SEMAFORIZACIÓN
YULIANA PEREIRA SOLANO SOLANO JHON JAIRO OSORIO ROMÁN MANUEL FERNANDO GOMEZ PEREZ RAFAEL SAMITH MANJARREZ HERRERA
ING. DAVID DIAZ
UNIVERSIDAD DE SUCRE FACULTAD DE INGENIERIA INGENIERIA CIVIL SINCELEJO-SUCRE 20-NOVIEMBRE-2012
TABLA DE CONTENIDO
PAGINAS INTRODUCCION……………………………………………………… ..
3
OBJETIVOS…………………………………………………………… ..
4
OBJETIVO GENERAL…………………………………………………
4
OBJETIVOS ESPECIFICOS…………………………………………..
4
JUSTIFICACION……………………………………………………… ..
5
MATERIALES Y EQUIPOS…………………………………………….
6
PROCEDIMIENTO DE CAMPO……………………………………….
6
PROCEDIMIENTO DE OFICINA………………………………………
7
DATOS Y RESULTADOS…………………………………………… RESULTADOS……………………………………………... ...
8
ANALISIS DE RESULTADOS………………………………… RESULTADOS………………………………………… ………
15
CONCLUSIONES………………………………………………………..
17
COMENTARIOS TECNIVOS…………………………………………
18
CUESTIONARIO…………………………………………………………
19
INTRODUCCION Los semáforos son dispositivos de señalización necesarios para controlar el flujo vehicular, el flujo de bicicletas y el flujo de peatones en las vías o calles de una ciudad. Por medio de estos se busca dar una secuencia al paso de vehículos, bicicletas y peatones a través de luces que indican cuando detenerse y cuando avanzar, los colores utilizados son el rojo, amarillo y verde, estos semáforos operan controlados por una unidad eléctrica. El semáforo es un dispositivo útil para el control y la seguridad, tanto de vehículos como de peatones. Por lo tanto, es de vital importancia que la selección y uso de tan importante artefacto de regulación sea precedido de un estudio exhaustivo del sitio y de las condiciones del tránsito donde se desea instalar. En el presente informe se realizó un estudio de semaforización teniendo en cuenta estudios realizados previamente como lo es el de volumen de transito, llevado a cabo en la misma intersección (intersección de la calle 19 con la carrera 20) en la cuidad de Sincelejo. Por medio de este estudio de semaforización se pretende determinar los tiempos de cada una de las fases y compararlas con las ya existentes de los semáforos que allí se encuentran instalados.
OBJETIVOS OBJETIVO GENERAL Realizar un estudio de semaforización en una intersección de la ciudad de Sincelejo (intersección de la calle 19 con la carrera 20), determinando los tiempos para cada una de las fases.
OBJETIVOS ESPECIFICOS
Conocer los volúmenes por carriles (Automóviles Directos Equivalentes) que alimentan la intersección con su previo destino.
Contabilizar repetidas veces los tiempos de cada fase del semáforo y obtener la media aritmética de estos valores.
Tomar la longitud de 20 vehículos y obtener un valor promedio L v.
Comparar los cálculos realizados con los obtenidos en campo para cada una de las fases del semáforo.
JUSTIFICACION La importancia de hacer un minucioso estudio de la semaforización para intersecciones, queda establecida por ser un parámetro de cálculo con grandes diferencias de acuerdo al lugar en el que se realizan. Un estudio de semaforización debe ser regulado y controlado de la manera más detallada posible con el fin de que genere un perfecto equilibrio entre el usuario de la vía y la infraestructura construida, de tal manera que se pueda garantizar la seguridad de los conductores y transeúntes beneficiarios de esta en todo momento. Tener un completo dominio del significado y uso de cada uno de los procedimientos seguidos el estudio de la semaforización es imprescindible para poder expresar en forma asequible y segura los datos y conclusiones que se obtienen de cada uno de los ensayos, provocando de esta manera aumentar en forma considerable los conocimientos en el área de Vías II. Por todo lo anterior, se demuestra la necesidad de estudiar la intersección Calle 19 con Carrera 22 y la importancia de presentar este informe, pues se busca lograr que los entes encargados del trasporte y el transito en la ciudad de Sincelejo propongan un sistema mucho más eficaz que cumpla con las demandas de actividades para esa localidad y en especial el lugar donde se encuentra ubicada la intersección.
MATERIALES Y EQUIPOS
Cinta métrica
Cronometro
Cartera de campo
Lápiz
PROCEDIMIENTO DE CAMPO El estudio se realizó en el mismo sitio donde se hizo el conteo de volúmenes de tránsito (intersección de la calle 19 con la carrera 20). A continuación se mostrará el procedimiento de campo que se adopto para la recolección de datos.
Se hizo un levantamiento con cinta de la intersección para obtener el ancho de los carriles y la distancia de la línea de pare.
Se tomaron los resultados del estudio de volúmenes de tránsito obtenidos con anterioridad para realizar los cálculos del estudio de semaforización.
Se tomó una muestra de 20 vehículos en la intersección para determinar la longitud promedio de los vehículos.
Se temaron los tiempos que demoraban encendido cada color (10 veces), para cada uno de los semáforos.
Se tomo el tiempo que demora cada ciclo, en repetidas ocasiones, y se determino un promedio.
PROCEDIMIENTO DE OFICINA Con base en la información obtenida en el campo, se procedió a realizar los cálculos necesarios para obtener la información básica para comenzar con el estudio de semaforización. Los procedimientos básicos mencionados son los siguientes:
Se estimo una velocidad de punto (percentil 85) de 35Km/h.
Se calcularon los flujos y FHMD para toda la intersección: este se toma de la práctica de volúmenes de transito realizada anteriormente.
Luego se procedió a establecer el número de fases para la intersección.
Calcular los intervalos de cambio de fase
Calcular el ciclo optimo
Calcular de pérdidas totales
Calcular los tiempos de todos los colores.
DATOS Y RESULTADOS De la práctica realizada en la intersección de la calle 19 con carrera 20, se obtuvo los siguientes datos: Peatones que circulan o pasan el semáforo de la calle 19: 78 peatones en 15 minutos; 312 peatones por hora. Peatones que circulan o pasan el semáforo de la carrera 20: 49 peatones en 15 minutos; 196 peatones por hora. Longitud de la Intersección: Tabla 1.1 Long. De la Carrera 20 (m)
6,4
Long. De la Calle 19 (m)
6,3
Velocidad de Operación: 35 Km/h Longitud del Vehículo: Tabla 1.2 LONGITUD DE LOS AUTOMOVILES (m)
Muestra de 20 Autos
Promedio
4,36 3,8 3,7 3,9 4,8 4,4 6 4,9 6,3 6,4 5,1 5 4,15 5,05 4,25 4,5 6 4,9
4,3755
Los tiempos tomados en las fases y ciclos de cada semáforo son los siguientes. Tabla 1.3 SEMAFORO DE LA CALLE 19
Verde (seg)
Amarillo (seg)
Amarillo Incorrecto (seg)
Rojo (seg)
Ciclo Tomado (seg)
Ciclo Sumado de los colores (seg)
20,72
2,59
1,9
23,3
47,59
48,51
19,96
3,01
1,9
23,51
47,81
48,38
20,02
2,85
1,92
23,94
48,42
48,73
19,8
2,97
1,91
23,58
50,1
48,26
19,87
3,1
1,86
23,23
48,47
48,06
20,1
3,05
1,89
23,62
48,5
48,66
19,85
2,92
1,93
23,55
49,2
48,25
20,06
2,89
1,97
23,53
49,6
48,45
20,08
2,98
1,98
23,34
47,7
48,38
19,95
3,02
1,95
23,56
47,8
48,48
PROMEDIO CON APROXIMACION 20
3
2
24
49
50
48
50
Tabla 1.4
SEMAFORO DE LA CARRERA 20 Verde (seg)
Amarillo (seg)
Amarillo Incorrecto (seg)
Rojo (seg)
Ciclo Tomado (seg)
Ciclo Sumado de los colores (seg)
16,06
3,05
1,81
29,17
47,82
50,09
15,7
2,35
2,1
28,13
47,61
48,28
15,67
2,75
2,02
29,26
48,65
49,7
15,58
2,5
1,6
28,43
48,3
48,11
15,42
2,57
1,7
28,55
48,37
48,24
15,45
2,52
1,9
28,83
48,19
48,7
14,55
2,12
1,94
28,87
48,66
47,48
16,04
3,05
1,98
28,91
47,95
49,98
16,38
2,85
2,07
28,96
48,5
50,26
15,75
2,97
2,05
28,89
49,69
49,66
PROMEDIO CON APROXIMACION 16
3
2
29
48
50
49
50
Nota: Como se puede apreciar en las tablas 1.3 y 1.4 hay una columna para el amarillo incorrecto, éste corresponde a VARA es decir los colores van de verde, amarillo, rojo y amarillo; siendo el ultimo el amarillo incorrecto debido a que la
norma dice que los colores de los semáforos tienen que ir en el orden VAR, razón por la cual el tiempo de éste se le sumará al tiempo del color rojo. Por lo tanto en la tabla 1.3 el tiempo rojo promedio con aproximación queda de 26 segundos y en la tabla 1.4 el tiempo rojo promedio con aproximación queda de 31 segundos.
CALCULOS Para efectuar los cálculos necesarios para la determinación de los tiempos de cada color de las fases se tomaron los datos necesarios de la práctica de volúmenes de transito hecha en esta misma intersección. Los datos fueron: FHMD= 0.83 (No incluyendo las motocicletas) Volúmenes de Máxima Demanda Tabla 2.1 Volumen Horario de Máxima Demanda (Solo Autos) Calle 19 Carrera 20
Siguen Recto
964
Doblan a la Carrera 20
136
Siguen Recto
394
Doblan a la Calle 19
287
Composición vehicular Tabla 2.2 Composición Vehicular Calle 19
Carrera 20
Automóviles
99,0%
Buses (PB)
0,0%
Camiones (PC)
1,0%
Automóviles
99,5%
Buses (PB)
0,0%
Camiones (PC)
0,5%
Factor por vehículos pesados (F VP)
Acceso por la calle 19.
Acceso por la carrera 20.
Flujos ADE (Automóviles Directos Equivalentes)
Acceso por la Calle 19
Acceso por la Carrera 20
Tabla 2.3
FACTOR DE VUELTA A LA DERECHA (EVP) Peatones en Conflicto (Peatón/hora)
Factores
Nulo (0)
1,18
Bajo (50)
1,21
Moderado (200)
1,32
Alto (400)
1,52
Extremo (800)
2,14
Interpolando entre:
En la siguiente tabla se muestran los Automóviles Directos Equivalentes. Tabla 2.4 AUTOMOVILES DIRECTOS EQUIVALENTES Calle 19 Carrera 20
Siguen Recto
1065
Doblan a la Carrera 20
158
Siguen Recto
434
Doblan a la Calle 19
416
Intervalos de Cambio de fase
Donde:
t = Tiempo de Percepción-Reacción (1 seg) a = Aceleración (3.05 m/seg 2) V = Velocidad de Aproximación (Percentil 85) W = Ancho de la Intersección Lv = Longitud del vehículo
Para la calle 19.
Para la carrera 20.
Ciclo Óptimo
Tiempo verde
Acceso de la calle 19
Acceso de la carrera 20
Tabla 2.5 Fase
Verde(seg)
Amarillo(seg) Todo Rojo (seg) Rojo (seg)
Calle 19
65
3
1
31
Carrera 20
27
3
1
69
DIAGRAMA DE FASES
Ciclo (seg) 100
ANALISIS DE RESULTADOS De los tiempos tomados a cada color en los semáforos de la intersección de la calle 19 con carrera 20, y de los tiempos calculados para estos semáforos se puede analizar qué:
El ciclo óptimo y los tiempos de cada color calculados no coinciden con los tomados en campo; a continuación se muestra un cuadro comparativo.
Resultados
Accesos
Ciclo (seg)
Verde (seg)
RESULTADOS DE CAMPO
Calle 19
49 ≈ 50
20
3
26
-
Carrera 20
48 ≈ 50
16
3
31
-
Calle 19
100
65
3
31
1
Carrera 20
100
27
3
69
1
RESULTADOS CALCULADOS
Amarillo (seg)
Rojo (seg)
Todo Rojo (seg)
Como se puede apreciar en el cuadro anterior los tiempos calculados son mucho mayores que los tiempos que poseen actualmente los semáforos, pero aun se mantiene el mayor tiempo para el color verde para la calle 19 lo que indica que el flujo vehicular fue mayor en ese acceso en el momento de su diseño.
Los tiempos correspondientes al color amarillo coincidieron en los resultados calculados con los resultados de campo, lo que quiere decir que la velocidad de operación con la que fueron diseñadas las fases de cada semáforo es la misma o aproximadamente igual a la asumida para determinar las fases en este estudio. La cantidad de vehículos que entran a la intersección por la calle 19 es un numero bastante elevado en comparación con los que entran por la carrera 20, razón por la cual el tiempo verde para la fase uno la cual es la de la calle 19 es de 65 segundos, ósea mas de un minuto lo que va acorde con el volumen de vehículos que entran por este acceso. El ciclo tomado en campo es la mitad del calculado lo que lleva a la deducción de que el volumen horario de máxima demanda de la intersección a aumentado considerablemente en comparación con el volumen con el que fueron diseñadas las fases del semáforo o que en el momento de instalar los semáforos no se realizaron los estudios previos necesarios estipulados por las normas de transito.
Al momento de tomar los tiempos en la intersección se observó que el ciclo no cumple el orden VAR sino que se notó un orden VARA, es decir un tiempo asignado a un amarillo incorrecto que según el orden estipulado en la norma esta demás, este color puede provocar conflictos en la intersección debido a que el color amarillo incorrecto alerta a los conductores de que viene el verde y aceleran antes de estar la intersección despejada.
CONCLUSIONES De acuerdo a los resultados obtenidos se puede concluir que:
A mayor volumen de vehículos mayor será el tiempo verde correspondiente al acceso que presenta el mayor volumen horario de máxima demanda. Los tiempos de las fases calculadas y tomadas fueron bastante diferentes debido a que en el momento que diseñaron las fases de los semáforos lo más probable es que no tuvieron en cuenta el número de motocicletas en la intersección o éste fue muy pequeño en comparación con la cantidad que se tuvo en cuenta para realizar los cálculos actuales. Como se puede observar en los tiempos tomados en campo, el tiempo verde mayor es el de la calle 19, por lo que se puede decir que el acceso a la intersección siempre ha sido el que ha proporcionado mas flujo debido a que en los cálculos realizados con los datos tomados en dicha intersección como es el caso de la longitud de cada calzada, la longitud promedio de los vehículos y la velocidad con que transitan estos, también el verde de mayor tiempo es el de la calle 19. El tiempo del amarillo incorrecto (No se cumple el orden VAR, sino VARA), es de 2 segundos para ambos semáforos, después de un análisis y haber observado el comportamiento de este en la intersección se puede decir que dicho tiempo es el correspondiente al todo rojo del semáforo del otro acceso, (Todo Rojo del semáforo de la carrera 20 estando el semáforo de la calle 19 en el amarillo incorrecto) por esta razón se tomo la decisión de agregar dicho tiempo al rojo de ese mismo semáforo. (Se indica en la NOTA debajo de la tabla 1.4). Se cumplieron todos los objetivos propuestos a cabalidad.
COMENTARIOS TECNICOS Intersección usada para el estudio: Carrera 20 con Calle 19 Fecha: Lunes 5 de noviembre del 2012 Hora: De 04:30 pm a 05:30 pm Observaciones:
Zona céntrica de alto tráfico vehicular
A la hora de realizar la toma de las longitudes de los vehículos se observo que por esta intersección transitan carros livianos (taxis y automóviles no tan grandes) por estar cerca al centro.
Se presentó mayor circulación de automóviles en la Carrera 20 y mayor flujo de motos a nivel de la Calle 19.
En esta intersección se encontraban 2 semáforos los cuales orientaban el flujo en dos fases.
En algunos casos tanto los peatones como los conductores (especialmente los motociclistas) no respetaban los ciclos del semáforo.
CUESTIONARIO
1.
¿
Cuáles son las ventajas que ofrece un semáforo cuando esta
correctamente instalado y se ha realizado la serie
de estudios
previos? ¿Qué sucede cuando la situación es adversa? Sin duda alguna es bastante ventajoso la correcta instalación de un semáforo en el sitio adecuado, pero mucho más importante son los estudios que se realicen con anterioridad, ya que estos permiten evaluar la factibilidad del proyecto, conocer los volúmenes de transito presentes, determinar las velocidades con que entran los vehículos a la intersección, y establecer las fases y tiempos más adecuados requeridas por la intersección dependiendo de las condiciones en que esta se encuentre. Esto resultaría bastante ventajoso porque de alguna manera se garantizaría el correcto funcionamiento de todo el sistema, permitiendo que se presente un flujo adecuado sin dejar de lado la seguridad y el confort. Por otra parte la instalación incorrecta de un semáforo, o hacerlo sin los estudios previos no es muy recomendable, ya que se correría el riesgo que la movilidad no sea la más adecuada y que por esta razón se presenten problemas de flujo muy lento o de excesiva velocidad, que sin duda podría originar trancones y accidentes.
2. ¿Cuáles son los cambios que ha sufrido el semáforo de acuerdo con la tecnología? ¿Cuál funciona en Sincelejo? La invención del dispositivo mecánico que controla el tráfico y permite el paso de los peatones se debe al ingeniero británico J.P. Knight, quien tuvo la idea de crear un aparato que permitiese controlar el tráfico de 1868 en el Reino Unido. El aparato utilizaba por la noche luces de color rojo y verde, —las cuales integraban al gas como uno de sus componentes —, y emitía dos zumbidos que indicaban la disponibilidad del tráfico de la calle. Fue hasta la invención del automóvil cuando el dispositivo retorno como una herramienta indispensable de la sociedad. El 4 de
agosto de 1914 se instala el primer semáforo en Cleveland, Estados Unidos. Este tenía luces rojas y verdes colocadas en un soporte en forma de brazo, al igual que su antecesor emitía zumbidos. Con el avance del tiempo y la tecnología, el semáforo se ha convertido en una señal básica que regula el avance de los automóviles. Actualmente cuenta con tres colores que determinan sus funciones: Verde (para avanzar), Amarillo (preventivo) y Rojo (para detenerse) e incluso cuentan con figuras digitales que indican el funcionamiento del mismo. Aunque los semáforos varíen de diseño según el país, las funciones son las mismas alrededor del mundo. En Sincelejo se utilizan en su mayoría semáforos de 3 colores con lámparas LED, las cuales ayudan en el ahorro de energía y son muy resistentes a la exposición con el medio ambiente.
3. ¿ En qué consiste, como se programa, qué ventajas tiene y que se debe informar al usuario sobre una “Ola Verde”.
Una ola verde u onda verde es un fenómeno inducido intencionalmente, en el cual una serie de semáforos se coordinan para permitir el flujo continuo del tráfico sobre varias intersecciones en una misma dirección. Cualquier vehículo que se mueva a lo largo de la ola verde, aproximadamente a una velocidad establecida por los controladores de tráfico, verá una cascada progresiva de luces verdes, y no tendrá que detenerse en las intersecciones. Esto permite mayores volúmenes de tráfico y reduce el ruido y consumo de energía debido a que se requiere menor uso de los frenos y del acelerador. En la práctica, solo un porcentaje de los autos puede usar la ola verde antes de que la banda de tiempo concluya para dar vía a otros flujos de tráfico. La
coordinación
de
las
señales
se
puede
hacer
dinámicamente
(automáticamente), usando sensores para monitorear los flujos de trafico. De otra manera, se puede hacer estadísticamente mediante el uso de temporizadores. Bajo ciertas circunstancias, las olas verdes pueden intercalarse con las de tráficos en otras direcciones, pero esto aumenta la complejidad y reduce la usabilidad, por
lo tanto sólo las vías que llevan los volúmenes más importantes de trafico se les da este trato preferencial. Una de las desventajas de la ola verde es que los motoristas cuando los motoristas más lentos que el promedio llegan al semáforo y encuentran una luz roja, han acumulado una cola de vehículos detrás de ellos, anulando el propósito de la ola verde. Los motoristas más veloces también afectan la ola, porque en cierto momento ellos van a encontrar una luz roja y tendrán que esperar a que la siguiente ola llegue.
4.
¿
Cuál es el orden de los colores para un semáforo horizontal y para
otro vertical de tres y de cinco lentes? Los semáforos verticales tanto los horizontales tienen el mismo orden en los colores, para ambas posiciones se maneja el Rojo, Amarillo y Verde en semáforos de 3 lentes.
Los semáforos de cinco lentes además de los de las 3 que se utilizan en los de tres, el orden de colores es: Rojo, Amarillo, flecha de frente, flecha izquierda y flecha derecha.
Estas imágenes fueron obtenidas del manual de señalización colombiano.
5. En una intersección semaforizada, ¿Qué es “todo rojo”?, ¿Qué es una fase? Y ¿Qué es un movimiento protegido? Todo Rojo: Es el periodo en el cual todos los semáforos que van a ganar el derecho de verde permanecen en rojo, mientras el que la va a perder se encuentra en Rojo-Amarillo.
Una fase: Las fases son las encargadas de regular la circulación de los vehículos en cada dirección y en cada sentido de circulación.
Movimiento protegido: Tipo de movimiento en el que el vehículo no presenta oposición vehicular o peatonal a la hora de realizar la maniobra. Sería el caso de giros a la izquierda realizados en una fase exclusiva para ellos, una flecha verde adicional en el semáforo o de giros a la derecha con prohibición de cruces para los peatones durante esa fase.
BIBLIOGRAFÍA
CAL Rafael, REYES SPINDOLA Mayor y CARDENAS GRISALES James. Ingeniería de transito fundamentos y aplicaciones; 7ª edición; Alfaomega, Santa Fe de Bogotá, D.C Colombia, 1998. Manual de señalización colombiano. República de Colombia. Ministro de transito y transporte. 2004 http://es.wikipedia.org/wiki/Ola_verde. www.wikipedia.com/wiki/semaforo/knjasd//2700%%61””/12 . Las guías suministradas por el docente.
