6.1 Generalidades
En el presente capítulo se describen las distintas opciones de tecnologías para el cobro de peajes en forma electrónica, resumiendo sus características operativas. Luego, se realiza un análisis comparativo general de las tecnologías de cobro electrónico identificadas frente a distintos atributos de interés, tales como flexibilidad para operación de distintos esquemas de cobro, exactitud, infraestructura necesaria, etc.
Posteriormente se realizará un análisis crítico de cada tecnología frente a la operación en distintos esquemas de tarificación por congestión, numerando las ventajas y desventajas en cada caso.
Finalmente se realiza una evaluación de las tecnologías de cobro para el esquema seleccionado de tarificación por congestión para Santiago en el desarrollo del presente estudio, de manera tal de establecer una recomendación.
En forma esquemática un sistema de cobro necesita de varios elementos, los que pueden ser tratados con una sola tecnología o con una combinación de ellas. Estos elementos incluyen:
I Un mecanismo de detección que permite descubrir que un vehículo se encuentra en una zona tarificada o que está cruzando un punto de cobro.
I Un mecanismo de identificación que permite conocer exactamente qué tipo de vehículo ha sido detectado.
I Una forma de fiscalizar el uso, de modo de identificar infractores y reducir la evasión al pago.
I Una serie de procesos que permiten asignar el cobro a cada usuario, procesar sus cuentas (si las hay), multas a infractores, etc. Estos procesos reciben el nombre de “Back Office” o trastienda.
I Una interfaz (o varias) con los usuarios para establecer contratos, enviar estados de cuenta, atender reclamos, reponer equipos, etc. Esto recibe el nombre de “Front Office” y las interfaces pueden incluir locales comerciales, centros de llamadas, Internet, mensajes de texto de celular, entre otros.
No todos estos elementos se requieren en cada sistema, pero dan una idea de las funciones que es necesario satisfacer con una o varias tecnologías de cobro.
Estos componentes contienen elementos de tecnología pura (hardware), programas computacionales (software), formas de uso (especialmente los Front Office pero también calidad y actualidad de la base de datos de vehículos, proporción de usuarios infrecuentes, eficiencia del sistema legal) y aspectos culturales (respeto por la ley, tendencia a la evasión).
En ese sentido, puede definirse una tecnología en una forma un poco más amplia que de costumbre: como una combinación de hardware, software y formas de uso que opera dentro de un contexto cultural particular.
6.2 Descripción de tecnologías de cobro posibles
Existen varias tecnologías de cobro que han sido utilizadas de una u otra forma en sistemas de carreteras de peaje y/o tarificación vial. Dos de estas tecnologías son muy sencillas: el peaje manual y el uso de etiquetas de papel para el cobro de una licencia complementaria por zona.
El peaje manual se ha utilizado en Chile por muchos años y se emplea en los sistemas de tarificación vial de las ciudades noruegas como Oslo y Trondheim. Es muy sencillo pero tiene dos dificultades fundamentales: requiere que los vehículos se detengan para pagar (y a veces recibir vuelto) y por ello las plazas de peaje deben tener múltiples canales o casetas de cobro. Esto requiere de una gran cantidad de espacio público lo que las hace imprácticas en el contexto urbano donde ocurre la mayor parte de la congestión. En el caso de Noruega se cobra en los accesos a las ciudades. El reservar algunas pistas para peaje electrónico permite un mejor uso del espacio y disminuye demoras, pero no elimina el problema. En el peaje manual la detección, clasificación, cobro y fiscalización (con barreras) se hace en el mismo lugar. Por su naturaleza, no requiere de Front ni Back Office, ni la identificación del vehículo o su conductor.
Singapur introdujo un exitoso sistema de Licencia Complementaria para entrar al centro de la ciudad usando simplemente etiquetas de papel, con codificación de color, que se fijaban al parabrisas del coche. Esta licencia diaria permitía acceso al centro en un día en particular a ciertas horas (el resto era gratuito). La fiscalización era mediante guardias que inspeccionaban el color y tipo de vehículos en puntos claves de entrada al centro. Los vehículos de alta ocupación quedaban originalmente exentos al pago. La detección, clasificación y fiscalización eran visuales. La Front Office eran diferentes puntos de venta y la Back Office relativamente sencilla, similar a la venta de estampillas o números de lotería. Por sus limitaciones Singapur reemplazó el sistema de etiquetas de papel por uno electrónico en 1997.
Los dos sistemas mencionados no podrían considerarse seriamente para Santiago. Por ello, las tecnologías a analizar son todas más avanzadas. Nuestra revisión internacional ha identificado dos tecnologías que podrían ser candidatas. Estas son las siguientes:
I Cámaras con sistema de reconocimiento automático de placas (OCR) I Transponders y pórticos con sistema dedicado de corto alcance
Para cada una de estas tecnologías se realizará en la presente sección una descripción de los elementos que la componen, sus características técnicas y procesos de operación.
Otro tipo de tecnología de cobro, como es el caso de GNSS (Global Navigation Satellite System) fue extensamente analizado durante el desarrollo del estudio
llegando a la conclusión de descartarlo entre las alternativas a considerar para Santiago por entre otros, problemas de bloqueo satelital.
Cámaras con sistema de reconocimiento automático de placas
Las cámaras de video para capturar imágenes (equivalente a tomar fotos) de las patentes de los vehículos se instalan sobre cada vía de circulación o en forma adyacente a ésta a aproximadamente 5 metros de altura, instaladas sobre un pórtico o “puente” o en postes al costado de la vía en el caso de calles con una o dos pistas.
Junto a las cámaras se instala un dispositivo de iluminación infrarrojo, ya sea continuo o tipo “flash”, para operar de día y noche, y mejorar la tasa de éxito de las imágenes capturadas.
Estos dispositivos tienen una amplitud de captura de 5 metros a una distancia de entre 25 y 30 metros de la cámara. En general las cámaras se instalan con el propósito de capturar la patente delantera de los vehículos. Adicionalmente es posible instalar otra cámara con una amplitud de campo mayor para capturar la imagen del vehículo completa, necesaria para el seguimiento de infractores.
El sistema de cámaras no requiere la instalación de dispositivos adicionales en el interior de los vehículos, sólo se requiere que posea una placa patente, sobre la cual se tomará una fotografía digital.
La imagen capturada es enviada a un sistema de lectura automática de caracteres de la placa (OCR) para la identificación del vehículo. Este procesamiento puede ser realizado en el mismo lugar junto a la cámara o en un centro de operaciones a varios kilómetros de donde están ubicadas las cámaras. El sistema completo recibe a veces el nombre de Automatic Number Plate Recognition (ANPR). El procesamiento en terreno tiene la ventaja de eliminar todas aquellas imágenes que no sea necesario guardar y, por lo tanto, reducir el envío de imágenes que pesan mucho, evitando potenciales demoras o saturación de la red de comunicaciones.
El software para el reconocimiento automático de patentes es en general desarrollado por los proveedores de la tecnología, sin embargo, existe software disponible en el mercado para operar en cualquier computador personal. El algoritmo consiste en extraer de la foto la parte que contiene los datos de la patente para luego pasar por un algoritmo de reconocimiento óptico o de forma de los caracteres y así entregar un arreglo de letras y números posible. La exactitud en la identificación puede mejorarse al incorporar en los algoritmos algunas reglas de sintaxis asociadas a los tipos de patentes más comunes que se pueden encontrar, como por ejemplo, dos letras y cuatro números en Santiago. La práctica general implica un proceso de revisión manual (confirmación de lectura del OCR) de parte de los operadores del sistema.
El archivo generado con la identificación automática de la placa es comparado con la base de datos de clientes para verificar si el cliente ha prepagado o tiene activada una cuenta para la posterior facturación. En caso de éxito, el archivo con las imágenes es descartado y se registra la transacción.
Toda la información enviada a través de la red de comunicaciones (imagen de patente, imagen del vehículo, información de patente identificada con software de lectura automática, hora y fecha de fotos) es comprimida y encriptada por razones de seguridad.
En caso que no sea posible leer automáticamente la placa-patente o no se pueda calzar la patente identificada con algún registro en la base de datos de clientes, el proceso continúa manualmente con un operador que verifica en primer lugar si la patente fue identificada correctamente utilizando la imagen obtenida. Luego, si ingresada la patente correcta se vuelve a comparar con la base de datos de clientes. Si la patente se ha identificado correctamente pero no se encuentra en la base de datos, el operador envía el archivo con las imágenes incluidas al proceso de seguimiento de infractores.
El número de datos que deben ser verificados manualmente es proporcional al número de usuarios que no desean pagar (infractores) e inversamente proporcional a la tasa de éxito del sistema de identificación automática de patentes.
Los errores en la lectura automática de patente son producto de una diversidad de razones, entre a las cuales se encuentran:
I Mala ubicación de cámara
I Mantenimiento de cámaras (limpieza de lentes)
I Malas condiciones de luminosidad (amanecer o atardecer) I Estado de las patentes en los vehículos (sucias, rotas)
I Gran cantidad de tipo de patentes (combinación de letras y números)
I Manipulación de las patentes en los vehículos por parte de los usuarios para tratar de representar caracteres distintos (Ej. convertir una ‘I’ en ‘T’)
Los errores de lectura se estiman entre el 10% y 30%. En el caso de la tarificación por congestión de Londres el sistema de cámaras tiene una exactitud de entre 80% y 90% y puede alcanzar el 95% bajo condiciones especialmente favorables.
Como se mencionó, el mantenimiento de las cámaras puede incidir en los errores de captura de imágenes. Las cámaras requieren limpieza cada cierto tiempo, dependiendo principalmente de la contaminación ambiental, situación que puede ser de importancia en algunas zonas de Santiago. Típicamente una o dos limpiezas al año son suficientes. Además, el sistema de iluminación infrarrojo requiere ser reemplazado cada cierto tiempo. En particular la versión con “flash” tiene una vida útil de 3 a 5 años. Se requieren además ajustes regulares debido a impactos sobre la infraestructura de montura de cámaras.
En términos generales la implementación de un sistema de cobro mediante cámaras y lectura automática de patentes es interoperable con otros sistemas, ya que sólo se requiere que el vehículo tenga una patente, lo cual es obligatorio para circular. Sin embargo, su uso podría tener algunos problemas menores en Santiago donde se permite circular sin contar con la patente definitiva (patente provisoria) o al menos existe poca fiscalización respecto de este elemento.
Como puede verse, en un sistema basado en la lectura automática de patentes la detección, clasificación e identificación del vehículo se hace a través de cámaras digitales y software apropiado. La fiscalización se realiza al comparar la patente con la base de datos de clientes y se necesita por tanto una extensa Front y Back Office. Como no hay una señal en el vehículo que indique una transacción, es conveniente indicar sobre el pavimento o mediante portales que se está cruzando un punto o borde de pago.
No se recomienda usar esta tecnología si se trata de cobrar detectando dos o más puntos, por ejemplo si se cobra por distancia entre dos portales. Esto porque dado el nivel de error relativamente alto, éstos se multiplican con el número de observaciones requeridas haciendo el cobro muy ineficiente. El sistema, aún así, es caro de operar por la necesidad de validación manual de infractores y las tasas de falla del ANPR.
Tag y pórtico
El sistema está compuesto por dispositivo llamado “tag”, “transponder” u “OBU” (On Board Unit o unidad a bordo), que se requiere instalar en cada vehículo, para que pueda comunicarse con otro dispositivo instalado sobre la vía o a un costado de ella, llamado “baliza”, “lector” o “RSE” (Road Side Equipment o equipo en la vía). Estos dos equipos se comunican a corta distancia, entre 5 y 30 metros, a pesar que el tag se encuentre en un vehículo que transita a alta velocidad.
Un lector se instala idealmente sobre cada carril de la vía, y se ubica para cubrir una zona de comunicaciones equivalente al ancho de la pista y hasta 30 metros hacia los vehículos que se aproximan. Los lectores (antenas) se montan sobre pórticos construidos sobre la vía.
Los pórticos están conectados con un centro de procesamiento de datos (Back Office) a través de una red de comunicaciones con un nivel de seguridad apropiado para el envío de información personal de los usuarios y de cobro de los peajes.
La cantidad de información que debe ser procesada por el sistema central es proporcional a los niveles de tráfico en cada punto de cobro. En algunos casos es necesario que en algunos períodos punta la información de algunas transacciones se deba acumular para ser procesada en períodos fuera de punta.
El tag debe ser instalado en un lugar visible, o más bien detectable por el lector a través del parabrisas del automóvil. Puede montarse en el parabrisas mismo o en el tablero. Muchos vehículos modernos tienen en el parabrisas una lámina metálica para reflejar el calor, sin embargo, los fabricantes de estos vehículos han incluido una zona especial para la instalación del tag.
Como puede verse, un sistema basado en transponders ejecuta la detección, clasificación e identificación en forma electrónica mediante DSRC. La fiscalización del vehículo y su clasificación se hace mediante imágenes digitales y OCR. Las funciones de Front y Back Office son importantes y requieren cuidadosa consideración.
Esta es probablemente la tecnología más utilizada para este tipo de aplicación, ya sea en carreteras de peaje de flujo libre o, en el caso de Singapur y Estocolmo, para la tarificación vial.
6.3 Análisis comparativo de las tecnologías de cobro
Anteriormente se realizó una descripción de las tecnologías posibles de utilizar para un sistema de tarificación por congestión, en cuanto a sus características técnicas, operativas, mecanismo de cobro y de seguimiento de infractores.
Para comparar las tecnologías mencionadas, incluyendo la implementada en las autopistas urbanas de Santiago y que parece obvio será la base de la tecnología a aplicar en un esquema de TVC en Santiago, se presenta en la tabla siguiente un análisis de cada una estas tecnologías frente al siguiente conjunto de atributos:
I Infraestructura necesaria en la zona tarificada, equipamiento en los vehículos y el potencial impacto urbano que podrían generar,
I Exactitud en la operación de los sistemas electrónicos,
I Flexibilidad para el cobro de distintos tipos de tarifas, períodos, zonas o ejes tarificados,
I Sistema de cobro para usuarios infrecuentes, I Seguimiento de infractores.
A pesar de ser recomendable estudiar las tecnologías existentes y disponibles para la tarificación vial, a lo largo del estudio ha ido quedando claro que la tecnología actualmente en operación en las concesiones urbanas en Santiago (tag y pórticos), tiene una ventaja muy importante respecto de las otras tecnologías en términos de cobertura (más de un millón de transponders repartidos en Santiago y alrededores) y aceptación (se reconoce que el sistema en general funciona bien).