13.1 13.1 GENE GENERA RALI LIDA DADE DES S Los semáforos son dispositivos electromagnéticos y electrónicos proyectados específicamente para facilitar el control del tránsito de vehículos y peatones, mediante indicaciones visuales de luces de colores universalmente aceptados, como como lo son son el verde, verde, el el amarillo y el el rojo. rojo. Su finalidad principal es la de permitir el paso, alternadamente, alternadamente, a las corrientes de tránsito que se cruzan, permitiendo el uso uso ordenado y seguro seguro del espacio espacio disponible. rigi rigina nalm lment ente, e, los prime primeros ros semáfo semáforos ros,, insta instalad lados os en Londre Londress en !"#", !"#", fueron accionados a mano y sólo constituían una e$tensión mecánica del brazo del agente de tránsito. %l primer semáforo eléctrico instalado en los %stados &nidos tuvo lugar en !'!( en )leveland, y en !'!* en Salt La+e )ity se introduce la intercone$ión de semáforos. %n é$ico, en !'-( se instalaron los primeros semáforos mecánicos constituidos por un tubo con dos letreros en forma de cruz, que decían Adelante decían Adelante y y Alto, y Alto, y en !'/- fueron puestos al servicio 0!1 los primeros semáforos eléctricos . 2e estos primeros semáforos, ahora piezas de muse museos os,, se ha lleg llegad ado o en la actu actual alid idad ad al uso uso de verd verdad ader eros os cereb cerebro ross electrónicos. 3 medi medida da que que pasa pasa el tiem tiempo po,, el cong conges esti tion onam amie ient nto o y los los acci accide dent ntes es aumentan, por lo que para su atenuación, el uso de semáforos ha alcanzado un notable desarrollo. 3ctualmente no se puede suponer, en las grandes ciudades del del mund mundo, o, que que el cont contro roll del del trán tránsi sito to no se reali realice ce con con los los sist sistem emas as más más avan avanza zado doss de sem semáfor áforos os,, incl incluy uyen endo do la coor coordi dina naci ción ón comp comput utar ariz izad adaa y la incorporación de detectores automáticos de vehículos, que dependiendo de su variación hacen que cambie en forma dinámica y continua el tiempo asignado a cada cada acceso acceso de las inter intersec seccio ciones nes.. %sto %sto ha permi permitid tido o el establ estableci ecimi mient ento o de estrategias para el control del tránsito a lo largo de las diferentes horas del día a través de programas específicos para periodos de má$ima y mínima demanda 0!1.
13.2 VENTAJAS VENTAJAS Y DESVENT DESVENTAJAS AJAS Si la instalación y operación de los semáforos es correcta, éstos podrán aportar diversas venta4as. venta4as. %n cambio, si uno o más semáforos semáforos son deficientes, deficientes, servirán para entorpecer el tránsito, tanto de vehículos como de peatones. %s muy importante que antes de seleccionar y poner a funcionar un semáforo, se efect5e un estudio completo de las condiciones de la intersección y del tránsito y, se cumpla con los requisitos que la e$periencia ha fi4ado. 6ambién es importante que después que el sistema de semáforos empiece a funcionar, se compruebe que éste responde a las necesidades del tránsito y, en su caso, que se hagan los a4ustes pertinentes. &n semáforo o un sistema de semáforos, que opere correctamente, tendrá una o más de las siguientes7 VENTAJAS
!/8!
rdenada la circulación del tránsito y, en muchos casos, mediante una asignación apropiada del derecho al uso de la intersección, optimiza la capacidad de las calles.
9educe la frecuencia de cierto tipo de accidentes.
)on espaciamientos favorables, se pueden sincronizar para mantener una circulación continua, o casi continua, a una velocidad constante en una ruta determinada. %n algunos casos, esa velocidad constante es conveniente reducirla para fines de seguridad.
:ermiten interrumpir periódicamente los vol5menes de tránsito intensos de una arteria, para conceder el paso de vehículos y peatones de las vías transversales.
%n la mayoría de los casos representan una economía considerable por su mayor habilidad en el control del tránsito con respecto a la utilización de otras formas de control, como por e4emplo se;ales o policías de tránsito.
)uando el proyecto o la operación de un semáforo o sistema de semáforos es deficiente, ya sea por falta de elementos de 4uicio, o bien porque se ha abusado de los semáforos como una panacea para resolver todos los problemas, pueden presentarse una o varias de las siguientes7 DESVENTAJAS
Se incurre en gastos no 4ustificados para soluciones que podían haberse resuelto solamente con se;ales o en otra forma económica.
)ausan demoras in4ustificadas a cierto n5mero de usuarios, especialmente tratándose de vol5menes de tránsito peque;os, al causar retardos molestos por e$cesiva duración de la luz ro4a o del tiempo total del ciclo.
:roducen reacción desfavorable en el p5blico, con la consiguiente falta de respeto hacia ellos o hacia las autoridades.
!/8-
casionan pérdidas innecesarias de tiempo en las horas del día, cuando se presentan escasos vol5menes de tránsito que no requieren control de semáforos.
3umentan la frecuencia o gravedad de ciertos accidentes cuando la conservación es deficiente, especialmente en casos de focos fundidos o interrupciones del servicio eléctrico.
%n intersecciones rurales, la aparición intempestiva de un semáforo ocasiona accidentes cuando no hay avisos previos adecuados.
13.3 NÚMERO DE LENTES Y CARAS La lente es la parte de la unidad óptica que por refracción dirige la luz proveniente de la lámpara y de su reflector en la dirección deseada. Se recomienda que la cara de todo semáforo tenga cuando menos tres lentes7 ro4o, amarillo y verde y cuando más, cinco lentes7 ro4o, amarillo, flecha verde de frente =>, flecha verde izquierda = > y flecha verde derecha = >, donde el orden de colocación es el que se indica. )omo e$cepción, algunos semáforos pueden llevar una o dos lentes solamente cuando se trata de semáforos de destello o indicadores de dirección. %n semáforos con lentes en posición horizontal se sigue el mismo orden general, e$cepto que las flechas se deben colocar primero la de vuelta hacia la izquierda, seguida de la hacia el frente y finalmente, la de vuelta hacia la derecha = >. Las fotografías de las figuras !/.! y !/.- ilustran e4emplos de semáforos con lentes en posición horizontal y vertical .
Insertar Figura 13.1
Figura 13.1 Tipo de montaje horizontal de semáforos
Insertar Figura 13.2
Figura 13.2 Tipo de montaje vertical de semáforos
La cara de un semáforo es el con4unto de unidades ópticas =lente, reflector, lámpara y portalámpara>. Se recomiendan dos caras por cada acceso a la intersección, que pueden complementarse con semáforos para peatones. %l doble semáforo permite ver las indicaciones aunque uno de ellos sea tapado por un vehículo grande, lo mismo que representa un factor de seguridad cuando hay
!/8/
e$ceso de anuncios luminosos o se funde alguna lámpara. La necesidad de colocar más de dos semáforos por acceso dependerá de las condiciones locales, tales como n5mero de carriles, indicaciones direccionales, isletas para canalización, etc. La figura !/./ muestra algunos casos sobre la ubicación y n5mero de caras de semáforos en intersecciones 0-1.
Insertar Figura 13.3
Figura 13.3 Ubicación de semáforos n!mero recomendable de caras "Fuente# $%T. Manual de Dispositivos para el Control del Tránsito en Calles y Carreteras . &'(ico) 1*+,-
13.4 SEMÁFOROS DE TIEMPO FIJO Los semáforos de tiempo fi4o se utilizan en intersecciones donde los patrones de tránsito son relativamente estables, o en las que las variaciones de intensidad de la circulación se pueden adaptar a un programa previsto, sin ocasionar demoras o congestionamientos e$cesivos. Los controles de tiempo fi4o, se adaptan especialmente a intersecciones en las que se desea sincronizar el funcionamiento de los semáforos con los de otras instalaciones pró$imas. Sus principales venta4as son las siguientes7
?acilitan la coordinación con semáforos adyacentes, con más precisión que en el caso de semáforos accionados por el tránsito.
@o dependen de los detectores, por lo que no se afectan desfavorablemente cuando se impide la circulación normal de vehículos por los detectores.
%n general, el costo del equipo de tiempo fi4o es menor que el del equipo accionado por el tránsito y su conservación es más sencilla.
DULCE: El siguiente párra! es"rit! en r!#! se $e%e a"tuali&ar $e a"uer$! a la nue'a !t!gra(a t!)a$a 7 La fotografía de la figura !/.( ilustra el aspecto de una ca4a de control de tiempo fi4o. 2el lado izquierdo se muestra la carátula e$terior y el control de fases. 2el lado derecho se muestra la disposición de circuitos y el e4e de levas.
Insertar Figura 13.*
!/8(
Figura 13. /specto de una caja de control de tiempo fijo +a"tuali&ar t(tul! $e a"uer$! a la !t!gra(a t!)a$a,
%l control de tiempo fi4o sin mecanismo de sincronización es aconse4able para intersecciones aisladas de poca importancia y de las que no se prevé necesidad de coordinar con otras. Si se hace necesario variar la duración del ciclo y su distribución durante el día, es preferible instalar un control del tipo accionado por el tránsito. %$iste un sistema de control de tiempo fi4o con mecanismo de sincronización, accionado por un motor, que se usa para intersecciones aisladas cuando se prevea la necesidad de coordinar éstas con otros semáforos, o que el semáforo sea supervisado por un control maestro. 6ambién debe ser aceptable la duración fi4a del ciclo y de los intervalos, todo el tiempo que dure la operación del control del tránsito. %n algunos casos se puede emplear un control de dos, tres o cuatro programas, para adaptarse con más fle$ibilidad a las variaciones del tránsito. %$cepto en intersecciones ale4adas, donde la sincronización resulte impráctica, o en intersecciones secundarias comprendidas dentro de un sistema coordinado, en cuyo caso puede convenir más un control accionado por el tránsito0-, /, (1, los semáforos de tiempo fi4o se deben instalar sólo si se re5nen uno o más de los siguientes7 -EUISIT/S 1. Volumen mínimo de vehículos
3quí la intensidad del tránsito de las vías que se cruzan es la principal 4ustificación. Se llena este requisito cuando en cualquiera de las ocho horas de un día representativo, se presenten los vol5menes mínimos indicados en la tabla !/.!. Los vol5menes para las calles principal y secundaria corresponden a las mismas ocho horas. %l sentido del tránsito de mayor volumen en la calle secundaria puede ser para un acceso durante algunas horas y del otro sentido las restantes. Los vol5menes a nivel rural pueden ser utilizados, cuando las velocidades en la calle principal e$ceden los *A +mBh, o en comunidades de menos de !A,AAA habitantes0/1.
Tabla 13.1 0olumen mnimo de vehculos "reuisito 1Número de carriles de circulación por acceso Calle principal
Calle secundaria
Vehículos por hora en la calle principal (total en ambos accesos) Urbano
!/8C
Rural
Vehículos por hora en el acceso de mayor volumen de la calle secundaria (un solo sentido) Urbano Rural
1 2 ó más 2 ó más 1
1 1 2 ó más 2 ó más
44 ,44 ,44 44
34 24 24 34
14 14 244 244
14 14 14 14
2. Interrupción del tránsito continuo
Se aplica cuando las condiciones de operación de la calle principal son de tal naturaleza que el tránsito en la calle secundaria sufre demoras, o riesgos e$cesivos, al entrar o cruzar la calle principal. %l requisito se satisface cuando durante cada una de cualesquiera ocho horas de un día representativo, en la calle principal y en el acceso de mayor volumen de la calle secundaria, se tienen los vol5menes mínimos indicados en la tabla !/.- y si la instalación de semáforos no trastorna la circulación progresiva del tránsito.
Tabla 13.2 0olumen mnimo de vehculos "reuisito 2Número de carriles de circulación por acceso Calle principal 1 2 ó más 2 ó más 1
Calle secundaria 1 1 2 ó más 2 ó más
Vehículos por hora en la calle principal (total en ambos accesos) Urbano 54 *44 *44 54
Rural 2 ,34 ,34 2
Vehículos por hora en el acceso de mayor volumen de la calle secundaria (un solo sentido) Urbano Rural 5 3 5 3 144 54 144 54
Los vol5menes para las calles principal y secundaria corresponden a las mismas ocho horas. 2urante esas ocho horas, el sentido de circulación del volumen mayor de la calle secundaria, puede ser en un sentido por unas horas y en el otro por el resto. 6anto para el requisito ! como para el requisito -, los vol5menes a nivel rural pueden ser utilizados, cuando la velocidad dentro de la cual circula el "CD del tránsito =velocidad límite> de la calle principal e$cede los *A +mBh, o si la intersección está ubicada en una población de menos de !A,AAA habitantes 0/1.
3. Volumen mínimo de peatones
Se satisface este requisito si durante cada una de cualesquiera de las ocho horas de un día representativo se tienen los siguientes vol5menes7 #AA o más vehículos por hora en ambos sentidos en la calle principal, o bien !,AAA o más vehículos por hora si la calle principal tiene camellón y si durante las mismas ocho horas cruzan !CA o más peatones por hora, en el cruce de mayor volumen. %ste requisito también tiene aplicación en cruces peatonales a mitad de cuadra.
!/8#
%l semáforo que se instale conforme a este requisito en una intersección aislada, debe ser del tipo accionado por el tránsito con botón para uso de los peatones.
4. Circulación progresiva
%ste requisito se satisface en calles aisladas de un sentido y en las que los semáforos, en caso de haber, están muy distantes entre sí para conservar los vehículos agrupados y a la velocidad deseada, y en el caso de una calle de doble circulación donde los semáforos e$istentes no permiten el grado deseado de control, agrupamientos, velocidades, etc. %n los sistemas alternos el espaciamiento entre un semáforo y los adyacentes, debe estar relacionado con la duración del ciclo =verde, amarillo y ro4o>, y con la velocidad de proyecto. @o se debe considerar la instalación de semáforos ba4o este requisito, si resultan espaciamientos menores de /AA metros.
5. Antecedentes acerca de los accidentes
%ste requisito debe ir relacionado con alguno de los anteriores, ya que por sí solo no 4ustifica la instalación de semáforos. %n muchas ocasiones suceden más accidentes después de instalarlos que antes por tanto, si ninguno de los requisitos, e$ceptuando el relativo a los accidentes, se satisface, debe presuponerse que no será necesario instalar el semáforo. Los requisitos relativos a los accidentes se satisfacen7 a> Si otros procedimientos menos restrictivos, que se han e$perimentado satisfactoriamente en otros casos, no han reducido la frecuencia de accidentes b> Si cinco o más accidentes hayan ocurrido en los 5ltimos doce meses, y cuyo tipo sea susceptible de corregirse con semáforos y en los que hubo heridos o da;os físicos con valor mayor a treinta veces el salario mínimo vigente c> Si e$isten vol5menes de peatones y vehículos, no menores del "AD de los que se especifican para los requisitos de los vol5menes mínimos d> Si la instalación del semáforo no desorganiza la circulación progresiva del tránsito. Los semáforos que se instalen con base en la e$periencia de los accidentes deben ser del tipo semiaccionado. Si se instalan en una intersección aislada, deben ser totalmente accionados.
. Com!inaciones de los re"uisitos anteriores
)uando ninguno de los requisitos anteriores se cumplen en un !AAD, pero dos o más se satisfacen en un "AD de los valores indicados para cada uno de ellos, se puede considerar 4ustificada su instalación. Las decisiones, en estos casos e$cepcionales, deben basarse en un análisis completo de todos los factores que
!/8*
intervienen. 3ntes de instalar semáforos de conformidad con el presente requisito, debe estudiarse la conveniencia de emplear otros métodos que ocasionen menos demoras al tránsito. %l capítulo () del &6)2 0/1 =anual on &niform 6raffic )ontrol 2evices for Streets and EighFays>, considera también criterios adicionales a tener en cuenta en la instalación de semáforos.
13.5 DISTRIBUCIÓN DE LOS TIEMPOS DEL SEMÁFORO 13.5.1 Té!"#$% &'%"($% Ga sea que la distribución de los tiempos en un semáforo se realice por métodos manuales o por modelación en computadoras, el ingeniero de tránsito necesita conocer los principios básicos que la sustentan. %n ausencia de ese conocimiento, el ingeniero se verá en una posición relegada para poder interpretar correctamente los resultados y adaptarlos a las condiciones reales actuales de campo. %n particular, la modelación por computadora, no es más que un e4ercicio de codificación, un acto de Hfe ciegaH. La ingeniería en lo que se refiere a la seguridad p5blica y la conveniencia, requiere mucho más que esto 0C1. %n una intersección, el flu4o total de vehículos que llega a cada uno de sus accesos debe ser dividido en diferentes fases de movimiento, en cada una de las cuales se efect5a un desplazamiento específico de vehículos. )iertos movimientos reciben el derecho al uso del espacio por medio de una se;al verde o de siga, mientras que otros son detenidos con una se;al de rojo o de alto. %n el análisis del control de intersecciones con semáforos y en los requisitos para la distribución de sus tiempos, es necesario precisar algunos términos básicos o parámetros de tiempo y así evitar posibles confusiones 0(, #17
Indicación de se#al 7 es el encendido de una de las luces del semáforo o una combinación de varias luces al mismo tiempo. Ciclo o longitud de ciclo 7 tiempo necesario para que el disco indicador del semáforo efect5e una revolución completa. %n otras palabras, es el tiempo requerido para una secuencia completa de todas las indicaciones de se;al del semáforo.
$ovimiento7 maniobra o con4unto de maniobras de un mismo acceso que tienen el derecho de paso simultáneamente y forman una misma fila.
Intervalo7 cualquiera de las diversas divisiones del ciclo, durante la cual no cambian las indicaciones de se;al del semáforo.
!/8"
%ase7 parte del ciclo asignada a cualquier combinación de uno o más movimientos que reciben simultáneamente el derecho de paso, durante uno o más intervalos. %s la selección y ordenamiento de movimientos simultáneos. &na fase puede significar un solo movimiento vehicular, un solo movimiento peatonal, o una combinación de movimientos vehiculares y peatonales. &na fase comienza con la pérdida del derecho de paso de los movimientos que entran en conflicto con los que lo ganan. &n movimiento pierde el derecho de paso en el momento de aparecer la indicación amarilla.
&ecuencia de 'ases7 orden predeterminado en que ocurren las fases del ciclo.
(eparto7 porcenta4e de la longitud del ciclo asignado a cada una de las diversas fases.
Intervalo verde7 intervalo de derecho de paso durante el cual la indicación de se;al es verde.
Intervalo de cam!io7 tiempo de e$posición de la indicación amarilla del semáforo que sigue al intervalo verde. %s un aviso de precaución para pasar de una fase a la siguiente.
Intervalo de despe)e o todo ro)o 7 tiempo de e$posición de una indicación ro4a para todo el tránsito que se prepara entrar a la intersección. %s utilizado en la fase que recibe el derecho de paso después del amarillo de la fase que lo pierde, con el fin de dar un tiempo adicional que permita a los vehículos, que pierden el derecho de paso, despe4ar la intersección antes de que los vehículos, que lo ganan, reciban el verde. Se aplica sobre todo en aquellas intersecciones que sean e$cesivamente anchas. 6ambién puede ser utilizado para crear una fase e$clusiva para peatones.
Intervalo de cam!io de 'ase 7 intervalo que puede consistir de solamente un intervalo de cambio amarillo o que puede incluir un intervalo adicional de despe4e todo ro4o. 6ambién se conoce como entreverde o intermedio.
13.5.2 C')(*)$ +, )$% -",!$% +,) %,!'/$$ :ara obtener un mínimo de demoras, cada fase debe incluir el mayor n5mero posible de movimientos simultáneos. 3sí se logrará admitir un mayor volumen
!/8'
de vehículos en la intersección. %ste debe ser un ob4etivo permanente que no debe olvidarse. %n general, el n5mero de fases diferentes debe reducirse al mínimo, considerando la seguridad y la eficiencia. La selección de los movimientos dentro de cada fase debe tender a reducir a un mínimo la frecuencia y gravedad de los puntos de conflicto.
Insertar Figura 13.0
Figura 13. Fases diagrama de fases en una intersección con semáforos
3 continuación se presentan de manera general los diversos elementos a tener en cuenta en el cálculo de los tiempos del semáforo y su reparto en las diferentes fases7 1. Intervalo de cam!io de 'ase
La función principal del intervalo de cambio de fase es la de alertar a los usuarios de un cambio en la asignación del derecho al uso de la intersección. :ara calcular el intervalo de cambio de fase, que considere el tiempo de percepción8reacción del conductor, los requerimientos de la deceleración y el tiempo necesario de despe4e de la intersección, de acuerdo a la figura !/.#, se puede utilizar la siguiente e$presión 0(17
!/8!A
Intervalo de cambio de fase = Amarillo + Todo Rojo
y = t +
+ + L ! a v v
=!/.!>
2onde7 y I intervalo de cambio de fase, amarillo más todo ro4o =s> I v I a I I L I t
tiempo de percepción8reacción del conductor =usualmente !.AA s> velocidad de apro$imación de los vehículos =mBs> tasa de deceleración =valor usual /.AC mBs-> ancho de la intersección =m> longitud del vehículo =valor típico #.!A m>
Insertar Figura 13.
Figura 13., 6ntervalo de cambio de fase
%n la ecuación =!/.!> y en la figura !/.#, el término v " ! a representa el tiempo necesario para recorrer la distancia de parada con deceleración a y velocidad v , y el término $ + L # " v es el tiempo para cruzar la intersección. Los dos primeros términos, t + v " ! a , identifican el intervalo de cambio amarillo y el tercer término, $ + L # " v , se asocia al intervalo de despeje todo rojo . )on respecto a la velocidad de apro$imación v , se utiliza la velocidad límite prevaleciente o el percentil "C de la velocidad, '%& .
E0,!)$ 13.1 La velocidad de apro$imación de los vehículos a uno de los accesos de una intersección es de #A +mBh. Si la longitud promedio de los vehículos es de #.!A metros y el ancho de la intersección es de -(.AA metros, determinar la longitud del intervalo de cambio de fase. Jalores dados de la longitud L intersección7 L = ,)+* m
de los vehículos y del ancho de la
= !()** m
!/8!!
Jalores supuestos para el tiempo de percepción8reacción t y para la tasa de deceleración a 7 t
=
a = .)*& m"se- !
)* se-
La velocidad de apro$imación
v en metros por segundo es7
+0*** m + 1 = +,),/ m"s + 2m .0,** s
v = ,* 2m"1
:or lo tanto, de acuerdo a la ecuación =!/.!>, el intervalo de cambio de fase, y , es7
+ + L = +)* + +,),/ + !()** + ,)+* ! a v ! ( .)*& ) +,),/ = ( .)/ ) + (+)% ) = &)& s
y = t +
v
9edondeando al segundo entero7 y = ( + ! =
=, s
Amarillo + Todo Rojo
)omo puede verse el intervalo de cambio de fase es de # segundos, compuesto de ( segundos de amarillo y - segundos de todo ro4o. %stos valores son muy usuales en este tipo de intersecciones.
2. *ongitud del ciclo
?.J. Kebster 0*1 con base en observaciones de campo y simulación de un amplio rango de condiciones de tránsito, demostró que la demora mínima de todos los vehículos en una intersección con semáforos, se puede obtener para una longitud de ciclo óptimo de7
C o
=
+)& L + & +−
3
=!/.->
∑4 i
i =+
2onde7 C o
I tiempo óptimo de ciclo =s>
L
I tiempo total perdido por ciclo =s>
!/8!-
4 i 3
I má$imo valor de la relación entre el flu4o actual y el flu4o de saturación para el acceso o movimiento o carril crítico de la fase i I n5mero de fases
%l intervalo de valores aceptables para la longitud de un ciclo determinado, está entre el *CD y el !CAD del ciclo óptimo, para el cual las demoras nunca serán mayores en más del !AD al -AD de la demora mínima.
3. Vehículos e"uivalentes
Si todos los vehículos que salen de una intersección con semáforos son automóviles que contin5an de frente, se tendrían las tasas má$imas de flu4o, a intervalos apro$imadamente iguales. Sin embargo, en la mayoría de los casos la situación es más comple4a por la presencia de vehículos pesados y movimientos hacia la izquierda y hacia la derecha. :ara tener en cuenta estos aspectos, es necesario introducir factores de equivalencia. %l factor de a4uste por efecto de vehículos pesados, se calcula con la siguiente e$presión7
f 78 =
+** +** + 'T ( 5 T − +) + '6 ( 5 6
− +) + 'R ( 5 R − +)
=!/./>
2onde7
f 78 I factor de a4uste por efecto de vehículos pesados 'T I porcenta4e de camiones en la corriente vehicular
'6 I porcenta4e de autobuses en la corriente vehicular 'R I porcenta4e de vehículos recreativos en la corriente vehicular 5 T I automóviles equivalentes a un camión 5 6 I automóviles equivalentes a un autob5s 5 R I automóviles equivalentes a un vehículo recreativo
Los vehículos pesados o comerciales =camiones y autobuses>, por su mayor longitud y menor poder de aceleración que los automóviles, necesitan más tiempo para despe4ar la intersección. Los automóviles equivalentes com5nmente utilizados tanto para camiones, 5 T , como para autobuses, 5 6 , varían de !.( a !.#, tomándose un valor medio de !.C que supone accesos con pendientes cercanas al AD y predominio de camiones livianos o medianos 0"1. Sin embargo,
!/8!/
estos valores pueden ser mayores, como lo informa un estudio de tránsito realizado para la )iudad de é$ico 0!1, en el que se utilizaron -.A automóviles equivalentes por un autob5s y un camión, respectivamente, y /.C automóviles equivalentes por un camión con remolque. :ara intersecciones, la metodología del E) -AAA 0'1 utiliza -.A automóviles equivalentes para vehículos pesados =camiones y autobuses>. :or otra parte, se requiere tener factores por movimientos de vuelta, puesto que en estas maniobras los vehículos generalmente consumen mayor tiempo que los vehículos que siguen de frente. %stos factores, que se utilizan para convertir automóviles que dan vuelta a automóviles directos equivalentes , AD5 , varían de acuerdo a los valores mostrados en la tabla !/./ para vueltas hacia la izquierda = 5 8I > y en la tabla !/.( para vueltas hacia la derecha = 5 8D >0!A1.
Tabla 13.3 /utomóviles directos euivalentes para vueltas hacia la izuierda " 5 8I Flujo opuesto (vehh)
Número de carriles opuestos ! " #
4 244 44 ,44 +44 1)444 71)244 8ara vueltas
1.1 1.1 1.1 2. 2.4 1.+ .4 3.4 2. 14.4 .4 .4 13.4 +.4 ,.4 1.4 13.4 14.4 1.4 1.4 1.4 a la izuierda protegidas#
5 8I
= +)*&
"Fuente# 9oess) 8rassas 5n-ineerin-. 244.-
and
&cshane.
Traffic
Tabla 13. /utomóviles directos euivalentes para vueltas hacia la derecha " 5 8D Volumen peatonal en el cruce peatonal en con$licto (peatonesh)
%&uivalente
:inguno "4;ajo "4&oderado "244/lto "44<(tremo "+44-
1.1+ 1.21 1.32 1.2 2.1
"Fuente# 9oess) 8rassas 5n-ineerin-. 244.-
and
&cshane.
Traffic
!/8!(
demanda, :7MD , para el cual, en casos de proyecto y dise;o de planes de tiempos del semáforo, se sugiere un valor de A.'C. 2e esta manera, los volúmenes horarios mixtos , 87MD , se convierten a flujos de automóviles directos equivalentes por hora , 9 AD5 , mediante la siguiente e$presión7 9 AD5 =
87MD + :7MD f 78
(5 8 $ I 0 ; D# )
=!/.(>
4. %lu)o de saturación + tiempo perdido
9. 3+celi+ 0!!1 es el investigador que más ha estudiado la capacidad de intersecciones con semáforos, con base en los conceptos de flu4o de saturación, automóviles equivalentes, tiempo perdido y verde efectivo, entre otros. )uando el semáforo cambia a verde, el paso de los vehículos que cruzan la línea de 3L6 se incrementa rápidamente a una tasa llamada flujo de saturación s , la cual permanece constante hasta que la fila de vehículos se disipa o hasta que termina el verde. La tasa de vehículos que cruzan la línea al arrancar es menor durante los primeros segundos, mientras los vehículos aceleran hasta alcanzar una velocidad de marcha normal. Similarmente, durante el período posterior a la terminación del verde, la tasa de vehículos que cruzan la línea es menor debido a que algunos vehículos disminuyen su velocidad o se detienen. %l flu4o de saturación es la tasa má$ima de vehículos que cruzan la línea que puede ser obtenida, cuando e$isten filas y éstas a5n persisten hasta el final del período verde. %n este caso, se tiene un período de verde completamente saturado. %n la )iudad de é$ico se han encontrado flu4os de saturación del orden de los !,"AA vehículos ligeros por hora de luz verde por carril 0!1. La figura !/.* muestra las relaciones fundamentales que caracterizan este fenómeno 0!!1.
Insertar Figura 13.
Figura 13.5 &odelo básico del flujo de saturación "Fuente# /=celi= 9. Traffic
La línea punteada indica el modelo básico o curva de flujo efectivo, que reemplaza la curva de flujo actual de vehículos que cruzan la línea por un rectángulo de igual área, cuya altura es el flujo de saturación s y cuyo ancho es el tiempo verde efectivo - . %n otras palabras, el área ba4o la curva, s- ,
!/8!C
representa el má$imo n5mero de vehículos que cruzan la línea en un ciclo promedio. %l tiempo entre los comienzos de los períodos de verde > y verde efectivo - , esto es ee? , se considera como una pérdida inicial .
- i = >i + ff ? −ee?
=!/.C>
La demora inicial a , se define como la suma del tiempo entreverde o intervalo de cambio de fase y i y la pérdida inicial ee'7 a
= y i + ee?
La demora final b , se define simplemente como la ganancia final ff ? 7 b = ff ?
%ntonces, el tiempo perdido por fase , l i , es la diferencia entre la demora inicial y la ganancia final7 l i
=a−b
l i = y i + ee? −ff ?
=!/.#>
2e la ecuación =!/.C>7 ee? −ff ? = >i − - i
9eemplazando en la ecuación =!/.#>7 l i
= y i + >i − - i
=!/.*>
:or lo general, el intervalo de cambio de fase y i de una fase i es igual al intervalo amarillo Ai más intervalo todo ro4o TRi 7 y i
= Ai + TR i
:or lo tanto, la ecuación =!/.*> se transforma en7 l i
= Ai + TRi + >i − - i
=!/.">
!/8!#
Si se supone que la pérdida inicial ee? es igual a la ganancia final ff ? , entonces7 - i = >i l i = y i
= Ai + TRi
=!/.'>
%l tiempo total perdido por ciclo L es7 L=
3
∑ ( Ai + TRi )
=!/.!A>
i =+
5. Asignación de tiempos verdes
%l tiempo verde efectivo total -T , disponible por ciclo para todos los accesos de la intersección, está dado por7
3 -T = C − L = C − ∑ ( Ai + TR i ) i =+
=!/.!!>
2onde7 -T I tiempo verde efectivo total por ciclo disponible para todos los accesos C
I longitud actual del ciclo =redondeando C o a los C segundos más cercanos>
:ara obtener una demora total mínima en la intersección, el tiempo verde efectivo total -T debe distribuirse entre las diferentes fases en proporción a sus valores de 4 i , así7
- i =
4 i 3
∑
4 i
( -T ) =
4 i 4 +
+ 4 ! + ))) + 4 3
( -T )
i =+
=!/.!-> 9ecuérdese que 4 i es el valor má$imo de la relación entre el flu4o actual y el flu4o de saturación, para el acceso o movimiento o carril crítico de cada fase i . 2e la ecuación =!/.">, el tiempo verde real >i para cada fase i se obtiene como7
!/8!*
>i = - i + l i − Ai − TR i
=!/.!/>
lo que es lo mismo para 3 fases7
= -+ + l + − A+ − TR+ > ! = - ! + l ! − A ! − TR ! >+
>3
= - 3 + l 3 − A3 − TR 3
!/8!"
