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El Modelo simula la operación de Transmilenio para descongestionar estaciones y mejorar la movilidad en la calle 26. Foto: Ricardo González

Las rutas fáciles en Transmilenio ayudan a mejorar la movilidad en cerca de 10 minutos en la llegada y reduce la espera a cuatro minutos.

Juan Guillermo Acosta, estudiante de física de la Facultad de Ciencias. Foto: Ricardo González

El profesor de física de la U.N., José Daniel Muñoz Foto: Ricardo González

Los buses expresos paran en el 60 % de las estaciones desde la 26 hasta la avenida Caracas. Foto: Ricardo González

Aunque lo lógico sería que la ruta expresa fuera más rápida, los buses que prestan este servicio paran en pocas estaciones. Por su parte, los pasajeros prefieren esperar hasta que llega el expreso y usan la ruta fácil solamente para llegar a la estación donde lo pueden tomar. Esto hace que los tiempos de espera sean muy prolongados y los usuarios se demoren mucho más en llegar a su destino. 

A través de un modelo de simulación digital utilizando el método de autómatas de celdas, Juan Guillermo Acosta, estudiante de Física de la Facultad de Ciencias de la Universidad Nacional de Colombia (U.N.), calculó los tiempos de espera y los tiempos de viaje de los usuarios del sistema. 

Dicho método consiste en dividir toda la calle en celdas de 2.75 metros, y hacer que los buses avancen a pasos de entre una celda por segundo (es decir, 10km/h) y seis celdas por segundo (60km/h). Los buses articulados ocupan siete celdas, y los biarticulados, once. Cada bus mide las distancias relativas y las velocidades de sus vecinos, y decide si acelera, frena o mantiene su velocidad. En las estaciones, los buses siguen los protocolos de paradas y cambios de carril sugeridos por Transmilenio. 

“Las estaciones fueron construidas como son y se simuló desde su forma de frenar, hasta el momento de arranque y desplazamiento”, explicó el estudiante. 

El objetivo de la simulación era poner a prueba la hipótesis del Profesor Guillermo Ramírez, de la Universidad de la Sabana, quien sugiere que las rutas, como estaban planteadas en Transmilenio, no son eficientes, porque existen muchas de expresos que le prestan servicio a una minoría. Precisamente, el objetivo de la simulación era poner a prueba la teoría según la cual tener solamente rutas fáciles – buses que paran en cada estación – reduciría los tiempos totales de los pasajeros. 

Para ello se simuló la Troncal Calle 26 en sentido occidente-oriente desde la estación El Dorado hasta la Avenida Caracas, usando la forma y las distancias reales de las estaciones y enviando un bus cada tres minutos, aproximadamente, como lo hace el sistema real. Luego, se compararon dos situaciones: una, en la que todos los buses son rutas fáciles, y otra, donde se van alternando una ruta fácil y un expreso. 

“En la simulación se encontró que al comparar los tiempos de viaje promedio desde que un pasajero se sube a la estación hasta que se baja en su destino, éstos disminuyen cuando solo hay rutas fáciles en el sistema, respecto a cuando se agregan buses expresos”, comenta el desarrollador del sistema. 

Bajo ese panorama fueron medidas dos variables: el tiempo de espera del usuario y su desplazamiento hacia la estación de la Caracas. Para simplificar, se asumió que a través de cada estación entra un usuario al sistema cada 20 segundos. 

Los tiempos de espera también se hacen mucho más largos por los proceso de frenado y aceleración. En efecto, a medida que avanzan por la troncal, los buses comienzan a desordenarse, simplemente por la forma natural en que se mueven. Así, aunque salgan del portal cada tres minutos, al final del recorrido pueden llegar muy seguidos o muy separados, casi al azar. 

“Hay personas que pueden esperar hasta nueve minutos en lugar de los tres con los que se envían los articulados”, señala Juan Guillermo Acosta, quien considera que “eso ocurre también con las rutas fáciles, pero cuando hay expresos es peor, porque se producen esperas hasta de 12 minutos”. 

La física detrás del sistema

Para el profesor de física de la U.N., José Daniel Muñoz, director del trabajo, con este tipo de simulaciones se puede reproducir con precisión cómo el sistema pasa de un tráfico fluido a un tráfico congestionado, y se pueden probar diferentes alternativas para evitarlo. 

Por ejemplo, asegura que cuando en una calle hay muy pocos buses, cada uno acelera hasta su velocidad máxima, que es 60 kilómetros por hora, y eso hace que el número de buses que pasan por minuto sea proporcional al número de buses que hay. Sin embargo, agrega que cuando se presenta bastante tráfico muchos buses empiezan a frenar por la presencia de los otros. “Esas interacciones entre los buses hacen que la velocidad promedio vaya disminuyendo, pasando del ‘flujo libre’ al ‘flujo congestionado’, o sea el trancón.” Este cambio de comportamiento es lo que los físicos llaman una transición de fase, que es uno de los temas estudiados por una rama de la física llamada Mecánica Estadística, en la que trabaja el profesor. 

Para el desarrollador de la simulación, los resultados sugieren que el sistema Transmilenio podría funcionar mejor con solo rutas fáciles, algo que valdría la pena probar. Además, muestra que los autómatas de celdas son herramientas muy potentes para modelar el sistema, pues permiten incluir técnicas de coordinación entre los buses y los comportamientos de los usuarios, cosas que son difíciles de agregar en otras técnicas de estudio, e incluso poner a prueba alternativas en tiempo real, para saber qué hacer, por ejemplo, si un accidente bloquea el sistema.