What is a Four-Step Transport Model?
Lluis Sanvicens • 16 September 2025
What is a Four-Step Transport Model?

Introduction
Transport planning requires anticipating how people travel today and how they will travel in the future. Without this knowledge, it would be impossible to design infrastructure, dimension public transport services, or evaluate mobility policies.
Among the different approaches available, the four-step transport model has become a reference methodology worldwide. It was first developed in the United States in the 1950s, during the era of motorway expansion, and has since been applied in cities across the globe. Its success lies in its structured way of representing mobility and its solid foundation for quantitative analysis.
This article explains how the model works, stage by stage, and discusses its limitations and future perspectives.
1. Trip Generation
The first stage answers the question: how many trips are produced?
It estimates the number of trips generated and attracted in each zone of the study area. The calculation depends on:
- resident population,
- household income,
- car ownership rate,
- employment opportunities,
- the presence of schools, universities, health facilities, retail, and leisure activities.
Typical methods
- Regression models: link the number of trips to socioeconomic variables.
- Category analysis: divides the population into groups (age, income, occupation) with specific trip rates.
📍 Example: in a university town, campuses generate a large number of trips during peak lecture hours; in residential areas, trip generation is mainly related to commuting to work.
2. Trip Distribution
Once trips are generated, the next question is: where are they going?
This stage produces the origin–destination (O/D) matrix, which shows how many trips are made between each pair of zones.
Methods
- Gravity model: inspired by Newton’s law, trip flows increase with the size of zones (population, jobs) and decrease with travel time or distance.
- Opportunities models: consider the accessibility to opportunities along the way (e.g., available jobs or services located between origin and destination).
📍 Example: in a city with several industrial estates, commuting flows depend on how accessible each estate is and on travel times from residential areas.
3. Mode Choice
The third question is: which mode of transport do people choose?
This stage is critical, as it explains the division of trips between private car, public transport, walking, cycling, or other modes.
The Generalised Cost (GC) equation
Traditionally, this decision is represented by the Generalised Cost (GC) equation, which converts different factors into a common unit: money.
- Out-of-pocket costs: fares, fuel, parking charges, tolls.
- Time costs: in-vehicle time, waiting, walking, transfers.
Time is expressed in monetary terms using the value of time (VoT), which depends on trip purpose and user characteristics.
Modelling approaches
- Multinomial logit models (MNL): the most common, assigning probabilities to each mode depending on GC.
- Nested logit and probit models: used when modes are correlated (e.g., different public transport services).
4. Trip Assignment
The last question is: which routes do people take?
This stage allocates trips to the road network or public transport system, considering congestion and user behaviour.
Key principles
- Wardrop’s equilibrium: each user chooses the route that minimises their own cost. The system reaches equilibrium when no user can improve their journey by switching routes.
- Stochastic assignment: introduces randomness to reflect that users may not perceive travel times perfectly.
📍 Example: during peak hours, congestion on a main road may push drivers to use longer alternative routes if they perceive them as faster overall.
Applications of the Four-Step Model
The four-step model is widely used in:
- Mobility Plans.
- Road and rail infrastructure projects.
- Demand forecasts for new public transport services.
- Policy evaluation: congestion charging, low emission zones, parking pricing.
- Environmental and socio-economic impact studies.
Limitations and new perspectives
Despite its robustness, the four-step model has one major limitation: it does not directly capture the user experience.
People’s mode choice is not determined by cost and time alone. Factors such as:
- service reliability,
- comfort and vehicle crowding,
- perceived safety,
- ease of transfers,
- environmental conditions (weather, urban design),
play a key role in everyday decisions.
At Sanvi Consulting, we have worked to go beyond this limitation. Through user surveys and statistical modelling, we have translated these perceptions into quantifiable variables within the GC equation—either as equivalent time penalties or as latent variables with statistical weight.
This approach produces a more realistic model, one that explains not just how much a trip costs, but how it is perceived. That understanding is essential to anticipate what may motivate a person to shift from private car use to public transport or walking, and to design the right policies to support that shift.
Conclusion
The four-step model remains the reference framework in transport planning. Its clear structure makes it a powerful tool to simulate and forecast travel patterns.
However, the future of mobility modelling requires complementing it with approaches that account for the user experience. Only then can we design transport systems that are not only efficient but also attractive and aligned with people’s real needs.
At Sanvi Consulting, we believe that modelling must evolve from measuring euros and minutes to capturing the quality of journeys, enabling policies that genuinely foster sustainable mobility.

Introducción La planificación del transporte requiere anticipar cómo se desplazan las personas hoy y cómo lo harán en el futuro. Sin esta información, sería imposible diseñar infraestructuras, dimensionar servicios o evaluar políticas públicas. Entre los enfoques más extendidos, el modelo de 4 etapas se ha convertido en una metodología de referencia. Nació en Estados Unidos en los años cincuenta, en plena expansión del automóvil y las autopistas, y desde entonces se ha aplicado en todo el mundo. Su éxito radica en que ofrece una estructura clara para entender la movilidad y una base sólida para el análisis cuantitativo. En este artículo se explica en qué consiste, cómo funciona cada etapa y cuáles son sus limitaciones. 1. Generación de viajes La primera etapa responde a la pregunta: ¿cuántos viajes se realizan? Se trata de estimar la cantidad de desplazamientos producidos y atraídos en cada zona del área de estudio. Para ello se utilizan datos como: población residente, nivel de ingresos, tasa de motorización, número de empleos, atracción de centros comerciales, educativos, sanitarios o de ocio. Métodos habituales Modelos de regresión: se relacionan los viajes generados con variables socioeconómicas. Modelos por categorías: la población se agrupa en segmentos (edad, renta, ocupación) y se aplican tasas de viaje específicas. Ejemplo práctico: en una ciudad universitaria, los campus generan un gran número de viajes en horarios muy concretos; en una zona residencial, el origen de los viajes está más ligado a los desplazamientos al trabajo. 2. Distribución de viajes Una vez conocidos los viajes generados, surge la segunda pregunta: ¿hacia dónde se dirigen? Aquí se construyen las matrices origen–destino (O/D), que recogen cuántos viajes se producen entre cada par de zonas. Métodos más utilizados Modelo gravitacional: inspirado en la ley de la gravedad, supone que los viajes entre dos zonas aumentan con el tamaño de estas (población, empleos) y disminuyen con la distancia o el tiempo de viaje. Modelos de oportunidades: consideran la accesibilidad a oportunidades intermedias (ej. empleo disponible a lo largo de la ruta). Ejemplo: en una ciudad con varias áreas industriales, los viajes se distribuyen en función de la accesibilidad a los polígonos y de la distancia desde las zonas residenciales. 3. Reparto modal La tercera pregunta es: ¿qué modo de transporte eligen las personas? Esta etapa es crítica, porque de ella depende entender cómo se reparte la movilidad entre coche, transporte público, bicicleta, caminar, motocicleta u otros modos. La ecuación de Coste Generalizado (CG) El mecanismo clásico es la ecuación de Coste Generalizado, que transforma los factores que influyen en la elección en una unidad común (euros). Costes monetarios (out-of-pocket): billete, combustible, aparcamiento, peajes. Costes de tiempo: viaje, espera, acceso, transbordos, convertidos en euros mediante el valor del tiempo. Métodos de modelización Modelos logit multinomial (MNL): los más habituales, asignan una probabilidad a cada modo en función del coste generalizado. Modelos nested logit o probit: introducen mejoras cuando los modos tienen correlaciones (ej. distintos tipos de transporte público). 4. Asignación de viajes La última pregunta es: ¿qué rutas siguen los viajes en la red? Aquí se asignan los desplazamientos a la red viaria o de transporte público, considerando la congestión y el comportamiento de los usuarios. Principios básicos Equilibrio de Wardrop: cada viajero elige la ruta más ventajosa para sí mismo, y el sistema alcanza un equilibrio en el que ningún usuario puede mejorar su viaje cambiando unilateralmente de ruta. Asignación estocástica: introduce elementos aleatorios para representar la incertidumbre en la percepción de los tiempos de viaje. Ejemplo: en hora punta, la congestión en una vía principal puede hacer que algunos conductores elijan rutas alternativas, aunque más largas, para evitar atascos. Aplicaciones prácticas El modelo de 4 etapas se utiliza en múltiples ámbitos: Planes/Estudios de Movilidad. Ordenación Territorial y Urbanística. Evaluación de infraestructuras viarias y ferroviarios. Análisis de demanda de nuevos servicios de transporte público. Políticas de gestión de la demanda: peajes urbanos, zonas de bajas emisiones, tarificación del aparcamiento. Estudios de impacto ambiental y socioeconómico. Limitaciones y nuevas perspectivas Pese a su solidez, el modelo de 4 etapas tiene una limitación importante: no incorpora de manera directa la experiencia de usuario. Los factores que influyen en la elección modal van más allá de los euros y los minutos. Aspectos como: la regularidad y confiabilidad de los servicios, la comodidad de los vehículos, la seguridad percibida, la saturación en horas punta, o la facilidad de los transbordos, y condicionan en gran medida las decisiones de las personas. En Sanvi Consulting se ha trabajado para superar esta limitación. A través de encuestas específicas y formulación estadística, se han integrado estos intangibles en la ecuación de CG, bien como penalizaciones de tiempo equivalente o como variables perceptivas con peso estadístico. De este modo, se obtiene un modelo más realista, capaz de explicar no solo cuánto cuesta un viaje, sino cómo se percibe. Esto resulta esencial para entender qué puede llevar a una persona a dejar el coche y pasarse al transporte público o a caminar, y cómo diseñar políticas que impulsen ese cambio modal. Conclusión El modelo de 4 etapas sigue siendo el marco de referencia en la planificación de la movilidad. Su estructura clara lo convierte en una herramienta imprescindible para simular y anticipar desplazamientos. Sin embargo, la movilidad del futuro exige ir más allá: incorporar la experiencia de usuario en los modelos. Solo así se podrán diseñar sistemas de transporte más atractivos y políticas que fomenten una movilidad verdaderamente sostenible.

Crear un Plan Estratégico de Accesibilidad Urbana (PEAU) es una tarea fundamental para los planificadores urbanos y los consultores de movilidad urbana. Este plan tiene como objetivo garantizar que los residentes de una ciudad puedan acceder de manera conveniente a servicios y lugares esenciales, independientemente de su edad, género o preferencias de movilidad. Un PEAU bien estructurado puede mejorar la calidad de vida de los habitantes de la ciudad. En este artículo, explicamos los siete pasos esenciales para establecer un PEAU, profundizando en cada etapa para una comprensión completa.

Creating a Strategic Urban Accessibility Plan (SUAP) is a crucial undertaking for city planners and urban mobility consultants. This plan aims to ensure that a city's residents can access essential services and facilities conveniently, regardless of their age, gender, or mobility preferences. A well-structured SUAP can enhance the overall quality of life for the city's inhabitants. In this article, we will outline the seven essential steps for settling a SUAP, delving deeper into each stage for a comprehensive understanding.

Reinventando la Evaluación del Transporte: Un Giro Hacia la Accesibilidad. En el siempre cambiante panorama de la planificación del transporte, a menudo nos encontramos en una encrucijada, atrapados entre la enfatización de la velocidad y el volumen, respecto al motivo por el que se viaja. ¿Debemos priorizar el mero movimiento de vehículos y pasajeros, o debemos reenfocarnos en las necesidades y deseos que impulsan nuestros desplazamientos? Únete a nosotros para explorar una perspectiva innovadora que está ganando impulso en el ámbito de la evaluación del transporte: la accesibilidad. Este cambio de paradigma no se trata solo de cuán rápido llegamos de A a B, sino de nuestra capacidad para alcanzar destinos, llevar a cabo actividades y acceder a bienes y servicios esenciales. Mantente atento mientras profundizamos en esta discusión provocadora y sus implicaciones. Abramos el camino a un sistema de transporte que realmente satisfaga las necesidades de todos.

Reimagining Transportation Assessment: A Shift Towards Accessibility. In the ever-evolving landscape of transportation planning, we often find ourselves at a crossroads – caught between the emphasis on speed and volume, and the fundamental purpose of our journeys. Do we prioritize the sheer movement of vehicles and passengers, or do we refocus on the underlying needs and desires that drive our travels? Join us in exploring a groundbreaking perspective that's gaining traction in the realm of transport appraisal: Accessibility. This paradigm shift isn't just about how fast we get from A to B, but about our ability to reach destinations, pursue activities, and access essential goods and services. Stay tuned as we delve deeper into this thought-provoking discussion and its implications. Let's pave the way for a transportation system that truly serves the needs of all.