Tránsito de Cal y Mayor

Industriales. Capacidad. Nivel de servicio. Control. Metodología. Flujo vehicular. Ejemplos

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  • País: Colombia Colombia
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MARCO TEORICO

CARRETERAS DE DOS CARRILES

Una carretera de dos carriles puede definirse como la que tiene una calzada con un carril para cada sentido de circulación.

Estas carreteras representan el mayor kilometraje de la infraestructura vial del país. Se utilizan para cumplir con una gran variedad de funciones en todas las regiones geográficas y satisfacen gran parte de las necesidades de acceso a fuentes de recursos económicos , culturales , recreativos , etc. Comunican núcleos generadores de transito proporcionando movilidad que es , en general , aceptable.

CAPACIDAD Y NIVELES DE SERVICIO

CAPACIDAD

Se define la capacidad de una carretera de dos carriles como el máximo numero de vehículos que puede circular, por un punto o tramo uniforme de la vía en los dos sentidos , durante cierto periodo de tiempo , en las condiciones imperantes de la vía y del transito. La capacidad se expresa en vehículos por hora , aunque puede medirse en periodos menores de una hora. El valor de la capacidad depende de la duración del periodo en que se mida.

Este valor de la capacidad definido para ^ condiciones imperantes ^ difiere del volumen máximo que puede circular por la vía en un momento dado. El volumen máximo posible depende de factores tales como la composición vehicular , la velocidad de circulación y las condiciones atmosféricas , que pueden cambiar en cualquier momento. Si el volumen máximo posible disminuye y resulta momentáneamente menor que la demanda del tránsito, ocurrirá congestión, al no poder pasar por un punto de una vía todos los vehículos que llegan a ese punto. En este caso muchos vehículos deberán detenerse lo que disminuye la velocidad de la corriente vehicular y por ende el volumen máximo posible. Estas circunstancias suelen originar una onda perturbadora de detenciones que se propaga cuesta arriba hasta que la falta de demanda lo disipe. Por consiguiente es muy peligroso que la demanda de tránsito se aproxime a la capacidad de una vía.

CALCULO DE LA CAPACIDAD

Parte de una capacidad máxima en condiciones ideales que se va viendo afectada por las caracteristicas imperantes de la vía y del tránsito, los cuales se traducen en factores menores que la unidad por los cuales se va multiplicando la capacidad ideal para así obtener una capacidad real amoldada a las condiciones del tramo estudiado.

NIVEL DE SERVICIO Y PARAMETROS QUE LO DESCRIBEN

El nivel de servicio se puede definir como el confort o la comodidad con que los conductores operan en una vía. En las carreteras urbanas de dos carriles existen parámetros que reflejan el nivel de servicio de una vía, estos son: la velocidad media de los automóviles y la relación entre el volumen y la capacidad de la vía.

La velocidad media describe el grado de movilidad, mientras que la relación volumen/capacidad permite vigilar la proximidad de congestión.

CALCULO DEL NIVEL DE SERVICIO

Este se realiza independientemente del cálculo de la capacidad. Al igual que la capacidad, el nivel de servicio se calcula partiendo de una velocidad en condiciones ideales, la que se va reduciendo mediante la aplicación de distintos factores de corrección.

METODO PARA EL CALCULO DE LA CAPACIDAD Y EL NIVEL DE SERVICIO

Cálculo de la capacidad: El manual colombiano establece que la capacidad ideal Ci de una carretera de dos carriles, es de 3000veh /h en ambos sentidos, mientras que el americano trabaja con una capacidad ideal de 2800veh/h; los requisitos para que la capacidad se considere ideal son los siguientes:

  • Repartición del tránsito por igual en ambos sentidos

  • Terreno plano y rasante horizontal

  • Carriles de no menos de 3.65 metros de ancho

  • Bermas de no menos de 1.80 metros de ancho

  • Superficie de rodadura en condiciones óptimas

  • Sector recto

  • Ausencia de vehículos pesados

  • Visibilidad adecuada para adelantar

El método especifica que esta capacidad se ve afectada por ciertos factores de corrección, que transforman la capacidad ideal, convirtiéndola en la capacidad para la condiciones estudiadas.

Las características geométricas de la vía y del tránsito que se tienen en cuenta son las siguientes:

  • Distribución de tránsito por sentidos. Ya se dijo que la condición ideal para este factor es que la distribución por sentidos sea 50/50 ya que existe la posibilidad de que la via se sature en un sentido mientras esté libre en el otro y esto disminuye el volumen máximo posible disminuyendo a su vez la capacidad.

  • Pendientes: El efecto de las pendientes consiste en una reducción de la velocidad que pueden desarrollar los vehículos en la rasante aumentando así la brecha entre los vehículo y disminuyendo por ende la capacidad.

  • Anchos de carril y berma utilizable. La presencia de carriles y bermas muy pequeños así como la falta de las últimas producen una desconfianza en el conductor hecho que se traduce en una fricción mayor entre los automóviles y a la vez una separación mayor preferida por los usuarios.

  • Estado de la superficie de rodadura: Si bien la superficie de rodadura unfluye muy poco en el cálculo de la capacidad debido a que el espacio original de la vía se mantiene.

  • Curvatura: Muchas veces la curvatura en una vía puede influir más que el efecto combinado de las características anteriores, si esto sucede se debe tomar como pactor relevante la curvatura y obviar los parámetros anteriores.

  • Presencia de vehículos pesados: En el caso del manual colombiano se presentan dos factores cuya multiplicación no debe ser mayor que la unidad. En el caso del manual americano se da una fórmula para el calculo de este factor .

La presencia de vehículos pesados influye fuertemente ya que el paso de éstos es más demorado que el de los vehículos livianos y además, por s modo de operación, retrasan a estos últimos provocando una caída en la capacidad.

  • Variaciones aleatorias en el volumen: Existe la posibilidad de que los volúmenes de demanda en un punto de una vía excedan su capacidad y se produzca una congestión. Para tener en cuenta estas variaciones en el manual colombiano se reduce la capacidad horaria de la vía multiplicándola por un Factor de Hora Pico para así incluir estas variaciones dentro de los cálculos

La influencia de cada una de estas características se refleja en unos factores determinados para datos de campo, estos factores deber{an ser menores o iguales a la unidad.

Cálculo del Nivel de Servicio: Para el cálculo del nivel de servicio según el manual colombiano, se procede tomando una velocidad ideal de las tablas y multiplicándola por cada uno de los factores correspondientes a las condiciones de la vía y el tránsito. En el caso del manual americano se compara la intensidad actual de la vía con las intensidades teóricas calculadas para cada nivel de servicio y se toma el nivel de servicio que más se acerque a la capacidad actual real, luego con este valor se entra a las tablas y se obtiene la velocidad de operación.

METODOLOGIA

Para calcular la capacidad y el nivel de servicio en el tramo rural ubicado entre el kilómetro 94-95 de la vía Cartagena - Turbaco y para cualquier carretera rural de dos carriles en Colombia, estos datos son:

  • El tipo de terreno del sector, así como el valor de la pendiente ascendente (teniendo en cuenta que el método colombiano es utilizado sólo para tramos con pendiente uniforme).

  • Ancho de carril y berma

  • El volumen en una sección de la carretera tomándolo por sentido y tomando en cuenta la composición vehicular

  • Estudio de velocidades así como también del estado de la vía

  • El radio de la curva más cerrada, en este caso se calculó por replanteo

Después de obtener los anteriores datos de campo se hicieron las respectivas labores de oficina . Partiendo de una capacidad y velocidades ideales las cuales se van afectando por ciertos factores de corrección aplicados de acuerdo a las que se presentaron en la vía hasta obtener la capacidad y el nivel de servicio real del tramo estudiado.

3. MARCO TEORICO

3.1 CLASIFICACIÓN DE LOS DISPOSITIVOS DE CONTROL

Se denominan dispositivos de control del transito, a las señales, marcas, semáforos y cualquier otro dispositivo, que se colocan sobre o adyacente a las calles y carreteras por una autoridad pública, para prevenir, regular y guiar a los usuarios de las mismas. Los dispositivos de control indican a los usuarios, las precauciones (prevenciones) que deben tener en cuenta, las limitaciones (restricciones) que gobiernan el tramo en circulación y las informaciones (guías) estrictamente necesarias, dadas las condiciones especificas de las calles o carreteras.

Los dispositivos para el control del transito en calles y carreteras se clasifican en:

  • Señales:

    • Preventivas

    • Restrictivas

    • Informativas

  • Marcas:

    • Rayas

    • Símbolos

    • Letras

  • Obras y dispositivos diversos:

    • Cercas

    • Defensas

    • Indicadores de obstáculos

    • Indicadores de alineación

    • Tachuelas o botones

    • Reglas y tubos guías

    • Bordos

    • Vibradores

    • Guarda ganados

    • Indicadores de curvas peligrosas

  • Dispositivos para protección en obras

    • Señales preventivas, restrictivas e informativas

    • Canalizadores

    • Señales manuales

  • Semáforos

    • Vehiculares

    • Peatonales

    • Especiales

    3.2 REQUISITOS

    Cualquier dispositivo para el control del transito debe llenar los siguientes requisitos fundamentales:

    • Satisfacer una necesidad

    • Llamar la atención

    • Transmitir un mensaje simple y claro

    • Imponer respeto a los usuarios de las calles y carreteras

    • Estar en el lugar apropiado con el fin de dar tiempo para reaccionar

    Existen 4 consideraciones básicas para asegurarse que los dispositivos de control sean efectivos, entendibles y satisfagan los requisitos fundamentales anteriores. Estos son:

    • Proyecto: la combinación de las características tales como la forma, tamaño, color, contraste, composición, iluminación o efecto reflejante, deberán llamar la atención del usuario y transmitir un mensaje simple y claro.

    • Ubicación: el dispositivo de control deberá estar ubicado dentro del cono visual del conductor, para llamar la atención, facilitar su lectura e interpretación, de acuerdo con la velocidad de su vehículo y dar el tiempo adecuado para una respuesta apropiada.

    • Uniformidad: los mismos dispositivos de control o similares deberán aplicarse de manera consistente con el fin de encontrar igual interpretación de los problemas de tránsito a lo largo de una ruta.

    • Conservación: los dispositivos deberán mantenerse fisica y funcionalmente conservados, esto es, limpios y legibles, lo mismo que deberán colocarse o quitarse tan pronto como se vea la necesidad de ello.

    3.3 SEÑALES PREVENTIVAS

    Las señales preventivas, identificadas con el código SP, tienen como función dar al usuario un aviso anticipado para prevenirlo de la existencia, sobre o aun lado de la carretera o calle, de un peligro potencial y su naturaleza. La señal por si misma debe provocar que el conductor adopte medidas de prevención, y llamar su atención hacia una reducción de su velocidad o a efectuar una maniobra con el interés de su propia seguridad o la del otro vehículo o peatón.

    Las señales preventivas deben instalarse siempre que una investigación o estudio de tránsito, indique que existe una condición de peligro potencial.

    3.3.1 CARACTERISTICAS:

    El tablero de las señales preventivas será de forma cuadrada, de esquinas redondeadas, que se colocará con una de sus diagonales en sentido vertical tomando la forma de diamante. Las señales que requieran una explicación complementaria, además del símbolo llevaran un tablero adicional en su parte inferior de forma rectangular, con la esquina redondeadas, con leyendas como “principia”, “termina”, o la longitud en que se presenta la situación que se señala.

    Los colores de las señales preventivas serán en acabado reflejante o mate, como son el amarillo para el fondo y el negro para símbolos, leyendas, caracteres y filete.

    3.4 SEÑALES RESTRICTIVAS

    Las señales restrictivas, identificadas con el código SR, tiene como función expresar en la carretera o calle alguna fase del Reglamento de Transito, para su cumplimiento por parte del usuario. En general tienden a restringir algún movimiento del mismo, recordándole la existencia de alguna prohibición o limitación reglamentada.

    Infringir las indicaciones de una señal restrictiva acarreara las sanciones previstas por las autoridades de transito.

    3.4.1 CARACTERISTICAS

    El tablero de las señales restrictivas será de forma cuadrada con las esquinas redondeadas, excepto las señales de PARE, que tendrán forma octogonal, y CEDA EL PASO, que tendrá forma de un triángulo equilátero con uno de sus vértices hacia abajo. Las señales que requieran una explicación complementaria, además del símbolo llevaran un tablero adicional de forma rectangular con las esquinas redondeadas colocado en su parte inferior formando un conjunto.

    El color de fondo de las señales preventivas será blanco en acabado reflejante o mate. El anillo y la franja diagonal en rojo con letras en negro y franja perimetral en rojo.

    3.5 SEÑALES INFORMATIVAS

    Identificadas con el código SR, tienen como función guiar al usuario a lo largo del itinerario por calles y carreteras e informarle sobre el nombre y ubicación de poblaciones, lugares de interés, servicios, kilometrajes y ciertas recomendaciones que conviene observar.

    Las señales informativas, de acuerdo a la información que den, se clasifican en:

    • De identificación (SII)

    • De destino (SID)

    • De recomendación (SIR) e información general (SIG)

    • De servicios (SIS) y turísticas (SIT)

    De identificación: tiene como función identificar las calles según sus nombres y nomenclatura, y las carreteras según su número de ruta y/o kilometraje.

    Las señales de nomenclatura deben ser rectangulares con su mayor longitud horizontal y las de ruta deben ser en forma de escudo, colocado sobre un tablero rectangular, serán de fondo blanco y letras, números, flechas y filete en negro.

    De destino: tiene como función informar al usuario sobre el nombre y la ubicación de cada uno de los destinos que se presentan a lo largo de su recorrido. Podrán ser bajas, diagramaticas y elevadas. Su forma será rectangular con su mayor dimensión horizontal, el color de fondo será verde mate y las letras, números y filete, en color blanco reflejante, excepto la señal diagramatica en zona urbana que será en fondo blanco con caracteres, flecha alargada y filete en color negro.

    De recomendación: tiene como función recordar a los usuarios determinadas recomendaciones o disposiciones de seguridad que conviene observar. Son de forma rectangular con su mayor dimensión horizontal, su color es de fondo blanco y letras y filete negro.

    De Información General: tiene como función proporcionar a los usuarios información general de carácter poblacional y geográfico, así como indicar nombres de obras importantes en la carretera, limites políticos, ubicación de casetas de cobro, puntos de inspección y sentidos de circulación del transito, tendrán fondo blanco mate con letras y filete negro y las que indican sentido de circulación del tránsito tendrán fondo negro y flecha de color blanco reflejante.

    De servicios y turísticas: tiene como función informar a los usuarios la existencia de un servicio o de un lugar de interés turístico y/o recreativo. La forma del tablero será cuadrada. Podrá llevar un tablero adicional rectangular donde se indica la dirección o la distancia del sitio.

    El color del fondo del tablero de las señales como la del tablero adicional será azul mate con símbolos, letras, flechas y filete en blanco reflejante.

    3.6 MARCAS

    Identificadas con el código M, las marcas son las indicaciones en forma de rayas, símbolos, letras que se pintan sobre el pavimento, guarniciones y estructuras, dentro o adyacentes a las vías de circulación, así como los objetos que se colocan sobre la superficie de rodamiento con el fin de regular o canalizar el tránsito e indicar la presencia de obstáculos, sin distraer la atención del conductor.

    Los colores de las marcas serán blanco o amarillo, y en algunos casos negro, sin ser una norma, sirviendo solamente como guía para lograr un contraste en pavimentos de color claro.

    Tránsito de Cal y Mayor
    3.7 DISPOSITIVOS PARA PROTECCIÓN EN OBRAS

    Los dispositivos para protección en obras, identificados con el código DP, son señales y otros medios que se usan transitoriamente para proporcionar seguridad a los usuarios, peatones y trabajadores y guiar el tránsito a través de calles y carreteras en construcción o en conservación.

    Se clasifican preventivas, restrictivas, informativas, canalizadores y señales manuales.

    PREVENTIVAS: se utilizan para prevenir a los usuarios sobre la existencia de una situación peligrosa y la naturaleza de esta, serán rectangulares con una diagonal vertical, de fondo color naranja, con símbolos, leyendas, caracteres y filete en negro.

    RESTRICTIVAS: se emplean para indicar a los conductores ciertas restricciones y prohibiciones que regulan el uso de las vias de circulación en calles y carreteras que se encuentran en proceso de construcción o conservación. La forma y el color serán las mismas definidas anteriormente para este tipo de señales.

    INFORMATIVAS: tienen por objeto guiar a los conductores en forma ordenada y segura, de acuerdo con los cambios temporales necesarios durante la construcción o conservación de calles y carreteras. Serán rectangulares, con su mayor dimensión horizontal, de fondo color naranja, con leyendas, caracteres y filete en negro.

    CANALIZADORES: son aquellos elementos que se utilizan para encauzar al tránsito de vehículos y peatones a lo largo de un tramo en construcción o conservación, tanto en calles como en carreteras, para indicar cierres, estrechamientos y cambios de dirección de la ruta con motivo de la obra, se clasifican en barreras, conos, indicadores de alineamiento, marcas en el pavimento, dispositivos luminosos e indicadores de obstáculos.

    Las barreras se pintaran con franjas inclinadas alternadas en colores naranja y negro; los conos serán de color naranja con una franja de color blanco en el extremo superior; los indicadores de alineamiento, las marcas en el pavimento y los indicadores de obstáculos tendrán las mismas características descritas anteriormente, conservando el color naranja. Los dispositivos luminosos, como mecheros, linternas, lamparas de destellos y luces eléctricas, se utilizaran durante o cuando la claridad y la visibilidad disminuyan y se haga necesario llamar la atención e indicar la existencia de obstrucciones o peligros.

    SEÑALES MANUALES: son banderas y lamparas operadas manualmente que sirven para controlar el tránsito de vehículos y peatones en las zonas de trabajo.

    3.8 SEMAFOROS

    Los semáforos son dispositivos eléctricos que tienen como función ordenar y regular el tránsito de vehículos y peatones en calles y carreteras por medio de luces generalmente de color rojo, amarillo y verde, operados por una unidad de control.

    Con base en el mecanismo de operación de los controles de los semáforos, estos se clasifican en:

    • Semáforos para el control del tránsito de vehículos

    • No accionados por el tránsito

    • Accionados por el tránsito

    • Totalmente accionados por el tránsito

    • Parcialmente accionados por el tránsito

    • Semáforos para uso de peatones

    • En zonas de alto volumen peatonal

    • En zonas escolares

    • Semáforos especiales

    • De destello

    • Para regular el uso de carriles

    • Para puentes levadizos

    • Para maniobras de vehículos de emergencia

    • Con barreras para indicar aproximación de trenes

    Los colores de los semáforos deberán ser como sigue:

  • Rojo fijo

  • Los conductores de los vehículos se detendrán antes de la raya de parada. Los peatones no cruzaran la vía, a menos que algún semáforo les de la indicación de paso.

  • Amarillo fijo.

  • Advierte a los conductores de los vehículos que esta a punto de aparecer la luz roja y que el flujo vehicular que regula la luz verde debe detenerse. De la misma manera avisa a los peatones que no disponen del tiempo suficiente para cruzar, excepto cuando exista algún semáforo indicándoles que pueden realizar el cruce. Sirve para despejar el tránsito en una intersección y para evitar frenadas bruscas.

  • Verde fijo.

  • Los conductores de los vehículos podrán seguir de frente o dar vuelta a la derecha o a la izquierda, a menos que una señal prohiba dichas vueltas. Los peatones que avancen hacia el semáforo podrán cruzar, a menos que algún otro semáforo les indique lo contrario.

  • Rojo intermitente.

  • Cuando se ilumine una lente roja con destellos intermitentes, lso conductores de los vehículos harán alto obligatorio y se detendrán antes de la raya de parada. Se emplearan en el acceso a una via principal.

  • Amarillo intermitente

  • Cuando se ilumine una lente amarilla con destellos intermitentes, los conductores de los vehículos realizaran el cruce con precaución. Se empleará en la vía que tenga preferencia.

  • Verde intermitente.

  • Cuando una lente verde funciones con destellos intermitentes, advierte a los conductores el final del tiempo de luz verde.

    Las flechas direccionales deberán apuntar hacia el sentido de la circulación. La flecha vertical apuntando hacia arriba, indica circulación de frente. La flecha horizontal indica vuelta aproximadamente en ángulo recto hacia la izquierda o derecha. La flecha oblicua, a 45° apuntando hacia arriba, indica vueltas a calles que forman ángulos distintos de 90°.

    MARCO TEORICO

    INTERSECCION CON SEMAFORO

    CARACTERISTICAS BASICAS

    Al igual que los procedimientos ilustrados anteriormente para sistemas viales en condiciones de circulación continua, a continuación se presenta el análisis operacional de intersecciones con semáforo bajo condiciones de circulación discontinua.

    Para llevar a cabo este análisis, el procedimiento aquí presentado se apoya en la metodología seguida en el HCM - 85 del TRB y en el manual de capacidad vial de la SCT. Por esto, se recomienda al lector consultar estas referencias con el propósito, si es el caso, de desarrollar análisis más detallados. A las intersecciones semaforizadas se les considera como dispositivos de control, y se hace el cálculo de la distribución de los tiempos del semáforo para ciertas condiciones prevalecientes dadas.

    Muy rara vez se encontrará que todos los accesos de una intersección funcionen en las mismas condiciones. Por lo tanto, se debe hacer referencia a las capacidades de los diferentes accesos para movimientos críticos en carriles simples o agrupados.

    A diferencia de los sistemas viales de circulación continua, en las intersecciones

    con semáforo , la capacidad no está totalmente correlacionada con determinado nivel de servicio , por lo que ambos conceptos deben estudiarse separadamente.

    El análisis de capacidad, implica el cálculo de la relación volumen / capacidad para movimientos críticos en carriles simples o agrupados, mientras que el análisis del nivel de servicio se basa en la demora media de los vehículos detenidos por la acción de los semáforos.

    CAPACIDAD DE INTERSECCIONES CON SEMAFORO

    La capacidad de intersecciones con semáforo se define para cada acceso , como la tasa de flujo máxima que puede pasar a través de la intersección bajo0 condiciones prevalecientes del tránsito , de la calle y del semáforo.

    Se miden vehículos por hora ( vhp ) con base en flujos que tienen períodos picos de 15 minutos.

    Las condiciones prevalecientes del tránsito incluyen los volúmenes por tipo de movimiento (izquierda, recto, derecha), su composición vehicular(automóviles, buses camiones), maniobras de estacionamiento, conflictos peatonales y paradas de autobuses. Las condiciones prevalecientes de la calle describen las características geométricas de los accesos en términos de número y ancho de carriles , pendientes y uso de carriles incluyendo carriles de estacionamiento. Las

    condiciones prevalecientes del semáforo incluyen la secuencia de fases , asignación de tiempos y el tipo de operación o control.

    Entonces , para el análisis de la capacidad se debe calcular la relación volumen a capacidad ( v / c ) para movimientos críticos en carriles simples o grupos de carriles en todo el acceso. La relación se determina dividiendo , para los 15 minutos pico , el flujo actual v del acceso o grupo de carriles de un acceso que carga un conjunto de flujos vehiculares , formado con base en las características geométricas del acceso y en las características de los flujos vehiculares.

    Para determinar la capacidad d un grupo de carriles se usa el concepto de flujo de saturación s. Se define como la tasa máxima de flujo , en un acceso o grupo de carriles , que puede pasar a través de la intersección bajo las condiciones prevalecientes del tránsito y la calle , suponiendo que dicho acceso o grupo de carriles tiene el 100 % del tiempo disponible como verde efectivo. Se expresa en vehículos por hora de luz verde ( vphv ). Por lo tanto , la capacidad para un acceso o grupo de carriles se define por :

    Ci = Si ( gi / C )

    Donde :

    Ci = capacidad del acceso o grupo de carriles i ( vph )

    Si = flujo de saturación del acceso o grupo de carriles i ( vphv )

    gi = tiempo verde efectivo para el acceso o grupo de carriles i ( Si )

    C = ciclo del semáforo ( Si ).

    gi / C = relación de verde para el acceso o grupo de carriles i.

    Para un acceso o grupo de carriles i , a la relación ( v / c )i se le llama grado de

    saturación Xi , y se expresa como :

    ( v / c )i = Xi = vi / Si ( gi / C)

    O también :

    Xi = ( v / s )i / gi / C

    En esta última expresión , al coeficiente ( v / s )i se le denomina relación de flujo. Obsérvese que cuando la tasa de flujo vi es igual a la capacidad si , el grado de saturación Xi es igual a 1 , y cuando la tasa de flujo vi es cero , Xi es igual a cero.

    Para evaluar globalmente la intersección , con respecto a su geometría y al ciclo , se utiliza el concepto de grado de saturación crítico de la intersección Xc . Considera solamente los accesos o grupo de carriles críticos , definidos como aquellos que tienen la relación de flujo más alta para cada fase , ( v / s )ci . Se define como :

    Xc = C / ( C- L ) x [ ( v / s )ci ]

    Donde :

    L = tiempo total perdido por ciclo ( s )

     ( v / s )ci = suma de las relaciones de flujo de todos los accesos o grupo de carriles críticos i .

    NIVELES DE SERVICIO EN INTERSECCIONES CON SEMÁFORO

    El nivel de servicio de una intersección con semáforo se define a través de las demoras , las cuales representan para el usuario una medida del tiempo perdido

    de viaje , del consumo de combustible , de la incomodidad y de la frustración. Específicamente , el nivel de servicio se expresa en términos de la demora media por vehículo debida a las detenciones para un período de análisis de 15 minutos.

    Características de los principales niveles de servicio :

  • NIVEL DE SERVICIO A

  • Operación con demoras muy bajas , menores de 5 segundos por vehículo. La mayoría de los vehículos llegan durante la fase verde y no se detienen del todo. Longitudes de ciclo corto puede contribuir a demoras mínimas.

  • NIVEL DE SERVICIO B

  • Operación con demoras entre 5.1 y 15 segundos por vehículo. Algunos vehículos comienzan a detenerse.

  • NIVEL DE SERVICIO C

  • Operación con demoras entre 15.1y 25 segundos por vehículo. La progresión del tránsito es regular y algunos ciclos empiezan a malograrse.

  • NIVEL DE SERVICIO D

  • Operación con demoras entre 25.1 40 segundos por vehículo. Las demoras pueden deberse a la mala progresión del tránsito o llegadas en la fase roja , longitudes de ciclo amplias , o relaciones de v /c muy altas. Muchos vehículos se detienen y se hacen más notables los ciclos malogrados.

  • NIVEL DE SERVICIO E

  • Operación con demoras entre 40 y 60 segundos por vehículo. Se considera como el límite aceptable de demoras. Las demoras son causadas por progresiones pobres , ciclos muy largos y relaciones de v/c muy altas.

  • NIVEL DE SERVICIO F

  • Operación con demoras superiores a los 60 segundos por vehículo. Los flujos de llegada exceden la capacidad de la intersección , lo que ocasiona congestionamiento y operación saturada.

    METODOLOGÍA DE ANÁLISIS OPERACIONAL DE INTERSECCIONES CON SEMÁFORO

    Mediante el análisis operacional se determina la capacidad y el nivel de servicio de cada grupo de carriles o acceso , lo mismo que el nivel de servicio de cada grupo de carriles o acceso , lo mismo que el nivel de servicio de la intersección como un todo globalmente. Como este análisis es bastante complejo , el procedimiento para simplificar las actividades a llevar a cabo se dividen en cinco módulos.

  • MODULO DE ENTRADA

  • Condiciones geométricas.

    Condiciones del tránsito.

    Condiciones de los semáforos.

  • MÓDULO DE AJUSTE DE VOLÚMENES

  • Factor de la hora de máxima demanda.

    Establecimiento de grupo de carriles

    Asignación de volúmenes a grupos de carriles.

  • MÓDULO DE FLUJO DE SATURACIÓN

  • Flujo de saturación ideal.

    Ajustes.

  • MÓDULO DE ANÁLISIS DE CAPACIDAD

  • Cálculo de las capacidades por grupos de carriles.

    Cálculo de la relación v / c por grupos de carriles.

    Demoras agregadas

    Determinación del nivel de servicio.

  • MÓDULO DE ENTRADA

  • Las condiciones geométricas se refieren a la configuración física de la intersección en términos del número de carriles , ancho de carriles , movimientos por carril , ubicación de estacionamientos , longitudes de bahías para vueltas y pendientes de los accesos.

    Para las condiciones del tránsito se debe de disponer de los volúmenes de tránsito para cada movimiento en cada acceso y su composición en términos de automóviles, autobuses y camiones. Se debe considerar también el número de autobuses y camiones. Se debe considerar también el número de autobuses

    urbanos que realizan paradas , antes y después de la intersección , para cargar y / o descargar pasajeros. Igualmente se deben aforar los flujos peatonales que entran en conflicto con los vehículos. Finalmente , se debe definir el tipo de llegadas a los accesos de la intersección , el cual indica el grado de progresión del

    flujo vehicular entre intersecciones ; para ello se consideran cinco tipos , donde el tipo 1 define la condición de llegada de grupos de vehículos al inicio de la fase roja y el tipo 5 las llegadas de densos grupos vehiculares al inicio de la fase verde.

    En las condiciones de los semáforos deberán especificarse el diagrama de fases , el verde , el ámbar y las longitudes del ciclo , para cada uno de los movimientos dados.

    7. Módulo de ajuste de volúmenes

    Es necesario convertir los volúmenes horarios a flujos durante 15 minutos a través del factor de la hora de máxima demanda, así:

    Tránsito de Cal y Mayor
    (7.1)

    Donde:

    vp = tasa de flujo durante los 15 minutos pico (vph)

    V = volumen horario (vph)

    Para el análisis operacional es necesario establecer grupos de carriles apropiados. Deberán establecerse grupos de carriles separados, cuando se disponga de

    bahías exclusivas de vuelta a la izquierda y a la derecha; los demás carriles directos se consideran en un grupo simple de carriles.

    Cuando se tenga carriles de vuelta a la izquierda compartidos, se deberá evaluar

    la operación en el carril compartido para determinar si efectivamente funciona como carril exclusivo de vuelta a la izquierda, debido a la presencia de altos volúmenes de vuelta a la izquierda, debido a la presencia de altos volúmenes de vuelta a la izquierda. Para un acceso, cuando el flujo de vuelta a la izquierda en el carril de la extrema izquierda es menor que el flujo promedio en los demás carriles, se supone que los vehículos directos comparten el carril izquierdo y todo el acceso puede suponerse en un grupo de carriles simple. En caso de ser mayor, el carril izquierdo se debe designar como un carril exclusivo de vuelta a la izquierda en un grupo de carriles separados. Matemáticamente esto se expresa así:

    vI < Tránsito de Cal y Mayor
    (7.2)

    Tránsito de Cal y Mayor
    (7.3)

    Donde :

    vI = flujo actual de vuelta a la izquierda (vph)

    va = flujo total en el acceso (vph)

    N = número de carriles del acceso

    Si se cumple la desigualdad (7.2), el carril extremo izquierdo es un carril compartido y se usa un solo grupo de carriles para todo el acceso. Si por el contrario, se cumple la desigualdad (7.3), el carril extremo izquierdo actúa como carril exclusivo de vuelta a la izquierda y, por lo tanto deberá establecerse como un grupo separado de carriles.

    En cuanto a la asignación de volúmenes a grupos de carriles, se sabe que cuando dos o más carriles sirven a un mismo movimiento vehicular, los volúmenes no se distribuyen de manera igual entre los carriles. Por lo tanto, un carril carga un volumen de transito mayor que los demás. De donde el flujo ajustado para cualquier grupo de carril es:

    vi = vgiUi (7.4)

    Donde:

    vi = flujo de demanda ajustado en el grupo de carriles i (vph)

    vgi = flujo de demanda no ajustado en el grupo de carriles i (vph)

    Ui = factor de utilización de carril para el grupo de carriles i

    El factor de utilización de carril Ui es de 1.00, 1.05 y 1.10 para uno, dos y tres o más carriles en el grupo.

    8. Módulo del flujo de saturación

    El flujo de saturación puede determinarse mediante estudios de campo o calcularse con la siguiente expresión:

    s = s0 (N) (fA)(fVP) (fP) (fE) (fB) (fL) (fVD) (fVI) (7.5)

    Donde:

    s = flujo de saturación del grupo de carriles, expresado como el total para todos los carriles del grupo, bajo condiciones prevalecientes (vph)

    s0 = flujo de saturación en condiciones ideales, tomado usualmente como 1800 vehículos ligeros por hora de luz verde por carril (vlphvpc)

    N = número de carriles del grupo

    fA = factor de ajuste por efecto de ancho de carril

    fVP = factor de ajuste por vehículos pesados

    fp = factor de ajuste por pendientes del acceso

    fE = factor de ajuste por la existencia de carriles de estacionamiento adyacente al grupo de carriles, y a la actividad de estacionamientos en ese carril

    fB = factor de ajuste por paradas de autobuses

    fL = factor de ajuste por localización de intersección

    fVD = factor de ajuste por vuelta a la derecha en el grupo de carriles

    fVI = factor de ajuste por vueltas a la izquierda por grupos de carriles

    9. Módulo de análisis de capacidad

    Los resultados obtenidos en los módulos anteriores se utilizan para determinar la capacidad.

    La capacidad de cada acceso o grupos de carriles se calcula a partir de la ecuación:

    ci = si (gi/c)

    la relación volumen a capacidad v/c para cada acceso o grupos de carriles se determina con las ecuaciones:

    (v/c)i = Xi = vi/si (gi/c)

    Xi = (v/s)i/(gi/c)

    Similarmente, usando la ecuación siguiente, se calcula el grado de saturación critico de la intersección como:

    Xc = Tránsito de Cal y Mayor

    10. Módulo del nivel de servicio

    El nivel de servicio para cada grupo de carriles, para cada acceso y para toda la intersección se define como la demora media por detenciones del vehículo.

    La demora total para el grupo de carriles i se expresa como:

    di = d1i + d2i

    Donde :

    di = demora total para el grupo de carriles i (s/veh)

    d1i = demora uniforme para el grupo de carriles i (s/veh)

    d2i = demora de incremental para el grupo de carriles i (s/veh)

    La demora uniforme es la que ocurriría si los vehículos llegaran uniformemente distribuidos tal que no existe saturación durante ningún ciclo. Se determina mediante la siguiente expresión:

    Tránsito de Cal y Mayor

    La demora incremental toma en consideración las llegadas aleatorias, que ocasionan que algunos ciclos se sobresaturen. Se expresa como:

    Tránsito de Cal y Mayor

    En la mayoría de los casos las llegadas de vehículos no son del todo aleatorias sino que lo hacen en forma agrupada como resultado en la progresión de los

    semáforos y otros factores. Por lo tanto, para tener en cuenta este efecto es necesario ajustar la demora total así:

    dia = di (FP)

    Donde:

    dia = demora ajustada para el grupo de carriles i (seg/veh)

    FP = factor de ajuste por efecto de progresión de semáforos

    La demora en cualquier acceso, dA, de determina como un promedio ponderado de las demoras totales de todos los grupos de carriles del acceso, según:

    Tránsito de Cal y Mayor

    Donde :

    nA = número de grupos de carriles en el acceso A

    la demora en la intersección, di, igualmente se determina como un promedio ponderado de las demoras en todos los accesos de la intersección, según:

    Tránsito de Cal y Mayor

    Donde:

    VA = flujo ajustado del acceso A (vph)

    T= número de accesos de la intersección.

    METODOLOGÍA

    Para calcular la capacidad y el nivel de servicio en las intersecciones semaforizadas :

    • Carrera 1 con calle 41

    • Calle 32 con carrera 8ª

    Se procedió de la siguiente manera:

    Se realizó un levantamiento topográfico en las intersecciones por el método de radiación, además un conteo vehicular cada 5 minutos teniendo en cuenta el tipo de movimiento (izquierda, recto, derecha) y composición vehicular (autos, buses, camiones) de manera que pudieran ser clasificados posteriormente.

    Se tomaron las medidas correspondientes al número, ancho de carril y los ciclos de los semáforos allí encontrados, además de especificar el tiempo o período de duración de luz verde, amarilla y roja.

    Por ser intersecciones semaforizadas la capacidad no está totalmente correlacionada con determinado nivel de servicio, por lo que se tuvo que estudiar separadamente la capacidad y el nivel de servicio para dichas intersecciones.

    Para el análisis de la capacidad se estudió la relación volumen / capacidad para movimientos críticos en carriles simples o agrupados , mientras que para el análisis del nivel de servicio se basaron los cálculos en la demora media d los vehículos detenidos por la acción de los semáforos.

    MARCO TEORICO

    ELEMENTOS DEL FLUJO VEHICULAR

    Mediante el análisis delos elementos del flujo vehicular se pueden entender las características y el comportamiento del transito, requisitos básicos para el planteamiento, proyección y operación de carreteras, calles y sus obras complementarias dentro del sistema de transporte. Con la aplicación de las leyes de la física y la matemática, el análisis de flujo vehicular describe la forma como circulan los vehículos en cualquier tipo de vialidad, lo cual permite evaluar el nivel de eficiencia y de funcionalidad.

    VARIABLES RELACIONADAS CON EL FLUJO

    Estas variables son:Tasa de flujo, volumen, intervalo simple-entre vehículos consecutivos- y el intervalo promedio entre cada vehiculo.

    TASA DE FLUJO O FLUJO(q) Y VOLUMEN (Q).

    La tasa de flujo, q, es la frecuencia a la cual pasan los vehículos por un punto o seccion transversal de un carril o calzada. Es pues, el numero de vehículos, N, que pasan durante un intervalo de tiempo especifico T, inferior a una hora en unidaes de minutos y segundos. No obstante,la tasa deflujo, q, puede ser expresada en vehículos por hora,teniendo cuidado de su interpretacion, pues no se trata del numero de vehículos que efectivamente pasa durante una hora completa o volumen horario , Q. La tasa de flujo, q, se calcula entonces con la siguiente expresion :