Propósito de la coordinación de semáforos

El propósito de la coordinación de semáforos es determinada por:

El trazado de la red vial

El volumen de tránsito Cual direción debe ser la favorecida? Un sentido Obviamente, Dos sentidos? Depende de la hora del día, La red vial Que calles deben favorecerse?

Cual es el objetivo? Por ejemplo: Maximizar el ancho de banda (bien para un sentido o dos sentidos durante períodos pico), Minimizar la demora, Minimizar el número de paradas, Minimizar la combinación de paradas y demoras (estos tres últimos objetivos se usan en redes)

Un sentido

Dos sentidos Redes

BeneficiosLos principales beneficios de la coordinación son:

Mejoramiento del servicio ofrecido (mayor flujo vehicular a través de la arteria vial)

Reducción de los costos de los usuarios debido a que reduce el número de paradas y las demoras asociadas

Otros beneficios incluyen:

- Conservación de energía (menos consumo de combustible)

- Preservación del medio ambiente (menos contaminates)

- Velocidad promedio de viaje constante

- Formación de pelotones (Proveen brechas para las calles transversales)

- Pocos vehículos se detienen lo que evita que se exceda el espacio para almacenar vehículos

Factores limitantes en la coordinaciónAlgunas veces la coordinación de semáforos no funciona

debido a:

Capacidad inadecuadaMuy importante. La vía no puede recibir más vehículos de los que puede manejar.

Existencia de fricciones laterales importantes Estacionamiento en la vía, carga y descarga de vehículos, estacionamiento en doble fila, multiples entradas y salidas a lo largo de la vía estos vehículos alteran la fuidez del pelotón en la vía principal y reducen la capacidad del acceso.

Intersecciones complicadas con demasiadas fases Intersecciones en círculo (no redomas porque las redomas usualmente no tienen semáforos), intersecciones de cinoco accesos, intersecciones muy grandes que requieren de ciclos muy largos (se puede usar el ciclo doble)

Volúmenes que giran muy altos, bien sea saliendo o entrando a la víaAfectan la estructura del pelotón

Casos donde la coordinación es dificil, más no imposible

Una intersección problemática en la mitad del sistema (ciclo más largo o más fases) Se puede usar un ciclo doble, es decir, hacer dos sistemas separados cuyo inicio sea la intersección problemática.

“Intersecciones Críticas” No pueden manejar el volumen que llega a ellas con ningún ciclo. Un método es coordinar los semáforos aguas arriba de tal forma que el volumen que llegue a la intersección crítica pueda ser manejado por ella.

Intersecciones muy alejadas unas de otras (> 300 m) Ocasiona que el pelotón se disperse y no llegue la misma cantidad de vehículos a la siguiente intersección.

Principios básicos de la coordinación de semáforos

Donde los semáforos están relativamente cercanos unos de otros, es necesario coordinar los tiempos verdes de tal forma que los vehículos pueden moverse eficientemente a lo largo de la vía a través de cada semáforo Es un intento de reducir la pérdida de tiempo verde. Una práctica común es

coordinar los semáforos espaciados menos de 600 metros en vías principales y en carreteras rurales

Dos hechos importantes:

Todos los semáforos deben tener el mismo ciclo

El desfasamiento es el corazón de la coordinación de semáforos y se define como la diferencia entre la iniciación de los verdes

El diagrama espacio tiempo y el desfase ideal

VerdeAmarilloRojo

Desfasamiento

Segundo semáforo

Primer semáforo

Tiempo

El diagrama espacio-tiempo es muy útil para determinar el desfasamiento y la coordinación de semáforos en forma gráfica.

El diagrama debe realizarse a escala con respecto a la distancia para así facilitar el ploteo de la posición de los vehículos como una función del tiempo.

“El desfasamiento ideal” se define como:

vXidealt =)(

t(ideal) = desfasamientoideal, segundos

X = longitud entre semáforos, m

v = velocidad (m/s)

VEHÍCULO HACIA EL HORTE

Distancia (m)

Semáforo Semáforo anterior

Desfasamiento

6 5 540/18= 30 s5 4 180/18= 10 s

4 3 360/18 = 20 s3 2 360/18= 20 s

2 1 360/18 = 20 s

Que se presenta en el diagrama espacio-tiempo

Los desfasamientos no pueden ser mayores que la longitud del ciclo.

Por ejemplo, desfasamiento de 72 s, ciclo de 60 s. Entonces, el desfasamiento es de 12 s.

Trayectoria del primer vehículo

Ancho de banda

Cuando el desfasamiento ideal ocurre sin colas, la velocidad de la onda verde y la trayectoria del primer vehículo coinciden..

Onda verde (Velocidad de progresión)

El concepto del ancho de banda Ancho de banda: constituye una “ventana” de verde a través de la cual los pelotones de vehículos se mueven sin pararse Este concepto es popular debido a que:

Las ventanas de verde se pueden visualizar fácilmente

Las soluciones se pueden obtener manualmente, por ensayo y error.

Solo se necesitan un diagrama espacio-tiempo a escala y tiras de papel (rojo y verde) que representen la distribución de la fase en cada intersección. (Si se trata de un sistema arterial muy largo o de una red, es mejor usar un programa de computadora

Una debilidad Colas internas no son tomadas en cuenta en el enfoque del ancho de banda.

Eficiencia del ancho de bandaEficiencia del ancho de banda:

100)(__

)(__(%) ×=sciclodellongitud

sbandadeanchoEficiencia

Una eficiencia de 40% a 55% es muy buena. Note que el ancho de banda está limitado por el verde mínimo en la dirección de interés.

El número de vehículos que se pueden mover a través de la banda es igual a:

Ancho de banda (s) / Intervalo promedio (s/veh)

Volumen vehicular sin parar que circula si los pelotones están organizados cuando ellos llegan a la entrada del sistema (vph):

)__.(3600 canalesdeNoCi

ABVAB ××=

Coordinación en ambas direccionesUna Solución, igual longitud de ciclo

Prepare tiras de papel donde se indique la distribución del ciclo para cada intersección

Coloque una línea guía paa indicar la velocidad de los pelotones

Deslice las tiras de papel en cada intersección hasta que se pueda identificar un buen patrón de desplazamiento

Continúe moviendo los desfasamientos hasta que se consiga un plan de tiempo más favorable.

Puede inclusive necesitarse un cambio en la longitu del ciclo o en la velocidad

En este caso, la longitud del ciclo permanece igual y los desfasamientos fueron ajustados. Note el ancho reducido de la banda verde, el cual puede no satisfacer la demanda.

Línea de trabajo

Tipos usuales de progresión

Progresión simple

Progresión hacia adelante

Progresión Flexible (progresión cambia durante el día dependiend de la demanda y el sentido en que ocurre)

Progresión en Reversa (resulta cuando el desfasamiento es muy grande) ver la figura a la derecha

Progresión simultánea

Progresión en reversa

Los verdes aguas abajo cambiarán a antes que los verdes aguas arriba

Sistema de progresión alterno

Este sistema funciona mejor cuando…

Para ciertas separaciones entre intersecciones iguales con distribuciones de ciclo 50:50, es posible seleccionar un ciclo tal que

CvX

vX

vX

vXC

==+

=

22

La eficiencia es de 50%, pero no debe haber colas internas.

Sistema de progresión alternado doble

Alternado doble funciona cuando…

CvX

vX

vX

vXC

==+

=

4224

La eficiencia es de 25%, pero no debe haber colas internas.

Para ciertas separaciones entre intersecciones iguales con distribuciones de ciclo 50:50, es posible seleccionar un ciclo tal que

Progresión simultáneaLa progresión simultánea funciona cuando…

Para intersecciones separadas distancias muy pequeñas, o para velocidades de progresión muy altas, sería mejor tener todos los verdes encendidos simultáneamente.

( )( )( ) %1001

21

−−

CvXN

La eficiencia de este sistema depende del número de semáforos que tenga la arteria vial

Para N=4 (4 semáforos), X=120 m, C=80 sec, v=13,5 mps (48 KPH), la eficiencia es de 16.7%. Un ancho de bando muy reducido, por lo que los conductores tienden a ir a altas velocidades para pasar por el mayor número de intersecciones sin detenerse.