Ing. Saúl Ramón Vergel Peñaranda Docente
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Definición de semáforos
Se de deffine com omo o sem emá áfor oro o a los dispo possitivos electromagnéticos y electrónicos, que se usan para facilitar para facilitar el control el control de de tránsito tránsito de de vehículos vehículos y y peat pe aton ones es,, me medi dian ante te in indi dica caci cion ones es vi visu sual ales es de luc uce es de col olor ores es uni nivvers rsal alm men entte aceptados, como son como son el el rojo, rojo, amarillo amarillo y y verde verde.. Su función principal es la de permitir el paso alternadamente a las corrientes de tránsito que cruzan, permitiendo el uso ordenado y seguro del espacio disponible.
Ventajas de los semáforos
Hacen n que el tránsito tránsito se desenvuelva desenvuelva de manera ordenad ordenada, a, Hace asignando el derecho de vía a diversos movimientos.
Permiten iten el flujo de trá tránsit nsito o de call calles es menores a través de Perm arterias mayores y más congestionadas. estos os es más eficien eficiente te y eco económ nómico ico que cualquie cualquierr El uso de est método manual.
Desventajas del uso de semáforos
Causan demoras excesivas
si no se
diseñan apropiadamente. Pueden aumentar
la frecuencia de accidentes en intersecciones, en particular alcances por detrás.
Selección del tipo de Mecanismo de Control.
La selección del tipo de control para una intersección es un proceso particular para cada caso. Cada situación es diferente y debe ser estudiada detalladamente antes de seleccionar el tipo de control adecuado para ella. El Manual de Señalización de Calles y Carreteras de Colombia, considera ciertos niveles de trafico para la instalación de semáforos, de acuerdo al detalle siguiente:
Volumen mínimo de vehículos (condición A) Aquí la intensidad del transito de las vías que se cruzan es la principal justificación.
Tabla 13.1 Volumen Mínimo de Vehículos, Requisito 1
Fuente. Manual de Señalización de calles y carreteras de Colombia. Capitulo 5.
Interrupción al tránsito continuo (condición B) Se aplica cuando las condiciones de operación de una calle princcipal sean tales, que el tránsito de la calle secundaria sufra un retardo o riesgo indebido al entrar en la calle principal o al cruzarla.
Tabla 13.2 Volumen Mínimo de Vehículos, Requisito 2
Fuente. Manual de Señalización de calles y carreteras de Colombia. Capitulo 5.
3. Volumen Mínimo de Peatones: Se usa cuando existe un número significativo de peatones que desean cruzar una calle y el volumen de vehículos de la calle es tal que les impide cruzar la calle sin demoras excesivas o con altos riesgos. Se satisface esta condición, si durante un día representativo en la calle principal se verifican los siguientes volumemos de trânsito, para un período de una hora: a) Si entran 600 o más vehículos por hora en la intersección (total para ambos accesos), o si 1.000 o más vehículos por hora si la calle ppal tiene camellón. b) Si durante el mismo período pico, cruzan 150 o más peatones en el cruce de mayor volumen correspondiente a la calle principal.
4. Experiencia de Accidentes: Es usada para justificar la instalación de un semáforo cuando en un periodo de 12 meses han ocurrido más de cinco (5) accidentes que puedan ser corregidos con la instalación de un semáforo. 5. Cruces Escolares: Se instala un semáforo cuando en un estudio de la frecuencia de brechas adecuadas en el flujo de vehículos, relacionadas con el número y tamaño de los grupos de niños cruzando las calles, es menor al número de minutos que dura el estudio 6. Progresión: Se justifica la instalación de un semáforo cuando es necesario mantener las agrupaciones y velocidades de vehículos apropiadas para obtener flujo continuo de vehículos en una calle. Idealmente, no se deben instalar semáforos a menos de 300 mts entre uno y otro. 7. Sistemas: Se justifica la instalación de un semáforo cuando la intersección común de dos rutas principales tienen un volumen existente de 800 vph durante las horas pico de cualquier día tí pico de la semana o en cada una de cinco horas en un sábado o domingo.
DISEÑO, FASES Y TIEMPO DE SEMAFOROS
FIG. 5.7 POSICION DE LENTES EN UN SEMAFORO DE TRES (3) LUCES
Componentes del semáforo
Componentes del semáforo
Tipos de semáforo
1.
Semáforos de Tiempos Fijos.
2.
Semáforos Accionados por el Tráfico.
3.
Semáforos con Control Centralizado mediante un puesto de control .
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1. Semáforos de tiempo fijo
Se utilizan en intersecciones donde el flujo de tránsito no presentan variaciones importantes en el tiempo, y que no ocasionen demoras o congestionamientos excesivos.
Por su sencillez este tipo de semáforos ha sido hasta ahora el mas utilizado en nuestras zonas urbanas, especialmente cuando se emplean varios semáforos próximos entre si .
2. Semáforos accionados por el tráfico
Estos semáforos reciben información del número de vehículos que llegan por los accesos a través de detectores que se instalan en dichos accesos.
Teniendo en cuenta las intensidades de tráfico el regulador del semáforo decide si debe o no cambiar la fase.
Existen limitaciones de duración máxima y mínima de cada fase para evitar largas esperas, estas duraciones se adaptan automáticamente a las variaciones del tráfico a través del regulador . Los semáforos accionados por el tráfico son ideales para intersecciones en carreteras.
3. Semáforos con control centralizado
Este tipo de semáforos reciben órdenes de un ordenador central, que es el encargado de controlar todos los semáforos de una zona.
Este ordenador recibe información del tráfico por medio de detectores colocados en lugares estratégicos y decide lo que conviene realizar en cada momento.
Estos semáforos son utilizados en grandes zonas urbanas.
CALCULO DE LOS TIEMPOS DEL SEMAFORO
TERMINOS BASICOS (1) In d ic ac ión d e s eñ al : Se
refiere al encendido de una de las luces del semáforo o una combinación de varias luces al mismo tiempo. C ic l o o L o n g i t u d d e c i c lo : Tiempo
necesario para que el semáforo efectúe una revolución completa o secuencia completa de todas las indicaciones de señal del semáforo. M o v i m i e n t o : Maniobra
o conjunto de maniobras de un mismo acceso que tienen el derecho de paso simultáneamente y forman una misma fila.
TERMINOS
BASICOS (2)
Intervalo : : Cualquiera de Cualquiera de las las diversas diversas divisiones divisiones del del ciclo, ciclo, durante durante la la
Fase : : Es Es parte parte del del ciclo ciclo asignada asignada a a cualquier cualquier combinación de combinación de uno uno o o
cual no cual no cambian cambian las las indicaciones indicaciones de de señal señal del del semáforo semáforo..
mas movimientos que mas movimientos que reciben reciben simultáneamente simultáneamente el el derecho derecho de de paso, paso, durante uno o mas mas intervalos intervalos.. Es la la selección selección y ordenamiento de movimientos simultáneos movimientos simultáneos..
Una fase puede significar un solo movimiento vehicular, un solo movimiento peatonal, o una combinación de movimientos vehiculares y peatonales.
Secuencia d e e fases : : Orden predeterminado Orden predeterminado
fases del fases del ciclo ciclo..
en que que ocurren ocurren las
TERMINOS
BASICOS (3)
Reparto : : Porcentaje de Porcentaje de la la longitud longitud del del ciclo ciclo asignado asignado a a cada cada una una de de
las diversas las diversas fases fases..
In In t er er v al a l o d e c am a m b i o o d es e s p ej e j e: Tiemp Tiempo o
de ex expo posi sici ción ón en el intervalo amarillo intervalo amarillo del del semáforo semáforo que que sigue sigue al al intervalo intervalo verde verde.. Es un aviso de aviso de precaución precaución para para pasar pasar de una de una fase fase a a la la siguiente siguiente..
Intervalo t o d o r o j o : : Exposición de Exposición de una una indicación indicación roja roja para para todo todo el el
tránsito que se tránsito que se prepara prepara a a circular circular . Es Es utilizado utilizado en en la la fase fase que que recibe recibe el derecho el derecho de de paso paso después después del del amarillo amarillo de la la fase fase que lo lo pierde, pierde, con el fin de dar un un tiempo tiempo adicional adicional que que permita permita a los los vehículos vehículos despejar la despejar la intersección intersección antes antes de que los los vehículos, vehículos, que que lo lo ganan, ganan, reciban verde reciban verde.. Se Se aplica aplica sobre sobre todo todo en en aquellas aquellas intersecciones intersecciones que que sean sea n exc excesi esivam vament ente e anc anchas has.. También puede ser ser utilizad utilizado o par para a crear una fase una fase exclusiva exclusiva para para peatones peatones..
TERMINOS BASICOS (4)
I n te t e r va v a l o d e c am a m b io i o d e f a s e: Inter Interva valo lo qu que e pu pued ede e
consistir solamente en solamente en un un intervalo intervalo de de cambio cambio amarillo amarillo o o que puede que puede incluir incluir un un intervalo intervalo adicional adicional de de despeje despeje todo todo rojo.. rojo
El intervalo de cambio de fase, titien ene e com omo o fu fun nci ción ón principal alertar principal alertar al usuario al usuario de de un un cambio cambio en en la la asignación asignación del derecho al uso de la intersección . Se deberá considerar el tiempo de percepciónpercepción-reacci ció ón del con co nductor, la dece cele lerraci ció ón y fin fina alm lmen entte el titiem empo po necesario de necesario de despeje despeje de de la la intersección intersección..
Movimientos
Calle "B"
Avenida "A"
Fase "A"
FASES
Fase "B"
Calle "B" Calle "B"
Avenida "A" Avenida "A"
DIAGRAMA DE FASES EN UNA INTERSECCIÓN CON SEMÁFORO
1. Calculo del intervalo de cambio de fase
Intervalo de cambio =
Amarillo
+
Todo Rojo
Tiempo necesario para recorrer la distancia de parada.
Tiempo necesario para cruzar la intersección.
Donde:
y = Intervalo de cambio de fase, amarillo mas todo rojo (s) t = Tiempo de percepción-reacción del conductor (usualmente 1 s.) v = Velocidad de aproximación de los vehículos (m/s) a = Tasa de deceleración (Valor usual 3,05 m/s2) W = Ancho de la intersección (m) L = longitud del vehículo (valor sugerido 6.10 m) La velocidad de aproximación ”v”, se refiere a la velocidad límite prevaleciente o al percentil 85 de la velocidad P 85 .
Fuente. Manual de Señalización de calles y carreteras de Colombia.
Ejemplo 13.1 La velocidad de aproximación de los vehículos a uno de los accesos de una intersección es de 60 Km/h. La longitud promedio de los vehículos es de 6,10 metros y el ancho de la intersección es de 24 metros.
Determinar la longitud del intervalo de cambio de fase. Datos: L
= 6,10 m W = 24 m v = 60 km/h (velocidad de aproximación) Valores supuestos: Para el tiempo de percepción-reacción “t”, t = 1s. Para la tasa de deceleración “a”, a = 3,05 m/s2
Aparece el Amarillo
Despeje total
v=16,67 m/s
Distancia Recorrida en el intervalo Ámbar
W=24 m
L=6,1 m
Solución:
Determinar el intervalo de cambio “y” de fase
Nota: El intervalo de fase es de 6 segundos, compuesto por 4 segundos de amarillo y 2 segundos de todo rojo. Valores muy usuales en este tipo de intersecciones
2. LONGITUD DEL CICLO DE SEMAFOROS
F. V. Webster, demostró que la demora mínima de todos los vehículos en una intersección con semáforo, se puede obtener para una longitud de ciclo óptimo de:
Donde: Co = Tiempo óptimo de ciclo (s) L = Tiempo total perdido por ciclo (s) Yi = Máximo valor de la relación entre el flujo actual y el flujo de saturación para el acceso o movimiento o carril crítico de la fase i. este valor depende del flujo vehicular en cada acceso i. φ = Número de fases del semáforo.
Intervalo de cambio de fase
Aparece el Amarillo
Distancia Recorrida en el intervalo Amarillo
Despeje total
W
L
3. VEHÍCULOS EQUIVALENTES La existencia de vehículos pesados y movimientos hacia la izquierda y hacia la derecha hace necesario introducir factores de ajustes, convirtiendo estos vehículos y estos movimientos en vehículos equivalentes, para tener un parámetro de medición igual. El tipo de vehículo ya sea ligero, pesado o comercial más la dirección de su movimiento ya sea de frente, hacia la izquierda o hacia la derecha hacen necesario el uso de factores de equivalencia.
Donde: fvp = Factor de ajuste por efecto de vehículos pesados PC = Porcentaje de camiones PB = Porcentaje de autobuses PR = Porcentaje de vehículos recreativos EC = Automóviles equivalentes a un camión EB = Automóviles equivalentes a un autobús ER = Automóviles equivalentes a un vehículo recreativo
VEHÍCULOS EQUIVALENTES Los vehículos pesados o comerciales (camiones y autobuses), por su mayor longitud y menor poder de aceleración que los automóviles, necesitan más tiempo para despejar la intersección. Los automóviles equivalentes comúnmente utilizados tanto para camiones, ET, como para autobuses, EB , varían de 1.4 a 1.6, tomándose un valor medio de 1 .5 que supone accesos con pendientes cercanas al 0% y predominio de camiones livianos o medianos. Sin embargo, estos valores pueden ser mayores, como lo informa un estudio de tránsito realizado para la Ciudad de México [1], en el que se utilizaron 2.0 automóviles equivalentes por un autobús y un camión, respectivamente, y 3.5 automóviles equivalentes por un camión con remolque. Para intersecciones, la metodología del HCM 2000 utiliza 2.0 automóviles equivalentes para vehículos pesados (camiones y autobuses).
FLUJOS DE AUTOMÓVILES DIRECTOS EQUIVALENTES
Donde:
q ADE Ev VHMD FHMD fvp
= Flujos de automóviles directos equivalentes = Automóviles directos equivalentes (ver tabla 13.3 Y 13.4) = Volumen horario de máxima demanda = Factor de hora de máxima demanda = Factor de ajuste por efecto de vehículos pesados
Estos factores, que se utilizan para convertir automóviles que dan vuelta a automóviles directos equivalentes, ADE , varían de acuerdo a los valores mostrados en la tabla 13.3 para vueltas hacia la izquierda (E VI) y en la tabla 13.4-para vueltas hacia la derecha (E VC)
Tabla 13.3 Automóviles directos equivalentes para vueltas hacia la izquierda (E VI)
Tabla 13.4 Automóviles directos equivalentes para vueltas hacia la derecha (E VD)
4. FLUJO DE SATURACIÓN Y TIEMPO PERDIDO
Cuando el semáforo cambia a verde, el paso de los vehículos que cruzan la línea de alto, se incrementa rápidamente a una tasa llamada flujo d e saturación . La cual permanece constante hasta que la fila de vehículos se disipa o hasta que termina el verde.
La tasa de vehículos es menor durante los primeros segundos, mientras los vehículos aceleran hasta alcanzar una velocidad de marcha normal.
EL FLUJO DE SATURACION ES L A TASA MAXIMA DE VEHICULOS QUE CRUZAN L A L IN EA , C UA N DO EXISTEN FILAS Y ESTAS A UN PERSISTEN HASTA EL FINAL DEL PERIODO VERDE .
EL HCM 2000 DEFINE UN FLUJO DE 1800 VPHPC
FLUJO DE SATURACIÓN Y TIEMPO PERDIDO
Demora inicial
A
E E O
L D
O
D D
Curva de flujo actual
D
A O
A I
G R C
P
R
R
Tiempo verde efectivo g
a Curva de flujo efectivo
E S N
U
A
s T , A
E
e E
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ói a
R ul
oj
U D N E D
E A L
S
u t a s
O C
r F
V
A T
c
D
E
A
n
S
Demora final y ganancia
Pérdida inicial
b TIEMPO Entreverde y Fase para el movimiento
e'
Tiempo de verde G
e
f Termina la fase
Fase para el movimiento en conflicto Amarillo
f'
Todo Rojo
DISEÑO, FASES Y TIEMPO DE
Rojo Amarillo Verde
TIEMPO TOTAL PERDIDO POR CICLO Del diagrama anterior, se puede deducir:
Tiempo perdido por ciclo =
Σ
(Ai + TRi)
Donde : Ai = intervalo amarrillo en segundos TRi = intervalo todo rojo en segundos
ASIGNACION DE TIEMPOS VERDES Tiempo Verde Efectivo Total (g T ):
Donde: g T = Tiempo verde efectivo total por ciclo disponible para todos los accesos. C = Longitud actual del ciclo (redondeando C a los 5 segundos mas próximo). L = Tiempo total perdido por el Ciclo (s) Ai = Intervalo amarillo en segundos TRi = Intervalo todo rojo en segundos.
Donde: Y i= Máximo valor de la relación entre el flujo actual y el flujo de saturación para el acceso o movimiento o carril critico de cada fase “i”. φ = Número de fases.
Ejemplo 13.2 La parte a) de la figura 13.8 muestra los volúmenes horarios máximos mixtos en una intersección. Con estos volúmenes y los otros datos complementarios que se anexan, y suponiendo que el flujo de saturación característico en la intersección es de 1,800 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 la izquierda permitidas (estas vueltas no serán protegidas debido a sus bajos volúmenes). La fase 1 maneja el sentido Este- Oeste y viceversa (EW — WE) y la fase 2 el sentido Norte-Sur y viceversa (NS — SN).
En los cruces peatonales, existe un número bajo de peatones en conflicto (50 peatones/hora).
VOLUMENES HORARIOS DE MAXIMA DEMANDA
FASES DE LA INTERSECCION
1. Conversión de los volúmenes mixtos a automóviles directos equivalentes : ADE Factor
por presencia de vehículos pesados:
LOS FLUJOS EQUIVALENTES PARA EL ACCESO NORTE CON MOVIMIENTO DIRECTO SON:
Vuelta a la izquierda Nótese que el volumen opuesto corresponde a 376 veh/h en un carril Interpolando este volumen en la tabla 13.3 se obtiene un equivalente E VI=4.7 Por lo tanto
Vuelta a la derecha Para un volumen bajo de peatones en conflicto (50 peatones/hora) con los vehículos que dan vuelta ala derecha, en la tabla 13.4 se obtiene un equivalente E VD = 1.21 Por lo tanto
Flujo total equivalente en el acceso
Efectuando este mismo procedimiento, la parte b) de la figura muestra los flujos actuales en automóviles directos equivalentes por hora, para todos los accesos de la intersección.
VEHICULOS EQUIVALENTES EN LA INTERSECCION
Tabulado para los diferentes accesos
3. Calculo de la longitud de los intervalos de cambio yi Valores supuestos para la longitud L de los vehículos, el tiempo de percepción reacción t y la tasa de desaceleración:
Intervalo
de cambio para los accesos Este y Oeste (Fase 1):
3. Calculo de la longitud de los intervalos de cambio yi Valores supuestos para la longitud L de los vehículos, el tiempo de percepción reacción t y la tasa de desaceleración:
Intervalo
de cambio para los accesos Norte y Sur (Fase 2)
4.Tiempo perdido por fases
5. Tiempo total perdido por ciclo: L
6. Máximas relaciones de flujo actual (q) a flujo de saturación (s) por carril para cada fase :
Donde qimax, representa el flujo crítico o máximo por carril de la fase i. Por lo tanto:
7. Cálculo de la longitud del ciclo óptimo: C0 Utilizando la ecuación de Webster, se tiene:
Longitud de ciclo a utilizar:
8. Tiempo verde efectivo total: g
Reparto
de los tiempos verdes efectivos: gi
La asignación de los tiempos verdes efectivos para cada fase son:
9. Determinación de los tiempos verdes reales: Gi
Los tiempos verdes reales para cada fase son:
La figura 13.9 muestra el diagrama de bandas del reparto del tiempo del ciclo en las dos fases dadas,
Ejemplo 13.3 En la parte a) de la figura 13.10 se presentan los volúmenes máximos horarios en vehículos mixtos en la intersección de dos arterias principales. Adicionalmente se conocen los siguientes datos: Porcentaje
de autobuses: 6% acceso Norte. 9% acceso Sur. 11% accesos Este y
Oeste. No hay presencia de camiones. Factor de la hora de mínima demanda: 0.85 para todos los accesos. Automóviles equivalentes: 1.5 por autobuses. 1.05 por vueltas a la izquierda (protegidas). 1.18 por vueltas a la derecha, sin peatones en conflicto. Según los anchos existentes de los carriles y las fajas separadoras centrales de la intersección, considérese para cada fase un intervalo amarillo de 3 segundos y un intervalo todo rojo de 2 segundos. Debido
a la disponibilidad de carriles especiales de vuelta a la derecha en los accesos Este, Sur y Oeste, los vehículos realizan esta maniobra sin la influencia del semáforo, excepto los del acceso Norte donde la vuelta a la derecha es compartida con movimientos directos Flujo de saturación: 1,800 automóviles directos equivalentes por hora de luz verde por carril.
Se quiere determinar la programación de los tiempos del semáforo, operando la intersección en un plan de cuatro fases, una para cada acceso, como se muestra en la parte b) de la figura 13.10
COORDINACIÓN DE SEMÁFOROS SISTEMAS DE COORDINACIÓN
Los sistemas coordinados pueden, o no, estar sujetos a un control maestro. En caso de existir, la interconexión puede lograrse mediante cables o radios. En los controles locales de estos sistemas, se emplean motores de sincronización o de inducción, o bien, dispositivos electrónicos de tiempo. En general, los semáforos de tiempo fijo dentro de un radio de 400 metros y que regulan las mismas condiciones de tránsito, deben funcionar coordinadamente. Aún a distancias mayores, pueden resultar convenientes. Existen cuatro sistemas de coordinación de semáforos de tiempo fijo, a saber:
1. Sistema simultáneo Todos los semáforos muestran la misma indicación aproximadamente al mismo tiempo, útil para coordinar intersecciones muy cercanas. En condiciones de tránsito muy intenso puede dar mejores resultados que el sistema progresivo. Las duraciones de los ciclos y sus subdivisiones están controladas por las necesidades de una o dos de las intersecciones más importantes, lo que puede dar lugar a serias fallas en las demás. La relación entre la velocidad, ciclo y distancia, puede expresarse así:
Donde: v = velocidad de progresión entre intersecciones (km/h) D = distancia entre intersecciones (m) C = duración del ciclo (s)
2. Sistema alternado Los semáforos de intersecciones cercanas, por grupos, muestran indicaciones alternadas, a lo largo de una ruta. En el sistema sencillo se tienen indicaciones contrarias en semáforos adyacentes. Los sistemas alternos dobles y triples consisten de grupos de dos y tres semáforos que, respectivamente, muestran indicaciones contrarias. Mejora la circulación de los grupos de vehículos en comparación con el sistema anterior. Habrá más fluidez si las longitudes de las calles son más uniformes. En estas condiciones se consigue una banda del 100% siempre y cuando la velocidad de los vehículos sea:
No se adapta muy bien cuando las cuadras son desiguales. El sistema doble reduce la capacidad de la calle con volúmenes altos.
El sistema alterno es operado con un solo control, pero puede usar controles individuales, lo que es una ventaja sobre el sistema anterior. La imagen de la figura 13.12 ilustra un sistema centralizado a través del cual se coordina, supervisa y monitorea la operación de forma remota de un gran número de semáforos en la ciudad.
Figura 13.12 Sistema Centralizado (cortesía SEMEX)
3. Sistema progresivo simple o limitado Este sistema trata de varios semáforos sucesivos, a lo largo de una calle, que dan la indicación de verde de acuerdo con una variación de tiempo que permite, hasta donde es posible, la operación continua de grupos de vehículos a velocidad fija en “ondas verdes” . Cada intersección puede tener una división diferente de ciclo, pero dicha división permanece fija. Este sistema puede ser supervisado por un control maestro para mantener las relaciones debidas de tiempo entre las indicaciones de los semáforos. Es necesario realizar revisiones periódicas de los controles, por variaciones debidas a cambios de voltaje y temperatura.
4. Sistema progresivo flexible En este sistema es posible que cada intersección con semáforos varíe automáticamente en varios aspectos. Mediante el uso de controles de intersecciones con carátulas múltiples se pueden establecer varios programas para subdividir el ciclo. Además, es posible cambiar los desfasamientos con la frecuencia deseada. Se pueden establecer programas de tiempo predeterminado en los controles múltiples para dar preferencia a las circulaciones en las horas de máxima demanda. No obstante que todo el sistema usa un ciclo común, la duración y subdivisión de éste pueden variar en función de los cambios de volumen de vehículos. Con base en la variación de los volúmenes de tránsito y la selección de la velocidad adecuada, se puede lograr un movimiento continuo a lo largo de una arteria, especialmente si es de un solo sentido.
La supervisión de los controles individuales de las intersecciones se logra desde un control maestro a través de circuitos interconectados por medio de señales de radio o bien, por intermedio de líneas telefónicas o fibra óptica. Para obtener la máxima flexibilidad de este sistema, los recuentos de tránsito se deben efectuar frecuentemente. Este sistema es el que da mejores resultados para intersecciones ubicadas a distancias variables.
El arreglo más usual en área urbanas proporciona tres diferentes programas: a) dando prioridad al flujo de entrada a la zona comercial, durante la mañana; b) equilibrando ambas direcciones de movimiento, fuera de las horas de máxima demanda; c) dando prioridad al flujo que sale de la zona comercial, en el otro período de grandes volúmenes, durante la tarde.
DIAGRAMA ESPACIO-TIEMPO Mediante el diagrama espacio-tiempo, se pueden proyectar los desfasamientos para obtener un movimiento continuo a lo largo de una arteria. Como complemento del método gráfico puede verificarse el proyecto por el método matemático, que permite conocer a fondo las condiciones en que funcionará el sistema. El ejemplo de dicho diagrama, que se presenta a continuación, ilustra los diferentes factores que intervienen.
Ejemplo 13.4 La figura 13.13 muestra una arteria principal con circulación en un sentido, compuesta por seis intersecciones, A, 8, C, D, E y F, separadas entre si 140, 180, 280, 280 y 140 metros, respectivamente. Se desea dibujar el diagrama espacio-tiempo, que permita obtener una velocidad de progresión de 40 km/h en un ciclo de 60 segundos, repartido en 27 segundos de verde, 3 segundos de amarillo y 30 segundos de rojo.
Figura 13.13 Diagrama espacio-tiempo para coordinación de semáforos
La velocidad de crucero o progresión está dada por la relación del espacio recorrido dividido entre el tiempo. Gráficamente dicha velocidad se representa por la pendiente de la banda Con respecto al eje vertical de tiempos. La finalidad del diagrama espacio-tiempo, en el que Las representaciones verticales de la distribución de tiempos de los semáforos pueden variar en tanteos sucesivos, es encontrar los desfasamientos necesarios de una intersección a otra para obtener la velocidad (pendiente) y el ancho de banda más convenientes. Así, por ejemplo, el desfasamiento entre la intersección A y la Intersección B es:
PROGRAMAS DE CÓMPUTO Debido a la complejidad del gran número de variables que intervienen en el fenómeno del flujo vehicular en redes viales urbanas, y a la dificultad, algunas veces, del entendimiento de cómo ellas caracterizan el tránsito, en muchas situaciones la toma de decisiones se basa en la experimentación, dando como resultado proyectos viales muy alejados de la realidad en la solución de un determinado problema. Lógicamente esto hace que no existan propuestas de alternativas de solución o que éstas sean reducidas. Por lo tanto, en la medida que los problemas de la circulación vehicular se enfoquen técnica y científicamente, mediante la elaboración de un método específico o mediante la utilización de ciertas metodologías, como por ejemplo la adaptación de modelos de optimización y simulación a las condiciones locales, se podrán generar diferentes alternativas de solución, las cuales se pueden poner a prueba a un bajo costo antes de su implantación y, ejecutar obviamente, la óptima desde el punto de vista técnico y económico.
A continuación se describen de manera muy general los principales programas de cómputo, actualmente de uso universal, que en gran parte tienen que ver con el análisis de la operación de las intersecciones con semáforos, consideradas éstas como uno de los elementos de cualquier sistema vial que más incide en la movilidad.
2. Programa HCS Como se mencionó en el capítulo 12, los procedimientos de capacidad y niveles de servicio del HCM 2000, han sido convertidos en la herramienta informática HCS (Highway Capacity Software: Programas de Capacidad Vial) en su versión 5.2 del año 2005 [13], conocida como HCS+. Específicamente, en lo referente a corrientes vehiculares de flujo discontinuo, con este programa se pueden realizar por una parte análisis operacionales presentes o futuros de intersecciones con semáforos, incluyendo la optimización de los mismos y, por otra parte, análisis de arterias compuestas de intersecciones con semáforos. En este último caso, y ante la posibilidad de realizar optimizaciones de los tiempos de los semáforos, de acuerdo con tipos de llegadas de grupos vehiculares al inicio de la indicación verde, es posible obtener de manera indirecta coordinaciones de los semáforos a lo largo de corredores. Como una propiedad adicional incluida en el HCS+, es que su nueva versión permite realizar animaciones, utilizando un enlace con el programa de simulación CORSIM [14] (CORridor SlMulation: Simulación de Corredores).
3. Programa SYNCHRO Para los procesos de análisis, evaluación y optimización de redes viales actualmente se están utilizando programas de cómputo especializados, como el SYNCRO [15] (SYNCHROnization: Sincronización), que también aplica el método del HCM 2000. Podría decirse que hoy en día es el programa más comúnmente utilizado por organismos e instituciones internacionales, por las grandes ventajas que ofrece, como por ejemplo: Optimización
de longitudes de ciclo y repartos de tiempos de verde por fase, eliminando la necesidad de realizar múltiples ensayos de planes y de tiempos en búsqueda de la solución óptima. Generación de planes de tiempo óptimos en menos tiempo que cualquier otro programa existente hoy en día. Interacción,
de tal manera, que cuando se efectúan cambios en los datos de entrada, los resultados se actualizan automáticamente, y los planes de operación son mostrados en diagramas de tiempo-espacio de fácil interpretación. Aplicación en redes de hasta 300 intersecciones con bastante hito, pudiéndose desagregar redes mayores para luego unirlas. Simulación y evaluación del comportamiento mezclado de intersecciones sin semáforo y con semáforos, ofreciendo el análisis y resultados de ambas en una misma plataforma de estudio y bajo el mismo formato.
