Ingeniería de Transito

Amézquita Díaz Edgar Adam 207196865; Reyes López Rubén Junior 207401639; Ochoa Villa Diego Armando 005314682.

Ingeniería de Tránsito

Tránsito

Trabajo especial

“Análisis de Flujo Vehicular, Análisis de Congestión, Semaforización y Estacionamientos”

Campus Centro Universitario de L a Costa (CUC)-Universidad de Guadalajara (UDG).

Fecha de entrega:

Lunes17-05-2010 Dirigido a:

Sergio Rucíles



Antecedentes: De acuerdo a un marco teórico y práctico, la formulación de ciertos esquemas de enseñanza para este curso anticipó las medidas de investigación de ciertos parámetros, tal como el estudio de la importancia de la Ingeniería de tránsito. Así pues, la agilización de ciertos métodos matemáticos y analíticos para la resolución de problemas esclarece la mejora de poder trabajar con programas de acción individual como hojas de cálculo que maximicen los resultados. L os estudios de ingeniería de tránsito son una alternativa al desarrollo eficiente del comportamiento del flujo del parque vehicular ya sea circulando o estacionado. E s entonces cuando mi proyecto se fundamenta en el entendimiento claro y conciso de los diferentes estudios de tránsito abordados en esta investigación y con mayor significado de impacto en el diseño de un proyecto. E sta investigación tiende a buscar resultados válidos para estudios de tránsito con aplicaciones de flujo simple (siempre y cuando sólo se haga uno o dos muestreos de campo) y complejos si los pares de datos obtenidos de numerosos muestreos son apilados en un modelo matemático lineal, exponencial, logarítmico, en fin cualquiera que se apegue más al comportamiento de los pares de datos graficados; se asume la importancia de ciertos significados básicos y la interacción de un estudio con otro para el establecimiento de patrones focales.

Objetivos:         

E squematizar toda una enseñanza en borradores. Analizar métodos matemáticos para la eficientización de fórmulas, celdas y valores principales. E sclarecer el estudio de análisis de flujo vehicular. E sclarecer el estudio de análisis de congestión vehicular. E sclarecer el estudio de análisis de semaforización. E sclarecer el estudio de análisis de estacionamientos. Familiarizar borradores con funciones lógicas. E squematizar los resultados en gráficas o tablas. Desarrollo del Proyecto escolar con ejemplos aterrizados a la localidad.

Introducción: Tanto en el proceso del proyecto de una nueva vía de comunicación como en el de la ampliación de una vía existente, es imprescindible conocer las condiciones actuales de operación de la vialidad existente, así como establecer las condiciones que se espera 1



obtener en el futuro. Así mismo, para solucionar los conflictos que se pueden presentar en lugares específicos de la vialidad o los que pueda producir la construcción de un nuevo desarrollo, es necesario realizar estudios que permitan diagnosticar su origen y aplicar las medidas correctivas correspondientes. L a ingeniería de tránsito agrupa técnicas modernas para conocer, con metodologías científicas, las relaciones y limitaciones que condicionan la operación de la vialidad. Para el ingeniero civil que pretende obtener el mejor servicio de las obras públicas, estos conocimientos son de gran valor en la toma de decisiones acerca del diseño, control o mantenimiento de la vialidad. E sas decisiones pueden significar reducción de congestión de tránsito, de los accidentes viales, de los costos, entre otros beneficios, lo cual se traduce en mayor eficiencia en el funcionamiento de las estructuras viales, por lo que la inclusión de esta asignatura en el plan de estudios de Ingeniería Civil queda ampliamente justificada. E l estudio de la Ingeniería de tránsito y de su mejora en eficiencia y eficacia es todo un resultado de números estudios, que como resultados llevados a la práctica se convierten en verdaderas obras civiles, no obstante el diseño de cada tipo y la normativa de cada región en ocasiones limitan en ciertas circunstancias diferentes aspectos en Gral. L a concepción y diseño de un sistema de transporte incluye la selección entre diferentesalternativas, la estimación de la demanda que el sistema atenderá, la capacidad y losniveles de servicio que se pueden proveer a lo largo del tiempo. E l sistema incluye almodo de transporte, a las personas, mercancías y vehículos y a la infraestructura vial. L aingeniería de tránsito estudia las características básicas del conductor, el vehículo y elcamino, además de la interacción de cada uno de ellos con los demás. L os estudios de ingeniería de tránsito sirven para identificar las características relevantesy definir los problemas relacionados con la planeación y la operación del tránsito y lainfraestructura de vías, carreteras y destinos, además el flujo del tránsito esfundamental para el desarrollo y el diseño de estrategias para el control de intersecciones,carreteras rurales y tramos de carretera. E l área de Vías y Transporte es un área de la ingeniería civil que aplica los principioscientíficos y tecnológicos de Tránsito a la planeación, simulación, diseño, operación y administraciónde la infraestructura vial y de los modos de transporte. Su objetivo es solucionar los problemas de movilización de personas y mercancías en forma segura, eficiente, económica y compatible con el medio ambiente. Paralelamente, la disciplina debe considerar que el sistema de transporte sirva para alcanzar otros objetivos de la comunidad.

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 Análisis de Flujo Vehicular: L a importancia de este análisis radica en el entendimiento de las características y el comportamiento del tránsito para el planteamiento de proyectos de obra y operación de carreteras. Mediante la matemática y la física, el análisis de flujo vehicular observa la circulación de los vehículos en cualquier tipo de vialidad y de esta manera determina el nivel de eficiencia de la operación. Así mismo, las diferentes metodologías estadísticas para este análisis y para cualquier modelo microscópico y macroscópico de proyecto, basa su estudio en el entendimiento de las 3 principales variables básicas en el estudio del flujo vehicular: el flujo, la velocidad y la densidad. L as tres principales variables también dan origen a las variables asociadas: el volumen, el intervalo, el espaciamiento, la distancia y el tiempo, con las cuales se determina genéricamente la situación del proyecto para fundamento de temas posteriores, y la comprensión de las tres variables de igual manera son plasmadas en modelos básicos matemáticos de cálculo tales como modelos lineales y no lineales; así mismo no puede faltar la predicción y el entendimiento de la probabilidad de flujo vehicular en un determinado proyecto por tal motivo, el análisis probabilístico se encuentra dentro de un análisis de flujo vehicular. De igual manera el conocimiento de las tres variables marca la pauta para el conocimiento de revestir singular importancia, ya que estas indican la calidad o nivel de servicio experimentado por los usuarios de cualquier sistema vial; cabe destacar que el análisis de flujo vehicular generalmente en su estudio tiene la metodología posteriormente vista en las siguientes páginas como base fundamental de cálculo. Cabe mencionar que la variable velocidad no será abordada en este tema por cuestiones de arbitrariedad, ya que esta variable va en función relativa de la velocidad de cada vehículo y el valor de cálculo es la velocidad de diseño de ésta (la velocidad de diseño de la vía, o mejor dicho, la velocidad permitida para esta arteria), ¡no! la velocidad real con la cual cada conductor aborda la vía; si se quisiera obtener un patrón más exacto de la velocidad por la que se conduce en esta vía, se determinaría mediante estudios probabilísticos minuciosos. E n resumen, el análisis de flujo de vehicular, dictamina el comportamiento y funcionamiento de la eficiencia de los vehículos sobre una determinada vía y marca la medida estándar ya sea por unidad de tiempo o por carril o por ambas a la vez.

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 Variables Relacionadas con el flujo: L as variables racionadas con el flujo son la tasa del flujo, el volumen, el intervalo simple entre vehículos consecutivos y el intervalo promedio entre varios vehículos. Tasa del flujo o flujo (q) y volumen (q) L a tasa del flujo q es la frecuencia a la cual pasan los vehículos por un punto o sección trasversal de un carril o calzada. L a tasa de flujo es pues el número de vehículos N que pasan durante un intervalo de tiempo específico T a una hora, expresada en veh/min óveh/seg. No obstante la tasa de flujo q también puede ser expresada en veh/hora, teniendo cuidado con su interpretación, pues no se trata del número de vehículos que efectivamente pasan durante una hora completa o volumen horario q. L a tasa del flujo se calcula entonces con la siguiente expresión: q = N/T Intervalo simple (hi): E s el intervalo de tiempo entre el paso de los vehículos consecutivos, generalmente expresado en segundos y medido entre puntos homólogos del par de vehículos. Intervalo promedio (h): E s el promedio de todos los intervalos simples hi existente entre diversos vehículos que simulan por una vialidad. Por tratarse de un promedio se expresa en segundos por vehículo y se calcula de acuerdo a la siguiente expresión: 𝐡=

𝐍−𝟏 𝐢=𝟏 𝐡𝐢

𝐍−𝟏

Donde: h: intervalo promedio(s/veh) N: número de vehículos (veh) N-1: número de intervalos (veh) hi: intervalo simple entre el vehículo i y el vehículo i+1.

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Obsérvese que las unidades de intervalo promedio h (s/veh) son las unidades inversas de la tasa de flujo q(veh/s) por lo que también puede plantearse la siguiente relación: h = 1/q

 Variables relacionadas con la densidad: L as variables del flujo vehicular relacionadas con la densidad son la densidad o concentración, el espaciamiento simple entre vehículos consecutivos y el espaciamiento promedio entre varios vehículos. Densidad o concentración (k): E s el número N de vehículos que ocupan una longitud específicad, de una vialidad en un momento dado. Generalmente se expresa en vehículos por kilómetros (veh/K m), ya sea referido a un carril o a todos los carriles de una calzada. Se calcula como: K = N/d E spaciamiento simple (Si): E s la distancia entre el paso de dos vehículos consecutivos, usualmente expresada en metros y medida entre sus defensas traseras. E spaciamiento promedio (S): E s el promedio de todos los espaciamientos simples, Si, existentes entre los diversos vehículos que circulan por una vialidad. Por tratarse de un promedio se expresa en metros por vehículos (m/veh) y se calcula de acuerdo a la sig. expresión: 𝑺=

𝑵−𝟏 𝒊=𝟏 𝑺𝒊

𝑵−𝟏

Dónde: S: espaciamiento promedio (m/veh). N: número de vehículos (veh). N-1: número de espaciamientos (veh). Si: espaciamiento simple entre el vehículoi y el vehículo i+1.

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Obsérvese que las unidades de espaciamiento promedio S(m/veh) son las unidades inversas de la densidad K (veh/m) por lo que también puede plantearse la siguiente relación: S=1/K 

Relación entre el flujo, la velocidad, la densidad, el intervalo y el espaciamiento:

E n un par de vehículos consecutivos a los cuales se les han asociado atributos tanto en el tiempo como en el espacio, el paso es el tiemponecesario para que el vehículo recorra su propia longitud, y la brecha o claro es el intervalo de tiempo libre disponible entre los dos vehículos, equivalente a la separación entre ellos medida desde la defensa trasera del primer vehículo, dividida por la velocidad (la del segundo vehículo o la del grupo de vehículos si todos ellos viajan a la misma velocidad). Considerando un grupo vehicular que se mueve a velocidad (Ve)aproximadamente constante, su intervalo promedio (h) y espaciamiento promedio (S) se puede relacionar así E spacio= (Velocidad)(Tiempo) S=Ve*h Como se puede ver en la expresión anterior, para un grupo de vehículos, el intervalo promedio y el espaciamiento promedio se relacionan a través de la velocidad media espacial. También como cualquier otro fluido continuo, el flujo de la corriente de tránsito puede definirse en términos de sus tres variables principales: la tasa de flujo qla velocidad V y la densidad K . Por lo tanto: h=1/q; S=1/K => remplazando los dos valores anteriores de la ecuación; se obtiene: 1/K =Ve*(1/q) De donde: q=Ve*K E ntonces a la correlación anterior se le conoce como la ecuación fundamental del flujo vehicular, que en forma general queda como: q=VK

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


Modelos básicos del flujo vehicular. o Modelo lineal para flujo microscópico: Basados en la ecuación anterior q=VK se pueden observar tres relaciones que permiten lo siguiente:

E l modelo L ineal trata de las relaciones entre la velocidad V y la densidad K , la relación flujo q y densidad K , la relación V y el flujo qpara generar ecuaciones que ayuden en la obtención de parámetros arbitrios para el mejor diseño de proyección; así mismo se pueden obtener la estimación del flujo máximo qm, y el intervalo promedio al flujo máximo hm, el espaciamiento promedio a flujo máximo Sm, y la separación promedio entre vehículos a flujo máximo. Aunadamente es de real importancia que se muestree alrededor de 1 hora para obtener tasas de flujo de cada 15 minutos y mediante los pares de datos de densidad y velocidad a flujo libre resultantes, esquematizar la correlación de estos a manera del método de los mínimos cuadrados. E s muy importante que las regiones correspondientes a flujos de Tránsito no congestionados estén limitadas por las siguientes ecuaciones: 𝟎 ≤ 𝒒 ≤ 𝒒𝒎 𝑽𝒎 ≤ 𝑽𝒆 ≤ 𝑽 𝒍 𝟎 ≤ 𝒌 ≤ 𝑲𝒎  E cuaciones del modelo L ineal: o Relación Velocidad-densidad: 𝑽𝒆 = 𝑽𝒍 −

𝑽𝒍 𝑲. 𝑲𝒄

𝒒 = 𝑽𝒍 𝑲 −

𝑽𝒍 𝑲𝟐 . 𝑲𝒄

o Relación flujo-densidad:

o Relación Velocidad-flujo: 𝑽𝟐𝒍 − 𝟒 𝑽𝒍 𝑽𝒆 = ± 𝟐 𝟐  Capacidad o Flujo Máximo qm: 𝑽𝒍 𝑲𝒄 𝒒𝒎 = . 𝟒

𝑽𝒍 𝑲𝒄

𝒒.

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 Intervalo promedio a flujo máximo hm: 𝟏 . 𝒒𝒎  E spaciamiento promedio a flujo máximo Sm(K m/No de carriles): 𝟏 𝟏 𝑺𝒎 = = 𝑲𝒄 . 𝑲𝒎 𝒉𝒎 =

𝟐

 Separación Promedio entre vehículos a flujo máximo: Separación Promedio = E spaciamiento – L ongitud del segundo vehículo (en condiciones de flujo máximo) Donde: Vi = Velocidad a flujo libre. K c = Densidad de congestión. Ve = V elocidad espacial. q = Flujo. K = Densidad. K m = Densidad de congestión promedio entre los carriles actuantes.

o Modelos no lineales para proyectos de flujo macroscópico:

Sólo por mencionarlo y no desarrollar nuestro ejemplo en base a modelos no lineales existes otras investigaciones en lo concerniente al flujo vehicular, lo cual basan su hipótesis y sus afirmaciones en decir que no siempre existe una buena correlación lineal, entre la velocidad y la densidad y que por ende es conveniente tomar en cuenta la curvatura de los datos. E stos modelos son aplicados macroscópicamente mediante respectivas ecuaciones que relacionan el flujo, la densidad y la velocidad:

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 Modelo L ogarítmico para flujos congestionados: L as ecuaciones del modelo son: 

Para la velocidad espacial Ve: 𝑲𝒄 . 𝑲 𝐾 = 𝑎 𝑙𝑎 𝑑𝑒𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑎𝑟𝑏𝑖𝑡𝑟𝑎𝑟𝑖𝑎 𝑞𝑢𝑒 𝑠𝑒 𝑝𝑢𝑒𝑑𝑎 𝑝𝑙𝑎𝑛𝑡𝑒𝑎𝑟; 𝐾𝑐 𝑦 𝑉𝑚 𝑠𝑒𝑟á𝑛 𝑙𝑎𝑠 𝑐𝑜𝑠𝑛𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒𝑠 𝑒𝑠𝑝𝑒𝑐𝑖𝑓𝑖𝑐𝑎𝑑𝑎𝑠 Para la tasa de flujo q: 𝑲𝒄 𝒒 = 𝑽𝒎 𝑲 𝒍𝒏 . 𝑲 𝑽𝒆 = 𝑽𝒎 𝒍𝒏



Y para la ecuación de la capacidad o flujo máximo qm es: 𝒒𝒎 =

𝑽𝒎 𝑲 𝒄 . 𝒆

Donde: Vm y K c = (para un flujo de transito congestionado) son la velocidad a flujo máximo y la densidad de congestionamiento (constantes especificadas). e = Una constante de la base de logaritmos neperianos que vale 2.718282  Modelo exponencial para flujos no congestionados: L as ecuaciones del modelo son: 

Para la Velocidad espacial Ve: 𝑽𝒆 = 𝑽𝒍 𝒆−𝒌/𝑲𝒎



Para la tasa de flujo q: 𝒒 = 𝑽𝒍 𝑲𝒆−𝒌/𝑲𝒎 𝐾 = 𝑎 𝑙𝑎 𝑑𝑒𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑎𝑟𝑏𝑖𝑡𝑟𝑎𝑟𝑖𝑎 𝑞𝑢𝑒 𝑠𝑒 𝑝𝑢𝑒𝑑𝑎 𝑝𝑙𝑎𝑛𝑡𝑒𝑎𝑟; 𝐾𝑚 𝑦 𝑉𝑖 𝑠𝑒𝑟á𝑛 𝑙𝑎𝑠 𝑐𝑜𝑠𝑛𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒𝑠 𝑒𝑠𝑝𝑒𝑐𝑖𝑓𝑖𝑐𝑎𝑑𝑎𝑠

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Y para la ecuación de la capacidad o flujo máximo qm es: 𝒒𝒎 =

𝑽𝒍 𝑲 𝒎 . 𝒆

Donde: Vi y K m = (para un flujo de transito no congestionado) son la velocidad a flujo libre y la densidad o capacidad concerniente (constantes especificadas). e = Una constante de la base de logaritmos neperianos que vale 2.718282

De igual manera que los anteriores modelos, existen otros modelos más específicos que pudieran aplicarse sólo que son concernientes a algún tipo de proyecto o problema. Cabe destacar que lo concerniente a microscópicamente y macroscópicamente señalan la capacidad de aplicación del modelo sin la varianza de numerosos errores o tamaños de errores en la serie de puntos de parejas de datos; esto quiere decir que la función se apega más a la serie de datos graficados. 

Probabilidad del flujo vehicular:

E ste paso es circunstancial para el entendimiento de ciertas probabilidades de flujo y que sirven para el enlace de construcción aunque sin lugar a dudas actualmente la construcción de la mayoría de las avenidas por ejemplo en Puerto Vallarta no conlleva un análisis minucioso de probabilidades ya que la construcción de carreteras la mayoría de las veces está normado a ciertas medidas establecidas. Ahora bien, si todos los vehículos que circulan por una determinada vialidad se encuentran espaciados uniformemente, sería fácil determinar su flujo y los diferentes niveles de congestionamiento, más no obstante los vehículos no viajan a intervalos uniformes, sino que lo hacen en grupos con un intervalo promedio para cada uno, reflejando concentraciones vehiculares que se mueven en forma de ondas a través del tiempo; aunadamente los vehículos se mueven en forma dispersa; es entonces que por esta circunstancia se consideran los aspectos probabilísticos del comportamiento del flujo vehicular. E n el complejo mundo de las probabilidades, en lo que respecta al flujo vehicular tenemos la distribución de Poisson, la cual tiene aplicación para flujo vehiculares bajos y medios.

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L as ecuaciones de probabilidad que son usuales son: 

Para la distribución de llegadas: 𝒎𝒙 𝒆−𝒎 𝒑𝒂𝒓𝒂 𝒙 = 𝟎, 𝟏, 𝟐, 𝟑, … . ∝. 𝒙! Para la distribución de que no lleguen: 𝑷 𝟎 = 𝒆−𝒒𝒕 𝒑𝒂𝒓𝒂 𝑻 ≥ 𝟎 𝑷 𝒙 = 𝑷 𝑿=𝒙 =



L as anteriores ecuaciones tienen aplicaciones en: Control de intersecciones, cálculo de longitudes de almacenamiento, estimación de filas y demoras de tránsito, disponibilidad de claros o separaciones entre vehículos, estudio de maniobras de convergencia de corrientes vehiculares, predicción de llegadas de vehículos a punto de interés. Otras medidas probabilísticas son la distribución de llegadas en intervalos de tiempo entre vehículos la cual viene dada por la ecuación siguiente: 𝑷 𝒉 < 𝑡 = 𝟏 − 𝒆−𝒒𝒕 𝒑𝒂𝒓𝒂 𝒕 ≥ 𝟎 Circunstancialmente ampliaremos la aplicación anterior determinado la probabilidad de tener un intervalo h entre vehículos dentro de un intervalo de 𝒕𝟏 𝒂 𝒕𝟐 , siendo 𝒕𝟏 < 𝒕𝟐 . Resultando la siguiente ecuación: 𝑷 𝒕𝟏 < ℎ < 𝒕𝟐 = 𝒆−𝒒𝒕𝟏 − 𝒆−𝒒𝒕𝟐 𝒑𝒂𝒓𝒂 𝒕𝟏 , 𝒕𝟐 ≥ 𝟎 Ahora bien, parte de la estadística, particularmente hablando situamos el ensayo con propiedades meramente en función del tiempo y de la distribución de llegadas en general, pero ¿qué pasa con las particularidades o propiedades particulares de esta distribución en cuestión de ciertas probabilidades? pues son evaluadas específicamente por cómo se presentan. E n los siguientes párrafos se verán cómo se presenta tales propiedades y cómo se evalúan: 1.- Probabilidad de que lleguen N o menos vehículos: 𝑁

𝑃 𝑋≤𝑁 =

𝑁

𝑝 𝑥 = 𝑥=0

𝑥=0

𝑚 𝑥 𝑒 −𝑚 𝑥!

2.- Probabilidad de que lleguen más de N vehículos: 𝑁

𝑃 𝑋 >𝑁 = 1− 𝑥=0


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3.- Probabilidad de que lleguen menos de N vehículos: 𝑁−1

𝑃 𝑋<𝑁 = 𝑥=0


4.- Probabilidad de lleguen N o más vehículos: 𝑁−1

𝑃 𝑋≥𝑁 = 𝑥=0




Análisis de flujo vehicular:

Por lo tanto, mediante al breve ensayo anterior de lo que es un flujo vehicular y como se evalúa cada aspecto de consideración dentro de su alcance de estudio, y de los requerimientos particulares de cada proyecto, es entonces que se procede a hacer un análisis de flujo vehicular atendiendo un nivel microscópico de flujo; cabe mencionar que por lo anterior los modelos matemáticos no lineales no será abordados en este análisis; el análisis propuesto será ubicado en la bellísima ciudad de Puerto Vallarta en el desarrollo Fluvial Vallarta, en la arteria recién construida llamada avenida Grandes lagos de Norte a Sur, hasta el cruce de la avenida Jesús Rodríguez Barba.

o Muestreo para el flujo. Se realizó un aforo vehicular durante una hora en periodos de 15 minutos, dando como resultado el número de vehículos que se muestra a continuación, de igual manera se estudia el intervalo promedio entre cada vehículo en un lapso de 5 minutos de flujo, cronometrando el tiempo entre uno y otro. Se quiere conocer las tasas de flujo para cada periodo, calcular el volumen horario, y comparar la tasa de flujo máximo y el volumen horario, así mismo, también en lo que respecta al intervalo de 5 minutos, se desea conocer la tasa de flujo para el periodo de estudio, el intervalo promedio y la gráfica de interpretación de los diversos intervalos simples y el intervalo promedio.

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Datos:

Intérvalo de Vehículos Tiempo por cada 15 C/15 min. min. 18:30-18:45 18:45-19:00 19:00-19:15 19:15-19:30 1 hora

Vehículo 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

148 202 223 257 830

Intérvalo de Intérvalo de Intérvalo de Hora de tiempo Tiempo de tiempo Tiempo de tiempo Vehículo Vehículo paso entre paso entre paso entre C/vehículo C/vehículo C/vehículo 18:30 0 21 18:31:50 6 41 18:34:15 7 18:30:05 5 22 18:31:59 9 42 18:34:23 8 18:30:15 10 23 18:32:07 8 43 18:34:28 5 18:30:25 10 24 18:32:15 8 44 18:34:35 7 18:30:28 3 25 18:32:22 7 45 18:34:40 5 18:30:30 2 26 18:32:30 8 46 18:34:44 4 18:30:33 3 27 18:32:40 10 47 18:34:48 4 18:30:40 7 28 18:32:48 8 48 18:34:52 4 18:30:44 4 29 18:32:54 6 49 18:34:55 3 18:30:50 6 30 18:33:01 7 50 18:35:00 5 18:30:52 2 31 18:33:15 14 18:30:55 3 32 18:33:22 7 18:31 5 33 18:33:28 6 Total 300s 18:31:07 7 34 18:33:34 6 18:31:15 8 35 18:33:40 6 18:31:18 3 36 18:33:45 5 18:31:22 4 37 18:33:50 5 18:31:28 6 38 18:33:55 5 18:31:36 8 39 18:34:00 5 18:31:44 8 40 18:34:08 8

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Cálculo: Tasa de flujo por periodo: 𝑞1 =

𝑁1

𝑞2 =

𝑁2

𝑞3 =

𝑁3

𝑞4 =

𝑁4

𝑇1

𝑇2

𝑇3

𝑇4

= = = =

148 15𝑚𝑖𝑛 202 15𝑚𝑖𝑛 223 15𝑚𝑖𝑛 257 15𝑚𝑖𝑛

= 9.866 𝑣𝑒ℎ/𝑚𝑖𝑛 Ó 592veh/h = 13.466 𝑣𝑒ℎ/𝑚𝑖𝑛 Ó 808veh/h = 14.866 𝑣𝑒ℎ/𝑚𝑖𝑛 Ó 892veh/h = 17.133 𝑣𝑒ℎ/𝑚𝑖𝑛 Ó 1028veh/h

Tasa de flujo por la hora completa (volumen horario): 𝑄=

𝑁 830𝑣𝑒ℎ = 𝑇 1ℎ𝑟

De acuerdo a intervalos de 15 minutos, (15min=1/4 de Hora= .25); por lo tanto: 𝑄15 =

207.5𝑣𝑒ℎ = 13.833 𝑣𝑒ℎ/𝑚𝑖𝑛 15𝑚𝑖𝑛

Como podemos apreciar mediante las tasas de flujo anterior es que la tasa de flujo máximo qmaxestá en el último cuarto de hora aforado y es mayor que la tasa de flujo real por hora Q, esto significa que la frecuencia con la que pasaron los vehículos en el último cuarto fue mayor que con la frecuencia con la que pasaron en toda la hora efectiva. Así mismo mediante el análisis anterior se puede detectar problemas de congestión que si bien la importancia de conocer y de tomar en cuenta los volúmenes vehiculares en periodos cortos, que al ser altos provocan congestión y por ende demoras o retrasos en la circulación: 𝑞𝑚𝑎𝑥 = 𝑞4 = 1028 𝑣𝑒ℎ/ℎ > 𝑄 = 830 𝑣𝑒ℎ/ℎ Ahora bien, para conocer el intervalo promedio entre cada intervalo simple de pares de vehículos consecutivos, en base a la segunda tabla de datos de la página anterior, se aforaron 50 vehículos en un periodo de 5 minutos teniendo diferencia de intervalos de tiempo entre cada vehículo y otro, por lo que se obtuvieron los siguientes resultados: De entrada la tasa de flujo es igual a: 𝑞=

50𝑣𝑒ℎ 5𝑚𝑖𝑛

= 10 𝑣𝑒ℎ/𝑚𝑖𝑛ó600 𝑣𝑒ℎ/ℎ

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E ntonces, se quiere conocer el intervalo promedio entre cada intervalo simple de pares de vehículos consecutivos por lo que se tiene de acuerdo a la fórmula de intervalo promedio h, lo siguiente:

h=

N−1 i=1 hi

N−1

=

50−1 i=1 hi

50 − 1

=

49 i=1 hi

49

=

300 = 6.12 𝑠/𝑣𝑒ℎ 49

Ó ℎ=

1 1 = = 6.0 𝑠/𝑣𝑒ℎ 𝑞 600𝑣𝑒ℎ/ℎ

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Tabla de V alores para la gráfica de Movimiento del flujo vehicular:

x 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50


y 5 10 10 3 2 3 7 4 6 2 3 5 7 8 3 4 6 8 8 6 9 8 8 7 8 10 8 6 7 14 7 6 6 6 5 5 5 5 8 7 8 5 7 5 4 4 4 3 5

6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6

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L a gráfica queda:

2do gpo. 1er gpo.

3er gpo. 4to gpo.

E n la gráfica anterior podemos apreciar que el intervalo promedio h calculado anteriormente igual a 6 seg. E ntonces podemos apreciar que las partes por debajo de la línea del intervalo promedio que contengan más de 5 vehículos indican que varios vehículos circulan a intervalos pequeños formando grupos y representan concentraciones vehiculares que se mueven a lo largo del tiempo en forma de ondas; en lo que respecta a nuestra gráfica apaciblemente se identifican 4 grupos de ondas, vehiculares en donde la primera y la última son las más fuertes.

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o Muestreo para la densidad: Se empleó y apreció una longitud de alrededor de 1K m para conocer cuántos vehículos transcurrían en un instante de tiempo sobre algún carril específico de la avenida Grandes L agos (cuenta con dos carriles), ahora bien, sólo se quiere conocer las densidades por carril, por toda la calzada y la estimación del espaciamiento promedio: De acuerdo a las ecuaciones antes vistas la de densidad marca que: K =N/d Datos: Vehiculos Vehiculos por carril 1 por carril 2 (izq) en un (der) en un instante instante 30 20

Cálculo: Densidad por carril: 𝐾1 = 30𝑣𝑒ℎ/1𝑘𝑚 𝐾2 = 20𝑣𝑒ℎ/1𝑘𝑚 Densidad para la calzada: 𝐾𝑐𝑎𝑙 =

30 + 20 𝑣𝑒ℎ = 50 𝑣𝑒ℎ/𝑘𝑚 1𝑘𝑚

E spaciamiento Promedio “S” en cada carril: 𝑆1 =

1 1 = = 33.333 𝑚/𝑣𝑒ℎ 𝐾1 30 𝑣𝑒ℎ/𝑘𝑚

𝑆2 =

1 1 = = 50 𝑚/𝑣𝑒ℎ 𝐾2 20 𝑣𝑒ℎ/𝑘𝑚

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Nota: (para el enriquecimiento del tema) Ahora bien, otra circunstancia que podría ocurrir es si tomásemos la medida de vehículos en un instante,en dos puntos de observación; para entender esto es necesario elaborar un diagrama espacio-tiempo que describe la relación entre la ubicación de los vehículos en una corriente vehicular (espaciamientos), y el Tiempo (intervalos) a medida que los vehículos avanzan a lo largo de un carril de la avenida Grandes lagos; así pues mediante la utilización de este método se podrá interpolar cualquier punto dentro de los límites y con una aceleración constante; imaginémonos que: E n la observación A (K 0+000), por lo tanto el tiempo es 0: Tenemos la primera camada de vehículos, por ejemplo comúnmente se observó en fluvial que la posición de 5 vehículos se precedía de la siguiente manera: Vehículo 1 está como a 35m de A; Vehículo 2 está como a 30m de A; Vehículo 3 está como a 20m de A; Vehículo 4 está como a 5m de A; y Vehículo 5 está a 0m de A Por consiguiente se procede a conocer el espaciamiento y densidad (como la distancia es 0, el valor de la densidad no es relevante). E ntonces: 𝑠1 = 35 − 30 = 5𝑚 𝑠2 = 30 − 20 = 10𝑚 𝑠3 = 20 − 5 = 15𝑚 𝑠1 = 5 − 0 = 5𝑚 Ahora bien conociendo los espaciamientos simples seguimos con el conocimiento del espaciamiento promedio: 𝑆=

𝑁−1 𝑖=1 𝑆𝑖

𝑁−1

=

5−1 𝑖=1 𝑆𝑖

5−1

=

5 + 10 + 15 + 5 = 8.75 𝑚/𝑣𝑒ℎ 4

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Por lo tanto, la Densidad media estimada es: 𝐾=

1 = 𝑆 8.75

1 𝑚

1𝑘𝑚

∗ 𝑣𝑒ℎ 1000 𝑚

= 115 𝑣𝑒ℎ/𝑘𝑚

E n la observación B (K 0+150), por lo tanto el tiempo transcurrido del punto AB es 12s, entonces: Tenemos la primera camada de vehículos a un segundo plano, lo cual: Vehículo 1 está como a 220-150=70m de B; Vehículo 2 está como a 200-150=50m de B; Vehículo 3 está como a 180-150=30m de B; Vehículo 4 está como a 160-150=10m de B; y Vehículo 5 está a 150-150=0m de B Por consiguiente se procede a conocer el espaciamiento y densidad. E ntonces: 𝑠1 = 70 − 50 = 20𝑚 𝑠2 = 50 − 30 = 20𝑚 𝑠3 = 30 − 10 = 20𝑚 𝑠1 = 10 − 0 = 10𝑚 Ahora bien conociendo los espaciamientos simples seguimos con el conocimiento del espaciamiento promedio: 𝑆=

𝑁−1 𝑖=1 𝑆𝑖

𝑁−1

=

5−1 𝑖=1 𝑆𝑖

5−1

=

20 + 20 + 20 + 10 = 17.5 𝑚/𝑣𝑒ℎ 4

Por lo tanto, la Densidad media estimada es: 𝐾=

1 = 𝑆 17.5

1 𝑚

1𝑘𝑚

∗ 𝑣𝑒ℎ 1000 𝑚

= 58 𝑣𝑒ℎ/𝑘𝑚

20



E n lo concerniente, se debe de identificar la velocidad durante los 12s recorridos y la distancia recorrida en esos 12s de los 5 vehículos; por lo tanto; las distancias son: 𝑉𝑒ℎí𝑐𝑢𝑙𝑜 1: 𝑑1 = 220 − 35 = 185𝑚 𝑉𝑒ℎí𝑐𝑢𝑙𝑜 2: 𝑑2 = 200 − 30 = 170𝑚 𝑉𝑒ℎí𝑐𝑢𝑙𝑜 3: 𝑑3 = 180 − 20 = 160𝑚 𝑉𝑒ℎí𝑐𝑢𝑙𝑜 4: 𝑑4 = 160 − 5 = 155𝑚 𝑉𝑒ℎí𝑐𝑢𝑙𝑜 5: 𝑑5 = 150 − 0 = 150𝑚 Por lo tanto, sabemos que velocidad=d/t; el tiempo en cada uno son los 12 s recorridos, entonces: 𝑉𝑒ℎí𝑐𝑢𝑙𝑜 1: 𝑣1 =

185𝑚 ∗ 3.6 = 55.5 𝑘𝑚/ℎ 12𝑠

𝑉𝑒ℎí𝑐𝑢𝑙𝑜 2: 𝑣2 =

170𝑚 ∗ 3.6 = 51 𝑘𝑚/ℎ 12𝑠


160𝑚 ∗ 3.6 = 48 𝑘𝑚/ℎ 12𝑠


155𝑚 ∗ 3.6 = 46.5 𝑘𝑚/ℎ 12𝑠


150𝑚 ∗ 3.6 = 45 𝑘𝑚/ℎ 12𝑠

Mediante las velocidades determinadas entonces se procede a conocer el tiempo por el cual pasan los vehículos por el punto B: recordar que t=d/v; por lo tanto: 𝑉𝑒ℎí𝑐𝑢𝑙𝑜 1: 𝑡1 =

150 − 35𝑚 ∗ 3.6 = 7.46𝑠 55.5𝑘𝑚/ℎ

𝑉𝑒ℎí𝑐𝑢𝑙𝑜 2: 𝑡2 =

150 − 30𝑚 ∗ 3.6 = 8.47𝑠 51𝑘𝑚/ℎ


150 − 20𝑚 ∗ 3.6 = 9.75𝑠 48𝑘𝑚/ℎ


150 − 5𝑚 ∗ 3.6 = 11.22𝑠 46.5𝑘𝑚/ℎ 21




150𝑚 ∗ 3.6 = 12𝑠 45𝑘𝑚/ℎ

Aunadamente como complemento, para conocer el intervalo promedio hy la Tasa de flujo qes necesario identificar los intervalos entre vehículos en el punto B. Por lo cual: Del 1-2; ℎ1 = 𝑡2 − 𝑡1 = 8.47 − 7.46 = 1.01𝑠 Del 2-3; ℎ2 = 𝑡3 − 𝑡2 = 9.75 − 8.47 = 1.28𝑠 Del 3-4; ℎ3 = 𝑡4 − 𝑡3 = 11.22 − 9.75 = 1.47𝑠 Del 4-5; ℎ4 = 𝑡5 − 𝑡4 = 12 − 11.22 = 0.78𝑠 Por lo que el intervalo promedio es:

h=

N−1 i=1 hi

N−1

=

5−1 i=1 hi

5−1

=

4 i=1 hi

4

=

4.54 = 1.135 𝑠/𝑣𝑒ℎ 4

Y la Tasa de flujo en el punto B es: 𝑞=

1 1 3600𝑠 = ∗ = 3172 𝑣𝑒ℎ/ℎ ℎ 1.135𝑠/𝑣𝑒ℎ 1ℎ

22



Si bien, los cálculos anteriores dancomo resultado los siguientes pares de datos y por consiguiente diagrama espacio-tiempo, que describe la relación entre la ubicación de los vehículos en una corriente vehicular, y el tiempo a medida que los vehículos avanzan a lo largo de un carril de la avenida:

Vehículo 1 Vehículo 2 Vehículo 3 Vehículo 4 Vehículo 5 Intervalos Intervalos Intervalos Intervalos Intervalos Distancias Distancias Distancias Distancias Distancias de Tiempo de Tiempo de Tiempo de Tiempo de Tiempo 0 35 0 30 0 20 0 5 0 0 7.46 150 8.47 150 9.75 150 11.22 150 12 150 12 220 12 200 12 180 12 160 linea B Intervalos Distancias de Tiempo 0 150 1 150 2 150 3 150 4 150 5 150 6 150 7 150 8 150 9 150 10 150 11 150 12 150

23



24



o Muestreo para la Relación entre el flujo, la velocidad, la densidad, el intervalo y el espaciamiento Tomando en cuenta las consideraciones evaluadas en el afore vehicular para el segmento o cuarto de hora de mayor congestión (257 vehículos), en este punto se quiere conocer la tasa de flujo de congestión, el intervalo promedio de congestión, así como la densidad y el espaciamiento promedio de congestión, aunada la velocidad media espacial de congestión; es por ello, que se cronometró una muestra aproximada de 20 vehículos para una distancia de 50m, dando los siguientes pares de datos; alrededor de: 5 vehículos tardaron 5s 4 vehículos tardaron 7s 8 vehículos tardaron 6s 3 vehículos tardaron 4s Ahora bien, la Tasa de flujo que ya fue vista en evaluaciones pasadas: 𝑞=

𝑁 257 = = 17.133 𝑣𝑒ℎ/ min = 1028 𝑣𝑒ℎ/ℎ 𝑇 15

E l Intervalo promedio es: ℎ=

1 1 = ∗ 3600𝑠 = 3.5 𝑠/𝑣𝑒ℎ 𝑞 1028 𝑣𝑒ℎ/ℎ

Para poder conocer la densidad y posteriormente el espaciamiento es necesario conocer primero que nada la velocidad espacial que se define: 𝑉𝑒 =

𝑑 = 𝑇

𝑑 𝑁 𝑓𝑖𝑡𝑖 𝑖=1

=

50𝑚 4 𝑓𝑖𝑡𝑖 𝑖=1

=

50𝑚 ( 5∗5𝑠 + 4∗7𝑠 + 8∗6𝑠 + 3∗4𝑠 )

20

𝑛

∗ 3.6 = 32 𝑘𝑚/ℎ

20

Por lo tanto, ya que sabemos que la velocidad espacial de congestión = 32 km/h, entonces: L a densidad es: 𝑣𝑒ℎ

1028 ℎ 𝑞 𝑘= = 𝑘𝑚 = 32.125 𝑣𝑒ℎ/𝑘𝑚 𝑉𝑒 32 ℎ

25



Y por ende el espaciamiento promedio es: 𝑆=

1 1 = ∗ 1000𝑚 = 31.128 𝑚/𝑣𝑒ℎ 𝑘 32.125 𝑣𝑒ℎ/𝑘𝑚

E n lo que respecta a nuestro análisis de flujo vehicular todos los parámetros anteriores son los básicos para el conocimiento del funcionamiento esencial de una arteria principal como lo es la avenida recientemente inaugurada Grandes L agos; finalmente ese era nuestro objetivo, poder evaluar el funcionamiento de flujo vehicular de dicha avenida. Si bien, no hacemos análisis cuantitativo de flujo máximo por el método de las ecuaciones lineales, logarítmicas o exponenciales, fue porque se necesitaba mayores pares de datos y análisis de diferentes días, así con ello evaluar más claramente una función que se apegue a una función lineal, exponencial o logarítmica y que nos arroje un valor más real, por lo que los datos obtenidos de un solo muestreo son relativamente arbitrarios y tratamos de que nuestro afore se apegue a lo real de la circulación de dicha vía; por ende, el afore vehicular trato de buscarse que sea en horas de flujo promedio y casi de congestión. Así mismo, el seguimiento probabilístico para el análisis de flujo vehicular pues no es tomado muy en cuenta, ya que pues no se tornó relevante para el estudio esencial, cabe mencionar que el análisis probabilístico es demasiado entendible y claro en sus ecuaciones presentadas anteriormente, por ello, es factible entender el comportamiento de los sentidos de la vía y las aproximaciones de uso de la misma (ya sea por toda la calzada o por cada carril); si bien, la actividad probabilística marca una pauta para la estimación de diseño de proyectos colindantes o de proyectos de ampliación, también esta nos da una idea del futuro comportamiento del flujo vehicular a mayores escalas.

26



 Análisis de congestión. E s la obstrucción o entorpecimiento del paso de la circulación o el movimiento de vehículos. También se entiende como la condición en que existen muchos vehículos circulando y cada uno de ellos avanza lenta e irregularmente. L a congestión surge cuando la demanda de espacio vehicular por parte de los usuarios supera la oferta existente de infraestructuras. E l fenómeno de la congestión está relacionado con el impedimento de unos vehículos a que los otros puedan avanzar en unas carreteras de capacidad limitada, aunque este fenómeno está relacionado también con la diferencia entre las expectativas que tienen los usuarios del comportamiento del sistema y la situación real que se encuentran. A medida que aumenta el tránsito, se reducen cada vez más fuertemente las velocidades de circulación.

 Causas de la congestión vehicular. L as causas de la congestión vehicular son variadas. Sin embargo, entre los factores que la provocan se encuentran: o o o o o o o o o

Rápido crecimiento poblacional y de trabajo. Un uso más intensivo de vehículos automotores. Deficiente construcción de infraestructura vial. L os conductores no perciben todos los costos que generan. Concentración de los viajes de trabajo en el tiempo. Deseo de escoger dónde vivir y dónde trabajar. Deseo de vivir en zonas con baja densidad de población. Deseo de viajar en vehículos privados. Un inadecuado diseño o mantenimiento de la vialidad es causa de una congestión innecesaria. o Ubicación de los paraderos de buses justo en puntos de una reducción en el ancho de la calzada. o E l mal estado del pavimento. o E l excesivo número de vehículos de transporte público contribuye a agravar la congestión

27



 Consecuencias. Aumenta el tiempo de los desplazamientos, se generan unos mayores costes directos e indirectos, una mayor contaminación ambiental, estrés, etc. E sta saturación excesiva limita la calidad de los servicios de transporte público, dada la necesidad que tienen de convivir en estas carreteras con los conductores.

 Consideraciones para el Análisis de la congestión. Para poder entender los posibles remedios para reducir la congestión vehicular hay que reconocer primero que el fenómeno del tráfico está influenciado por tres principios que son usualmente ignorados. o Triple convergencia: E ste principio se refiere a que, con una notable excepción, cualquier reduccióninicial en los tiempos de viaje durante las horas pico sobre una vialidad principal, debida,por ejemplo, a una expansión en la infraestructura, será eliminada por la consecuenteconvergencia sobre dicha vialidad de los conductores que anteriormente: (1) usaban rutasalternas, (2) viajaban en otras horas, o (3) usaban transporte público, atraídos por la mejoraen los tiempos de viaje. o E l principio del crecimiento rápido: E ste principio establece que las reducciones relativamente pequeñas en el congestionamiento vial en un área con rápido crecimiento, serán completamente eliminadas en unos pocos años por la llegada de más gente, más empleos y más vehículos. o E l principio de las políticas conjuntas E ste principio se refiere a que ningún suburbio puede, por sí solo, adoptar políticas que afecten sustancialmente el crecimiento poblacional o de empleos en su zona metropolitana en su conjunto. E s necesario que todas las comunidades locales intervengan para limitar la expansión de su zona metropolitana.

 E strategias para abatir la congestión vehicular. L os congestionamientos pueden ser atacados por el lado de la oferta o por el lado de la demanda. L a estrategia del lado de la oferta comprende tácticas como la construcción de más vialidades que incrementen la capacidad del sistema de transporte. L a estrategia del lado de la demanda involucra tácticas como la promoción de prácticas como la de compartir el automóvil, que reduce el número de los movimientos vehiculares. 28



 Análisis cuello de botella. L os cuellos de botella se presentan en aquellos tramos donde la sección transversal reduce su ancho en términos del número de carriles. E n aquellas situaciones donde la demanda vehicular λ(llegadas) al inicio del cuello de botella supera la capacidad μ(salidas) de este, se presentan problemas de congestionamiento justamente en el tramo anterior al cuello de botella.

 Análisis de congestión vehicular: Se analiza el cuello de botella, de las 6:00 pm a 9:00 pm, su capacidad es de 150 vehículos por hora, las llegadas al cuello de botella empieza a 120 vehículos a las 7:00, por lo cual λ1< μ, de las 7:00 a las 8:00, se incrementa la llegada a 182 vehículos, y por lo tanto λ2> μ y por ultimo de 8:00 a 9:00 disminuye los vehículos a 88, λ3< μ. Número total de vehículos que llegan entre las 6:00 y las 7:00 N1=λ1t1 N1= (150 vehículos) (1 hora)=150 vehículos Duración del congestionamiento: E s la suma del tiempo en que las llegadas son mayores que la capacidad y el tiempo en que se disipa la congestión. T q= t2+T d (𝜆2 – 𝜇) 𝑡2 = (μ - λ2) T d (λ2 – μ) t2

(λ2 – μ) t2

T d = (μ − λ2) T q= t2+ (μ − λ2) (182 – 150) 1

T q= 1+ (150 − 88) = 𝟏. 𝟓𝟐 𝒉𝒐𝒓𝒂𝒔 L ongitud máxima de la cola (Qm) Qm=(𝜆2 – 𝜇) 𝑡2 Qm= 182– 150 1 = 32 veiculos

29



Demora máxima que experimenta un vehículo: Dm= Dm=

𝜆2−𝜇 𝑡2 𝜇 182−150 1ℎ𝑜𝑟𝑎 150

= 0.21 ℎ𝑜𝑟𝑎𝑠 ≈ 12.8 𝑚𝑖𝑛

Número de vehículos afectados por el cuello de botella. Nq= μ(Tq) Nq= (150 vehículos/hora) (1.52 horas) Nq= 228 Vehiculos.

30



 Semaforización. L os semáforos son dispositivos electrónicos proyectados para faciliten el control del tránsito de vehículos y peatones, mediante indicaciones visual de luces de colores, como lo son el verde, el Amarillo y el rojo; y sirven para informar a los conductores, dar indicaciones o ayudarlos a tomar decisiones. A medida que pasa el tiempo, el congestionamiento y los accidentes aumentan, por lo que para su atenuación, el uso de semáforos ha alcanzada un notable desarrollo. E sto ha permitido establecer estrategias para el control del tránsito a lo largo de las diferentes horas del día a través de programas específicos para periodos de máxima y mínima demanda.

 Ventajas de los Semáforos. 1. Reduce la frecuencia de cierto tipo de accidentes. 2. Hacen que el tránsito se circule de manera ordenada, asignando el derecho de vía a diversos movimientos, permitiendo que el tránsito sea seguro y efectivo a través de las intersecciones. 3. Aumentan la capacidad vial de las intersecciones si están diseñados correctamente. 4. Proveen una progresión a través de corredores a determinada velocidad si están correctamente coordinados. 5. Permiten el flujo de tránsito de calles menores a través de arterias mayores y más congestionadas. 6. Reducen algunos accidentes, en particular accidentes en ángulo recto. Sin embargo, los índices de accidentes, por lo general, aumentan con la instalación de semáforos. 7. E l uso de semáforos es más económico y eficiente que cualquier tipo de control manual.

31



 Desventajas del Uso de Semáforos. 1.

Causan demoras excesivas si no se diseñan apropiadamente.

2. Pueden crear falta de respeto por las señales de tránsito si no son diseñados con propiedad y si son instalados donde no son necesarios. 3. Si no son diseñados de manera que sean efectivos y eficientes en el control del tránsito, entonces pueden crear desvíos hacia otras vialidades alternas donde quizás no se desee tránsito adicional. 4. Pueden aumentar la frecuencia de accidentes en intersecciones, en particular alcances por detrás.

 Semáforos de tiempo fijo. L os semáforos de tiempo fijo se utilizan en intersecciones donde los patrones de transito son relativamente estables. L os controles de tiempo fijo, se adaptan especialmente a intersecciones en las que se desea sincronizar el funcionamiento de los semáforos con los de otras instalaciones próximas. E l control de tiempo fijo sin mecanismo de sincronización es aconsejable para intersecciones aisladas de poca importancia, de las que no se prevé necesidad de coordinar con otras. E xiste un sistema de control de tiempo fijo 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. o Requisitos: Volumen mínimo de vehículos: Aquí la intensidad del tránsito de las vías que se cruzan es la principal justificación.

32



L a selección del tipo de control para una intersección es un proceso particular para cada caso. Cada situación es diferente y debe ser estudiada detalladamente antes de seleccionar el tipo de control adecuado para ella. Sin embargo, a continuación se enumeran una serie de requisitos para la instalación de un semáforo. Si una intersección no reúne los requisitos que se enumeran, entonces debe ser usado otro tipo de dispositivo para el control del tránsito como señal de alto, ceda el paso, entre otros. Ininterrupción del tránsito continuo: Se aplica cuando las condiciones de operación de la calle principal son de tan naturaleza que el tránsito en la calle secundaria sufre demoras, o riesgos excesivos, al entrar o cruzar la calle principal.

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 volúmenes: 600 o más vehículos por hora en ambos sentidos en la calle principal, o bien 1,000 o más vehículos por hora si la calla principal tienen camellón; y si durante las mismas ocho horas cruzan 150 más peatones por hora, en el cruce de mayor volumen. Circulación progresiva: E ste requisito se satisface en calles asiladas de un sentido y donde los semáforos, en caso de haber, están muy distantes entre sí para conservar los vehículos agrupados y a la velocidad deseada.

33



 Distribución De L os Tiempos Del Semáforo. Y a 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. E n particular, la modelación por computadora, no es más que ejercicio de codificación, un acto de f ciégala ingeniería en lo que se refiere a la seguridad pública y la conveniencia, requiere mucho más que esto. E n el análisis del control de intersecciones con semáforos y en lo requisitos par a la distribución de sus tiempos, es necesario precisar algunos términos básicos o parámetros de tiempo y así evitar posibles confusiones. Indicación de señal: E s el encendido de una de las luces del semáforo o una combinación de varias luces al mismo tiempo. Ciclo o longitud de ciclo: Tiempo necesario para que el disco indicador efectúe una revolución completa. Movimiento: Maniobra o conjunto de maniobras de un mismo acceso que tienen el derecho de paso simultáneamente. Intervalo: Cualquiera de diversas divisiones del ciclo, durante la cual no cambian las indicaciones de señal del semáforo. Fase: Parte del ciclo asignada a cualquier combinación de uno o más movimientos que reciben simultáneamente el derecho de paso, durante uno o más intervalos. Secuencia de fase: Orden predeterminado en que ocurren las fases del ciclo. Reparto: Porcentaje de la longitud del ciclo asignado a cada una de las diversas fases. 34



Intervalo de despeje: Tiempo de exposición de la indicación ámbar del semáforo que sigue al intervalo verde. Intervalo todo rojo: Tiempo de exposición de una indicación roja para todo el tránsito que se prepara a circular. Intervalo de cambio de fase: Intervalo que puede consistir solamente en un intervalo de cambio ámbar o que puede incluir un intervalo adicional de despeje todo rojo.

 Calculo De L os Tiempos Del Semáforo. Para obtener un mínimo de demoras, cada fase debe incluir el mayor número posible de movimientos simultáneos. E ste debe ser un objetivo permanente que no debe olvidarse. L a selección de los movimientos dentro de cada fase debe tener a reducir a un mínimo l frecuencia y gravedad de los puntos de conflictos. L a distribución de los tiempos de cada fase debe estar en relación directa con los volúmenes de tránsito de los movimientos correspondientes. Intervalo de cambio de fase: L a 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. 𝒀= 𝒕+

𝑽 𝑳+𝑾 + 𝟐𝒂 𝑽

Donde: t = tiempo de percepción-reacción en ciudad (1 seg) V= Velocidad aproximada de los vehículos (m/s) a = Tasa de Aceleración (valor usual 3.05 m/s2 ) W= L ongitud del vehículo (valor típico 6.10 m) L = Ancho de la calle.(m)

35



L ongitud del ciclo: F. V. Webster 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 semáforo. 𝑪=

𝟏. 𝟓𝑳 + 𝟓 𝟏−

∅ 𝒊=𝟏 𝒀𝒊

Donde: C= Tiempo óptimo de ciclo (s) L = Tiempo total periodo por ciclo Y i = Máximo valor de saturación ∅=Numero de fases.

 Coordinación De Semáforos. Sistemas de coordinación: L os sistemas coordinados pueden, o no, estar sujetos a un control maestro. E n general, los semáforos de tiempo fijo dentro de un radio de 400 metros y que regulan las mismas condiciones de tránsito, deben funcionar coordinadamente. E xisten cuatro sistemas de coordinación de semáforos de tiempo fijo, a saber: o Sistema simultáneo: Todos los semáforos muestran la misma indicación aproximadamente al mismo tiempo, útil para coordinar intersecciones muy cercanas. L a relación entre la velocidad, ciclo y distancia, puede expresarse así: 𝑉=

3.6𝐷 𝐶

Donde: V= velocidad de progresión entre intersecciones (km/h) D= Distancia entre intersecciones (m) C= Duración del ciclo (s) 36



o Sistema alternado: L os semáforos de intersecciones cercanas, por grupos, muestran indicaciones alternadas, a lo largo de una ruta. E n estas condiciones se consigue una banda del 100% siempre y cuando la velocidad de los vehículos sea: 𝑉=

7.2𝐷 𝐶

o Sistema progresivo simple o limitado: E ste sistema trata de varios semáforos sucesivos, a lo garlo de una calle, que dan la indicación de verde de acuerdo con una variación de tiempo que permite, hasta donde es posible, la operación continua de grupos de vehículos a velocidad fija en ondas verdes. o Sistema progresivo flexible: E n este sistema es posible que cada intersección con semáforo varié automáticamente en varios aspectos. Con base en la variación de los volúmenes de tránsito y la selección de la velocidad adecuada, se puede lograr un movimiento continuo a lo largo de una arteria, especialmente si es de un solo sentido. E se sistema es el que da mejores resultados para intersecciones ubicadas a distancias variables.

 Diagrama E spacio−Tiempo. Mediante el diagrama espacio−tiempo, se pueden proyectar los descasamientos para obtener un movimiento continuo a lo largo de una arteria. Como complemento del método gráfico puede verificarse el proyecto por el método matemático, que permite conocer a fondo las condiciones en que funcionara el sistema.

 Semáforos Accionados Por E l Transito. L a característica principal de la operación de semáforos accionados por el tránsito es que la duración de los ciclos responde, en general, a las variaciones en la demanda de tránsito vehicular. Se distingue un tercer tipo de control cuando la sindicaciones en los controles de cierta zona varían de acuerdo con información recibida sobre fluctuaciones del tránsito. Para instalar semáforos accionados por el tránsito deben analizarse pavimento algunos factores, como sigue:

37



Volumen de vehículos: E n intersecciones donde el volumen de tránsito no es suficiente para justificar semáforos de tiempo fijo. Movimiento transversal: Cuando el volumen de tránsito en la calle principal es intenso y entorpece la circulación de la calle transversal. Horas de máxima demanda: Si se requiere controlar una intersección durante un tiempo breve en el día, como en las horas de máxima demanda, se pueden instalar semáforos accionados por el tránsito. Peatones: Cuando se tengan los volúmenes mínimos de peatones, especificados para semáforos de tiempo fijo, pueden ser preferibles los semáforos accionados por el tránsito. 

Accidentes:

Cuando sólo se satisface el requisito mínimo relativo a los antecedentes sobre accidentes, especificado para semáforos de tiempo fijo. Amplias fluctuaciones de tránsito: E n los casos que, según los requisitos para semáforos de tiempo fijo, es necesario instalar semáforos cuando los volúmenes de tránsito varían considerablemente. Intersecciones complejas: E n los casos donde se justifica la instalación de semáforos que exigen fases múltiples, se debe estudiar la conversión de usar semáforos accionados por el tránsito. Sistemas progresivos: Cuando los espaciamientos y otras características de las intersecciones dentro de un sistema progresivo de semáforos de tiempo fijo sean tales que no se pueda lograr una buena coordinación. 

Cruces de peatones fuera de la intersección:

E n los cruces concentrados de peatones cerca de escuelas o de espectáculos se puede justificar el uso de semáforos accionados por los peatones. 38



 Semaforización: Datos tomados del cruce Av. Grandes L agos y Av. Jesús Rodríguez Barba, ubicada en Fluvial Vallarta, datos registrados en la hora pico: 6:30 Pm a 7:30 Pm.

N

Giro

Automóviles Camionetas Motos

Total

S

26

15

9

50

E

9

5

2

16

O

16

11

6

33 99

S

Giro


Total

N

19

17

7

43

E

5

4

2

11

O

5

6

2

13 67

E

Giro


Total

N

10

9

2

21

S

10

5

3

18

O

5

4

1

10 49

39


O

Giro


Total

N

5

5

1

11

S

3

4

0

7

E

2

3

2

7


25

o Volumen C rítico: Para calcular el volumen critico es necesario saber el total de la suma de los giro de cada fase y dividirla entre el número de carril que tiene cada una de esta. NA= T1f /#C. NA1= NA2= NA1= NA2=

99 2 67 2 49 2 25 2

= 49.5 = 33.5 = 24.5 = 12.5

o Saturación: L a saturación se consigue al sumar todos los volúmenes críticos. S=49.5+33.5+24.5+12.5=120 o Flujo de saturación: Para determinar el flujo de saturación se toman los valore de cada volumen critico y se divide entre lasaturación encontrando así el flujo de saturación en segundo. Fs =

𝑵𝑨 𝑺

49.5

Fs1 = 120 = 𝟎. 𝟒𝟏𝟐𝟓 𝒔 33.5

Fs2 = 120 = 𝟎. 𝟐𝟕𝟗𝟐 𝒔 40



24.5

Fs3 = 120 = 𝟎. 𝟐𝟎𝟒𝟐 𝒔 12.5

Fs4 = 120 = 𝟎. 𝟏𝟎𝟒𝟐 𝒔 Nota: L a suma de los flujos por fase será igual a la unidad (1) o Diseño de los tiempo del semáforo. Se calculará los tiempos de semáforo en el cruce ya antes mencionado de Fluvial Vallarta. L a velocidad a utilizar en este diseño de semáforo será de 40 km/h para el acceso E O−OE y SN−NS o sea 40 km/s. Por lo tanto 40 km/s = 11.11 m/s 40 km/h = 11.11 m/s E l Ancho de la calle es igual a la distancia que hay de un contén al otro de dicho tramo a cruzar (sin tomar en cuenta el camellón). N−S = 17.5 m E −O = 14.5 m 

Tiempo Amarillo +Todo Rojo:

𝒀= 𝒕+

𝑽 𝟐𝒂

+

𝑳+𝑾 𝑽

Donde: t = tiempo de percepción-reacción en ciudad (1 seg) V= Velocidad aproximada de los vehículos (m/s) a = Tasa de Aceleración (valor usual 3.05 m/s2 ) W= L ongitud del vehículo (valor típico 6.10 m) L = Ancho de la calle (m)

41



Por lo cual: 𝑌1 = 1 +

11.11 𝑚/𝑠 𝑚

2(3.05 𝑠2)

+

14.5 + 6.1 = 𝟒. 𝟔𝟖 𝒔 11.11

Y 1= (2.82) + (1.85) = 4.68 Redondeando: 3s amarillo + 2s rojo =5 seg. Nota: Y 1=Y 2. 𝑌3 = 1 +

11.11 𝑚/𝑠 𝑚

2(3.05 𝑠2)

+

17.5 + 6.1 = 𝟒. 𝟗𝟓 𝒔 11.11

Y 3= (2.82) + (2.12) = 4.95 Redondeando: 3s amarillo + 2s rojo =5 seg. Nota: Y 3=Y 4. Si redondeamos por 5 en cada fase, el tiempo en amarillo será igual a: 5 segundos. 

Tiempo total periodo por ciclo (L ). L = Y 1 + Y 2 + Y 3+Y 4

L = 5 + 5 + 5 = 20 seg. 

Calculo ciclo óptimo.

𝑪=

𝟏.𝟓𝑳+𝟓 𝟏− ∅ 𝒊=𝟏 𝒀𝒊

Por lo cual: 𝑪=

𝟏.𝟓(𝟐𝟎𝒔)+𝟓 𝟏−𝟎.𝟒𝟏𝟐𝟓

=59.57≈ 60

42



Donde(para el ciclo óptimo): L = Tiempo total periodo por ciclo Y i = Maximo valor de saturación 

Verde total. Gt = C − L

Gt= 60 − 20 = 40 seg. 

Tiempo del verde.

𝑮=

𝒀𝒊 ∅ 𝒊=𝟏 𝒀𝒊

𝑮𝒕

𝐺1 =

0.4125 40 = 𝟏𝟔. 𝟓 𝑺𝒆𝒈. 1

𝐺2 =

0.2792 40 = 𝟏𝟏. 𝟏𝟕 𝑺𝒆𝒈. 1

𝐺3 =

0.2042 40 = 𝟖. 𝟏𝟕 𝑺𝒆𝒈. 1

𝐺4 =

0.1042 40 = 𝟒. 𝟏𝟕 𝑺𝒆𝒈. 1

L a suma de los tiempos en verde de casa fase debe ser igual al verde total: G1 + G2 + G3 +G4= 40 seg 16.5+11.17+8.17+4.17= 40 seg 

Tiempo del rojo.

E l tiempo en rojo se localiza haciendo una simple combinación de suma entre el tiempo en verde y el amarillo: R1 = G2 + Y 2 + G3 + Y 3 + G4 + Y 4 R1 = 11.17 + 5 + 8.17+ 5 + 4.17 +5 = 38.51 seg. R2 = G1 + Y 1 + G3 + Y 3 + G4 + Y 4 R2 = 16.5 + 5 + 8.17 +5 + 4.17 + 5= 43.84 seg. 43



R3 = G1 + Y 1 + G2 + Y 2 + G4 + Y 4 R3 = 16.5 +5 +11.17 + 5 + 4.17 + 5= 46.84 seg. R4 = G1 + Y 1 + G2 + Y 2 + G3 + Y 3 R4 = 16.5 +5 +11.17 + 5 + 8.17 + 5= 50.84 seg. 

Comprobación de los tiempos.

Para la comprobación de los tiempos del diseño de semáforo, se debe hacer con mucho cuidado, ya que la suma de los tres tiempos de cada fase debe ser igual a ciclo Ct = G + Y + R = C Fase

G

Y

R

Ciclo

I

16.5

5

38.5

60

II

11.17

5

43.83

60

III

8.17

5

46.84

60

IV

4.17

5

50.84

60

Con esta Tabla queda demostrado que la argumentación es válida, ya que se estuvo en el sitio y se midieron los tiempos de la semaforización presente, dando un margen de variabilidad con error sólo de 1 a 5 segundos en la fase verde dependiendo el semáforo, por lo que se presupone que esta semaforización fue restablecida de acuerdo a la influencia de mayor demanda de otros sentidos del cruce, como lo es el de Norte a Sur y el de Sur a Norte. Aunadamente, tenemos: o Tiempo del peatón cruzar el semáforo en rojo. Así como los vehículos tienen su tiempo para cruzar en una intersección así mismo el peatón también tiene un tiempo x para de un extremo a otro de la calle. Para esto es necesario tomar el ancho a cruzar por la velocidad en la que este camina libremente por la acera, teniendo este una velocidad promedio de 0.85 m/s. PR= 𝒕 +

𝑾𝒑 𝑽𝒑

44



Donde (para el tiempo del peatón en cruzar el semáforo en rojo): Vp= L a velocidad promedio del peatón Constante (0.85 m/s) Wp= Ancho a cruzar por el peatón ( N−S = 17.5 m, E −O = 14.5 m) R1 = 𝟏 +

𝟏𝟕.𝟓 𝟎.𝟖𝟓

= 21.59 seg.

R2 = R1 = 20.59 seg R3 = 𝟏 +

𝟏𝟒.𝟓 𝟎.𝟖𝟓

= 18.06 seg.

R3 = R4 = 18.06 seg. o Coordinación De Semáforos.  Sistemas de coordinación: 𝑽= 𝑉=

𝟑.𝟔𝑫 𝑪

(3.6)(17.5) = 𝟏. 𝟎𝟓 𝑲𝒎/𝒉 60

 Sistema alternado: 𝑽= 𝑉=

𝟕. 𝟐𝑫 𝑪

(7.2)(17.5) = 𝟐. 𝟏 𝑲𝒎/𝒉 60 Donde:

V= velocidad de progresión entre intersecciones (km/h) D= Distancia entre intersecciones (m) C= Duración del ciclo (s)

45



 E stacionamientos: E l estacionamiento es uno de los elementos esenciales del transporte urbano. Hay dos tiposgenerales de estacionamiento; éstos son: 1. E stacionamiento ofrecido por propietarios en viviendas, negocios, oficinas, etc. Dentro de esta categoría se incluye el estacionamiento sobre la vía pública que no es controlado por parquímetros o algún otro tipo de control. 2. E stacionamiento comercial, que incluye lotes privados o estacionamientos donde se paga por uso. También incluye estacionamiento de pago sobre la vía y estacionamientos públicos privados. L os estudios de estacionamientos tienen dos objetivos fundamentales: o E stablecer requerimientos de estacionamiento (para zonas o desarrollos específicos). o Revisar las necesidades físicas y evaluar o incrementar la oferta deestacionamientos. E l estacionamiento sobre la vía pública es el causante de problemas en muchas áreas urbanas, como por ejemplo accidentes, congestión, reducción de la capacidad vial, etc. L a problemática de los estacionamientos está íntimamente relacionada con los problemas del flujo vehicular y con las características de los vehículos. E l estacionamiento en una calle es un ejemplo clásico, ya que debemos determinar cómo aprovechar el espacio disponible para mantener un flujo vehicular con ciertas características y ofrecer una parte de éste para los vehículos que han llegado a su destino. E sta situación que aparentemente es tan sencilla, realmente no lo es, ya que los criterios a seguir para la justa solución dependen de las metas que las comunidades se hayan fijado y estas metas pueden variar de una comunidad a otra. L os estacionamientos afectan a distintos grupos de personas y por lo tanto, a sus intereses. Algunas de ellas son: comerciantes, propietarios de bienes raíces, taxistas, vehículos de emergencia, locomoción colectiva, estacionamientos privados, autoridad del tránsito, planificadores, etc. L os estudios sobre estacionamientos determinan la relación entre la oferta y la demanda del espacio asignado y de esa forma poder proponer recomendaciones para maximizar la utilización de los espacios disponibles y/o planificar nuevas áreas de estacionamientos.

46



 Inventarios De E stacionamientos. Descripción y Uso. Un inventario de estacionamientos es una recopilación de información de la ubicación, capacidad y otras características relacionadas a los espacios de estacionamiento sobre y fuera de la vía pública. Por lo general, la información necesaria es la siguiente: 1. Capacidad (número de espacios). 2. L ímite de tiempo y horas de operación. 3. Propiedad (público, privado, solo para empleados o clientes de algún negocio determinado). 4. Tasas (si existen) y sistema de cobranza. 5. Tipo de regulación de los espacios sobre la vía pública (zona de carga y descarga, zona de pasajeros, zona de taxis, o autobuses) 6. Tipo de estacionamiento (elevado o terreno destinado a estacionamiento) Ubicación de E studios. Si el área del inventario es un casco central, el estudio debe incluir el área donde la mayoría de los empleados que trabajan en el centro (de todas las actividades: comercial, financiera, etc.) y personas que vayan al centro por algún servicio, vayan a estacionarse. Si el estudio es en área de negocios de algún vecindario en particular, entonces se puede esperar que el estacionamiento se extienda aproximadamente 150 m. fuera de los límites de la zona comercial. Sin embargo, esto puede variar y es necesaria una inspección de campo para determinar el área a estudiar. .Método 1.- Un sistema para codificar los datos es necesario. A cada cuadra se le da un número de identificación. Una vez que los números para las cuadras hayan sido seleccionados, entonces usar los números del 1 al 4 para cada uno de los lados (aceras) de la cuadra. E n caso de cuadras de más lados, usar más números; cada acera debe ser identificada. Números mayores a los utilizados en la identificación de aceras, se pueden usar para identificar estacionamientos individuales o fuera de la vía en cada cuadra. Véase siguiente figura de codificación de área: 2.- E n el inventario, debe aforarse toda la cantidad de estacionamiento sobre y fuera de la vía (para cada estacionamiento).

47



3.- Toda la información debe ser vaciada sobre un plano a una escala conveniente. 4.- E l inventario de cada una de las aceras debe identificar el estacionamiento en batería o cordón, la existencia de parquímetros u otro tipo de cobro, horas de estacionamiento permitidas, prohibición de estacionamiento, etc. L a ubicación de entradas particulares debe ser también aforada. 5.- Si el estacionamiento sobre la vía no está demarcado, es necesario medir la longitud de la acera destinada a estacionamiento (sin incluir entradas particulares, hidrantes y prohibiciones de estacionamiento). E stimaciones del número de estacionamientos para cada acera se pueden hacer utilizando los siguientes valores: (Véase las siguientes figuras). E stacionamiento paralelo 7.0 m. E stacionamiento en batería 4.0 m. E stacionamiento perpendicular 3.0 m. Nota: E stas dimensiones son conservadoras y la capacidad de estacionamiento sobre la vía quizás sea mayor que la calculada con estos valores. Nota: L a capacidad de estacionamiento fuera de la vía y garajes es variable y depende de la operación del estacionamiento. 6.- L os resúmenes de los estacionamientos cuadra por cuadra son tabulados en cédulas de inventario. A menudo se usan también planos. E n estas cédulas se incluyen estacionamientos públicos y públicos por pago (éstos pueden ser privados y ser rentados al público), sobre la vía y fuera de la vía. No se incluyen estacionamientos sólo para empleados, ya que éstos no pueden ser usados por el público en general. Nota: E l inventario debe tener información de la existencia de áreas donde se puedan ubicar estacionamientos adicionales.

Codificación del área

48



Paralelo

Batería

Perpendicular

Donde: N = capacidad de vehículos. L = longitud disponible. Nota: E n estas imágenes se muestra la propiedad de los tipos de estacionamientos, sólo que en vez de usar los valores prescritos es esa fórmulas integradas a las imágenes, usen los valores establecidos en los párrafos anteriores donde se habla de los tipos de estacionamientos(sección método), ya que son valores guía más propiamente aplicados a nivel nacional según aclara la SE DE SOL con la Subsecretaría de desarrollo Urbano y Ordenación del Territorio,Dependencias del gobierno Federal de México.

49



 E studios del Uso de E stacionamiento “Identificación de la demanda”. L a demanda se determina por medio del método de las patentes (cheque de placas) que consiste en tomar nota de las patentes de los vehículos estacionados en el área de estudio a las distintas horas de un día típico. E sta identificación se efectuará con la hoja denominada Formato de medición o cédula correspondiente a los siguientes tipos de estudios de estacionamiento. L a permanencia nos permite establecer un aspecto general de la demanda, ya que no nos permite conocer el destino del viaje del usuario y ello significa que no sabemos el grado de satisfacción lograda. E llo se soluciona, si paralelamente efectuamos una encuesta sobre el destino de los usuarios. Hay dos tipos generales de estudios de uso de estacionamientos: o E studios de acumulación o generación, y o Chequeo de placas. E stos estudios son hechos en el campo.

o E studios de acumulación: L os estudios de acumulación o chequeo de la ocupación de estacionamiento, rotación y duración son muy útiles para determinar qué tipo de mejoras pueden ser usadas para aumentar la capacidad de estacionamiento. L os análisis de duración dan información acerca del uso ineficiente de estacionamiento sobre la vía. Se puede obtener una medida de eficiencia relativa si se comparan las tasas de rotación con otras conocidas. L as prácticas de estacionamiento que causan el uso ineficiente de los espacios de estacionamiento pueden ser descubiertas con este análisis: 1. E l estudio puede mostrar que es necesaria la vigilancia de los límites de tiempo permitidos para estacionar. 2. E l estudio puede indicar si los límites de tiempo son muy largos o muy cortos. 3. Se puede identificar estacionamiento riesgoso (en doble hilera, etc.) L os chequeos de ocupación son útiles para determinar la necesidad de mejorar la carga y descarga de mercancía. E stacionamiento doble de vehículos de carga puede indicar lanecesidad de vigilancia de manera que los vehículos de carga obedezcan las reglamentaciones de carga y descarga o que los vehículos privados respeten la prohibición de estacionarse en áreas destinadas a ello. E ste tipo de chequeos es también útil para evaluar el impacto de cambios del control de estacionamientos en la vía pública, como por ejemplo la prohibición de estacionamiento para aumentar la capacidad vial o reducir accidentes. 50



E n estudios de acumulación y generación de estacionamiento, el ingeniero de tránsito se interesa fundamentalmente en la relación entre la oferta existente y la demanda pico. Por ejemplo, son de particular interés los aforos durante las horas de mayor demanda a lo largo de corredores donde se intenta restringir el estacionamiento sobre la vía durante las horas de mayor demanda de tránsito.

o Revisión o Registro de Placas. E ste tipo de registro se usa para observaciones detalladas de estacionamiento sobre la vía. E l objetivo principal de este tipo de estudios es la determinación de la rotación de estacionamiento. L a rotación se define como el promedio de automóviles que se estaciona en cada espacio de estacionamiento durante el periodo de estudios o durante un periodo dado. L a ecuación para rotación, para un periodo dado es:

/

T = (# de vehículos diversos estacionados) (# de espacios de estacionamientos). Así como también, parea un determinado periodo de estudio, el índice de rotación de un estacionamiento puede expresarse como: 𝑰𝒓 =

𝑫𝒆𝒎𝒂𝒏𝒅𝒂 𝑽𝒊 + 𝑽𝒆 = 𝒐𝒇𝒆𝒓𝒕𝒂 𝑪

Donde: Vi = Número de Vehículos estacionados al inicio del estudio. Ve = Número de V ehículos que entran durante el tiempo de estudio. C = Capacidad del estacionamiento en número de cajones disponibles. Ahora que si bien, si la demanda se especifica para una hora absoluta o como un promedio horario, las unidades del índice de rotación son: 𝑰𝒓 =

𝒗𝒆𝒉/𝒉𝒐𝒓𝒂 𝒄𝒂𝒋ó𝒏

E ntonces, por lo anterior se define que la duración De, absoluta o media de estacionamiento como: 𝑫𝒆 =

𝟏 𝒉𝒐𝒓𝒂𝒔 ∗ 𝒄𝒂𝒋ó𝒏 = 𝑰𝒓 𝒗𝒆𝒉í𝒄𝒖𝒍𝒐

51



Igualmente, la utilización Uc, de la capacidad de un estacionamiento se calcula aplicando la siguiente expresión: 𝑼𝒄 =

𝒐𝒇𝒆𝒓𝒕𝒂 − 𝒄𝒂𝒋𝒐𝒏𝒆𝒔 𝒗𝒂𝒄𝒊𝒐𝒔 𝑪 − 𝒄𝒂𝒋𝒐𝒏𝒆𝒔 𝒗𝒂𝒄𝒊𝒐𝒔 = 𝒐𝒇𝒆𝒓𝒕𝒂 𝑪

E n otras palabras, Uc indica el grado de ocupación que puede tener un determinado estacionamiento. L a revisión de placas provee información con respecto al tiempo de permanencia en estacionamientos, acumulación, estacionamiento ilegal, etc. E l registro de placas es llevado a cabo por individuos a pie, por lo tanto su costo es alto. Debido esto último, se utilizan por lo general técnicas de muestreo. Se seleccionan varias cuadras que sean representativas del área de estudio y el tipo de estacionamiento que se encuentre en el área. L as horas de estudio deseables son de 7:00 AM a 7:00 PM. L os requerimientos de mano de obra para estos estudios dependen dela frecuencia necesaria para iniciar cada ronda de chequeo. L as rondas de registro pueden ser desde cada 15 minutos hasta una hora, dependiendo de la rotación. Una cédula típica usada en este tipo de estudios se presenta en la cédula machote para la lista de chequeo de placas. Se debe utilizar una línea para cada espacio de estacionamiento. Se deben observar todos los vehículos, privados o no, estacionados legalmente o no, siempre identificando si el estacionamiento es ilegal o no. E l sumario y el análisis de los registros de las placas pueden dar información acerca de la acumulación de estacionamiento. L a acumulación de estacionamiento para cada lado de una cuadra se determina contando los automóviles estacionados en un determinado instante y la cédula mostrará un sumario de permanencia. De esta cédula se puede obtener el tiempo que cada vehículo dura estacionado en un determinadoespacio. Por ejemplo, si se usan frecuencias de 15 minutos, para un vehículo que se observa solo en una de las rondas de chequeos, se asume que estuvo estacionado solo 15 minutos. Si el vehículo se observa en dos registros sucesivos, entonces se asume un tiempo de estacionamiento de 30 minutos. L as horas-vehículo totales son calculadas como la sumatoria de los tiempos que cada vehículo dura estacionado. Por lo tanto, si se observaron 10 vehículos tres veces en intervalos de chequeo de 30 minutos, quiere decir que cada vehículo estuvo estacionado 1.5 horas, entonces el número de horas-vehículo es de 15 durante 1 hora y media de estudio. 𝑯𝒓𝒂𝒔 − 𝑽𝒆𝒉 =

𝑻𝒊

Donde: Ti = tiempo que dura el vehículo y estacionado. 52



L a duración media de estacionamiento se calcula dividiendo el total de vehículos-hora entre el número total de vehículos diferentes observados (15/10 = 1.5 horas). Nótese que esta media es levemente más alta que la media verdadera, ya que todos los vehículos estacionados no son observados, dependiendo del intervalo de recorridos. Mediante muchos análisis y estudios de estacionamiento se ha llegado a la integración de las siguientes tablas que son punta de lanza para ciertos diseños, que en la mayoría de los casos, la reglamentación de estacionamientos viene dada en el reglamento de construcción de cada localidad.

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Nótese que los valores ilustrados en los cuadros anteriores están basados en estudios realizados en los E stados Unidos; así que los valores para México pueden diferir, sin embargo, debido a la carencia de estudios en el país, estos valores pueden ser utilizados como una guía de comparación de los estudios de campo.

 E ncuestas de Origen y Destino en E stacionamientos (Alternativas de soporte). Uso y Descripción. Para determinar los orígenes, destinos, propósitos y distancia a pie, es necesario hacer contacto personal con los choferes que se estacionan. E stas entrevistas pueden ser realizadas llevando a cabo cuestionarios personales. E l propósito de las encuestas es investigar el patrón, los destinos y las distancias a pie después de estacionar de manera que se pueda medir la demanda por espacios de estacionamiento bajo la hipótesis que a todo conductor le gustaría estacionar en el lugar de destino del viaje. E ncuestas Personales. L os sitios donde se pueden hacer este tipo de entrevistas es variado. Se pueden llevar a cabo en estacionamientos sobre la vía, en estacionamientos públicos y privados o a la salida de generadores de viajes tales como centros comerciales, edificios de oficinas, hospitales, etc. Al cabo de diferentes estudios se llega a la cometida de integrar patrones de argumentos obtenidos en las siguientes tablas:

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 Guía para E stimar la Demanda por E spacios de E stacionamientos.

Como se mencionó anteriormente, las tasas aquí indicadas están basadas en estudios realizados en E stados Unidos, donde el uso del transporte público es proporcionalmente mucho menor que en México. Por lo tanto, es posible que las tasas para México sean menores. Sin embargo, hasta no tener una base de datos nacional, las tasas anteriores pueden ser usadas como una guía. 

Determinación del Factor de E spacios de E stacionamiento.

Para estimar el número de espacios necesarios en la zona centro de ciudades entre 50,000 y10 millones de habitantes, se puede aplicar el procedimiento siguiente: 1. E stimar el número de viajes por persona con destino al centro de la ciudad en un día. 2. E stimar el porcentaje de estos viajes que se hace en modalidad automóvil particular. 3. Calcular el número de destinos de viajes diarios al centro usando vehículos privados(multiplicar 1 por 2). 4. L eer el valor apropiado de “p” en la figura siguiente. 5. Calcular el número de espacios requeridos en el centro (multiplicar 3 por 4) 6. Calcular el número adicional de espacios requeridos comparando la demanda por espacioscon los espacios disponibles.

55



 Criterios audaces para el estudio y desarrollo de estacionamientos: Análisis De L os Datos: 





Índice de ocupación: para una etapa y área de observación podemos determinar la relación media vehículos estacionamiento/número de espacios inventariados. Si el valor es menos que uno, existe un equilibrio entre la oferta y la demanda. E sta situación puede ser graficada en el período total de estudio y obtener así una expresión gráfica. Coeficiente de rotación vehicular: si calculamos el coeficiente de los vehículos diferentes estacionados en un lugar y la capacidad de éste, podremos determinar el coeficiente de rotación vehicular que es inversamente proporcional al tiempo de permanencia de los vehículos. Si la rotación media o coeficiente de rotación vehicular de una zona es de 3,5, significa que 3,5 vehículos ocuparon cada espacio en un tiempo dado, por lo tanto, dividiendo el tiempo observado por 3,5 se obtendrá el tiempo medio que cada vehículo permaneció.

56



Representación Gráfica: L a demanda de estacionamiento se puede representar gráficamente en un sistema de coordenadas con los valores de vehículos estacionados versus tiempo. E ste gráfico debe indicar el nivel de saturación de la capacidad. Asimismo se puede incorporar los estacionamientos ilegales en el tiempo considerado.

 Nota: E fecto De E stacionamiento Sobre L a Vía, E n L a “Capacidad”. E studios de capacidad han concluido que calles típicas con estacionamiento tienen sólo dos tercios de la capacidad de aquellas calles donde se prohíbe el estacionamiento. E l efecto de estacionamiento sobre la vía varía con el número de carriles y con la condición de sitios en el medio de la cuadra o en la intersección. L as maniobras de estacionamiento bloquean carriles de circulación, además de utilizar un carril de la calzada. Calles locales con calzadas menores de 5 metros requieren de prohibición de estacionamientos todo el tiempo. Por lo general, se debe dejar un mínimo de 3.50 metros para la circulación de tránsito en un solo sentido y 7 metros para ambos sentidos. E l cuadro 5.6 presenta una serie de requerimientos para prohibir el estacionamiento sobre la vía.

57



 Recomendaciones generales: De acuerdo a analistas expertos en el tema, para llevar a cabo la construcción o ejecución de estacionamientos diversos, aparte de los requerimientos ya antes mencionados se pueden enlistar los siguientes: o Tipos de Rampa: -Rampas rectas entre pisos. -Rampas rectas entre medias plantas a alturas alternas. -Rampas helicoidales. -E stacionamiento en la propia rampa. -E stacionamiento por medios mecánicos. o Pendientes máximas de las rampas: -E stacionamiento por autoservicio 13% -E stacionamiento por empleados 15% -E stacionamiento en la propia rampa 6% o Anchura mínima de las líneas separadoras centrales: -E n las rampas rectas 30cm -E n las rampas curvas 45cm o Altura mínima de las guarniciones -Altura mínima de 15cm o Anchura mínima de las banquetas laterales: -E n recta 30cm -E n curva 50cm o Altura mínima de los pisos: -Primer piso 2.65m -Demás pisos 2.1m, mínimo 58



o Superficie mínima: -Para un edificio de estacionamiento con rampas 930 metros cuadrados (31m x 31m) o Anchura mínima de las rampas: -Rectas 2.5 m por carril -Curvas (deberán tener un radio de giro mínimo de 7.5 m al eje y una anchura mínima libre de 3.5m) o E n rampas helicoidales: -Radio de giro mínimo al eje del carril interior 7.5m -Anchura mínima del carril interior 3.5m -Anchura mínima del carril exterior 3.2m -Sobreelevación máxima 0.1



Análisis de E stacionamiento:

E n Puerto Vallarta, Jalisco el martes 4 de Mayo del 2010, durante el periodo de las 17:00 a las 21:00 horas, se realizó un estudio de estacionamiento en la vía pública en una parte de la zona Comercial-habitacional del Magisterio, como se puede ver en la siguiente figura de codificación de área. Paralelamente de estacionamiento se efectúo un aforo en cordón, que permitió identificar como la hora de máxima demanda el periodo de las 17:30 a las 19:00. E n la tabla siguiente se muestra la información de campo obtenida de la oferta y la demanda de estacionamientos de cada cuadra. Queremos determinar, el índice de rotación, la duración media, y el grado de utilización de estacionamiento para; a) Cada cuadra, b) L a manzana no.1, c) Toda la zona de estudio.

59



60



Oferta y demanda horaria de estacionamientos en la vía pública Manzana No.

Cuadra No.

Oferta (cajones)

1 1 1 1 2 2 2 3 3 4 4 4 5 6 7

1A 1B 1C 1D 2B 2C 2D 3B 3D 4A 4B 4D 5A 6A 7C

10 8 8 12 3 5 8 7 7 3 11 0 0 0 0

Demanda de Vehículos 15 10 8 11 2 7 10 9 5 7 20 0 0 0 0

Cajones vacios 2 3 1 2 0 0 4 1 3 2 3 0 0 0 0

61



Por lo anterior entonces queda asentada una tabla igual que la anterior pero con las peticiones que se quisieron determinar para el estudio de estacionamientos:

Oferta y demanda horaria de estacionamientos en la vía pública

Demanda Manzana Oferta Cuadra No. de No. (cajones) Vehículos 1 1 1 1 2 2 2 3 3 4 4 4 5 6 7

1A 1B 1C 1D 2B 2C 2D 3B 3D 4A 4B 4D 5A 6A 7C

10 8 8 12 3 5 8 7 7 3 11 0 0 0 0

15 10 8 11 2 7 10 9 5 7 20 0 0 0 0

Por cuadra

Índice de Cajones Rotación vacios (veh/cajon) 2 3 1 2 0 0 4 1 3 2 3 0 0 0 0

1.50 1.25 1.00 0.92 0.67 1.40 1.25 1.29 0.71 2.33 1.82 #¡DIV/0! #¡DIV/0! #¡DIV/0! #¡DIV/0!

Índice de rotación en promedio horario (Veh/h/ cajón) 0.38 0.31 0.25 0.23 0.17 0.35 0.31 0.32 0.18 0.58 0.45 #¡DIV/0! #¡DIV/0! #¡DIV/0! #¡DIV/0!

Duración media ((h*cajón)/ veh) 2.67 3.20 4.00 4.36 6.00 2.86 3.20 3.11 5.60 1.71 2.20 #¡DIV/0! #¡DIV/0! #¡DIV/0! #¡DIV/0!

Por manzana Índice de rotación en Duración Grado de Índice de Grado de Índice de promedio media utiliación Rotación utiliación Rotación horario ((h*cajón)/ "Uc" (veh/cajon) "Uc" (veh/cajon) (Veh/h/ veh) cajón) 0.80 0.63 1.16 0.29 3.45 0.79 0.88 0.83 1.00 1.00 1.19 0.30 3.37 0.75 0.50 0.86 1.27 1.00 0.25 4.00 0.71 0.57 0.33 0.73 1.93 0.48 2.07 0.64 #¡DIV/0! #¡DIV/0! #¡DIV/0! #¡DIV/0! #¡DIV/0! #¡DIV/0! #¡DIV/0! #¡DIV/0! #¡DIV/0! #¡DIV/0! #¡DIV/0! #¡DIV/0! #¡DIV/0! #¡DIV/0! #¡DIV/0! #¡DIV/0!

Por zona de estudio Índice de rotación en Duración Grado de promedio media utiliación horario ((h*cajón)/ "Uc" (Veh/h/ veh) cajón)

0.32

3.15

0.74

62



Ahora bien, como podemos ver en el análisis anterior del funcionamiento del estacionamiento en cordón de las manzanas presentadas, también se obtuvo una tabla de comportamiento del flujo de estacionamientos, presentándose de la siguiente manera en forma de gráfica: Intervalo de Tiempo

Vehículo

Capacidad máxima

17:00 17:30 18:00 18:30 19:00 19:30 20:00 20:30 21:00

5 8 13 15 18 25 10 7 3

82 82 82 82 82 82 82 82 82

63



 Anexo (fotografías).



64



65



66



 Conclusión: Indudablemente, los estudios de ingeniería de tránsito son tan importantes en el punto de buscar todo lo que el ingeniero quiere, E quilibrio de fuerzas, para no tener que gastar de más e innecesariamente, cabe destacar que todo análisis obviamente se debe de argumentar bajo parámetros un poco sobrados por aquello de la varianza de error y por ende argumentar los resultados con pruebas y ensayos muestréales a un nivel lo más pegado a la realidad, por lo que sólo unos pares de datos no son del todo válidos, hace falta comparar con otros pares de datos y así poder evaluar con un modelo matemático más exactamente el comportamiento de lo que estemos buscando. Si bien, la ingeniería de tránsito, va junto con pegado a la ingeniería de transportes que ampliará más las bases del desarrollo de un buen cálculo. E n lo que respecta a los análisisdesarrollados en este ensayo, pues fundamentalmente creo queson de una manera los más significativos y los que repercuten sobre aquellos problemas de la vida sobre ruedas o de la vida a pie de vía. No obstante cada estudio infiere en aquellas eficiencias que el ser humano busca para comodidad de sus actividades diarias, por lo que gracias a ello se busca legislar en algún plano la normativa de parámetros mínimos de construcción, operación y mantenimiento de las vías. Aunadamente, cada estudio nos aporta una gráfica de comportamiento que nos sirve para representar aquellos niveles de flujo representando los sitios estables, moderados y severos o de problemas; así mismo, nos muestra y nos responde por qué está sucediendo dicho caos; entonces sería cuestión de buscar la solución que más se apegue a las ventajas de todos los usuarios.  Referencias. Google. (mayo de 2009). E studios de Ingeniería de Tránsito. Recuperado el 7 de mayo de 2010, de www.google.com Rafael Cal y Mayor R., J. C. (2007). Ingeniría de tránsito, fundamentos y aplicaciones (octava ed.). México, DF: Alfaomega. SE DE SOL . (2006). Pagina principal de sedesol. Recuperado el 22 de abril de 2010, de www.sedesol.gob.mx Territorio, D. G. (2008). Programa De Asistencia Tecnica E n Transporte Urbano Para Las Ciudades Medias Mexicanas. Sedesol, Subsecretaria De Desarrollo Urbano Y Ordenación Del Territorio. Mexico, Df: Sedesol. 67



68

Ingeniería de Transito

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