INTERSECCION SEMAFORIZADA
Los semá Los semáfo foro ross son son disp dispoositi sitivo voss que que son son usad usados os espe especí cífficam icamen ente te para para faci facili lita tarr el cont contro roll del del trán tránsi sito to de vehí vehícu culo loss y peat peaton ones es,, medi median ante te indi indica caci cion ones es visu visual ales es.. Di Dist stri ribu buye ye el tiem tiempo po de circu ircula laci cióón y de la forma como omo lo hag haga afec afecta ta al func unciona ionami mien ento to de la inte interrsecc secció iónn y la capa capaccidad idad de la mism isma. Posee osee tres res seña señale less ind indicat icativ ivas as que son: son: verde erde,, amar amaril illo lo y rojo rojo.. El tiem iempo del del cicl cicloo var varía en enttre 40 seg seg y 1500 seg 15 eg,, ten enie iend ndoo com como tiem tiemppo de amar amaril illa la en enttre 3 y 6 seg. seg. Su final inalid idaad princ rincip ipal al es la de per permitir itir el paso aso alt alterna ernam men ente te a las las corr corrie ient ntes es de tran transi sito to que se cruz ruzan, an, per permitie itiend ndoo el uso uso ordena denaddo y seg seguro uro del espacio espacio dispon disponibl iblee
Los semá Los semáfo foro ross son son disp dispoositi sitivo voss que que son son usad usados os espe especí cífficam icamen ente te para para faci facili lita tarr el cont contro roll del del trán tránsi sito to de vehí vehícu culo loss y peat peaton ones es,, medi median ante te indi indica caci cion ones es visu visual ales es.. Di Dist stri ribu buye ye el tiem tiempo po de circu ircula laci cióón y de la forma como omo lo hag haga afec afecta ta al func unciona ionami mien ento to de la inte interrsecc secció iónn y la capa capaccidad idad de la mism isma. Posee osee tres res seña señale less ind indicat icativ ivas as que son: son: verde erde,, amar amaril illo lo y rojo rojo.. El tiem iempo del del cicl cicloo var varía en enttre 40 seg seg y 1500 seg 15 eg,, ten enie iend ndoo com como tiem tiemppo de amar amaril illa la en enttre 3 y 6 seg. seg. Su final inalid idaad princ rincip ipal al es la de per permitir itir el paso aso alt alterna ernam men ente te a las las corr corrie ient ntes es de tran transi sito to que se cruz ruzan, an, per permitie itiend ndoo el uso uso ordena denaddo y seg seguro uro del espacio espacio dispon disponibl iblee
La cap capacidad dad de una in inttersecció cciónn se def define com como el máximo númer mero de vehículo culoss que pueden atravesarla en un determinado intervalo de tiempo –generalmente una hora- en las condiciones geométricas, de tráfico y de regulación existentes. Su va valo lorr vien vienee con condici dicioonado nado por por el acce acceso so que ante antess se con conge gest stio ionna. Tiem iempo necesa esario para que vuelvan a re reppetirs irse las mism mismaas con condici dicioones de regulación dentro de la intersección; dicho de otro modo, es el resultado de la suma de las diferentes fases, así como de los tiempos de despeje y transición o de ámba ámbarr- en entr tree ella ellas. s. Generalmente suelen tomarse 5 ó 6 segundos de tiempo de despeje y transición, de los cuales 3 corresponden al ámbar del semáforo y 2 ó 3 a un intervalo de seg eguurida idad, don donde todas das las fases ses se halla llan en rojo.
Periododetiempoendondetodaslasindicacionesdelsemáforopermanecen constantes
Tiempo durante el cual se puede realizar un determinado movimiento de tráfico durante uno o más intervalos, tiempo durante el cual una serie de semáforos de la intersección permanecen en verde. También se denomina verde, en cuanto que es el color la luz característica que permite el paso. Hoy en día los semáforos asignan el tiempo de diferentes maneras, desde la modalidad más simple que es la de tiempos fijos y de dos fases hasta la más compleja de regulación actuada y multifases.
TIPOSDEMOVIMIENTOS Enunaintersecciónreguladaporsemáforoslaasignacióndeltiempodeverdenoesloúnicoque influyedemanerasignificativaensucapacidad;tambiéndebetenerseencuentaladisposicióndelos movimientosdegirodentrodelasecuenciadefases. Puedendistinguirsecuatrotiposdemovimientos:depaso,giropermitido,giroprotegidoygirosin oposición. :Elvehículocontinúaenladirecciónquellevabaantesdeatravesarlaintersección.De todoslosmovimientos,eseldemenorrequerimientoporpartedelsistema. :Elvehículoqueloefectúadebeatravesarbienunacorrientepeatonal,bienun flujovehicularensentidoopuesto.Porejemplo,unmovimientodegiroalaizquierdaqueserealiceal mismotiempoqueelmovimientodetráficoensentidoopuestoseconsiderapermitido.Asimismo, unmovimientodegiroaladerechasimultaneoconuncrucedepeatonestambiénloserá.Estetipo demovimientosexigenunmayorconsumodeltiempodeverde.
:Enestetipodemovimientos,elvehículonopresenta oposiciónvehicularopeatonalalahoraderealizarlamaniobra.Seríaelcasode girosalaizquierdarealizadosenunafaseexclusivaparaellos–unaflechaverde adicionalenelsemáforo- odegirosaladerechaconprohibicióndecruceparalos peatonesduranteesafase. :Adiferenciadelcasoanterior,estaclasedemovimientos nonecesitaunaregulacióndefaseexclusiva,yaquelaconfiguracióndela intersecciónhaceimposiblequesedenconflictosointerferenciasconel tráficodepaso.Sedansobretodoencallesdesentidoúnicooen interseccionesenTqueoperencondosfasesseparadasparacadadirección
La saturación se define como la tasa máxima de flujo, en un acceso o grupo de carriles, que puede pasar a través de la intersección bajo condiciones prevalecientes del tráfico y la carretera, suponiendo que dicho grupo de carriles este el 100 % del tiempo disponible como verde efectivo
Eseltiempoquetardaelsemáforoencompletarelciclo,expresadosensegundo. Enausenciadedatosespecíficosdeltiempodelciclodelaintersección,la duracióndelcicloparainterseccionessemaforizadas alolargodecallesurbanasse puedeestimarusandolosvalorespredeterminadosdelasiguientetabla.
el cual se precisa en la ecuación (1) y (2). Otro punto a identificar para el análisis de la intersección es la definición de los GC, en ambos manuales los carriles se siguen agrupando por ramales de trayectoria o movimientos, teniendo tambiénlasmismasconsideracionescomoGClosgirosexclusivosa izquierda/derecha
Donde: GP =tiempodecrucedelpeatónminimo (seg) L=largodelcruceropeatonal(m) Sp =velocidadpromediodelpeaton (m/s)…tipico usado1.2m/s WE =anchoefectivodelcruceropeatonal(m) 3.2=tiempodeiniciodelpeaton (seg)
La capacidad de una intersección regulada por semáforos, está dada por cada grupo de carriles y se define como la tasa máxima por hora en la que los vehículos pueden cruzar la intersección, de acuerdo con las condiciones prevalecientes del tráfico, de las vías y las condiciones de semaforización. La capacidad se da en vehículos por hora (veh/hr) para periodos de 15 min. La capacidad se calcula por separado para cada grupo de carriles, se entiende por grupo de carriles, a una o más carriles utilizados por los vehículos de forma compartida y esto nos lleva a tener una capacidad compartida para todos los vehículos. Haycondicionesqueafectanalacapacidaddeunaintersecciónqueson: Lascondicionesdeltráfico Lascondicionesdecarretera Lascondicionesdelsemaforización
Operación con demoras muy bajas, menores de 10 segundos por vehículos promedio. La mayoría de los vehículos llegan durante la fase verde y no se detienen del todo. Longitudes de ciclo corto pueden contribuir a demoras mínimas. Operación con demoras entre 10 y 20 segundos por vehículo promedio. Algunos vehículos comienzan a detenerse. Operación con demoras entre 20 y 35 segundos por vehículo promedio. La progresión del tráfico es regular y algunos ciclos empiezan a prolongarse. Operación con demoras de 35 y 55 segundos por vehículo promedio. Las demoras pueden deberse a la mala progresión del tráfico o llegadas en la fase roja, longitudes de ciclo amplias o relaciones v/c altas. Muchos vehículos se detienen
Demoras entre 55 y 80 segundos por vehículo promedio. Se considera como el límite aceptable de demoras. Las demoras son causadas por progresión pobres, ciclos muy largos y relaciones v/c muy altas. Demoras superiores a los 80 segundos por vehículo promedio. Los flujos de llegada exceden la capacidad de los accesos de la intersección, lo que ocasiona congestionamiento, operaciones saturadas y baja relación v/c.
Se explicara una visión básica de lo que son los peatones y sus principios de circulación o flujo. El alcance de movilidad del peatón se limita a aceras, paso de peatones y esquinas. Todo estudio de tráfico debe analizar la seguridad de los peatones, la forma de circulación y desplazamiento del mismo. Si un paso de peatones se encuentra saturado de personas esta representa una incomodad tanto para los peatones como para los vehículos ya que podrían producir demoras en los movimientos vehiculares y afectaría a la capacidad en la intersección semaforizada. El peatón también se ve afectado por el reducimiento de las aceras debido a los elementos mobiliarios. Los ciclos del semáforo también afectan a los peatones obligándolos a concentrarse en las esquinas de las aceras. El nivel de servicio también es aplicado en los peatones.
Los detalles de campo es la mejor fuente de información para conocer los flujos de los peatones. Si no hay datos locales la siguiente tabla puede ser usada. Tabla3: Tabla3:datosparaflujospeatonales
Es la velocidad de marcha media expresada en segundos. La velocidad de marcha de los peatones varía de 0.8 m/seg hasta 1.8 m/seg. El manual de Uniform Traffic Control Devices asume una velocidad de 1.2 m/seg para intersecciones con semáforo. Sobre las aceras y con un volumen libre la velocidad de los peatones es aproximadamente de 1.5 m/seg.
Es el flujo medio de peatones por unidad de ancho efectivo de la zona peatonal, expresada en peatones por minutos. Una capacidad de 75 p/min/m o 4500 p/hr/m es un valor razonable para una instalación peatonal cuando no hay datos locales viables.
Es el área que dispone cada peatón en una zona peatonal, evaluada en metros cuadrados por peatón; es inversa a la densidad peatonal. Para un solo peatón que no esté en movimiento se necesita un espacio mínimo de 0.5 m x 0.6 m que da un total de área de 0.3 m2 y para peatones en movimientos con velocidades que se ven frecuentemente restringidas el área tope es de 0.75 m2
Tabla11:Datosnecesariosparacadagrupodecarriles
son aquellos en los cuales la secuencia de fases es mostrada en orden repetitivo. Cada fase presenta intervalos fijos que mantienen la longitud del ciclo constante. : son aquellos en los cuales la distribución de los tiempos en todos los accesos de la intersección es controlada por detectores vehiculares. Cada fase está sujeta a un tiempo de verde mínimo y es accionada en función de la demanda vehicular. La longitud del ciclo es variable de ciclo en ciclo. : son aquellos en los que algunos accesos (típicamente los de la vía secundaría) tienen detectores y otros accesos no (típicamente los de las vías principales).
Paragestionarelflujodetráficoenlasinterseccionessesuelenutilizandistintos métodos: Reglaimplícitadeprioridaddesentidodecirculacióndeltráficoque circulaporladerecha.
Señalizacióndelaprioridaddepasopormediodeseñalesdetráficono luminosas,porejemplo,señalesverticales(stop,cedaelpaso,víacon preferencia,...)
Distribucióndelderechodepasoentrelasdistintasdireccionesdeuna intersecciónpormediodeseñalesluminosas.
El ancho de la calle mejor es el factor más significativo de cara a evaluar la capacidad de una intersección, depende de otros factores como las marcas viales o la presencia de isletas y otros obstáculos. El número de filas en que se dispone el tráfico, ya que con frecuencia sobre todo en las horas punta los vehículos se sitúan formando más filas que las definidas por las marcas viales. Otrofactorqueejerceinfluenciaenlacapacidadeslainclinacióndelarasante,yaquepuede favorecerodificultarelmovimientodelosvehículos,especialmentedelospesados. Laproporcióndevehículospesadosexistenteenlacorrientedetráficosehacepatenteenla capacidadindividualdecadaaccesoydelaintersecciónenconjunto. Comoyasabemos,elvehículopesadoesmáslentoyvoluminoso,ysusmaniobrasenelámbito urbanoestánmásrestringidas,debidoasumayorradiodegiro.
Por otro lado, los autobuses influyen doblemente ya que, aparte de poder considerarlos como vehículos pesados, su frecuencia de parada en los puntos destinados a la subida y bajada de viajeros paradas de autobús modifica la capacidad del acceso donde existan este tipo de zonas. La existencia de vehículos parados, detenidos o estacionados en las proximidades de la intersección es un factor que afecta doblemente a la capacidad de la intersección: disminuye la anchura eficaz del acceso y retarda la circulación de vehículos, en el caso de existir vehículos realizando maniobras de estacionamiento, si se destina una zona de la vía a este fin, pueden obtenerse mejoras notorias de la capacidad.
Ante la presencia de una intersección semaforizada, y dependiendo de la tipología y la regulación de ésta, el conductor del vehículo tiene una serie de posibles trayectorias: continuar en la dirección que lleva, girar a la derecha o girar a la izquierda. En el caso de los giros a la derecha, la presencia de peatones con prioridad de paso reduce aún más su capacidad.
Datosdeentrada necesitadosparacada grupodecarril analizado.
Para estudiar y resolver correctamente una intersección, es necesario introducir el concepto de grupo de carriles, que surge debido al carácter desagregado del procedimiento de análisis, concebido para analizar cada acceso de forma individual. Por tanto, es necesario agrupar los carriles que contiene cada acceso en grupos homogéneos apropiados para su análisis. (a) Exclusivos: Los vehículos que circulan por este tipo de carriles únicamente puede efectuarse un movimiento, normalmente de giro a la derecha o a la izquierda. (b) Compartidos: En ellos, los vehículos disponen de varios movimientos posibles.
Agrupacióndeloscarrilesyvelocidaddelflujodedemanda:
Determinación de la tasa de flujo: Representa el volumen horario sobre el factor de hora pico (FHP) de la ecuación 2:
Donde, Vp =Tasadeflujodurantelos15minutospico(veh/h). V=Volumenhorario(veh/h). FHP=Factordehorapico.
AjustedelaOferta- Determinacióndelatasadeflujodesaturación ElHCMcalculalatasadeflujodesaturacióndeungrupodecarrilesapartirdelajustedelatasa deflujodesaturaciónideal,empleandolaEcuación11. Donde, s:tasadeflujodesaturacióndelgrupodecarriles(veh/h-verde). so:tasadeflujodesaturaciónidealporcarril(veh/h/carril). N:númerodecarrilesdelgrupodecarriles. fW:factordeajusteporanchodecarriles. fHV:factordeajusteporvehículospesados. fg:factordeajusteporpendientedelacceso. fp:factordeajusteporestacionamientosadyacentesalgrupodecarriles. fbb:factordeajusteporbloqueodebusesqueparancercadelaintersección. fa:factordeajusteportipodeárea. fLU:factordeajusteporutilizacióndecarriles. fLT:factordeajusteporgirosalaizquierda. fRT:factordeajusteporgirosaladerecha. fLpb:factordeajusteporpeatonesybicicletasparagirosalaizquierda. fRpb:factordeajusteporpeatonesybicicletasparagirosaladerecha.
El primer factor indica el flujo de saturación base ideal (So), el cual se precisa cuando la intersección se encuentre en un área metropolitana con 250.000 habitantes o más, según el HCM 2010 (So) es de 1900 automóviles/carril/hora, y en otras ciudades 1750
Es aquel que incorpora el impacto negativo de carriles angostos en la tasa de flujo de saturación, así como también permite una tasa de flujo mayor en carriles anchos. El ancho de carril considerado estándar es de 3.6m. Es aquel que incorpora el espacio adicional ocupado por los vehículos pesados13 y sus diferencias operativas en comparación con los vehículos livianos. El equivalente en vehículos livianos (ET) empleado para cada vehículo pesado es de 2 vehículos livianos y es reflejado en la fórmula de la Tabla 5. Es aquel que incorpora el efecto de la pendiente de la rasante sobre la operación de todos los vehículos, incluyendo vehículos pesados y livianos.
Es aquel que incorpora los bloqueos ocasionales debido a las maniobras de estacionamiento14. Se emplea el número de maniobras por hora en estacionamientos adyacentes al grupo de carriles y dentro de 75 m corriente arriba desde la línea de parada. Además, se considera un límite práctico de 180 maniobras como máximo y se debe tener en cuenta que las condiciones de estacionamiento con cero maniobras tienen un impacto diferente que una situación donde no hay estacionamientos. Es aquel que incorpora el tránsito local de buses que se detienen a recoger o dejar pasajeros dentro de los 75 m desde la línea de parada (corriente arriba o corriente abajo). Este factor solo se debería emplear cuando los buses detenidos bloquean el flujo de tráfico15. Se emplea un límite práctico de 250 paradas como máximo
Es aquel que incorpora la ineficiencia relativa de las intersecciones en los distritos de negocios. Es apropiado en áreas con características de un distrito central de negocios (CBD, Central Business District), las cuales incluyen derechos de paso en calles angostas, maniobras de parqueo frecuentes, bloqueo de vehículos, actividades de taxis y buses, pequeños radios de giro, uso limitado de carriles exclusivos de giro, alta actividad de peatones, etc. Es aquel que incorpora la distribución desigual del tráfico entre los carriles en un grupo de carriles con más de un carril. El factor fLU está basado en el flujo del carril con el volumen más alto y se calcula empleando la ecuación correspondiente de la Tabla 5. Es aquel que intenta reflejar el efecto de la geometría. Depende de si los giros se realizan desde un carril exclusivo o compartido y de la proporción de vehículos en el grupo de carriles que giran a la derecha. Nótese que el factor de giro a la derecha es 1.0 si el grupo de carriles no incluye ningún giro a la derecha.
Los factores de ajuste por giros a la izquierda dependen de si los giros son protegidos o perm permit itid idos os y de si se real realiz izan an desde esde un carr carril il excl exclus usiv ivoo o comp compar arti tido do.. El proc proced edim imie ient ntoo deta detallllad adoo en el Apénd péndic icee C del del Capí Capítu tulo lo 16 del HCM HCM 20 2000 00 es util utiliz izad adoo en el pres presen entte trab rabajo ajo. Elprocedimientoparaladeterm Elprocedimientoparaladeterminacióndelo inacióndelosfactoresd sfactoresdeajusteporb eajusteporbloqueodepeatonesy loqueodepeatonesy bicicletastantoparagirosa bicicletastantoparagirosalaizquierdacom laizquierdacomoparagiros oparagirosaladerecha,sedetalla aladerecha,sedetallaenelApéndice enelApéndice DdelCapítulo16delHCM2000,elm DdelCapítulo16delHCM2000,elmismoqueesem ismoqueesempleadoenestainvest pleadoenestainvestigación. igación. En la Tabla 5 se presentan y resumen todos los factores de ajuste mencionados junto con las fórm fórmul ulas as para para su cálc cálcul ulo. o.
Factoresdeajustedel flujodesaturación
Factoresdeajustedel flujodesaturación
Donde, Rp:relacióndepelotón. P:proporcióndetodoslovehículosquellegandurantelafaseverde(P≤1).
C:longituddelciclo(s). gi:tiempodeverdeefectivodelmovimientoogrupodecarriles(s).
En intersecciones semaforizadas la capacidad se basa en los conceptos de flujo de saturación y tasa de flujo de saturación. Se calcula mediante la Ecuación 12.
Donde, ci:capacidaddelgrupodecarrilesi(veh/h). si:tasadeflujodesaturaciónparaelgrupodecarrilesi(veh/h). gi:tiempodeverdeefectivoparaelgrupodecarrilesi(s). C:longituddelciclodelsemáforo(s). gi/C:proporcióndeverdeefectivoparaelgrupodecarrilesi.
La relación v/c es a menudo denominada relación de volumen-capacidad o grado de saturación y expresa la razón entre la tasa de flujo (v) y la capacidad (c). En el análisis de intersecciones es representada con el símbolo X, por lo que para un grupo de carriles dado i, Xi se calcula empleando la Ecuación 13.
Donde, Xi:relaciónv/cogradodesaturaciónparaelgrupodecarrilesi. vi:tasadeflujodedemandaactualoproyectadaparaelgrupodecarrilesi(veh/h). ci:Capacidaddelgrupodecarrilesi. si:tasadeflujodesaturaciónparaelgrupodecarrilesi(veh/h). gi:tiempodeverdeefectivoparaelgrupodecarrilesi(s). C:longituddelciclo(s).
Los grupos de carriles críticos para cada fase son aquellos que presentan la mayor relación de flujo v/c y se emplean para evaluar la intersección en su conjunto (forma agregada) con respecto a su geometría y a la duración del ciclo, dando lugar al grado de saturación crítico de la intersección (Xc) que se obtiene mediante la Ecuación 14.
Donde, Xc:relaciónv/ccríticaogradodesaturacióncríticoparalaintersección. Σ(v/c)ci:sumatoriadelasrelacionesdeflujoparatodoslosgruposdecarrilescríticosi.
C:longituddelciclo(s). L:tiempoperdidototalporciclo,calculadocomotiempoperdido,tL,parala trayectoriacríticadelosmovimientos(s).
Los valores derivados de los cálculos de demora representan la demora media por control experimentada por todos los vehículos que llegan durante el periodo de análisis, incluyendo aquellas demoras contraídas fuera del mismo cuando el grupo de carriles se encuentra sobresaturado. La demora por control además considera los movimientos a bajas velocidades y las detenciones conforme los vehículos se mueven en la cola o disminuyen la velocidad corriente arriba de la intersección. La demora promedio por control por vehículo para un grupo de carriles se obtiene mediante la Ecuación 15.
Donde, d:demoraporcontrolporvehículo(s/veh). d1:demoraporcontroluniformeasumiendollegadasuniformes(s/veh). PF:factordeajustededemorauniformeporcoordinación,elcualtieneencuentalosefectosdelacoordinaciónde semáforos. d2:demoraincrementalquetomaencuentalosefectosdellegadasaleatoriasycolassobresaturadas,ajustadaporladuración delperiododeanálisisyeltipodecontrolador;estecomponentedelademoraasumequenohaycolainicialparaelgrupode carrilesaliniciodelperiododeanálisis(s/veh). d3:demoraporcolainicial,lacualtieneencuentalasdemorasdetodoslosvehículosenelperiododeanálisisdebidoalas
Es aquella demora que se obtiene al asumir el caso ideal de llegadas uniformes, flujo estable, y ausencia de cola inicial. La Ecuación 16 brinda una estimación aceptada y precisa de la demora uniforme, la cual está basada en el primer término de la fórmula de demora de Webster (ver
Ecuación 8). Nótese que los valores de X no pueden ser mayores de 1.
Donde, d1:demoraporcontroluniformeasumiendollegadasuniformes(s/veh). C:longituddelciclo(s);longituddecicloempleadaensemáforosconcontroladoresde tiempofijo. g:tiempodeverdeefectivoparaelgrupodecarriles(s);tiempodeverdeempleadoen semáforosconcontroladoresdetiempofijo. X:relaciónv/cogradodesaturaciónparaelgrupodecarriles.
El factor de ajuste por coordinación es aquel que incorpora el efecto de la coordinación de semáforos. Se entiende que una buena coordinación de semáforos resultará en una alta proporción de vehículos llegando durante el verde, mientras que una coordinación pobre resultará en una baja proporción de vehículos que llegan en verde. El factor de ajuste por coordinación (PF) se aplica a todos los grupos de carriles coordinados, incluyendo a los grupos de carriles con controles de tiempo fijo. La coordinación afecta fundamentalmente a la demora uniforme, y por esta razón el ajuste se aplica solo a d1. El valor de PF puede determinarse usando la Ecuación 17.
Donde, PF:factordeajusteporcoordinación. P:proporcióndevehículosquelleganenverde. g/C:proporcióndetiempodeverdedisponible. fPA:factordeajustesuplementarioporgruposvehicularesquelleganduranteelverde.
Si se llevan a cabo mediciones de campo, P debería determinarse como la proporción de vehículos en el ciclo que arriban a la línea de parada o que se unen a la cola (estacionaria o en movimiento) mientras se presenta la fase verde. Por otro lado, si se emplea el tipo de llegada (AT), P se podrá calcular a través de la Tabla 3 y la Ecuación 9; de modo que fPA y PF se obtengan empleando la Tabla 6.
Factordeajusteporcoordinaciónparaelcálculodelademorauniforme
Es aquella demora que toma en consideración llegadas no uniformes y colapsos temporales de ciclos (demora aleatoria), así como los periodos sustanciales de sobresaturación (demora de sobresaturación). La demora incremental se puede estimar mediante la Ecuación 18, la cual asume que no hay demanda insatisfecha que genere colas iniciales al comienzo del periodo de análisis (T). El término de demora incremental es válido para todos los valores de X, incluyendo grupos de carriles altamente sobresaturados.
Donde, d2:demoraincrementalquetomaencuentalosefectosdecolasaleatoriasy sobresaturadas,ajustadaporladuracióndelperiododeanálisisyeltipode controladordelsemáforo(s/veh). T:duracióndelperiododeanálisis(h). k:factordedemoraincrementalqueesdependientedelajustedeloscontroladores. I:factordeajusteporingresosalainterseccióncorrientearriba. c:capacidaddelgrupodecarriles(veh/h). X:relaciónv/cparaelgrupodecarrilesogradodesaturación.
El término de calibración (k) o factor de calibración de demora incremental se incluye en la Ecuación 18 para incorporar el efecto del tipo de controlador. Para semáforos de tiempo fijo se emplea un valor de k = 0.50. Por otro lado, el factor de ajuste de demora incremental (I) incorpora los efectos de ingresos desde semáforos corriente arriba en intersecciones coordinadas. Para el caso de intersecciones aisladas I tomará el valor de 1.
Es la demora adicional que se genera debido a las colas residuales (remanentes o insatisfechas) del periodo previo, ya que estas deberán primero despejar la intersección antes de dar paso a los vehículos que llegan durante el periodo de análisis. En los casos en que X>1 para un periodo de 15 minutos, el siguiente Periodo comenzaráconunacolainicialdenominadaQb,queesexpresadaenvehículosydebeobservarsealinicio delrojo.SiempreycuandoQb≠0,losvehículosquelleguenduranteelperiododeanálisisexperimentarán unademoraporcolainicial,quesedesignapord3.Paraestimarlademoraporcolainicialexistencinco posiblesescenariosdeanálisis,quesedescribenacontinuación:
Caso1:elperiodoesnosaturadosincolainicial.Porlotanto,d3=0 Caso2:elperiodoessobresaturadosincolainicial.Porlotanto,d3=0 Caso3:lacolainicialQb sedisipaduranteelperiodoT.Paraqueestoocurra,lasumadeQb yla demandatotalenT(qT)debesermenorquelacapacidaddisponible(cT).Esdecir,Qb + qT <cT. Caso4:cuandoaunexistedemandainsatisfechaalfinaldelperiodoTperoesdecreciente.Para queestoocurra,lademandaenTdebesermenorquelacapacidad.Esdecir,qT <cT. Caso5:cuandolademandaenTexcedelacapacidad.Aquílademandainsatisfechaseincrementa alfinaldeT.ParaqueestoocurradeberácumplirsequeqT >cT.
Lademoraporcolainiciald3sepodrácalcularmediantelaEcuación19.
Donde, Qb:colainicialaliniciodelperiodoT(veh). c:capacidad(veh/h). T:duracióndelperiododeanálisis(h). t:duracióndelademandainsatisfecha(h). u:parámetrodedemora. Paraloscasos3,4y5,losparámetrostyusedeterminanmediantelasEcuaciones 20y21.
Adicionalmente, para los casos 4 y 5, el último vehículo que llega en el periodo T despejarálainterseccióneneltiempoTc>T,denominadotiempodedespejede cola inicial.Porlotanto,enelcasodeunacolainicial,TcsecalculaconlaEcuación 22.
Paraloscasos3,4y5,elcomponenteuniformedelademoraporcontrol(d1) debe serevaluadoempleandoX=1.0paraelperiodoenelqueexisteunacolade sobresaturación(t)yusandoelvalorrealdeXparaelperiodorestante(T-t).En consiguiente,paraestoscasosseempleaunvalorponderadoded1,talcomo muestra laEcuación23. Donde, ds:demorasaturada(d1evaluadoparaX=1.0). du:demoranosaturada(d1evaluadoparaelvalorrealdeX).
Elprocedimientoparalaestimacióndedemorasproveelademoraporcontrol porvehículoparacadagrupodecarriles,porloqueparadeterminarlas demorasenunaccesoesnecesarioponderarlasdemorasdelosgruposde carriles,talcomomuestralaEcuación24.
Donde, dA:demoraparaelaccesoA(s/veh). di:demoraparaelgrupodecarrilesi(enelaccesoA)(s/veh). vi:flujoajustadoparaelgrupodecarrilesi(veh/h).
De modo similar, para obtener la demora por control promedio de toda la intersección, se pueden ponderar las demoras por control de los accesos empleando la Ecuación 25.
Donde, dI:demoraporvehículoparalaintersección(s/veh). dA:demoraparaelaccesoA(s/veh). vA:flujoajustadoparaelaccesoA(veh/h).
Talcomosemencionóenelítem2.5.2.,lademoramediaporcontroleslamedida deeficienciadeterminanteenlaestimacióndelniveldeserviciopara interseccionessemaforizadas.Porlotanto,elniveldeserviciosedetermina empleandolaTabla2.
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LaecuacióndeWebster’sproveeladuraciónoptimadeunciclo C o
1.5 L 5 1 Y
Donde: Co=duracióndelciclooptimo,segundos L=tiempototalperdidoduranteuncicloqueconsisteeneltiempoacción-reacción menoslaporcióndeámbarusadaporloschóferes. Y=sumadelosratiosdeflujodelosmov.críticos.
Diseñar las fases de la siguiente intersección:
Teniéndose una intersección con un ancho de carril de 12 pies, flujo de saturación en dirección de frente de 1800 veh/h, dirección izquierda 1650 veh/h, dirección derecha 1700 veh/h, asi mismo se conoce que tiempo
totalperdidoduranteuncicloesde4seg.;eltiempodeambar esde3seg.
1) Determinarlosmovimientoscríticosporfase:
Elmov.Criticocorrespondealalíneaogrupodelíneasconelratio deflujo(v/c)masgrande
A la derecha: 765/1700 = 0.45 De frente: (850+820)/(2*1800) = 0.46 Alaizquierda:725/1650=0.44 Máximo: 0.46
Al este: 250/1700 = 0.15 Al oeste: 335/1650 = 0.20 Máximo: 0.20
EntoncesYenlaecuacióndecicloesY=0.46+0.20=0.66 AsumirL=4seg porfase AsumirAmbar =3seg
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Aplicandolaecuaciónalproblemapropuesto C o
1.5 L 5 1 Y
1.5(2 * 4) 5 1 0.66
50seg
L=2x4porquesondosfases,ambascontiemposdeperdidade4segundos Resultadosempíricoshandemostradoqueelciclomantienesuscondiciones optimasconvaloresentre+/- 30%,osea paraesteproblema,optimas condicionesseobtendríanentre35<Co <65 Ciclosentre45y180seg.sonusados,normalmenteacabandoen0/5;unCo =52seria50o55
LUZÁMBAR/TODOS-ROJO
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Paradeterminarelámbarsetendríaqueanalizarla Esteanálisisresultaríaendiferentestiemposdeámbarparadiferentes direccionesdebidoalavelocidaddecadasegmento,ademásdelalongitud delcrucedelacalle(avenidaprincipal,calle,jirón,etc.) Ademásdelámbar,siempreesbuenoponerunazonadeprotecciónen dondetodaslasfasestengarojollamada
LUZVERDEDEUNSEMÁFORO •
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Laluzverdeseasignaenproporciónalosflujoscríticosporcada fase. Paraelejemplo:
Tiempodeserviciodelospeatones,elcualseprecisaenlaecuación(1)y(2).Otropunto aidentificarparaelanálisisdelaintersecciónesladefinicióndelosGC,enambosmanualeslos carrilessesiguenagrupandoporramalesdetrayectoriaomovimientos,teniendotambiénlas mismasconsideracionescomoGClosgirosexclusivosaizquierda/derecha. Donde: GP =tiempodecrucedelpeatónminimo (seg) L=largodelcruceropeatonal(m) Sp =velocidadpromediodelpeaton (m/s)…tipico usado1.2m/s WE =anchoefectivodelcruceropeatonal(m) 3.2=tiempodeiniciodelpeaton (seg) Nped =numerodepeatonesquecruzanduranteelintervalo
CP =3.2+L/Sp +(2.7Nped /WE) CP =3.2+L/Sp +(0.27Nped)
para WE >10’ para WE <10’
Donde: CP =tiempodecrucedelpeatónminimo (seg) L=largodelcruceropeatonal(ft) Sp =velocidadpromediodelpeaton (ft/s)…tipico usado4ft/s WE =anchoefectivodelcruceropeatonal(ft) 3.2=tiempodeiniciodelpeaton (seg) Nped =numerodepeatonesquecruzanduranteelintervalo
COMPROBACIÓNCRUCEPEATONAL •
Enlatablaprevia,lafaseAnocumpleconelrequisitodeTiempoMínimode CrucedePeatones…¿Cómosellegaaestevalor? CP =7+W/4– Y´
donde: CP =tiempodecrucedelpeatón W=anchodelcruce Y´ =tiempototaldecambio(ámbarytodos-rojo) •
<13seg.(Nro pers 50,ancho15´)y <31seg.(Nro pers 50,ancho15´)yporesosi
Paraesteproblema…lafaseA,
poresonocumpley cumpleelrequisito CP =3.2+(4*12)/4 p + (2.7 *50 / 15)= 16.1 para WE >10’ CP = 3.2 +(2*8) / 4 + (0.27 * 12) =10.44 para WE <10’
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Enlatablaprevia,lafaseAnocumpleconelrequisitodeTiempoMínimodeCruce dePeatones…¿Cómosellegaaestevalor?
CP =3.2+L/S p +(2.7Nped /WE) para WE >10’ CP =3.2+L/S p +(0.27Nped) para WE <10’ donde: CP =tiempodecrucedelpeatónminimo (seg) L=largodelcruceropeatonal(ft) Sp =velocidadpromediodelpeaton (ft/s)…tipico usado4ft/s WE =anchoefectivodelcruceropeatonal(ft) 3.2=tiempodeiniciodelpeaton (seg) Nped =numerodepeatonesquecruzanduranteelintervalo
LUZVERDEDEUNSEMÁFORO •
IncrementandoaCo =55seg.,setieneque
(55-6)
(55-6)
14.9
LUZVERDEDEUNSEMÁFORO •
IncrementandoaCo =60seg.,setieneque
(60-6)
16 Suma=60s
(60-6)
38
OK
LUZVERDEDEUNSEMÁFORO
1. Notar que los números de la figura y del cuadro no empalma (37 en vez de 38 y 15 (56 – 41) en vez de 16. 2. Esto se debe a que se ha aumentado 1 seg. para TODOS-ROJO por precaución disminuyendo la luz verde. 3. Si la intersección se encuentra sola o espaciada de alguna otra por mas de 800 metros a 1 Km. se puede decir que no pertenece a una red o conjunto de
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Calcularelciclooptimoylosintervalos deluzverdeparalaintersección mostrada. AsumirquelafaseAesparalazona norte-surylaFaseBalaeste-oeste Eltiempodeperdidaesde3seg.por faseyelámbaresde4seg. Elanchodelíneaesde10´ Capacidadesdeflujo: –
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Defrente=1700 Derecha=1700 Izquierda=300
Calcularelciclooptimoylosintervalosdeluzverdeparala intersecciónmostrada. AsumirquelafaseAesparalazonanorte-surylaFaseBalaesteoeste Eltiempodeperdidaesde3seg.porfaseyelámbaresde4seg. Elanchodelíneaesde10´ Capacidadesdeflujo:
Defrente=1700 Derecha=1700 Izquierda=300
EJERCICIO2 Calcularlostiemposdelaintersección paraelmismoejercicioperoasumiendo4 fases –
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FaseA:N-Sizq.únicamente FaseB:N-Sdefrentesingiroizq. FaseC:E-Oizq.únicamente FaseD:E-Odefrentesingiroizq.
Tiempodeperdida,3seg.porfasey ámbarde3seg.. Paraestecasoelflujodesaturación (capacidad)delosgirosalaizq.Esde 300,defrenteyderecha1700.
EJEMPLO: NIVELSESERVICIOYCAPACIDADDEUNAINTERSECION SEMAFORIZADA
DeterminarlacapacidadyNiveldeserviciodelainterseccióndelasavenidasSan LuisyLasArtes. Realizándose el conteo e información en campo se obtuvieron: FHP 0.96; la pendiente de todos los carriles se encuentran a nivel; se presentan el cuadro de flujo vehicular:
Tesis:Aplicabilidaddelasmetodologíasdelh
2000ysynchro 7.0paraanalizarintersecciones
Laintersecciónseencuentraenlaciudaddelima,ylosgiroshacialaizquierda seencuentranprotegidos,DistritodeSanLuis;asi mismoseconocelos siguientesparámetros:
VistasatelitaldelainterseccióndelasavenidasSanLuisyLasArtes (GoogleEarth,2016)
SOLUCION:
