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DEFINICION DE LA ALTERNATIVA MÁS EFECTIVA PARA LA DISMINUCIÓN DE TIEMPO, DE ATENCIÓN Y ESPERA, EN UN PEAJE DE COLOMBIA.

RESUMEN

Se quiere establecer la configuración tal que mejore el servicio prestado, en un peaje de gran tráfico. Mediante análisis robustos y el uso del software de simulación ServiceModel, se realizó el modelaje del sistema actual y de las diferentes alternativas de configuración, lo cual permitió visualizar las interacciones propias del sistema y verificar escenarios que permitieran construir un esquema operacional útil, que apoyara la definición del peaje analizado, al igual que prever necesidades futuras.

Figura 1. Visualización de la simulación en ServiceModel.

1 Contexto Una empresa de concesión vial, que opera un trayecto de gran importancia entre dos ciudades de Colombia, quiere disminuir la congestión y por ende, el tiempo de tránsito de los vehículos, en uno de sus peajes durante las horas pico de los días de mayor tráfico. Para este fin, ha optado por evaluar múltiples alternativas de mejora como: implementación de sistema de telepeaje, utilización de “canguros” o cajeros móviles y ampliación de uno de sus carriles entre otros.

Para soportar la decisión se construyó un modelo de simulación discreta usando el software ServiceModel; se modeló y caracterizó el sistema actual y cada una de las posibles alternativas de mejora. Los indicadores definidos fueron: tiempo de ciclo, tamaño de las filas y cantidad de vehículos en el sistema. Adicional a esto, se fijaron metas de promesa de servicio y se revisó su cumplimento tanto en la situación inicial como en cada uno de los escenarios alternativos.

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2 Objetivos » Objetivo general:

Facilitar la decisión sobre cuál es la alternativa más efectiva para la descongestión del peaje y la disminución del tiempo en el sistema.

» Objetivos específicos:

Evaluar el desempeño del sistema de peaje en términos de tiempos de espera y congestión, para diferentes configuraciones.

Estimar el tiempo y tamaños de filas en las franjas críticas de congestión, mediante el desarrollo de un modelo de simulación del peaje.

3 El sistema El peaje está ubicado sobre una vía de doble calzada que se amplía a tres carriles en la zona de casetas. En cada uno de los carriles se cuenta con una caseta principal y una de apoyo, las últimas operan sólo en periodos de congestión alta (entre 3:00pm y 7:00pm). Al sistema ingresan diferentes tipos de vehículo y realizan su transacción por medio de diversos tipos de pago.

La metodología de solución propuesta tuvo las siguientes etapas:

» Análisis de información de entrada. » Creación de modelo de simulación para la

situación base en las horas de mayor congestión descritas anteriormente.

» Validación y verificación del modelo base. » Creación de modelos para cada alternativa

planteada.

Como herramienta de simulación discreta se usó ServiceModel, puesto que es una herramienta que permite la representación de situaciones reales, teniendo así un laboratorio virtual donde se pudieran evaluar los escenarios sin efectuar inversiones antes de evaluar la mejor propuesta, obteniendo la mejor opción.

4 Análisis de información de entrada Para este caso, la info de entrada contempla tres aspectos:

- Tasa de arribo (cantidad y frecuencia). - Tiempos de actividad. - Mezcla de vehículos y tipos de pago.

Tasa de arribo: a partir de la información consignada en los sistemas de recaudo, se estableció que el horario de mayor congestión es de 2:00 pm a 8:00 pm, con un pico pronunciado alrededor de las 6:00 pm. Ingresan aproximadamente 3.500 vehículos en esta franja horaria. La figura 1, presenta la distribución de la cantidad de vehículos atendidos a lo largo de la franja descrita.

Figura 2. Distribución de arribo de vehículos al peaje.

Tiempos de actividad: los tiempos de servicio y aproximación hacia las casetas se obtuvieron, mediante videos proporcionados, en los días y horas establecidos por el estudio. Se realizaron pruebas de bondad de ajuste, para cada una de las muestras de tiempos de atención, en cada uno de los tipos de pago y vehículos que ingresan al sistema.

Mezclas de vehículos y tipos de pago: esta se refiere a los porcentajes de vehículos y esquemas de pago (efectivo y prepago), así como los esperados para telepeaje.

Las distintas fuentes de información fueron validadas por personal experto en el funcionamiento del sistema. Esta etapa es de vital



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importancia, sin una información de entrada de calidad no es posible obtener resultados que se ajusten a la realidad o escenarios que reflejen una situación confiable bajo la cual se tomen decisiones.

5 Modelo situación base Posterior a la construcción del modelo se realizó el proceso de verificación y validación del mismo:

» Verificación: consiste en asegurar que el modelo es coherente en su funcionamiento. Esto implica, por ejemplo, garantizar que el flujo de vehículos sea correcto y que haya paradas en los puntos de pago.

» Validación: es el proceso de contrastar el funcionamiento del modelo con el sistema real de una forma numérica.

Verificar y validar el modelo tiene el propósito de refinar la representación del sistema y obtener una réplica lo suficientemente realista que sirva para efectos de comparación.

Se modeló el sistema de peaje en la situación base descrita anteriormente y como indicadores de desempeño se propusieron:

» Tiempo promedio en el sistema: Tiempo comprendido entre la llegada a la cola y la salida de las casetas.

» Tamaño de la fila: Promedio ponderado en el tiempo del tamaño de la fila.

» Cantidad de vehículos: Promedio ponderado en el tiempo de la cantidad de vehículos en el sistema.

» Nivel de servicio Total: porcentaje de usuarios atendidos antes de 4 y 5 minutos.

Los resultados en términos de congestión y ocupación se presentan en la tabla 1.

En el sistema actual solo el 72.5% de los vehículos tienen un tiempo de atención menor a 5 minutos, y cerca del 67.1% tienen un tiempo de atención menor a 4 minutos. En algún momento la fila

alcanza a superar los 270 metros y el número de vehículos puede superar los 110. En promedio un vehículo se demora 3.53 minutos pasando por el peaje y se atienden 3.491 vehículos en la franja establecida (todos los vehículos son atendidos).

Tabla 1. Indicadores de desempeño situación base.

Indicador Promedio Mínimo Máximo

promedio

Nivel de servicio (menor a 5 min)

72.5% 63.6% 85.7%

Nivel de Servicio (menor a 4 min)

67.1% 57.3% 74.4%

Longitud fila (m) 68.7 21.5 278.7

Tiempo en sistema (min)

3.53 1.33 9.23

Vehículos atendidos

3.491 3.483 3.508

Vehículos en sistema

34.25 2 117.3

En el sistema actual solo el 72.5% de los vehículos tienen un tiempo de atención menor a 5 minutos, y cerca del 67.1% tienen un tiempo de atención menor a 4 minutos. En algún momento la fila alcanza a superar los 270 metros y el número de vehículos puede superar los 110. En promedio un vehículo se demora 3.53 minutos pasando por el peaje y se atienden 3.491 vehículos en la franja establecida (todos los vehículos son atendidos).

En la figura 3 se observa que el pico de congestión se encuentra alrededor de las 6:00 pm, donde la longitud de las filas puede superar los 200 metros.

Figura 3. Tamaño de filas y cantidad de vehículos.

En la figura 4, se observa que las casetas están en operación durante gran parte del tiempo, y las



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casetas de apoyo presentan bloqueos por la variabilidad en los tiempos de servicio en la caseta principal correspondiente.

Figura 4. Ocupación y bloqueos de las estaciones.

6 Escenarios Se propusieron diferentes alternativas de mejora, las cuales se describirán a continuación.

6.1 Implementación de telepeaje En este escenario se quiere evaluar la posibilidad de destinar un nuevo carril exclusivo para los usuarios que utilicen esta nueva tecnología; la cual consiste en ubicar un dispositivo electrónico RFID en la parte frontal del vehículo de tal modo que una antena lea el saldo de la cuenta, levantando la barrera y dando paso automático al vehículo y disminuyendo el saldo en el monto respectivo. De este modo se agiliza la atención, ya que el vehículo no se detiene para realizar la transacción de pago.

Dentro de este escenario se contempla utilizar un carril exclusivo de telepeaje de aproximadamente 75 metros. Como definición de este escenario se tomó una fracción de 1.4% vehículos que utilizarían este servicio en las primeras etapas de la implementación.

6.2 Ampliación de carriles manuales En este escenario se quiere evaluar la posibilidad de ampliar uno de los carriles manuales de tal modo que se disminuya la congestión en la calzada previa a la zona de carriles. La ampliación sería desde 75 metros a 150 metros desde las casetas.

6.3 Utilización de casetas móviles o “canguros”

En los periodos de mayor congestión se hace necesaria la implementación de casetas de apoyo móviles o “canguros” que permiten agilizar el pago por parte de los usuarios. Los canguros consisten en que un par de operarios del consorcio se ubican antes de las casetas de cada carril y van atendiendo a los usuarios que están en fila, lo cual incrementaría los servidores de cada fila de dos a tres.

Adicional a esto se plantea la mezcla entre algunos de los escenarios anteriores, como por ejemplo, implementación de telepeaje y canguros, o telepeaje y ampliación, o telepeaje, ampliación y canguros.

7 Resultados Como adición a los indicadores planteados previamente, se definieron dos promesas de servicio para usuarios de telepeaje:

» Nivel de servicio telepeaje: porcentaje de usuarios atendidos antes de 2 y 2.5 minutos.

A continuación se presentan los resultados de los indicadores para cada uno de los escenarios propuestos.

Figura 5. Tamaño de la fila.

En cuanto a tamaño de la fila, se observa que las alternativas de telepaje y ampliación de un carril manual (en este caso carril 1) presentan un mejor desempeño (10% aprox.).

De forma similar ocurre con el tiempo en el sistema y la cantidad de vehículos en el sistema, donde



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utilizando el telepeaje se reducen ambos indicadores cerca de un 15%. Sin embargo, bajo la situación actual, añadiendo el servicio de telepeaje no se tendría un buen cumplimiento de la promesa de servicio (cerca del 73%), por lo que se debe contemplar una alternativa adicional de mejora.

Figura 6. Cantidad de vehículos en el sistema.

La ampliación del carril manual por sí solo no mejora la situación base, ya que traslada la congestión pero no genera mayor flujo de atención, por esto se observan cambios poco significativos, de esta alternativa, para la mayoría de indicadores frente a la situación base.

Figura 7. Tiempo en el sistema.

La utilización de canguros mejora significativamente el tiempo de atención, la cantidad de vehículos en el sistema, la longitud de las filas y el nivel de servicio prestado, ya que el porcentaje de cumplimiento de las metas establecidas aumenta y se ubica por encima del 90%.

Figura 8. Nivel de servicio.

El mejor escenario es la ampliación del carril manual más la implementación de telepeaje y los canguros, ya que esto disminuye el tiempo de atención y la congestión presente en el sistema. Este escenario tiene un desempeño muy similar al de utilizar telepeaje y canguros.

Lo anterior significa que la mejor alternativa radica en implementar el servicio de telepeaje y canguros, y como decisión adicional, contemplar la ampliación del carril manual de tal modo que si se llegase a tener una mayor afluencia, el nuevo carril ampliado sirva de amortiguador y prevenga mayores congestiones y bloqueos hacia el carril preferencial.

7.1 Análisis de sensibilidad del mejor escenario frente a aumento de demanda

Para el mejor escenario se realizó un análisis de sensibilidad en el que se varió la cantidad de vehículos que pasan por el peaje, entre 3400 y 4500 vehículos. En las figuras 9 y 10 se presentan los resultados de nivel de servicio y tiempo en el sistema.

Figura 9. Nivel de servicio vs incremento de

demanda.



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Figura 10. Tiempo en el sistema vs incremento de la

demanda.

Los resultados indican que el desempeño del mejor escenario (implementación de telepeaje, canguros y ampliación de un carril manual) es estable hasta alrededor de los 4000 vehículos; de ahí en adelante se deteriora el nivel de servicio (baja hasta cerca de 45%) y el tiempo en el sistema aumenta considerablemente (el promedio de atención puede superar los 10 minutos).

7.2 Análisis de sensibilidad frente a aumento de proporción de telepeaje

Adicional a los escenarios planteados se realizó un análisis de sensibilidad del desempeño del sistema, partiendo del escenario 2 de adición del telepeaje, bajo mayores proporciones de clientes con telepeaje y un aumento en el número de vehículos a atender. El resultado se aprecia en la figuras 9 y 10.

Figura 9. Cambio en el tiempo promedio por

%Telepeaje.

Se observa que el incremento de la proporción de usuarios de telepeaje favorece los indicadores de tiempos de atención tanto para los de tipo de pago

preferencial como para el total de los carros. En cuanto al cumplimiento de la promesa de servicio, se observa que el aumento de usuarios de telepeaje ayuda a una mejor prestación del servicio.

Figura 10. Cambio en el nivel de servicio por

%Telepeaje.

8 Conclusiones y recomendaciones » Un sistema de atención vehicular a pesar de

ser sencillo de representar, está sometido a gran variabilidad por lo que usar simulación en una gran alternativa.

» Además de identificar la mejor alternativa, se definieron promesas de tiempo de servicio segmentadas por tipo de pago, adecuadas a la capacidad del sistema.

» Mediante la evaluación realizada se observa que implementar el servicio de telepeaje permite mejorar el tiempo de atención, la congestión y el cumplimiento de la promesa de servicio. Este efecto puede potenciarse si se aumenta la proporción de usuarios que utilizan el medio de pago de telepeaje, ya que descongestiona significativamente el sistema general, enviando una porción de vehículos a un carril exclusivo de atención preferencial.

» La ampliación de carriles puede mejorar la situación de prestación de servicio actual, pero no de manera significativa. Sería necesario utilizar otro tipo de alternativas como canguros o telepeaje, para potenciar el efecto de ampliación.



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» Utilizar canguros a manera de apoyo es una buena alternativa ya que permite atender mayor cantidad de vehículos reduciendo la congestión y aumentando el cumplimiento de las promesa de servicio aumenta significativamente.

» Es necesario observar los horarios en que se debe habilitar los canguros ya que su efecto es determinante en picos de demanda, en horas fuera de pico no se obtendría ningún beneficio adicional.

» La mejor alternativa sería utilizar canguros, implementar el servicio de telepeaje, ya que este escenario presenta el mejor desempeño en cuanto a tiempos de servicio, congestión y nivel de servicio. Si adicionalmente se ampliara uno de los carriles manuales, se obtendría una reducción adicional en la congestión que se traduciría en un amortiguador para posibles incrementos en la demanda.

» Otro elemento clave fue el determinar la capacidad del sistema y observar como con pequeñas variaciones el tiempo puede incrementarse, para lo cual es necesario tomar medidas previas.

9 Anexos Acerca de DL » Decisiones Logísticas es una compañía con

más de 18 años de experiencia, que ofrece

servicios de consultoría especializada en diseño y planeación de operaciones en la cadena de suministro.

» DL experta y líder en la región Andina en el uso de tecnologías de simulación y optimización de redes de última generación, líderes mundiales en sus respectivas áreas, DL ha adelantado estudios con uso de estas tecnologías más que ninguna otra compañía en la región.

» Cuenta con un equipo de ingenieros, que acumula amplia experiencia en análisis y diseño de operaciones y procesos logísticos.

» Experiencia, técnica, gerencial y enfoque práctico que garantizan soluciones con análisis preciso y gran aplicabilidad.

Acerca de ServiceModel. » DL es representante de diversos software

de simulación ProModel, ServiceModel, MedModel y ProcesSimulator para la implementación, venta y entrenamiento en la región Andina.

» ServiceModel es un software de simulación discreta orientado al sector de servicio que permite analizar y diseñar sistemas de atención al público; provee información para inferir alternativas de solución.


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