demora en una intersección

8/19/2019 Demora en Una Intersección

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El sistema vial urbano de la ciudad de Santa Cruz de la Sierra está estructurado por anillos, avenidas ycalles, cuyas intersecciones generan un flujo vehicular interrumpido, cada fase de interrupción demovimiento de un vehículo produce un costo adicional en el viaje, el cuál está directamente relacionado conel tiempo que el vehículo, el conductor, el pasajero y la carga demoran en llegar a destino

El tiempo de demora, es el tiempo adicional que se incrementa al tiempo de viaje en un flojo vehicular continuo sin paradas en el trayecto del viaje

El tiempo de demora vehicular en una intersección está vinculada con la capacidad que !sta tiene para dejar pasar libremente los vehículos y se calcula con las ecuaciones que rigen la circulación discontinua que acontinuación se desarrolla

CAPACIDAD EN CIRCULACION DISCONTINUA

1. Circulación discontinua.

En una red carreteras e"isten algunas secciones en intersecciones y enlaces en que confluyen corrientes detráfico en distintas direcciones, y en las que por consiguiente la trayectoria de algunos vehículos puedecortar a las de otros En estos casos algunos vehículos tendrán que detenerse para evitar accidentes, lo queserá tanto más frecuente cuanto mayores sean las intensidades de tráfico #or está razón, estas secciones

resultan críticas tanto desde el punto de vista de la seguridad como de la capacidad

$o e"iste un procedimiento %nico para el cálculo de la capacidad de estos puntos, sino algunos m!todosválidos para las situaciones más frecuentes, que dependen principalmente del sistema de regulación detráfico que rige en la zona de conflicto y del tipo de maniobras que hayan de realizar los vehículos &sí see"aminaran brevemente los m!todos e"istentes para el análisis de las siguientes situaciones' (nterseccionescontroladas por semáforos, intersecciones controladas por reglas de prioridad de paso, tramos de trenzado,y ramales de enlace )as primeras son típicas de situaciones urbanas y menos frecuentes en carreteras, lassegundas son frecuentes en carreteras ordinarias, y las dos ultimas en los enlaces de las autopistas

2. Capacidad en intersecciones controladas por se!"oros.

En cada uno de los accesos de este tipo de intersecciones hay un semáforo que va sucesivamente dando o

cortando el paso a los vehículos que llegan por dicho acceso

&sí, lo que ocurre en un acceso es independiente de lo que ocurre en los demás, por lo que puedeestudiarse separadamente cada uno de ellos #or ello, los procedimientos de cálculo de la capacidaddeterminan la capacidad de cada acceso, y no de la intersección en conjunto

E"isten varios sistemas de funcionamientos de los semáforos como se verá más adelante, pero el másfrecuente es el denominado de tiempos fijos En este sistema la duración de la fase roja en un acceso*tiempo en el que los vehículos no pueden pasar+ y la de la fase verde acceso *tiempo en que pueden pasar+son siempre constantes, y la suma de ambos se denomina ciclo del semáforo En otros sistemas la duraciónde las fases es variable, ya que depende de las condiciones del tráfico en cada momento )a mayor parte delos m!todos de cálculo de capacidad se han desarrollado para el sistema de tiempos fijos, pero puedengeneralizarse para usarlos para otros sistemas

ientras el semáforo está en su fase verde, por el acceso podrá pasar un n%mero má"imo de vehículos por hora, que constituye lo que se denomina la capacidad por hora de luz verde ultiplicando esta capacidadpor la relación entre la duración de la fase verde y del ciclo se obtiene el má"imo n%mero de vehículos quepueden pasar por hora real, lo que constituye la capacidad real del acceso'

C- . C/ *0v1c+

C- Capacidad real del acceso *vehículos1hora+C/ Capacidad por hora de luz verde *vehículos1hora+

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0/ 0ase verde *segundos+C Ciclo *segundos+

Como en el caso de circulación continua, cuando la intensidad en un acceso es cercana a la capacidad, lascondiciones de circulación son muy malas, formándose largas colas de vehículos, teniendo que esperar mucho tiempo para poder atravesar la intersección En consecuencia conviene que dicha intensidad seasensiblemente inferior a la capacidad, para lo cual se pueden se2alar diferentes niveles de servicio

Si en un acceso e"isten carriles e"clusivos para determinados movimientos, como giros a la izquierda oderecha, se estudian separadamente, lo que se denominan grupos de carriles Cada grupo está formado por uno o varios carriles, en los que se puede realizar uno o varios movimientos, en todos ellos El procedimientodel anual de Capacidad permite calcular para cada grupo de carriles la capacidad por hora de luz verde*tambi!n llamada intensidad de saturación en el grupo de carriles+ que se obtiene con la formula siguiente'

Cv . 3455 $ f a f vp f i f est f bus f gd f gi *vehículos1hora luz verde+

donde,

$ . $%mero de carriles en el grupo de carrilesf a . 0actor de corrección por anchura de carriles

f a . 565 7 a18 9:5 ; a ; : de vehículos pesados

f i . 0actor de corrección por inclinación de la rasante

f i . 3 = i19

i . (nclinación en el acceso *en tanto por cien+

f est . 0actor de corrección por efecto del estacionamiento

f est . 3 si el estacionamiento está prohibido

f est . 3 = *37E195+135?$ si el estacionamiento está permitido

E . aniobras de estacionamiento por hora$ . $%mero de carriles en grupo de carriles

f bus . factor de corrección por efectos de paradas de autobuses

f bus . 3 si no hay paradas de autobuses en el accesof bus . 3 = #19


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f gd . 3 = pgd *53< 7 *(p19355++

pgd . #roporción de vehículos que giran a la derecha por hora

(p . $%mero de peatones por hora que cruzan un paso de peatones, si los vehículos que girana la derecha tienen que cederles el paso Si el giro se realiza sin interferir con los peatonesse toma (p . 5

f gi . 0actor de corrección por efecto de giros a la izquierda si estos se realizan sin interferir conel sentido opuesto

f gi . 31*3 7 pgi?55


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y en el acceso de mayor volumen de la calle secundaria, se tienen los vol%menes mínimos indicados en latabla 69 y si la instalación de semáforos no trastorna la circulación progresiva del tránsito

@abla 69 /olumen mínimo de vehículos *requisito 9+

$%mero de carriles decirculación por acceso

/ehículos por horaEn la calle principal

*total en ambos accesos+

/ehículos por hora en elacceso de mayor volumen

de la calle secundaria*un solo sentido+

Calleprincipal

Callesecundaria

Arbano -ural Arbano -ural

3 3 B de los valores indicados

El semáforo que se instale conforme a este requisito en una intersección aislada, debe ser del tipoaccionado por el tránsito con botón para uso de los peatones

2.1.,. Circulación pro-resi*a.

Este requisito se satisface en calles aisladas de un sentido y donde los semáforos, en caso de haber, estánmuy distante entre si para conservar los vehículos agrupados y a la velocidad deseada, y en el caso de unacalle de doble circulación donde los semáforos e"istentes no permiten el grado deseado de control,agrupamiento, velocidades, etc En los sistemas alternos el espaciamiento entre un semáforo y losadyacentes, debe estar relacionado con la duración del ciclo *verde, ámbar y rojo+, y con la velocidad deproyecto $o se debe considerar la instalación de semáforos bajo este requisito, si resultan espaciamientosmenores de 55 metros

2.1.. Antecedentes acerca de los accidentes.

Este requisito debe ir relacionado con algunos de los anteriores, ya sea que por si solo no justifica lainstalación de semáforos En muchas ocasiones suceden más accidentes despu!s de instalarlos que antesFpor tanto, si ninguno de los requisitos, e"ceptuando el relativo a los accidentes, se satisface, debe proporseque no será necesario instalar el semáforo)os requisitos relativos a los accidentes se satisfacen' a+ Si otros procedimientos menos restrictivos, que sehan e"perimentado satisfactoriamente en otros casos, no han reducido la frecuencia de accidentesF b+ Sicinco o más accidentes han ocurrido en los %ltimos doce meses, y cuyo tipo sea susceptible de corregirse

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con semáforos y en los que hubo heridos o da2os físicos con valor mayor a treinta veces el salario mínimovigenteF c+ Si e"isten vol%menes de peatones y vehículos, no menores del 45 > de los que se especificanpara los requisitos de los vol%menes mínimosF d+ Si la instalación del semáforo no desorganiza la circulaciónprogresiva del tránsito

)os semáforos que se instalen con base en la e"periencia de los accidentes deben ser del tiposemiaccionado Si se instalan en una intersección aislada, deben ser totalmente accionados

2.1./. Co0inaciones de los reuisitos anteriores.

Cuando ninguno de los requisitos anteriores se cumplen en un 355 >, pero dos o más se satisfacen en un45 > de los valores indicados para cada uno de ellos, se puede considerar justificada su instalación )asdecisiones, en estos casos e"cepcionales, deben basarse en un análisis completo de todos los factores queintervienen &ntes de instalar semáforos de conformidad con el presente requisito, debe estudiarse laconveniencia de emplear otros m!todos que ocasionen menos demoras al tránsito

,.& Se!"oros de tiepo "i(o.

)os semáforos de tiempo fijo se utilizan en intersecciones donde los patrones de tránsito son relativamenteestables, o en las que las variaciones de intensidad de la circulación se pueden adaptar a un programa

previsto, sin ocasionar demoras o congestionamientos e"cesivo

,.1.& Distri0ución de los tiepos del se!"oro.

En el análisis del control de intersecciones con semáforo y en los requisitos para la distribución de sustiempos, es necesario precisar algunos t!rminos básicos o parámetros de tiempo y así evitar posiblesconfusiones

Ciclo o longitud del ciclo' tiempo necesario para que el disco indicador efect%e una revolución

completa En otras palabras, es el tiempo necesario para una secuencia completa de todas laindicaciones de se2al de semáforo

0ase' parte del ciclo asignada a cualquier combinación de uno o más movimientos que reciben

simultáneamente el derecho de paso, durante uno o más intervalos Es la selección yordenamiento de movimientos simultáneos Ana fase puede significar un solo movimientovehicular, o una combinación de movimientos vehiculares y peatonales Ana fase comienza conla p!rdida del derecho de paso de los movimientos que entran en conflicto con los que lo gananAn movimiento pierde el derecho de paso en el momento de aparecer la indicación ámbar

Secuencia de fases' orden predeterminado en que ocurren las fases del ciclo

-eparto' porcentaje de la longitud del ciclo asignado a cada una de las diversas fases

(ntervalo de despeje' tiempo de e"posición de la indicación ámbar del semáforo que sigue al

intervalo verde Es una aviso de precaución para pasar de una fase a la siguiente

(ntervalo todo rojo' tiempo de e"posición de una indicación roja para todo el tránsito que se

prepara a circular Es utilizado en la fase que recibe el derecho de paso despu!s del ámbar de lafase que lo pierde, con el fin de dar un tiempo adicional que permita a los vehículos, que pierdenel derecho de paso, despejar la intersección antes de que los vehículos, que lo ganan, reciban elverde Se aplica sobre todo en aquellas intersecciones que sea e"cesivamente anchas @ambi!npuede ser utilizado para crear una fase e"clusiva para peatones

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(ntervalo de cambio de fase' intervalo que puede consistir solamente en un intervalo de cambio

ámbar o puede incluir un intervalo adicional de despeje todo rojo

0igura 63 0ases y diagrama de fases en una intersección con semáforo

.& C!lculo de los tiepos del se!"oro.

)a figura 63 muestra una intersección de cuatro accesos operada con un semáforo de dos fases En ella seobserva en forma esquemática los concepto de longitud de ciclo, intervalos y fases

)a distribución de los tiempos de cada fase debe estar en relación directa con los vol%menes de tránsito delos movimientos correspondientes En otras palabras, la duración de cada fase y del ciclo dependerán de lademanda

& continuación se presentan de manera general los diversos elementos a tener en cuenta en el cálculo delos tiempos del semáforo y su reparto en las diferentes fases


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considere el tiempo de reacción del conductor, tiempo y espacio de deceleración y el tiempo necesario dedespeje de la intersección, de acuerdo a la figura 69, se puede utilizar la siguiente e"presión

y . Lt 7 v19aM 7 LN 7 )1vM *63+

Donde'

t . tiempo de percepción G reacción del conductor *usualmente 355 s+

v . velocidad de apro"imación de los (ntervalo de cambio -ojoy . intervalo de cambio de fase, ámbar vehículos *m1s+ 7 todo rojoa . tasa de deceleración *valor usual 5< m1s9+N . ancho de intersección *m+) . longitud del vehículo *valor sugerido 635 m+

0igura 69 (ntervalo de cambio de fase

En la ecuación *63+ y en la figura 69, el t!rmino v19a representa el tiempo necesario para recorrer ladistancia de parada con deceleración a y velocidad v, y el t!rmino *N 7 )+1v es el tiempo para cruzar laintersección )os dos primeros t!rminos, t 7 v19a, identifican el intervalo de cambio ámbar y el tercer t!rmino,*N 7 )+1v, se asocia al intervalo de cambio todo rojo Con respecto de la velocidad de apro"imación v, seutiliza la velocidad límite prevaleciente o el percentil 4< de la velocidad, #4


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#or lo tanto, de acuerdo a la ecuación *63+, el intervalo de cambio de fase y es'y . Lt 7 v19aM 7 LN 7 )1vM

. L35 7 366B19*5 al 95 > de la demora mínima

/ehículos equivalentes

Si todos los vehículos que salen de una intersección con semáforo son automóviles que contin%an de frente,se tendrían las tasas má"imas de flujo, a intervalos apro"imadamente iguales Sin embargo, en la mayoríade los casos la situación es más compleja por la presencia de vehículos pesados y movimientos hacia laizquierda y hacia la derecha #ara tener en cuenta estos aspectos, es necesario introducir factores deequivalencia

El factor de ajuste por efecto de vehículos pesados, se calcula con la siguiente e"presión'

'P . 3551L355 7 #C*EC G 3+ 7 #J*EJ G 3+ 7 #-*E- G 3+M *6+

'P . factor de ajuste por efecto de vehículos pesados

#C . porcentaje de camiones

#J . porcentaje de autobuses#- . porcentaje de vehículos recreativosEC . automóviles equivalente a un camión 3<EJ . automóviles equivalente a un autob%s 3<E- . automóviles equivalente a un vehículo recreativo 95

0lujo de saturación y tiempo perdido

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- &celi, es el investigador que más ha estudiado la capacidad de intersecciones con semáforo, con baseen los conceptos de flujo de saturación, automóviles equivalentes, tiempo perdido y verde efectivo,entreotros 0ig 6'

Cuando el semáforo cambia a verde, el paso de los vehículos que cruzan la línea de &)@K se incrementarápidamente a una tasa llamada flujo de saturación, la cual permanece constante hasta que la fila devehículos se disipa o hasta que termina el verde )a tasa de vehículos que cruzan la línea al arrancar esmenor durante los primeros segundos, mientras que los vehículos aceleran hasta alcanzar una velocidad de

marcha normal Similarmente, durante el periodo posterior a la terminación del verde, la tasa de vehículosque cruzan la línea es menor debido a que algunos vehículos disminuyen su velocidad o se detienen

$i-ura ., #odelo 0!sico del "lu(o de saturación

)a línea punteada indica el modelo básico o curva de flujo efectivo, que reemplaza la curva de flujo actual devehículos que cruzan la línea por un rectángulo de igual área, cuya altura es el flujo de saturación s y cuyoancho es el tiempo verde efectivo g En otras palabras, el área bajo la curva, sg, representa el má"imon%mero de vehículos que cruzan la línea en un ciclo promedio

El tiempo entre los comienzos de los periodos de verde H y verde efectivo g, esto es eeO, se considera comouna p!rdida inicial (gualmente, el tiempo entre los finales de los periodos de verde y verde efectivo, ffO, seconsidera como una ganancia final #or lo tanto, el verde efectivo para la fase i es'

gi . Hi 7 ffOG eeO *6


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a . yi 7 eeO

)a demora final b, se define simplemente como la ganancia final ffO'

b . ffO

Entonces, el tiempo perdido por fase, l i, es la diferencia entre la demora inicial y la ganancia final'

li . a G b

li . yi 7 eeOG ffO *66+

De la ecuación *6


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-ecu!rdese que γ 3 es el valor má"imo de la relación entre el flujo actual y el flujo de saturación, para el

acceso o movimiento o carril crítico de cada fase i De la ecuación *64+, el tiempo verde real H i para cadafase i se obtiene como'

Hi . gi 7 li G &i *63+

K lo que es lo mismo para ϕ fases'

H3 . g3 7 l3 7 &3H9 . g9 7 l9 7 &9

E(eplo 2

)a parte a+ de la figura 6: muestra los vol%menes horarios má"imos mi"tos en una intersección Con estosvol%menes y los otros datos complementarios que se ane"an, y suponiendo que el flujo de saturacióncaracterístico en la intersección es de 3455 automóviles directos equivalentes por hora de luz verde por carril, determinar el reparto de los tiempos del semáforo utilizando un plan de dos fases con vueltas a laizquierda permitidas *estas vueltas no serán protegidas debido a sus bajos vol%menes+ )a fase 3 maneja el

sentido Este G Keste y viceversa *ENGNE+ y la fase 9 el sentido $orte G Sur y viceversa *$SGS$+

Con*ersión de los *ol3enes i4tos a autoó*iles directos eui*alentes 5ADE67

0actor por presencia de vehículos pesados, ecuación *6+'

#C . < > #J . 35 > EC . EJ . 3<

ƒ/# . 3551L355 7 #C*EC G 3+ 7 #J*EJ G 3+ 7 #-*E- = 3+M

ƒ/# . 3551L355 7


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12

96<

39 34

9C<

::5

99:9

CB6C


13/15

EC . 3<EJ . 3<E/( . 36E/D . 3:

$i-ura . Reparto de los tiepos del se!"oro en dos "ases

qD .L /PDD10PDML31ƒ/#M Directo

qD . L9


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v . :5 m1h L316M . 3333 m1sy9 . L35 7 33331*9?5


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$i-ura ./ Dia-raa de tiepos en dos "ases

Ana vez conocida la capacidad en horas de luz verde, y la capacidad real, se determina el nivel de serviciocalculando la demora media por vehículo utilizando la fórmula que da la demora en segundos

donde ( es la intensidad del aforo en el acceso

)os niveles de servicios se determinan en función de la demora

$ivel & d ; < Segundos OO J < ; d ; 3< OO OO C 3

demora en una intersección

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