Análisis de estrategias tarifarias para la gestión de la movilidad en carreteras metropolitanas.

Abstract

La política tarifaria y sus medidas complementarias son parte de una estrategia para reducir los costes externos que produce la movilidad por carretera sobre la sociedad. Desde una perspectiva de sostenibilidad en los países desarrollados, la tarifación constituye un instrumento útil para proporcionar un uso eficiente de las carreteras y, a la vez, captar recursos para el mantenimiento de las mismas y la mejora e innovación del servicio de transporte público. Su aplicación se va extendiendo aunque no está libre de condicionantes conceptuales (una mezcla de tarifación y restricción es óptimo), tecnológicos (tarifación por uso de viario vs. aparcamiento, reconocimiento de matrículas vs. GPS o DSRC), culturales (aversión al pago por uso de las carreteras o del viario público), sociales (credibilidad del sistema, destino de los fondos recaudados, etc.) y de implicaciones en la equidad social.<br/><br/>La tesis presenta una metodología basada en el principio económico de tarifación del coste marginal social a corto plazo y emplea un enfoque de second-best (óptimo con restricciones de implantación) para cuantificar la tarifa óptima que determina un nivel de demanda que proporciona la máxima ganancia de bienestar social.<br/><br/>La metodología propuesta se desarrolla para una red de carreteras metropolitanas y permite comparar múltiples esquemas de tarifación a través de la evaluación cuantitativa de diversos indicadores de operación, económicos y sociales. Cinco tipologías tarifarias constituyen las alternativas evaluadas, que pueden agruparse en dos simples (tarifa plana y kilométrica lineal) y tres complejas (kilométrica cóncava, tarifa de acceso más kilométrica y cordón más kilométrica); estas últimas tienen la ventaja de favorecer a los commuters, equilibrar las debilidades y fortalezas de las estructuras convencionales y adaptarse a la topología viaria existente. Para la contrastación y selección de la mejor opción tarifaria a implantar, se recurre a un análisis multicriterio basado en un proceso de jerarquización analítico.<br/><br/>La aplicación se ha realizado sobre la red de vías de gran capacidad del Área Metropolitana de Barcelona, modelizada con TransCAD. Se define el escenario base y se simula el escenario futuro mediante la instauración de cada una de las estructuras estudiadas durante la hora punta de mayor congestión. Los resultados miden los efectos negativos (pérdida de excedente de usuario) y positivos (ingresos y reducción de costes de congestión) agrupados en la variación del bienestar social total.<br/><br/>Las modelización y su análisis de sensibilidad permiten extraer guías de diseño para la planificación del transporte e implantación de una estrategia tarifaria en áreas urbanas o metropolitanas congestionadas. Se concluye que el uso adecuado de los ingresos incide positivamente en la equidad y que el esquema mixto tarifa cordón + kilométrica lineal es el más adecuado para la ciudad de Barcelona: con 1,55 euros/vehículo de tarifa plana más 0,09 euros/veh·km se reduce la demanda un 10% en veh·km; la ganancia máxima de bienestar social supera los 93.000 euros/h para una reducción de 11,8% de los veh·km. Finalmente, se sugieren extensiones de la investigación y del modelo desarrollado.

Pricing policy and its complementary measures are part of a strategy to reduce the external costs that road mobility causes upon society. From the point of view of sustainability in developed countries, pricing becomes a useful tool in order to make the road system efficient, to raise funds for its maintenance and to improve and innovate the public transportation system. Its application is progressively expanding, though it is not free from neither conceptual determining factors (a mixture of pricing and restriction is the optimum balance), nor technological determinants (pricing by road network vs. parking lot, license plate recognition vs. GPS or DSRC), nor cultural determinants (aversion to pay for road usage or public network), nor social (system credibility, funds raised use, etc.), nor it is free from implications on the social equity. <br/><br/>This thesis presents a methodology based on the economical principle of the social short run marginal cost and it uses a second-best approach in order to quantify the optimal toll to determine the demand level that offers the highest increase in social welfare. The proposed methodology is developed for a metropolitan road network and it allows a comparison between multiple pricing schemes by means of quantitatively analyzing the different operation, economic and social indicators. The evaluated alternatives are made up of five pricing systems that can at the same time be grouped into two simple alternatives (flat pricing and linear kilometric) and three complex alternatives (concave kilometric, access toll plus kilometric charge and cordon plus kilometric charge); these latter alternatives favor the commuters, they help balancing the weaknesses and strengths of the conventional structures and they adapt themselves to the current road topology. In order to contrast and select the better pricing system to be established, a multicriterial analysis based on the analytical hierarchization process has been used.<br/><br/>This system has been applied to expressways of the Metropolitan Area of Barcelona, modeled with TransCAD. The base scenario is defined and the future scenario is simulated by means of implementing each of the studied structures during the rush hour traffic congestion. The results measure the negative effects (user's surplus loss) and the positive ones (revenues and reduction of congestion costs) grouped within the net social welfare change. <br/><br/>Modeling and its sensitivity analysis allow the obtaining of a design guide to transportation planning and to implement a pricing strategy in congested metropolitan or urban areas. The appropriate use of the revenues positively influences the equity and shows that the mixed scheme cordon toll plus linear kilometric is the most appropriate for the city of Barcelona: with 1.55 /vehicle per flat toll plus 0.09 /vehicle·km the demand is reduced a 10% in vehicles·km; the maximum increase in social welfare exceeds 93,000 /h for a 11.8% reduction in vehicles·km. Finally, extensions of this research and developed model are suggested.