Ingeniera Civil / El diseño estratégico de un sistema de transporte público en áreas urbanas se basa en la estructura de líneas (red de transporte público), las flotas, frecuencias y tamaños de bus correspondientes. Un diseño adecuado depende de la forma de la ciudad y estructura de la demanda. Sin embargo, la estructura de la demanda varía a lo largo del día, por lo que un único diseño puede no ser apropiado y cambiarlo continuamente no es sensato. El objetivo de esta memoria es evaluar si es mejor diseñar para punta mañana y adaptar las líneas para fuera de punta o viceversa, basándose en datos reales de la ciudad de Santiago. Para esto, se minimizan los costos totales de diferentes estructuras de líneas en ambos periodos por separado para conocer la mejor estructura en cada periodo, y luego se diseña de las dos maneras mencionadas anteriormente, con el fin comparar los costos diarios. Para lograr lo anterior, se trabaja una representación topológica simplificada de Santiago, utilizando el modelo basado en centros propuesto por Fielbaum et al. (2017a), donde la ciudad está compuesta por un distrito central (CBD) y zonas constituidas por un subcentro y una periferia. Usando datos de viajes reales en el sistema de transporte público de la ciudad se proponen ocho macrozonas con las respectivas distancias entre los 17 nodos resultantes y una estructura de demanda por periodos. Luego, se consideran cuatro estructuras de líneas (exclusivas, directas, hub&spoke y troncal-alimentador) para optimizar sus frecuencias para los periodos punta y fuera de punta por separado, minimizando la suma de los costos de los operadores y de los usuarios. De lo anterior, para la estructura con menor costo, se rescatan las flotas óptimas resultantes en ambos periodos; luego, considerando esta flota disponible se adaptan las frecuencias del otro periodo de tal manera que la proporción de buses utilizados sea la misma que el periodo óptimo. Al optimizar las frecuencias de las cuatro estructuras de líneas en punta mañana y fuera de punta resulta que la mejor estructura (aquella que presenta menor costo total) es la de líneas exclusivas para ambos periodos, considerando distintos valores de la penalidad por transbordo en un análisis de sensibilidad. Al diseñar y adaptar la flota para ambos periodos, se observa que al diseñar para fuera de punta se presentan menores costos diarios que al diseñar para punta mañana y adaptar, debido a que el periodo fuera de punta tiene mayor relevancia en el día. Sin embargo, la diferencia de costos de ambas formas de diseñar es leve, debido a que existen costos que no disminuyen con la forma de diseñar, variando solamente tiempos de espera y costos de operadores. Además, este resultado se mantiene al cambiar algunos parámetros como las categorías de buses o la cantidad de horas de cada periodo en un día, por lo que los resultados son robustos. Finalmente, se comparan los resultados obtenidos con la forma de operación de Santiago, resultando que los buses en el mejor diseño encontrado son más pequeños y con frecuencias más altas que las actuales, lo cual hace notar la importancia de considerar el costo de los usuarios de igual manera que el de los operadores.

Magíster en Ciencias, Mención Computación / Ingeniero Civil en Computación / A fines del año 2007 se descubrieron vulnerabilidades en el cifrado de las tarjetas modelo MIFARE Classic, populares en el mundo por su masivo uso en sistemas de transporte público. En Chile son usadas como medio de pago en el Transantiago, sistema de transporte público iniciado el 2007, bajo el nombre de tarjetas bip!. A raíz de estas vulnerabilidades, las tarjetas bip! fueron blanco de masivos ataques el año 2014. El objetivo de este trabajo es analizar la seguridad de la utilización de la tarjeta bip! como sistema de pago, y las consecuencias que las vulnerabilidades de la tarjeta pueden llegar a tener sobre la población chilena. Para esto, este trabajo mide no sólo la factibilidad técnica de varios ataques (tanto conocidos como nuevos) sino también el eventual impacto de los mismos. Partiendo de una revisión cuidadosa de los estándares, especificaciones y diversos ataques de sistemas similares, el análisis utiliza diversas técnicas, destacando entre ellas la ingeniería reversa efectuada sobre el sistema y las distintas tarjetas bip! utilizadas, la ingeniería reversa de aplicaciones móviles asociadas al sistema, y la experimentación directa sobre el sistema distribuido real y en funcionamiento del Transantiago, utilizando sólo información públicamente disponible (no información privilegiada). Fruto de este trabajo, en esta tesis se presentan y discuten los resultados obtenidos del análisis mencionado anteriormente, incluidos los éxitos y fracasos cosechados tras intentar vulnerar las medidas de seguridad encontradas. También se analizan las posibles mitigaciones para dichos ataques y se presentan propuestas de mejora. Entre sus resultados más relevantes, destacan varios ataques exitosos que permiten, por ejemplo, inhabilitar tarjetas de otros usuarios mediante el contacto, obtener información personal del dueño de una tarjeta, e incluso obtener beneficios económicos directos. Ejemplo de estos últimos están los ataques donde se simula un transbordo en vez de un viaje nuevo, se modifica el saldo almacenado en una tarjeta o se vuelve a estados previos de la misma utilizando información almacenada previamente en la tarjeta. Junto con esto, el trabajo también clarifica la distribución de la información almacenada en cada tarjeta y su función en el contexto del sistema, aprendida gracias a los distintos experimentos realizados. Finalmente, desde una perspectiva más general, este trabajo entrega un estudio comprensivo de los efectos del uso de una tecnología vulnerable en la operación de un sistema de pago asociado a un sistema de transporte masivo como el Transantiago.

Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Transporte. Ingeniero Civil / Se modela linealmente el paso medio por bus, medido como el inverso de la velocidad (Dagan- zo, 1997) a través de la metodología propuesta por Cortés et al. (2011). Esta información es provista por pulsos GPS emitidos por los buses del sistema público de Santiago y Portland, Oregon, Estados Unidos. Para esto, se utilizan bases de datos que entregan información sobre la operación en los paraderos. En Santiago se estiman subidas y bajadas a partir de la metodología propuesta por (Munizaga y Palma, 2012) y se infieren detenciones en paraderos a partir de esto. En Portland existe información por bus a nivel de paradero, indicando el número de subidas, bajadas, uso de rampa para sillas de ruedas e indican el horario de llegada real y horario programado de cada bus. Toda la información es obtenida de manera masiva. El caso de estudio contempla tres ejes principales de Santiago: Macul sentido Sur - Norte, Carmen sentido Norte - Sur y Grecia sentido oriente - poniente y en Portland: Powell sentido oriente - poniente. En total se modelan 37,3 kilómetros de vialidad con información de varios días entre 07:00 y 21:00. Aprovechando la masividad de los datos, se propone un método novedoso para detectar incidentes en los distintos puntos de los ejes estudiados. Este resulta coherente y eficiente, ya que compara sólo entre observaciones que corresponden al mismo lugar y media hora, comparando distintos días. Se hace énfasis en detectar variables para los esquemas de prioridad e identificar sus im- pactos en la operación de los buses, considerando tráfico mixto, pistas sólo bus y corredores. Se propone una nueva forma de modelar la demora en intersecciones, generando variables mudas multiplicadas por la densidad de intersecciones. Se descompone la demora en inter- secciones en tres tipos de variables: demora uniforme base, demora uniforme extra y demora excedente. Los principales resultados muestran que el tiempo de crucero es muy distinto según la prioridad la prioridad en la que circulan los buses, siendo más eficientes en corredores, luego en pistas sólo bus y finalmente, tráfico mixto. Las demoras en intersecciones varían signi- ficativamente, especialmente ante la presencia de alta congestión. La demora en paraderos cumple la relación inversa paso medio por prioridad. Además, se encuentra una novedad que en Santiago, el tiempo consumido por pasajero disminuye cuando hay más de 20 pax/bus-km. Por último, se distinguen diferencias entre servicios expresos y normales.

Transantiago es el nombre del sistema de transporte público de Santiago, Chile, puesto en marcha en Febrero del año 2007. La oferta del sistema está compuesta por una red de servicios de buses y el metro; y cuenta con un único sistema de pago que utiliza la tarjeta de prepago bip! Todas las transacciones hechas con la tarjeta bip! son guardadas en una gran base de datos. Una semana tiene del orden de 35 millones de transancciones bip! Además cada bus cuenta con un equipo GPS que informa su posición cada 30 segundos, esto permite conocer la ruta efectiva realizada por cada bus del sistema. La Universidad de Chile y la Subsecretaría de Transportes acordaron un convenio para analizar la información de las diversas componentes de Transantiago utilizando el desarrollo e implementación de metodologías de procesamiento de datos. Hasta ahora este análisis se ha realizado utilizando mediciones en terreno con un alto costo en recursos humanos o mediante software con meto- dologías globales que consiguen resultados con gran margen de error. Esto significa altos costos monetarios y baja confiabilidad de la información requerida para la toma de decisiones. El objetivo del presente trabajo de título es diseñar e implementar un software que permita calcular y visualizar los perfiles de carga de los buses de Transantiago. Un perfil de carga sintetiza información de la cantidad de usuarios que se encuentra arriba de un bus a lo largo de la ruta que recorre. Para ello se cuenta con la información de las subidas de pasajeros de acuerdo al uso de la tarjeta bip! y una estimación de la bajada de esos pasajeros. La estimación de bajada es realizada mediante una metodología diseñada por profesionales del área de Ingeniería en Transportes. Esta metodología se basa en analizar la siguiente transacción realizada por el usuario para así encontrar una posible bajada. Esta estimación es posible de realizar en cerca de un 80 % de las transacciones bip! El resultado de este trabajo de título ayudará a la toma de decisiones con información precisa y de bajo costo. Esta información permitirá ajustar variables que determinan la oferta de buses para el sistema. Esto permite optimizar los recursos utilizados y ayudar a la descongestión de la ciudad. Es esperable que estas decisiones permitan disminuir los costos del funcionamiento del sistema y así mejorar la calidad de vida de los usuarios.

La Universidad de Chile y la agencia que regula la operación del transporte público de Santiago, Transantiago, acordaron en el marco de un convenio crear y desarrollar una metodología y software capaz de procesar la información provista por los buses de este sistema para entregar una estimación de las velocidades comerciales en algunos tramos de calles de Santiago. En la actualidad este tipo de información es provista a través de observación en terreno con recursos humanos o utilizando software con metodologías demasiado globales que entregan resultados con un alto margen de error. Esto significa altos costos, poca información y mediana o baja confiabilidad. El objetivo general del presente trabajo de título es diseñar y construir una herramienta capaz de estimar las velocidades comerciales en la red de buses de Transantiago, utilizando los datos GPS, con el objeto de proveer información relevante para un diagnóstico global que contribuya a la mejora del servicio. Por velocidad comercial se entiende la velocidad de avance a lo largo de la ruta o en un tramo de esta, la cual es percibida por el pasajero. El cálculo de velocidades debió ser realizado de forma tal que tomara en cuenta la agregación temporal y espacial necesaria para obtener un promedio. En este trabajo se decidió tomar la velocidad representativa de un elemento de una grilla espacio-tiempo, determinando los tiempos y distancias de cada bus en ese elemento de la grilla para luego sumarlos y obtener el cuociente entre la suma de las distancias sobre la de los tiempos. En forma paralela se diseñaron e implementaron variados métodos de visualización de esta información. El resultado final de este trabajo de título es un software capaz de calcular las velocidades y frecuencias de las distintas líneas de buses que pertenecen al sistema de Transantiago y que además permite el diagnóstico de problemas a través de un novedoso método de visualización de la información basado en imágenes que representan la velocidad de una línea en cierto tramo de ruta en cierto periodo de tiempo. En la actualidad la información generada por este software, que se traduce en archivos visualizables en Google-Earth, ya es utilizada por Transantiago para estudiar la situación actual de cada línea respecto a su velocidad comercial, y la herramienta se proyecta como un real apoyo a la toma de decisiones que tienen un alto impacto social.

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En el presente trabajo se plantea el rediseño de la plataforma pública que aloja la Av. Manuel Antonio Matta, entre las calles Libertador Bernardo O´Higgins y Senador Jaime Guzmán, comuna de Quilicura. El objetivo central del trabajo es aportar al desarrollo de Transantiago con una solución de infraestructura especializada para buses en una vía que actualmente forma parte de su red troncal y cuya operación es deficiente. Este fin se expresa en varios propósitos específicos: aumentar la capacidad de la vía, particularmente la oferta vial destinada a los servicios actuales de transporte colectivo, con un mínimo de expropiaciones; mejorar la operación vehicular de la vía en general, sumando al aumento de la oferta el rediseño de las intersecciones; favorecer las actividades de peatones y ciclistas con itinerarios continuos y suficientes, y mejorar las relaciones entre los espacios privado y público haciendo más seguro el acceso vehicular a la propiedad. Este rediseño tiene como característica principal, en lo que a oferta de infraestructura vial se refiere, la provisión de un corredor exclusivo para buses cuya suficiente capacidad y posición central favorecen tanto la operación de éstos como el ambiente en las veredas. Por otra parte, en lo pertinente a la demanda por dichos servicios de transporte, lo más relevante es que para su estimación se usó la información relativa a las transacciones BIP recopilada por Transantiago y elaborada según una metodología expuesta en Munizaga y Palma (2011). En tal sentido, en este trabajo convergen, de manera inédita, nuevos métodos y herramientas para el análisis de la demanda con los ya existentes para el diseño de infraestructura vial urbana. Para alcanzar los objetivos se produjo o se recopiló la siguiente información: la topografía en planta de la situación actual; la oferta actual de servicios sobre el eje; las subidas y bajadas de pasajeros por servicio y paradero, estimada a partir de las transacciones con la tarjeta inteligente BIP; las tasas de ocupación presentes en los buses; los cruces críticos donde los vehículos realizan virajes a la izquierda y buses viran a la derecha y las zonas que pudiesen verse afectadas por expropiaciones. Para ejecutar el diseño geométrico de la vialidad se usó la herramienta DIVA 3.0, atendiéndose a las recomendaciones de diseño contenidas en las REDEVU (MINVU, 2009). El alcance del trabajo se limita al diseño de la geometría vial en planta y perfiles tipo y a los elementos básicos de señalización que ilustren la operación de los dispositivos prediseñados, excluyéndose la modelación, simulación y evaluación de los mismos, así como las demás disciplinas de la ingeniería vial. Sin embargo, la omisión de una definición en alzado no invalida la solución planteada, ya que el estudio de la altimetría de la zona objeto de rediseño a partir de la topografía existente permite asegurar que es posible definir una plataforma constituida por planos cuya inclinación, coherente con dicha altimetría, permite la inscripción en ellos de los dispositivos prediseñados. Por otra parte, las varias alternativas de diseño del mismo se limitaron a la faja existente, con o sin expropiaciones en sus márgenes, y no se analizó la ocupación de otras vías.

Ingeniero Civil / El presente trabajo de título tiene por objetivo analizar ciertos patrones anómalos en las transacciones realizadas por los usuarios de Transantiago, sistema de transporte público de Santiago, realizado mediante la tarjeta de pago integrado llamada bip!, los cuales impiden obtener la estimación de bajada en paradero de los usuarios mediante la metodología aplicada para aquello, que actualmente logra obtener un 80% de estimaciones de bajada. El objetivo específico de este trabajo es proponer soluciones desde el punto de vista metodológico a aquellas anomalías detectadas y estudiadas que impiden una obtención completa de la estimación de bajada de los usuarios de Transantiago. Estas soluciones deben ser factibles de incorporar en el modelo, tanto del punto de vista metodológico como del punto de vista computacional. Como parte de este trabajo se revisó tanto el modelo de asignación de bajada en paraderos, en el cual se basa este trabajo, como experiencias internacionales en el uso de información extraída a partir de sistemas de pago similares al de Santiago. Ambas revisiones permiten dar a conocer la base en la cual se trabajará en encontrar y analizar aquellas problemáticas que afecten la metodología. Se realiza además un análisis estadístico de los problemas encontrados, con el fin de tener un estudio más acabado de las anomalías, y desprender de ellas las causas que las originan. Esto conlleva hacer un análisis a parte importante del 20% de estimaciones de bajada que no son posibles de obtener. Entre los principales problemas se destacan el multipago, los problemas de datos de los buses y la validación en zonas paga. En estos tres casos se abordan problemas relacionados con estimación de paradero de bajada nula como estimaciones de bajada incorrectas producto de fallas en el modelo. Luego de analizar las principales anomalías y sus causas, se proponen soluciones factibles orientadas a dos ámbitos: una mejora en los datos de ingreso y cambios en las definiciones de patrones asociados a la forma de viajar de los usuarios de transporte público. Esto si bien no permitirá que el 100% de las estimaciones sean obtenidas, si logrará aumentar con respecto al porcentaje actual de estimaciones.

Ingeniero Civil Industrial / Actualmente, el Sistema de Transporte Público de Santiago, Transantiago, presenta niveles de servicio, frecuencia y regularidad no satisfactorios para los usuarios. Esto, ha contribuido a otros problemas como son la evasión y dificultades financieras para las empresas, lo que conlleva a su vez un importante efecto en el subsidio que el Estado entrega al Sistema. En este marco surge el proyecto sobre la propuesta de indicadores de calidad del Sistema Transantiago, con la idea de incidir en la licitación de uso de vías del año 2017, y posteriormente en las operaciones, para, consecuentemente, mejorar la calidad en el servicio para los usuarios. Inicialmente se presenta la evidencia teórica que demuestra la necesidad de incrementar la regularidad en el servicio para mejorar la calidad en el sistema, posteriormente se muestra la influencia que han tenido los cambios de indicadores en la evolución del sistema, desde su inicio en 2007 hasta el último cambio de contratos en 2012. Luego, se expone evidencia internacional destacada de Londres y Singapur, con respecto a operaciones, indicadores de rendimiento e incentivos económicos para los operadores del transporte público. En particular, se muestra el indicador Tiempo de Espera en Exceso, aplicado en ambas ciudades y como ha incidido en los resultados operacionales en ambos contextos. En un resumen del contrato actual de un operador de Transantiago, se identifican problemas con énfasis en la relevancia que se le da a la frecuencia por sobre la regularidad, además de comparar cómo serían sancionadas estas situaciones en los referentes internacionales antes mencionados. Después, se procede a trabajar en base a datos reales de operaciones de 5 días del servicio 506, con los que se calcula los indicadores del contrato de Transantiago y nuevamente se compara con la situación de Londres y Singapur. Por medio de regresiones lineales, se busca el mejor ajuste posible para concluir con factores relevantes al aplicar el indicador Tiempo de Espera en Exceso (TEE) y definir su línea base en el Sistema de Santiago. Con esto, y considerando el mismo esquema de multas de Londres, se propone un marco que debiese ser más efectivo que lo actual, donde no solo se multe, sino que además se entregue incentivos al operador, premiando su buen desempeño.

Magíster en Gestión de Operaciones / Ingeniero Civil Industrial / Una gran parte de la población de Santiago de Chile se moviliza en sistemas de transporte público para realizar sus actividades cotideanas (o imprevistas), consumiendo tiempos de viaje que resultan ser en muchos casos significativos respecto del tiempo disponible; por lo tanto, la calidad que ofrecen estos servicios juega un rol fundamental en la calidad de vida de las personas. El sistema de transporte público en Santiago, denominado Transantiago, es un organismo del Estado que administra los recursos y fiscaliza la prestación de servicios. En el problema de planificación de un sistema de transporte público existen cuatro etapas a resolver, las cuales son diseño de recorridos, determinación de horarios de viaje, asignación de buses y asignación de conductores. En los contratos de concesión, existen restricciones de calidad de servicio que impone la autoridad a los operadores, las que corresponden a regularidad, rangos de frecuencia y capacidad de transporte, donde esta última no permite resolver la determinación de horarios de viaje y asignación de buses por separado, ya que al haber varios tipos de buses no se sabe de antemano cuál es el más conveniente de utilizar. En este trabajo se resuelven las etapas de la determinación de horarios de viaje y asignación de buses, para el concesionario STP Santiago. La formulación propuesta para resolver el problema es un modelo lineal entero mixto, con el cual se relaciona la decisión de la determinación de horarios de viaje con la asignación de buses. Adicionalmente, se incorpora la estrategia de deadheading, para hacer más eficiente el uso de buses y ajustar la oferta en periodos donde existe mayor demanda en una ruta del servicio. La estrategia de deadheading redujo el tamaño de la flota necesaria hasta en un 9%, comparado al caso de no utilizarla. Al implementar los resultados, se obtuvo un aumento del cumplimiento de los viajes exigidos de 2.8% en punta mañana y 5.6% en punta tarde, y un aumento en la regularidad de 7.5% en punta mañana y 11.4% en punta tarde. Las multas por frecuencia y regularidad se redujeron en un 50% y en los ranking de calidad de servicio generados por la autoridad, STP se posicionó dentro de los primeros lugares.