El algoritmo roto que envenenó el sistema de transporte estadounidense

Durante los últimos 70 años, los diseñadores de sistemas de transporte en Estados Unidos han utilizado el mismo modelo al decidir qué construir. El problema es que a menudo se equivoca.







En noviembre de 2011, la Organización de Diseño de Puentes de Louisville y South Indiana sobre el río Ohio publicó un documento de 595 páginas que se suponía iba a poner fin a una disputa de carreteras de décadas. El proyecto, por decirlo suavemente, resultó ser controvertido.



Mientras muchas ciudades de los EE. UU. Estaban tratando de averiguar si necesitaban carreteras urbanas en distritos comerciales, Louisville se propuso construirlas con una venganza. No sólo quería dejarles el infame "desenlace de los espaguetis" . Kennedydonde las carreteras 64, 65 y 71 están anudadas, quería construir sobre ellas. La alianza política que impulsa el proyecto ha intentado ampliar la I-64 para duplicar el número de carriles, así como construir un nuevo puente aguas abajo de allí. Esto duplicaría la cantidad de carriles que cruzan el río, de 6 a 12, por “solo” $ 2.5 mil millones.





Spaghetti Junction en Louisville



Pero para obtener la aprobación federal para esta costosa propuesta, los proponentes del proyecto debían proporcionar evidencia de que Louisville necesitaba la expansión. Aprovecharon una práctica legalmente legal en la industria llamada Travel Demand Modeling (TDM) y contrataron a una empresa de ingeniería para predecir cómo se vería el tráfico allí dentro de 20 años, es decir, para 2030. La firma encontró que el número de viajes aumentará en un 29%. Las consecuencias eran obvias: si no se hacía nada, los atascos solo empeorarían. Como resultado, el proyecto recibió financiación y se puso en marcha.



Pero dos estudios posteriores financiados por el mismo proyecto llegaron a conclusiones muy diferentes.



Dos años más tarde, la empresa de ingeniería CDM Smith examinó cuánto cambió realmente el tráfico vial mientras el proyecto intentaba obtener la aprobación. Encontró que el tráfico a través del río se redujo un 0,9% entre 2010 y 2013.



Otro estudio, encargado por posibles accionistas, planteó más preguntas que respuestas. La conclusión indicó que para 2030 el número de viajes a través del río sería 132.000, un 15% menos de lo previsto en el SDEIS [documento de proyecto que evalúa el impacto ambiental de la construcción / aprox. transl.]. Para empeorar las cosas, los 12 carriles, que en total cruzarán el río, transportarán 4.000 coches menos por día que en el puente I-65 solo en 2007. Esto refutó el argumento de que Louisville necesitaba estos nuevos puentes.



Aaron Renn, estratega de la ciudad y crítico frecuente de los puentes del río Ohio, documentó todo el desastre en detalle . “Por más loco que pueda parecer este proyecto”, escribió en 2013, cuando salió un estudio para potenciales accionistas, “siempre logra encontrar formas de demostrar que es aún más loco de lo que pensaba”.



Hoy el proyecto está terminado y la gente de Louisville puede ver por sí misma cuál de las predicciones resultó ser más precisa. En 2018 , una encuesta posterior a la construcción encontró que los cruces de ríos se redujeron en un 2% entre 2013 y 2018. Como resultado, Vox y otros llamaron al proyecto "diversión vacía" de proporciones épicas.



El proyecto de la autopista de Louisville está lejos de ser la primera vez que los modelos de solicitud de mudanza no han dado en el blanco. Si bien tienen el mandato legal de usarlos para defender cualquier proyecto de infraestructura que reclame presupuesto federal, uno de los secretos más sucios de los urbanistas es que estos modelos son, en el mejor de los casos, propensos a errores y, en el peor, fundamentalmente defectuosos.



Recientemente le pregunté a Rennes cómo estas bonitas predicciones iniciales de crecimiento de dos dígitos en el tráfico realmente hicieron que el proyecto se hiciera realidad.



"Creo que fue muy influyente", dijo Rennes. “No creo que hubieran recibido permiso para implementar el proyecto sin todas estas predicciones de tráfico de que aumentaría significativamente. Si no aumenta el tráfico, ¿cómo se puede justificar la construcción de dos puentes? "



Los TDM son diferentes. Pueden cubrir por completo grandes ciudades, extenderse más allá de las fronteras estatales o pertenecer a un pequeño segmento de una carretera suburbana. Se vuelven cada vez más complejos con el tiempo. Sin embargo, todos se basan en los llamados. Un "proceso de cuatro pasos": una aproximación aproximada del proceso de toma de decisiones de las personas que quieren pasar del punto A al punto B. Como resultado, el modelo produce números que estiman el número de viajes que realizarán las personas a lo largo de ciertas rutas.



Para devolver este número, el modelo pasa por cuatro etapas. En primer lugar, elabora un mapa algorítmico basado en los patrones esperados de uso del espacio (por ejemplo, el número de viajes a lugares donde hay organizaciones comerciales será mayor que a lugares donde hay edificios residenciales) y factores socioeconómicos (por ejemplo, menos desempleo, más viajes habrá). Luego, el modelo estima de dónde y dónde irá la mayoría de la gente. El tercer paso es averiguar cómo irán allí y el cuarto es trazar sus rutas en función del tiempo de viaje. El resultado es el número de viajes que se realizarán en un área determinada y el tiempo necesario para cubrir una distancia determinada. Luego, los ingenieros y planificadores agregan una nueva carretera, camino, puente u otra pieza de infraestructura vial al modelo y ven qué marca la diferencia.O cambian los números en el primer paso para tener en cuenta la población esperada o el crecimiento futuro del empleo. A menudo, estos números son utilizados por los responsables políticos para justificar proyectos específicos, ya sea una extensión de una carretera o un nuevo ferrocarril de vía estrecha.



Si bien hay muchas razones por las que dicho proyecto del puente de Ohio fracasó, una a la que pocos han prestado atención es el papel de TDM en embellecer el proyecto de $ 2.5 mil millones. Una de las posibles razones de esto es que los expertos en este campo no esperaban nada más.







Por supuesto, no todos los expertos en este campo lo creen así. Es más probable que los ingenieros civiles defiendan estos modelos diciendo que son una herramienta útil que a veces se utiliza incorrectamente. Greg Ehrhardt, profesor de ingeniería civil en la Universidad de Kentucky, que ha trabajado con estos modelos durante la mayor parte de dos décadas, dijo que, en el mejor de los casos, "servirían como un obstáculo para las ilusiones". Sin embargo, otros expertos con los que hablé, especialmente los urbanistas, creen que estos modelos apoyan el mito de que más carreteras y caminos más anchos reducirán la congestión.



En cualquier caso, todo el mundo está de acuerdo en que la cuestión más importante no es si los modelos pueden producir mejores resultados, sino por qué dependemos tanto de ellos. El foco no está en el debate sobre TDM o modelos en general, sino en el proceso de cómo decidimos cómo deben verse nuestras ciudades.



Los críticos dicen que TDM es un excelente ejemplo de un proceso de planificación anticuado que optimiza el flujo de tráfico e impulsa la construcción de carreteras. Dicen que ya es hora de cambiar nuestras ideas sobre por qué estamos construyendo algo.



“Este es un problema fundamental con el modelado de viajes y cómo se usa”, dijo Beth Osborne, directora de la organización sin fines de lucro Transportation for America. “Creemos que el modelo nos da una respuesta predefinida. Eso es irresponsable. Nada puede darnos la respuesta. Solo nosotros mismos podemos darnos la respuesta ".



En 1953, las agencias de carreteras de Detroit lanzaron el primer estudio TDM para desarrollar un plan de desarrollo de carreteras a largo plazo. Historia académica de TDMdice que la idea era increíblemente sencilla. Para lanzar un proyecto comunitario masivo como el sistema de carreteras, los planificadores tenían que imaginar aproximadamente por dónde conduciría la gente en el futuro. Se dieron cuenta de que no tenía sentido pasar décadas construyendo carreteras solo para descubrir que eran demasiado grandes, demasiado pequeñas o que iban en la dirección equivocada.



La Encuesta de Tráfico Metropolitano de Detroit, como se denominó el trabajo, realizó 39.000 entrevistas con residentes locales y 7.200 entrevistas con camioneros y taxistas (lo que es típico de la época, el transporte público no se incluyó en absoluto). Usando una computadora de tarjeta perforada IBM 407 para automatizar parcialmente el proceso, los investigadores extrapolaron tendencias recientes y predijeron patrones de viaje futuros para crear una red de carreteras rápidas que sería útil para Detroit no solo en 1955, cuando se publicó el estudio, sino también en 1980. -metro.



Fue un enfoque innovador para la planificación del transporte, y con la tecnología y el pensamiento del día, fue increíblemente de vanguardia. Otras ciudades, incluidas Chicago, San Juan y Washington, D.C., pronto lo adoptaron también. No pasó mucho tiempo antes de que este enfoque comenzara a exportarse a otros países y se convirtiera en una herramienta común para planificar el transporte en todo el mundo.



En retrospectiva, este concepto tenía varios defectos obvios. Para empezar, el enfoque básico del modelo asumió que lo que sucedió recientemente seguirá sucediendo. Si la población de Detroit creció, seguirá creciendo. Si el costo del combustible cae, seguirá cayendo. Pero el mundo no funciona de esa manera. Muchas cosas pueden cambiar en unas pocas décadas.



Tomemos, por ejemplo, el crecimiento de la población y los patrones de uso de la tierra como entrada para el primer paso de un modelo de cuatro etapas. Estas son dos de las variables más importantes en cualquier TDM porque cuantas más personas vivan en un área determinada, más viajarán y el lugar donde vivan y trabajen determinará las rutas de viaje. Y ambos factores han cambiado radicalmente en Detroit. Detroit experimentó un crecimiento repentino y sin precedentes en la década de 1950. En 1950, en su apogeo, la población alcanzó los 1,8 millones, según el historiador Thomas Segru en The Origins of the Urban Crisis: Race and Inequality in Postwar Detroit.". Para 1970, casi una quinta parte de los residentes de la ciudad se habían ido, en particular debido a la huida de los blancos a los suburbios. Muchas empresas también trasladaron su sede o producción fuera de la ciudad, lo que cambió radicalmente los patrones de movimiento. Es poco probable que Planner de 1955 .Podría haber predicho algo así como



críticos del enfoque típico para modelar la nota y un problema menos obvio: el modelo no coincide con el comportamiento real de la gente Suponga que vive en Pasadena, un amigo suyo de Culver City lo invita a cenar a las seis en punto en el trabajo. día. ¿Irás allí? ¿O dirás que está loco si piensa que conducirás por todo Los Ángeles en atascos de tráfico? Lo más probable es que la última, o tal invitación no hubiera sido inicialmente, basada en la decencia banal y el viaje no habría tenido lugar.



Pero las predicciones de tráfico no funcionan de esa manera. En los modelos, cualquier viaje de hoy se repetirá sin cesar en el futuro, por mucho que se deteriore la situación de la carretera.



Los expertos llaman a esto "demanda fija de viajes", que es esencialmente un oxímoron, ya que la demanda de viajes no es fija casi por definición. Siempre decidimos si debemos ir o no, antes de irnos. Y uno de los principales factores para tomar esta decisión es cuánto tiempo tomará este viaje. TDM funciona con supuestos opuestos: si la gente quiere ir a algún lugar, irá. Y luego calcularán cuánto tiempo les llevó.



Así que algunos urbanistas se refieren irónicamente a este enfoque como "Teoría de la demanda de Lemming", dijo Joe Courtright, economista urbano de la consultora Impresa para el City Observatory. Ella asume que la gente continuará arrastrándose hacia la carretera independientemente de los atascos.



“El problema no son tanto las mediciones incorrectas como la suposición subyacente incorrecta”, dijo Norman Garrick, profesor de la Universidad de Connecticut. “Uno no piensa en cómo se comporta la gente, en cómo usa el sistema. Simplemente diga: así fue en el pasado y así será en el futuro, aunque está introduciendo un cambio tan grande en el sistema ".



La otra cara del problema de la demanda de viajes fija es igualmente dañina. Digamos que Los Ángeles de alguna manera duplica la cantidad de carriles en las carreteras 110 y 10 que conectan Pasadena con Culver City. Ahora ir a cenar con un amigo ya no parece tan mala idea. Decenas de miles de personas simplemente pensarán lo mismo. Ellos también comenzarán a realizar viajes que nunca antes habían hecho. A la larga, es posible que se trasladen más lejos, a lugares donde sea más barato en casa, ya que la velocidad de desplazamiento al trabajo será más rápida, lo que significa que conducirán más tiempo. Como resultado, todos estos carriles nuevos se llenarán y el tráfico será igualmente malo.



Este fenómeno se llama demanda forzada y no es solo un experimento mental. Esto es exactamente lo que sucedió en casi todos los casos cuando las ciudades construyeron nuevas carreteras o expandieron las viejas.



“La experiencia reciente con las autopistas en las principales ciudades de Estados Unidos sugiere que la congestión será eterna”, escribió el economista Anthony Downs en su artículo de 1962, La ley de los embotellamientos en las autopistas en hora punta . "Como puede ver, no importa cuántas supercarreteras nuevas que conecten los suburbios con el distrito comercial que construyamos, las personas que conducen automóviles seguirán arrastrándose lentamente durante las horas pico de la mañana y la tarde".



Los expertos han sabido sobre la demanda forzada durante generaciones, pero aún continuamos agregando nuevas carreteras, como Sísifo, tratando sin éxito de salir de la situación de congestión de las horas pico. Para entender completamente lo absurdo de tratar de resolver este problema, basta con mirar el proyecto de la autopista de $ 2.8 mil millones en Katy, Texas, que se suponía que reduciría el tiempo de viaje hacia y desde el trabajo.Autopista de 23 carriles , la más ancha del mundo. Como era de esperar, los atascos de tráfico allí solo se intensificaron y el tiempo de viaje aumentó.







Un documento de 2011, La Ley Fundamental de la Congestión del Tráfico , concluyó que “es poco probable que aumentar la cantidad de carreteras o el transporte público alivie la congestión” porque a medida que se agregan nuevos carriles, las distancias de viaje aumentan proporcionalmente. Cuantas más carreteras y caminos construimos, más conducimos. Lo contrario también es cierto: en las raras ocasiones en que las carreteras se cierran temporalmente, como fue el caso del Viaducto de Alaska en Seattle, el tráfico no se degrada mucho. Y TDM ignora esto por completo.



"Es bien sabido que el paradigma de las cuatro etapas, desarrollado hace 50-60 años, es solo una fórmula conveniente para calcular y no toma en cuenta factores de comportamiento", escribióplanificador de viajes y consultor David T. Hartgen en 2013, y no refleja el proceso de toma de decisiones del viajero.



La prueba se puede encontrar en la carretera. En su histórico estudio de 2007 sobre las previsiones de tráfico en 14 países y cinco continentes, el profesor Bent Flivbjörg de la Universidad de Oxford descubrió que la mitad de las predicciones sobre el tráfico futuro son incorrectas en más del 20%, y esto está sucediendo en todas partes . Un estudio de 2006 realizado por el Programa Nacional de Investigación Colaborativa de Carreteras encontró que 15 proyectos de carreteras de peaje tenían un tráfico real en promedio un 35% más bajo de lo previsto. Otro estudio encontró que este error promedió el 42%.



“Creo que generalmente se reconoce que la precisión es un problema”, dijo Fred Jones, gerente general de proyectos en el planificador Michael Baker International. "A veces por un orden de magnitud, del 30% al 50%".



Peor aún, nadie aprende de estos errores. "La inexactitud no ha cambiado durante los 30 años estudiados en este estudio", escribió Flivbjörg. "Los pronósticos no mejoran con el tiempo".



Ni siquiera está claro si los planificadores urbanos o las empresas que utilizan estos modelos piensan que tal inexactitud es mala. Afirman que se les pide que hagan lo imposible y que predigan el futuro; naturalmente, habrá inexactitudes. Es como construir una ruta en los mapas de Google. Si hablamos de un viaje de 20 minutos, los mapas podrán predecir su duración con buena precisión. Si se trata de un viaje de 8 horas, la duración estimada será solo una conjetura, ya que ni siquiera Google puede predecir el futuro y sabrá si habrá un accidente en la I-95 a la salida de O.K. cuando llegue allí en cinco horas. Una predicción de 20 años hecha por estándares gubernamentales, dice el profesor Chanyung Lee de la Universidad del Sur de Florida, de aproximadamente la misma serie.



Como resultado, los planificadores urbanos con sus modelos minimizan la importancia de los números precisos y especulan más ampliamente sobre las tendencias cambiantes a lo largo del tiempo. Dicen que, idealmente, los legisladores deberían ejecutar el modelo con diferentes predicciones de población, uso de la tierra y empleo para obtener una variedad de expectativas. Y luego tienen que evaluar para cuál de los rangos de estas expectativas es adecuado el proyecto.



El problema es que cuando se publican los resultados, todos estos matices se pierden y los responsables políticos perciben los resultados como hechos. Como dijo Cortright, "los modelos son esencialmente herramientas para vender lo que los departamentos de carreteras quieren hacer".



Pero con todos estos problemas, los modelos se están volviendo más inteligentes. Especialmente en los últimos diez años, cada vez más estados han estado trabajando con modelos de viaje dinámicos que reflejan mucho mejor el comportamiento humano. Es mejor que tengan en cuenta los métodos de transporte alternativos: bicicletas, senderismo, transporte público. A diferencia de las versiones anteriores, pueden simular cómo la expansión de una sección de la carretera puede provocar cuellos de botella en otras secciones.



Sin embargo, los expertos advierten que si no cambiamos todo el proceso de toma de decisiones en el que se basan estos proyectos, no lograremos nada con un modelo mejorado. Por lo general, estos modelos ni siquiera se ejecutan y los resultados no se publican hasta que el departamento de transporte del estado ha elegido el proyecto más adecuado.



Después de hablar con 10 expertos en este campo, una cosa me quedó clara: los obstáculos existentes no son tecnológicos, sino sociales y políticos. Después de todo, el proyecto del puente en Louisville modeló con precisión la solicitud de viaje para los accionistas. Esto se puede predecir. La pregunta no es por qué los modelos están mal, sino por qué los modelos correctos no afectan nada.



Cuando le pregunté a Rennes, que observó de cerca el proyecto de Louisville, cuál era la mejor manera de diseñar la construcción de un gran proyecto de transporte, dijo que no estaba seguro. “Existe la idea de que debemos deshacernos de la política en este proceso, reducir las decisiones políticas a criterios objetivos. Creo que gran parte de nuestro debate se deriva de la rivalidad de los sistemas de valores en nuestras creencias sobre lo que será bueno para las personas ".



Aquí nuevamente, el proyecto de Louisville es un buen ejemplo. Los ingenieros que compilaron SDEIS estimaron que la población del área metropolitana crecerá un 15% para 2030. La predicción parece sólida: Rennes dijo que la población en estos condados creció un 7,85% entre 2007 y 2020. Sin embargo, SDEIS predice que prácticamente todo este aumento se producirá en los suburbios y las afueras de la ciudad. Debido a esta suposición, y un aumento previsto del 42% en el empleo, SDEIS informó un aumento del 52% en el tiempo de viaje y un aumento del 161% en el tiempo perdido en la congestión de la infraestructura actual. Estas evaluaciones se volvieron críticas para la aceptación del proyecto de construcción de los dos puentes.



Sin embargo, estas tendencias no son leyes inmutables de la existencia humana. "Esta es una profecía clásica autocumplidadisfrazado de objetividad técnica ”, dijo Courtright. "Las proyecciones de crecimiento de la población implican una descentralización sin fin de hogares y empresas".



Por estas razones, los críticos de TDM dicen que la precisión de las predicciones, o más bien, la falta de ella, es prácticamente insignificante, ya que cualquier proyecto implementado que cambie la infraestructura cambia el comportamiento de las personas. La pregunta no es si las predicciones del modelo sobre el comportamiento humano son precisas, sino qué tipo de comportamiento humano nos gustaría lograr.



“Realmente no me importa si el modelo de la carretera fue preciso o no”, dijo Kevin Degood, director de política de infraestructura del Center for American Progress, quien a menudo critica estos modelos en la planificación de carreteras, “porque incluso si fuera preciso, el proyecto podría fallar. "



Por ello, cree que debemos revisar nuestros objetivos en la etapa de planificación, alejarnos de la velocidad estimada del transporte, el tráfico y la congestión, hacia otros temas relacionados con la calidad de vida. Por ejemplo: ¿Qué porcentaje de hogares se encuentran dentro de un cuarto de milla de transporte público de alta calidad? ¿Qué porcentaje puede viajar al trabajo sin transporte personal o vivir cerca de un parque de la ciudad?



Los proyectos de transporte abordan los cimientos mismos de los valores sociales. ¿Queremos que los suburbios corten las carreteras entrelazadas para que la gente pueda llegar fácilmente de los suburbios al centro de la ciudad? ¿O queremos áreas de la ciudad aptas para peatones con aire más limpio, calles más tranquilas, proximidad a trabajos y negocios, para que la gente no tenga que comprar un automóvil si no quiere?



Dependiendo de las respuestas a estas preguntas, los estados gastarán dinero en infraestructura de formas muy diferentes. En el primer caso, tendremos muchos más proyectos como Louisville. En el segundo, la atención se desplazará de las carreteras al transporte público y los cambios en las leyes de densidad.



Las palabras de Rennes se ven confirmadas por el hecho de que en la mayoría de las ciudades de Estados Unidos la opinión de los residentes sobre estos temas está dividida. Quizás el mayor beneficio de este modelo es que esconde este debate detrás de un velo de certeza científica. Para números claros y concretos. “Desde el punto de vista de un residente, estos números provienen de una caja negra”, dijo. "No tienes idea de cómo se obtienen estos números, por lo que no puedes criticarlos".



En otras palabras, el modelo amordaza a la gente. Puede que no sea cierto, pero no hay calidad más valiosa en el mundo de la política de transporte.



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