Chucho el Pelícano: DINAMICA DE SISTEMAS CICLORUTAS BOGOTÀ

El presente documento es la entrega final del proyecto planteado para el tercer corte en la clase de Investigación en Operaciones Urbanas el cual tiene como propósito aplicar los conocimientos adquiridos durante la asignatura, a un tema urbano. En el caso de los estudiantes exponentes de esta entrega eligieron trabajar “Dinámica de sistemas” dada su aplicabilidad a los temas urbanos y su pertinencia en temas de investigación y manejo de datos.

El tema urbano a trabajar es las ciclorutas, específicamente la red de ciclo rutas en Bogotá, kilómetros, usuarios, entre otros. Este modelo de simulación se realiza con el software Stella.

Planteamiento del problema

El modelo busca establecer cómo, a partir de un punto de vista cuantitativo, se podría dar cuenta de la distribución de el modo de viajes en la ciudad de Bogotá. Paralelamente, en la medida en que se establecen las interrelaciones entre diversas variables del sistema, se busca establecer cómo influye la intervención pública en la disposición de infraestructura para el uso de la bicicleta al sistema de movilidad en general para la ciudad de Bogotá.

Teniendo como referencia sistemas de información oficiales, es posible establecer, tanto un punto de partida en el diseño de la simulación, como proyecciones estadísticas basándose en el comportamiento histórico de cada variable. De esta manera, y tomando como sustento el Plan de Desarrollo para la ciudad de Bogotá en el periodo 2016-2020, se propone una aproximación teórica a cuál podría ser el efecto de la construcción de más o menos malla vial de Ciclorrutas.

Objetivos

Objetivo general:

El objetivo planteado es realizar un modelo de dinámica de sistemas en el que se logren identificar cómo funcionan las relaciones del sistema.

Objetivos específicos:

Predecir qué va a suceder cuando se ejecute lo planteado en el tema de infraestructura vial del PDD
Evidenciar qué pasaría si el PDD se enfoca en el crecimiento de la malla vial de ciclorutas

Dinámica de sistemas

¿Qué es la dinámica de sistemas?

La Dinámica de Sistemas es una herramienta de construcción de modelos de simulación, que tiene como objetivo llegar a comprender las causas estructurales que provocan el comportamiento del sistema, por lo que se requiere conocer el papel y/o rol que desempeña cada elemento en el sistema y de esta manera evidenciar como diferentes acciones efectuadas sobre el sistema acentúan o atenúan las tendencias de comportamiento implícitas en el mismo.

La dinámica de sistemas a diferencia de otras metodologías no pretende predecir detalladamente el comportamiento futuro; permite la construcción de modelos tras un análisis cuidadoso de los elementos del sistema, dicho análisis, permite extraer la lógica interna del modelo y con ello intentar un conocimiento de la evolución a largo plazo del sistema.

Esta metodología permite:

Identificar el problema.
Desarrollar hipótesis dinámicas que explican las causas del problema.
Construir un modelo de simulación del sistema que permita analizar la raíz del problema.
Verificar que el modelo reproduce de forma satisfactoria el comportamiento observado en la realidad.
Probar en el modelo las diferentes alternativas o políticas que solucionan el problema, e implementar la mejor solución.

Esto ratifica lo mencionado anteriormente de la elección del grupo para trabajar con esta metodología y la aplicación al caso de estudio de las ciclorutas, permitiendo así la construcción de un modelo que permita evidenciar y “jugar” con las variables para lograr conclusiones valiosas.

Además de seleccionar el modelo a trabajar fue necesario elegir la herramienta (software) con el que este se realizará, en este caso se eligió Stella Architect, una herramienta de modelado que permite crear simulación de sistemas de una manera gráfica a través de símbolos.

Revisión de literatura

La movilidad y el transporte son temas de alta importancia y de primera necesidad a la hora de analizar las condiciones de los asentamientos humanos. Sin duda, en las ciudades de hoy, estos dos temas son determinantes para pensar en su futuro ya que significan, en muchos casos, problemas que deben ser solucionados con premura para mejorar la calidad de vida y la competitividad de las mismas. Es así que resulta pertinente analizar la movilidad y el transporte de manera que en aras de solucionar los problemas, se encuentren metodologías alternativas para responder a la necesidad de lograr mejoras progresivas.

Para este caso, el análisis del funcionamiento de las ciclorutas en Bogotá, permitirá en una primera instancia una aproximación a las implicaciones que tiene el uso de una infraestructura específica, destinada a un medio de transporte alternativo. La dinámica de sistemas ofrece, en este punto, una aproximación metodológica que hasta ahora no se ha desarrollado para este medio de transporte, sin embargo, se observan aproximaciones parecidas a los medios de transporte tradicionales, como el automóvil y el servicio público.

La importancia de analizar la movilidad y el transporte a la luz de la dinámica de sistemas es defendida por (Abass, 1990), quien arguye que dicha metodología investigativa permite llegar a análisis que correlacionen múltiples variables que deben tenerse en cuenta para el desarrollo del sistema de movilidad de una ciudad. Para dicho autor, la movilidad está compuesta por múltiples problemas analíticos que deben atenderse en la labor de planear ciudades. Para el desarrollo de su modelo y el logro de planear una ciudad, Abass plantea que se deben tener en cuenta de manera interrelacionadas las variables vivienda, población, industria y movilidad, en los que esta última debería incluir infraestructura y facilidad.

También, es posible encontrar adelantos investigativos variados que mediante la aplicación de la dinámica de sistemas pretenden abordar situaciones de transporte y movilidad. Autores como Moscoso; Perdomo; Mayorga y Perdomo, (2011), por su parte han adelantado estudios que permiten modelar un sistema de transporte masivo para explicar el funcionamiento en de Transmilenio en términos de eficiencia y eficacia, teniendo en cuenta variables como la contaminación, la calidad del servicio, el costo de mantenimiento, la cobertura, el precio del pasaje y la capacidad disponible. Usando las mismas variables (Khana, 1986) construye un modelo para comparar los efectos de las políticas de transporte y movilidad en Delhi sobre variables como la congestión vial, inter-modalidad, polución del aire y consumo de combustible por parte del parque automotor.

En la misma vía Orozco y Arenas, (sf) realizan una aproximación al desarrollo de un sistema de transporte masivo utilizando los aportes metodológicos de la dinámica de sistemas, y esgrimiendo que la forma real existente para mejorar la movilidad de las ciudades es logrando que el transporte masivo capte la demanda de otros medios de transporte, lo que solo sucede en el caso en el que este se vuelva más atractivo que los otros medios de transporte.

Por su parte Duarte (2011) realiza un modelo que fundamentado en la dinámica de sistemas, aporta una mirada del transporte público colectivo de la ciudad de Bogotá, teniendo en cuenta el flujo de recursos financieros, el flujo de usuarios y el flujo de la flota vehicular, para analizar la incidencia de las políticas públicas de aumento de tarifas, aumento del parque automotor y de incremento de la malla vial.

Ahora bien, en cuanto a los medios alternativos de transporte y su influencia en la movilidad Schaffernicht (2012) realiza una aplicación de un modelo de dinámica de sistemas sobre el transporte público urbano, para favorecer la innovación ambiental de servicios urbanos y de infraestructura, bajo el objetivo de lograr economías bajas en carbono. Este es sin duda uno de los estudios más dicientes ya que tiene en cuenta la estructura general de las ciudades, el desarrollo de vías, el uso del suelo, la población, los modos de transporte, los viajes, las emisiones, los costos de construcción, el empleo, los vehículos, el dinero, gastos de transporte, expansión del área urbana, y por último, el metro; de esta manera el autor termina dando recomendaciones relativas a los flujos de personas, los conflictos en el corto y en el largo plazo y la interdependencia de las variables.

Utilizando Vensim, un software de análisis de dinámica de sistemas (Wang, Lu y Pen 2008) realizan un análisis de la movilidad teniendo en cuenta loops de información y retroalimentaciones no lineales provenientes de fenómenos complejos derivados de condiciones sociales, económicas y ambientales. El resultado de este estudio arroja un análisis de causa efecto que impide linealidad en los modelos de movilidad, dando como resultado a su vez siete sub-modelos que hacen referencia a la población, el desarrollo económico, el número de vehículos, la influencia ambiental, la demanda y la oferta de viajes y la congestión del tráfico.

En la labor del mejoramiento del transporte urbano se encuentra una aproximación que usa el mismo software que utiliza el presente trabajo para el cumplimiento de los objetivos propuestos; así las cosas, utilizando el software Stella (Franco, Méndez y Espitia, 2015), construyen un modelo apoyándose en diagramas causales, teniendo en cuenta distintas variables y subsistemas que reflejan la complejidad del transporte y la movilidad en una ciudad como Bogotá. Gracias a lo anterior, los autores consiguen llegar a un modelo de evaluación de escenarios de descongestión vehicular en Bogotá, mediante la interrelación entre las siguientes variables: porcentajes de ocupación por modo, indicadores de consumo por modo, velocidad promedio, congestión vial, velocidad promedio Transmilenio, accidentalidad, calidad Transmilenio, calidad transporte público colectivo, sistema vial, parque automotor motocicletas, parque automotor privado, parque automotor transporte público individual y parque automotor transporte público colectivo. La importancia de este adelanto y su relación con el trabajo aquí presentado es que los resultados permiten realizar un análisis de políticas que arroja un escenario tendencial y la necesidad de la implementación de un sistema público intermodal de transporte.

Dinámica de sistemas Ciclorutas Bogotá

Construcción del modelo

A continuación, se presentan, tanto la representación gráfica del modelo, como las ecuaciones que "rigen" la interrelación de las mismas.

ESTRUCTURA MODELO

ECUACIONES MODELO

En la representación gráfica del modelo es posible evidenciar dos características básicas del mismo En primera instancia, se denota que el sistema general está compuesto por varios subsistemas que se interrelacionan entre sí. Los subsistemas que componen el modelo son el subsistema Demográfico, que está orientado a determinar el número del total de viajes. Paralelamente, los subsistemas del “costo de transporte”, “infraestructura de transporte” y “seguridad de transporte” definen el porcentaje de viajes que se harán en bicicleta y el porcentaje de los que se harán en carro. Así pues, y como se evidencia en la transcripción de las ecuaciones usadas para el modelo, se parte de que la interrelación de estos tres componentes como se encuentran hoy en día, dan cuenta de la distribución en el primer año (5% de los viajes son en Bicicleta), y el cambio en la sumatoria de estas tres relaciones representa un cambio en la distribución modal del transporte en Bogotá.

Esta aproximación, sin embargo, no establece coeficientes para la incidencia de cada una de estas variables respecto a la distribución final. Esto representaría que los resultados no son tan aproximados a la realidad, sin embargo, al contrastar los resultados obtenidos con la tendencia histórica de las variables, encontramos que es coherente el comportamiento del modelo. Esto se puede deber, en parte, a que las correlaciones establecen indirectamente la magnitud de la injerencia en la variable en el resultado final.

Gráficas

A continuación, se presentan las gráficas que resumen los resultados que se encuentran al correr el modelo, en función del problema de investigación definido previamente, que es la injerencia de la intervención estatal en la construcción de ciclorutas para el sistema en general.

Análisis de Resultados

Los resultados obtenidos dan cuenta de que la variable de KM de Ciclorruta construidos al año, sí influyen en el porcentaje de viajes que se hacen en bicicleta. Adicionalmente, es posible establecer que esta variable no solo afecta directamente la relación que hay con infraestructura, sino que tiene incidencia sobre los otros dos sistemas que definen si una persona utiliza bicicleta o carro. De esta forma se puede establecer que esta es la variable con mayor incidencia sobre el resultado final. Lo dicho anteriormente concuerda con la hipótesis planteada previo al desarrollo de este ejercicio.

Adicionalmente se obtuvieron resultados paralelos sumamente interesantes. Estos resultados responden a la correlación que hay entre kilómetros construidos al año de Ciclorruta y la velocidad promedio de los automóviles en Bogotá. Una explicación que podría dar cuenta de tan inesperados resultados es que el número de viajes total va a incrementar año a año, y la red vial no funciona apropiadamente a menos que algunos de esos viajes se hagan en bicicleta.

Conclusiones

El análisis de dinámica de sistemas, permite correlacionar variables de movilidad y transporte y su incidencia en la formulación de políticas públicas.
Existe una correlación directa entre el porcentaje de viajes que se realizan en bicicleta y el número de kilómetros que se construyen de Ciclorruta
Esta correlación no sólo se debe a la relación directa de la variable con su sistema, sino que tiene incidencia sobre los otros dos sistemas que definen el “Coeficiente Modo de Transpt.”
Por lo explicado anteriormente, se puede establecer que la variable de KM construidos es la que tiene más incidencia sobre el resultado final.
Adicionalmente se obtuvieron resultados paralelos en la posibilidad de establecer la correlación que hay entre kilómetros construidos al año de Ciclorruta y la velocidad promedio de los automóviles en Bogotá.
Una explicación que podría dar cuenta de tan inesperados resultados es que el número de viajes total va a incrementar año a año, y la red vial no funciona apropiadamente a menos que algunos de esos viajes se hagan en bicicleta.