A veces, cuando los competidores colaboran, todos ganan
Ingenieros desarrollaron una herramienta de planificación que puede ayudar a las entidades independientes a decidir cuándo deben invertir en proyectos conjuntos.
Por Adam Zewe / MIT News
Investigadores del MIT han desarrollado una nueva herramienta de planificación que combina competencia y cooperación para ayudar a los operadores de una red compleja a determinar estratégicamente cuándo y cómo deben trabajar juntos. Imagen: Christine Daniloff / MIT / iStock
Una gran metrópolis puede tener varios sistemas ferroviarios diferentes, desde líneas locales interurbanas hasta trenes de cercanías y líneas regionales más largas.
A la hora de diseñar un sistema ferroviario, ¿deben los operadores ferroviarios suponer que cada entidad opera de forma independiente, buscando únicamente maximizar sus ingresos? ¿O que cooperan plenamente con un plan conjunto, dejando de lado su propio interés?
En el mundo real, ninguna de las dos hipótesis es muy realista.
Investigadores del MIT, en Estados Unidos, y la ETH de Zúrich, en Suiza, han desarrollado una nueva herramienta de planificación que mezcla competencia y cooperación para ayudar a los operadores de redes ferroviarias complejas y multirregionales a determinar estratégicamente cuándo y cómo trabajar juntos.
Invertir en el competidor
Su marco de planificación es innovador, porque incorpora mecanismos de coinversión y reparto de beneficios, lo que permite identificar proyectos de infraestructura conjuntos en los que vale la pena invertir para maximizar los beneficios colectivos.
Esta herramienta de movilidad puede ayudar a Gobiernos, agencias de transporte y empresas a definir el mejor momento para colaborar, cuánto invertir en proyectos cooperativos, cómo distribuir las ganancias y qué ocurriría si se retiran de las negociaciones.
«Puede parecer contradictorio, pero a veces invertir en tu competidor puede beneficiarte a largo plazo. La teoría de juegos nos permite formalizar esta intuición y abordar problemas estratégicos complejos», explica Gioele Zardini, profesor de Ingeniería Civil y Ambiental en el MIT y autor principal del estudio.
Cooperar estratégicamente
El análisis numérico muestra que, al invertir una parte del presupuesto en infraestructura compartida, los operadores ferroviarios pueden generar más ingresos que si operaran sin colaboración.
En el caso del transporte ferroviario, los investigadores encontraron que la coinversión mejora el servicio de trenes regionales, lo que se traduce en más pasajeros, mayores ingresos y una reducción en emisiones contaminantes.
«El diseño de redes de transporte no es un juego de suma cero. Cooperar estratégicamente puede crear más valor para todas las parte», afirma Mingjia He, investigador de la ETH de Zúrich y coautor del estudio.
Evitar fallos de coordinación
Más allá del sector ferroviario, este marco de planificación podría aplicarse a empresas en sectores competitivos o a Gobiernos de países vecinos que buscan estrategias de coinversión en infraestructura.
A Zardini y He se les unen en la investigación los científicos de la ETH de Zúrich Andrea Censi y Emilio Frazzoli. El estudio será presentado en la Conferencia Americana de Control (ACC) 2025 y ha sido seleccionado como finalista del Student Best Paper Award.
La construcción de infraestructuras de transporte en una red multirregional requiere altas inversiones y una coordinación eficiente entre gGobiernos y operadores. Sin embargo, los diferentes intereses y prioridades pueden generar fallos de coordinación.
En el ámbito del transporte ferroviario, los investigadores descubrieron que la coinversión optimiza el servicio de trenes regionales, aumentando el número de pasajeros, generando mayores ingresos y contribuyendo a la reducción de emisiones contaminantes. Cortesía: Jack Anstey
Con la ayuda de la teoría de juegos
«Si los sistemas locales no se diseñan de forma integrada, los viajes regionales pueden ser menos eficientes. Pero sin incentivos adecuados, la cooperación es difícil» afirman los investigadores.
Para encontrar el equilibrio entre cooperación y competencia, los investigadores aplicaron la teoría de juegos en su marco de planificación, permitiendo que los operadores ferroviarios alineen intereses y mejoren la eficiencia del transporte regional.
Por ejemplo, en 2023, el Gobierno suizo invirtió 50 millones de euros en la electrificación y ampliación de una red ferroviaria regional en Alemania, con el objetivo de crear una conexión ferroviaria más rápida entre tres ciudades suizas.
Distribuir ganancias en proyectos cooperativos
El marco de planificación desarrollado en el estudio podría ayudar a Gobiernos regionales y operadores ferroviarios a identificar cuándo y cómo colaborar en este tipo de proyectos.
El primer paso consiste en simular escenarios sin cooperación. Luego, utilizando mecanismos de coinversión y reparto de beneficios, los tomadores de decisiones pueden explorar enfoques cooperativos estratégicos.
Para establecer un reparto justo de beneficios, los investigadores aplicaron la solución de negociación de Nash, un concepto clave en teoría de juegos que ayuda a distribuir ganancias en proyectos cooperativos.
Más beneficios para todos
El modelo de planificación fue probado en una red de transporte simulada, evaluando diversos escenarios de coinversión en diferentes plazos.
Los resultados mostraron que un enfoque semicooperativo generaba más beneficios para todos los operadores. En un caso, al coinvertir el 50% del presupuesto en infraestructura compartida, los operadores maximizaron su rentabilidad.
En otro escenario, los investigadores demostraron que invirtiendo solo el 3,3% del presupuesto en el primer año de un proyecto plurianual, los operadores lograron un 30% de mejora en ingresos, reducción de costos y disminución de emisiones contaminantes.
«Estos resultados demuestran que una pequeña inversión inicial puede generar grandes beneficios a largo plazo», concluyen los investigadores.
Decisiones inteligentes
Al aplicar este modelo de planificación a redes multirregionales complejas, los resultados fueron aún más prometedores. Sin embargo, descubrieron que el rendimiento no crece de forma lineal, lo que significa que mayor inversión en coinversión no siempre garantiza más beneficios.
«La clave del éxito es definir bien las estrategias de inversión, los proyectos adecuados, el momento ideal y la distribución de recursos en el tiempo», explica Zardini.
«Las decisiones estratégicas en infraestructuras de transporte son complejas. Por eso, nuestro marco de simulación y optimización puede ayudar a los operadores a tomar decisiones más inteligentes y guiarles en el proceso de negociación», añade Zardini.
Además del transporte ferroviario, este modelo de planificación podría aplicarse en sectores como redes de telecomunicaciones o distribución de energía.
En el futuro, los investigadores planean desarrollar una interfaz interactiva para facilitar el análisis de opciones de cooperación y explorar cómo la política y la regulación influyen en las decisiones sobre infraestructuras compartidas.▪️
Artículo republicado con la autorización de MIT News - Adaptación: Enrique Coperías
