10/05/2019
1 UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ
FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL
TESIS
PARA OPTAR EL TÍTULO PROFESIONAL DE:
INGENIERO CIVIL
PRESENTADO POR:
ELVIS HENRY, RAMOS CLEMENTE
HUANCAYO – 2020
ANÁLISIS DE COMPATIBILIDAD VIAL DEL TRÁFICO DESVIADO DEBIDO A LA IMPLEMENTACIÓN DEL CENTRO HISTÓRICO
PEATONAL EN HUANCAYO 2018
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2 DEDICATORIA
Dedico la presente investigación a mis maravillosos padres por siempre darme ánimos ganas de luchar día a día, a todas las personas que me apoyaron en mi formación profesional.
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3 AGRADECIMIENTO
En primer lugar, agradecer a Dios por darme la vida y salud necesaria para cumplir cada uno de mis sueños, a mis padres por su apoyo incondicional y a mis maestros por el conocimiento vertido en mi persona.
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4 CONTENIDO
DEDICATORIA ... 2
AGRADECIMIENTO ... 3
CONTENIDO ... 4
ÍNDICE DE TABLAS ... 7
ÍNDICE DE FIGURAS ... 8
LISTA DE ECUACIONES ... 10
RESUMEN ... 11
ABSTRACT ... 11
INTRODUCCIÓN ... 13
CAPITULO I ... 15
I. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ... 15
1.1. DETERMINACIÓN DEL PROBLEMA ... 15
1.2. FORMULACIÓN DEL PROBLEMA ... 16
1.2.1. PROBLEMA GENERAL ... 16
1.2.2. PROBLEMAS ESPECÍFICOS ... 16
1.3. OBJETIVOS DE INVESTIGACIÓN ... 16
1.3.1. OBJETIVO GENERAL ... 16
1.3.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS ... 16
1.4. JUSTIFICACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN ... 17
1.4.1. JUSTIFICACIÓN PRÁCTICA ... 17
1.5. DELIMITACIONES DE LA INVESTIGACIÓN ... 18
1.5.1. DELIMITACIÓN ESPACIAL ... 18
1.5.2. DELIMITACIÓN TEMPORAL ... 18
1.6. HIPÓTESIS ... 18
1.6.1. HIPÓTESIS GENERAL ... 18
1.6.2. HIPÓTESIS ESPECÍFICAS ... 18
1.7. VARIABLES ... 18
1.7.1. VARIABLE INDEPENDIENTE ... 18
1.7.2. VARIABLES DEPENDIENTES ... 19
CAPÍTULO II ... 20
II.ASPECTOS TEÓRICOS ... 20
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2.1. ANTECEDENTES ... 20
2.1.1. ANTECEDENTES INTERNACIONALES ... 20
2.1.2. ANTECEDENTES NACIONALES ... 22
2.2. MARCO CONCEPTUAL ... 24
2.2.1. ESTUDIO DE IMPACTO VIAL (EIV) ... 24
CAPÍTULO III ... 20
III.METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN……….49
3.1. MÉTODO DE LA INVESTIGACIÓN ... 49
3.2. TIPO DE INVESTIGACIÓN ... 49
3.3. NIVEL DE INVESTIGACIÓN ... 49
3.4. DISEÑO DE INVESTIGACIÓN ... 49
3.5. POBLACIÓN Y MUESTRA ... 49
3.6. INSTRUMENTOS DE INVESTIGACIÓN ... 50
3.7. FICHAS DE CAMPO ... 50
3.8. TÉCNICAS DE RECOLECCIÓN DE DATOS ... 50
3.9. TRATAMIENTO ESTADÍSTICO ... 50
3.10. IMPORTANCIA Y ALCANCES DE LA INVESTIGACIÓN ... 51
3.11. LIMITACIONES DE LA INVESTIGACIÓN ... 51
CAPÍTULO IV ... 52
IV. DESARROLLO DE LA INVESTIGACIÓN ... 52
4.1. SITUACIÓN ACTUAL DE LA ÁREA DE ESTUDIO ... 52
4.2. CONTEO, UNIDAD DE COCHE PATRÓN Y FACTOR DE HORA PUNTA 72 4.3. AJUSTE DE VOLÚMENES ... 73
4.4. AJUSTE DE FLUJO DE SATURACIÓN ... 74
4.5. ANÁLISIS DE CAPACIDAD ... 74
4.6. NIVEL DE SERVICIO ... 75
4.7. CICLO ÓPTIMO ... 76
4.8. MODELAMIENTO EN EL PROGRAMA SYNCHRO 8 ... 77
CAPÍTULO V ... 79
V.ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS ... 79
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5.1. AJUSTE DE VOLUMEN ... 79
5.2. FLUJO DE SATURACIÓN ... 80
5.3. ANÁLISIS DE CAPACIDAD ... 81
5.4. ANÁLISIS DE NIVEL DE SERVICIO ... 82
5.5. ANÁLISIS DE NIVEL DE SERVICIO CON SYNCHRO ... 84
5.5.1. RESUMEN DE ANÁLISIS DE SERVICIO CON SYNCHRO, ESTADO ACTUAL ... 84
5.5.2. RESUMEN DE ANÁLISIS DE SERVICIO IMPLEMENTANDO EL CENTRO HISTÓRICO ... 85
5.5.3. RESUMEN DE ANÁLISIS DE SERVICIO IMPLEMENTANDO EL CENTRO HISTÓRICO CON PROYECCIÓN A 5 AÑOS... 87
VI. CONCLUSIONES ... 89
VII. RECOMENDACIONES ... 90
VIII. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICA ... 91
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7 ÍNDICE DE TABLAS
Tabla 1: Datos por el análisis de cada grupo de carriles. (HCM 2000) ... 42
Tabla 2 : Expresiones para calcular los diferentes factores de ajuste. (HCM 2000) ... 44
Tabla 3 : Criterio de Nivel de Servicio para ... 46
Tabla 4 Factor de Hora Punta (FHP) ... 73
Tabla 5 Ajuste de volúmenes ... 74
Tabla 6 Flujo de saturación ajustado ... 74
Tabla 7 Análisis de capacidad ... 75
Tabla 8 Nivel de servicio ... 75
Tabla 9 Ciclo optimo ... 76
Tabla 10 Ajuste de volumen Calle Real - Av. Giráldez ... 79
Tabla 11 Flujo de saturación Calle Real - Av. Giráldez ... 80
Tabla 12 Análisis de capacidad Calle Real - Av. Giráldez ... 81
Tabla 13 Análisis de Nivel de servicio Calle Real - Av. Giráldez ... 82
Tabla 14 Nivel de Servicio de las intersecciones estudiadas... 83
Tabla 15 Nivel de Servicio de las intersecciones estudiadas con Synchro ... 84
Tabla 16 Nivel de Servicio de las intersecciones estudiadas con la implementación del centro histórico. ... 86
Tabla 17 Nivel de Servicio de las intersecciones estudiadas con la implementación del centro histórico con proyección a 5 años ... 87
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8 ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 1: Intersección Jr. Ayacucho - Jr. Moquegua ... 52
Figura 2: Intersección Jr. Moquegua - Jr. Cusco ... 53
Figura 3: Intersección Jr. Moquegua - Jr. Puno ... 53
Figura 4: Intersección Jr. Moquegua - Av. Paseo la Breña ... 54
Figura 5: Intersección Jr. Moquegua - Jr. Lima ... 54
Figura 6: Intersección Jr. Moquegua - Jr. Loreto ... 55
Figura 7: Intersección Jr. Arequipa - Jr. Loreto ... 55
Figura 8: Intersección Jr. Arequipa - Jr. Lima ... 56
Figura 9: Intersección Jr. Arequipa - Av. Paseo la Breña ... 56
Figura 10: Intersección Jr. Arequipa - Jr. Puno ... 57
Figura 11: Intersección Jr. Arequipa - Jr. Puno ... 57
Figura 12: Intersección Jr. Arequipa - Jr. Ayacucho ... 58
Figura 13: Intersección Calle Real - Jr. Ayacucho ... 59
Figura 14: Intersección Calle Real - Jr. Cusco ... 59
Figura 15: Intersección Calle Real - Jr. Puno ... 60
Figura 16: Intersección Calle Real - Av. Giráldez ... 61
Figura 17: Intersección Calle Real - Jr. Lima ... 61
Figura 18: Intersección Calle Real - Jr. Loreto ... 62
Figura 19: Intersección Jr. Ancash - Jr. Loreto ... 62
Figura 20: Intersección Jr. Ancash - Jr. Lima... 63
Figura 21: Intersección Jr. Ancash - Av. Giráldez ... 64
Figura 22: Intersección Jr. Ancash - Jr. Puno ... 64
Figura 23: Intersección Jr. Ancash - Jr. Cusco ... 65
Figura 24: Intersección Jr. Ancash - Jr. Ayacucho ... 65
Figura 25: Intersección Jr. Amazonas - Jr. Ayacucho ... 66
Figura 26: Intersección Jr. Amazonas - Jr. Cusco ... 67
Figura 27: Intersección Jr. Amazonas - Jr. Puno ... 67
Figura 28: Intersección Jr. Amazonas - Av. Giráldez ... 68
Figura 29: Intersección Jr. Amazonas - Jr. Lima ... 68
Figura 30: Intersección Jr. Amazonas - Jr. Pichis ... 69
Figura 31: Intersección Jr. Amazonas - Jr. Loreto ... 69
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Figura 32: Intersección Jr. Omar Yali - Jr. Pichis ... 70
Figura 33: Intersección Jr. Omar Yali - Av. Giráldez ... 70
Figura 34: Intersección Jr. Omar Yali - Jr. Puno ... 71
Figura 35: Intersección Jr. Omar Yali - Jr. Cusco ... 71
Figura 36: Modelamiento en Synchro de las intersecciones intervenidas. ... 77
Figura 37: Ejemplo de la configuración de carriles. ... 77
Figura 38: Ejemplo del ajuste de volúmenes. ... 78
Figura 39: Ejemplo del cálculo de ciclos de semáforo. ... 78
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10 LISTA DE ECUACIONES
Ecuación1: Intervalo de cambio de fase ... 27
Ecuación 2: Tiempo óptimo de ciclo ... 28
Ecuación 3: Tiempo efectivo de verde ... 32
Ecuación 4: Tiempo efectivo de rojo ... 32
Ecuación 5: Capacidad del grupo de vías ... 35
Ecuación 6: Razón para el grupo de vías ... 36
Ecuación 7: Sumatoria de las razones de flujo ... 37
Ecuación 8:Razón v/c crítica ... 38
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11 RESUMEN
La presente investigación se basa en analizar la compatibilidad vial del tráfico desviado por la implementación del centro histórico peatonal en Huancayo, para ello se propondrá una alternativa para desviar el tráfico que existe, para así crear una zona peatonal. Según la ordenanza municipal N° 559 MPH/CM declara vías saturadas por congestión vehicular y contaminación a casi todas las calles aledañas al parque constitución en el distrito de Huancayo.
Se analizó el grado de saturación de la línea de estudio, se realizó el cálculo de las demoras y se determinó el nivel de servicio actual de la línea de estudio, luego se propone la introducción de la zona peatonal y el desvió del tráfico evaluando las calles más próximas para su respectivo desvió y así poder evaluar como afectara esta introducción de la zona peatonal en las horas punta.
Los datos de aforo se obtuvieron del aforo que se realizó con la ayuda de cámaras digitales, también se solicitó información a la municipalidad provincial de Huancayo para así comparar los resultados obtenidos. La información recolectada se procesó basándose en el HCM 2000 que es el Manual de Capacidad de Carreteras, también se usó el software de modelamiento que es el Synchro Traffic 8 que nos ayudaron a la evaluación de los datos.
Así finalmente verificar si existe la compatibilidad vial del tráfico desviado por la implementación del centro histórico peatonal en la ciudad de Huancayo 2019.
Palabras Clave: Vías saturadas, nivel de servicio, compatibilidad vial y vías peatonales.
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12 ABSTRACT
This research is based on analyzing the road compatibility of the traffic diverted by the implementation of the pedestrian historic center in Huancayo, for this an alternative will be proposed to divert the existing traffic, in order to create a pedestrian zone. According to municipal ordinance No. 559 MPH / CM, it declares roads saturated by vehicular congestion and contamination to almost all the streets surrounding the constitution park in the district of Huancayo.
The degree of saturation of the study line was analyzed, the calculation of the delays was carried out and the current service level of the study line was determined, then the introduction of the pedestrian zone and the diversion of traffic is proposed by evaluating the streets closer for their respective detour and thus be able to evaluate how this introduction of the pedestrian zone will affect at peak times.
The capacity data were obtained from the capacity carried out with the help of digital cameras, information was also requested from the provincial municipality of Huancayo in order to compare the results obtained. The information collected was processed based on the HCM 2000, which is the Highway Capacity Manual, and the modeling software, which is Synchro Traffic 8, was also used to help us evaluate the data.
Thus, finally, verify if there is the road compatibility of the traffic diverted by the implementation of the historic pedestrian center in the city of Huancayo 2019.
Key Words: Saturated roads, level of service, road compatibility and pedestrian paths.
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13 INTRODUCCIÓN
El presente trabajo de investigación tiene como título: Análisis de compatibilidad vial del tráfico desviado debido a la implementación del centro histórico peatonal en Huancayo 2018.
La tesis de grado elaborado tuvo como problema general el interrogante siguiente:
¿Cuál es el grado de compatibilidad vial del tráfico desviado debido a la implementación del centro histórico peatonal en Huancayo 2019? y los problemas específicos de la investigación fueron: ¿Cómo se ve afectado el flujo vehicular en las principales vías colindantes al Centro Histórico, debido a la implementación del Centro Histórico Peatonal en Huancayo 2019?, ¿Cuál es el grado de afectación del nivel de servicio de las intersecciones afectadas por la implementación del Centro Histórico Peatonal en Huancayo 2019? y ¿Cuál es la incidencia en la capacidad de servicio de las vías aledañas al Centro Histórico debido a la implementación del Centro Histórico Peatonal en Huancayo 2019?
El objetivo del trabajo de investigación ha sido: Determinar el grado de compatibilidad vial del tráfico desviado debido a la implementación del centro histórico peatonal en Huancayo 2019 y los objetivos específicos fueron: Determinar cómo es afectado el flujo vehicular en las principales vías colindantes al Centro Histórico, debido a la implementación del Centro Histórico Peatonal en Huancayo 2019, Definir el grado de afectación del nivel de servicio de las intersecciones afectadas por la implementación del Centro Histórico Peatonal en Huancayo 2019 y Determinar la incidencia en la capacidad de servicio de las vías aledañas al Centro Histórico debido a la implementación del Centro Histórico Peatonal en Huancayo 2019.
La hipótesis general del trabajo de investigación ha sido: El grado de compatibilidad vial es alto, debido a la implementación del centro histórico peatonal en Huancayo 2019, y las hipótesis específicas fueron: El flujo vehicular se ve afectado mínimamente en las principales vías colindantes al centro histórico, debido a la implementación del Centro Histórico Peatonal en Huancayo 2019, El grado de afectación del nivel de servicio de las intersecciones es bajo, debido por la implementación del Centro Histórico Peatonal en Huancayo 2019.
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14 La incidencia en la capacidad de servicio de las vías aledañas al Centro Histórico es mínima, debido a la implementación del Centro Histórico Peatonal en Huancayo 2019.
La estructura del trabajo de investigación está conformada por cuatro capítulos que a continuación se detalla:
Capítulo I: Se desarrolla el planteamiento del problema, la formulación del problema, los objetivos tanto general como específico, así como la justificación e importancia de estudio.
Capítulo II: En este capítulo se desarrolla el marco teórico, los antecedentes de la investigación, las bases teóricas, la formulación de la hipótesis, las definiciones de los términos, la identificación de las variables, así como la operacionalización de las variables.
Capítulo III: Se tomó en consideración la metodología de la investigación, el tipo, nivel, método y diseño de investigación, se determinó la población, muestra y muestreo, las técnicas e instrumentos de recolección de datos, las técnicas de procesamiento y análisis de datos, así como la descripción de la prueba de hipótesis.
Capítulo IV: Está referido al desarrollo de la investigación, el cual caracteriza el estado actual de las vías tomadas para la presente investigación.
Capítulo V: Trata de la presentación de los resultados obtenidos, los cuales fueron sometidos a un análisis riguroso con el apoyo del Excel y Synchro Traffic 8, donde se dio el tratamiento, tanto a la estadística descriptiva como inferencial, para luego arribar a la presentación e interpretación de datos, discusión de los resultados, así como el proceso de prueba de hipótesis.
Por último, se señala las conclusiones, recomendaciones, referencias bibliográficas y los anexos respectivos de la presente investigación. Finalmente, Se le agradece a la Universidad Nacional del Centro del Perú por la contribución en mi formación profesional y por otro lado a todas las personas que colaboraron de uno u otra forma en la realización de este trabajo de investigación y especialmente al docente del curso de seminario de tesis.
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15 CAPITULO I
I. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 1.1. DETERMINACIÓN DEL PROBLEMA
Por poseer Huancayo en la plaza constitución edificios con alto valor histórico como casas antiguas y la Catedral, que fueron declarados Patrimonio de la Nación, además de los centros comerciales, restaurantes, hoteles, bancos, etc. ubicados en alrededores de la plaza Constitución, por todo lo mencionado, éstos generan una gran afluencia de peatones, los cuales sienten incomodidad de visitar la plaza Constitución por el desorden y bullicio generado por los vehículos que transitan alrededores.
En tal sentido, como una manera de lograr la revalorización del centro histórico de la ciudad de Huancayo, sería proponer una zona peatonal.
En la actualidad el centro histórico de la ciudad de Huancayo presenta problemas de tráfico vehicular debido al desmesurado crecimiento del parque automotor y la inadecuada infraestructura vial, los cuales generan un problema de congestión vehicular en las “horas puntas”.
Así se puede observar problemas de transporte en las principales vías debido al incremento de tráfico, teniendo como consecuencia que el usuario se sienta incómodo y con malestares en la salud debido al estrés que genera el caos vehicular.
Frente a la realidad descrita, no podemos ser indiferentes ante este problema ya que personas de distintas edades y géneros tienen la necesidad de transportarse de un lugar a otro por el ritmo de vida, para lo cual se hace necesario una mejora en el transporte sin que este afecte a las principales vías del centro histórico de Huancayo y a la vez se optimice la afluencia vehicular.
De proyectarse una Zona Peatonal en el Centro Histórico de Huancayo, los niveles de servicio que experimenta el transporte en la zona monumental de la ciudad de Huancayo se verían afectados, en tal sentido se debería replantear nuevas rutas de transporte; debido al gran movimiento vehicular que este generaría, como punto importante se debe realizar un Estudio de
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16 Tráfico en las vías del Jr. Loreto y Jr. Cusco, y también del Jr. Moquegua y Jr. Amazonas, para determinar cuánto afectaría al transporte de la ciudad de Huancayo, principalmente en la zona monumental.
1.2. FORMULACIÓN DEL PROBLEMA 1.2.1. PROBLEMA GENERAL
¿Cuál es el grado de compatibilidad vial del tráfico desviado debido a la implementación del centro histórico peatonal en Huancayo 2019?
1.2.2. PROBLEMAS ESPECÍFICOS
¿Cómo se ve afectado el flujo vehicular en las principales vías colindantes al Centro Histórico, debido a la implementación del Centro Histórico Peatonal en Huancayo 2019?
¿Cuál es el grado de afectación del nivel de servicio de las intersecciones afectadas por la implementación del Centro Histórico Peatonal en Huancayo 2019?
¿Cuál es la incidencia en la capacidad de servicio de las vías aledañas al Centro Histórico debido a la implementación del Centro Histórico Peatonal en Huancayo 2019?
1.3. OBJETIVOS DE INVESTIGACIÓN 1.3.1. OBJETIVO GENERAL
Determinar el grado de compatibilidad vial del tráfico desviado debido a la implementación del centro histórico peatonal en Huancayo 2019.
1.3.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Determinar cómo es afectado el flujo vehicular en las principales vías colindantes al Centro Histórico, debido a la implementación del Centro Histórico Peatonal en Huancayo 2019.
Definir el grado de afectación del nivel de servicio de las intersecciones afectadas por la implementación del Centro Histórico Peatonal en Huancayo 2019.
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Determinar la incidencia en la capacidad de servicio de las vías aledañas al Centro Histórico debido a la implementación del Centro Histórico Peatonal en Huancayo 2019.
1.4. JUSTIFICACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN 1.4.1. JUSTIFICACIÓN PRÁCTICA
La importancia de esta investigación radica en el análisis de compatibilidad vial del tráfico desviado debido a la implementación del Centro Histórico Peatonal en Huancayo 2019, para determinar si es posible peatonalizar el cuadrante alrededor de la plaza constitución, ya que debido a que el centro de la ciudad tiene una alta concurrencia de peatones, los cuales se ven atraídos por los comercios, restaurantes, hoteles, bancos, centros de diversión, además del valor cultural, histórico y estético de los edificios monumentales, que están alrededor de la Plaza Constitución, en ese sentido se busca incrementar el nivel de satisfacción de los peatones al movilizarse por la plaza Constitución, por otro lado el incremento importante de los arribos de turistas nacionales y extranjeros a la ciudad de Huancayo, pues según cifras del INEI, nos muestra un incremento anual en la cantidad arribos de turistas: en el 2016 arribaron 1 306 427 turistas, en el 2017 arribaron 1 263 300 turistas y en el 2018 arribaron 1 382 139 turistas a la ciudad y como se sabe que cualquier turista ajeno a la ciudad siempre busca movilizarse por alrededores de la plaza principal de la ciudad, es por ello que peatonalizando las vías alrededor de la plaza Constitución mejoraríamos en gran medida la experiencia distractora de los peatones además del rostro de nuestra Plaza Constitución, ya que nuestra plaza estaría sin calles con vehículos produciendo contaminación ambiental, sonora y visual. Para poder llevar a cabo la peatonalización es necesario realizar un estudio de tráfico para determinar si la restricción de las vías es compatible con el tráfico actual, esto con el propósito de no afectar la infraestructura vial existente.
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18 1.5. DELIMITACIONES DE LA INVESTIGACIÓN
1.5.1. DELIMITACIÓN ESPACIAL
La presente investigación se llevó a cabo en la Plaza Constitución y a 2 cuadras de alrededores, del distrito de Huancayo, de la provincia de Huancayo y departamento de Junín. Para esta investigación se realizó un estudio de tráfico de las intersecciones alrededor de la Plaza Constitución.
1.5.2. DELIMITACIÓN TEMPORAL
Para la recolección de datos, procesamiento y organización de resultados de la presente investigación, esta se llevó a cabo durante el año 2019.
1.6. HIPÓTESIS
1.6.1. HIPÓTESIS GENERAL
El grado de compatibilidad vial es alto, debido a la implementación del centro histórico peatonal en Huancayo 2019.
1.6.2. HIPÓTESIS ESPECÍFICAS
El flujo vehicular se ve afectado mínimamente en las principales vías colindantes al centro histórico, debido a la implementación del Centro Histórico Peatonal en Huancayo 2019.
El grado de afectación del nivel de servicio de las intersecciones es bajo, debido por la implementación del Centro Histórico Peatonal en Huancayo 2019.
La incidencia en la capacidad de servicio de las vías aledañas al Centro Histórico es mínima, debido a la implementación del Centro Histórico Peatonal en Huancayo 2019.
1.7. VARIABLES
1.7.1. Variable Independiente
La implementación del centro histórico peatonal
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19 1.7.2. Variables Dependientes
Compatibilidad Vial
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20 CAPÍTULO II
II. ASPECTOS TEÓRICOS 2.1. ANTECEDENTES
2.1.1. ANTECEDENTES INTERNACIONALES
Vela (2008), en su tesis de postgrado titulada “Estudios de impacto vial”, esta investigación fue desarrollada en la Universidad de San Carlos Guatemala en el año 2008, el cual tuvo como objetivo guiar a los profesionales de Ingeniería en general y de transporte, a una elaboración y aplicación adecuada de un Estudio de Impacto Vial. Los estudios de Impacto Vial son cambiantes de acuerdo en donde son llevados a cabo, lo primero es definir los problemas y necesidades de la situación particular, al inicio del estudio, deberán caracterizarse las condiciones de tránsito existentes del sitio a investigar, para luego determinar cómo son afectadas estas condiciones debido a la intervención de un proyecto, para luego definir las condiciones de tránsito futuras de acuerdo de acuerdo a un año horizonte. La investigación concluyó que debido al crecimiento de la población urbana y rural, actividades económicos y nuevos proyectos o desarrollos aumenta el tránsito, consecuentemente aumentan los problemas de congestionamiento. Por consiguiente se deben realizar Estudios de Impacto Ambiental previo a la realización de obras física o cualquier intervención en las vías de tránsito.
Cerón (2007), en su tesis de postgrado titulada “Análisis de Tráfico Vehicular en una zona crítica de la ciudad de Quito”, la cual fue desarrollada en la Escuela Politécnica Nacional en el año 2007, en el cual tuvo como objetivo realizar el análisis de Tráfico Vehicular en Zonas Críticas de la ciudad de Quito (ZC-Q). Para el desarrollo de esta investigación es necesario conocer el comportamiento dinámico del
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21 sistema físico, que en el caso es denominado ZC-Q, que fueron representativas para efectos de simulación, también es necesario describir las diferentes variables del Tráfico Vehicular: flujo, velocidad, densidad y sus relaciones, así como un análisis estadístico del mismo, para luego determinar el modelo conceptual para la simulación del tráfico, una vez validado el modelo es necesario para el análisis dinámico, la determinación del nivel de servicio en los nodos de las ZC-Q y la simulación de diferentes condiciones de circulación con o sin perturbaciones. Este trabajo concluyó que el comportamiento dinámico de los sistemas de Tráfico Vehicular, presenta una perturbación, pero ésta se estabiliza en un lapso no menos de 15 minutos, por lo cual se puede trabajar con aforo o flujo horario; los modelos de simulación sirven para analizar el Comportamiento Dinámico y Nivel de Servicio del Tráfico Vehicular bajo diferentes topologías y condiciones de circulación, utilizando mediciones en zonas Críticas.
Balderas (1998), en su tesis de postgrado titulada “Impacto vial de centros comerciales en la ciudad de Villahermosa, Tabasco”, la cual fue desarrollada en la Universidad Autónoma Nuevo León en el año 1998, cuyo objetivo fue diagnosticar la necesidad de alguna mejora vial específica, que debiera ser realizada en las vialidades adyacentes a un desarrollo propuesto, a fin de garantizar al usuario de la red vial, que el nivel de servicio no se vea seriamente afectado por la presencia del nuevo desarrollo. Para estudiar el impacto vial en esta investigación se determinó 4 pasos secuenciales: conocimiento objetivo del área de estudio, diagnóstico de la operación actual del tránsito en la zona de influencia del proyecto, pronóstico de la generación de viajes y su impacto en la generación del tránsito y finalmente la proposición de soluciones tanto para mitigar el impacto en la operación como para mejorar la accesibilidad al centro comercial. La investigación realizada llegó a la siguiente conclusión, una medida cualitativa de la eficiencia de la operación del tránsito es calificada mediante el concepto de nivel de servicio, ya que una operación del tránsito eficiente es aquella que se opera en niveles de servicio bajos y aceptables para la comunidad, se
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22 notó que los niveles de servicio varían según la localidad, comunidades densas toleran niveles de servicios menores que los tolerados por comunidades poco densas.
2.1.2. ANTECEDENTES NACIONALES
Arias (2014), en su tesis de pregrado titulada “Estudio de impacto vial para escuelas en zonas urbanas de Lima Metropolitana”, investigación realizada en el la Universidad Peruana de Ciencias Aplicadas, en el año 2014. La investigación tuvo como objetivo plantear el desarrollo de un Estudio de Impacto Vial para escuelas en zonas urbanas de Lima Metropolitana, basado en el Highway Capacity Manual 2000 (HCM 2000) y el Trip Generation Manual. Para esto se realizaron levantamientos en campo, las cuales incluyen usualmente las siguientes observaciones: reconocimiento detallado del sitio del proyecto, red de vías en el área, dispositivos o aparatos de control de tráfico, tiempos de fase de los semáforos en la intersecciones semaforizadas, señales existentes, geometría de las vías, las rutas de tránsito y localización de las calzadas, para luego proceder con el conteo y encuesta de tráfico, así como el estudio de los vehículos motorizados, vecinos residentes y empleados para una mejor distribución, distribución de viajes y asignación de tráfico, finalmente, se realiza un análisis que consiste en las siguientes tareas listadas en el orden en el cual, usualmente, son llevadas a cabo: Generación de Viajes, Distribución de Viajes, Asignación de viajes y Análisis de la capacidad. Llegando a la siguiente conclusión, después de realizar el aforo correspondiente para el análisis de capacidad de las intersecciones X1, X2, X3 y X4, se concluyó que para proponer alternativas de solución de mejora de los Niveles de Servicio de las intersecciones “X3 y X4” es necesario realizar un análisis a lo largo de toda esta avenida que las abarca, que compete aproximadamente 5 intersecciones. Esto se pudo percibir, debido a que esas dos intersecciones X3 y X4 presentaban un LOS de F y E respectivamente, sin la inclusión del proyecto; es decir, ya estaba afectada por la presencia de otros factores de atracción.
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23 Reyna (2015), en su tesis de pregrado titulada “Propuesta de mejora de niveles de servicio en dos intersecciones” trabajo realizado en la Universidad Peruana de Ciencias Aplicadas, en el año 2015, La investigación tuvo como objetivo proponer una alternativa de mejora en el nivel de servicio de dos intersecciones en el distrito de Miraflores a partir de aforos vehiculares calculando sus actuales niveles de servicio y ciclos semafóricos. La investigación hizo uso del método descriptivo y analítico, el procedimiento utilizado fue el siguiente: Se identificó las intersecciones a evaluarse y se realizó el aforo de las mismas, se describió la situación de las intersecciones para hacer el análisis de la situación d escenario actual, se analizó la información recopilada para caracterizar el modelo de tráfico de las intersecciones, en base a la descripción de la situación de las intersecciones y del análisis de la información recopilada se evaluó la información y se propuso una alternativa de mejora en el nivel de servicio. Concluyendo que la intersección de Comandante espinar con Enrique palacios presenta un nivel de servicio E. Se aprecia que con este nivel de servicio se genera congestión vehicular, por tanto la propuesta es incrementar el ciclo de verde efectivo en el semáforo en 5 s, obteniéndose una mejora teórica en el nivel de servicio pasando de E a D.
Esquivel (2011), en su tesis de pregrado titulada “Elementos de diseño y planeamiento de intersecciones urbanas” trabajo realizado en la Pontificia Universidad Católica del Perú el año 2011, tuvo como objetivo proponer una metodología de diseño y planeamiento de intersecciones urbanas que reflejen diseños más justos, seguros y humanos para los habitantes del área Metropolitana de la ciudad de Lima. Se describió en relación a las consideraciones, para los elementos de diseño y planeamiento de intersecciones urbanas, con énfasis en los usuarios más vulnerables, también se describió los modelos de intersecciones urbanas, bajo los puntos de vista del transporte y la movilidad, para luego previo un análisis y discusión de las referencias bibliográficas de los diferentes autores se desarrolló un diagrama de diseño y planeamiento de intersecciones urbanas. Como resultado llegó a las siguientes
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24 conclusiones: la iluminación y señalización en las intersecciones es de vital importancia, para evitar los accidentes de tránsito e incluso la seguridad. Los puentes peatonales son infraestructuras que suprimen el conflicto peatón/vehículo, pero sancionan más a los peatones que a los vehículos, debido a que incrementan el tiempo de cruce. Además, en la mayoría de casos, son excluyentes para los peatones de la tercera edad, para los que transitan en silla de ruedas o discapacitados.
2.2. MARCO CONCEPTUAL
2.2.1. ESTUDIO DE IMPACTO VIAL (EIV)
“Los estudios de impacto vial urbano son aquellos en los cuales se analizan y proponen medidas de mitigación respecto de los impactos producidos por un proyecto de edificación o urbanización emplazado en el área urbana de una comunidad”. (Andrade A., 2011)
“Tienen como objetivo central identificar el efecto que el tráfico generado / atraído por las actividades de un nuevo proyecto como pueden ser: Fraccionamientos, plazas comerciales, desarrollos turísticos, gasolineras, urbanizaciones, etc. pueda producir sobre la operación actual de la red vial existente. Estos estudios se realizan cumpliendo con las exigencias establecidas por las diferentes dependencias de vialidad en sus diversos niveles de gobierno.” (Andrade A., 2011)
“Es aquel dirigido a identificar los cambios que se generan en el tránsito vehicular y peatonal existente, como consecuencia de la implementación de un proyecto o instalación dentro o fuera del Derecho de Vía de la carretera, y establecer la solución para mitigar los impactos que puedan producirse por su funcionamiento”. (MTC, 2014)
2.2.2. Aspectos del Estudio de Impacto Vial
“Descripción documental y gráfica del nuevo proyecto, incluyendo los detalles relativos a la ubicación del futuro inmueble, el uso del suelo propuesto, la vialidad de acceso y las áreas de estacionamiento previstas”. (Andrade A., 2011)
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“Identificación y descripción de la red vial afectada, incluyendo su clasificación funcional, características geométricas, sección transversal, dispositivos de control de tráfico existentes. Volúmenes de tráfico actuales en la red vial”. (Andrade A., 2011)
“Evaluación del funcionamiento actual de la red vial en términos del nivel de servicio que presta, utilizando los indicadores correspondientes”.
(Andrade A., 2011)
“Según algunas autoridades y como una práctica recomendada en Estados Unidos, se sugiere que se haga un estudio de impacto vial cuando el desarrollo propuesto genere más de 100 viajes durante la Hora de máxima demanda del desarrollo o la Hora de máxima demanda de la red vial alrededor del desarrollo”. (Andrade A., 2011)
2.2.3. Niveles del Estudio de Impacto Vial
Nivel I. “Es aquel cuyo impacto vial negativo puede ser resuelto con la aplicación de la sección vial normativa respectiva y/o a través de cumplimiento de los parámetros urbanísticos y edificatorios correspondientes a cada tipo de vía”. (Zegarra Mendez, 2013)
Nivel II: “Es aquel cuyo impacto vial se refiere exclusivamente a Proyectos Edificadores, como los proyectos de residencias (con más de 2500 m² y más de 250 estacionamientos), hospedajes, centros de educación (mayor a 500 personas), industrias, comercio (mayor a 1500 personas), edificios corporativos (mayor a 5000 m²), centros recreativos (mayor a 1000 personas) y edificios destinados a estacionamientos (mayor a 250 estacionamientos)”. (Zegarra Mendez, 2013)
Nivel III: “Es aquel cuyo impacto vial negativo es significativo, tanto cuantitativa y/o cualitativamente, ya sea de influencia distrital o metropolitana, que merezca una evaluación conjunta y especializada de otros órganos de la corporación municipal para identificar su viabilidad, así como para determinar las medidas de mitigación que puede llegar a incluir la construcción de infraestructura vial que debe de aplicarse durante su operación y funcionamiento. Como, por ejemplo, complejos
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26 comerciales y mercados mayoristas (capacidad mayor a 1500 personas), edificios corporativos (capacidad mayor a 1500 personas), centros recreativos (más de 10000 personas), Transporte y Comunicaciones y Centros de Salud”. (Zegarra Mendez, 2013)
2.2.4. Datos de red vial para los Estudios de Impacto Vial
“Entre estos datos se destacan los datos geométricos, datos de volúmenes de tránsito, capacidad y niveles de servicio de las intersecciones, accesibilidad a las propiedades adyacentes, facilidades de transporte público que sirven la zona y estadísticas de accidentes de tránsito, entre otras características”. (Arias Moreno & Valdiviezo Peralta, Agosto 2014) Datos de la geometría:
“Se pueden tomar de planos existentes del área de estudio, pero es recomendable, para tener mejor precisión sobre la situación real, hacer un levantamiento en campo. Asimismo, se recomienda elaborar un croquis de la zona de estudio, en él deben dibujar las vías de tránsito, su ancho, uso, divisiones, pendientes longitudinales de las vías en los accesos de las intersecciones, ubicación de paradas de transporte público, espacio de estacionamientos, distancia entre intersecciones y longitudes de almacenamiento de los canales de giro. Cabe mencionar, que también es conveniente tener un registro fotográfico de las zonas de interés antes de la construcción del nuevo proyecto o desarrollo”. (Arias Moreno &
Valdiviezo Peralta, Agosto 2014) Volúmenes de tránsito:
“Tener información de los volúmenes de tránsito, antes de la construcción del nuevo desarrollo, es necesario para el análisis de la situación actual de la zona en estudio. Asimismo, esta recolección de datos sirve de base para realizar la proyección a futuro de acuerdo al año horizonte seleccionado y tener con esto un panorama de cómo influirá el desarrollo en la zona”. (Arias Moreno & Valdiviezo Peralta, Agosto 2014)
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“Hay dos maneras de conseguir los volúmenes de tránsito; por un lado, se pueden obtener a partir de datos históricos existentes; y por el otro, de medición directa en el área de estudio. Analizando las ventajas y desventajas de estos análisis; la primera alternativa es menos costosa en términos de tiempo y dinero, sin embargo, es útil solo cuando se tiene datos de fuentes confiables con un año de antelación y cuando se conoce las tendencias del tráfico en la zona con cierta exactitud. La segunda alternativa, es menos económica y más laboriosa, con ella se obtienen mejores resultados, ya que la data proviene de información recolectada en el área de estudio en el momento de interés”. (Arias Moreno &
Valdiviezo Peralta, Agosto 2014)
2.2.5. Dispositivo Para el Control de Transito
“Se busca controlar el tránsito para asignar a los conductores el derecho de paso, facilitar la vialidad y garantizar el movimiento ordenado y predecible de la vía. Este control se puede alcanzar mediante semáforos, letreros, marcas que regulen, guían, canalizan el tránsito a la vez”.
(Reyna Peña, 2015)
“De la amplia variedad de dispositivos existentes en el mercado para garantizar el control de tránsito en diferentes niveles, es de interés particular para este documento describir los semáforos. Las intersecciones en estudio cuentan con dispositivos semafóricos”. (Reyna Peña, 2015)
Semáforo:
“Es un dispositivo eléctrico para ordenar y regular el tránsito de vehículos y peatones, mediante tres luces de color rojo, amarillo y verde.
Tienen como funciones principales las siguientes:
- Interrumpir periódicamente el tránsito de una corriente vehicular o peatonal para permitir el paso de otra corriente.
- Regular la velocidad vehicular para mantenerla constante.
- Controlar la circulación por carril.
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28 - Busca reducir el número de accidentes sobre todo las colisiones
perpendiculares”. (Reyna Peña, 2015) Clasificación:
Según el mecanismo de operación de controles se considera lo siguiente:
“Semáforos para el control vehicular, a su vez se clasifican en semáforos accionados por el transito que pueden ser parcialmente accionados y totalmente accionados y los no accionados por el tránsito”.
(Reyna Peña, 2015)
“Semáforos para peatones, se sub clasifican según la zona donde se colocan que pueden ser en zonas escolares y en zonas de alto volumen peatonal”. (Reyna Peña, 2015)
“Semáforos especiales, dentro de este grupo se encuentran los semáforos de destello, para regular el uso de carriles, para puentes levadizos, para maniobra de vehículos de emergencia y los semáforo de barrera para indicar aproximación de trenes”. (Reyna Peña, 2015)
Calculo de tiempo de semáforo:
“Para que sea óptimo cada fase debe incluir el mayor número posible de movimientos simultáneos para lograr admitir un mayor número de vehículos en la intersección”. (Reyna Peña, 2015)
“Cada fase consta de un intervalo amarillo, rojo y verde. La distribución de los tiempos en cada fase debe estar en relación directa con los volúmenes de transito de los movimientos correspondientes según la demanda”. (Reyna Peña, 2015)
Intervalo de cambio de fase:
“Es el tiempo de percepción y reacción del conductor que incluye la desaceleración y el tiempo de despeje de la intersección, incluye amarillo más todo rojo”. (Reyna Peña, 2015)
𝑦 = (𝑡 + 𝑣
2𝑎) + (𝑊 + 𝐿
𝑣 ) 𝐸𝑐. (1)
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29 Dónde:
𝑦 : Intervalo de cambio de fase, amarillo más todo rojo (s)
𝑡 : Tiempo de percepción-reacción del conductor (usualmente 1s) 𝑣 : Velocidad de aproximación de los vehículos (m/s)
𝑎 : Tasa de desaceleración (valor usual 3,05 m/s²) 𝑊 : Ancho de la intersección (m)
𝐿 : Longitud del vehículo (valor típico 6,10 m) Longitud de ciclo:
“Es la demora mínima de los vehículos en una intersección con semáforo”. (Reyna Peña, 2015)
𝐶0 = 1.5𝑙 + 5
1 − ∑𝜑𝑖=1𝑌𝑖 𝐸𝑐. (2) Dónde:
𝐶0 : Tiempo óptimo del ciclo (s) 𝑙 : Tiempo total perdido por ciclo (s)
𝑌𝑖 : Máximo valor de la relación entre el flujo actual y el flujo de saturación para el acceso o movimiento o carril crítico de la fase i 𝜑 : Número de fases
2.2.6. Semaforización Automática de Tráfico
La terminología básica de la semaforización temporizada de tráfico está descrita a continuación:
Ciclo.- “Secuencia completa de indicación de semáforo.” (Ramírez Vélez, 2004)
C.- “Duración de ciclo: Duración total de tiempo de semáforo que completan un ciclo, está dado en segundos y su símbolo es 𝐶.”
(Ramírez Vélez, 2004)
Intervalo.- “Período de tiempo durante el cual las indicaciones del semáforo permanecen constantes.” (Ramírez Vélez, 2004)
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Fase.- “Es la parte del ciclo asignada a una combinación de movimiento de tráfico.” (Ramírez Vélez, 2004)
Intervalo de cambio y limpieza.- “Es el intervalo de señales amarillo más todo rojo que ocurre entre fases, para proveer de limpieza en la intersección antes de que los movimientos de conflicto se realicen, está dado en segundos y su símbolo es 𝑌.” (Ramírez Vélez, 2004)
Tiempo de verde.- “Es el tiempo dentro de una fase, durante el cual el indicador muestra verde, está dado en segundos y su símbolo es 𝑔.”
(Ramírez Vélez, 2004)
Tiempo perdido.- “Es el tiempo durante el cual la intersección no es efectivamente usada por algún movimiento, lo cual ocurre dentro del intervalo de cambio y limpieza (cuando la intersección está limpia) y en el comienzo de cada fase cuando los primeros vehículos de la fila inician la marcha experimentan demoras en el arranque, su símbolo es 𝑙.” (Ramírez Vélez, 2004)
Tiempo efectivo de verde.- “Es el tiempo efectivamente disponible para un movimiento, generalmente es tomado como el tiempo de verde más el intervalo de cambio y limpieza, menos el tiempo perdido para el movimiento designado, está dado en segundos y su símbolo es 𝑔𝑖.” (Ramírez Vélez, 2004)
Tiempo efectivo de rojo.- “Es el tiempo durante el cual un movimiento dado o grupo de movimientos no están permitidos que ocurran, la duración del ciclo menos el tiempo efectivo de verde, está dado en segundos y su símbolo es 𝑡𝑖.” (Ramírez Vélez, 2004)
Resumiendo los símbolos definidos:
𝐶 : Duración del ciclo.
𝑌 : Intervalo de cambio y limpieza.
𝑔 : Tiempo de verde.
𝑙 : Tiempo perdido.
𝑔𝑖 : Tiempo efectivo de verde.
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31 𝑔𝑖/𝐶 : Razón efectiva de verde.
𝑡𝑖 : Tiempo efectivo de rojo.
“También debemos considerar dos conceptos presentes en las fases de las señales las cuales nos proveen de movimientos de volteo protegidos y permitidos. Un movimiento de volteo permitido es efectuado a través de un flujo de peatones o flujo de vehículos opuesto generando un conflicto con estos. Así pues, los movimientos de volteo a la izquierda que son hechos al mismo tiempo que el movimiento opuesto que pasa, son considerados permitidos, así como los movimientos de volteo a la derecha hechos al mismo tiempo que el cruce de peatones en una zona de conflicto.” (Ramírez Vélez, 2004)
“Los volteos protegidos son hechos fuera de estos conflictos, estos volteos son efectuados durante fases exclusivas de volteo a la izquierda o derecha, en los cuales los movimientos peatonales son prohibidos.”
(Ramírez Vélez, 2004)
2.2.7. Tiempo de Verde, Tiempo Efectivo de Verde y Tiempo perdidos en Ciclos de Semáforos
“Se tiene que para un grupo de vías dado en una intersección semaforizada, solo tres indicadores de señal son mostrados, verde, amarillo o ámbar y rojo. El indicador rojo usualmente incluye un periodo corto, durante el cual todos los indicadores están en rojo, el cual es referido como el intervalo todo rojo, el mismo que con el indicador amarillo forman el intervalo de cambio y limpieza, intervalo entre dos fases verdes.” (Ramírez Vélez, 2004)
“Para propósitos de análisis es conveniente dividir el ciclo de la señal para un grupo de vías dado en dos componentes simples: el tiempo efectivo de verde y rojo. El tiempo efectivo de verde para un grupo de vías dados es el tiempo que puede ser usado por los vehículos, sobre la tasa de flujo de saturación. El tiempo efectivo de rojo es definido como la duración del ciclo menos el tiempo efectivo de verde.” (Ramírez Vélez, 2004)
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“Es importante conocer bien las relaciones entre el actual tiempo verde, amarillo y rojo mostrado en la fase de señal y los efectivos tiempos de verde y rojo. Cada vez que se inicia o detiene un movimiento se experimentan dos tiempos perdidos. En el comienzo del movimiento, varios de los primeros vehículos en fila experimentan pérdidas en la partida, que resultan en movimientos menores de la tasa del flujo de saturación.” (Ramírez Vélez, 2004)
“Al final de un movimiento existe una porción del intervalo de cambio y limpieza que no es usado por el movimiento vehicular.” (Ramírez Vélez, 2004)
A continuación, se describen algunas definiciones relacionadas con estas variables.
𝐺𝑖 : Actual tiempo de verde asignado al grupo de vías i, en segundos.
𝑌𝑖 : Suma de los tiempos de cambio y limpieza (amarillo más todo rojo), asignados al grupo de vías i, en segundos.
𝑅𝑖 : Actual tiempo de rojo exclusivo del tiempo de limpieza todo rojo, asignado al grupo de vías i, en segundos.
𝑔𝑖 : Tiempo efectivo de verde para el grupo de vías i, en segundos.
𝑟𝑖 : Tiempo efectivo de rojo para el grupo de vías i, en segundos.
𝑙1 : Tiempo perdido en partida, en segundos.
𝑙2 : Tiempo perdido de limpieza, en segundos.
𝑒 : Extensión del efectivo verde (la cantidad del tiempo del intervalo de cambio y limpieza usado como efectivo verde en segundos)
𝑡𝑙 : Total tiempo perdido para el grupo de vías (la suma de 𝑙1 y 𝑙2, en segundos).
“Investigaciones han encontrado que el tiempo perdido en la partida 𝑙1, está normalmente alrededor de 2 s. Así mismo, también han determinado que la extensión del efectivo verde (𝑒) está alrededor de los 2 s, en algunos casos es mayor en condiciones de congestionamiento. El resto del intervalo de cambio y limpieza, es el tiempo perdido de limpieza (𝑙2).
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33 Es analíticamente conveniente la combinación de los dos tiempos perdidos y aplicar ambos en el comienzo de un determinado movimiento de tráfico.” (Ramírez Vélez, 2004)
“El total de tiempo perdido para un movimiento dado es deducido del comienzo de la actual fase verde, así pues, una pequeña porción de 𝐺𝑖 se convierte en parte del efectivo rojo 𝑟𝑖.” (Ramírez Vélez, 2004)
Esta porción es igual al tiempo perdido para el movimiento, 𝑡𝑙 se pueden dar las siguientes relaciones para algún movimiento dado:
𝑔𝑖 = 𝐺𝑖 + 𝑌𝑖 − 𝑡𝑙 𝐸𝑐. (3) 𝑟𝑖 = 𝑅𝑖 + 𝑡𝑙 𝐸𝑐. (4)
“Como regla general, un tiempo perdido es aplicado al inicio de cada movimiento. Así mismo, cuando un movimiento inicia en una fase protegida y continua con una fase permitida o viceversa, solo debe ser deducido un tiempo perdido. No se deben asumir tiempos perdidos en él límite entre fases permitidas y protegidas para movimientos continuos.”
(Ramírez Vélez, 2004)
2.2.8. Capacidad y Nivel de Servicio
“Los conceptos de capacidad y nivel de servicio son centrales para el análisis de intersecciones. En el análisis de intersecciones estos dos conceptos son analizados separadamente y deben ser considerados ampliamente en la evaluación de toda la operación de una intersección señalizada.” (Ramírez Vélez, 2004)
“La capacidad es calculada para cada grupo de vías que se aproximan a la intersección. Un grupo de vías es definido como una o más vías (carriles) que acomodan el tráfico y tienen una línea común de parada y una capacidad compartida por todos los vehículos. El análisis de la capacidad resulta en el cálculo de la relación volumen - capacidad (v/c) para cada grupo de vías.” (Ramírez Vélez, 2004)
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“La relación v/c es la tasa actual o proyectada de flujo sobre un grupo de vías designado durante un intervalo de 15 minutos, dividido por la capacidad del grupo de vías.” (Ramírez Vélez, 2004)
“Si bien la capacidad de toda la intersección no es definida, una composición de la relación v/c para la suma de los grupos de vías críticos dentro de la intersección es calculada como un indicador de la suficiencia de toda la intersección.” (Ramírez Vélez, 2004)
“El nivel de servicio está basado en el promedio de demora por vehículo para varios movimientos dentro de la intersección. Aunque la relación v/c afecta a la demora, hay también otros parámetros que afectan en mayor grado esta, tal como la calidad de la progresión, duración de la fase verde, duración del ciclo y otros. Así pues, para una relación v/c dada, un rango de valores de demora pueden resultar y viceversa. Por esta razón, tanto la capacidad y el nivel de servicio deben ser cuidadosamente examinados.” (Ramírez Vélez, 2004)
“La relación v/c es una medida de la suficiencia de la capacidad, que vendría a ser si la geometría física y el diseño de semáforos proporcionan o no, suficiente capacidad para el movimiento o los movimientos objeto.”
(Ramírez Vélez, 2004)
“La demora es una medida de la calidad del servicio de la vía al usuario.
Ambas deben ser analizadas para entender las características de operación de la intersección y no deberían ser sustituidas por otras. De manera práctica, se debe reconocer que una intersección no puede operar más allá de esta capacidad indefinidamente sin experimentar excesiva demora.” (Ramírez Vélez, 2004)
2.2.9. Capacidad de Intersecciones Semaforizadas
“La capacidad de intersecciones es definida para cada grupo de vías. La capacidad del grupo de vías es la máxima tasa de flujo para el grupo de vías objeto que puede pasar a través de la intersección bajo el tráfico prevaleciente, la vía y las condiciones de semaforización. La tasa de flujo es generalmente medida o proyectada para periodos de 15 minutos, y la
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35 capacidad es establecida en vehículos por hora (vph).” (Ramírez Vélez, 2004)
“El nivel de servicio de intersecciones semaforizadas es definido en términos de la demora, la cual es una medida de la disconformidad del conductor, frustración, consumo de combustible y el tiempo perdido de viaje.” (Ramírez Vélez, 2004)
“La demora experimentada por el conductor es hecha sobre un número de factores que relacionan el control, la geometría, el tráfico y los incidentes. La demora total es la diferencia entre el tiempo actual experimentado y el tiempo de viaje de referencia que resultaría de condiciones ideales: es decir, en ausencia de control de tráfico, en ausencia de demora por geometría, en ausencia de algún incidente y cuando no hay otros vehículos en la vía. La demora es también llamada control de demora. Este incluye la demora por deceleración, tiempo de movimiento de fila, demora por paradas y demora final por aceleración;
así mismo, el control de demora también puede ser referido a la demora de la señal.” (Ramírez Vélez, 2004)
“Específicamente, los criterios de nivel de servicio para semaforización de tráfico están establecidos en términos de promedio de control de demora por vehículo, típicamente para un periodo de análisis de 15 minutos. La demora puede ser medida en el campo o estimada usando los procedimientos señalados más adelante. La demora es un cálculo complejo y es dependiente de un número de variables incluyendo la calidad de la progresión, la duración del ciclo, la razón de verde y la relación v/c para el grupo de vías en cuestión.” (Ramírez Vélez, 2004) a. Condiciones de tráfico.
“Las condiciones de tráfico incluyen los volúmenes en cada aproximación, la distribución de vehículos por movimiento (izquierdo, de frente, derecha), la distribución del tipo de vehículos en cada movimiento, la localización y el uso de las paradas de ómnibus (transporte público) dentro del área de la intersección, flujo de
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36 peatones que cruzan y movimientos de estacionamiento dentro del área de la intersección.” (Ramírez Vélez, 2004)
b. Condiciones de la vía:
“Las condiciones de la vía incluyen la geometría básica de la intersección, incluyendo el número y ancho de vías, pendientes y asignación del uso de la vía incluyendo vías de parqueo.” (Ramírez Vélez, 2004)
c. Condiciones de semaforización:
“Las condiciones de semaforización, incluyen una definición total de las fases de la señal, tiempos y tipo de control, y una evaluación de la progresión para cada grupo de vías.” (Ramírez Vélez, 2004)
“La capacidad designada de un grupo de vías en una aproximación, es evaluada y determinada usando los procedimientos que se señalan más adelante. Esta puede ser hecha para vías aisladas que sirven a uno o varios movimientos particulares, tal como una vía exclusiva de volteo derecho o izquierdo.” (Ramírez Vélez, 2004)
“La capacidad en una intersección semaforizada está basada en el concepto de flujo de saturación y la tasa de flujo de saturación definido como el máximo valor de flujo que puede pasar a través de un grupo de vías dado bajo el tráfico prevaleciente y las condiciones de la vía, asumiendo que el grupo de vías tiene el 100% de tiempo real disponible como tiempo de verde efectivo.” (Ramírez Vélez, 2004)
“La tasa de flujo de saturación está representada por el símbolo “s” y está expresada en unidades de vehículos por hora de efectivo tiempo de verde (vhpv) para un grupo de vías dado. La razón de flujo para un grupo de vías dado está definida como la razón de la actual o proyectada tasa de flujo de demanda para el grupo de vías entre la tasa
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37 de flujo de saturación. La razón de flujo está representada por el símbolo (v/s) i para el grupo de vías i.” (Ramírez Vélez, 2004)
La capacidad de un grupo de vías dado puede ser establecida como:
𝐶𝑖 = 𝑠𝑖(𝑔𝑖
𝐶) 𝐸𝑐. (5) Dónde:
𝐶𝑖 : Capacidad del grupo de vías.
𝑠𝑖 : Tasa de flujo de saturación para el grupo de vías.
𝑔𝑖/𝐶 : Razón efectiva de verde para el grupo de vías.
“La razón de flujo o capacidad (v/c) también es llamada la razón volumen - capacidad y está dada por el símbolo X en el análisis de intersecciones. Este nuevo símbolo es introducido para enfatizar la fuerte relación de capacidad para condiciones de semaforización y para hacer referencia a esta posteriormente, a la cual también se le puede referir con el nombre de grado de saturación.” (Ramírez Vélez, 2004)
Para un grupo de vías i:
𝑋𝑖 = (𝑣/𝑐)𝑖 = 𝑣𝑖𝐶
𝑠𝑖𝑔𝑖 𝐸𝑐. (6) Dónde:
𝑋𝑖 = (𝑣/𝑐)𝑖 : Razón para el grupo de vías i.
𝑣𝑖 : Tasa de flujo de demanda actual o proyectada para el grupo de vías.
𝑠𝑖 : Tasa de flujo de saturación para el grupo de vías.
𝑔𝑖 : Tiempo de verde efectivo para el grupo de vías, en segundos.
𝐶 : Duración del ciclo, en segundos.
“Valores sostenibles de 𝑋𝑖 tienen un rango desde 1,0 cuando el flujo es igual a la capacidad, hasta 0 (cero) cuando la tasa de flujo es 0.
Valores cercanos a 1,0 indican un exceso de demanda sobre la capacidad.” (Ramírez Vélez, 2004)
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“La capacidad de toda la intersección no es un concepto significativo y no esta específicamente definido aquí. Rara vez todos los movimientos hechos en la intersección son saturados en un mismo momento del día, de lo que se trata es de determinar los movimientos que pasan a través de la intersección con una condición crítica. Otro concepto de capacidad de utilidad en el análisis de intersecciones semaforizadas, también es la razón crítica v/c o Xc, la cual es la razón v/c para toda la intersección, considerando solo los grupos de vías que tienen una alta tasa de flujo (v/s).” (Ramírez Vélez, 2004)
“Por ejemplo, en un semáforo de dos fases, un grupo de vías opuestas se mueve durante el mismo tiempo de verde. Generalmente, uno de esos dos grupos de vía requerirá más tiempo de verde que el otro (este tendrá una tasa de flujo más alta). Este podría ser el grupo más
“crítico” para la fase observada. Cada fase de señal tendrá un grupo de vías crítico que determinará los requerimientos de tiempo de verde para la fase. Cuando dos fases de señal se traslapan la identificación de los grupos de vías críticos será más compleja.” (Ramírez Vélez, 2004)
La razón crítica v/c para la intersección es definida en términos de los grupos de vías críticas o aproximaciones:
𝑋𝑐 = ∑(𝑣/𝑠)𝑐𝑖[𝐶/(𝐶 − 𝐿)] 𝐸𝑐. (7) Dónde:
∑(𝑣/𝑠)𝑐𝑖 : Sumatoria de las razones de flujo para todos los grupos de vías críticos, i.
𝐿 : Total de tiempo perdido por ciclo, calculado como la suma del tiempo perdido 𝑡𝑙 para todos los grupos de vías críticos.
𝑋𝑐 : Razón crítica v/c para la intersección.
𝐶 : Duración del ciclo, en segundos.
“La ecuación (7) es usada en la evaluación de toda la intersección respecto a la geometría y la duración total del ciclo y también en la
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39 estimación de los tiempos de señal cuando ellos son desconocidos o no especificados por la política local o procedimientos. Esto puede ser dado para la relación v/c de los movimientos críticos, asumiendo que el tiempo de verde fue asignado en proporción a los valores de v/s.”
(Ramírez Vélez, 2004)
“También es posible tener una razón crítica v/c menor que 1,0 y aún tener movimientos sobre saturados dentro del ciclo del semáforo. Una relación crítica v/c menor que 1,0, también, indica que todos los movimientos en la intersección pueden ser acomodados dentro de la duración del ciclo y la secuencia de fases, para la proporcionalidad de los tiempos de verde asignados. En esencia, el total de tiempo de verde disponible en la secuencia de fases es adecuado para manejar todos los movimientos si solo se asignaran sobre la base de v/s.”
(Ramírez Vélez, 2004)
“El valor de Xc puede, sin embrago, desorientar cuando se usa como un indicador de la suficiencia de la geometría de la intersección, como es también requerido en aplicaciones de planeamiento. El problema es que tasas de flujo bajas dictan la necesidad de duración de ciclos cortos para minimizar la demora, de la revisión de la ecuación se puede inferir que duraciones de ciclos cortos producen altos valores de Xc para un especifico nivel de demanda de tráfico.” (Ramírez Vélez, 2004)
“Así pues, varios métodos de asignación de tiempo se señales incluyendo el método de planeamiento que no será estudiado en el presente trabajo, se basan en la búsqueda de un valor fijo de Xc. Esto tiende a hacer que Xc sea independiente de los volúmenes de demanda. Un indicador similar de la insuficiencia de toda la intersección es también obtenido por sustitución de la máxima duración del ciclo, aceptable por la agencia responsable de la operación de la señal, de la ecuación:” (Ramírez Vélez, 2004)
𝑋𝑐𝑚 = ∑(v/s)𝑐𝑖[𝐶𝑚𝑎𝑥𝑐𝑖/(𝐶𝑚𝑎𝑥− 𝐿)] 𝐸𝑐. (8)
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40 Dónde:
𝑋𝑐𝑚 : Razón v/c crítica basada sobre la máxima duración del ciclo.
𝐶𝑚𝑎𝑥 : Máxima duración de ciclo aceptable, en segundos.
“Se puede señalar que, para propósitos de planeamiento, que Xcm ofrece un indicador más apropiado de la capacidad actual de la intersección que está siendo usado para el volumen específico de tráfico. En el presente trabajo Xc será usado para representar la razón crítica v/c. El análisis de capacidad se enfocará sobre el cálculo de la tasa de flujo de saturación, capacidad y relaciones v/c para varios grupos de vías de la intersección.” (Ramírez Vélez, 2004)
2.2.10. Conteos o Aforos Vehiculares
Mediante el aforo se obtienen datos reales sobre el movimiento de vehículos o peatones en el sistema vial ya sea en redes, intersecciones, puntos específicos, entre otros.
La información o datos obtenidos en los aforos son la composición vehicular, movimientos direccionales, volúmenes totales, periodos de conteo. Este aforo puede realizarse manualmente a papel y lápiz, tally counters, dispositivos electrónicos o mediante aforos automáticos.
Para el caso de los aforos manuales, el personal debe estar entrenado para que los resultados sean lo más real posible minimizando los errores, el objetivo del estudio, así como la disposición de los recursos determinaran el método de aforo.
En el caso del aforo automático existen sistemas que mediante cableado colocado en el pavimento permite los conteos automáticos.
2.2.11. Simulación de Tráfico Vehicular
Metodología del Manual de Capacidad de Carreteras HCM 2000
“El Manual de Capacidad de Carreteras es una publicación de Transportation Research Board (TRB) en los Estados Unidos. Contiene conceptos, directrices y procedimientos de cálculo para la capacidad y nivel de servicio en las carreteras.” (Reyna Peña, 2015)
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“El manual tiene como intención proveer una base sistemática y congruente para el establecimiento de los valores estimados de la Capacidad y los Niveles de Servicio del sistema de transporte terrestre.”
(Reyna Peña, 2015)
“Dichos parámetros y métodos han sido establecidos a partir de una amplia gama de estudios e investigaciones llevados a cabo durante los últimos cincuenta años en los que se reflejan condiciones promedio de circulación en los EE. UU. De manera que al hacer uso del HCM 2000 debe tenerse en cuenta que la mayoría de los datos de investigación provienen particularmente de valores por defecto y aplicaciones para los EE.UU.” (Reyna Peña, 2015)
“Mediante el análisis operacional se determina la capacidad y el nivel de servicio de cada grupo de carriles o acceso, lo mismo que el nivel de servicio de la intersección como un todo o globalmente, a partir de una información detallada de las condiciones prevalecientes geométricas, del tránsito y del control semafórico.” (Reyna Peña, 2015)
“El análisis operacional del HCM consiste en estimar las medidas de eficiencia que son generadas en principio para elementos individuales y luego agregadas (ponderadas) para el sistema como un todo.” (Reyna Peña, 2015)
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Tabla 1: Datos por el análisis de cada grupo de carriles. (HCM 2000)
Fuente: Manual de Capacidad de Carreteras (HCM 2000)
Se deben realizar ajustes para adecuar a la realidad.
Ajuste por ancho de carril (𝐟𝐖)
“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 3.60m.” (Vera Lino, Enero del 2012)
Ajuste por veh�
