CAPITULO 2.

Análisis de Tráfico Urbano

2.1.Introducción

Al igual que muchos sistemas dinámicos, los medios físicos y estáticos del tránsito, tales

como carreteras, calles, intersecciones, terminales, etc, están sujetos a ser cargados por

un volúmenes de tránsito, con características espaciales y temporales, es decir ocupan

espacio y se producen en un intervalo de tiempo. Estas distribuciones son interpretadas

como la necesidad de las personas de desplazarse a través de un espacio y en un

determinado tiempo.

Al proyectar una calle, avenida, paso peatonal o similar, es de suma importancia

determinar el volumen de tránsito que circulará por el servicio proyectado, a lo que se

suma la variación, tasa de crecimiento y de su composición, errores durante esta fase

llevan a que el proyecto sirva por escaso tiempo, o que no sea la solución buscada. En la

actualidad nuestro país a sufrido de este mal, basados en proyectos hechos al azar y que

poco o nada han hecho para solucionar un problema, es así que en ciertas obras se ha

dado prioridad al ornato, convirtiendo al sector en un verdadero caos, o simplemente

trasladando el problema a otro sector. En la ciudad de Cuenca, Ecuador, ese problema se

evidenció en el distribuidor de tránsito José Peralta, que lejos de ser una solución

definitiva, llevo el problema hasta el redondel comprendido entre la Avenida Remigio

Crespo y Vicente Solano, misma que es objeto de este análisis.

El punto de partida inicial, para análisis de tránsito es el conteo de vehículos, peatones y

transporte público, mismos que entregan los siguientes datos

• Volumen

• Tasa de Flujo

• Demanda

• Capacidad

Estos cuatro parámetros están relacionados estrechamente, sin embargo cada uno

representa un distinto factor.

El volumen expresa el número de vehículos o peatones que circulan por un punto en un

intervalo de tiempo

La tasa de flujo es la frecuencia a la cual pasan personas o vehículos, durante un tiempo

específico menor a una hora, expresada como una tasa horaria equivalente

La demanda es el número de vehículos o personas que desean movilizarse y pasan por

un punto en un tiempo específico. Donde existe congestión la demanda es superior al

volumen, ya que algunos actores toman rutas alternas, o simplemente no lo hacen debido

al congestionamiento.

La capacidad es el número máximo de vehículos o peatones que el sistema puede servir

durante un tiempo específico, en un punto determinado. Es una característica del sistema

vial y representa su oferta. La capacidad tiene dos formas de medirse, una que es la

estimada, o proyectada, y que se tendrá en un proyecto nuevo, en el que aun no ha sido

usado el sistema en su máxima capacidad, y la capacidad real, que es el valor exacto

cuando el sistema esta trabajando al límite.

Estos términos resultan algo confusos a primera vista, pero en su conjunto forman una

dinámica de tráfico, que define a la cantidad de vehículos o peatones que esperan ser

servidos (demanda), distintos de los que son servidos (volumen) y de los que pueden ser

servidos (capacidad), con esto se determina que cuando la demanda es menor a la

capacidad, el volumen es igual a la demanda, sin embargo esto no sucede en puntos en

donde se tiene un problema, el gráfico a continuación, muestra de mejor manera la

dinámica de estos parámetros.

Figura 2.1. Diferencia entre volumen, capacidad y demanda

Como se puede observar, en la figura 2.1, en el punto A, tenemos una capacidad que

puede soportar, la demanda requerida de vehículos, por tanto en este punto la demanda

es igual al volumen, sin embargo en el punto B, la capacidad se ve reducida, debido a

una disminución de un carril, esto determina una menor capacidad, por tanto un menor

volumen, para servir a una demanda superior.

Estos son los principales parámetros para el estudio de tránsito, a continuación se

analizarán detenidamente cada uno de ellos.

2.2.Volumen de tránsito

2.2.1. Volumen de tránsito absoluto

Al volumen de tránsito se puede definirlo, como el número total de vehículos que

pasan por un determinado periodo de tiempo. Dependiendo del período de tiempo

podemos tener distintos tipos de volumen de tránsito, todos válidos pero de diferente

interpretación.

• Volumen de tránsito anual (TA), es la medida que indica el total de vehículos

que circulan por un punto en un período igual a un año.

• Volumen de tránsito mensual (TM), es la medida que indica el total de

vehículos que circulan por un punto en un período igual a un mes.

Punto B Punto A

• Volumen de tránsito semanal (TS), es la medida que indica el total de

vehículos que circulan por un punto en un período igual a una semana.

• Volumen de tránsito diario (TD), es la medida que indica el total de vehículos

que circulan por un punto en un período igual a un día.

• Volumen de tránsito diario (TH), es la medida que indica el total de vehículos

que circulan por un punto en un período igual a una hora.

• Volumen de tránsito en un período menor a una hora (Qi), representa el

volumen situado en un periodo menor a una hora donde i, representa el

periodo en minutos, por ejemplo para un tiempo de 15 minutos tenemos un

Q15

2.2.2. Volumen de tránsito promedio diario

Se define al volumen de tránsito promedio diario (TPD), como el numero total de

vehículos que pasan durante un período dado (en días completos) igual o menor a un año

y mayor a un día, divido por el numero de días del período, de manera general se

expresa como:

Donde N representa el número de vehículos que pasan durante T días, de ahí salen unas

constantes importantes en estudios y proyectos tales como:

• Tránsito promedio diario anual (TPDA)

• Tránsito promedio diario mensual (TPDM)

• Tránsito promedio diario semanal (TPDS)

2.2.3. Uso de los volúmenes de tránsito

Los volúmenes de tránsito son comúnmente utilizados en cualquiera de los casos que a

continuación se describen:

Planeación

• Clasificación de redes de carreteras.

• Estimación de los cambios anuales de los volúmenes de tránsito.

• Modelos de asignación y distribución de tránsito.

• Desarrollo de programas de mantenimiento.

• Análisis económicos.

• Estimación de la calidad del aire

• Estimaciones de consumo de combustible.

Proyecto

• Aplicación a normas de proyectos geométricos.

• Requerimientos de nuevas carreteras.

• Análisis estructural de superficies de rodamiento.

• Análisis de capacidad y niveles de servicio.

• Caracterización de flujos vehiculares

• Zonificación de velocidades

• Estudio de estacionamientos

Seguridad y usos comerciales

• Calculo de índices de accidentes y mortalidad

• Evaluación de mejoras por seguridad

• Hoteles y restaurantes

• Urbanismo

• Potencialidades turísticas

• Autoservicios

• Necesidad de ambulancias y puestos de auxilio.

• Actividades recreacionales y deportivas

2.2.4. Características de los volúmenes de tránsito

Los volúmenes de tránsito siempre deben considerarse dinámicos, por lo que son

únicamente válidos en el periodo de tiempo durante el cual se tomó la muestra, debido a

que sus variaciones son generalmente periódicas.

2.2.4.1. Distribución y composición del volumen de tránsito

La distribución de los volúmenes de tránsito por carriles debe ser considerado tanto en

planeación como en la circulación en calles y carreteras. Cuando se tiene más de un

carril, es recomendable realizar las mediciones dando mayor importancia al carril del

medio, ya que es en él, por donde circula estadísticamente de forma más fluida el

tránsito.

2.2.4.2. Variación del volumen de tránsito en la hora de máxima demanda

En zonas urbanas, la variación de los volúmenes de tránsito dentro de una misma hora

de máxima demanda, puede llegar a ser periódicas durante varios días de la semana. Sin

embargo, es importante conocer la variación del volumen dentro de las horas máximas

de demanda y cuantificar la duración de los flujos máximos, para así realizar un análisis

respecto de los instantes de máxima demanda, para así poder llegar a conclusiones tales

como la prohibición de estacionamientos, prohibición de ciertos movimientos en curva y

disposición de los tiempos de semáforos.

Un volumen horario de máxima demanda, a menos que tengan una distribución

uniforme, no necesariamente significa que se conserve la misma frecuencia del flujo

durante toda la hora. Esto significa que existen periodos cortos dentro de la hora con

tasas de flujo mucho mayores a las de la hora misma. Para la hora máxima de demanda,

se llama factor de la hora máxima de demanda FHMD, a la relación entre el volumen

horario de máxima demanda VHMD, y el volumen máximo Qmax, que se presenta

durante un periodo dado dentro de dicha hora.

Matemáticamente se expresa como:

Donde:

N = numero de periodos durante la hora máxima de demanda.

Los periodos dentro de la hora de máxima demanda pueden ser de 5, 10 o 15 minutos,

utilizándose este último con mayor frecuencia, en cuyo caso el factor de la hora de

máxima demanda es:

Para periodos de 5 minutos, el factor de la hora de máxima demanda es:

Este factor tiene un rango que varía entre 0 y 1, considerando a la unidad como una

distribución constante y homogénea, es decir que durante toda la hora de máxima

demanda el flujo es constante, o en el otro caso representa el valor porcentual en el que

el volumen de tránsito de máxima demanda es constante durante la hora.

2.2.4.3. Variación horaria del volumen de tránsito

Las variaciones de los volúmenes de tránsito a lo largo de las horas del día, dependen del

tipo de ruta, según las actividades del sector, puesto que hay rutas de tipo turístico,

agrícola, comercial, etc.

Por ejemplo en zonas agrícolas las variaciones horarias dentro de la época de cosecha

son críticas, puede ser que en ciertas horas de la noche no haya absolutamente un

vehículo y sin embargo a determinadas horas del día hay una cantidad de vehículos que

pueden llegar a saturar una carretera de dos carriles. En el caso de una carretera de tipo

turístico, durante los días de la semana existe un tránsito mas o menos normal a lo largo

de todas las horas, pero los sábados y domingos pueden llegar a volúmenes altos,

concentrándose varias horas del día con demandas máximas. Continuando con este

ejemplo se puede suponer al día sábado, de las 8 de la mañana a las 11 o 12 el volumen

horario es muy grande, en la tarde baja y en la noche es bastante pequeño. El domingo,

en la mañana presenta volúmenes horarios medianos, y en la tarde máximos, en las horas

de regreso a la ciudad, ocurriendo largas filas de automóviles. Son variaciones horarias

que ocurren en cualquier parte del mundo, que se pueden prever mediante los estudios

necesarios.

En las ciudades se tiene una variación típica de la siguiente manera, la madrugada

empieza con bajo volumen de vehículos, el cual se va incrementando hasta alcanzar las

cifras máximas entre las 7:30 y las 9:30 horas. De las 9:30 a las 13:00 horas vuelve a

bajar y empieza a ascender para llegar a otro máximo entre las 13:00 y 14:00 horas.

Vuelve de nuevo a disminuir entre las 14:00 y 17:00 horas, en que asciende a un

máximo por tercera vez entre las 17:00 y las 20:00 horas. De esta hora en adelante tiende

a bajar al mínimo en la madrugada.

En zonas urbanas, para el caso de intersecciones, se acostumbra a tomar los datos de

volúmenes de tránsito según sus movimientos direccionales.

2.2.4.4.Variación diaria del volumen de tránsito

Al igual que durante el día existen variaciones respecto al horario y las actividades

normales del sector analizado, así también ocurren variaciones de un día respecto de

otro, para las carreteras principales de lunes a viernes los volúmenes son muy estables,

los máximos, generalmente se registran durante el fin de semana ya sea el sábado o el

domingo, debido a que durante estos días, por estas vías circula una demanda de

usuarios de tipo turístico. En carreteras secundarias de tipo agrícola, los máximos

volúmenes se presentan entre semana, considerando días especiales por salida de

productos a ferias u otros. En las calles de la ciudad, la variación de los volúmenes de

tránsito diario no es muy pronunciada entre semana, esto es, están mas o menos

distribuidos en los días laborables.

También vale la pena mencionar, con referencia a la variación diaria de los volúmenes

de tránsito tanto nivel urbano como rural, que se presentan máximos aquellos días de

eventos especiales como Navidad, Semana Santa, fin de año, competencias deportivas

nacionales e internacionales, etc.

2.2.4.5.Variación mensual del volumen de tránsito

Hay meses que las calles y carreteras llevan mayores volúmenes que otros, presentando

variaciones notables. Los mas altos volúmenes de tránsito se registran en Semana Santa,

en las vacaciones escolares y a fin de año por las fiestas y vacaciones navideñas del mes

de diciembre. Por esta razón los volúmenes de tránsito promedio diarios que caracterizan

cada mes son diferentes, dependiendo también, de la categoría y del tipo de servicio que

presten las calles y carreteras. Sin embargo, el patrón de variación de cualquier vialidad

no cambia grandemente de año a año, a menos que ocurran cambios importantes en su

diseño, en los usos de la tierra, o construyan nuevas calles o carreteras que funcionen

como alternas.

2.2.5. Volúmenes de tránsito futuros

2.2.5.1.Relación entre el volumen horario de proyecto y el tránsito promedio diario

anual

Si se hiciera una lista de los volúmenes de tránsito horario que se presentan en el año, en

orden descendente, seria posible determinar los volúmenes horarios de la 10ª, 20ª, 30ª,

50ª, 70ª, 100ª hora de máximo volumen. Una guía para determinar el volumen horario de

proyecto VHP, es precisamente una curva que indique la variación de los volúmenes de

tránsito horario durante el año y el tránsito promedio actual TPDA, de las carreteras

nacionales.

Estas curvas también indican que los volúmenes de tránsito horario en una carretera

presentan una amplia distribución durante el año y que en generalmente, la mayor parte

del volumen de tránsito ocurre durante un numero pequeño de horas.

De acuerdo a lo anterior, el volumen horario de proyecto VHP, para el año de proyecto

en función del tránsito promedio diario anual TPDA, se expresa como:

VHP = k(TPDA)

Donde:

k = valor esperado de la relación entre el volumen de la hora de máxima demanda

seleccionada y el TPDA del año de proyecto.

Y que por lo general se usa constantes de k.

Para carreteras suburbanas: k =0.08

Para carreteras rurales secundarias: k =0.08

Para carreteras rurales principales: k =0.08

2.2.5.2. Relación entre el volumen de tránsito promedio diario, anual y semanal

Para el análisis de cualquier fenómeno, hay que tener en cuenta que los resultados

dependerán directamente de la cantidad de muestras que se tomen del fenómeno

tratandod e buscar la mayor cantidad de muestras posibles.

Con respecto a volúmenes de tránsito, para obtener el tránsito promedio diario anual

TPDA, es necesario disponer el numero total de vehículos que pasan durante el año por

el punto de referencia, mediante medidores continuos a lo largo de todo el año, ya sea en

periodos horarios, diarios, semanales o mensuales. Muchas veces, esta información

anual es difícil de obtener, al menos en todas las intersecciones analizadas, por los

costos que ellos implican. Sin embargo se pueden conseguir datos en las casetas de peaje

y mediante contadores automáticos instalados en estaciones maestras del sistema

analizado.

En estas situaciones, muestras de los datos sujetas a las mismas técnicas de análisis

permiten generalizar el comportamiento de la población. No obstante, antes de que los

resultados se puedan generalizar, se debe analizar la variación de la muestra para así

estar seguros, con cierto nivel de confianza, que esta se puede aplicar a otro número de

casos no incluidos, y que forman parte de las características de la población.

Por lo tanto, en el análisis de volúmenes de tránsito, la media poblacional o tránsito

promedio diario anual TPDA, se estima con base en la promedio o tránsito promedio

diario semanal TPDS según la siguiente expresión:

TPDA = TPDS +- A

Donde:

A = máxima diferencia entre TPDA y el TPDS.

Como se observa el valor de A, sumando o restando el TPDS, define el intervalo de

confianza dentro del cual se encuentra el TPDA. Para un determinado nivel de

confiabilidad, el valor de A es:

A = KE

Donde:

K = Numero de desviaciones estándar correspondientes al nivel de confiabilidad

deseado.

E = Error estándar de la media.

Estadísticamente se ha demostrado que las medias de diferentes muestras, tomadas de la

misma población, se distribuyen normalmente alrededor de la media poblacional, con

una desviación estándar equivalente al error estándar. Por lo tanto, también se puede

escribir que:

Donde:

= estimador de la desviación estándar poblacional

Una expresión para determinar el valor estimado de la desviación estándar poblacional

es la siguiente:

Donde:

S = desviación estándar de la distribución de los volúmenes de tránsito diario o

desviación estándar muestral.

n = tamaño de la muestra en numero de días de conteo

N = tamaño de la población en numero de días del año

La desviación estándar muestral S, se calcula como

Donde:

TDi = volumen del tránsito del día i

Finalmente, la relación entre los volúmenes de tránsito promedio diario anual y semanal

es:

TPDA = TPDS +- A = TPDS +- KE

En la distribución normal, para niveles de confiabilidad del 90% y 95% los valores de la

constante K son 1.64 y 1.96 respectivamente.

2.2.5.3. Ajuste y expansión de volúmenes de tránsito

Lo anteriormente descrito describe las relaciones que existen entre los volúmenes de

tránsito. El primero, relaciona volúmenes de tránsito horarios (TH y VHP) con

volúmenes diarios en términos de tránsito promedio diario anual (TPDA), y el segundo

relaciona volúmenes obtenidos por muestreos (TPDS) con volúmenes poblacionales

(TPDA).

También es importante mencionar que, en la mayoría de los casos, no siempre se

dispone de toda la información de volúmenes a través de periodos largos como, por

ejemplo, un año. Por lo tanto es necesario contar con estaciones de conteo, que permiten

determinar factores de expansión y ajuste aplicables a otros lugares que tengan

comportamientos similares y en los cuales se efectuarían conteos en periodos cortos.

Los conteos continuos proporcionan información muy importante con respecto a los

patrones de variación horaria, diaria, periódica o anual del volumen de tránsito. El

tránsito tiende a tener variaciones periódicas predecibles, por lo que a través de una

clasificación adecuada de las vías y los conteos, es posible establecer el patrón básico de

variación del volumen de tránsito para cada tipo de carretera o calle. Si bien los valores

de los volúmenes específicos para determinados periodos pueden llegar a ser bastante

diferentes de un lugar a otro, su proporción en el tiempo con respecto a los totales o

promedios, es en muchos casos, es constante o consistente. Estas propiedades, son las

que sustentan el uso de factores de expansión y ajuste en la estimación de volúmenes

para otros lugares y otros periodos de tiempo.

Pero en general se trata de producir datos que definan los patrones de flujo en toda una

red urbana durante un intervalo común de tiempo. Generalmente, no es posible contar en

todos los tramos al mismo tiempo debido a las limitaciones de personal, recursos y

equipo. Para tal efecto se utiliza la técnica de muestreo, mediante la definición de

estaciones maestras o de control, en las cuales se cuenta mediante periodos largos para

monitorear las variaciones de flujo, para de esta manera ajustar los conteos en las demás

estaciones donde se han tomado datos en periodos cortos.

2.2.5.4. Pronostico del volumen de tránsito futuro

El pronostico del volumen de trafico futuro, por ejemplo el TPDA del año de proyecto,

en la construcción de una nueva carretera o el mejoramiento de una carretera existente,

deberá basarse no solamente en los volúmenes normales actuales, sino también en los

incrementos del tránsito que se espera utilicen la nueva carretera o la existente.

El instituto Nacional de Vías de Colombia en su Manual de diseño Geométrico para

carreteras, clasifica los proyectos de carretera así:

• Proyectos de construcción: es el conjunto de todas las obras de infraestructura a

ejecutar en una carretera nueva proyectada, o en un tramo faltante mayor al 30%

de una carretera existente o en variantes.

• Proyectos de mejoramiento: consiste básicamente en el cambio de

especificaciones y dimensiones de la carretera o puentes; para lo cual se hace

necesario la construcción de obras en infraestructura ya existente, que permitan

una adecuación de la carretera a los niveles de servicio requerido por el tránsito

actual y proyectado.

• Proyectos de rehabilitación: actividades que tienen por objeto reconstruir o

recuperar las condiciones iníciales de la carretera, de manera que se cumplan las

especificaciones técnicas con que fue diseñada.

• Proyectos de mantenimiento rutinario: se refiere a la conservación continua de

las zonas laterales, y a intervenciones de emergencias en la carretera, con el fin

de mantener las condiciones óptimas para su transitabilidad.

• Proyectos de mantenimiento periódico: comprende la realización de actividades

de conservación a intervalos variables, relativamente prolongados, destinados

primordialmente a recuperar los deterioros de la capa de rodadura ocasionada por

el tránsito y los fenómenos climáticos. También podrá completar la construcción

de algunas obras de drenaje y de protección faltantes en la carretera.

Los volúmenes de tránsito futuro TF, para efectos del proyecto se derivan a partir de el

tránsito actual TA y del incremento de tránsito IT, esperando al final del periodo o año la

meta seleccionada. De acuerdo a esto, se puede plantear la siguiente expresión:

TF = TA + IT

El tránsito actual TA, es el volumen de tránsito que se usara en la nueva carretera o

mejorada en el momento de darse completamente al servicio. En el mejoramiento de una

carretera existente, el tránsito actual se compone de tránsito existente TE, antes de la

mejora mas el tránsito atraído TAt, a ella de otras carreteras una vez finalizada su

reconstrucción total. En el caso de la apertura d una nueva carretera, el tránsito se

compone completamente de tránsito atraído.

El tránsito actual TA, se puede establecer a través de conteos vehiculares sobre las

vialidades de la región que influyan en la nueva carretera, estudios de origen y destino, o

utilizando parámetros socioeconómicos que se identifican plenamente con la economía

de la zona. En las áreas rurales cuando no se dispone de estudios de origen y destino ni

datos de tipo económico, para estudios preliminares es suficiente la utilización de las

series históricas de los conteos vehiculares en términos de los volúmenes de tránsito

promedio diario anual TPDA, representativos de cada año.

De esta manera, el tránsito actual TA, se expresa como

TA = TE +TAt

Para la estimación del tránsito atraído TAt, se debe tener un conocimiento completo de

las condicione locales, de los orígenes y de los destinos vehiculares y de l grado de

atracción de la vialidades comprendidas. A su vez la cantidad de tránsito atraído

depende de la capacidad y de los volúmenes de las carretera existentes, así por ejemplo,

si ellas están saturadas o congestionadas, la atracción será mucho mas grande.

Los usuarios, componentes del tránsito atraído TAt a una nueva carretera no cambian ni

su origen ni su destino, ni su modo de viaje, pero la eligen motivados por una mejora en

los tiempos de recorrido, en la distancia, en las características geométricas, n la

comodidad y en la seguridad. Como no se cambia su modo de viaje, a este volumen de

tránsito también se le denomina tránsito desviado.

El incremento de tránsito IT, es el volumen de tránsito que se espera se use en la nueva

carretera en el año futuro seleccionado como de proyecto. Este incremento se compone

del crecimiento normal de tránsito CNT, del tránsito generado GT y del tránsito

desarrollado TD.

El crecimiento normal de tránsito CNT, es el incremento del volumen de tránsito debido

al aumento normal en el uso de los vehículos. El deseo de las personas por movilizarse,

la flexibilidad ofrecida por el vehículo y la producción industrial de mas vehículos cada

día, hacen que esta componente de tránsito siga aumentando. Sin embargo, deberá

tenerse gran cuidado e la utilización de los indicadores de crecimiento del parque

vehicular nacional para propósitos del proyecto, ya que ellos no necesariamente reflejan

las tasas de crecimiento en el área local bajo estudio, aunque se ha comprobado que

existe cierta correlación entre el crecimiento del parque automotor y el crecimiento del

TPDA.

El tránsito generado TG, consta de aquellos viajes vehiculares, distintos a los del

transporte publico, que no se realizarían si no se construye la nueva carretera. El tránsito

generado se compone de tres categorías: el tránsito convertido o nuevos viajes que antes

se hacia masivamente en bus, taxi, tren, avión o barco y que por razones de nueva

carretera se harían en vehículos particulares, y el tránsito trasladado, consiste en viajes

previamente hechos a destinos completamente diferentes, atribuirles a la atracción de la

nueva carretera y no al cambio en el uso del suelo. Al tránsito generado se le asignan

tasas de incremento entre el 5% y el 25% del tránsito actual, con un periodo de

generación de uno o dos años después de que la carretera ha sido abierta al servicio.

El tránsito desarrollado TD, es el incremento del volumen de tránsito debido a las

mejoras en el suelo adyacente a la carretera. A diferencia del tránsito generado, el

tránsito desarrollado continua actuando por muchos años después que la nueva carretera

ha sido puesta al servicio. El incremento del tránsito debido al desarrollo normal del

suelo adyacente forma parte del crecimiento normal de tránsito, por lo tanto este no se

considera como una parte del tránsito desarrollado. Pero la experiencia indica que en

carreteras construidas con altas especificaciones, el suelo lateral tiende a desarrollarse

mas rápidamente de lo normal, generando un tránsito adicional el cual se considera

como tránsito desarrollado, con los valores del orden del 5% del tránsito actual.

Por lo tanto, el incremento de tránsito IT se expresa así:

IT = CNT + TG +TD

También se define el factor de proyección FP, del tránsito como la relación del TF al

TA:

El factor de proyección FP, deberá especificarse para cada año del futuro. El valor

utilizado en el pronostico de tránsito futuro para nuevas vialidades, sobre la base de un

periodo de proyección de 20 años, esta en l intervalo de 1.5 a 2.5. Conocido el factor de

proyección, el tránsito futuro TF, se calcula mediante la siguiente expresión:

TF = FP(TA)

Para obtener estimativos confiables de los volúmenes vehiculares que circulan en el

futuro, por libramientos o vialidades alternas, se utilizan modelos de asignación de

tránsito, los cuales son alimentados por las demandas pronosticables, las que a su vez se

estiman con modelos de demanda. Estos se calibran utilizando parámetros

socioeconómicos (como la población total, la población económicamente activa, la

población ocupada y los vehículos registrados) y las demandas actuales obtenidas a

través de encuestas de origen y destino. Por lo general, la asignación de este tipo

pirobalística con base en función de utilidad que toma en cuenta el tiempo de recorrido,

las tarifas de los costos de operación, las características geométricas y los volúmenes

actuales y su composición.

El pronostico de los volúmenes de tránsito futuro en áreas urbanas aun es mucho mas

complejo. Según G.F. Newell, en el análisis de flujos vehiculares en redes de transporte,

la primera fase del proceso consiste en un inventario, en el año base, de las facilidades

de transporte existente y sus características, de los patrones de viaje determinados a

través de encuestas de origen y destino, y de los factores de planeación como usos del

suelo, distribución de los ingresos, estructura urbana y tipos de empleo. Igualmente es

necesario obtener información relacionada con el crecimiento de la población, el tamaño

de la ciudad y los vehículos registrados.

La segunda fase consiste en llevar los datos, recolectados en la primera fase, a relaciones

o formulas mediante el desarrollo de modelos. El modelo de generación de viajes, que

relaciona los viajes producidos y atraídos con los usos del suelo, la densidad de

población, la distribución del ingreso y el tipo de empleo. El modelo de distribución de

viajes, que apoyado en formulas describe como se distribuyen los viajes entre un origen

y varios destinos de acuerdo al grado de atracción de las diferentes zonas. Y el modelo

de asignación de tránsito, que determina como se asignan los viajes entre si sobre las

diversas rutas entre cada origen y destino, incluyendo elección de modos.

La tercera fase de pronósticos o exploraciones, realiza predicciones sobre el futuro

suelo, la población, etc. Con base en los desarrollos históricos, estimando la generación

y distribución de viajes en el futuro.

La cuarta fase, o final, asigna los viajes pronosticados o futuros, a las rutas de la red de

transporte que incluyen nuevas vialidades. Se efectúan estudios económicos de costo-

beneficio para evaluar las diferentes alternativas orientadas hacia la expansión del

sistema vial y de transporte.

2.2.5.5. Regresión matemática para el calculo de volúmenes de tránsito futuro

Para obtener una estimación de los volúmenes de tránsito futuro, sobre todo en

carreteras, donde se cuenta con datos de las series históricas de los volúmenes de tránsito

promedio diarios TDPS, se utilizan las regresiones lineales y curvilíneas, tipos de la

recta, exponencial, potencial y logarítmica.

2.2.6. Estudio de volúmenes de tránsito

Los estudios de volúmenes de tránsito se realizan con el propósito de obtener datos

reales relacionados con el movimiento de vehículos o personas, sobre puntos o secciones

específicas dentro de un sistema vial de carreteras o calles. Dichos datos se expresan con

relación al tiempo, y de su conocimiento se hace posible el desarrollo de metodologías

que permiten estimar, la calidad del servicio que el sistema presta a los usuarios.

Estos estudios varían desde los muy amplios en toda una red o sistema vial, hasta los

muy sencillos en lugares específicos tales como intersecciones aisladas, puentes, casetas

de cobro, túneles, etc. Las razones para llevar a cabo los estudios de volúmenes de

tránsito son tan variadas como los lugares mismos donde se realizan.

El tipo de datos recolectados en un estudio de volúmenes de tránsito depende mucho de

la aplicación que se le vaya a dar a los mismos. Así por ejemplo, algunos estudios

requieren detalles como tipo de vehículos y los movimientos direccionales, mientras que

otros requieren solo conocer los volúmenes totales. También en algunos casos es

necesario contar vehículos únicamente durante periodos cortos de una hora o menos,

otras veces el periodo puede ser de un día, una semana, un mes e inclusive un año.

Existen diversas formas para obtener los recuentos de volúmenes de tránsito, para lo

cual se ha generalizado el uso de aparatos de medición de diverso tipo. Estas formas

incluyen: los conteos manuales a cargo de personas, los cuales son particularmente útiles

para conocer el volumen de los movimientos direccionales es intersecciones, los

volúmenes por carriles individuales y la composición vehicular.

Los conteos por combinación de métodos manuales y automáticos, tales como el uso de

contadores mecánicos accionados manualmente por observadores. Los conteos con el

uso de dispositivos mecánicos, los cuales automáticamente contabilizan y registran los

ejes de los vehículos. Y los conteos de utilización de técnicas tan sofisticadas como las

cámaras fotográficas, las filmaciones y los equipos electrónicos adaptados a

computadoras.

2.3. Flujo de tránsito

2.3.1. Introducción

Mediante el análisis de los elementos de tránsito se pueden entender las características y

el comportamiento del flujo vehicular, requisitos básicos para el planeamiento y

proyección de calles y sus obras complementarias dentro del sistema de transporte. Con

la aplicación de las leyes de la física y las matemáticas, el análisis del flujo vehicular

describe la forma de cómo circulan los vehículos en cualquier tipo de vialidad, lo cual

permite determinar el nivel de servicio.

Uno de los resultados más útiles del análisis del flujo vehicular es el desarrollo de

modelos microscópicos y macroscópicos que relacionan sus diferentes variables como el

volumen, la velocidad, la densidad, el intervalo y el espaciamiento. Estos modelos han

sido base del concepto de capacidad y niveles de servicio aplicado a diferentes tipos de

elementos viales.

El objetivo, al abordar el análisis de tránsito, es dar a conocer algunas de la

metodologías e investigaciones y sus aplicaciones mas relevantes en este tema, con

particular énfasis en los aspectos que relacionan las variables del flujo vehicular, la

distribución de los vehículos en una vialidad y las distribuciones estadísticas empleadas

en proyectos y control de tránsito.

2.3.2. Conceptos fundamentales

Aquí se presenta una descripción de algunas de las características fundamentales del

flujo vehicular, representadas en sus tres variables principales: el flujo, la velocidad y la

densidad. Mediante la deducción de relaciones entre ellas, se puede determinar las

características de la corriente de tránsito, y así predecir las consecuencias de las

diferentes opciones de circulación y proyecto. De igual manera, el conocimiento de estas

tres variables es de mucha importancia, ya que estas indican la calidad o nivel de

servicio experimentado por los usuarios de cualquier sistema vial.

2.3.2.1. Variables relacionadas con el flujo

La tasa de flujo, q, es la frecuencia a la cual pasan los vehículos por un punto o sección

transversal de un carril. La tasa de flujo es el numero de vehículos, N, que pasan durante

un intervalo de tiempo especifico, T, inferior a una hora, expresada en vehículos por

minuto, o vehículos por segundo, no obstante el flujo también puede ser expresado en

vehículos por hora teniendo en cuenta su interpretación, pues no se trata efectivamente

del número de vehículos que pasan durante una hora completa. La tasa de flujo, q, se

calcula entonces con la siguiente expresión:

El intervalo simple es el intervalo de tiempo entre el paso de dos vehículos consecutivos,

generalmente expresado en segundos y medido entre puntos homólogos del par de

vehículos.

El intervalo promedio en cambio es el promedio de todos los intervalos simple, hi,

existentes entre los diversos vehículos que circulan por una vialidad. Por tratarse de un

promedio se expresa en segundos por vehículo (s/veh) y se calcula, de acuerdo a la

siguiente expresión:

Donde:

= intervalo promedio (s/veh)

N = numero de vehículos (veh)

N-1 = numero de intervalos (veh)

hi = intervalo simple entre el vehículo i y el vehículo i + 1

Obsérvese que las unidades del intervalo promedio (s/veh) son las unidades inversas

de la tasa de flujo q (veh/s), por lo que también puede plantearse la siguiente relación:

2.3.2.2. Variables relacionadas con la velocidad

Las variables del flujo vehicular relacionadas con la velocidad son la velocidad de

punto, la velocidad instantánea, la velocidad media temporal, la velocidad media

espacial, la velocidad de recorrido, la velocidad de marcha, la distancia de recorrido y el

tiempo de recorrido.

2.3.2.3. Variables relacionadas con la densidad

Las variables relacionadas con la densidad son la densidad o concentración, el

espaciamiento simple entre vehículos consecutivos y el espaciamiento promedio entre

varios vehículos.

Densidad de concentración es el número N de vehículos que ocupan una longitud

específica, d, de una vialidad en un momento dado. Generalmente se expresa en

vehículos por kilometro (veh/km), ya sea referido a un carril o a todos los carriles de una

calzada. Se calcula como:

Espaciamiento simple (Si) Es la distancia entre el paso de dos vehículos consecutivos,

usualmente expresada en metros y medida entre sus defensas traseras.

Espaciamiento promedio ( ) Es el promedio de todos los espaciamientos simples, Si,

existentes entre los diversos vehículos que circulan por una vialidad. Por tratarse de un

promedio se expresa en metros por vehículo (m/veh) y se calcula, mediante la siguiente

expresión:

Donde:

= espaciamiento promedio (m/veh)

N = numero de vehículos (veh)

N-1 = numero de espaciamiento (veh)

hi = espaciamiento simple entre el vehículo i y el vehículo i + 1

Obsérvese que las unidades del espaciamiento promedio (m/veh) son las unidades

inversas de la densidad k (veh/m), por lo que también puede plantearse la siguiente

relación:

2.3.2.4. Relación entre el flujo, la velocidad, la densidad, el intervalo y el

espaciamiento

Al observar dos vehículos consecutivos, implícitamente se les asocia atributos tanto en

el espacio como en el tiempo. Así por ejemplo, el paso es el tiempo necesario para que el

vehículo recorra su propia longitud, y la brecha o claro es el intervalo de tiempo libre

disponible entre los dos vehículos, equivalente a la separación entre ellos medidos desde

la defensa trasera del primer vehículo hasta la defensa delantera del segundo vehículo,

dividida por la velocidad (la del segundo vehículo o la del grupo de vehículos si todos

ellos viajan a la misma velocidad).

Considerando a un grupo vehicular que se mueve a una velocidad ( )

aproximadamente constante, su intervalo promedio ( ) y espaciamiento promedio ( )

se pueden relacionar así:

Espacio = (Velocidad)(Tiempo)

= ( ) ( )

Como se puede ver en la anterior expresión, para un grupo de vehículos, el intervalo

promedio y el espaciamiento promedio se relacionan a través de la velocidad media

espacial.

También como cualquier otro fluido continuo, el flujo de la corriente de tránsito puede

definirse en términos de sus tres variables principales, la tasa de flujo q, la velocidad v, y

la densidad k.

Por las ecuaciones anteriores se sabe que:

Reemplazando estos dos valores en la ecuación tenemos:

De donde:

A la anterior correlación se la conoce como la ecuación fundamental de flujo vehicular,

que en forma general se expresa como:

Los resultados numéricos dados por la ecuación fundamental de flujo vehicular

dependen del método de la medición empleado para definir cada una de las variables y

de la forma de promediarlas, ya que existen mediciones de tipo puntual, mediciones obre

distancias o tramos específicos y mediciones dentro de todo un sistema.

2.4. Congestionamiento

2.4.1. Introducción

En los periodos de máxima demanda, el movimiento vehicular se ha tornado deficiente

con perdidas de velocidad, lo que hace que el sistema tienda a saturarse, hasta llegar a

funcionar a niveles de congestionamiento con las demoras y colas asociadas.

Las demoras pueden causarlas los dispositivos para el control de tránsito al interrumpir

el flujo y las ocasionadas por la misma corriente vehicular en situaciones de flujo

continuo. En el primer caso, todos los tipos de semáforos, así como las señales de ALTO

y CEDA EL PASO producen detenciones en un viaje normal. En el segundo caso, se

tienen demoras periódicas que ocurren cuando hay un cuello de botella, durante las

mismas horas del día y las demoras no periódicas ocasionadas por incidentes (accidentes

o vehículos descompuestos) o cierres eventuales de un carril.

La influencia de todas estas demoras puede medirse como una relación de demora, que

consiste en la diferencia entre la relación de movimiento observado y la relación de

movimiento considerada como normal para diferentes tipos de vías urbanas. Los valores

mínimos para la relación del movimiento normal en término de velocidad de recorrido

son: para autopistas de 56 km/h, para arterias principales 40 km/h y para calles

secundarias 32 km/h, según normas internacionales.

Con estos datos se puede conocer, comparativamente, cuales son las calles de la ciudad

que están en condiciones mas criticas. También se puede comparar las calles de una

ciudad a otra, conociendo alguna calle que opere en condiciones ideales, para así

establecer la comparación con las otras que se hayan medido y saber el grado de

congestionamiento en que se encuentran.

Las demoras y las colas, resultado del congestionamiento, es un fenómeno de espera

comúnmente asociado a muchos problemas de tránsito.

2.4.2. Significado analítico de la congestión

En general la capacidad de un sistema es el número máximo de vehículos que pueden ser

procesados por unidad de tiempo. De allí que, la congestión ocurre porque el sistema

tiene una capacidad limitada y la demanda supera a la misma.

Considérese un sistema con una capacidad µ entidades por unidad de tiempo, conocida

también como tasa de servicio. Como se recuerda, la capacidad es la tasa máxima y su

inverso es el intervalo máximo, entonces puede decirse que cada vehículo consume un

tiempo promedio tp en ser procesado de:

Si los vehículos llegan a una tasa λ por un idad de tiempo, entonces el tiempo total de

procesamiento tT por vehículo será de:

Si λ>µ, puede ocurrir que:

1.) El sistema colapse, esto es que exista una completa congestión tal que no se

muevan los vehículos (tT=∞)

2.) Se forme una cola de espera que crece cada vez mas (tp→∞)

3.) Bajo condiciones de estado no estacionarias, solamente cuando λ>µ por un

intervalo limitado de tiempo, la cola que se forma eventualmente se disipa.

Por otra parte, si λ y/o µ son variables aleatorias, incluso cuando λ<µ, las colas se

pueden formar.

Por lo anterior, en cualquier condición, el tiempo total de procesamiento tT, por unidad,

es igual al tiempo promedio de procesamiento tp mas el tiempo de demora tD. Esto es:

2.4.3. Elementos de un sistema de filas en espera

Para caracterizar un fenómeno de espera en un sistema vial de servicios, es necesario

responder a interrogantes como:

• ¿A que hora empieza y termina el congestionamiento?

• ¿Cuál es el número medio de vehículos en el sistema?

• ¿Cuál es el número medio de vehículos en la cola?

• ¿Cuál es el tiempo medio del sistema?

• ¿Cuál es el tiempo medio de espera o demora media?

• ¿Cuál es la longitud máxima de la cola?

• ¿Cuál es la demora máxima?

• ¿Cuál es la demora total de todo el tránsito?

• ¿Cuál es la proporción de tiempo en que se utiliza el sistema?

• ¿Cual es la proporción del tiempo en l que el sistema permanece inactivo?

Se genera una cola cuando los vehículos llegan a una estación de servicio cualquiera, ya

sea, por ejemplo, un estacionamiento, una intersección con semáforos o no, un cuello de

botella, un enlace de entrada a una autopista, un carril especial de vuelta, etc. La

prestación del servicio para cada llegada toma cierto tiempo y puede ofrecerlo una o mas

estaciones.

Los vehículos llegan al sistema a una tasa de llegadas λ. Entran a la estación de servicio

si esta desocupada, donde son atendidos a una tasa media de servicio µ, equivalente a la

tasa de salidas. Si la estación de servicio esta ocupada se forma en la parte de la cola a

esperar ser atenidos.

Frecuentemente, tanto la tasa de llegadas como la tasa de servicios varían, causando que

también variara la formación de colas. Se define la cola como el numero de vehículos

que esperan ser servidos, sin incluir aquellos que están actualmente siendo atendidos.

Para considerar de una manera apropiada un sistema de filas de espera se requiere tener

en cuenta la naturaleza de su comportamiento, puesto que tanto las llegadas como los

servicios varían con el tiempo. En este sentido, el comportamiento de la cola y los

modelos necesarios para describirla, o caracterizarla, dependen de la representación

explicita de los siguientes elementos que conforman el proceso:

2.4.4. Análisis deterministico del congestionamiento

El análisis deterministico consiste en el cálculo preciso del valor de una variable en

función de ciertos valores específicos que toman otras variables. Esto solamente ocurrirá

un valor de la función objetivo para un conjunto dado de valores de las variables de

entrada.

En situaciones de congestionamiento, donde los patrones de llegada y de servicios son

altos, los enfoques a nivel macroscópico son los que mas se aproximan a este fenómeno,

describiendo la operación vehicular en términos de sus variables de flujo, generalmente

tomadas como promedios.

2.4.4.1. Análisis de intersección con semáforos con régimen D/D/1

La intersección con semáforos es uno de los ejemplos más típicos de un fenómeno de

espera, puesto que por la presencia de la luz roja siempre existirá la formación de colas

de vehículos. bajo condiciones no saturadas del tránsito, esto es, para cada ciclo las

llegadas son menores que la capacidad de acceso, de manera que los vehículos que se

encuentran en la cola no esperan mas de un ciclo del semáforo para ser servidos por el

semáforo o estación de servicio.

La capacidad de un acceso a una intersección con semáforos se expresa en términos de

flujo de saturación s. Cuando el semáforo cambia a verde, el paso de los vehículos a

través de la línea de ALTO se incrementa rápidamente a una tasa equivalente al flujo de

saturación, la cual se mantiene constante hasta que la cola se disipa o hasta que termina

el verde. El flujo de saturación es la tasa máxima de salidas que puede ser obtenida

cuando existen colas.

2.4.4.2. Análisis de cuellos de botella

En vialidades de flujo continuo, los cuellos de botella se presentan básicamente en

aquellos tramos donde la sección transversal reduce su ancho en términos del número de

carriles. En aquellas situaciones donde la demanda vehicular λ (llegadas) al inicio del

cuello de botella supera la capacidad µ (salidas) de este, se presentan problemas de

congestionamiento justamente en el tramo anterior al cuello de botella.

2.5 Capacidad Vial

2.5.1 Introducción

Para determinar la capacidad de un sistema vial, rural o urbano, no solo es necesario

conocer sus características físicas o geométricas, sino también las características de los

flujos vehiculares, bajo algunas condiciones de operación sujetas a los dispositivos de

control de tránsito y al flujo vehicular en sí.

Así mismo, no puede tratarse la capacidad de un sistema vial sin hacer referencia a otras

consideraciones importantes que tienen que ver con la calidad del servicio

proporcionado.

Por lo tanto, un estudio de capacidad de un sistema vial es al mismo tiempo un estudio

cuantitativo y cualitativo, el cual permite evaluar la suficiencia (cuantitativo) y la calidad

(cualitativo) del servicio ofrecido por el sistema a los usuarios.

2.5.2. Principios y conceptos generales

2.5.2.1. Concepto de capacidad vial

En las fases de planeación, estudio, proyecto y operación de carreteras y calles, la

demanda de tránsito, presente o futura, se considera como una cantidad conocida. Una

medida de la eficiencia con la que un sistema vial presta servicio a esta demanda, es su

capacidad.

La capacidad de una infraestructura vial es el máximo número de vehículos que pueden

pasar por un punto o un carril durante un intervalo de tiempo dado, bajo las condiciones

prevalecientes de la infraestructura vial, del tránsito y de los dispositivos de control.

El intervalo de tiempo utilizado en la mayoría de los análisis de capacidad vial es de 15

minutos, debido a que se considera que este es el intervalo más corto durante el cual

puede presentarse un flujo estable. Como se sabe, que el volumen en 15 minutos así

obtenido es convertido a tasa de flujo horaria, entonces la capacidad de un sistema vial,

es la tasa máxima horaria.

La infraestructura vial, sea esta una carretera o calle, puede ser de circulación continua o

discontinua. Los sistemas viales de circulación continua no tienen elementos externos al

flujo de tránsito, tales como los semáforos y señales de alto que produzcan

interrupciones en el mismo. Los sistemas viales de circulación discontinua tienen

elementos fijos que provocan interrupciones periódicas de flujo de tránsito,

independientemente de la cantidad de vehículos, tales como los semáforos, las

intersecciones de prioridad con señales de alto y ceda el paso, y otros tipos de

regulación.

Dependiendo del tipo de infraestructura vial a analizar, se debe establecer u

procedimiento para el calculo de su capacidad y calidad de servicio.

Por lo tanto, el principal objetivo del análisis de capacidad, es estimar el máximo

número de vehículos que un sistema vial puede soportar con la seguridad de un flujo

continuo.

A su vez, mediante los análisis de capacidad, también se estima la cantidad máxima de

vehículos que el sistema vial puede soportar mientras se mantiene una determinada

calidad de servicio, introduciéndose aquí el concepto de nivel de servicio.

2.5.2.2. Concepto de nivel de servicio

Para medir la calidad de flujo vehicular se usa el concepto de nivel de servicio. Es una

medida cualitativa que describe las condiciones de operación de un flujo vehicular, y de

su percepción por los choferes. Estas condiciones se describen en temimos de factores

tales como la velocidad y el tiempo de recorrido, la libertad de realizar maniobras, la

comodidad, la conveniencia y la seguridad vial.

De los factores que afectan el nivel del servicio, se distinguen los internos y los externos.

Los internos son aquellos que corresponden a variaciones en la velocidad, en el

volumen, en la composición del tránsito, etc. Entre los externos están las características

fijas, tales como el ancho de los carriles, la distancia libre lateral, el ancho de cunetas,

las pendientes, etc.

2.5.2.3. Condiciones prevalecientes

Es necesario tener en cuenta el carácter probabilístico de la capacidad, por lo que puede

ser mayor o menor en un instante dado. A su vez, como la definición misma lo dice, la

capacidad se define para condiciones variantes que dependen de:

1. Condiciones de la infraestructura vial

Son las características fijas de la carretera o la calle, el desarrollo de su entorno, las

características geométricas (ancho de carriles, obstrucciones laterales, velocidad del

proyecto, restricciones para el rebase) y el tipo de terreno donde se aloja la

infraestructura vial.

2. Condiciones de tránsito

Se refiere a la distribución del tránsito en el tiempo y en el espacio; a su composición en

tipos de vehículos como livianos, camiones, autobuses, etc. a la distribución de carriles,

y a la dirección de los mismo.

3. Condiciones de los controles

Hace referencia a los dispositivos para el control de tránsito, tales como los semáforos

(fases, longitudes de ciclo, repartición de verdes, etc.), las señales restrictivas (alto, ceda

el paso, no estacionarse, solo vueltas a la izquierda, etc.) y las velocidades limites.

2.5.2.4. Condiciones base o ideales

Una condición base o ideal, es una condición optima estándar, que deberá ser ajustada

para tener en cuenta la condiciones inicial. Las condiciones base asumen buen estado del

tiempo, buenas condiciones del pavimento, usuarios familiarizados con el sistema vial y

sin impedimentos en el flujo vehicular. Por lo anterior, se puede plantear de manera

general, una condición prevaleciente en función de una condición base, mediante

cualquiera de las dos siguientes relaciones:

Condición Prevaleciente = (Condición Base) - (Ajuste)

Condición Prevaleciente = (Condición Base) x (Factor de Ajuste)

Mediante la primera relación se llega a la condición prevaleciente, restando un valor a

la condición base con las mismas unidades de la característica o variable analizada. Y

mediante la segunda relación se llega a la condición prevaleciente, multiplicando la

condición base por un factor de ajuste, que generalmente es menor o igual a uno.

2.5.2.5. Niveles de análisis

El procedimiento básico en general, para los diferentes tipos de infraestructuras viales,

considera tres niveles de aplicación de la metodología de análisis de capacidades y

niveles de servicio.

1. Análisis operacional

Es la aplicación que requiere mayor precisión, orientada hacia las condiciones existentes

o anticipadas de la infraestructura vial, el tránsito y los dispositivos de control. La

aplicación mas útil del análisis operacional es cuando se requiere evaluar el efecto de

una medida de corto a mediano alcance, o una mejora de bajo costo, tales como; sentido

de los carriles, implementación de dispositivos de control, cambio de la programación de

un semáforo y ubicación de paradas o el aumento del radio de curva en una carretera,

etc.

El análisis produce resultados para la comparación de alternativas. Estos datos deben ser

recogidos en campo y generalmente analizados en un laboratorio.

2. Análisis de diseño o proyecto

Este nivel de análisis principalmente se lo utiliza para establecer las características

físicas detalladas que le permiten a un sistema vial nuevo o modificado operar a un nivel

de servicio deseado. Tales características pueden ser; numero básico de carriles

requerido, necesidad de carriles auxiliares o de vueltas, anchos de carril, valores de

pendientes longitudinales, longitud de carriles adicionales, anchos de aceras y cruces

peatonales, dimensionamiento de bahías para transporte público, etc.

Los datos requeridos son relativamente detallados y están basados en los atributos de

diseño propuestos, por lo que la precisión de esta aplicación es intermedia, más aun si se

tiene en cuenta la incertidumbre que existe en el pronóstico de la demanda futura de

tránsito..

3. Análisis de planeamiento

Esta dirigido hacia las estrategias de largo plazo, cuando se empieza a planear un

elemento del sistema vial y no se conocen con exactitud todos los detalles necesarios,

especialmente los relativos a la demanda de tránsito, por lo que la aplicación es menos

precisa y se suelen emplear valores por defecto. Los estudios se enfocan, a una posible

configuración del sistema vial o parte de el, impacto de un desarrollo propuesto,

pronostico de los años futuros en los cuales la operación de un sistema vial caerá por

debajo de servicio deseado, políticas de gestión de tránsito, etc.

2.5.3.. Niveles de servicio

1. Nivel de servicio A

Representa circulación a flujo libre. Los usuarios, considerados en forma individual,

poseen una altísima libertad para seleccionar sus velocidades deseadas y maniobrar

dentro del tránsito. El nivel general de comodidad y conveniencia proporcionado por la

circulación es excelente.

2. Nivel de servicio B

Están aun dentro del rango de flujo libre, aunque empiezan a observar otros vehículos

integrantes de la circulación. La libertad de selección de las velocidades deseadas sigue

relativamente intacta, aunque disminuye un poco la libertad de maniobra. El nivel de

comodidad es inferior, porque la presencia de otros vehículos comienza a influir en el

comportamiento individual de cada uno.

3. Nivel de servicio C

Pertenece al rango de flujo estable. La selección de velocidad se ve afectada por la

presencia de otros, y la libertad de maniobra comienza a ser restringida. El nivel de

comodidad y conveniencia desciende notablemente.

4. Nivel de servicio D

Representa una circulación de densidad elevada, aunque estable. La velocidad y libertad

de maniobra quedan seriamente restringidas, y el usuario experimenta un nivel general

de comodidad y conveniencia bajo. Pequeños incrementos en el flujo ocasionan

problemas de funcionamiento, incluso con formación de pequeñas colas.

5. Nivel de servicio E

El funcionamiento esta en el, o cerca del, limite de su capacidad. La velocidad de todos

se ve reducida a un valor bajo, bastante uniforme. La liberad de maniobra para circular

es extremadamente difícil, y se consigue forzando a los vehículos a ceder el paso. Los

niveles de comodidad y conveniencia son enormemente bajos, siendo muy elevada la

frustración de los conductores. La circulación es normalmente inestable, debido a que

los pequeños aumentos de flujo o ligeras perturbaciones de tránsito producen colapsos.

6. Nivel de servicio F

Representa condiciones de flujo forzado. Esta situación se produce cuando la cantidad

de tránsito que se acerca a un punto crítico, excede la cantidad que puede pasar por el.

En estos lugares se forman colas donde la operación se caracteriza por la existencia de

repetidas paradas y arranques, extremadamente inestable, típicas de lo cuellos de botella.

2.3.4. Intersecciones con semáforos

2.5.4.1. Características generales

Ahora se va a presentar de una manera general el análisis operacional de intersecciones

con semáforos bajo condiciones de circulación discontinua. Condiciones que tienen que

ver con la geometría, el tránsito y los semáforos mismos.

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

semáforos, la capacidad no esta totalmente correlacionada con determinado nivel de

servicio. El análisis de capacidad, implica el cálculo de la relación volumen/capacidad

para movimientos críticos en carriles simples o agrupados, mientras que el análisis de

nivel de servicio, se basa en la demora media de los vehículos detenidos por la acción de

los semáforos.

2.5.4.2. Niveles de servicio

El nivel de servicio de una intersección con semáforos se define a través de las demoras,

las cuales representan para el usuario una medida del tiempo perdido de viaje, el

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 periodo de análisis de 15 minutos, considerado como periodo

máximo de demanda.

En la tabla 2.1 se definen los seis niveles de servicio, cuyas características principales

están dadas por:

Nivel de

servicio

Demora por

semáforo

(Segundos/ vehículo)

A

B

C

D

E

F

<=10

>10-20

>20-35

>35-55

>55-80

>80

Tabla 2.1 . Niveles de servicio en intersecciones con semáforos

1. Nivel de servicio A

Operación con demoras muy bajas, menores de 10 segundos por vehículo. La mayoría

de los vehículos llegan durante la fase verde y no se detienen del todo. Longitudes de

ciclo corto pueden contribuir a las demoras mínimas.

2. Nivel de servicio B

Operación con demoras entre 10 y 20 segundos por vehículo. Algunos vehículos

comienzan a detenerse.

3. Nivel de servicio C

Operación con demoras entre 20 y 35 segundos por vehículo. La progresión del tránsito

es regular y algunos ciclos empiezan a malograrse.

4. Nivel de servicio D

Operación con demoras entre 35 y 55 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 verde/rojo altas. Muchos vehículos se detienen y se hacen más

notables los ciclos malogrados.

5. Nivel de servicio E

Operación con demoras entre 55 y 80 segundos por vehículo. Se considera como el

límite aceptable de demoras. Las demoras son causadas por progresiones pobres, ciclos

muy largos y relaciones verde/rojo muy altas.

6. Nivel de servicio F

Operación con demoras superiores a los 80 segundos por vehículo. Los flujos de llegada

exceden la capacidad de los accesos de la intersección, lo que ocasiona

congestionamiento y operación saturada.

2.6. Tipos de simulación

2.6.1. Simulación Microscópica

Un simulador microscópico, simula el comportamiento de cada vehículo cada décima de

segundo. Los vehículos pueden variar sus características físicas o de rendimiento y

puede ser adecuado a las necesidades del usuario. Se simula en detalle la aceleración,

desaceleración, intervalo entre vehículos, cambios de carril, confluencias e

incorporaciones, situaciones que pueden ser afectadas por el comportamiento del

conductor, las características del vehículo o la geometría de la vía. Un simulador

microscópico incluye parámetros de defecto para los modelos más importantes de

comportamiento. Sin embargo, el usuario puede cambiar estos parámetros fácilmente

para calibrar el software a casos específicos.

Figura 2.2 . Izquierda: Macrosimulación. Derecha: microsimulación

2.6.2. Simulación Macroscópica y Mesoscópica

Otro tipo de simulación puede analizar redes de área extensas con diferentes grados de

fidelidad y con diferentes métodos de simulación. En el simulador mesoscópico, los

vehículos son reunidos en células y corrientes de tráfico y sus movimientos están

basados en capacidades y funciones de velocidad-densidad predefinidas. Los vehículos

individuales son rastreados pero sus movimientos utilizan funciones agregadas de

velocidad-densidad en vez de los modelos de seguimientos de vehículos y de cambio de

carril. En el simulador macroscópico los movimientos de los vehículos están basados en

funciones de volumen demora que dependen de la clasificación del sistema de vías. La

operación del sistema semafórico no se modela explícitamente en los modelos

mesoscópica y macroscópico. Más bien, los planes semafóricos se convierten en

capacidades equivalentes para los movimientos de giro. Antes de que los vehículos

ingresen o salgan de un segmento se examina la restricción de capacidad o el efecto de

las colas, de manera que se formarán colas cuando no exista capacidad suficiente en el

sentido del tráfico. Se utiliza aun una metodología basada en el tiempo, pero las medidas

del tiempo no necesitan ser tan precisas en este tipo de simulaciones.

2.6.3. Simulación Híbrida

Actualmente un buen sistema de simulación debe tener la capacidad de simulación

híbrida mediante la cual una micro simulación de alta fidelidad puede ser combinada en

algunos segmentos de la red con modelación mesoscópica o macroscópica. Se puede

simular con micro simulación partes de la red de mayor interés y otras partes con

métodos de menor detalle. Esta capacidad de simulación híbrida hace posible simular

redes muy extensas con potenciales de computación relativamente modestos, ya que

permite disminuir la exigencia de generación de vehículos para análisis individual, y lo

reemplaza por un conjunto de vehículos con un comportamiento general.