Redirigint la DUM: anàlisi de la viabilitat d’implementar microhubs a les estacions ferroviàries de Barcelona

DUM sostenible: la intermodalitat com a solució

La pandèmia per COVID-19 va accelerar el canal en línia per a les compres, amb una millor presència a internet de les empreses i un canvi sobtat dels hàbits de consum. L´entrega d´aquests productes ha tingut un impacte directe sobre les ciutats amb un increment de la distribució urbana de mercaderies (DUM) i, en conseqüència, de la congestió del trànsit rodat. Si a més considerem que els sectors del transport i la mobilitat han esdevingut indispensables per aconseguir la desitjada reducció de les emissions de CO2, la implementació de mesures per trobar nous models de distribució sostenibles i eficients es converteix en una de les principals prioritats a l’hora de decidir el futur de les ciutats. En aquesta línia es planteja la política comuna de transports de la Unió Europea, que té com a objectiu restablir l’equilibri entre els models de transport i desenvolupar la intermodalitat (transferir mercaderies de la carretera a mitjans de transport més sostenibles, reduint el trànsit innecessari i rutes buides). Així, programes de finançament com Marco Polo ^[1]o Marco Polo II ^[2]van aconseguir transferir més de 20.500 milions de tones-km/any de la carretera a altres mitjans de transport.

Seguint amb aquest objectiu europeu per a l’increment del transport intermodal en la gestió de la DUM, la combinació del transport de mercaderies amb vehicle privat motoritzat (VPM) i línies ferroviàries és la que presenta els millors rendiments, ja que es beneficia de la versatilitat de els camions-portacontenidors durant les recollides i lliuraments de curta-mitja distància i la gran capacitat del transport ferroviari. Per aquest motiu, el grup de recerca Sustainability , Management and Transport (SUMAT) de la Universitat Oberta de Catalunya ha dut a terme un projecte subvencionat per l’Ajuntament de Barcelona que va tenir com a objectiu la validació empírica d’un model de DUM a la ciutat que utilitzi com a centres de consolidació urbana de mercaderies les estacions de diferents modes de transport subterranis (proximitats, metro i FGC). És a dir, a través d’una modelització determinar el nombre total i les ubicacions dels microhubs necessaris per a la transferència i consolidació de mercaderies, així com els modes intermodals necessaris per donar cobertura al conjunt de la ciutat amb lliuraments a través de cargobikes o vehicles elèctrics contemplant la millor combinació de rutes, freqüències, volums i longitud dels trens. També es planteja la possibilitat d’utilitzar els microhubs com a punts de conveniència per reduir els lliuraments a domicili i incentivar un model de DUM sostenible. És important destacar que el model proposat només se centra a les mercaderies un cop ja han arribat a les estacions de la ciutat i únicament contempla el lliurament de paqueteria que deriva de l’eCommerce.

Per assolir aquest objectiu principal, es va comptar amb la iniciativa Open Data Barcelona per a la recopilació de dades, el suport de diferents grups de recerca interdisciplinària universitària així com socis industrials, actors locals i administracions públiques. Amb tot això, es van dur a terme diferents simulacions de lliurament de mercaderies a la ciutat per determinar la millor ubicació dels microhubs així com proposar un model de xarxa a la ciutat per a la intermodalitat, tenint en compte la infraestructura ja existent i modelant les ubicacions òptimes per donar servei amb cargobikes o vehicle elèctric. A més, es van aplicar diferents algorismes d’aprenentatge per identificar patrons de les necessitats dels ciutadans que poguessin fer incrementar les compres en línia i la demanda de mercaderies.

Desenvolupament de l’estudi per a la localització dels microhubs a la xarxa ferroviària de Barcelona

L’estudi es recolza principalment en dades quantitatives de dues fonts: (1) matriu de distàncies entre origen (estacions) i destinacions (lliuraments a domicili) de mercaderia que arriba a la ciutat de Barcelona i (2) modelització de rutes per a la creació de un model de DUM que permeti la intermodalitat amb vehicles sostenibles com a cargobikes o vehicles elèctrics. A continuació es resumeix l’enfocament metodològic utilitzat per dur a terme l’estudi.

Recull de dades i creació de la matriu de distàncies

A través de Google Maps, es van descarregar les coordenades X i Y de les estacions de rodalies, metro i FGC de la ciutat de Barcelona per contemplar-les com a origen del model de gestió DUM. Amb la informació disponible a la iniciativa d’Open Data BCN, es van complementar les coordenades amb altres dades rellevants com poden ser: l’afluència de persones pels carrers respectius on es troben les estacions, informació sobre el trànsit, comerços propers, entre d’altres . Un cop establertes les estacions com l’origen del model, es van generar 1.000 punts aleatoris repartits per tota la ciutat (vegeu la Figura 1) per simular el lliurament a domicili de la mercaderia, obtenint així les coordenades X i Y d’aquests punts aleatoris que es van convertir a destinació de lliurament. Amb tot això, es va crear una matriu de distàncies euclidianes entre tots els orígens i els 1.000 punts aleatoris amb l’objectiu de poder identificar aquelles estacions que es trobessin més ben situades per proposar-se com a possible microhub.

Figura 1. Mapa de la ciutat de Barcelona amb els 1.000 punts aleatoris que simulen els lliuraments a domicili que s'han de gestionar al model DUM proposat.

Centralitat de proximitat de la matriu de distàncies

Per determinar les estacions d’origen que es podrien convertir en microhubs, es va aplicar a la matriu de distàncies euclidianes la tècnica de centralitat de proximitat. A través d’aquesta tècnica es van poder identificar aquelles estacions que permeten arribar a tots els punts aleatoris de la xarxa més ràpidament que des de qualsevol altra estació. 

Model algorítmic per a l’encaminament

Un cop determinades les estacions que es convertiran en els microhubs d’origen, (1) es va calcular el temps de viatge des de cada estació a cadascun dels 1.000 punts aleatoris generats i (2) es va emmagatzemar l’opció amb menys temps de viatge . Tant la distància com el temps de viatge es van calcular considerant una cargobike amb una velocitat de 15 km/hora i una furgoneta elèctrica amb una velocitat de 20 km/hora. A més, es va abordar un problema d’encaminament en el context dels lliuraments a domicili amb origen una de les estacions identificades de la xarxa ferroviària. El problema abordat es coneix a la literatura com a Team Orienteering Problem (TOP) i bàsicament estableix les estacions d’origen com a node de dipòsit 0 i els 1.000 punts aleatoris com un conjunt de n clients esperant l’arribada de la seva mercaderia al domicili particular. A més, al model es contemplen una sèrie de penalitzacions per a cada conjunt d’arestes entre clients (nodes), suposant que travessar-los té un cost basat en la distància o en el temps. També es va considerar que els lliuraments a domicili en hores vall té una recompensa més gran que fer-ho a les hores punta. També s’estableix més recompensa si el lliurament no es fa a domicili i s’escull el lliurament a la mateixa estació com a punt de conveniència. Aquesta recompensa té com a objectiu desincentivar els lliuraments a domicili i apostar per un model de DUM sostenible.

Principals resultats de l’estudi: ubicació dels microhubs a la xarxa ferroviària per a la DUM amb intermodalitat

Tal com s’ha detallat anteriorment, es van generar 1.000 punts aleatoris repartits per tota la ciutat de Barcelona que van simular entregues a domicili de paqueteria. A través de la tècnica de centralitat, es van determinar les tres estacions més properes a tots els punts que conformen la xarxa de lliuraments de la simulació. Concretament, les estacions seleccionades van ser les de Passeig de Gràcia per a Rodalies (veure Figura 2), la de Diagonal per a metro (veure Figura 3) i la de Provença per a FGC (veure Figura 4).

Figura 2. Ruta per al lliurament a domicili dels 1.000 punts aleatoris amb origen a l'estació de Passeig de Gràcia de rodalies.

Figura 3. Ruta per al lliurament a domicili dels 1.000 punts aleatoris amb origen a l'estació de Diagonal de metro.

Figura 4. Ruta per al lliurament a domicili dels 1.000 punts aleatoris amb origen a l'estació de Provença de FGC.

En cas que només es pogués seleccionar una de les tres estacions per establir un microhub, la que presenta millors resultats de centralitat és l’estació de metro de Diagonal.

Principals resultats de l’estudi: simulació de les rutes de lliurament

El model proposa utilitzar les tres estacions identificades amb la tècnica de centralitat com a microhubs per desenvolupar la DUM sostenible amb intermodalitat. Per això s’ha dut a terme una simulació de gestió de rutes obtenint els resultats que es poden observar a la Taula 1. Es proposa repartir els lliuraments dels 1.000 punts aleatoris entre les tres estacions i fer-ho mitjançant una flota que combini furgonetes elèctriques i cargobikes ( aquestes darreres especialment per als lliuraments en zones restringides al trànsit rodat). Sempre tindrà prioritat, i per tant més recompensa en el model, els lliuraments de paqueteria que es queden a la mateixa estació (punt de conveniència). La Taula 1 mostra el resultat final després de diverses iteracions de simulació amb diferents combinacions del número de flota utilitzada, on es té en compte l’estació més propera a cada punt perquè sigui l’origen i s’estima uns vint minuts per dur a terme cada lliurament (aparcar més lliurament a domicili) sumat al temps de desplaçament amb vehicle.

Taula 1. Resultats de simulació per a la gestió de rutes amb intermodalitat amb origen a cadascuna de les estacions seleccionades al model.

Conclusions de l’estudi

El model proposat per a la gestió DUM de la ciutat de Barcelona on s’utilitzen les estacions ferroviàries per a la intermodalitat amb vehicle sostenible representa un canvi positiu del model de transport de mercaderies dels darrers anys. L’estudi compleix amb el seu objectiu principal proposar un model de gestió DUM que utilitzi la xarxa ferroviària de la ciutat per realitzar intermodalitat amb vehicles sostenibles. De l’anàlisi dels resultats, s’identifiquen tres ubicacions candidates a convertir-se en microhub que la ciutat de Barcelona haurà de contemplar i es proposen tres fases per dur a terme aquest procés:

• Fase 1. Estacions com a punts de conveniència: Un dels resultats que es pot implementar amb facilitat i a curt termini és la de convertir les estacions identificades en aquest estudi com a punts de conveniència. La seva centralitat respecte a diferents punts aleatoris de la ciutat permeten que siguin propers a la ciutadania i ajudarien a desincentivar el lliurament a domicili. Aquest primer pas és necessari per potenciar la transformació de les estacions en microhubs. Instal·lació de taquilles intel·ligents o zones apartades específiques per a la recollida de mercaderies són opcions que s’haurien de contemplar.
• Fase 2. Proposta d’inversió en infraestructures de les estacions identificades: El model teòric proposat no aborda diferents reptes importants de la gestió DUM com ara (1) l’arribada de mercaderies a la ciutat a través de la xarxa ferroviària o (2) l’operativa interna de les estacions i els recursos necessaris per a la gestió de la mercaderia. Cal que es puguin dur a terme les modificacions necessàries a les instal·lacions actuals perquè siguin capaces de suportar la demanda de passatgers així com la demanda de paqueteria. Un dels principals reptes serà portar a superfície la mercaderia per fer la intermodalitat amb vehicle sostenible. Això obligarà a disposar de diferents muntacàrregues i zones exteriors habilitades per dur a terme aquesta operativa. Per aquest motiu, cal identificar, per a les tres estacions proposades com a microhubs, les inversions necessàries que s’haurien de dur a terme per realitzar un nou estudi que complementi l’actual.
• Fase 3. Posada en marxa dels microhubs a les estacions identificades: Amb la realització dels nous estudis que tinguin en compte les inversions a realitzar en infraestructures que facilitin l’operativa diària per a la gestió DUM, es podrà disposar de la informació necessària per posar en marxa els microhubs. Aquests hauran de contemplar la possible recollida de la mercaderia a les estacions com a punts de conveniència així com la consolidació de mercaderies per fer en superfície la intermodalitat amb altres vehicles sostenibles.

El model proposat en aquest estudi és innovador i rellevant perquè defineix i valida un model logístic per a la DUM que se sustenta a les línies ferroviàries ja existents a la ciutat i que planteja nodes intermodals amb altres mitjans de transport sostenibles, permetent minimitzar l’entrada a la ciutat dels VPM convencionals. A més, el model impulsa els lliuraments de mercaderia (B2C) a través de sistemes sostenibles, com els punts de conveniència o les consignes intel·ligents, les quals se situaran a les estacions identificades a l’estudi. També l’estudi posiciona el transport públic com a alternativa per a la gestió DUM de la mateixa manera que ja ho fa per al transport de passatgers. Finalment, l’estudi estableix les bases per a futurs projectes relacionats amb vista a impulsar la DUM sostenible a la ciutat de Barcelona i permet centrar els esforços, concretament, a les tres estacions identificades per tal de prioritzar les inversions que s’hagin de dur a terme a la xarxa ferroviària.

Nota:

Aquest projecte ha estat liderat pel professor Cristian Castillo Gutiérrez dels estudis d’Economia i Empresa (EEE) de la UOC. En el mateix projecte hi han participat el professor Eduard J. Álvarez Palau i la professora Marta Viu Roig dels EEE, Juan Miguel Calero com a suport a la investigació dels EEE i la professora Laura Calvet de la Universitat Autònoma de Barcelona.

El proper 10 de febrer a les 12.00 h (CET) es realitzarà una presentació dels resultats de l’estudi a través del canal de YouTube de la UOC.

Accés: https://www.youtube.com/watch?v=hLh2_y2YcQw

Aquest projecte ha estat subvencionat per l’Ajuntament de Barcelona

^[1]https://eur-lex.europa.eu/ES/legal-content/summary/intermodal-transport-the-marco-polo-programme.html

^[2]https://eur-lex.europa.eu/ES/legal-content/summary/the-marco-polo-ii-programme.html