Investigadores de ETH han demostrado que podemos utilizar la estructura de las redes viarias urbanas para predecir su capacidad de tráfico. Esta información permite a los planificadores urbanos y de transporte cuantificar cómo los cambios influirán en los volúmenes de tráfico.
Las personas que se desplazan en coche en su trayecto diario tendrán una idea de lo que significa la «capacidad de tráfico», basada en su propia experiencia: a primera hora de la mañana, cuando una corriente de coches entra en una ciudad, el flujo de tráfico aumenta al principio, hasta alcanzar un punto crítico en cuanto al número de vehículos en las vías. A partir de ese momento, cada coche adicional reduce el flujo de tráfico, y los vehículos se detienen o forman un atasco. Este punto crítico representa la capacidad de tráfico de una ciudad, o su máximo volumen de tráfico posible.
El número de vehículos que puede soportar una red viaria varía de una ciudad a otra, y los factores que influyen en estas diferencias de capacidad de tráfico no habían sido cuantificados hasta ahora. Investigadores de ETH dirigidos por Kay Axhausen, catedrático de Planificación del Tráfico y del Transporte, y la profesora Monica Menendez (actualmente en la Universidad de Nueva York en Abu Dabi) han utilizado miles de millones de mediciones de tráfico para descubrir un conjunto de reglas que nos permiten estimar fácilmente el número crítico de vehículos y, por extensión, la capacidad de tráfico de la red viaria de una ciudad.
Análisis de datos de tráfico de 41 ciudades
Para su estudio publicado en la revista Scientific Reports, los investigadores analizaron miles de millones de observaciones de vehículos procedentes de detectores de tráfico fijos en 41 ciudades de todo el mundo, entre ellas Tokio y Los Ángeles, así como numerosos centros europeos como París, Londres, Zúrich, Basilea, Berna y Lucerna. Una vez que los científicos simplificaron los enormes conjuntos de datos y los transformaron en un formato utilizable, comenzaron calculando la capacidad de tráfico individual de cada ciudad. Se centraron en los coches, excluyendo explícitamente otras formas de transporte.
Posteriormente compararon las capacidades de tráfico de las ciudades y buscaron características que pudieran explicar las diferencias entre ellas. Como resultado, descubrieron que determinadas características topológicas relacionadas con el sistema viario y la red de autobuses podían explicar alrededor del 90 por ciento de las diferencias en la capacidad de tráfico observadas entre las distintas ciudades.
Cuatro variables características de la red
Los investigadores dirigidos por Axhausen y Menendez identificaron cuatro factores que configuran la red viaria de una ciudad y, en última instancia, definen su capacidad de tráfico: la densidad de la red viaria (medida en kilómetros de carril por superficie) y la redundancia de la red para ofrecer rutas alternativas para llegar a un destino concreto. La frecuencia de los semáforos también tuvo un impacto, al igual que la densidad de líneas de autobús y tranvía que compiten con el tráfico motorizado por el espacio y los derechos de paso (como la prioridad semafórica o los carriles bus, una imagen habitual en Zúrich).
«Estos cuatro factores, todos derivados de las redes de autobuses y tranvías y del sistema viario, son sorprendentemente precisos para explicar las diferencias de capacidad que observamos de una ciudad a otra», explica Axhausen. Estos resultados les permitieron consolidar una teoría que llevaban tiempo considerando, basada en simulaciones anteriores y en una pequeña cantidad de datos empíricos: que, en función de la densidad vehicular de las distintas ciudades, los volúmenes de tráfico se comportan de manera similar y siguen los mismos patrones.
«Esto significa que podemos utilizar la infraestructura de una ciudad para predecir el punto crítico y, por extensión, la capacidad de tráfico de la red», explica Lukas Ambühl, doctorando del grupo de Ingeniería del Tráfico y uno de los primeros autores del estudio.
Cálculo de la infraestructura ideal
Un profano podría pensar que resulta bastante obvio que la forma de una red está vinculada a su capacidad de tráfico. Sin embargo, los expertos en transporte de ETH consideran que no es en absoluto evidente que un sistema tan caótico como una red de transporte urbano, con miles de participantes que actúan de forma independiente, siga realmente los mismos patrones en todas las ciudades analizadas. Por eso les fascina especialmente este modelo sencillo.
Los resultados también tienen relevancia práctica: los planificadores urbanos pueden ahora cuantificar sus previsiones sobre cómo las inversiones o obras planificadas mejorarán o limitarán la capacidad de tráfico de su red. Por ejemplo, construir (o eliminar) carriles viarios modifica la densidad de la red, mientras que un puente clave que queda inutilizable por obras de renovación reduce su redundancia. Y si las empresas de transporte programan un servicio público más frecuente, habrá más autobuses en las vías.
Sin embargo, los autores también señalan las limitaciones del estudio. Explican que la muestra, que abarca 41 ciudades, era reducida y que la mayoría de estas ciudades se encontraban en Europa. Además, no realizaron un análisis detallado de cómo se controlaban los semáforos en las intersecciones. Por último, el estudio se centró únicamente en la infraestructura, sin tener en cuenta cuestiones de demanda, como la forma en que los viajeros reaccionan ante una situación de tráfico modificada.
Pese a ello, los resultados podrían ayudar a las ciudades a crear su infraestructura ideal. «Nuestra nueva comprensión de la capacidad de tráfico en las redes urbanas quizá no elimine de forma definitiva los atascos. Sin embargo, es probable que desempeñe un papel clave en la mejora de la situación del transporte», explica Axhausen.
