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 ue se anexan! y suponiendo ue el flu"o de saturación caracter#stico en la intersección es de 1!8$$ automóviles directos euivalentes por hora de lu% verde por carril! determinar el reparto de los tiempos del semáforo utili%ando un plan de dos fases con vueltas a la i%uierda permitidas &estas vueltas no serán protegidas de'ido a sus 'a"os volúmene volúmenes). s). La fase 1 mane"a el sentido (ste*este y viceversa & EW − WE ) y la fase 2 el sentido +orte,ur y viceversa & NS − SN ). (n los cruc cruces es peat peaton onal ales es!! exis existe te un núm número ero 'a"o 'a"o de peat peaton ones es en conf confli lict cto o &-$ &-$ peatoneshora). peatoneshora).
Insertar Figura 13.8
Figura 13.8 Repartos de los tiempos del semáforo semáforo en dos fases
Conver Conversió sión n de los volúm volúmene eness mixto mixtoss a autom automóvi óviles les direc directo toss equiva equivalen lentes tes : ADE /actor por presencia de veh#culos pesados! ecuación &13.3)0
PT = 5% f HV = =
= 10%
PB
E T = E B
= 1.5
100 100 + PT ( E T − 1) + PB ( E B
− 1)
=
100 100 + 5(1.5 − 1) + 10( 1.5 − 1 )
0.93
plicando la ecuación &13.2)! los flu"os euivalentes para el acceso +orte son0 ovimiento directo0
qD
=
VHMDD FHMD
1 235 1 = 0.95 f 0 . 93 HV
= 266 ADE/h ADE/h 4uelta a la i%uierda0
1315
+ótese ue el volumen opuesto corresponde a 367 vehh en un carril. nterpolando este volumen en la ta'la 13.3 se o'tiene un euivalente euivalente E V! = .7 . 9or lo tanto0
=
qV!
VHMDV! FHMD
1 1" 1 ( ) E = ( .7 ) V! 0.95 0.93 f HV
= 96 ADE/h 4uelta a la derecha0 9ara 9ara un volum volumen en 'a"o 'a"o de peato peatones nes en confli conflict cto o &-$ peaton peatones esho hora) ra) con los los veh#culos ue dan vuelta a la derecha! en la ta'la 13.2 se o'tiene un euivalente E VD = 1 21 . . 9or lo tanto0
qVD
=
VHMDVD FHMD
1 12 1 E = . ) ( ) (1 21 VD 0.95 f 0 . 93 HV
= 16 ADE/h /lu"o total euivalente en el acceso0
qT = q D
+ qV! + qVD = 266 + 96 + 16 = 37" ADE/h
= 37" ADE/h (fectuando este mismo procedimiento! la parte ') de la figura 13.8 muestra los flu"os actuales en automóviles directos euivalentes por hora! para todos los accesos de la intersección. Cálculo de la longitud de los intervalos de cambio: $ # 4alores supuestos para la longitud % de los veh#culos! el tiempo de percepción reacción & y la tasa de deceleración a 0 %
= 6.10 '
& = 1.0 s
a
= 3.05 '/s 2
ntervalo de cam'io para los accesos (ste y *este & Fase 1 )! ecuación &13.1)0 A,)h+ A,)h+ efe)&#*+
= W = 3.00 ( 3.60 ( 3.60 = 10.20 ' 1 h 1-000 ' 1 ' 3-600 s
Ve+)#a = * = 50 '/h
= 13."9 '/s 13:$
* W + 13."9 10. 20 + 6.10 = & + + = 1.0 + + 13."9 ( ) 2 a * 2 3 . 05 $ 1 ≈ 3 + 1 = s A'a#+ = A1 = 3 s T++ ++ = T 2 = 1 s $ 1
ntervalo de cam'io para los accesos +orte y ,ur & Fase 2 )0 W = 3.00 + 7 .00 + 3.50 + 3.50
1 = 11.11 3.6
* = 0 '/h
= 17 .00 '
'/s
11 .11 17 .00 + 6.10 = 1.0 + + 11 .11 ( ) 2 3 . 05 $ 2 ≈ 3 + 2 = 5 s A'a#+ = A 2 = 3 s $ 2
T++ ++ 4 T1 4 2 s
Tiempo perdido por fase: # ;tili%ando la ecuación &13.5)! se tiene0
= $ 1 = A1 + T1 = 3 + 2 = 5 s 2 = $ 2 = A 2 + T 2 = 3 + 1 = s 1
Tiempo total perdido por ciclo: % ,egún la ecuación &13.1$)0 %=
2
# =1
# =1
∑ ( A# + T# ) = ∑ ( A# + T# )
% = A1
+ T1 + A 2 + T 2 % =5 + =9s Máximas relaciones de flujo actual ( q ) a flujo de saturación ( s ) por carril para cada fase:
13:1
# =
q # '8
&13.12)
s
=
2
=
q1'8
=
s q 2'8 s
=
657 1-"00 59 1-"00
= 0.365 = 0.330
Cálculo de la longitud del ciclo óptimo: + ;tili%ando la ecuación &13.:) de =e'ster! se tiene0 +
=
1.5 % + 5 1−
∑ #
=
1.5 % + 5 1−
∑ #
# =1
# =1
=
2
1.5 % + 5 1 − 1
− 2 1.5 ( 9 ) + 5 = = 60.6 s 1 − 0.365 − 0.330
Longitud de ciclo a utili%ar0 = 60 s
Tiempo verde efectivo total: :T ,egún la ecuación &13.11)0 :T = − % = 60 − 9
= 51 s
eparto de los tiempos verdes efectivos: : # La asignación de los tiempos verdes efectivos para cada fase! de acuerdo a la ecuación &13.1:)! es0
13::
:1
= =
: 2
= =
1 1
+ 2
( :T )
0.365 0.365 + 0.330
2 1
+ 2
( 51) = 27 s
( :T )
0.330 0.365 + 0.330
( 51) = 2 s
!eterminación de los tiempos verdes reales: ;# ,egún la ecuación &13.13)! los tiempos verdes reales para cada fase son0
= :1 + 1 − A1 − T1 = 27 + 5 − 3 − 2 = 27 s ; 2 = : 2 + 2 − A 2 − T 2 = 2 + − 3 − 1 = 2 s ;1
La figura 13.5 muestra el diagrama de 'andas del reparto del tiempo del ciclo en las dos fases dadas.
Insertar Figura 13.9
Figura 13.9 Diagrama de tiempos en dos fases
Ejemplo 13.3 (n la parte a) de la figura 13.1$ se presentan los volúmenes máximos horarios en veh#culos mixtos en la intersección de dos arterias principales. dicionalmente se conocen los siguientes datos0
"orcentaje de autobuses0 7> acceso +orte. 5> acceso ,ur. 11> accesos (ste y *este. +o hay presencia de camiones. #actor de la $ora de máxima demanda0 $.8- para todos los accesos. %utomóviles equivalentes0 1.- por auto'uses. 1.$- por vueltas a la i%uierda &protegidas). 1.18 por vueltas a la derecha! sin peatones en conflicto. ,egún los anchos existentes de los carriles y las fa"as separadoras centrales de la intersección! consid?rese para cada fase un intervalo amarillo de 3 segundos y un intervalo todo ro"o de : segundos.
13:3
,e uiere 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 ') de la figura 13.1$.
Insertar Figura 13.10
Figura 13.10 Reparto de los tiempos del semáforo en cuatro fases
%utomóviles directos equivalentes: ADE /actor por efecto de auto'uses! ecuación &13.3)0 cceso +orte0 f HV =
=
100 100 + PB ( E B
− 1)
100 100 + 6 (1.5 − 1)
= 0.97
cceso ,ur0 f HV
=
100 100 + 9 (1.5 − 1 )
= 0.96
ccesos (ste y *este0 f HV
=
100 100 + 11 (1.5
− 1)
= 0.95
13:2
qD
1 FHMD f HV 227 1 = = 275 ADE/h 0."5 0.97 =
VHMD D
ovimiento directo carril central0 qD
=
1 = 95 ADE/h 0."5 0.97 0"
4uelta a la i%uierda0 qV!
1 ( E V! ) FHMD f HV 379 1 = (1.05 ) = "3 ADE/h 0."5 0.97 =
VHMDV!
4uelta a la derecha0 qVD
=
1 (1.1" ) = 6 ADE/h 0."5 0.97 5
plicando los euivalentes respectivos para los demás accesos! se o'tienen los automóviles directos euivalentes por hora! ue aparecen en la parte c) de la figura 13.1$. Tiempo total perdido por ciclo: % ,egún la ecuación &13.1$)0 %=
# =1
# =1
∑ ( A# + T# ) = ∑ ( A# + T# )
= A1
+ T1 + A 2 + T 2 + A3 + T3 + A + T = 3 + 2 + 3 + 2 + 3 + 2 + 3 + 2 = 20 s Máximas relaciones de flujo ( q < a flujo de saturación ( s <: ;sando la ecuación &13.12)0
13:-
q1'8
1
=
2
=
3
=
=
s
=
q 2'8
=
s q 3'8
=
s q '8
=
s
95 1-"00 120 1-"00 265 1-"00 165 1-"00
. = 0 275
= 0.067 = 0.17
= 0.092
&ongitud del ciclo óptimo: +
=
1.5 % + 5 1−
∑ #
=
1.5 % + 5 1−
# =1
=
∑ #
# =1
1.5 % + 5 1 − 1
− 2 − 3 − 1.5 ( 20 ) + 5 = = "3.5 s 1 − 0 275 . − 0.067 − 0.17 − 0.092
Longitud de ciclo a utili%ar0 = "5 s
Tiempo verde efectivo total: :T (cuación &13.11)0 :T = − % = "5 − 20 = 65 s
Tiempos verdes efectivos: : # (cuación &13.1:)0
:1
=
1 1 + 2
+ 3 +
( :T )
13:7
= : 2
= =
:3
= =
:
= =
0. 275 ( 65 ) 0. 275 + 0.067 + 0.17 + 0.092
2 1 + 2
+ 3 +
( :T )
0.067 ( 65 ) 0. 275 + 0.067 + 0.17 + 0.092
3 1 + 2
+ 3 +
1
+ 2 + 3 +
=" s
( :T )
0.17 ( 65 ) 0. 275 + 0.067 + 0.17 + 0.092
= 31 s
= 16 s
( :T )
0.092 ( 65 ) 0. 275 + 0.067 + 0.17 + 0.092
= 10 s
Tiempos verdes reales: ;# ,egún la ecuación &13.13)! los tiempos verdes reales para cada fase son iguales a los verdes efectivos0 ;1
= 31 s
; 2
=" s
;3
= 16 s
;
= 10 s
(n la figura 13.11 se presenta el diagrama de la programación de los tiempos en las cuatro fases dadas.
Insertar Figura 13.11
Figura 13.11 Diagrama de tiempos en cuatro fases
13.6 COORDINACIÓN DE SEMÁFOROS 13.6.1 Sistemas de coodi!aci"! Los sistemas coordinados pueden! o no! estar su"etos a un control maestro. (n caso de existir! la interconexión puede lograrse mediante ca'les o radios. (n los controles locales de estos sistemas! se emplean motores de sincroni%ación o de inducción! o 'ien! dispositivos electrónicos de tiempo.
13:6
(n general! los semáforos de tiempo fi"o dentro de un radio de 2$$ metros y ue regulan las mismas condiciones de tránsito! de'en funcionar coordinadamente. ún a distancias mayores! pueden resultar convenientes. (xisten cuatro sistemas de coordinación de semáforos de tiempo fi"o! a sa'er0 1. Sistema simultáneo
@odos los semáforos muestran la misma indicación aproximadamente al mismo tiempo! útil para coordinar intersecciones muy cercanas. (n condiciones de tránsito muy intenso puede dar me"ores resultados ue el sistema progresivo. Las duraciones de los ciclos y sus su'divisiones están controladas por las necesidades de una o dos de las intersecciones más importantes! lo ue puede dar lugar a serias fallas en las demás. La relación entre la velocidad! ciclo y distancia! puede expresarse as#0 * =
3. 6 D
&13.1-)
* D
A velocidad de progresión entre intersecciones &Bmh) A distancia entre intersecciones &m) A duración del ciclo &s)
2. Sistema alternado
Los semáforos de intersecciones cercanas! por grupos! muestran indicaciones alternadas! a lo largo de una ruta. (n el sistema sencillo se tienen indicaciones contrarias en semáforos adyacentes. Los sistemas alternos do'les y triples consisten de grupos de dos y tres semáforos ue! respectivamente! muestran indicaciones contrarias. e"ora la circulación de los grupos de veh#culos en comparación con el sistema anterior. a'rá más fluide% si las longitudes de las calles son más uniformes. (n estas condiciones se consigue una 'anda del 1$$> siempre y cuando la velocidad de los veh#culos sea0 * =
7 . 2 D
&13.17)
+o se adapta muy 'ien cuando las cuadras son desiguales. (l sistema do'le reduce la capacidad de la calle con volúmenes altos.
13:8
(l sistema alterno es operado con un solo control! pero puede usar controles individuales! lo ue es una venta"a so're el sistema anterior. DULCE: El siguiente trozo escrito en rojo se debe actualizar de acuerdo a la nuea !otogra!"a to#ada 0 La fotograf#a de la figura 13.1: ilustra una ca"a de control maestro en la Ciudad de ?xico interconectada con una serie de controles secundarios.
Insertar Figura 13.1$
Figura 13.12 Caja de control maestro %actualizar t"tulo de acuerdo a la !otogra!"a to#ada&
3. Sistema progresivo simple o limitado
(ste sistema trata de varios semáforos sucesivos! a lo largo de una calle! ue dan la indicación de verde de acuerdo con una variación de tiempo ue permite! hasta donde es posi'le! la operación continua de grupos de veh#culos a velocidad fi"a en Dondas verdesD. Cada intersección puede tener una división diferente de ciclo! pero dicha división permanece fi"a. (ste sistema puede ser supervisado por un control maestro! para mantener las relaciones de'idas de tiempo entre las indicaciones de los semáforos. (s necesario reali%ar revisiones periódicas de los controles! por variaciones de'idas a cam'ios de volta"e y temperatura. Los desfasamientos! o diferencia de tiempo en ue se inician los ciclos entre dos semáforos! pueden tener cualuier valor. +o se limitan a la duración de un ciclo o medio ciclo! como en los sistemas anteriormente citados. Los cálculos se hacen por tanteos! y no hay fórmula ue relacione el ciclo con la velocidad de crucero y el tiempo de la fa"a disponi'le.
4. Sistema progresivo flexible
(n este sistema es posi'le ue cada intersección con semáforos var#e automáticamente en varios aspectos. ediante el uso de controles de intersecciones con carátulas múltiples se pueden esta'lecer varios programas para su'dividir el ciclo. demás! es posi'le cam'iar los desfasamientos con la frecuencia deseada. ,e pueden esta'lecer programas de tiempo predeterminado en los controles múltiples para dar preferencia a las circulaciones en las horas de máxima demanda. +o o'stante ue todo el sistema usa un ciclo común! la duración y su'división de ?ste pueden variar en función de los cam'ios de volumen de veh#culos. Con 'ase en la variación de los volúmenes de tránsito y la
13:5
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 trav?s de circuitos interconectados por medio de seEales de radio o 'ien! por intermedio de l#neas telefónicas. 9ara o'tener la máxima flexi'ilidad de este sistema! los recuentos de tránsito se de'en efectuar frecuentemente. (ste sistema es ue da me"ores resultados para intersecciones u'icadas a distancias varia'les. (l arreglo más usual en áreas ur'anas proporciona tres diferentes programas0 a) dando prioridad al flu"o de entrada a la %ona comercial! durante la maEanaF ') euili'rando am'as direcciones de movimiento! fuera de las horas de máxima demandaF c) dando prioridad al flu"o ue sale de la %ona comercial! en el otro per#odo de grandes volúmenes.
13.6.2 Dia#ama espacio$tiempo ediante el diagrama espaciotiempo! se pueden proyectar los desfasamientos para o'tener un movimiento continuo a lo largo de una arteria. Como complemento del m?todo gráfico puede verificarse el proyecto por el m?todo matemático! ue permite conocer a fondo las condiciones en ue funcionará el sistema. (l e"emplo de dicho diagrama! ue se presenta a continuación! ilustra los diferentes factores ue intervienen.
Ejemplo 13.% La figura 13.13 muestra una arteria principal con circulación en un sentido! compuesta por seis intersecciones! A ! B ! ! D ! E y F ! separadas entre si 12$! 18$! :8$! :8$ y 12$ metros! respectivamente. ,e desea di'u"ar el diagrama espaciotiempo! ue permita o'tener una velocidad de progresión de 2$ Bmh en un ciclo de 7$ segundos! repartido en :6 segundos de verde! 3 segundos de amarillo y 3$ segundos de ro"o. (n el sentido hori%ontal se representa a escala conveniente la arteria! con sus intersecciones! a lo largo de la cual se esta'lece este sistema. (n las calles transversales se coloca en columnas la presentación gráfica del programa particular de los semáforos de cada intersecciónF esto es! en el sentido vertical se representa el tiempo de duración del ciclo del semáforo! con sus divisiones. ,imulando el avance de un veh#culo a lo largo de la arteria! pueden tra%arse l#neas diagonales de acuerdo con el tiempo ue reuieren esos recorridos. (stas l#neas! naturalmente! pasarán por la sección correspondiente a la fase verde. s#! puede o'tenerse una fa"a o 'anda dentro de los l#mites ue permita el ro"o. (l ancho de esta 'anda se mide en segundos. La l#nea inferior de la 'anda! di'u"ada al principio de la fase verde! representa el primer veh#culo del grupo! y la l#nea
133$
superior! final de la fase verde! representa el último veh#culo ue puede ser acomodado. 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 'anda con respecto al e"e vertical de tiempos. La finalidad del diagrama espaciotiempo! en el ue las representaciones verticales de la distri'ución de tiempos de los semáforos pueden variar en tanteos sucesivos! es encontrar los desfasamientos necesarios de una intersección a otra para o'tener la velocidad &pendiente) y el ancho de 'anda más convenientes. s#! por e"emplo! el desfasamiento entre la intersección A y la intersección B es0 & =
D *
=
1 ' 3 -600 s = 12.6 s 0 '/h 1 -000 ' 1 h 10 '
Insertar Figura 13.13
Figura 13.13 Diagrama espacio-tiempo para coordinacin de semáforos
@odo proyecto de movimiento progresivo por este sistema de'e ser compro'ado so're el terreno mediante mediciones de velocidad de crucero y de recorrido! una ve% ue operen los semáforos. (n general se reali%arán los a"ustes necesarios ue! a su ve%! serán verificados con otras mediciones. Como complemento! se recomienda instalar seEales de tránsito indicando la velocidad a la cual se pueden despla%ar los veh#culos.
13.& SEMÁFOROS ACCIONADOS 'OR E( )RÁNSI)O 13.&.1 Caacte*sticas #e!eales La caracter#stica principal de la operación de los semáforos accionados por el tránsito es ue la duración de los ciclos responde! en general! a las variaciones en la demanda de tránsito vehicular.
1331
,i los detectores son usados solamente en algunos de los accesos de la intersección! el tipo de control es llamado semiaccionado. ,i es usado en todos los accesos! se llama totalmente accionado. ,e distingue un tercer tipo de control cuando las indicaciones en los controles locales de cierta %ona var#an de acuerdo con información reci'ida so're fluctuaciones del tránsito! suministrada a un control maestro por detectores locali%ados en puntos claves. 9ara instalar semáforos accionados por el tránsito de'en anali%arse previamente algunos factores! como sigue0 1. Volumen de vehículos
(n intersecciones donde el volumen de tránsito no es suficiente para "ustificar semáforos de tiempo fi"o! se pueden emplear semáforos accionados por el tránsito si hay otras condiciones ue "ustifiuen la inversión. 9or lo general este tipo de controles es el más costoso.
2. Movimiento transversal
Cuando el volumen de tránsito en la calle principal es intenso y entorpece la circulación de la calle transversal! se pueden instalar semáforos accionados por el tránsito. ,in em'argo! si el tránsito de la calle secundaria es lo suficientemente intenso para demandar el derecho de paso a intervalos muy frecuentes! es necesario limitar los lapsos correspondientes a la indicación de verde para la calle secundaria.
3. oras de máxima demanda
,i se reuiere controlar una intersección durante un tiempo 'reve en el d#a! como en las horas de máxima demanda! se pueden instalar semáforos accionados por el tránsito! si se "ustifican económicamente! ya ue en otras horas no ocasionan demoras inconvenientes! como los de tiempo fi"o.
4. !eatones
Cuando se tengan los volúmenes m#nimos de peatones! especificados para semáforos de tiempo fi"o! pueden ser preferi'les los semáforos accionados por el tránsito! ya ue detienen la circulación de veh#culos únicamente cuando los peatones pidan el paso.
". #ccidentes
133:
Cuando sólo se satisface el reuisito m#nimo relativo a los antecedentes so're accidentes! especificado para semáforos de tiempo fi"o! se puede considerar la instalación de semáforos accionados por el tránsito! los ue pueden a su ve% disminuir las demoras. 9ueden "ustificarse los semáforos accionados por el tránsito donde la estad#stica de accidentes es inferior a la ue o'liga a instalar semáforos de tiempo fi"o! pero se de'e efectuar un análisis cuidadoso para lograr resultados positivos.
$. #mplias fluctuaciones de tránsito
(n los casos en ue! según los reuisitos para semáforos de tiempo fi"o! es necesario instalar semáforos cuando los volúmenes de tránsito var#an considera'lemente! por lo general el control del tipo totalmente accionado por el tránsito resultará más efica%.
%. &ntersecciones comple'as
(n los casos en ue se "ustifica la instalación de semáforos ue exigen fases múltiples! se de'e estudiar la conveniencia de usar semáforos accionados por el tránsito. (n estos casos! además de las venta"as usuales! se puede eliminar una fase cuando no hay demanda.
(. Sistemas progresivos
Cuando los espaciamientos y otras caracter#sticas de las intersecciones dentro de un sistema progresivo de semáforos de tiempo fi"o sean tales ue no se pueda lograr una 'uena coordinación! puede resultar más venta"oso el empleo de controles accionados por el tránsito.
). *ruces de peatones fuera de la intersecci+n
(n los cruces concentrados de peatones cerca de escuelas o de espectáculos se puede "ustificar el uso de semáforos accionados por los peatones! complementándolos con seEales apropiadas.
13.&.2 Co!tol semiaccio!ado (n el sistema de control semiaccionado por el tránsito! el derecho de paso corresponde usualmente a la arteria principal y es transferido a la calle
1333
transversal de acuerdo a la demanda. La demanda es registrada por los detectores instalados en el o los accesos de las calles transversales. ;na secuencia de operación para un semáforo de dos fases! ser#a la siguiente0 1. Verde mínimo de la calle principal ,1- a )- s
(ste intervalo determina el tiempo m#nimo de verde para la calle principal. ,e transfiere el derecho de paso a la calle transversal al t?rmino del intervalo. ,i un detector es accionado en la arteria principal antes de ue expire el intervalo! la cesión del derecho de paso a la calle transversal es retardada hasta ue au?l termina.
2. &ntervalo de despe'e de la calle principal ,1 a 1- s
(l per#odo fi"ado para este intervalo determina la duración del tiempo para despe"ar la intersección! despu?s de terminarse el verde.
3. &ntervalo inicial de la calle transversal ,1 a 12 s
(ste intervalo permite ue arranuen los veh#culos ue esperan el verde.
4. &ntervalo para los vehículos de la calle transversal ,2 a 12 s
l terminar el intervalo inicial! la continuidad del verde depende del intervalo para veh#culos. ,u duración está en función del tiempo ue reuiere un automóvil para recorrer la distancia entre el detector y la intersección. La acción de cada veh#culo sucesivo reinicia el intervalo y anula la parte no usada del intervalo precedente. l llegar a la duración máxima prefi"ada para el intervalo! el derecho de paso vuelve a la arteria principal.
". /xtensi+n máxima para la calle transversal ,1- a $- s
(ste intervalo limita la reiniciación permanente del intervalo para veh#culos de la calle transversal! transfiriendo el verde a la calle principal. (n algunos semáforos! al terminar el verde m#nimo de la calle principal! un dispositivo de memoria regresa el verde a la calle transversal sin necesidad de la acción vehicular.
$. &ntervalo de despe'e de la calle transversal ,1 a 1- s
1332
(l per#odo fi"ado para este intervalo determina la duración del tiempo para despe"ar la intersección! despu?s de terminar el verde de la calle transversal. (l tipo de control semiaccionado puede ser utili%ado en sistemas coordinados! supervisado por unidades maestras y locales. (l sistema de'e tomar en cuenta los desfasamientos para movimiento continuo en la arteria. DULCE: El siguiente trozo escrito en rojo se debe actualizar de acuerdo a la nuea !otogra!"a to#ada 0 La fotograf#a de la figura 13.12 ilustra una ca"a de control electrónico semiaccionado por el tránsito.
Insertar Figura 13.1'
Figura 13.1! Caja de control electrnico semiaccionado por el tránsito %actualizar t"tulo de acuerdo a la !otogra!"a to#ada&
13.&.3 Co!tol totalme!te accio!ado @ra'a"a en la misma forma ue el anterior! so're la demanda registrada a trav?s de los detectores. ,i se trata de dos fases! am'as constan del intervalo inicial y el de veh#culos! as# como extensiones y despe"es. Como am'as fases son accionadas! cualuiera puede ser suprimida en ausencia de demanda. (l verde permanecerá con la calle ue lo solicitó de último. Cuando por ra%ones de condiciones f#sicas de la intersección o por ciertos movimientos ue causan conflicto! se reuieren tres fases! ?stas tra'a"arán en la forma ya descrita. (n intersecciones comple"as puede ha'er hasta cuatro fases! cada una de ellas con las caracter#sticas anteriores. (l control es muy flexi'le y se adapta a las fluctuaciones del tránsito! pudiendo suprimir fases donde no haya demanda de movimiento. ;na posi'le secuencia de operación! para las cuatro fases! incluye los siguientes intervalos0 1. &ntervalo inicial ,2 a 3- s
"usta'le. 9ermite el arranue de los veh#culos.
2. &ntervalo de vehículos ,2 a 3- s
9ermite al veh#culo despla%arse desde el detector hasta la intersección. Cada veh#culo ue acciona el detector reinicia el intervalo. Cuando el intervalo llega al
133-
máximo prefi"ado! el paso es cedido de acuerdo a la demanda! a una fase opuesta.
3. &ntervalo máximo ,1- a $- s
@iempo máximo del ue puede disponer una demanda continua en cualuiera de las otras tres fases.
4. &ntervalo de despe'e ,1 a 1- s
13.&.% Co!tol +ol,me!$de!sidad o adapta-le (sta denominación se aplica a los controles totalmente accionados! de dos o tres fases! ue consiguen la óptima reducción de las demoras y la máxima eficiencia del movimiento vehicular. La caracter#stica de este tipo de control es ue puede tomar en cuenta los volúmenes instantáneos del tránsito! la densidad y el tiempo de espera consumido en cada fase. Los tiempos para el intervalo inicial y el de extensión! pueden variar automáticamente en relación con el panorama general de la circulación en cada acceso. 9ara este tipo de control! los detectores están u'icados en una posición más ale"ada ue la usual para controles totalmente accionados. La aplicación más efectiva de estos controles se da en las intersecciones de grandes volúmenes de tránsito! ue pueden ser mane"adas eficientemente con un 'uen proyecto. ;n aspecto importante de este tipo de controles! especialmente con dos fases! es su facilidad para adaptarse al movimiento de grupos de veh#culos. La caracter#stica de los controles individuales en serie! de responder al movimiento dominante de la arteria principal! es me"orada en este caso con dispositivos ue permiten hacer a"ustes favora'les a la arteria. Ciertos medios permiten e"ercer el efecto de grupo cuando el verde es otorgado a la calle transversal! los cuales e"ercen fuerte influencia a favor del regreso del verde a la arteria principal cuando llega el siguiente grupo de veh#culos. (l euipo es sensi'le a la disminución de la densidad del tránsito! al aumentar la separación de los veh#culos! cediendo el paso a la calle transversal. @am'i?n reacciona cuando vuelven a aparecer veh#culos más "untos entre s#! para volver el verde a la arteria. (l resultado general es lograr un movimiento coordinado a una velocidad y espaciamiento naturales! dentro de las condiciones imperantes.
1337
(ste tipo de control puede ser útil para interconectar una intersección con un sistema progresivo de tiempo fi"o o semiaccionado! cuando hay dificultades por distancias o altos volúmenes.
13.&. Detectoes Los diversos tipos de detectores para registrar el paso de veh#culos en las intersecciones con control accionado! son los siguientes0 1. 0e presi+n
ay dos variaciones! los ue registran veh#culos en dos direcciones y los ue registran a los veh#culos en una sola dirección de movimiento. (stán u'icados de'a"o del pavimento con la parte superior al nivel del mismo. Con la presión e"ercida por las llantas del veh#culo se cierra un circuito! ue registra la presencia del veh#culo.
2. Magnticos
(xisten dos tipos0 compensados y no compensados. ,e encuentran de'a"o del pavimento! no consumen corriente el?ctrica y carecen de partes móviles. (l tipo compensado no es afectado por tranv#as o trole'uses y su %ona de influencia es muy definida. (l tipo no compensado no tiene %ona de influencia precisa y puede ser afectado por condiciones cr#ticas de campos electromagn?ticos generados por tranv#as y trole'uses.
3. 0e radar
Consiste de un transmisor montado so're el 'ra%o de un ar'otante de lu% pú'lica ue emite un ha% cónico de microondas. l pasar 'a"o ?l un veh#culo! parte de las ondas son refle"adas hacia la antena receptora locali%ada en la misma unidad. La seEal resultante es transmitida a la ca"a de control indicando la presencia del veh#culo.
4. 0e inducci+n
,on ui%ás! los de uso más extendido en las grandes ciudades. 9or lo general! se trata de un alam're en forma de la%o rectangular o hexagonal y un amplificador. (l alam're se inserta 'a"o el pavimento a trav?s de una ranura. l pasar el veh#culo so're el la%o! el campo magn?tico del mismo registra la presencia de la masa metálica. su ve%! el amplificador env#a el impulso a la ca"a de control.
1336
13./ (A N0EA )ECNO(OA 13./.1 Sistemas comp,tai4ados de sem5oos Los sistemas de semáforos de control centrali%ado! ya sean de tiempo fi"o o accionados por el tránsito! de'en sufrir continuos a"ustes en la programación! ya ue en las grandes ciudades los volúmenes de tránsito y los patrones de movimiento cam'ian continuamente. (l crecimiento demográfico y el aumento en el número de veh#culos de motor producen variaciones nota'les en el tránsito en per#odos cortos! en varios d#as y hasta en varias semanas. Las o'ras de vialidad! la creación de centros comerciales! la construcción de nuevos edificios! etc.! generan tam'i?n nota'les variaciones en el tránsito. 9or dichas ra%ones! los ingenieros de tránsito ue mane"an los sistemas de semáforos de'en mantener sus estudios actuali%adosF de'en medir las variaciones en los volúmenes de tránsito! las variaciones en los movimientos direccionales y todos los fenómenos inherentes al flu"o vehicular! para as# operar más racionalmente su sistema de semáforos de tiempo fi"o. trav?s de una constante y acuciosa recopilación de datos y su correspondiente análisis! de'en mantener al d#a la información ue les permita reali%ar a"ustes en los programas de semáforos! semana a semana. Con el progreso de las computadoras electrónicas! en la d?cada de los sesentas se inició una investigación muy importante0 la posi'ilidad de registrar las variaciones del tránsito en forma automática y la eventualidad de ue un euipo electrónico centrali%ado anali%ara los datos y tomara las decisiones para aplicar los programas más adecuados. lgunas de las instalaciones existentes en el mundo relativas a sistemas de semáforos controlados por computadoras! están constituidas por una red de semáforos interconectados provistos de detectores. (n ve% de ue estos detectores actúen directamente en el control de la intersección! env#an sus datos! a trav?s de un dispositivo intermedio! a la computadora en el control central. La computadora! previamente programada para las diferentes situaciones ue se pueden presentar! selecciona el programa más adecuado para los patrones de movimiento a esa hora del d#a! tratando de optimi%ar el uso de la calle! con preferencia en los mayores volúmenes de tránsito y tratando de reducir las demoras al m#nimo. uchas de las instalaciones actuales de sistemas de semáforos controlados por computadora! se reducen a un sistema lineal a lo largo de una arteria principal. (n otras situaciones se trata de redes de semáforos. (n la mayor#a de los casos el euipo central es complementado por una serie de dispositivos o euipo Dperif?ricoD! ue permiten registrar los datos ue se o'tienen en las calles! almacenarlos y presentarlos! para su uso! en diferentes formas! ya sea impresos o en pantallas. ;no de los dispositivos ue ha venido a constituir un auxilio valioso del control central de estos sistemas es el mapa ue tiene la red
1338
vial y la indicación luminosa de la situación de los semáforos controlados. Con el uso de una sim'olog#a adecuada se ha esta'lecido la forma de indicar si la intersección está operando normalmente o tiene fallas de control! as# como el grado de saturación de una arteria mediante el uso de ciertos dispositivos visuales. ,egún la
13./.2 'o#amas de c"mp,to
1.
!rograma aaS&0#
La metodolog#a del C :$$$ ha sido incorporada al programa de cómputo aa,
1335
glorietas! cruces peatonales y puntos de intercam'io y! además! optimi%a la programación de los tiempos de los semáforos. Considera intersecciones hasta de ocho &8) ramas! cada una de do'le o un sentido de circulación.
2.
(stimación de la capacidad! los niveles de servicio y las caracter#sticas de funcionamiento! tales como0 demoras! longitudes de cola! tasa de detenciones! as# como consumo de com'usti'les! emisiones de gases contaminantes y costos de operación.
nálisis de alternativas de diseEo! estrategias de fases y tiempos de semáforos hasta la o'tención de la optimi%ación.
(stimación de la vida útil de los diseEos.
nálisis del efecto de los veh#culos pesados en la operación.
nálisis de casos comple"os de carriles compartidos! vueltas con oposición y carriles cortos antes y despu?s del cruce.
nálisis de condiciones de so'resaturación &teor#a de colas y demoras dependientes del tiempo).
!rograma *S
Como se mencionó en el cap#tulo 1:! los procedimientos de capacidad y niveles de servicio del C :$$$! han sido convertidos en la herramienta informática C, & +ighay Capacity (oftare0 9rogramas de Capacidad 4ial) en su versión -.: del aEo :$$- I13J! conocida como C,M. (spec#ficamente! en lo referente a corrientes vehiculares de flu"o discontinuo! con este programa se pueden reali%ar por una parte análisis operacionales presentes o futuros de intersecciones con semáforos! incluyendo la optimi%ación de los mismos y! por otra parte! análisis de arterias compuestas de
132$
intersecciones con semáforos. (n este último caso! y ante la posi'ilidad de reali%ar optimi%aciones de los tiempos de los semáforos! de acuerdo con tipos de llegadas de grupos vehiculares al inicio de la indicación verde! es posi'le o'tener de manera indirecta coordinaciones de los semáforos a lo largo de corredores. Como una propiedad adicional incluida en el C,M! es ue su nueva versión permite reali%ar animaciones! utili%ando un enlace con el programa de simulación C*H, I12J &C,) ridor (I-ulation0 ,imulación de Corredores).
3.
!rograma S*5
9ara los procesos de análisis! evaluación y optimi%ación de redes viales actualmente se están utili%ando programas de cómputo especiali%ados! como el ,N+CH* I1-J &(/C+), ni%ation0 ,incroni%ación)! ue tam'i?n aplica el m?todo del C :$$$. 9odr#a decirse ue hoy en d#a es el programa más comúnmente utili%ado por organismos e instituciones internacionales! por las grandes venta"as ue ofrece! como por e"emplo0 *ptimi%ación de longitudes de ciclo y repartos de tiempos de verde por fase! eliminando la necesidad de reali%ar múltiples ensayos de planes y de tiempos en 'úsueda de la solución óptima.
Generación de planes de tiempo óptimos en menos tiempo ue cualuier otro programa existente hoy en d#a.
nteracción! de tal manera! ue cuando se efectúan cam'ios en los datos de entrada! los resultados se actuali%an automáticamente! y los planes de operación son mostrados en diagramas de tiempoespacio de fácil interpretación.
plicación en redes de hasta 3$$ intersecciones con 'astante ?xito! pudi?ndose desagregar redes mayores para luego unirlas.
,imulación y evaluación del comportamiento me%clado de intersecciones sin semáforo y con semáforos! ofreciendo el análisis y resultados de am'as en una misma plataforma de estudio y 'a"o el mismo formato.
,imulación de las condiciones de tráfico existentes en una red vial contando con una variedad de parámetros ligados a un reporte gráfico ue permite valorar de manera directa u? tan aproximados son los resultados de los datos de campo. 9ara asegurar ue las condiciones de campo están siendo representadas! existen dos parámetros ue tienen ue ser previamente inspeccionados! ellos son el grado de saturación y
1321
la longitud de cola. (stas dos medidas son fácilmente percepti'les en campo! definen el grado de exactitud de las corridas y forman parte elemental del proceso de cali'ración.
4.
mportación de la cartograf#a a escala de la %ona de estudio! ue puede ser utili%ada como mapa de fondo! de tal manera ue la determinación de distancias y configuración de redes y su'redes es totalmente amiga'le y fácil de construir.
!rograma 6#S67%8
(l programa @H+,N@6/ I17J &)*ffic /etorB (tud ool0 erramienta de (studio de Hedes de @ránsito) es un pauete utili%ado en la optimi%ación de semáforos en redes viales! arterias ur'anas! o intersecciones aisladas! ue tengan condiciones de operación simples o comple"as. ,u fortale%a se apoya en la ha'ilidad para producir me"ores planes de tiempos ue otros programas de optimi%ación. (spec#ficamente! sus venta"as son0
nálisis carril por carril.
,uministro de alternativas de planes de tiempos! los cuales son simulados y optimi%ados con el programa C*H, a trav?s de un enlace! ue tam'i?n pueden ser transferidos al C, y viceversa.
*ptimi%ación de ciclos y per#odos múltiples.
,imulación detallada de las condiciones existentes.
nálisis detallado del control accionado por el tránsito.
*ptimi%ación con 'ase en una amplia variedad de funciones o'"etivo.
*ptimi%ación de ciclos! secuencia de fases! repartos y desfases.
,imulación de la dispersión de grupos vehiculares! re'oses de carriles exclusivos para voltear y 'loueos de intersecciones corriente arri'a por longitudes de cola máximas.
/lexi'ilidad en la modelación de configuraciones no muy comunes de carriles y planes de tiempo.
*ptimi%ación de condiciones so'resaturadas. (sto permite o'tener planes de tiempo exclusivamente diseEados para mitigar colas y
132:
demoras residuales! a trav?s del uso de per#odos múltiples con una variedad de demandas vehiculares.
".
!rograma 6S&S
(l programa @,, I16J &raffic (oftare Integrated (ystem0 ,istema ntegrado de 9rogramas de @ránsito) es un con"unto de programas para la simulación! a trav?s de C*H,! de redes ur'anas comple"as! 'ásicamente compuestas por arterias con y sin semáforos &+(@,0 /EorB (I-ulation0 ,imulación de redes viales) y autopistas &/H(,0 F)Eeay (I-ulation0 ,imulación de utopistas). (l programa reproduce en forma aproximada la realidad! facilitando as# la comparación de diferentes alternativas de solución a un mismo pro'lema espec#fico! de una manera rápida! económica y eficiente. (sto permite o'servar el funcionamiento de una red vial! sometida a cam'ios en su operación! sin necesidad de experimentar en la red misma! con los consiguientes ahorros de tiempo y dinero. (s una herramienta poderosa para anali%ar sistemas de tránsito ur'ano. (l programa puede ser utili%ado para evaluar un amplio rango de estrategias de operación del tránsito! en intersecciones individuales! en arterias ur'anas o en grandes redes viales ur'anas. s# por e"emplo! puede ser utili%ado para anali%ar el impacto de cam'ios en el sistema estudiado! tales como cam'iar sentidos direccionales! aumentar o disminuir el número de carriles! permitir la vuelta a la derecha en ro"o! aumentar longitudes de carriles exclusivos para vueltas! modificar planes de semáforos! implantar comple"os viales a desnivel! etc. gualmente! el modelo permite anali%ar el flu"o de auto'uses! los sitios de paradas! las rutas! los carriles exclusivos solo 'us! etc. @am'i?n puede usarse para estudiar el impacto de grandes construcciones en las redes viales! tales como centros comerciales! estacionamientos! etc.
13.7 'RO8(EMAS 'RO'0ES)OS 13.1
Hesuelva el e"emplo 13.:! mediante un plan de cuatro fases! una para cada acceso.
13.:
Hesuelva el e"emplo 13.3! operando la intersección según las cuatro fases ue se detallan en la figura 13.1-.
Insertar Figura 13.1
Figura 13.1" #lan de fases$ pro%lema 13.2
1323
13.3
La figura 13.17 muestra los volúmenes horarios de máxima demanda en veh#culos mixtos! t#picos de una intersección en T ! compuestos por 2> de camiones y 6> de auto'uses. Las velocidades de aproximación de los veh#culos a los accesos (ste y *este es de 7$ Bmh y al acceso ,ur de 3$ Bmh. aga las suposiciones necesarias y determine la programación de los tiempos de los semáforos! según el plan de fases propuesto.
Insertar Figura 13.12
Figura 13.1& #rogramacin de tiempos en una interseccin en '$ pro%lema 13.3
13.2
(n la intersección de la figura 13.16 se muestran los volúmenes horarios de máxima demanda en veh#culos mixtos! compuestos por :> de camiones y 1:> de auto'uses. Las velocidades de aproximación de los veh#culos en todos los accesos son de 7$ Bmh. (n la intersección se presenta una actividad moderada de peatones.
Insertar Figura 13.1
Figura 13.1( #lan de tiempos en una interseccin$ pro%lema 13.!
Reee!cias -i-lio#59cas I1J
dalpe C.! HodolfoF Oalle .! Oos?F Garc#a H.! OulioF
I:J
,ecretar#a de Comunicaciones y @ransportes! ,u'secretar#a de nfraestructura. Manual de !ispositivos para el Control del Tránsito en Calles Carreteras. Puinta edición!
I3J
;.,.
1322
I2J
Qell! Oames . and /ullerton! ris O. Manual of Traffic 'ignal !esign. ,econd edition! nstitute of @ransportation (ngineers! 9renticeall! (ngleood Cliffs! +e Oersey! 1551.
I-J
9arsonson! 9eter ,. 'ignal Timing ,mprovement "ractices. +ational Cooperative ighay Hesearch 9rogram! ,ynthesis of ighay 9ractice +o. 16:! @ransportation Hesearch Roard! =ashington <.C.! 155:.
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nstitute of @ransportation (ngineers. Traffic -ngineering *andboo. . /ifth edition! Oames L. 9line (ditor! =ashington! <.C.! 1555.
I6J
=e'ster! /.4. Traffic 'ignal 'ettings . Hoad Hesearch @echnical 9aper +o. 35! er a"esty s ,tationery *ffice! London! 15-8. ′
I8J
=ohl! artin and artin Rrian! 4. Traffic 'stem %nalsis for -ngineers and "lanners. cGraill ,eries in @ransportation! 1576.
I5J
@ransportation Hesearch Roard. *ig$+a Capacit Manual . +ational Hesearch Council! =ashington! <.C.! :$$$.
I1$J
Hoess! Hoger 9.F 9rassas! (lena ,. and cshane! =illiam H. Traffic -ngineering . @hird edtion! 9earson 9rentice all! +e Oersey! :$$2.
I11J
BceliB! Hahmi. Traffic 'ignals: Capacit and Timing %nalsis . ustralian Hoad Hesearch Roard! Hesearch Heport HH +o. 1:3! /ourth Heprint! ustralia! 1585.
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BceliB and ssociates 9ty Ltd. aa',!%: ' ignalised and nsignalised , ntersection !esign and esearc$ %id . Greythom! ustralia! :$$7.
I13J
c@rans. *ig$+a Capacit 'oft+are/ *C'0. Helease -.:. ;niversity of /lorida! Gainesville /L! :$$-.
I12J
httpmctrans.ce.ufl.edu. T',': Traffic 'oft+are ,ntegrated 'stem/ C1',M: Corridor 'imulation. c@rans! ;niversity of /lorida! Gainesville! :$$7.
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@rafficare Corporation. '23C*1: Traffic 'ignal Coordination 'oft+are. l'any C! :$$3.
I17J
httpmctrans.ce.ufl.edu. T%3'2T45#: Traffic 3et+or. 'tud Tool . c@rans! ;niversity of /lorida! Gainesville! :$$7. 132-
I16J
/ederal ighay dministration! *ffice of *perations Hesearch!
1327
