🚦 Peaje por Congestión — Equilibrio de Wardrop

En el equilibrio de usuario, cada conductor minimiza solo su propio tiempo de viaje, ignorando el retraso adicional que su presencia añade a todos los demás conductores que comparten la vía congestionada. El óptimo del sistema, en cambio, minimiza el tiempo total de viaje de todos los conductores, lo que requiere menos coches en la vía congestionable de los que produciría el comportamiento egoísta: aquí 35 coches/min en lugar de los 70 totales, reduciendo el tiempo total de viaje de 1260 a 1015 coche-minutos, un ahorro de aproximadamente el 19 por ciento. Esta brecha entre lo individualmente racional y lo colectivamente óptimo es un ejemplo de manual de externalidad negativa, similar a la sobrepesca de un recurso compartido.

La paradoja de Braess, descrita por Dietrich Braess en 1968, muestra que añadir una nueva vía (o capacidad de ruta) a una red puede aumentar el tiempo de viaje de todos si cambia el enrutamiento de equilibrio de forma desfavorable. En esta simulación, activar el enlace de atajo permite que parte del tráfico evite parte del retraso de la ruta gratuita, pero como más conductores se acumulan en ese enlace, este se congestiona a su vez, y el tiempo de viaje de equilibrio agregado puede aumentar aunque se haya añadido una nueva opción. Eliminar ciertas vías en ciudades como Seúl y Nueva York ha reducido de forma medible la congestión exactamente por esta razón.

Sí. El sistema de peaje electrónico de Singapur (1998, evolucionado de un esquema de licencias en papel de 1975) redujo el tráfico en hora punta en torno a un 10-15%. La tasa de congestión de Londres (2003) redujo el tráfico que entraba en la zona de pago en torno a un 15% en sus primeros años. Estocolmo llevó a cabo una prueba de siete meses de tasa de congestión en 2006 que redujo el tráfico en un 20% y, tras un referéndum, hizo permanente el cobro; estudios posteriores encontraron que la reducción persistió durante años, prueba de que el peaje reconfigura el comportamiento de viaje a largo plazo y no solo la elección de ruta a corto plazo.

Porque sin peaje es la vía más rápida para cualquier conductor individual en cualquier flujo hasta cubrir toda la demanda: la vía congestionable tarda 4 + 0.2x minutos, lo que se mantiene por debajo de los 18 minutos constantes de la vía gratuita hasta que transporta los 70 coches/min. Cada conductor tiene entonces un incentivo privado para unirse a ella, y nadie queda en la vía gratuita. Ese es el punto de Pigou: el equilibrio egoísta desperdicia tiempo aunque ningún conductor individual se comporte de forma irracional. Una vez que se cobra un peaje, el equilibrio se autocorrige - demasiados conductores en la vía con peaje la vuelven lenta y cara, por lo que el tráfico refluye hacia la vía gratuita hasta que ambos costes generalizados se igualan, lo que con el peaje pigouviano es exactamente el óptimo 50/50.

Esta es una preocupación de equidad genuina planteada en la literatura de economía del transporte: un peaje fijo representa una mayor proporción de los ingresos para los conductores de menores ingresos, lo que puede excluirlos de las rutas más rápidas independientemente de la urgencia de su viaje. Muchos esquemas del mundo real abordan esto reciclando los ingresos — usando la recaudación del peaje para financiar el transporte público, dar reembolsos o reducir otros impuestos — lo que puede hacer que la política global sea progresiva aunque el peaje en sí sea regresivo por separado. Esta simulación no modela directamente la heterogeneidad de ingresos, pero el control del valor del tiempo aproxima cuán diferente pueden valorar los conductores el mismo peaje.

El modelo de cuello de botella de William Vickrey de 1969 es un marco complementario que tarifica la congestión en la dimensión temporal en lugar de entre rutas paralelas: los conductores eligen cuándo salir, y un peaje variable en el tiempo distribuye las salidas para eliminar el retraso por cola manteniendo el mismo coste de viaje de equilibrio para todos los usuarios. El marco de elección de ruta de esta simulación y el marco de elección del momento de salida de Vickrey son los dos pilares clásicos de la teoría del peaje por congestión, y los sistemas modernos de tarificación dinámica (como los carriles exprés de precio variable) combinan elementos de ambos.

Las áreas activas incluyen la tarificación dinámica basada en distancia y emisiones que se ajusta en tiempo real usando datos de sensores de tráfico, esquemas de tarificación con enfoque en equidad que combinan peajes con reembolsos dirigidos a viajeros de bajos ingresos, la integración con el enrutamiento de vehículos autónomos donde las flotas pueden coordinarse centralmente hacia patrones óptimos para el sistema en lugar de óptimos para el usuario, y plataformas de movilidad como servicio que internalizan la externalidad de la congestión fijando precios de forma dinámica entre modos de transporte en lugar de por tramo de vía.