Gestión del tráfico urbano en 2050: un ejercicio de «tráfico-ficción»

Comunicación presentada al IV Congreso Ciudades Inteligentes:

Autor

• Aritza Aldama, Solutions Expert, Kapsch TrafficCom

Resumen

Vivimos una época apasionante en la que las soluciones de transporte evolucionan a gran velocidad. Hay un gran número de tecnologías y tendencias que transformarán la forma en que entendemos la movilidad urbana. La conducción autónoma, el vehículo conectado, el vehículo eléctrico, la movilidad como servicio (MaaS), la calidad del aire, el fin del modelo basado en la propiedad del vehículo, las futuras generaciones de redes móviles, etc. Todo ello traerá consigo un amplio abanico de posibilidades, pero también una serie de retos a los que los gestores de la ciudad tendrán que responder. ¿Cómo será la gestión del tráfico urbano en 2050? Este trabajo, que he calificado de «tráfico-ficción «, intentará responder a preguntas como «¿quién decidirá los recorridos de los vehículos para garantizar una gestión sostenible y óptima de la infraestructura?», y proponer ideas sobre cómo podría ser la gestión del tráfico urbano en un escenario de una smart city con vehículos de conducción totalmente autónoma. La propuesta se inspira en la gestión de redes IP y la gestión del tráfico aéreo, para ofrecer una solución de enrutamiento centralizada gestionada por la ciudad. Esta idea se desarrolla a lo largo del documento.

Palabras clave

Smart Mobility, Vehículo Autónomo, Vehículo Conectado, Gestión de Tráfico Urbano, Futuro

Introducción y ‘Disclaimer’

En primer lugar, debemos dejar claro que este documento es un trabajo de especulación, o de imaginación, sobre cómo podría ser la gestión del tráfico urbano a medio o largo plazo, en el entorno de una Smart city, cuando los vehículos sean completamente autónomos y conectados. Por eso lo llamamos un «ejercicio de tráfico ficción «.Se trata, por tanto, de una reflexión abierta que pretende aportar conceptos, retos e incluso propuestas sobre hacía dónde podría evolucionar la gestión del tráfico en las ciudades. Siendo sinceros, la fecha (2050) ha sido elegida por su sonoridad e impacto como titular, si bien este escenario podría llegar más tarde, o incluso antes, dada la velocidad de progreso que está demostrando la industria del automóvil.

Una estimación rápida de la evolución de los vehículos de conducción autónoma podría ser la siguiente: los vehículos de conducción autónoma aparecerán comercialmente a lo largo de la década de 2020, dejando la década de 2030 para su consolidación y disponibilidad al público en general. Parece razonable pensar que la aplicación inicial de este tipo de vehículos serían los desplazamientos interurbanos y por carretera, ya que se trata de un caso de uso más sencillo para vehículos con nivel de automatización 3 ó 4. En cualquier caso, aunque más complejo (especialmente el modelo de ciudad europeo y los de alta densidad de población en general), está claro que es en la ciudad donde será un elemento clave de transformación. En consecuencia, sería en la década de 2040 cuando podrían comenzar a implantarse soluciones tecnológicas que acabaran impulsando esta transformación, destacando la gestión del tráfico por su impacto directo en la calidad de vida de los ciudadanos. Por lo tanto, hablar de 2050 no parece una locura.

Pero al final, todo lo que expongo en este documento podría terminar en nada si finalmente se desarrolla y populariza el coche volador (y se autoriza su uso en las ciudades), como algunos pronósticos muestran como factible a partir de 2035. De todos modos, para este ejercicio de pensamiento, consideremos que los vehículos tienen dos o más ruedas y que todavía están pegados al suelo.

Nótese que, a lo largo de este trabajo, hay muchas referencias a la ciudad como sujeto de manera genérica. A menos que se indique lo contrario, hace referencia al gestor: Ayuntamiento como gestor del tráfico y la movilidad en la ciudad.

Principales tendencias

Hay varias tendencias que están directamente relacionadas con el tema en discusión. Por un lado, desde el punto de vista tecnológico, hay tres tendencias principales con respecto a los vehículos:

• Vehículos eléctricos: Hoy no cabe duda de que los vehículos eléctricos son el futuro y que el uso de combustibles fósiles tenderá a desaparecer. Casi todos los fabricantes de automóviles ya comercializan diferentes modelos de vehículos eléctricos, y muchos fabricantes han anunciado su intención de producir sólo vehículos eléctricos o híbridos a corto plazo, la mayoría de ellos con una fecha objetivo entre 2020-2025 (como Toyota, Volvo, Audi, General Motors, Mercedes-Benz, y muchos otros). Aunque el índice de penetración no está creciendo tan rápido como se había previsto, parece claro que éste es el camino a seguir en términos de propulsión de vehículos. Sin embargo, aunque el uso extendido de vehículos eléctricos mejorará considerablemente la calidad del aire en las ciudades mediante la eliminación de las emisiones de los vehículos, no tienen un impacto positivo en el uso optimizado de la infraestructura y la reducción de la congestión. Por lo tanto, ésta sería probablemente la tendencia con menor impacto en el tema presentado en este documento.
• Conducción autónoma: Esta es la tendencia más mediática y que probablemente acapara más titulares. La eliminación del factor humano en la conducción supondrá una verdadera revolución, tanto en el transporte de personas como de mercancías, cambiando la forma de entender la movilidad. Incluso alterará el mercado y la industria cambiando el modelo tradicional de movilidad personal centrado en la propiedad del vehículo. Como se menciona en la introducción, esta tecnología ya es una realidad, y la participación de las principales empresas tecnológicas del mundo junto con las recientes experiencias en curso (Google Waymo en Phoenix y Detroit, Lyft en el CES de Las Vegas, Uber en Pittsburgh o incluso el famoso Autopilot de Tesla) acercan esta realidad al ciudadano. La conducción autónoma, junto con el seguimiento de los vehículos conectados, son las principales tendencias que sustentan lo expuesto en este trabajo.
• Vehículos conectados (V2X): Otra tendencia clave son las tecnologías de vehículos conectados, o V2X (que significa Vehicle to Whatever: V2V -vehículo- o V2I -infraestructura-). Esta tecnología proporciona un canal de comunicación garantizado (en la banda de frecuencia de 5,9 GHz) que es rápido, libre de latencia, estable y libre de suscripción para la comunicación del vehículo entre sí y con la infraestructura. Durante los últimos años ha habido un período de desarrollo de normas y pruebas de interoperabilidad en ensayos de campo y proyectos piloto, tanto a nivel europeo con la norma ETSI ITS G5 como a nivel de EE.UU. con la norma IEEE WAVE. Esta tecnología, que ya es interesante hoy en día, será aún más importante cuando el conductor humano sea eliminado de la ecuación, y permitirá extender la línea de visión de los sistemas de conducción autónomos más allá del alcance de los sensores a bordo, además de permitir la comunicación directa sin latencia con la infraestructura (por ejemplo, reguladores de tráfico). Por eso, es de esperar que la tecnología V2X acabe convergiendo con la de conducción autónoma.

Además de las tres anteriores, otra tendencia tecnológica que, aun no estando directamente relacionada con los vehículos merece la pena mencionar, es la tecnología de redes móviles. Cuando estamos comenzando el despliegue de la 5ª Generación de redes móviles, los investigadores ya discuten sobre la futura 6G y sus líneas de investigación. El hecho es que ha ido apareciendo una nueva generación de móviles aproximadamente cada 10 años. No sabemos cómo serán las futuras redes 6G, pero seguro que se centrarán en las comunicaciones máquina a máquina.

Por otro lado, también hay varias tendencias relacionadas con la movilidad urbana que vale la pena mencionar porque tendrán un impacto en la gestión de la movilidad:

• Movilidad como Servicio (MaaS): Esta es, sin duda, la mayor tendencia de movilidad en la actualidad. En resumen, MaaS significa que los viajeros podrán adquirir o suscribirse a servicios de movilidad que pueden ser prestados por diferentes operadores, públicos y privados, desde una única plataforma de forma sencilla y cómoda. Un estudio reciente del MaaS Lab for Transport for London afirma que el MaaS ayudaría a un 33% de los londinenses a depender menos de sus coches.
• Transformación del modelo basado en la propiedad del vehículo a un modelo basado en el coche compartido: Como consecuencia del punto anterior, se pondrá en duda la necesidad de disponer de un vehículo propio, en favor de un modelo basado en la utilización de servicios de coche compartido. La conducción autónoma será determinante en la promoción de estos servicios, eliminando la necesidad de puntos de recogida y devolución, acercando el servicio al lugar donde el ciudadano lo necesita. Estos modelos incluso cambiarán la fisonomía de las ciudades al reducir la demanda de aparcamiento en los destinos (por ejemplo, en el centro de la ciudad), proporcionando más espacio para peatones y ciclistas, por ejemplo. Sin embargo, cabe prever que tal reducción de la demanda de estacionamiento podría tener un efecto negativo en el volumen de tráfico de vehículos en espera de recoger a un usuario, por ejemplo. Esto podría llevar a las ciudades a considerar la posibilidad de reservar espacio para este fin, como ya ocurre con los servicios de tipo Uber en algunos hoteles, por ejemplo, en Las Vegas.
• Niveles de contaminación y calidad del aire: Este problema se ha convertido en recurrente en las principales ciudades del mundo. En febrero de 2017, la Comisión Europea envió un último apercibimiento a Alemania, Francia, España, Italia y el Reino Unido por los reiterados incumplimientos de los límites de contaminación atmosférica por dióxido de nitrógeno (NO2). Como ha declarado la Comisión Europea, la contaminación por NO2 es un grave riesgo para la salud, y es sabido que la mayoría de las emisiones proceden del tráfico rodado. Muchas ciudades están planificando o implementando políticas para la creación y promoción de Zonas de Aire Limpio (Clean Air Zones, CAZs), o áreas de baja contaminación. Así como protocolos de respuesta a altos niveles de contaminación, generalmente utilizando medidas restrictivas. Como se ha mencionado, el vehículo eléctrico aliviará en gran medida esta situación.
• Seguridad: Obviamente, la seguridad es un requisito clave que las ciudades deben cubrir y mejorar. La conducción autónoma y las tecnologías de vehículos conectados facilitarán la aplicación de medidas de reducción del tráfico y de las políticas de reducción de la velocidad en determinadas zonas.
• Atractivo de las ciudades: Las ciudades deben mejorar la calidad de vida de sus ciudadanos. En primer lugar, porque es un compromiso con los ciudadanos. En segundo lugar, porque la mejora del atractivo de la ciudad le permitirá competir por el talento, la actividad económica, la inversión y el turismo, lo que redundará en beneficio de los ciudadanos. Podría resumirse de manera sencilla en hacer las ciudades más habitables.

El Reto

El reto para las ciudades es ser capaces de adaptarse y aprovechar estas nuevas tecnologías y tendencias que cambiarán la forma de entender la movilidad para alcanzar el objetivo final, que es mejorar la calidad de vida de los ciudadanos. En concreto, algunos de los retos a los que tendrán que hacer frente las ciudades son: ofrecer o garantizar las opciones de movilidad más convenientes, optimizar el uso de las infraestructuras, promover modos de transporte alternativos, gestionar la demanda y mejorar la seguridad y la calidad del aire.

¿Cómo cambiarán los ayuntamientos la forma en que se gestiona el tráfico para afrontar estos retos con éxito? No olvidemos que un vehículo autónomo sigue siendo un vehículo y tiene que viajar, convivir con peatones, ciclistas y otros vehículos, que pueden generar congestión, y que necesita estar aparcado (aunque quizás no en el destino) y recargado (si es eléctrico). La gestión del tráfico forma parte de la gestión de la movilidad urbana, pero seguirá siendo de crucial importancia, ya que es un elemento de impacto en la calle, que afecta directamente a los ciudadanos y que también permite la aplicación de políticas de movilidad.

Por último, es muy importante que las ciudades comprendan que deben asumir un papel de liderazgo proactivo para lograr sus objetivos. Porque una actitud reactiva como espectador de los avances en tecnología y servicios puede llevar a situaciones difíciles de revertir en el futuro. Una ciudad inteligente no debe tener miedo a tomar la iniciativa.

La Pregunta

En un escenario donde la conducción autónoma está totalmente extendida, la pregunta es: ¿Quién decide la ruta para cada vehículo? Esta cuestión puede parecer sencilla, pero está en el centro de lo que podría ser un cambio real en la gestión del tráfico urbano. Los conductores (humanos) tienden a seleccionar la ruta basándose en su experiencia (lo que no significa que sea la mejor posible). Es razonable pensar que los vehículos autónomos, al igual que la evolución de los navegadores actuales, calcularán el recorrido en función de una serie de factores, como las condiciones actuales y previstas, las incidencias y sucesos, o los waypoints y restricciones impuestas por el conductor (coste, aparcamiento en destino, etc.). En cualquier caso, la selección de la ruta sólo tendrá en cuenta el beneficio de los pasajeros (la ruta más rápida, más corta, más barata o incluso más bonita). Sin embargo, la ruta seleccionada no tiene por qué ser la mejor desde el punto de vista de la ciudad como sociedad (o conjunto de ciudadanos), ni tampoco tiene por qué tener en cuenta el favorecimiento de determinadas políticas de movilidad.

La Respuesta

En mi opinión, si se quiere transformar la movilidad urbana para alcanzar los objetivos mencionados, la respuesta a esa pregunta es: la ciudad. La ciudad es la que tendrá que decidir las rutas de los vehículos que circulan por ella. Es cierto que el ciudadano tiene una necesidad de movilidad y que la ciudad debe atenderla y garantizar su derecho, pero cómo se hace y en qué condiciones puede variar para beneficiar a la sociedad en su conjunto. Si hasta ahora las ciudades se han limitado a permitir o no el viaje, definiendo a quién y cuándo, en el futuro determinarán por qué ruta se realizará este viaje.

La solución: Gestión del Tráfico Urbano en 2050

Después de la respuesta anterior, la siguiente pregunta que surge es: ¿Cómo van a hacerlo las ciudades? La solución que proponemos en este trabajo es el enrutamiento centralizado gestionado por la ciudad. La ciudad decidirá las rutas a seguir por los vehículos a través de una solución que sería conceptualmente una combinación de gestión de paquetes en redes IP y gestión de tráfico aéreo a través de planes de vuelo. A pesar de que pueda sonar a locura, elaboraremos ahora qué conceptos de los anteriores pueden ser transferidos a la gestión del tráfico urbano.

Enrutando paquetes en una red IP

Los sistemas de comunicación se caracterizan y estandarizan a partir de un conocido modelo conceptual de capas (modelo OSI), en cuyo detalle no entraremos en este trabajo (si bien el interés está en la capa de red).

Simplificando, en las redes de comunicaciones la información se transmite enviando paquetes que se enrutan desde una fuente a un destino a través de la red. Los nodos de red que toman la decisión de enviar paquetes a través de uno u otro enlace se conocen como enrutadores. Existen diferentes protocolos de enrutamiento, tanto para el interior de los sistemas autónomos como para el exterior (entre sistemas autónomos). Los primeros se dividen entre los que tienen en cuenta el estado de los enlaces o los vectores de distancia.

En esta comparación, los vehículos en una ciudad serían los paquetes que se encaminan dentro de un sistema autónomo. No entraremos a comparar protocolos de enrutamiento, ni a discutir qué elemento, por ejemplo, el regulador de tráfico, actuaría como enrutador. Y no entramos porque no es necesario en este momento, ya que el tráfico urbano tiene una gran ventaja sobre las redes de comunicaciones, y es que el enrutamiento se puede hacer de forma centralizada. En las redes IP, la decisión de enrutamiento es tomada por cada enrutador individualmente, basándose en su conocimiento del resto de la red. En ese caso, sería imposible implementar un enrutamiento centralizado en términos de eficiencia y velocidad. Sin embargo, este es el caso habitual en una ciudad, ya que la información sobre la red y sus condiciones actuales y previstas ya está centralizada. En cualquier caso, hay algunos conceptos muy interesantes que se manejan en las redes de comunicaciones y que serían transferibles al tráfico urbano:

• Rendimiento de la red (throughput) como concepto similar a la capacidad de las carreteras.
• Calidad de servicio (Quality of Service, QoS). Se trata de un término que en sí mismo incluye una serie de conceptos muy interesantes, como, entre otros, la priorización de diferentes tipos de tráfico y la reserva de recursos. Este podría ser uno de los puntos clave a la hora de trasladarlo al entorno del tráfico urbano. Permitiría priorizar no sólo el transporte público y los vehículos de emergencia, sino también los tipos de vehículos que la ciudad está interesada en promover.
• Reserva de ancho de banda. Como continuación del punto anterior, la reserva de una cierta capacidad de determinadas carreteras para evitar la congestión y garantizar la calidad del servicio para determinados tipos de tráfico.
• Balanceo de carga. Fundamental si hablamos de un enrutamiento centralizado.

Planes de vuelo

En el punto anterior hemos visto algunas ideas sobre cómo implementar el encaminamiento centralizado de vehículos. Pero carecemos de un punto clave en la ecuación, porque los vehículos no son paquetes de datos que se pueden perder y enviar si es necesario. Ese punto es conocer la demanda real.

Por eso introducimos la idea del plan de vuelo, como un reporte previo que informa de quién, cuándo, cómo y con qué ruta se va a realizar un vuelo.

Esto podría tener una traducción bastante directa al tráfico urbano. Los vehículos informarían a la ciudad de la intención de hacer un viaje, incluyendo la identificación y el tipo de vehículo, el origen y el destino, la hora del viaje, e incluso la ruta deseada si existe. Esta notificación podría realizarse en el momento de la salida o incluso con antelación, tal vez para reservar la ruta deseada y garantizar así su «ancho de banda».

¿Cómo funcionaría con el tráfico urbano?

La recopilación y traducción de las ideas anteriores en una solución para la gestión del tráfico urbano a través de un encaminamiento centralizado tendría las siguientes características:

• La ciudad tendrá un sistema de gestión centralizado. Además, publicará abiertamente tanto la configuración detallada de la red navegable de la ciudad, como la situación en tiempo real y prevista de la ciudad.
• Debe haber un canal de comunicación seguro entre los vehículos y la ciudad. Probablemente una combinación de comunicaciones móviles de propósito general y tecnologías de vehículos conectados (V2X) para aplicaciones de seguridad en tiempo real.
• Los vehículos informarán a la ciudad de su intención de realizar un viaje. Esto se puede hacer en el momento de la salida o aproximación a la ciudad, o por adelantado.
• La ciudad responderá a la solicitud indicando si es aceptada y con qué ruta (que puede ser aceptando la que el vehículo solicitó o indicando una ruta diferente). O incluso denegar el viaje y opcionalmente proponer un intervalo de tiempo alternativo, por diferentes motivos posibles (situación anómala en la ciudad, tipo de vehículo no permitido, etc.).
• Durante el viaje, el vehículo informará periódicamente de su ubicación, así como de posibles cambios de destino o waypoints que puedan modificar la ruta inicial.
• Por otra parte, el sistema de gestión de la ciudad podría enviar notificaciones de nuevas rutas a los vehículos según sea necesario, ya sea debido a situaciones de emergencia, incidentes inesperados u otros.

Gestión de la demanda

Uno de los puntos clave de esta propuesta es que permitiría gestionar de manera real y eficaz la demanda, que siempre ha sido la piedra filosofal de la gestión del tráfico urbano. Dado que la capacidad de las carreteras es estática, y su expansión es muy costosa, la clave está en la gestión de la otra variable, la demanda. Conociendo los viajes esperados, y pudiendo gestionar las rutas a seguir por los mismos, esta demanda podría gestionarse de forma que se optimice el uso de la infraestructura, permitiendo la aplicación efectiva de las políticas de movilidad que se definan.

Aspectos clave a considerar

Algunos de los principales aspectos que deberían considerarse son:

• Estandarización
• Legislación (UE, nacional) y normativa municipal que lo haga posible.
• Garantizar la seguridad en las comunicaciones y protocolos: autenticación, integridad de los datos y confidencialidad de la información.
• Mecanismos y entidades para llevar a cabo la homologación de fabricantes y versiones de software, así como la interoperabilidad.
• Otros aspectos técnicos, como la utilización de redes navegables precisas y de referencia o la idoneidad de los modelos de simulación.

Coexistencia

Una de las premisas seguidas en este documento es que la conducción autónoma se encuentre completamente extendida. Pero esta premisa puede no ser cierta, ya que puede haber un porcentaje de vehículos cuyo nivel de automatización es inferior al requerido. En este caso, deben existir los planes de transición y convivencia necesarios, que podrían incluir aspectos como: definición de zonas de conducción exclusivamente autónomas, o solicitud de permiso para conducir vehículos no autónomos en la ciudad

Interoperabilidad a través de las fronteras

Si bien este aspecto va más allá del alcance original de este documento, es cierto que los casos de interoperabilidad entre ciudades fronterizas deben considerarse cuando el viaje de un vehículo atraviesa más de una. En este punto podría tener sentido recuperar conceptos relacionados con los protocolos de enrutamiento entre sistemas autónomos. Pero al menos está claro que debe haber un protocolo de coordinación para estos casos.

¿Desaparecerá el semáforo?

En este punto, algunos lectores pueden haberse hecho ya la pregunta: pero entonces, ¿habrá todavía semáforos o no? Creo que la respuesta es clara: sí. Mientras haya viajeros humanos que tomen decisiones de conducción, y mientras el espacio se comparta con peatones y ciclistas. Al menos en 2050, todavía habrá semáforos. Buenas noticias para fabricantes, instaladores y proveedores de servicios de mantenimiento.

Conclusiones

Lo cierto es que no sabemos cómo se gestionará el tráfico en 2050, pero sí sabemos con seguridad que las ciudades tendrán que tener un comportamiento proactivo para cambiar realmente la forma en que se gestiona la movilidad urbana, haciendo que la ciudad sea más habitable para los ciudadanos y más atractiva para los turistas, los trabajadores y los inversores. Veremos un cambio radical en las ciudades, y será emocionante.