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A method for solving the multi-objective transit frequency optimization problem
(2016) Giesen Encina, Ricardo; Martínez, H.; Mauttone, A.; Urquhart, M.; CEDEUS (Chile)
A method to determine container seaport hinterlands
(2018) Mac Cawley Vergara, Alejandro Francisco; Vega, Javier N.; Florez Calderón, Luz Angela; Giesen Encina, Ricardo
This paper proposes a model to delimit the hinterlands for South America's main ports, considering Euclidean distances and the actual routes existing in the region. The differences between these two methods were analyzed and the impact of the main costs variables was quantified on the port hinterland. This is a new approach to hinterland modelling, since it considers the actual routes used to transport goods in the region. We assume that port selection is mainly based on the objective of minimizing the total cost of intermodal freight transport. The proposed methodology can be used to determine the ports captive hinterlands and analyze which variables affect the size and the shape of these hinterlands. We apply the methodology to six ports in South America and four destinations. Results show that the differences between the hinterlands modelled by the two methods are considerable, reaching 280 billion dollars in GDP captured for some ports. © ILS 2018 - Information Systems, Logistics and Supply Chain, Proceedings.
An analysis of service level impact on delivery cost routing with time windows.
(2012) Burq, Philippe; Giesen Encina, Ricardo; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
An integrated approach for timetabling and vehicle scheduling problems to analyze the trade-off between level of service and operating costs of transit networks
(2014) Ibarra Rojas, Omar, J.; Giesen Encina, Ricardo; Ríos Solis, Yasmin, A.; CEDEUS (Chile)
Analysis of real-time control strategies in a corridor with multiple bus services
(2015) Hernández, D.; Muñoz Abogabir, Juan Carlos; Giesen Encina, Ricardo; Delgado Breinbauer, Felipe Alberto; CEDEUS (Chile)
Aplicación de algoritmos de aprendizaje estadístico para predecir velocidades de buses con información en tiempo real
(2015) Julio Alessandrini, Nikolas; Giesen Encina, Ricardo; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
La predicción de velocidad de buses de transporte público es relevante tanto para los usuarios como los operadores. Para los usuarios permite generar herramientas que le entreguen información certera sobre aproximación del próximo bus, así como también ayuda en la elección de rutas expeditas según la hora del día. Para los operadores es relevante al momento de planificar recorridos, frecuencias u horarios. Hay literatura de casos exitosos de predicción de velocidad en tiempo real usando algoritmos de aprendizaje estadístico, pero cada trabajo es distinto y son poco comparables debido a la diferencia entre los datos disponibles usados. En este caso, los datos usados corresponden a pulsos de GPS transformados en velocidades. No se encontró bibliografía con los mismos tipos de datos, por lo que consideramos que este caso es nuevo. Así, el objetivo de este trabajo es comparar el desempeño de distintos algoritmos de aprendizaje estadístico incorporando información en tiempo real de dispositivos GPS para predecir velocidades de buses en la ciudad de Santiago de Chile.Se usarán tres algoritmos de aprendizaje estadístico: redes neuronales, máquinas de soporte vectorial y redes bayesianas, de los que se generan cuatro modelos. Éstos se comparan entre sí, además de con dos modelos benchmark, siendo testeados en tres servicios de buses: 501-ida, C06-ida y 210-ida de Transantiago, el sistema de transporte público de Santiago. El documento abarca desde el procesamiento previo de las velocidades, que son obtenidas a través de pulsos enviados por GPS equipados en los buses, hasta el detalle de cada modelo junto a sus parámetros, mostrando posteriormente los resultados y un análisis de éstos. Basados en este caso de estudio, se concluye que el algoritmo de redes neuronales es el que mejor desempeño muestra con nuestro set de datos, logrando una mejora de hasta 23% sobre la raíz del error cuadrático medio con respecto al mejor de los modelos benchmark. Dado que sólo se contaba con información de GPS, se propone incluir variables explicativas adicionales, como flujo vehicular de espiras magnéticas, información de abordaje de sistemas de pago de tarifas (FCS, Fare Collecting Systems), o información de incidentes en las vías.
Assessing free-fare public transport in Chilean cities through optimization models
(2023) Basnak Klajn, Paul Alexander; Giesen Encina, Ricardo
Many public transport services receive operating subsidies from national, regional, or local Governments, part of which are directed to reducing fares. In recent years, different cities, most of them located in Europe, have advanced in the provision of free-fare public transport, which could help reduce car use and thus limit negative externalities related to its use. Using cost minimization models with variable mode share, in a circular structure with radial lines, optimal fares for bus services were estimated for 33 small and medium-sized cities in Chile. Through a linear regression model, we determined that the optimal fares decrease for cities with higher population, lower average income, a higher proportion of students, and with a CBD surrounded by natural boundaries such as seacoast. Based on the model's results, together with feasibility criteria that included competition of buses with other transportation modes, the regulation of existing systems and the quality of available data, recommendations are provided to select the best cities for a test of free-fare public transport in Chile. The methodology is applicable to cities in other countries, and future research may incorporate the effect of the valuation of crowding by users, as well as the generation of additional trips due to a drop in bus fares.
BRRT adding an R for reliability
(Policy Press, 2016) Delgado Breinbauer, Felipe Alberto; Giesen Encina, Ricardo; Munoz, Juan Carlos
Bus Control Strategy Application : Case Study of Santiago Transit System
(2014) Lizana, Pedro; Muñoz Abogabir, Juan Carlos; Giesen Encina, Ricardo; Delgado Breinbauer, Felipe Alberto
Bus Rapid Transit: End of trend in Latin America?
(Cambridge University Press, 2024) Hidalgo D.; Giesen Encina, Ricardo; Muñoz, Juan Carlos
Bus Rapid Transit (BRT) has grown fast in the last 25 years, promising low-cost, rapid implementation, and large positive impacts. Despite advances, many systems in middle- and low-income countries face operational and financial issues, particularly in Latin America. Some practitioners, researchers, and decision makers, and the media are questioning its ability to provide quality services. Is this the end of a trend? To answer this question, this paper explores the status of the BRT industry and literature on the topic, with a focus on Latin America, as well as the emblematic cases of Curitiba, Quito, Bogotá, Mexico, and Santiago. Overcrowding, lack of reliability, fare evasion, issues of safety and security, and poor maintenance are evident problems in these and other cities. They seem to be a result of institutional and financial constraints, as well as technical limitations of surface-based transit modes. BRT has been able to deliver high-capacity and fast and reliable services, but requires permanent management and investment to face growing demand and aging infrastructure and vehicles, just like rail systems do. In addition, attention needs to be provided to data, technology innovation, urban integration, and public participation to keep BRT as an integral part of multimodal high-quality sustainable mobility networks in the future.
Comparison of dynamic control strategies for transit operations
(2013) Muñoz Abogabir, Juan Carlos; Cortés, Cristián E.; Giesen Encina, Ricardo; Sáez, Doris; Delgado Breinbauer, Felipe Alberto; Valencia, Francisco; Cipriano, Aldo
Continuous approximation for skip-stop operation in rail transit
(2013) Freyss, Maxime; Giesen Encina, Ricardo; Muñoz Abogabir, Juan Carlos; CEDEUS (Chile)
Design of urban distribution systems using public transport services
(2024) Azcuy Fuentes, Irecis Lazara; Giesen Encina, Ricardo; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
El crecimiento de las ventas con entrega a domicilio ocasiona mayores retos para las operaciones de la última milla. Las consecuencias de no consolidar las entregas en un solo lugar implican (i) mayores costos de distancia debido a la dispersión geográfica de los clientes, (ii) menor eficiencia debido a que los clientes requieren recibir sus entregas lo más rápido posible, ocasionando mayor flota y viajes de vehículo de última milla. Como resultado, aumentan los niveles de congestión y contaminación en las ciudades. Mundialmente, la tasa de crecimiento del comercio electrónico ha sido de un 23 por ciento en los últimos cinco años anteriores a 2021 (Statista, 2023b). En Chile, dicha tasa es del 31 por ciento (Statista, 2023a), siendo alrededor del 87 por ciento entregas con destino a domicilio (Statista, 2022). A su vez, la operación en la última milla es muy difícil con el aumento de la congestión, en especial cuando las entregas son sensibles al tiempo. En Santiago de Chile, producto a la congestión, los tiempos de viaje han sido en promedio entre 38 y 48 por ciento más largos en comparación con condiciones sin tráfico (Galetovic, 2006). Los tiempos de viaje no parecen mejorar por el incremento de vehículos en la ciudad (Zegras, 2010). Otro fenómeno que impacta en la eficiencia de la última milla, es la tendencia mundial a reubicar los centros logísticos cada vez más lejos de los centros de consumo urbano. Este efecto ocasiona un aumento de la distancia y por ende los tiempo de viaje hacia los consumidores, ocasionando mayores costos de transporte y tráfico en zonas residenciales (Dablanc & Rakotonarivo, 2010). En esta tesis doctoral, analizamos un sistema de distribución a dos niveles en colaboración con los servicios de transporte público como alternativa para mejorar la eficiencia y reducir los costos asociados a las entregas a domicilio. El uso de servicios de transporte público en el primer nivel hasta determinadas paradas designadas puede ayudar a evitar el tráfico urbano por el acceso que tienen muchos de estos servicios a vias prioritarias, al mismo tiempo que se aprovechan eficientemente una red de transporte público existente. Posteriormente, una vez dentro de las áreas urbanas, se pueden utilizar vehículos de última milla más pequeños para cubrir la distancia restante desde las paradas de servicio de transporte público hasta los clientes finales. El objetivo general de esta tesis doctoral es evaluar bajo qué escenarios de demanda en cuanto a densidad de entregas, oferta de transporte público y servicios de entrega, la integración del transporte público en la logística urbana permite reducir los costos de distribución frente a enfoques tradicionales como los sistemas de envío directo. Esta tesis doctoral presenta una metodología para evaluar los beneficios de este esquema integrado desde la perspectiva del proveedor logístico, y desde un enfoque de planificación estratégica. Desarrollamos modelos matemáticos de programación lineal entera mixta que representan el problema de ubicar las estaciones de transferencias en paraderos, con el objetivo de minimizar los costos operativos de última milla. La tesis doctoral aporta ideas sobre como diseñar la red de estaciones de transferencia, a partir de modelos analíticos y matemáticos. Curiosamente, nuestros modelos analíticos se alinean con nuestro modelo matemático de programación lineal entera y ofrecen valiosas aportes sobre las decisiones estratégicas de localización para el uso de una ruta de transporte público y eligiendo una estación de transferencia. Realizamos un amplio análisis de sensibilidad para una topología de red de transporte público de una sola ruta de servicio y una ruta de servicio bifurcada. Para esta última topología, aprovechamos métodos de aproximación continua para estimar los costos de ruteo con el fin de centrarnos en un análisis a mayor escala. En base al modelo matemático y el enfoque de solución, realizamos un caso de estudio experimental que considera información precisa sobre los servicios de transporte público y los tiempos de viaje dentro de la ciudad de Santiago de Chile. Estimamos el funcionamiento de las entregas de comercio electrónico basándonos en datos de la ciudad. En todos nuestro análisis, evaluamos los ahorros de este sistema integrado en comparación con el caso de distribuir sin usar los servicios de transporte público. Tras un exhaustivo análisis de sensibilidad, la tesis doctoral destaca las condiciones más aconsejables para involucrar al transporte público en las entregas de última milla. Verificamos que planificar eficientemente la ubicación de estaciones posibilita lograr ahorros con respecto a entregar directo desde el centro de distribución, de alrededor de un 7 por ciento en condiciones de flexibilidad de los tiempos de entrega. Dichos ahorros están directamente relacionados a la operación del transporte público en condiciones de plazos ajustados. En general, los resultados sugieren que el uso de una red de tránsito segregada del tráfico urbano congestionado en parte del trayecto podría permitir contrarestar los elevados costos de los pequeños envíos que requieren entregas rápidas a domicilio. Sin embargo, antes de emprender este nuevo esquema de colaboración, es esencial evaluar en profundidad los costos por uso del transporte público. En nuestros análisis hemos ignorado estos costos, ya que éstos dependen de una negociación y de un análisis costobeneficio por parte de ambos operadores. No obstante, analizamos una cota inferior de los costos de operar estos sistemas que sirve como punto de partida para orientar el proceso de implementación de un sistema de colaboración con el transporte público en las ciudades.
Designing integrated urban delivery systems using public transport
(Elsevier Ltd, 2021) Azcuy Fuentes, Irecis Lazara; Agatz, Niels; Giesen Encina, Ricardo
The growth of online retail leads to increasing last-mile delivery operations that contribute to various negative externalities, such as traffic congestion and air pollution, especially in urban areas. One way to improve urban delivery operations is to use public transport capacity to move goods to intermediate transfer locations from which they can be delivered by (small) vehicles to the final customers. We study the distance savings that can be achieved by such a two-tier urban delivery system. In particular, we focus on determining which transit stop is best located to be used as a transfer location. We present several special cases to get insights into the transfer location decisions. Moreover, we present a mixed-integer linear programming formulation and a heuristic to solve it. To evaluate the different approaches, we run several computational studies. We also perform a sensitivity analysis to assess the impact of different system parameters on the location decisions and system performance. For very conservative benchmarks, the results show that savings up to 7.1 percent are possible from using public transport capacity to support urban delivery. The savings increase with the distance to the depot, tighter deadlines and customers that are clustered around the transit line.
Determinants of mode changes in times of COVID-19: A study of 11 main Latin American cities
(Elsevier B.V., 2025) Basnak Klajn, Paul Alexander; Balbontín Tanhnuz, Camila; Vallejo-Borda, Jose Agustin; Feres Torreblanca, Fernando David; Reyes Saldías, José Patricio; Beck, Matthew J.; Hensher, David A.; Giesen Encina, Ricardo
Although most activities have returned to business as usual after the critical phase of the COVID-19 pandemic, there are long-lasting impacts, particularly on mobility. Based on a survey conducted in 11 major cities in Latin America between July and September 2022, we analysed which factors influence the modes people choose to travel to their primary activity at the time of the survey, compared to the mode they used before the pandemic. Through a hybrid model with two latent variables, associated with the risk of travelling by public transport and private modes, we identified that, in addition to the level of service of the alternatives represented by travel time coefficients, moving residential location and/or changing their main activity played a decisive role in mode changes. Higher crowding in public transport was associated with a higher probability of moving to other modes of transport. Our results also suggest that participants with high income were more likely to migrate to private modes, and women were more likely to move out of using public transport.
Determination of efficient frontiers for urban public transport system configurations
(2023) Basnak Klajn, Paul Alexander; Giesen Encina, Ricardo; Muñoz Abogabir, Juan Carlos; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
One of the fundamental aspects when planning an urban public transport system is to define which modes provide the greatest benefit both for the city residents and for the system operators. Two relevant questions arise from this: What characteristics of cities and their people are relevant to define these modes? What are the efficiency frontiers – that is, the minimum and maximum values of these relevant characteristics – for the different modal configurations that an urban public transport system should have? The available literature addresses these questions through recommendations based on existing systems and mathematical optimization models. However, recommendations based on existing systems are often limited to simple criteria based on the population of cities an the income of their residents, which ignores the relevance of other factors explaining public transport trips in lines or networks. For their part, optimization models have been widely used to define the ideal fundamental characteristics that a given transport service or network should have, such as frequency, density of lines and distance between stops, but they usually lack in linking the real characteristics of cities with the transport technologies that allow minimizing total costs. In addition, there are no known systematic efforts to link both mentioned approaches, considering the behaviour of people in their mode choice. The general objective of this research is to develop classification and optimization models to recommend which public transport modes a city should have according to their basic characteristics. Moreover, the proposed models are applied in simple representations of cities with low-capacity modes and in transit lines with high-capacity modes. Based on this general aim, the main objectives are the following: a) Estimate aggregate classification models at the city level to determine which geographic and socioeconomic factors of cities and their residents define the existing modal supply in their public transport systems. b) Provide recommendations about the set of modes to be used in cities below 200,000 inhabitants, by applying social cost minimization models in simplified representations of such cities. c) Propose improved demand thresholds that set the recommendation between high-capacity modes (bus, Bus Rapid Transit [BRT], Metro) through optimization models in transit lines. To achieve this objective, a stated preference study was first performed, which allowed for improving the perception of the penalty for crowding in public transport vehicles. Once these valuations were obtained, cost minimization models were applied in corridors to update the demand thresholds to allow a better selection of the most efficient technology. In conclusion, we identified common determinants of higher capacity transit modes in cities, both for the existing and recommended systems, such as a higher population, income, and linear form. From the onset of COVID-19, users were found to penalize traveling in crowded transit vehicles with non-linear functions increasing with density of passengers in the vehicle and the proportion of users not wearing facemasks. When applying these valuations to line optimization models, the minimum demand that justifies building a BRT over a standard bus line is reduced when facemask use compliance is lower, and directionality of demand is less significant than if pre-pandemic values were used.
Economía de los vehículos vacíos de carga y logística colaborativa
(2024) Farren Spencer, Dario Andres; Giesen Encina, Ricardo; Rizzi Campanella, Luis Ignacio; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
Los viajes vacíos representan una parte considerable del flujo de camiones interurbano, fluctuando del 15 % al 40 %, y afectan significativamente la eficiencia y sostenibilidad de las operaciones logísticas. Aunque algunos de estos viajes vac´ıos se deben a desequili brios en los flujos de carga, es comun encontrarlos en ambas direcciones de una ruta. Este fenómeno, conocido como el problema de la carga de retorno, contribuye a aumentar las tasas de congestion vial, accidentes y emisiones a nivel agregado, además de incrementar los costos para productores y despachadores, sin generar ganancias adicionales. Comprender y modelar los factores que influyen en el flujo de vehículos vacíos es crucial para una amplia variedad de decisiones, desde políticas públicas hasta la planificación de infraestructuras y la regulacion del transporte. Sin embargo, los modelos tradicionales no permiten abordar profundamente el problema de la carga de retorno. Este trabajo profundiza la comprension del flujo de vehículos vacíos mas allá de los desequilibrios de carga. Examina como la competencia, la tecnología, la estructura de la demanda y la diferenciacion de servicios de transporte afectan los flujos de carga, la presencia de vehículos vacíos, los precios de transporte y la cantidad de transportistas en equilibrio. El problema se aborda inicialmente mediante el desarrollo de un modelo microeconómico para un circuito cíclico simple. En este modelo, los transportistas conectan dos mercados y ofrecen servicios diferenciados, utilizando la misma tecnología. Los resultados del modelo muestran que el transporte de carga no solo produce vehículos vacíos debido al desbalance en el transporte de cargas entre los pares de origen y destino, sino tambien a causa de los patrones estocasticos de la demanda. Cuando un nuevo transportista entra al mercado, contribuye a aumentar el flujo de vehículos vacíos debido al efecto de robo de negocios. El modelo propuesto permite mostrar que los viajes vacíos perturban el equilibrio de precios y transportistas, creando una brecha entre el equilibrio de y los valores socialmente optimos. La coordinación de las operaciones de los transportistas, permite minimizar el flujo de vehículos vacíos, acercando el equilibrio del sistema al resultado socialmente óptimo. En segundo lugar, ampliamos el modelo anterior para analizar el equilibrio de míltiples mercados geograficamente separados e interconectados mediante un sistema que integra diferentes modos de transporte, como carreteras y ferrocarriles. Este modelo captura las decisiones estrategicas de despachadores y transportistas, incluyendo la selecció de rutas, modos de transporte y negociacion de tarifas, ofreciendo una visión integral del equilibrio en el mercado de transporte. Examina como el movimiento de vehículos vacíos influye en los flujos de carga, los costos del transporte y la dinamica competitiva entre operadores, aspecto clave para comprender las implicaciones de las decisiones relacionadas con la capacidad y la asignacion de recursos en diversos entornos multimodales. El modelo puede validarse experimentalmente estimando los parametros de demanda a través de encuestas y calibrando los flujos de vehículos y carga con datos obtenidos en estacionesde pesaje. Esto permite considerar factores como el peso, volumen, tipo de mercancía y requisitos específicos de transporte. Ademas, permite simular el impacto de regulaciones o cambios en la infraestructura, asistiendo a los tomadores de decisiones en la mitigacion de riesgos y la explotacion de oportunidades económicas. Finalmente, la aplicacion del modelo requiere calibrar con precisión los flujos proyectados para replicar los observados, lo que implica estimar los flujos de vehículos, con y sin carga, en diversas ubicaciones. Ante la falta de mediciones sistematicas, se desarrollo un enfoque basado en datos de Estaciones de Pesaje en Movimiento (WIM) y aprendiza je supervisado para estimar el Trafico Promedio Diario Anual (AADT) y el peso de los vehículos. Este metodo mejora la eficiencia, proporcionando predicciones precisas con menos datos, lo que amplía su utilidad en diversas ubicaciones estrategicas.
Enfoque de optimización para la transición desde jornadas parciales a jornadas completas en un sistema escolar
(2017) Pavez van Rysselberghe, Tomás Ignacio; Giesen Encina, Ricardo; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
Para implementar la transición de un sistema de jornada parcial escolar a uno de jornada completa se deben realizar mejoras de infraestructura a las escuelas. Uno de los desafíos es minimizar la disrupción de la educación de los alumnos que tendrán que ser transferidos y a la vez minimizar los costos y el tiempo de transición. El trabajo desarrollado en esta tesis consiste en elaborar un modelo de programación entero mixto que permita entregar un plan para realizar la mejor transición posible de la situación actual a una situación óptima dada. Dado que la solución de este modelo implica un costo computacional considerable, se programó una heurística basada en el algoritmo GRASP para encontrar una solución inicial factible cercana al óptimo para dársela como punto de partida al software de optimización y así alcanzar el óptimo en tiempos razonables. El método propuesto fue probado con datos reales de dos municipios brasileños: Axixa y Timón. Los resultados mostraron que la decisión de qué colegio abrir y cuándo abrirlo es robusta sobre la estimación de alumnos futuros. Además incluir el costo subjetivo de cambiar un alumno de colegio en la función objetivo puede mejorar notoriamente los niveles de servicio sin aumentar de manera importante los costos monetarios. Finalmente, el uso de una heurística GRASP para alcanzar una solución inicial reduce el tiempo de resolución desde más de cuatro semanas hasta menos de diez minutos. Además, para los casos estudiados, la heurística puede alcanzar soluciones que están a menos del 5% del óptimo.
Estimation and prediction of dynamic matrix travel on a public transport corridor using historical data and real-time information
(2020) Zúñiga Artigas, Felipe Andrés; Muñoz Abogabir, Juan Carlos; Giesen Encina, Ricardo; CEDEUS (Chile)
Estimation of crowding factors for public transport during the COVID-19 pandemic in Santiago, Chile
(2022) Basnak Klajn, Paul Alexander; Giesen Encina, Ricardo; Muñoz Abogabir, Juan Carlos; CEDEUS (Chile)
A sharp decrease in public transport demand has been observed during the COVID-19 pandemic around the world. In this context, it is relevant to understand how mode preferences have changed since the surge of COVID-19.& nbsp;In order to better understand how the pandemic changed mode choice, particularly regarding the impact of crowding and face mask use in public transport, we conducted a stated preference on-line and on-street survey in Santiago, Chile. Our sample is balanced in gender but has a higher proportion of individuals with college degrees and those under 45 years of age than the population of Santiago.& nbsp;The data collected was then used to estimate two multinomial mode choice models, a latent class model and a mixed logit model with latent variables.& nbsp;The models yielded a value of travel time in crowded conditions (4 pax/m2) and low face mask use (50%) of 3.0-5.1 times higher than the case with low crowding (0.5 pax/m2) and 100% face mask use. Moreover, women tend to be more sensitive than men to the use of face masks in public transport. Besides, young and low-income people are relatively less sensitive to crowding.& nbsp;The crowding penalization obtained is higher than in pre-pandemic models calibrated for Santiago for similar passenger densities. Also, as we expected, it grows non-linearly with passenger density. Disinfection of vehicles, as well as the perception of health risk, cleanliness, safety and comfort, were also relevant in explaining mode choice. Further research shall discuss how the change of mode preferences together with new demand patterns influence the operational design of public transport services.

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