Some methodologies for detemining highway corridors

Resumo

El transporte es una de las actividades económicas más importantes de nuestra sociedad. El crecimiento económico ha originado un incremento de la demanda de transporte tanto en los países desarrollados como en los que están en vías de desarrollo. El aumento de la población y su implantación territorial hace que esta actividad haya ido creciendo en importancia y complejidad. Este incremento de la demanda ha conducido a que, en algunas regiones y para ciertos modos de transporte, la demanda supere a la oferta de servicios de transporte, originando que viejos problemas como son la congestión, polución, accidentes, déficit financieros, etc. aparezcan con nuevas apariencias y dificultades. La construcción de nuevas infraestructuras de transporte, como una nueva red de autovías, que mejoren la oferta de transporte es la medida que tradicionalmente más ampliamente ha sido empleada para expandir la capacidad del sistema de transporte. El proceso de planificación de redes de autovías para dar respuesta a esta nueva demanda se lleva a cabo en etapas sucesivas, en las que los resultados de una etapa son la entrada (datos) de la siguiente etapa. En las primeras fases, las nuevas autovías se localizan mediante un proceso de decisión multicriterio en el que se deben tener en cuenta una variedad de factores sociales, la distribución espacial de la demanda, factores ambientales y económicos, evaluados y ponderados para un gran número de alternativas potenciales del corredor. En etapas posteriores, estas localizaciones preliminares son refinadas, atendiendo a otros aspectos pertinentes del problema. El problema de diseño de redes de autovías es abordado en esta tesis en un contexto de planificación estratégica. Se han propuesto tres metodologías para la expansión de redes de autovías, teniendo en cuenta en todos los casos el coste de construcción y la matriz de demanda origen-destino del área de estudio. En concreto: ¿ En el Capítulo 3 se desarrolla una metodología de localización continua para determinar un conjunto de corredores potenciales de autovía, de modo que se maximice la captación de la demanda sujeto a restricciones presupuestarias. ¿ En el Capítulo 4 se desarrolla una metodología basada en la optimización continua binivel para la expansión de una red de autovías existente. ¿ En el Capítulo 5 se formula un modelo de localización discreto para la expansión de una red de autovías existente. Estos modelos utilizan la información geográfica para poder estimar los costes (como el del pavimentado, de movimientos de tierra, etc). Algunos elementos de estos modelos quedan definidos como ``cajas negras'' que reciben información de bases de datos y la procesan mediante ciertos esquemas algorítmicos, originando un gran complejidad en los modelos resultantes, lo que obliga a usar algoritmos heurísticos de optimización libres de derivadas. En esta tesis doctoral se han empleado los algoritmos: PSO (Particle Swarm Optimization), SA (Simulated Annealing), MSA (Modified Simulated Annealing) basándose en la descomposición de Cholesky, NM (Simplex Nelder-Mead) y SS (Scatter Search). Se ha testado cada una de las tres metodologías planteadas con el caso de estudio de la región de Castilla-La Mancha.