Redirigiendo la DUM: análisis de la viabilidad de implementar micro-hubs en las estaciones ferroviarias de Barcelona

DUM sostenible: la intermodalidad como solución

La pandemia por COVID-19 aceleró el canal online para las compras, con una mejor presencia en internet de las empresas y un cambio repentino de los hábitos de consumo. La entrega de estos productos ha tenido un impacto directo sobre las ciudades con un incremento de la distribución urbana de mercancías (DUM) y, en consecuencia, de la congestión del tráfico rodado. Si además consideramos que los sectores del transporte y la movilidad se han vuelto indispensables para conseguir la deseada reducción de las emisiones de CO2, la implementación de medidas para encontrar nuevos modelos de distribución sostenibles y eficientes se convierte en una de las principales prioridades a la hora de decidir el futuro de las ciudades. En esta línea se plantea la política común de transportes de la Unión Europea, la cual tiene como objetivo restablecer el equilibrio entre los modelos de transporte y desarrollar la intermodalidad (transferir mercancías de la carretera a medios de transporte más sostenibles, reduciendo el tráfico innecesario y rutas vacías). Así, programas de financiación como Marco Polo^[1] o Marco Polo II^[2] consiguieron transferir más de 20.500 millones de toneladas-km/año de la carretera a otros medios de transporte.

Siguiendo con este objetivo europeo para el incremento del transporte intermodal en la gestión de la DUM, la combinación del transporte de mercancías con vehículo privado motorizado (VPM) y líneas ferroviarias es la que presenta los mejores rendimientos, ya que se beneficia de la versatilidad de los camiones-portacontenedores durante las recogidas y entregas de corta-media distancia y la gran capacidad del transporte ferroviario. Por este motivo, el grupo de investigación SUMAT (Sustainability, Management and Transport) de la Universitat Oberta de Catalunya ha llevado a cabo un proyecto subvencionado por el Ajuntament de Barcelona que tuvo como objetivo la validación empírica de un modelo de DUM en la ciudad que utilice como centros de consolidación urbana de mercancías las estaciones de diferentes modos de transporte subterráneos (cercanías, metro y FGC). Es decir, a través de una modelización determinar el número total y las ubicaciones de los micro-hubs necesarios para la transferencia y consolidación de mercancías, así como los modos intermodales necesarios para dar cobertura al conjunto de la ciudad con entregas a través de cargobikes o vehículos eléctricos contemplando la mejor combinación de rutas, frecuencias, volúmenes y longitud de los trenes. También se plantea la posibilidad de utilizar los micro-hubs como puntos de conveniencia para reducir las entregas a domicilio e incentivar un modelo de DUM sostenible. Es importante destacar que el modelo propuesto solo se centra en las mercancías una vez ya han llegado a las estaciones de la ciudad y únicamente contempla la entrega de paquetería que deriva del eCommerce.

Para conseguir este objetivo principal, se contó con la iniciativa Open Data Barcelona para la recopilación de datos, el soporte de diferentes grupos de investigación interdisciplinaria universitaria así como socios industriales, actores locales y administraciones públicas. Con todo ello, se llevaron a cabo diferentes simulaciones de entrega de mercancías en la ciudad para determinar la mejor ubicación de los micro-hubs así como proponer un modelo de red en la ciudad para la intermodalidad, teniendo en cuenta la infraestructura ya existente y modelando las ubicaciones óptimas para dar servicio con cargobikes o vehículo eléctrico. Además, se aplicaron diferentes algoritmos de aprendizaje para identificar patrones de las necesidades de los ciudadanos que pudieran hacer incrementar sus compras online y la demanda de mercancías.

Desarrollo del estudio para la localización de los micro-hubs en la red ferroviaria de Barcelona

El estudio se apoya principalmente en datos cuantitativos de dos fuentes: (1) matriz de distancias entre origen (estaciones) y destinos (entregas a domicilio) de mercancía que llega a la ciudad de Barcelona y (2) modelización de rutas para la creación de un modelo de DUM que permita la intermodalidad con vehículos sostenibles como cargobikes o vehículos eléctricos. A continuación se resume el enfoque metodológico utilizado para llevar a cabo el estudio.

Recopilación de datos y creación de la matriz de distancias

A través de Google Maps, se descargaron las coordenadas X e Y de las estaciones de cercanías, metro y FGC de la ciudad de Barcelona para contemplarlas como el origen del modelo de gestión DUM. Con la información disponible en la iniciativa de Open Data BCN, se complementaron las coordenadas con otros datos relevantes como pueden ser: la afluencia de personas por las respectivas calles en las que se encuentran las estaciones, información sobre el tráfico, comercios próximos, entre otros. Una vez establecidas las estaciones como el origen del modelo, se generaron 1.000 puntos aleatorios repartidos por toda la ciudad (ver Figura 1) para simular la entrega a domicilio de la mercancía, obteniendo así las coordenadas X e Y de estos puntos aleatorios que se convirtieron en destino de entrega. Con todo ello, se creó una matriz de distancias euclidianas entre todos los orígenes y los 1.000 puntos aleatorios con el objetivo de poder identificar aquellas estaciones que se encontrasen mejor situadas para proponerse como posible micro-hub.

Figura 1. Mapa de la ciudad de Barcelona con los 1.000 puntos aleatorios que simulan las entregas a domicilio que deben gestionarse en el modelo DUM propuesto.

Centralidad de cercanía de la matriz de distancias

Para determinar las estaciones de origen que se podrían convertir en micro-hubs, se aplicó a la matriz de distancias euclidianas la técnica de centralidad de cercanía. A través de esta técnica se pudo identificar aquellas estaciones que permiten llegar a todos los puntos aleatorios de la red más rápidamente que desde cualquier otra estación.    

Modelo algorítmico para el enrutamiento

Una vez determinadas las estaciones que se convertirán en los micro-hubs de origen, (1) se calculó el tiempo de viaje desde cada estación a cada uno de los 1.000 puntos aleatorios generados y (2) se almacenó la opción con menor tiempo de viaje. Tanto la distancia como el tiempo de viaje se calcularon considerando una cargobike con una velocidad de 15 km/hora y una furgoneta eléctrica con una velocidad de 20 km/hora. Además se abordó un problema de enrutamiento en el contexto de las entregas a domicilio con origen una de las estaciones identificadas de la red ferroviaria. El problema abordado se conoce en la literatura como Team Orienteering Problem (TOP) y básicamente establece las estaciones de origen como nodo de depósito 0 y los 1.000 puntos aleatorios como un conjunto de n clientes esperando la llegada de su mercancía al domicilio particular. Además, en el modelo se contemplan una serie de penalizaciones para cada conjunto de aristas entre clientes (nodos), suponiendo que atravesarlos tiene un coste basado en la distancia o en el tiempo. También se consideró que las entregas a domicilio en horas valle tiene una recompensa mayor que hacerlo en las horas punta. También se establece mayor recompensa si la entrega no se realiza en domicilio y se escoge la entrega en la misma estación como punto de conveniencia. Esta recompensa tiene como objetivo desincentivar las entregas a domicilio y apostar por un modelo de DUM sostenible.

Principales resultados del estudio: ubicación de los micro-hubs en la red ferroviaria para la DUM con intermodalidad

Tal como se ha detallado anteriormente, se generaron 1.000 puntos aleatorios repartidos por toda la ciudad de Barcelona que simularon entregas a domicilio de paquetería. A través de la técnica de centralidad, se determinaron las tres estaciones más cercanas a todos los puntos que conforman la red de entregas de la simulación. Concretamente, las estaciones seleccionadas fueron las de Passeig de Gràcia para cercanías (ver Figura 2), la de Diagonal para metro (ver Figura 3) y la de Provença para FGC (ver Figura 4). 

Figura 2. Ruta para la entrega a domicilio de los 1.000 puntos aleatorios con origen la estación de Passeig de Gràcia de cercanías.

Figura 3. Ruta para la entrega a domicilio de los 1.000 puntos aleatorios con origen en la estación de Diagonal de metro.

Figura 4. Ruta para la entrega a domicilio de los 1.000 puntos aleatorios con origen en la estación de Provença de FGC.

En caso de que solo se pudiese seleccionar una de las tres estaciones para establecer un micro-hub, la que presenta mejores resultados de centralidad es la estación de metro de Diagonal.

Principales resultados del estudio: simulación de las rutas de entrega

El modelo propone utilizar las tres estaciones identificadas con la técnica de centralidad como micro-hubs para desarrollar la DUM sostenible con intermodalidad. Para ello se ha llevado a cabo una simulación de gestión de rutas obteniendo los resultados que pueden observarse en la Tabla 1. Se propone repartir las entregas de los 1.000 puntos aleatorios entre las tres estaciones y hacerlo mediante una flota que combine furgonetas eléctricas y cargobikes (estas últimas especialmente para las entregas en zonas restringidas al tráfico rodado). Siempre tendrá prioridad, y por lo tanto mayor recompensa en el modelo, las entregas de paquetería que se quedan en la misma estación (punto de conveniencia). La Tabla 1 muestra el resultado final tras varias iteraciones de simulación con diferentes combinaciones del número de flota utilizada, en la que se tiene en cuenta la estación más cercana a cada punto para que sea el origen y se estima unos veinte minutos para llevar a cabo cada entrega (aparcar más entrega en domicilio) sumado al tiempo de desplazamiento en vehículo.

Tabla 1. Resultados de simulación para la gestión de rutas con intermodalidad con origen en cada una de las estaciones seleccionadas en el modelo.

Conclusiones del estudio

El modelo propuesto para la gestión DUM de la ciudad de Barcelona en la que se utilizan las estaciones ferroviarias para la intermodalidad con vehículo sostenible, representa un cambio positivo del modelo de transporte de mercancías de los últimos años. El estudio cumple con su objetivo principal de proponer un modelo de gestión DUM que utilice la red ferroviaria de la ciudad para realizar intermodalidad con vehículos sostenibles. Del análisis de los resultados, se identifican tres ubicaciones candidatas a convertirse en micro-hub que la ciudad de Barcelona deberá contemplar y se proponen tres fases para llevar a cabo este proceso:

• Fase 1. Estaciones como puntos de conveniencia: Uno de los resultados que puede implementarse con facilidad y a corto plazo es la de convertir las estaciones identificadas en este estudio como puntos de conveniencia. Su centralidad respecto a diferentes puntos aleatorios de la ciudad permiten que sean próximos a la ciudadanía y ayudarían a desincentivar la entrega a domicilio. Este primer paso es necesario para potenciar la transformación de las estaciones en micro-hubs. Instalación de taquillas inteligentes o zonas apartadas específicas para la recogida de mercancías son opciones que deberían contemplarse.
• Fase 2. Propuesta de inversión en infraestructuras de las estaciones identificadas: El modelo teórico propuesto no aborda diferentes retos importantes de la gestión DUM como son (1) la llegada de mercancías a la ciudad a través de la red ferroviaria o (2) la operativa interna de las estaciones y los recursos necesarios para la gestión de la mercancía. Es necesario que puedan llevarse a cabo las modificaciones necesarias en las instalaciones actuales para que sean capaces de soportar la demanda de pasajeros así como la demanda de paquetería. Uno de los principales retos será la de llevar a superficie la mercancía para hacer la intermodalidad con vehículo sostenible. Esto obligará a disponer de diferentes montacargas y zonas exteriores habilitadas para llevar a cabo esta operativa. Por este motivo, es necesario identificar, para las tres estaciones propuestas como micro-hubs, las inversiones necesarias que deberían llevarse a cabo para realizar un nuevo estudio que complemente al actual.
• Fase 3. Puesta en marcha de los micro-hubs en las estaciones identificadas: Con la realización de los nuevos estudios que tengan en cuenta las inversiones a realizar en infraestructuras que faciliten la operativa diaria para la gestión DUM, se podrá disponer de la información necesaria para poner en marcha los micro-hubs. Estos deberán contemplar la posible recogida de la mercancía en las estaciones como puntos de conveniencia así como la consolidación de mercancías para hacer en superficie la intermodalidad con otros vehículos sostenibles.

El modelo propuesto en este estudio es innovador y relevante porqué define y valida un modelo logístico para la DUM que se sustenta en las líneas ferroviarias ya existentes en la ciudad y que plantea nodos intermodales con otros medios de transporte sostenibles, permitiendo minimizar la entrada a la ciudad de los VPMs convencionales. Además el modelo impulsa las entregas de mercancía (B2C) a través de sistemas sostenibles, como los puntos de conveniencia o las consignas inteligentes, las cuales se situarán en las estaciones identificadas en el estudio. También el estudio posiciona al transporte público como una alternativa para la gestión DUM de la misma manera que ya lo hace para el transporte de pasajeros. Por último, el estudio establece las bases para futuros proyectos relacionados de cara a impulsar la DUM sostenible en la ciudad de Barcelona y permite centrar los esfuerzos, concretamente, en las tres estaciones identificadas con el fin de priorizar las inversiones que deban de llevarse a cabo en la red ferroviaria.

Nota:

Este proyecto ha sido liderado por el profesor Cristian Castillo Gutiérrez de los estudios de Economía y Empresa (EEE) de la UOC. En el mismo proyecto han participado el profesor Eduard J. Alvarez Palau y la profesora Marta Viu Roig de los EEE, Juan Miguel Calero como soporte a la investigación de los EEE y la profesora Laura Calvet de la Universitat Autónoma de Barcelona.

El próximo 10 de febrero a las 12:00h (CET) se realizará una presentación de los resultados del estudio a través del canal de YouTube de la UOC.

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

Este proyecto ha sido subvencionado por el 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