Análisis de Sistemas de Transporte
Operación y Control de Sistemas
de Transporte
Roberto Agosta
ragosta@acya.com.ar
© Roberto Agosta
1
Contenido
- Conceptos básicos.
- Sistemas sin sobrepaso.
- Sistemas con sobrepaso.
- Análisis del tránsito carretero.
© Roberto Agosta
2
Contenido
- Conceptos básicos.
- Sistemas sin sobrepaso.
- Sistemas con sobrepaso.
- Análisis del tránsito carretero.
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3
Cinemática del vehículo aislado
v = dx / dt
a = dv / dt
v dv = a dx
Si a = cte
½ (v2 – v02) = a (x – x0)
x = ½ a t2 + v0 t + x0
En general, en los sistemas de transporte:
Si a = A – B v
v = (A/B) (1 – e–Bt) + v0 e-Bt
x = (A/B) t (A/B2) (1 – e–Bt) + (v0 / B) (1 - e-Bt)
a
x
v
A/B
A
v0
B
A/B
v
t
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t
4
Aceleración y desaceleración
Heavy Truck
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5
Variables Principales
• MICROSCÓPICAS: de los vehículos
– Espaciamiento (spacing)
– Intervalo (headway)
– Velocidad (speed)
• MACROSCÓPICAS: del conjunto de vehículos
– Volumen (flow): Cantidad de vehículos pasantes por un cierto
punto (N) durante un determinado período de tiempo (T).
q = N / T (veh/hora)
– Concentración (concentration) o Densidad: Relación entre la
cantidad de vehículos en un determinado segmento de la vía (N) y
la longitud del segmento (L).
k = N / L (veh/km)
– Velocidad media (mean speed):
• Temporal (sobre el flujo): VMT
• Espacial (sobre el segmento): VME
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6
Diagrama espacio – tiempo
Flujo uniforme
Fuente: Transportation Egeneering & Planning,
C.S. Papacostas y P.D. Prevedouros
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7
Relación entre variables Micro y Macro
u2
u1
2
1
Ejemplo:
FLUJO SIN SOBREPASO CON
ESPACIAMIENTO CONSTANTE
s12
Datos:
s = 50 m
u = 72 km/h = 20 m/s
Espaciamiento medio s =
∑si
L
1
=
=
N
N
k
Concentración:
k = 1/ 50m = 0,02 veh/m = 20 veh/km
Intervalo medio
∑hi
T
1
=
=
N
N
q
Intervalo:
h = 50m / 20m/s = 2,5s
h=
Relación con la velocidad
Por lo tanto
q=ku
h =s/u
Volumen:
q = 1 / 2,5s = 0,4 veh/s = 1440 veh/h
(ecuación fundamental del flujo de tránsito)
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8
Diagrama espacio – tiempo
Flujo variable
Menor velocidad,
mayor concentración
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9
Diagrama espacio – tiempo
Relación con variables Micro y Macro
s
hi
L
si
t
T
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10
Mapa Conceptual del Análisis Operativo
de los Sistemas de Transporte
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11
Compromisos operativos en los
sistemas de transporte
CAPACIDAD
VELOCIDAD
FRECUENCIA /
ESPACIAMIENTO
SEGURIDAD
Potencia de Transporte : Frecuencia x Velocidad
Momento de Transporte: Unidades de tráfico x Distancia
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12
Capacidad y Velocidad
Modos masivos
de transporte
urbano
Ferrocarriles
interurbanos
Transporte
automotor
colectivo (bus)
Ayudas a la
caminata
Alta velocidad
terrestre
Automóvil y
otros modos de
baja capacidad
Transporte
aéreo moderno
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13
Manejo del compromiso
velocidad – capacidad - seguridad
SISTEMAS
• Sin capacidad de sobrepaso
permanente (en general, guiados).
• Con capacidad de sobrepaso
permanente (no guiados).
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14
Actividades Operativas
• Programación
• Supervisión
• Control
• Comando
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15
Sistemas sin capacidad de sobrepaso
permanente
Frecuencia (~Capacidad)
Velocidad
(~Distancia de frenado)
Baja
Baja
Alta
Alta
Despacho programado con operación no regulada
(“a la vista”)
[ejemplo: tranvía, canal]
Tráfico programado.
Tráfico programado.
Regulación no
Regulación intensiva
intensiva
(con dispositivos activos)
(reglamentada, sin
[ejemplo: tren de alta
enclavamientos físicos)
velocidad en Japón,
[ejemplo: ferrocarril
aproximación a
interurbano de
aeropuerto de alto
pasajeros en EEUU]
tráfico]
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16
Sistemas con capacidad de sobrepaso
permanente
Frecuencia (~Capacidad)
Baja
Alta
Funcionamiento no
programado
(espontáneo) con
operación no regulada.
Señalamiento pasivo.
Funcionamiento no
programado
(espontáneo) con
operación regulada.
Señalamiento activo.
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Contenido
- Conceptos básicos.
- Sistemas sin sobrepaso.
- Sistemas con sobrepaso.
- Análisis del tránsito carretero.
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18
Diagrama espacio–tiempo: via doble
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19
Diagrama espacio–tiempo: via única
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20
Control: detección y secciones de
bloqueo
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21
Diseño (I) : Espaciamiento Mínimo
posición inicial: velocidad de ambos móviles= u
2
1
L
s
posición final: velocidad de ambos móviles= 0
2
1
2
1
u2
----uδ
u2
----2dP
distancia de percepción
2dD
L
x0
distancia de frenado
L = longitud total de ambos móviles (si son trenes: nro.de
vehículos x longitud del vehículo).
u = velocidad inicial de ambos móviles.
δ = tiempo de percepción y de reacción del vehículo posterior.
dP = desaceleración del móvil posterior.
dD= desaceleración del móvil delantero.
x0 = distancia de seguridad.
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Espaciamiento mínimo:
smin = uδ +
u2
2dP
-
u2
2dD
+ L + x0
22
Diseño (II): Regímenes de Operación
Espaciamiento Mínimo vs. Velocidad Inicial
(ejemplo)
Régimen
dP
a
b
c
d
e
∞
normal
emerg.
normal
∞
emerg.
dD = ds
s/frenar
L = 6 veh/tren x 25 m/veh = 150 m
X0 = 5 m
δ =1s
dn = 1,0 m/s2 (normal)
de = 1,2 m/s2 (emerg.)
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23
Expresiones finales para el diseño
•
FLUJO NO INTERRUMPIDO
Espaciamiento:
u2
smin = uδ +
2dS
Intervalo:
u
hmin = δ +
•
u2
-
2dS
2dP
+ L + x0
u
-
2dP
+
L + x0
u
FLUJO INTERRUMPIDO
Intervalo:
2L
h = tPE + (
aP
u
1/2
)
+( δ +
Tiempo de Tiempo de
detención aceleración
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2dS
u
-
2dP
+
L + x0
u
)
Intervalo “normal” por el
flujo continuo
24
Espaciamiento, Densidad y Flujo vs. Velocidad
(ejemplo)
1000
900
800
700
600
500
400
300
200
100
0
0
7
800
s (m)
q (veh/h)
700
600
500
400
300
200
100
0
20
40
60
80
100
120
140
0
20
40
60
80
100
120
140
k (veh/km)
6
5
Régimen a
(instantánea – normal)
3
Régimen b
(emergencia – normal)
2
Régimen c
(instantánea – emergencia)
1
Régimen d
(ambas iguales)
4
0
0
20
40
60
80
100
120
140
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25
Sistemas de transporte masivo de pasajeros:
Capacidad (I)
Capacidad en unidades móviles
Número máximo de vehículos o de unidades de tráfico (colectivos, trenes, etc.)
que pueden pasar por un punto dado durante un cierto período de tiempo (en
general, una hora).
Función de: intervalo mínimo entre vehículos (depende de características cinemáticas
– Intervalo mínimo entre vehículos.
– Sistemas de control (de tráfico, señalamiento, etc.).
– Tiempos ascenso/descenso de pasajeros.
– Tiempos en cabeceras.
Capacidad en pasajeros
Número máximo de pasajeros (o de unidades de carga útil) que pueden ser
transportados pasando por un punto dado durante un cierto período de tiempo
bajo condiciones operativas específicas, sin atraso, riesgo o restricción
excesivos y con razonable certidumbre.
• “condiciones operativas específicas”: Depende de la cantidad y tamaño de los vehículos, largo de
andenes, sistemas de control, etc.
• “sin atraso excesivo”: Las demoras que pudieran existir deben ser tolerables por los usuarios
equilibrando por ejemplo los tiempos de espera y de viaje.
• “sin riesgo o restricción excesivos”: Involucra restricciones asociadas a las condiciones de
espacio en el vehículo, pasajeros parados, etcétera (comodidad y seguridad).
• “razonable certidumbre”: Contempla factores que no se encuentran bajo el control del operador
(variaciones de demanda, congestión, etc.).
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26
Sistemas de transporte masivo de pasajeros:
Capacidad (II)
Factores que inciden en la capacidad:
Características de los vehículos.
Características de la vía (circulación, señalamiento).
Características de las detenciones.
Características operacionales en línea y en
terminales.
! Características del tránsito de pasajeros.
! Características del tránsito en la vía.
! Método de control del intervalo entre vehículos.
!
!
!
!
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27
Capacidad:
Transporte masivo vs. Automóvil
LOS AUTOMÓVILES OCUPAN
LA MAYOR PARTE DE LA
CAPACIDAD DE LA CALZADA..
Con una Capacidad de Calzada de:
2300 veh/h-c
Para 0 ómnibus / 2300 autos:
• Capacidad = 2.300 veh/h-c
• Capacidad = 2.760 pas/h-c
--para 200 ómnibus / 1900 autos:
• Capacidad = 2.100 veh/h-c
• Capacidad = 12.280 pas/h-c
--para 1.150 ómnibus / 0 autos
• Capacidad = 1.150 veh/h-c
• Capacidad = 57.500 pas/h-c
MIENTRAS QUE LOS BUSES
TRANSPORTAN LA MAYOR
CANTIDAD DE PASAJEROS.
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28
Autos, bicicletas y buses
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29
Ejemplo: Análisis operacional de un sistema de
transporte masivo (I)
Características del sistema:
! Velocidad máxima de operación: VMAX (km/h)
! Aceleración / deceleración de los coches: a, d (m/s2). (Usualmente se acepta
hasta 2,4 m/s2 con pasajeros sentados únicamente y hasta 1,5 m/s2 con
pasajeros parados).
! Capacidad por coche: CS (pax sentados) + CP (pax parados)
! Longitud de cada coche: L (metros)
! Coches por tren: N (coches/tren)
! Frecuencia máxima que permite el sistema de señalamiento:
f (trenes cada p minutos, o trenes por hora)
! Tiempo medio de parada en las estaciones: tPE (segundos)
! Demanda a transportar: D (pasajeros/hora-sentido)
Calcular:
! Longitud mínima de plataforma de las estaciones.
! Distancia mínima entre estaciones (para alcanzar la velocidad máxima de
operación).
! Velocidad promedio de marcha.
! Velocidad comercial.
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30
Ejemplo: Análisis operacional de un sistema de
transporte masivo (II)
Longitud mínima de plataforma de las
estaciones
• Longitud del tren:
Coches por tren:
Longitud del coche:
Longitud del tren:
N
[coches/tren]
L
[m]
LT = L . N
• Longitud plataforma:
Longitud del tren:
+ Revancha:
Longitud plataforma:
LT
[m]
r
[m]
LP = L . N + r
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31
Ejemplo: Análisis operacional de un
sistema de transporte masivo (III)
Curva Velocidad – Distancia entre estaciones
Si DE > DE,MIN
DA =
Si DE < DE,MIN
DA =
dn
a + dn
DE
a
a + dn
DF =
2a
vMAX2
2d
DE
(curva azul)
DF =
vMAX2
(curva roja)
DE
= Distancia entre
estaciones
DE,MIN = Distancia mínima entre
estaciones
DA
= Distancia de aceleración
DF
= Distancia de frenado
dn
= Desaceleración normal
a
= Aceleración normal
VMAX = Velocidad máxima
DE,MIN = Distancia mínima entre
estaciones
= DA + DF
= 0,5 vMAX2 (1/a + 1/d)
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32
Ejemplo: Análisis operacional de un
sistema de transporte masivo (IV)
Velocidad promedio de marcha
– Tiempo p/acelerar
– Tiempo a VMAX
– Tiempo p/frenar
tA = vMAX / a = (2DA/a)1/2
tR = DR / vMAX
tF = vMAX / d = (2DF/dn)1/2
vPM = DE / (tA + tR + tD)
(*)
(*)
Velocidad comercial
– Tiempo parada estación
tP
vCOM = DE / (tA + tR + tD + tP)
(*)
Si DE < DE,MIN no se alcanzará vMAX
en ese caso, hay que calcular la vMAX del tramo, o
utilizar la segunda parte de la expresión.
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33
Niveles de Servicio Vial y de los Pasajeros
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34
Referencias
HIGHWAY CAPACITY MANUAL 2000
Transportation Research Board
TRANSIT CAPACITY AND QUALITY OF
SERVICE MANUAL (2nd Edition)
Transportation Research Board
www.trb.org
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35
Contenido
- Conceptos básicos.
- Sistemas sin sobrepaso.
- Sistemas con sobrepaso.
- Análisis del tránsito carretero.
© Roberto Agosta
36
Flujo vehicular
Características microscópicas y macroscópicas
•Volumen: es el número total de vehículos
que pasan por un punto o sección de un carril
o calzada durante un dado período de tiempo.
Puede expresarse en vehículos anuales,
diarios, horarios o períodos menores a una
hora.
•Volumen horario equivalente: es la relación
horaria equivalente a la cual los vehículos
pasan por un punto o sección de carril, de un
carril o de una calzada, durante un
determinado período de tiempo, inferior a la
hora (generalmente de 15 minutos).
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37
Flujo vehicular
Características microscópicas y macroscópicas
•Ejemplo:
8:00-8:15
8:15-8:30
8:30-8:45
8:45-9:00
1.000 veh.
1.200 veh.
1.100 veh.
1.000 veh.
4.300 veh.
Volumen horario
equivalente
v = 4800 veh.
Volumen, V
•Factor de Hora Pico (FHP):
V
volumen
4.300
FHP = ------ = --------------------------------------------------- = ------------- = 0,9
v
volumen horario equivalente
4.800
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38
Medición por medio del vehículo móvil
q
2
L
1
Mp1 = Cantidad de vehículos que pasan al observador cuando circula en
sentido 1.
Ms1 = Cantidad de vehículos sobrepasados por el observador cuando
circula en sentido 1.
M2 = Cantidad de vehículos que el observador observa en el sentido 1
cuando circula en sentido 2.
T1 = Tiempo demorado en circular en sentido 1.
T2 = Tiempo demorado en circular en sentido 2.
L
= Longitud del segmento en estudio.
q = Mp1 / T1
k = Ms1 / L = Ms1 / (V1.T1)
M1 = Mp1 – Ms1 = q.T1 - k.V1.T1
M1 / T1 = q - k.V1
Circulando en el otro sentido:
q = (M1+ M2) / (T1 + T2)
M2 / T2 = q + k.V2
M1 / T1 = q – (q / us) (L / T1)
Flujo analizado
us = L / [ (q.T1 – M1) / q ]
k = q / us
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39
Aplicación del vehículo móvil
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40
Teoría del Flujo de Tráfico
Ecuación fundamental:
donde:
q = flujo medio
us = velocidad media espacial
k = densidad media
sin sobrepaso = ecuación determinística
con sobrepaso = ecuación estocástica
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41
Teoría del Flujo de Tráfico
• Basada en la observación empírica.
• Para estudiar el comportamiento de los
vehículos se utilizan magnitudes de flujo:
volumen, espaciamiento, velocidad media
y densidad.
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42
Distribución de Poisson
P(x)
= probabilidad de que se produzcan x arribos
en un período t
x
λ
= cantidad de arribos
= periodo de tiempo analizado (en general
unitario)
= tasa promedio de arribos (flujo medio)
e
= 2,71828
t
Media
Varianza
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43
Distribución Exponencial
f(t) = λ e -λt
F(t) = 1 - e -λt
f(t) = función de densidad de probabilidad de dos
eventos sucesivos a lo largo de un período t que
responden a una distribución de Poisson
F(t) = función acumulada de probabilidad de que
existan dos eventos sucesivos
t
λ
= periodo de tiempo analizado
e
= 2,71828
= tasa promedio de arribos (flujo medio)
Media
Varianza
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44
Distribución de Poisson
© Roberto Agosta
45
Distribución de Poisson
© Roberto Agosta
46
Observaciones empíricas del tránsito
© Roberto Agosta
47
Observado vs. Poisson
© Roberto Agosta
48
Teoría del Flujo de Tráfico
Modelo lineal
u
uf
u
uf
um
um
uk=q
u/q = 1/k
qA qm
q
qm
qA
q
kA
q/k = u
u
kA
km
kj
km
kj
s
k
k
k
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49
Relaciones experimentales
© Roberto Agosta
50
Relaciones experimentales
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51
Gráfica de la ecuación fundamental
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52
Modelos de Flujos de Tránsito
• Modelo lineal (Greenshield)
• Modelos logarítmicos (Greenberg,
Underwood)
• Modelos generalizados de régimen
simple (Pipes-Munjal, Drew, Drake)
• Modelos multirégimen (Edie, Underwood,
Dick)
• Modelos teóricos (car following modes) =
fundamentos de los modelos microscópicos de
simulación
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53
Modelos de Flujos de Tránsito
© Roberto Agosta
54
Modelos de Flujos de Tránsito
Modelo lineal
© Roberto Agosta
55
Modelos de Flujos de Tránsito
Modelo logaritmico
Greenberg:
Underwood:
Greenberg muestra buenos resultados en situación
próxima a la congestión. Underwood en caso de bajas
densidades (con k
0).
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56
Modelos de Flujos de Tránsito
Modelo generalizado
de regimen simple
(Pipes y Munjal):
u
n<1
uf
n=1
n>1
kj
k
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57
Modelos de Flujos de Tránsito
Modelos multirégimen
Compuestos por combinaciones de modelos anteriores
(por ejemplo, el modelo de Edie, compuesto por
combinaciones de modelos logarítmicos).
© Roberto Agosta
58
Modelos de Flujos de Tránsito
Modelo lineal
Relación volumen-densidad parabólica:
Reemplazando
en
se obtiene:
Para obtener el máximo flujo, se plantea:
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59
Modelos de Flujos de Tránsito
Modelo
parabólico
Relación volumen – velocidad parabólica:
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60
Capacidad y Nivel de Servicio
La CAPACIDAD de un camino es el máximo volumen
horario equivalente de peatones o vehículos que tiene una
razonable probabilidad de pasar por un punto o una
sección uniforme de un carril o de una calzada, durante un
dado período de tiempo, bajo las condiciones
prevalecientes de calzada, tránsito y control.
El NIVEL DE SERVICIO es una medida cualitativa que
caracteriza las condiciones de operación dentro de la
corriente de tránsito y su percepción por parte de los
conductores y pasajeros, generalmente en términos de
velocidad, tiempos de viaje, libertad de maniobra,
interrupción del tránsito y confort.
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61
Capacidad y Niveles de Servicio (1965)
© Roberto Agosta
62
Capacidad y Niveles de Servicio (1965)
© Roberto Agosta
63
Capacidad
Introducción
•La CAPACIDAD de un camino refleja su aptitud
para dar cabida al flujo de tránsito, tanto
vehicular como peatonal: es una medida de la
oferta de ese camino.
•La demanda del camino está asociada a los
vehículos que ingresan y aquellos que se alejan
de la sección analizada.
•Es por ello que la capacidad de un camino es el
elemento fundamental para lograr un adecuado
diseño geométrico: es necesario un método
práctico y racional para poder determinarla.
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64
Capacidad
Manual de Capacidad de Caminos - HCM 2000
HIGHWAY CAPACITY MANUAL 2000
Transportation Research Board (TRB)
HCM 2000
Partiendo de los datos recogidos en el terreno, basados en
estudios efectuados desde 1940 acerca de la velocidad y el
espaciamiento entre los vehículos, así como de las relaciones
entre el volumen de vehículos, su velocidad, y la densidad de
tránsito, que fueron realizados en distintos caminos de los
EEUU, se publicó en 1950 la primera edición del Manual.
Le siguieron nuevas ediciones: 1965 (se introdujo el concepto
de nivel de servicio), 1985 – actualizada en 1992, 1994 y 1997 – y
la última versión del año 2000.
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65
Capacidad
Manual de Capacidad de Caminos
© Roberto Agosta
66
Variables que determinan la
capacidad y el nivel de servicio
Autopista (segmento básico):
• densidad
• volumen horario equivalente
• velocidad media de viaje
Camino de dos carriles:
• porcentaje del tiempo perdido por
viajar en pelotón
• velocidad media de viaje.
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67
Factores
que afectan la capacidad y el nivel de servicio
Condiciones de
calzada
• Tipo de camino y el medio ambiente
• Ancho y cantidad de carriles
• Ancho de las banquinas y las distancias a las
obstrucciones laterales
• Velocidad de diseño
• Alineamiento horizontal y vertical
• Disponibilidad de espacio para las colas de
espera en las intersecciones
• Características topográficas: terreno llano,
ondulado, montañoso
Condiciones del
tránsito
• Tipo de vehículo
• Distribución de vehículos entre carriles y por
sentido.
Condiciones de
control
•
•
•
•
Semáforo
Señal de PARE
Prohibición de estacionamiento
Restricciones a los movimientos de giro
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68
Nivel de Servicio
Caracterización
NIVEL A
• Flujo libre, bajas densidades, sin restricciones.
• Prevalece la velocidad de flujo libre (VFL).
• Elevado nivel de confort físico y psicológico.
NIVEL B
• Flujo estable, razonablemente libre.
• Se mantiene la VFL.
• Capacidad de maniobra apenas restringida.
NIVEL C
• Flujo estable, con restricciones medias.
• Velocidad próxima a la VFL.
• Capacidad de maniobra restringida.
NIVEL D
• Comienza a declinar la velocidad, con
incrementos del flujo y de la densidad
• Libertad de maniobra limitada
(s=167m)
(s=100m)
(s=67m)
(s=50m)
Colas y
congestión
ante
incidentes
NIVEL E
• Operación a capacidad
• Flujo inestable, con restricciones
• Capacidad de maniobra muy limitada
NIVEL F
• Congestión, interrupciones frecuentes del flujo
• bajas velocidades de operación
• volúmenes por encima de la capacidad
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69
Nivel de Servicio
Caracterización
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70
Capacidad
Condiciones ideales
•La mayoría de los procedimientos utilizados por el
Manual de Capacidad proporcionan fórmulas o
presentaciones simples en forma de gráficos o tablas
para una serie de condiciones básicas, las que deben ser
ajustadas a los efectos de tener en cuenta aquellas
condiciones prevalecientes que no coincidan con ellas.
•Esas condiciones básicas son denominadas condiciones
ideales.
•Una condición ideal es aquella para la cual cualquier
mejora que se introduzca en el elemento considerado, no
produce incremento alguno de la capacidad.
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71
Flujo vehicular
Tipos de operación
El HCM2000 clasifica a los distintos tipos de caminos en dos
categorías o tipos de operación del flujo vehicular:
• Flujo ininterrumpido
–Los caminos que poseen las características de flujo ininterrumpido no
tienen elementos externos a la corriente del tránsito, tales como
semáforos, que puedan interrumpir el mismo. Las características de
operación de los vehículos que por él circulan son el resultado de la
interacción entre los vehículos existentes, las características geométricas
y el medio ambiente.
• Flujo interrumpido
–Los caminos que poseen las características de flujo interrumpido poseen
elementos fijos que pueden interrumpir la corriente vehicular: semáforos,
señales de pare o cualquier otro dispositivo, cuya presencia origina la
detención periódica de los vehículos (o disminución significativa de la
velocidad) independientemente de los volúmenes de tránsito existentes.
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72
Tipos de vías según Manual de Capacidad
FLUJO ININTERRUMPIDO:
• Autopista:
Un camino de calzadas
separadas con control total
de accesos y con dos o
más carriles, por sentido
de circulación para el uso
exclusivo del tránsito
• Segmento básico
• Sección de entrecruzamiento
• Ramas
• Caminos multicarril
Un camino de dos carriles
consiste en una calzada no
dividida de dos carriles, uno
para casa sentido de
circulación de la corriente
vehicular.
• Caminos de dos carriles
FLUJO INTERRUMPIDO:
• Intersecciones semaforizadas
• Intersecciones no semaforizadas
• Arterias urbanas
• Transporte público
• Peatones – Aceras
• Bicicletas - Bicisendas
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73
Determinación de la capacidad óptima
$
CT
Costop
($/veh)
CInv
CTmín
C q (veh)
CTransp
2 carriles
+
CInv
Cóptima
C (veh/hora)
= VP del costo de inversión
Hora “h”
Volumen “q”
Capacidad “C”
(veh/hora)
CTransp = Costop ($/veh) x q (veh/h)
CTh
f (q,C)
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74
Determinación de la capacidad óptima
$
CostoTotal
Costo de
Inversón
Costo de
Transporte
2 Carriles
3C
4C
6C
8C
Número de carriles
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75
Capacidad óptima: aplicación
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76
Capacidad óptima: aplicación
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77
Capacidad óptima: aplicación
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78
Aplicación de los niveles de servicio:
Tráfico horario de diseño
% TMDA
RURAL: 20-25
URBANO: 13-15
RURAL:13-15
URBANO: 10-12
HORAS DEL AñO
30
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79
Contenido
- Conceptos básicos.
- Sistemas de tráfico programado.
- Sistemas de tráfico no programado.
- Análisis del tránsito carretero.
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80
Control del tránsito carretero:
señalamiento luminoso
Intersecciones semaforizadas:
• Ciclo Fijo
• Ciclo Variable
• Actuados
• Equipamiento volumen-densidad
Sistemas semaforizados:
Conjuntos de intersecciones interconectadas y
coordinadas.
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81
Sistemas semaforizados
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82
Ingeniería de Tránsito
Definiciones
VOLUMEN DE TRÁNSITO
Número de vehículos que pasa por una sección de un
camino durante un tiempo determinado.
Ejemplos:
Se utiliza para:
• Estudios de Capacidad y Nivel de Servicio
– Diseño geométrico
• Estudios de Factibilidad (mejoras, peaje, etc.)
– Diseño estructural
• Identificación de lugares peligrosos
• Estudios de operación y gestión de tránsito
– Planificación vial
• Estudios de necesidades viales
TRÁNSITO MEDIO DIARIO ANUAL
Promedio diario anual de tránsito
365
TMDA = ∑ Vi / 365
i=1
Donde Vi es el número de
vehículos del día “i”.
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83
Ingeniería de Tránsito
Clasificación Vehicular (DNV)
LIVIANOS
11
OMNIBUS
12
111
SIN ACOPLADO
11-12
112
11-12
113
12-11
122
12-12
123
CON ACOPLADO
SEMIRREMOLQUE
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84
Variaciones del Volumen de Tránsito
• Variación mensual (o estacional)
• Caminos turísticos: picos en los meses de verano o vacaciones
• Caminos rurales: picos en los meses de cosecha
• Variación diaria
• Caminos recreacionales: picos en los fines de semana
• Variación horaria
• Autopistas y caminos urbanos: picos por la mañana y por la tarde
• Variación dentro de la hora pico
• Variación dentro de una hora, con intervalos de 15’.
• FACTOR DE HORA PICO:
FHP = volumen horario promedio / ( 4 x volumen máximo de 15’) ≅ 0,9
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85
TMDA y TMDM
TRÁNSITO MEDIO DIARIO MENSUAL
Promedio diario mensual de tránsito.
Para un mes dado “m” será:
30
TMDMm = ∑ Vi / 30
i=1
Donde Vi es el número
de vehículos del día “i”
del mes “m”.
FACTOR MENSUAL
La relación entre el tránsito medio diario anual y el tránsito medio
diario mensual y constituye un factor de ajuste que permite
desestacionalizar una medición quitando la influencia del mes en el
que se realizó el conteo.
fm = TMDA / TMDMm
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86
Estimación del TMDA
ESTIMACIÓN ⇒ MUESTRA
• Muestreo espacial: se cuentan solamente algunos puntos
representativos de una red de manera permanente.
• Muestreo temporal: se cuentan solamente algunos días u
horas del año en ciertos puntos específicos.
SISTEMA DE RECOPILACIÓN
Y ELABORACIÓN DE DATOS
DE TRÁNSITO:
•Estaciones Permanentes:
– 365 días al año
– volumen y/o clasificación
•Estaciones de Cobertura:
– 24/48/72 horas
– volumen y/o clasificación
CONTADORES
AUTOMÁTICOS:
• Detectores:
– de tubo (mangueras)
– de bucle
• Registradores
• Comunicaciones
• Sofware de procesamiento.
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87
Tipos de Estudios de Tránsito
• Volumen
• Clasificación: configuraciones de ejes
• Velocidad: intervalos de velocidad
• Longitud: intervalos de longitud
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88
Mediciones Automáticas de Tránsito
Dependiendo de la configuración de los detectores, se puede medir y
registrar:
• Volumen: número de vehículos (ejes, pares de ejes)
• Avance: tiempo entre los ejes delanteros de dos vehículos que
circulan en la misma dirección (piezoeléctricos) o entre la parte
delantera de un vehículo y la parte delantera del siguiente (bucles)
• Separación: tiempo entre el eje trasero de un vehículo y el eje
delantero siguiente (piezoeléctricos) o entre la parte trasera de un
vehículo y la parte delantera del siguiente (bucles)
• Clase de eje: clasificación x tipo en función de la distancia entre
ejes.
• Velocidad
• Longitud
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89
Mediciones Automáticas de Tránsito
Detector
v1
t1
v2
L2
t2
L1
t3
t4
Clase 12
Auto
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velocidad (v1, v2)
longitud (L1, L2)
avance = t3 - t1
separación = t3 - t2
90
Estimación del TMDA
TMDA = TMDC . fest . fC . fG
TMDC: Tránsito Medio Diario Conteo
fest = Factor de estacionalidad
fC =Factor de clasificación
fG =Factor de crecimiento
fest = TMDA / TMDMhm
TMDMhm: TMDM de días hábiles
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91
Modelos de Transporte
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92
Del Planeamiento a la Simulación
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93
Simulación del tránsito
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94
Simulación del tránsito
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95