes escenarios con. TRANSMILENIO S.A. exigió la estimación de un valor de la unidad de tiempo 42. Fuente: Entrevista personal Ing. Raúl Roa, director operaciones TRANSMILENIO S.A.., Bogota dic 2005. 23.

(29) para cada categoría de viajero según sus características socioeconómicas. Por medio de encuestas de preferencias declaradas, fue posible conocer la valoración del tiempo para diferentes tipos de usuarios y según el motivo del viaje. El valor estimado unitario del tiempo para el caso de Bogotá se estimó en 0.20 USD/hora para personas que trabajan pertenecientes a los estratos 1. 2, 3. Se realizo para estos estratos socio-económicos ya que la mayor parte de la demanda pertenece a estos estratos, así que la mayor parte del beneficio la 43. obtendrán las personas cuyo valor del tiempo se promedio en 0.20 USD/hora.. Otro estudio realizado por la firma PNVD arrojo un resultado de 0.85 USD/hora pero es un valor subjetivo que se le asigno al tiempo y debido a las diferencias entre. los. dos. estudios. se prefiere usar el método que se usa. internacionalmente el cual consiste en que el valor de una hora se calcula con la mitad de el salario devengado. Así que el salario mínimo mensual en Colombia es de $381.000 pesos para diciembre de 2005 al dividirlo por dos se tienen $190.750 pesos, si se trabajan 240 horas / mes obtenemos que la una hora de tiempo de una persona en Colombia es 794.76 pesos, ahora con la TRM a 2319 pesos por dólar para el promedio del 2005 se tendría que el valor de una hora para un Colombiano en dólares es de 0.34 USD/hora El número de años que de vida útil como fue explicado anteriormente se utiliza para la evaluación económica y se asume de diez años. Al multiplicar todo lo anterior en la formula 3 por los diez años, obtenemos el valor total del ahorro en el tiempo en una década.. 4.4.1.3. Ahorros en medio ambiente operación y mantenimiento. Los ahorros de tiempo de viaje asociados con buses que operan en su propia vía también son asociados con los efectos beneficiosos en los costos de operación, seguridad, y los beneficios medioambientales. El sistema de. 43. Proyecto de Transporte Urbano para Santa Fe de Bogotá, Steer Davies Gleave, capitulo 9. 24.

(30) Transitway de Ottawa requiere 150 buses menos que si el sistema de Transitway no existiera resultando en ahorros de aproximadamente $58 millones en costos de vehículos y $28 millones anuales en costos de operación y mantenimiento. El túnel del autobús de Seattle ha reducido la congestión de buses en la superficie en un 20%. Los buses que usan el túnel tienen un 40% menos de accidentes que en los. que funcionan en tráfico mixto.. TRANSMILENIO S.A. de Bogotá redujo las fatalidades entre los usuarios del tránsito en 93%. Además, se redujeron 40% en los contaminantes durante los primeros 5 meses de funcionamiento. Curitiba usa 30% menos combustible per. Cápita para el transporte que otras ciudades brasileñas de mayor tamaño. 44. 4.4.2. Costos. Los costos que acarrea un sistema BRT incluyen, los corredores y estaciones, el mantenimiento de estos y el pago al organismo de control en la parte pública y en la parte privada se encuentran las inversiones en los buses con su respectivo mantenimiento y el Costo de Funcionamiento del Servicio de Transporte Público. Los costes de desarrollo de Infraestructura del BRT reflejan la situación, tipo y complejidad de la construcción. Los costos promedios reportados en Estados Unidos eran $272 millones por milla para los túneles del autobús (2 sistemas), $7.5 millones por milla para corredor independiente, de alta calidad (12 sistemas) $6.6 millón por milla para corredor medio arteria (5 sistemas), $1 millón por milla para el tráfico mixto y/o sendas de autobús de restricción (3 45. sistemas).. A continuación un breve explicación de cada uno de los costos del sistema 46. BRT. 44. Fuente: TRANSIT COOPERATIVE RESEARCH PROGRAM, Volume 2: Implementation Guidelines, pg 176 45 Fuente: TRANSIT COOPERATIVE RESEARCH PROGRAM, Volume 2: Implementation Guidelines, pg 176 46 Fuente: Proyecto de Transporte Urbano para Santa Fe de Bogotá, Steer Davies Gleave, capitulo 9. 25.

(31) 4.4.2.1. Costos de construcción. Los costos de la construcción de la infraestructura dependen del largo y complejidad de ésta.. 4.4.2.2. Costos de mantenimiento. Los costos del mantenimiento de la infraestructura son función de la longitud de la misma, y del número de corredores que entrarán en funcionamiento durante la vida útil del proyecto para las diversas características geométricas (superficie, carril de bus). Se considera despreciable el ahorro en costos de mantenimiento en la red vial de transporte público existente. Una buena aproximación a la verdad de los costos de mantenimiento es decir que será el 1% de la inversión durante los diez años de la vida útil. 47. 4.4.2.3. Costos de funcionamiento. Los costos de funcionamiento están relacionados con la actividad de costos de personal en el modelo desarrollado para realizar la evaluación económica y están relacionados con la gerencia, planeación, control, vigilancia y aseo.. 4.4.2.4. Costos equipo. Los costos de los buses se obtienen directamente del número de vehículos necesarios para atender la demanda que se estima captar cada año. 4.4.2.5. Costos de mantenimiento de equipos. Los costos de mantenimiento del los buses son función de los vehículosKilómetro ofrecidos, para diversos costos unitarios de mantenimiento por vehículo-Kilómetro según tipo de material móvil.. 4.4.2.6. Costos de explotación. Los costos de explotación dependen de la oferta efectiva (vehículosKilómetros), necesaria para atender la demanda estimada, según las estimaciones de la demanda.. 47. Fuente: Entrevista personal Ing. Raúl Roa, director operaciones TRANSMILENIO S.A.., Bogota dic 2005. 26.

(32) La siguiente grafica es una buena referencia de los costos y las capacidades de un sistema BRT en comparación con otros sistemas.. Imagen 8. 48. Con esta imagen se puede entender que tan bueno es un sistema BRT, ya que a bajos costos de inversión puede movilizar una gran cantidad de pasajeros, casi la misma cantidad de sistema que puede llegar a costar 10 veces más. 4.4.2.7. Parámetros del análisis Para simplificar el problema que se tiene se decidió realizar el análisis de la razón B/C sobre 3 ítems, la inversión en infraestructura, el mantenimiento de ésta y el ahorro en tiempo que produciría el nuevo proyecto en comparación al proyecto base. La tasa de descuento escogida para el proyecto ha sido estimada en 12%, siendo ésta tasa utilizada ampliamente en diferentes proyectos de transporte en el país y resaltando que dicha tasa coincide aproximadamente con el del tipo de interés real de los títulos de Deuda pública y privada a mediano plazo 49. ya que no existe una fijación de ésta por la autoridad económica.. 48 49. Fuente: BRT planning guide, TRANSMILENIO S.A.., GTZ, pg 23 Fuente: Proyecto de Transporte Urbano para Santa Fe de Bogotá, Steer Davies Gleave, capitulo 9. 27.

(33) El flujo de cada alternativa es de la siguiente manera.. Ahorro de tiempo. Gastos de mantenimiento Inversión. Diagrama 250 El diagrama empieza en el año 0 y termina en el año 10 donde se había dicho que termina la vida útil de los equipos. El panorama del escenario base para la comparación de las opciones es el siguiente: se cuenta con un corredor de 10 kilómetros de largo en el cual la velocidad promedio de desplazamiento es 12km/h, lo cual arroja que para cruzar todo el corredor se demoraría 50 minutos o 3000 segundos. Cualquier tiempo menor a este significa un ahorro en tiempo que es cuantificable en dinero de la manera que anteriormente se explicó.. 5. ANÁLISIS DE CAPACIDADES A continuación podemos ver el análisis de las capacidades de corredores encontradas y la combinación de estas con las capacidades de los distintos buses, con lo cual se conseguirá la capacidad máxima del sistema, como se explico en el marco teórico. 50. Fuente Generación Propia. 28.

(34) 5.1 Capacidades de buses. NÚMERO 1 2 3 4 5 6 7. VEHÍCULO (MARCA). LARGO (METROS). CAPACIDAD DE VEHÍCULOS (PASAJEROS). HYUNDAI HYUNDAI MERCEDES-BENZ BUS MAX MERCEDES-BENZ MERCEDES-BENZ VOLVO. 9 11 12 18 15 18 18. 70 90 103 130 133 148 160. Tabla 451 En la tabla 4 están consignadas las capacidades y el largo de los buses que se consultaron y como ya se dijo son parte del cálculo de la capacidad del sistema. 5.2. Capacidades corredores. LETRA A B C D E F. TIPOS DE CORREDORES. FRECUENCIA (BUSES/HORA). 1 carril 1 carril sin semáforo 1 carril + sobrepaso 1 carril + sobrepaso sin semáforo 2 carriles 2 carriles sin semáforo. 30 60 100. Tabla 5. 200 320 640. 52. En la tabla 5 se encuentran consignadas las capacidades de los corredores expresadas en buses por hora. Se asumió que los corredores que tienen semáforo tienen la mitad de la capacidad por que el bus se demora casi el doble del tiempo.. 51. Fuente: marco teórico trabajo de grado pag 5 y 6 Fuente: Fuente: entrevista con el ingeniero Mario Valbuena. TRANSMILENIO S.A... Bogota, diciembre 2005. 52. 29.

(35) 5.3. Combinación de buses con corredores Esta combinación se realiza con las letras de cada corredor y el número de cada bus, así la combinación 1-A corresponde al bus Hyundai de 70 pasajeros y al corredor de un carril con semáforo de capacidad de 30 buses por hora.. CAPACIDAD COMBINACION (PASAJEROS/HORA SENTIDO. CAPACIDAD COMBINACION (PASAJEROS/HORA SENTIDO. 1-A 1-B 1-C 1-D 1-E 1-F. 2100 4200 7000 14000 22400 44800. 5-A 5-B 5-C 5-D 5-E 5-F. 3990 7980 13300 26600 42560 85120. 2-A 2-B 2-C 2-D 2-E 2-F. 2700 5400 9000 18000 28800 57600. 6-A 6-B 6-C 6-D 6-E 6-F. 4440 8880 14800 29600 47360 94720. 3-A 3-B 3-C 3-D 3-E 3-F. 3090 6180 10300 20600 32960 65920. 7-A 7-B 7-C 7-D 7-E 7-F. 4800 9600 16000 32000 51200 102400. 4-A 4-B 4-C 4-D 4-E 4-F. 3900 7800 13000 26000 41600 83200. Tabla 653 A continuación esta la grafica de capacidad versus tipo de corredor. 53. Fuente: generación propia. 30.

(36) 120000. capacidad (pax/hora sen tid o). 100000. 80000. HYUNDAI 9 HYUNDAI 11 MERCEDES-B ENZ 12 BUS MAX 18. 60000. MERCEDES-B ENZ 15 MERCEDES-B ENZ 18 VOLVO 18 40000. MERCEDES-B ENZ 18. 20000. 0 1 carril. 1 carril sin semafor o. 1 carril + sobrepaso. 1 carril + sobrepaso sin semaforo. 2 carriles. 2 carriles sin semaforo. frecuencia (buses/hora). Grafica 154 Para la capacidad de las estaciones se trabaja con 5 niveles de estación ya que la restricción de capacidad esta dada por lo corredores, entonces no es necesario incluir la capacidad de las estaciones en el análisis.. A demás se tiene que la capacidad de las estaciones se calcula para un sitio de demanda específico. Por ejemplo en una zona comercial en donde se encuentren varios centros comerciales, negocios y oficinas, va a tener un gran afluente de personas que van a usar el sistema por lo tanto la estación que se ubique en dicho sitio tiene que ser grande. Al no ser este el caso, por que se esta haciendo para un caso en general, la única diferencia de las estaciones seria si se cuenta con 1, 2, 3, 4 o con 5 bahías de parqueo para los buses. Siendo obvio que entre mas bahías tenga más capacidad tienen las estaciones.. 54. Fuente: generación propia. 31.

(37) 5.4. RANGOS Según los resultados de la tabla 5 se organizan las capacidades en los siguientes rangos de pasajeros por hora sentido: 2100 a 7000, 7000 a 18000, 18000 a 32000, 32000 a 70000 y 70000 a 103000. Así de esta manera se tienen distintas opciones de equipos e infraestructuras para un rango de demanda.. En los tipos de corredores con frecuencia de bus si no se especifica la falta de semáforos es por que ese tipo de infraestructura los tiene.. 5.4.1. Rango de 2100 a 7000. VEHÍCULO (MARCA) Y CAPACIDAD RANGO DE CAPASIDAD COMBINACION (PASAJEROS/HORA CAPACIDAD EN SENTIDO PASAJEROS 2100 - 7000. 1-A. 2100. Hyundai / 70. 2100 - 7000. 1-B. 4200. Hyundai / 70. 2100 - 7000 2100 - 7000. 1-C 2-A. 7000 2700. Hyundai / 70 Hyundai / 90. 2100 - 7000. 2-B. 5400. 2100 - 7000. 3-A. 3090. 2100 - 7000. 3-B. 6180. 2100 - 7000. 4-A. 3900. 2100 - 7000. 5-A. 3990. 2100 - 7000 2100 - 7000. 6-A 7-A. 4440 4800. Hyundai / 90 Mercedes / 103 Mercedes / 103 Bus Max / 130 Mercedes / 133 Mercedes / 148 volvo / 160. TIPOS DE CORREDORES Y FRECUENCIA DE BUSES 1 Carril /30 1 carril sin semáforo /60 1 carril + sobrepaso/100 1 Carril /30 1 carril sin semáforo /60 1 Carril /30 1 carril sin semáforo /60 1 Carril /30 1 Carril /30 1 Carril /30 1 Carril /30. Tabla 755. En la tabla 7 se encuentran los rangos menores, los cuales se utilizarían para sistemas BRT que se quieran implementar en ciudades con bajas demandas de transporte publico.. 55. Fuente: generación propia.. 32.

(38) 5.4.2. Rango de 7000 a 18000. 1-C. 7000. 1-D. 14000. 2-C. 9000. 2-D. 18000. 3-C. 10300. 4-B. 7800. 4-C. 13000. 5-C. 13300. 6-C. 14800. VEHÍCULO (MARCA) Y CAPACIDA D EN PASAJERO S Hyundai / 70 Hyundai / 70 Hyundai / 90 Hyundai / 90 Mercedes / 103 Bus Max / 130 Bus Max / 130 Mercedes / 133 Mercedes / 148. 7-C. 16000. volvo / 160. CAPACIDAD RANGO DE COMBINACION (PASAJEROS/HORA CAPASIDAD SENTIDO. 7000 18000 7000 18000 7000 18000 7000 18000 7000 18000 7000 18000 7000 18000 7000 18000 7000 18000 7000 18000. TIPOS DE CORREDORES Y FRECUENCIA DE BUSES 1 carril + sobrepaso / 100 1 carril + sobrepaso sin sem / 200 1 carril + sobrepaso / 100 1 carril + sobrepaso sin sem / 200 1 carril + sobrepaso / 100 1 carril sin semáforo /60 1 carril sin semáforo /60 1 carril + sobrepaso / 100 1 carril + sobrepaso / 100 1 carril + sobrepaso / 100. Tabla 856 5.4.3. Rango de 18000 a 32000 VEHÍCULO (MARCA) Y CAPACIDAD RANGO DE COMBINACION (PASAJEROS/HORA CAPACIDAD CAPASIDAD EN SENTIDO PASAJEROS 18000 32000 18000 32000 18000 32000 18000 32000 18000 32000 18000 32000 18000 32000 18000 32000. 56. TIPOS DE CORREDORES Y FRECUENCIA DE BUSES. 1-E. 22400. Hyundai / 70. 2 carriles / 320. 2-E. 28800. 3-D. 20600. 2 carriles / 320 1 carril + sobrepaso sin sem / 200. 3-E. 32960. 4-D. 26000. 5-D. 26600. 6-D. 29600. Hyundai / 90 Mercedes / 103 Mercedes / 103 Bus Max / 130 Mercedes / 133 Mercedes / 148. 7-D. 32000. volvo / 160. -. 2 carriles / 320 1 carril + sobrepaso sin sem / 200 1 carril + sobrepaso sin sem / 200 1 carril + sobrepaso sin sem / 200 1 carril + sobrepaso sin sem / 200. Fuente: generación propia.. 33.

(39) Tabla 957 En las tablas 8 y 9 se encuentran las capacidades de pasajero por hora sentido para un sistema BRT de tamaño mediano. Estas capacidades ya empiezan a ser casi las mismas que puede llevar un sistema LRT (Light rail transit) o un metro pequeño. Por ejemplo la línea Victoria del metro de Londres que transporta 25000 pasajeros por hora sentido o la línea D del metro de buenos aires que transporta 20000 pasajeros por hora sentido o el sistema LRT de 58. Túnez que transporta 13400 pasajeros por hora sentido.. 5.4.4. Rango de 32000 a 70000 VEHÍCULO (MARCA) Y CAPACIDAD RANGO DE CAPACIDAD COMBINACION (PASAJEROS/HORA CAPACIDAD EN SENTIDO PASAJEROS 32000 70000 32000 70000 32000 70000 32000 70000 32000 70000 32000 70000 32000 70000. 1-F. 44800. Hyundai / 70. 2-F. 57600. 3-F. 65920. 4-E. 41600. 5-E. 42560. 6-E. 47360. Hyundai / 90 Mercedes / 103 Bus Max / 130 Mercedes / 133 Mercedes / 148. 7-E. 51200. volvo / 160. -. TIPOS DE CORREDORES Y FRECUENCIA DE BUSES 2 carriles sin sem / 640 2 carriles sin sem / 640 2 carriles sin sem / 640 2 carriles / 320 2 carriles / 320 2 carriles / 320. 2 carriles / 320. Tabla 1059. En la tabla 10 se encuentran ya las capacidades mayores. En este rango se encuentra la ciudad de Bogotá la cual en el corredor de la avenida Caracas mueve alrededor de 40000 pasajeros por hora sentido y tiene una capacidad máxima de 51200 pasajeros por hora sentido.. 57 58 59. Fuente: generación propia. Fuente: BRT planning guide, TRANSMILENIO S.A.., GTZ, pg 21 Fuente: generación propia. 34.

(40) 5.4.5. Rango de 70000 a 103000 VEHÍCULO (MARCA) Y CAPACIDAD RANGO DE CAPASIDAD COMBINACION (PASAJEROS/HORA CAPACIDAD EN SENTIDO PASAJEROS. TIPOS DE CORREDORES Y FRECUENCIA DE BUSES. 70000 103000 70000 103000 70000 103000 70000 103000. 2 carriles sin 640 2 carriles sin 640 2 carriles sin 640 2 carriles sin 640. 4-F. 83200. 5-F. 85120. 6-F. 94720. Bus Max / 130 Mercedes / 133 Mercedes / 148. 7-F. 102400. volvo / 160. sem / sem / sem / sem /. Tabla 1160 Estas capacidades de la tabla 11 son teóricas ya que ningún sistema BRT del mundo trabaja con éstas. Así se tienen las capacidades máximas del sistema divididas por rangos, lo cual facilitará decidir cual es la combinación o combinaciones más óptimas para transportar determinado número de personas. 60. Fuente: generación propia. 35.

(41) 6. ANÁLISIS BENEFICIO COSTO Para seguir en la búsqueda de la optimización de equipos e infraestructura de un sistema BRT el siguiente paso a seguir es el análisis que se le hacen a los costos en los que se incurre al construirlo y dotarlo de equipos versus los beneficios que este sistema trae consigo.. Lo primero es el costo individual de cada uno de los tipos de corredores ycada uno de los tipos de buses. Esto se encuentra en la siguiente tabla.. ITEM 1 carril 1 carril sin semáforo 1 carril + sobrepaso 1 carril + sobrepaso sin semáforo 2 carriles 2 carriles sin semáforo. COSTO (MILLONES DE DOLARES / KM) 4,06. ITEM. COSTO (MILLONES DE DOLARES / VEH). Hyundai / 70. 0,08. 4,06 5,50. Hyundai / 90 Mercedes / 103. 0,09 0,1. 5,50 7,50 7,50. Bus Max / 130 Mercedes / 133. 0,2 0,2. Mercedes / 148 volvo / 160. 0,22 0,27. Tabla 1261 Los valores de los corredores tienen en cuenta el costo de los diseños de estos, los carriles exclusivos para el sistema, las estaciones de parada e intermedias, las estaciones de cabecera con sus respectivos garajes, patios y parqueaderos. El precio de los buses se obtuvo con información de TRANSMILENIO S.A. los cuales incluyen precio del chasis, el precio de los impuestos colombianos y precio de la carrocería, la cual es hecha en Colombia por manufactureras extranjeras que abrieron sus propias plantas en Colombia, una de las cuales queda ubicada en la ciudad de Pereira. Dados los anteriores precios se puede construir entonces una tabla que contenga las distintas combinaciones que se realizaron anteriormente con el precio en millones de dólares/ vehículo – kilómetro.. 61. Fuente: Entrevista personal con la ingeniera Susana Ricaurte, TRANSMILENIO S.A., Bogota enero 2006. 36.

(42) COMBINACION. CAPACIDAD (PASAJEROS/HORA SENTIDO. 1-A 1-B 1-C 1-D 1-E 1-F 2-A 2-B 2-C 2-D 2-E 2-F 3-A 3-B 3-C 3-D 3-E 3-F 4-A 4-B 4-C 4-D 4-E 4-F 5-A 5-B 5-C 5-D 5-E 5-F 6-A 6-B 6-C 6-D 6-E 6-F 7-A 7-B 7-C 7-D 7-E 7-F. 2100 4200 7000 14000 22400 44800 2700 5400 9000 18000 28800 57600 3090 6180 10300 20600 32960 65920 3900 7800 13000 26000 41600 83200 3990,00 7980,00 13300,00 26600,00 42560,00 85120,00 4440,00 8880,00 14800,00 29600,00 47360,00 94720,00 4800,00 9600,00 16000,00 32000,00 51200,00 102400,00. COSTO COMBINACION (MILLONES DE DÓLARES / VEH KM) 4,14 4,14 5,58 5,58 7,58 7,58 4,15 4,15 5,59 5,59 7,59 7,59 4,16 4,16 5,60 5,60 7,60 7,60 4,26 4,26 5,70 5,70 7,70 7,70 4,26 4,26 5,70 5,70 7,70 7,70 4,28 4,28 5,72 5,72 7,72 7,72 4,33 4,33 5,77 5,77 7,77 7,77. Tabla 1362. 62. Fuente Generación propia. 37.

(43) Teniendo en cuenta la tabla 13 solo nos restaría calcular el valor del ahorro del tiempo para poder tener los flujos de cada proyecto y así lograr la razón B/C de cada una de las opciones para poder dar paso al análisis y a las conclusiones.. Los beneficios por ahorro de tiempo tienen que tener en cuenta que en promedio se tiene una estación cada 500 metros lo cual suma 20 estaciones en total. El promedio de cada demora por bus en cada estación es de 25 63 segundos . Así que serian en total 500 segundos en todas las estaciones. durante los 10 kilómetros de recorrido. Este dato corresponde al dato de TRANSMILENIO S.A. en la ciudad de Bogotá la cual utiliza el bus articulado de 160 personas de capacidad de lo que se puede concluir que este valor es un poco conservador para los demás buses. Dado lo anterior, otra suposición que se hace es que todos los buses y todas las estaciones del sistema tienen características similares a las de TRANSMILENIO S.A. en Bogotá, Pago por fuera del vehículo, entrada a nivel del bus, corredores segregados y verificación electrónica de tiquete. Lo anterior hace que los sistemas garanticen las capacidades y la calidad de servicio sea la óptima.. Para el caso de los corredores que cuentan con semáforos se genera un retrazo el cual se calcula con la siguiente formula. d = d1 (PF) + d2 + d3 64 Formula 4 Donde: D: demora controlada por vehículo D1: demora controlada asumiendo demoras uniformes PF: factor de ajuste de la programación de la demora uniforme D2: demora incremental para tener en cuenta las llegadas aleatorias D3: demora causada por los vehículos ya en cola.. 63. Fuente: Entrevista personal Ing. Raúl Roa, director operaciones TRANSMILENIO S.A., Bogota dic 2005 64 Fuente: Highway Capacity manual 2000, capitulo 16, pagina 25.. 38.

(44) Para calcular el valor de d se asumió que no había ningún vehículo en cola así que el valor de D3 es 0, además se asumió que la proporción de semáforos en verde era la mitad del tiempo, como se había explicado anteriormente y el número de semáforos en 10 kilómetros se estima en 90 semáforos así que se llega a un valor de 890 segundos de demora en el caso que se encuentren con semáforos en el corredor.. Se tienen entonces que los vehículos tienen una velocidad comercial de 60 kilómetros por hora así que sin ningún tipo de restricción harían el viaje de 10 kilómetros en 10 minutos o 600 segundos.. 6.1 CALCULOS.. En las siguientes tablas se encuentran los cálculos para llegar a la razón B/C de cada una de las combinaciones de infraestructura y equipos previamente determinadas. COSTO EN COSTO 10 KM DE COMBINACION CAPACIDAD CORREDOR COMBINACION (PASAJEROS/HORA (MILLONES DE (MILLONES DÓLARES / SENTIDO DE VEH KM) DÓLARES) 1-A 1-B 1-C 1-D 1-E 1-F 2-A 2-B 2-C 2-D 2-E 2-F 3-A 3-B 3-C 3-D 3-E 3-F. 2100 4200 7000 14000 22400 44800 2700 5400 9000 18000 28800 57600 3090 6180 10300 20600 32960 65920. 4,14 4,14 5,58 5,58 7,58 7,58 4,15 4,15 5,59 5,59 7,59 7,59 4,16 4,16 5,60 5,60 7,60 7,60. 41,40 41,40 55,80 55,80 75,80 75,80 41,50 41,50 55,90 55,90 75,90 75,90 41,60 41,60 56,00 56,00 76,00 76,00. 39.

(45) 4-A 4-B 4-C 4-D 4-E 4-F 5-A 5-B 5-C 5-D 5-E 5-F 6-A 6-B 6-C 6-D 6-E 6-F 7-A 7-B 7-C 7-D 7-E 7-F. 3900 7800 13000 26000 41600 83200 3990,00 7980,00 13300,00 26600,00 42560,00 85120,00 4440,00 8880,00 14800,00 29600,00 47360,00 94720,00 4800,00 9600,00 16000,00 32000,00 51200,00 102400,00. 4,26 4,26 5,70 5,70 7,70 7,70 4,26 4,26 5,70 5,70 7,70 7,70 4,28 4,28 5,72 5,72 7,72 7,72 4,33 4,33 5,77 5,77 7,77 7,77. 42,60 42,60 57,00 57,00 77,00 77,00 42,60 42,60 57,00 57,00 77,00 77,00 42,80 42,80 57,20 57,20 77,20 77,20 43,30 43,30 57,70 57,70 77,70 77,70. Tabla 1465 En la tabla 14 están consignados los datos de las capacidades de cada una de la combinaciones y su respectivo valor por kilómetro. En la cuarta columna se encuentra el valor de cada una de las combinaciones por los diez kilómetros de corredor que se habían escogido.. COSTO DEL AHORRO TIEMPO MANTENIMIENTO EN GASTADO COMBINACION (MILLONES DE TIEMPO DÓLARES/AÑO) (SEGUNDOS) (HORAS). 1-A 1-B 1-C 1-D 1-E 1-F 65. 0,414 0,414 0,558 0,558 0,758 0,758. 1990 1100 1990 1100 1990 1100. 0,28 0,53 0,28 0,53 0,28 0,53. VALOR AHORRO EN TIEMPO (MILLONES DE DÓLARES/AÑO). 0,63 2,39 2,11 7,95 6,76 25,44. Fuente: Generación propia. 40.

(46) 2-A 2-B 2-C 2-D 2-E 2-F 3-A 3-B 3-C 3-D 3-E 3-F 4-A 4-B 4-C 4-D 4-E 4-F 5-A 5-B 5-C 5-D 5-E 5-F 6-A 6-B 6-C 6-D 6-E 6-F 7-A 7-B 7-C 7-D 7-E 7-F. 0,415 0,415 0,559 0,559 0,759 0,759 0,416 0,416 0,56 0,56 0,76 0,76 0,426 0,426 0,57 0,57 0,77 0,77 0,426 0,426 0,57 0,57 0,77 0,77 0,428 0,428 0,572 0,572 0,772 0,772 0,433 0,433 0,577 0,577 0,777 0,777. 1990 1100 1990 1100 1990 1100 1990 1100 1990 1100 1990 1100 1990 1100 1990 1100 1990 1100 1990 1100 1990 1100 1990 1100 1990 1100 1990 1100 1990 1100 1990 1100 1990 1100 1990 1100. 0,28 0,53 0,28 0,53 0,28 0,53 0,28 0,53 0,28 0,53 0,28 0,53 0,28 0,53 0,28 0,53 0,28 0,53 0,28 0,53 0,28 0,53 0,28 0,53 0,28 0,53 0,28 0,53 0,28 0,53 0,28 0,53 0,28 0,53 0,28 0,53. 0,82 3,07 2,72 10,22 8,69 32,71 0,93 3,51 3,11 11,70 9,95 37,44 1,18 4,43 3,92 14,77 12,56 47,25 1,20 4,53 4,01 15,11 12,85 48,34 1,34 5,04 4,47 16,81 14,30 53,79 1,45 5,45 4,83 18,17 15,46 58,15. Tabla 1566 En la segunda columna de la tabla 15 tenemos el valor del mantenimiento de la infraestructura y equipos el cual se había definido en el 1% total de la inversión, en la tercera columna tenemos el tiempo que se gasta en transitar el corredor de 10 Km. Cada una de las combinaciones, en la cuarta columna esta el ahorro de tiempo que genera el sistema con respecto al escenario base y en la quinta columna se encuentra el valor de este ahorro en millones de dólares por año. 66. Fuente: Generación propia. 41.

(47) VALOR PRESENTE VALOR PRESENTE AHORRO COSTOS COMBINACION TIEMPO (MILLONES DE (MILLONES DÓLARES) DE DOLLARES). 1-A 1-B 1-C 1-D 1-E 1-F 2-A 2-B 2-C 2-D 2-E 2-F 3-A 3-B 3-C 3-D 3-E 3-F 4-A 4-B 4-C 4-D 4-E 4-F 5-A 5-B 5-C 5-D 5-E 5-F 6-A 6-B 6-C 6-D 6-E 6-F 7-A 7-B 7-C 7-D 7-E 7-F. 3,58 13,48 11,94 44,92 38,21 143,75 4,61 17,33 15,35 57,76 49,12 184,82 5,27 19,83 17,57 66,10 56,22 211,52 6,65 25,03 22,17 83,43 70,96 266,96 6,81 25,61 22,69 85,35 72,59 273,12 7,57 28,49 25,24 94,98 80,78 303,93 8,19 30,80 27,29 102,68 87,33 328,57. 43,74 43,74 58,95 58,95 80,08 80,08 43,84 43,84 59,06 59,06 80,19 80,19 43,95 43,95 59,16 59,16 80,29 80,29 45,01 45,01 60,22 60,22 81,35 81,35 45,01 45,01 60,22 60,22 81,35 81,35 45,22 45,22 60,43 60,43 81,56 81,56 45,75 45,75 60,96 60,96 82,09 82,09. RAZON B/C. CONCLUCION. 0,08 0,31 0,20 0,76 0,48 1,80 0,11 0,40 0,26 0,98 0,61 2,30 0,12 0,45 0,30 1,12 0,70 2,63 0,15 0,56 0,37 1,39 0,87 3,28 0,15 0,57 0,38 1,42 0,89 3,36 0,17 0,63 0,42 1,57 0,99 3,73 0,18 0,67 0,45 1,68 1,06 4,00. NO ACEPTABLE NO ACEPTABLE NO ACEPTABLE NO ACEPTABLE NO ACEPTABLE ACEPTABLE NO ACEPTABLE NO ACEPTABLE NO ACEPTABLE NO ACEPTABLE NO ACEPTABLE ACEPTABLE NO ACEPTABLE NO ACEPTABLE NO ACEPTABLE ACEPTABLE NO ACEPTABLE ACEPTABLE NO ACEPTABLE NO ACEPTABLE NO ACEPTABLE ACEPTABLE NO ACEPTABLE ACEPTABLE NO ACEPTABLE NO ACEPTABLE NO ACEPTABLE ACEPTABLE NO ACEPTABLE ACEPTABLE NO ACEPTABLE NO ACEPTABLE NO ACEPTABLE ACEPTABLE NO ACEPTABLE ACEPTABLE NO ACEPTABLE NO ACEPTABLE NO ACEPTABLE ACEPTABLE ACEPTABLE ACEPTABLE. 42.