Informe De Tesis Co.docx

UNIVERSIDAD PRIVADA ANTENOR ORREGO

FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL

“EVALUACIÓN DE LA CAPACIDAD VIAL Y EL NIVEL DE SERVICIO EN LA INTERSECCIÓN DE LAS AVENIDAS: AV. HÚSARES DE JUNÍN, AV.FÁTIMA - LOS ÁNGELES”

TESIS PARA OPTAR EL TÍTULO PROFESIONAL DE INGENIERO CIVIL

LÍNEA DE INVESTIGACIÓN: TRANSPORTE

AUTORES: BACH: ROMERO CAMPOS FUNLY BACH. VILLARREAL GONZALEZ HANDY ALBERTO

ASESOR: Ing. JUAN PAUL E. HENRIQUEZ ULLOA

TRUJILLO - PERÚ 2017

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UNIVERSIDAD PRIVADA ANTENOR ORREGO FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL TESIS: “EVALUACIÓN DE LA CAPACIDAD VIAL Y EL NIVEL DE SERVICIO EN LA INTERSECCIÓN DE LAS AVENIDAS: AV.HUSARES DE JUNÍN, AV.FÁTIMALOS ÁNGELES”

Por: BACH: ROMERO CAMPOS FUNLY BACH. VILLARREAL GONZALEZ HANDY ALBERTO

JURADO EVALUADOR:

Ing. ROLANDO OCHOA ZEVALLOS CIP N° 9133

PRESIDENTE

Ing. MAMERTO RODRIGUEZ RAMOS CIP N° 3689

SECRETARIO

Ing. TITO ALFREDO BURGOS SARMIENTO CIP N° 82596

VOCAL

Ing. JUAN PAUL E. HENRIQUEZ ULLOA CIP N° 118101

ASESOR 2

PRESENTACIÓN

Señores Miembros del jurado:

De conformidad y en cumplimiento de los requisitos estipulados en el Reglamento de Grados y Títulos de la Universidad Privada Antenor Orrego, es grato poner a vuestra consideración, el presente trabajo de investigación titulado: “EVALUACIÓN DE LA CAPACIDAD VIAL Y EL NIVEL DE SERVICIO EN LA INTERSECCIÓN DE LAS AVENIDAS: AV.HÚSARES DE JUNÍN, AV.FÁTIMA-LOS ÁNGELES”, con el propósito de obtener el Título Profesional de Ingeniero Civil.

El contenido de la presente tesis ha sido desarrollado considerando las normas establecidas en los manuales de capacidad de carreteras HCM, normas técnicas según la línea de investigación, aplicación de conocimientos adquiridos durante la formación profesional en la universidad, consulta de fuentes bibliográficas especializadas y con la experiencia del asesor.

BACH: ROMERO CAMPOS FUNLY ALBERTO

BACH. VILLARREAL GONZALEZ HANDY

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DEDICATORIA

A DIOS, por guiar mis pasos ahora y Siempre . A MIS, padres, hermanos y familiares por su ardua espera y tenaz paciencia, sin cuya ayuda moral, fraternal e intelectual, no habría sido posible lograr esta meta. Bach. Romero Campos Funly

A DIOS, por haberme iluminado y guiado siempre. A MIS, hermanos especialmente a mis padres y tíos por su apoyo, amor y Comprensión, y se sientan orgullosos por este logro. . Bach. Villarreal Gonzalez Handy Alberto

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AGRADECIMIENTO

Agradecemos principalmente a nuestros padres, tíos por su apoyo, paciencia, comprensión y perseverancia en todo momento de nuestras vidas.

A la universidad Privada Antenor Orrego, Facultad de Ingeniería, Escuela Profesional de Ingeniería Civil, por el apoyo brindado en la etapa de nuestra titulación. A mis docentes de la Escuela Profesional de Ingeniería Civil que a lo largo de la formación académica me inculcaron la dedicación al estudio y a la constante superación personal.

Agradecemos a nuestro asesor del Programa de Desarrollo de Tesis Asistida PADTINGENIERIA por su valiosa asesoría, colaboración y aporte brindado al presente trabajo de tesis.

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ÍNDICE Pág. ii

Presentación Dedicatoria

iii

Agradecimientos

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Resumen

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Abstract

vi

Índice

vii

Índice de Tablas

viii

Índice de Gráficos

ix

1.

INTRODUCCIÓN 1.1. Planteamiento del Problema 1.2. Delimitación del problema 1.3. Formulación del Problema 1.4. Formulación de la Hipótesis 1.5. Objetivos del estudio 1.6. Justificación del Estudio

2.

MARCO TEÓRICO 2.1. Antecedentes 2.2. Definiciones

3.

MATERIAL Y MÉTODOS 3.1. Material 3.1.1 Población 3.1.2. Muestra 3.1.3. Unidad de Análisis 3.2. Método 3.2.1 Tipo de Investigación 3.2.2. Diseño de Investigación 3.2.3. Variables de estudio y operacionalización 3.2.4. Instrumentos de recolección de Datos

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3.2.5. Procedimientos y análisis de datos 3.2.6. Técnicas de análisis de datos 3.2.7. Modelos estadísticos de análisis de datos

4.

RESULTADOS

5.

DISCUSIÓN DE RESULTADOS

6.

CONCLUSIONES

7.

RECOMENDACIONES

8.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

ANEXOS:

7

ÍNDICE DE TABLAS

Tabla N°1. 1: Tipo de Infraestructura y medidas de eficiencia………………………26 Tabla N°1.2: Evaluación de la capacidad vial y el nivel de servicio en la intersección de las avenidas

……………………………………………………..30

Tabla N°1.3: Avenidas: Av. Húsares de Junín, Av. Fátima-Los Ángeles ………… 31 Tabla N°1.4: técnicas e instrumentos de recolección de datos

…………………… 32

Tabla N° 1.5: Criterios de Nivel de Servicio para intersecciones reguladas por semáforos ………………………………………………………..37 Tabla N° 1.6: Relación entre el tipo de llegada y la relación de columna (Rc) ……..40 Tabla N°1.7: Valores sustitutivos por omisión para los análisis de la circulación y de.planeamiento …………………………………………………….. 41 Tabla N° 1.8: Factores sustitutivos por omisión de utilización de carril ………….…44 Tabla N° 1.9: Factor de ajuste por ancho de carril (fA) ……………………………..45 Tabla N° 2.1: Factor de ajuste por vehículos pesados (fVP) ……………………….45 Tabla N° 2.2: Factor de ajuste por pendiente del acceso (fP) ……………………...46 Tabla N° 2.3: Factor de ajuste por estacionamiento (fE) ……………………….….46 Tabla N° 2.4: Factor de ajuste por paradas de autobuses (fB)…………………. …..46 Tabla N° 2.5 :Factor de ajuste por localización de la intersección (fL) ……………46. Tabla N° 2.6: Factor de ajuste por giros a la derecha (fMD) ……………………….47. Tabla N° 2.7: Factor de ajuste por giros a la izquierda (fMI) ………………………48 Tabla N°2.8: Factor de ajuste (FD) por demora uniforme …………………………51

ÍNDICE DE FIGURA Figura N°1.1 procedimiento para el análisis de la circulación……………………..…..38 Figura N°1.2 Grupos de carriles habituales para su análisis………………………….43

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1. INTRODUCCION

1.1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA:

En la Intersección vial semaforizada avenidas: AV. Húsares de Junín, AV. Fátima -Los Ángeles. En Trujillo se requiere mejorar las fases y los tiempos de ciclos y distribución, dado que el existente por ser la Avenida Los Ángeles muy Angosta, en el conteo de vehículos existe una saturación de tráfico en horas punta, por lo que una investigación más minuciosa, detallada como es una trabajo de investigación de nuestra Tesis, podremos llegar a obtener resultados importantes y beneficiosos para la Ingeniería de Transito y así tener un ordenamiento eficiente de la Municipalidad de Trujillo, mediante una evaluación para determinar la Capacidad, el nivel de servicio y demora en dicha intersección vial semaforizada. Por eso la gran importancia de realizar el presente trabajo de investigación como tesis en la línea de investigación: Transportes. 1.2. FORMULACION DEL PROBLEMA: ¿Cuál es la evaluación para determinación la Capacidad Vial y el Nivel de Servicio en la Intersección de las, Avenidas: Av. Húsares de Junín, Av. FátimaLos Angeles?

1.3. FORMULACION DE LA HIPOTESIS: La Evaluación de la capacidad vial y el nivel de servicio en la intersección de las Avenidas : Av. Húsares de Junín, Av. Fátima –Los Ángeles, nos permitirán un eficiente diseño vial de las avenidas, motivo del Estudio.

1.4. OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL Realizar la Evaluación de la capacidad vial y el nivel de servicio en la 9

intersección de las Avenidas: Av. Húsares de Junín, Av. Fátima - Los Ángeles.

OBJETIVOS ESPECIFICOS a) Determinación de las variables propias de

la Ciudad

de Trujillo.

b) Compilar la información pertinente existente proveniente de diferentes fuentes. c) Recopilar en campo la información faltante para el desarrollo del objeto del estudio. d) Calcular la capacidad vial y el nivel de servicio de la Intersección de las Avenidas: Av. Húsares de Junín, Av. Fátima -Los Ángeles, a partir de la metodología propuesta. e) Proponer propuestas de mejoras en el caso de estudio. 1.5. JUSTIFICACION DEL ESTUDIO

1.5.1. JUSTIFICACION ACADEMICA: El proyecto de Investigación se justifica académicamente porque permitirá conocer los factores externos que afectan el nivel de servicio, como son físicos, pueden ser medidos a una hora conveniente. En cambio los factores internos, por ser variables, deben ser medidos durante un período de mayor flujo, como por ejemplo el factor de la hora de máxima demanda. El flujo de vehículos en la hora de máxima demanda no está uniformemente distribuido en ese lapso. Para tomar esto en cuenta, es conveniente determinar la proporción del flujo para un período máximo dentro de la hora de máxima demanda.

1.5.2. JUSTIFICACION TECNICA: El presente proyecto está orientado para tener conocimiento que la capacidad de una infraestructura vial es tan variable como puede serlo las variables físicas del mismo, ó las condiciones del tránsito. Por esta razón los análisis de capacidad se realizan aislando las diversas partes del sistema vial, como un tramo recto; un tramo con curvas; un tramo con pendientes; el acceso a una intersección; un tramo de entrecruzamiento; una rampa de enlace; etc. Se trata pues, de buscar en cada una de esas partes, condiciones uniformes, por lo tanto, segmentos con 10

condiciones prevalecientes diferentes, tendrán capacidades diferentes.

1.5.3. JUSTIFICACION SOCIAL: El proyecto se justifica socialmente porque permitirá conocer a los habitantes y transeúntes por dicha intersección vial : La capacidad, El nivel de servicio y La demora que existe en la intersección vial semaforizada , Avenidas : Húsares de Junín , Fátima y Los Ángeles, de la Ciudad de Trujillo y tomar acciones preventivas en cuanto al tiempo para desplazarse ya en vehiculo,bicicleta o para los peatones, significando una economía en beneficio de los habitantes. Debido a estas razones es importante realizar la presente investigación “EVALUACIÓN DE LA CAPACIDAD VIAL Y EL NIVELDE SERVICIO Y EN LA INTERSECCIÓN DE LAS AVENIDAS: AV.HÚSARES DE JUNÍN, AV. FÁTIMA - LOS ÁNGELES.” y así contribuir a mejorar a la planificación de tránsito en la Ciudad de Trujillo y mejorar la calidad de vida de los pobladores de la Ciudad de Trujillo.

2. MARCO TEORICO

2.1. ANTECEDENTES : Se puede afirmar, que los EEUU, han sido precursores en la materia y a través de sus organismos viales han venido estudiando el tema desde 1920, año en que fue constituido como centro de investigación vial, el Highway Research Board (HRB), actualmente Transportation Research Board (TRB). Dentro de ese organismo ha funcionado la Comisión de Capacidad de Caminos la que ha ido realizando a lo largo del tiempo, las distintas ediciones del Manual de Capacidad de Carreteras (Highway Capacity Manual, HCM). El Bureau of Public Roads (BPR) ha cooperado estrechamente con el HRB desde su creación y ha efectuado contribuciones importantes como la preparación de la primera edición del Manual de Capacidad de Caminos, editado en el año 1950. En la primera versión del manual, se estudiaba el tema dividiendo el tránsito en: 11

a) De corriente ininterrumpida ó de circulación continua: esta sólo puede ocurrir en autopistas urbanas y en secciones de caminos rurales, que no están afectadas por la influencia de las intersecciones a nivel. b) De corriente interrumpida ó de circulación discontinua: intersecciones señalizadas, secciones de intercambio de movimientos transversales no señalizados y ramas con sus terminales. Así mismo se tiene como antecedentes las investigaciones siguientes:

A.- INVESTIGACIONES INTERNACIONALES 1.- Tesis: EVALUACIÓN PRÁCTICA DE NIVELES DE SERVICIO DE CARRETERAS CONVENCIONALES DE DOS CARRILES EN ESPAÑA Autor

: Manuel Romana García

Institución

: Universidad de Madrid. ESPAÑA

Año

: 2016

Resumen El nivel de servicio de carreteras de dos carriles se ha determinado tradicionalmente a través de dos factores: la velocidad de recorrido y la relación intensidad/capacidad. El primer parámetro es demasiado simple, y no revela bien os cambios en el nivel de servicio, por ser la curva demasiado plana. El segundo es una medida macroscópica, que el conductor no percibe, y que sólo interesa al administración de la carretera. Se realiza a continuación un estudio del tráfico en estos períodos, analizando su intensidad, velocidad media y distribución de velocidades, características de los intervalos, adelantamientos producidos y velocidades de recorrido de los vehículos que intervienen en los adelantamientos. El estudio de los intervalos fue extenso, dado que se consideró que esta variable permite una aproximación microscópica al nivel de servicio, más próxima al punto de vista del usuario. A partir de los datos recogidos, y siguiendo varios criterios, se determina el valor del intervalo crítico de 4 segundos, para utilizarlo en el establecimiento de niveles de servicio, de forma que un vehículo que circula con un intervalo menor se considera demorado. A continuación se seleccionan los parámetros en los que se basará la evaluación de los niveles de servicio. Las velocidades medidas demuestran que la relación i/v es relativamente plana para todos los tipos de vehículo en 12

terreno llano. Se opta por los parámetros porcentaje de vehículos demorados y velocidad media temporal, y se deciden los umbrales de cada nivel de servicio según cada variable. El método permite la caracterización del nivel de servicio en una carretera a partir de mediciones simples durante cuatro períodos del orden de 15 minutos a lo largo de dos horas. El método es directamente aplicable a carreteras en servicio. Para carreteras en proyecto se ofrece una relación del porcentaje de vehículos demorados con la intensidad. 2.-Tesis: ANÁLISIS DE CAPACIDAD Y NIVEL DE SERVICIO DEL CORREDOR VIAL CALI-JAMUNDÍ Autora : MAYRA ALEJANDRA OCORÓ POSSÚ Año : 2014 Institución : UNIVERSIDAD DEL VALLE. COLOMBIA Resumen El presente estudio se efectúa con la metodología del HCM-2000 (Highway Capacity Software), se obtendrá información de la vía tanto primaria (longitud de la vía, tipo de terreno, número de carriles por calzada, uso del suelo, entre otros) como secundaria (conteos de tránsito, proyectos viales y urbanísticos como son los planes parciales), con el acopio de información se evaluará la eficiencia del corredor Cali-Jamundí a través del cálculo de su capacidad y niveles de servicio. Y finalmente se plantearán las recomendaciones para el adecuado funcionamiento del mismo. 3.- Tesis: ANÁLISIS DE LA CAPACIDAD Y NIVEL DE SERVICIO DE LAS VÍAS PRINCIPALES Y SECUNDARIAS DE ACCESO A LA CIUDAD DE MANIZALES. Autor

: VÍCTOR HUGO NARANJO HERRERA

Institución

: Universidad Nacional de Colombia

Año

: 2015

Resumen: El flujo de vehículos desde diferentes vías de acceso a la ciudad de Manizales evidencia dificultades permanentes, como son la formación de filas y la baja velocidad de circulación a flujo libre. Resulta entonces necesario realizar un análisis diagnóstico de la capacidad y nivel de servicio de las vías de acceso a Manizales, para posibilitar intervenciones que atiendan los requerimientos de los volúmenes de tránsito que por allí circulan. El presente trabajo contiene un análisis de capacidad y niveles de servicio de las vías principales y secundarias que llegan a Manizales, a partir de los lineamientos del Instituto Nacional de

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Vías de Colombia (INVIAS) y del Manual de Capacidad Vial año 2000 del Consejo de Investigaciones del Transporte de los Estados Unidos.

B.- INVESTIGACIONES NACIONALES 1.- Tesis: SOLUCIÓN VIAL DE LA AV. PRIMAVERA COMPRENDIDA ENTRE LAS AVENIDAS LA ENCALADA Y JOSÉ NICOLÁS RODRIGO, LIMA-SURCO Autores Año Institución Resumen

: Núñez Castillo, Christian Gonzalo Villanueva Troncoso, Cesar : 2014 : UNIVERSIDAD CIENCIAS APLICADAS (UPC).LIMA

La presente tesis analiza las condiciones de tráfico actual y futuro en la Av. Primavera, comprendida entre las avenidas La Encalada y José Nicolás Rodrigo. Tomando como base los flujos vehiculares que ingresan por la intersección de la avenida La Encalada y Primavera, centrando el análisis en las intersecciones de la Av. Primavera con las avenidas Central/Aldebarán y José Nicolás Rodrigo. Se tomaron datos para calcular la capacidad de la infraestructura vial actualmente instalada, tales como control de tráfico, dispositivos viales dentro de la zona de estudio y geometría de la zona, así como los flujos vehiculares que ingresan la Av. Primavera por las avenidas mencionadas. Esta tesis se basa primordialmente en la metodología Highway Capacity Manual (HCM). Es así que con los datos obtenidos se determina la demanda vehicular que incide en la zona d estudio y luego se realiza el análisis de resultados obtenidos de la modelación en el Software Synchro tanto para la situación actual y 4 escenarios que buscan solucionar los problemas de demoras, saturación y niveles de servicio tanto por intersección y acceso, proyectando el flujo vehicular a 5 años, periodo valido de proyección para un proyecto Vial Urbano, basándonos en el crecimiento vehicular del Distrito donde se encuentra nuestra zona de estudio, el Distrito de Santiago de Surco 2.2.

DEFINICIONES Carril: Parte de la vía cuya sección transversal está destinada a la circulación de un solo vehículo. Calzada: Parte de la carretera destinada a la circulación de vehículos. En el caso de vías de dos carriles con circulación en ambos sentidos, el ancho de la calzada lo constituye la suma del ancho de los dos carriles. Berma: Parte exterior de la calzada destinada a la parada eventual de 14

vehículos. La berma puede ocasionalmente incrementar el ancho efectivo de la calzada, a la vez que proporciona mayor visibilidad a los conductores debido al despeje lateral de obstáculos que brinda. Capacidad La Capacidad es el número máximo de vehículos que pueden pasar por un punto determinado de una vía o de un canal en una o varias direcciones durante un tiempo determinado (generalmente 15 minutos); bajo las condiciones reinantes de diseño y de tránsito, se expresa en vehículos por hora (Vph). Para determinar la capacidad de un sistema vial, rural o urbano, no sólo es necesario conocer sus características físicas o geométricas, sino también las características de los flujos vehiculares, bajo una variedad de condiciones físicas y de operación. Por lo tanto, un estudio de capacidad de un sistema vial es al mismo tiempo un estudio cuantitativo y cualitativo, el cual permite evaluar la suficiencia (cuantitativo) y la calidad (cualitativo) del servicio ofrecido por el sistema a los usuarios. Nivel de servicio Para medir la calidad del flujo vehicular se usa el concepto de Nivel de Servicio. Es una medida cualitativa que describe las condiciones de operación de un flujo vehicular, y de su percepción por los motoristas y/o pasajeros. Estas condiciones se describen en términos de factores tales como la velocidad y el tiempo de recorrido, la libertad de realizar maniobras, la comodidad, la conveniencia y la seguridad vial. De los factores que afectan el Nivel de Servicio, se distinguen los internos y los externos. Los internos son aquellos que correspondan a variaciones en la velocidad, en el volumen, en la composición del tránsito, en el porcentaje de movimientos de entrecruzamientos o direccionales, etc. Entre los externos están las características físicas, tales como la anchura de los carriles, la distancia libre lateral, la anchura de acotamientos, las pendientes,etc. 15

SEMAFORIZACION AUTOMÁTICA DE TRÁFICO. La terminología básica de la semaforización temporizada de tráfico son descritas a continuación: • Ciclo.- Secuencia completa de indicación de semáforo. • C.- Duración de ciclo: Duración total de tiempo de semáforo que completan un ciclo, está dado en segundos y su símbolo es C. • Intervalo.- Período de tiempo durante el cual las indicaciones del semáforo permanecen constantes. • Fase.- Es la parte del ciclo asignada a una combinación de movimiento de tráfico. • 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. • 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. • 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. • 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 . • Razón efectiva de verde.- La razón efectiva de tiempo de verde para una duración de ciclo, está dada por el símbolo gi/C. • 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. C = Duración del ciclo. Y = Intervalo de cambio y limpieza. g = Tiempo de verde. 16

L = Tiempo perdido. gi = Tiempo efectivo de verde. gi/C = Razón efectiva de verde. ti = Tiempo efectivo de rojo. Los textos de ingeniería de tráfico, (Special Report 209/HMC; W.R. McShane, Roger P.) describen tres tipos de controles de semaforización temporizada de tráfico: 1. Controles Preestablecidos.- Una secuencia preajustada de fases es mostrada en orden repetitivo. Cada fase tiene un tiempo de verde fijado e intervalos de cambio y limpieza, que son repetidos en cada ciclo, para producir una duración de ciclo constante. 2. Controles ajustables automáticos.- Los tiempos, sobre las aproximaciones de una intersección son influenciados por los detectores de vehículos. Cada fase está sujeta a un mínimo y un máximo de tiempo de verde y algunas fases pueden ser saltadas sino se ha detectado demanda. La duración del ciclo para controles ajustables automáticas varia de ciclo a ciclo. 3. Controles Semiautomáticos: Algunas aproximaciones tienen detectores y otros no la tienen, esto es típico de calles menores. Los controles son diseñados para ajustarse de acuerdo a la influencia de las calles principales de la intersección teniendo esta preferencia sobre las calles menores. Una vez ajustado el tiempo de verde para calles menores es mostrado para períodos suficientemente largos para acomodar la demanda de tráfico. 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. 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.

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TIEMPO DE VERDE, TIEMPO EFECTIVO DE VERDE Y TIEMPO PERDIDOS EN CICLOS DE SEMAFOROS. De acuerdo al Special Report 209/HMC ; 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. 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. Es importante conocer bien las relaciones entre el actual tiempo verde, amarillo y rojo mostrados 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. Al final de un movimiento existe una porción del intervalo de cambio y limpieza que no es usado por el movimiento vehicular. A continuación se describen algunas definiciones relacionadas con estas variables. Gi = Actual tiempo de verde asignado al grupo de vías i, seg. Yi = Suma de los tiempos de cambio y limpieza (amarillo más todo rojo), asignados al grupo de vías i, en seg. Ri= Actual tiempo de rojo exclusivo del tiempo de limpieza todo rojo, asignado al grupo de vías i, en seg. gi = Tiempo efectivo de verde para el grupo de vías i, en seg. Ri = Tiempo efectivo de rojo para el grupo de vías i, en seg. 18

l1 = Tiempo perdido en partida, en seg. l2 = Tiempo perdido de limpieza, en seg. e = Extensión del efectivo verde (la cantidad del tiempo del intervalo de cambio y limpieza usado como efectivo verde en seg.) tL = Total tiempo perdido para el grupo de vías (la suma de L1 y L2, seg) 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. 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. 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. 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. 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. La relación v/c es una medida de la 19

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. 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. 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 capacidad es establecida en vehículos por hora (vph). 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 peatones que cruzan y movimientos de estacionamiento dentro del área de la intersección. 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. 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. NIVEL DE SERVICIO PARA INTERSECCIONES SEMAFORIZADAS. 20

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.

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.

FLUJO DEL TRÁNSITO La teoría del flujo del tránsito consiste en el desarrollo de relaciones matemáticas entre las variables de un flujo vehicular. Estas relaciones ayudan al ingeniero de tránsito para la planificación, diseño y evaluación de la efectividad de la implementación de las medidas de ingeniería de tránsito en un sistema de carreteras. Por ejemplo, la teoría del flujo del tránsito se usa en el diseño, para determinar las longitudes adecuadas de carril, para “almacenar” a los vehículos que dan vuelta a la izquierda en carriles separados para realizar esta maniobra, la demora promedio en las intersecciones o cruces y las áreas de incorporación al tránsito mediante rampas en los viaductos, así como cambios en el nivel de comportamiento del viaducto por instalación de dispositivos de control vehicular en las rampas. Las relaciones matemáticas que describen el flujo del tránsito pueden clasificarse en dos tipos –macroscópico y microscópico- dependiendo del enfoque que se use en el desarrollo de estas relaciones. El enfoque macroscópico considera flujos vehiculares y desarrolla algoritmos que relacionan el flujo, con la densidad y con las velocidades medias en el espacio, mientras que el enfoque microscópico considera el 21

espaciamiento entre vehículos y las velocidades de los vehículos individuales.

VARIABLES BÁSICAS DEL FLUJO DEL TRÁNSITO O DE LA CIRCULACIÓN VIAL. Para la descripción de los estadios de la circulación de cualquier infraestructura vial se pueden utilizar tres variables básicas: el volumen o la intensidad (o flujo), la velocidad y la densidad (o concentración). Los procedimientos del HCM 2000 utilizan el volumen o la intensidad como una variable común tanto para la circulación ininterrumpida como para la interrumpida, pero la velocidad y la densidad se usan, fundamentalmente, para flujo ininterrumpido. El volumen y la intensidad son dos medidas que cuantifican la cantidad de circulación que pasa por un punto o sección de un carril o de una carretera durante un intervalo de tiempo concreto. Volumen (V) o tránsito (T): es el número total de vehículos que pasan por un punto o sección transversal o por un tramo de un carril o carretera durante un intervalo de tiempo dado; los volúmenes pueden expresarse en términos anuales, mensuales, semanales, diarios, horarios o en períodos inferiores a una hora. Se tiene así el tránsito anual (TA), el tránsito mensual (TM), el tránsito semanal (TS), el tránsito diario (TD), el transito horario (TH) y el tránsito en un período inferior a una hora (Qi). Volumen promedio diario (VPD): se lo designa también como Tránsito Promedio Diario (TPD) y es el número total de vehículos que pasan durante un período dado (en días completos) igual o menor a un año y menor a un día, dividido por el número de días del período. Se tiene así el tránsito promedio diario anual (TPDA ó TMDA), el tránsito promedio diario mensual (TPDM) y el tránsito promedio diario semanal (TPDS).

Volumen de tránsito horario: con base en la hora seleccionada se definen los siguientes volúmenes de tránsito horarios, dados en vehículos por hora:

22



Volumen horario máximo anual (VHMA): es el máximo volumen horario que ocurre en un punto o sección de un carril o de una calzada durante un año determinado. En otras palabras, es la hora de mayor volumen de las 8.760 horas del año.



Volumen horario de máxima demanda (VHMD): es el máximo número de vehículos que pasan por un punto o sección de un carril o de una calzada durante 60 minutos consecutivos. Es el representativo de los períodos de máxima demanda que se pueden presentar durante un día en particular.



Volumen horario – décimo, vigésimo, trigésimo – anual: es el volumen horario que ocurre en un punto o sección de un carril o de una calzada durante un año determinado , que es excedido por 9, 19 y 29 volúmenes horarios, respectivamente. También se le denomina volumen horario de la 10ava, 20ava y 30ava hora de máximo volumen.



Volumen horario de proyecto o de diseño (VHP): es el volumen de tránsito horario que servirá de base para determinar las características geométricas de la vialidad (infraestructura vial).

Intensidad (I) o flujo: es la tasa horaria equivalente a la que los vehículos pasan por un punto o sección transversal o por un tramo de un carril o carretera durante un intervalo de tiempo dado inferior a la hora, usualmente 15 minutos. El volumen y la intensidad (flujo) son las variables utilizadas para cuantificar la demanda, esto es, el número de viajeros o conductores (normalmente expresado como número de vehículos) que desean usar una infraestructura vial dada durante un período especificado. Es importante la distinción entre volumen e intensidad. El volumen es el número real de vehículos observados, o previstos, que pasan o van a pasar por un perfil transversal durante un intervalo de tiempo. La intensidad (flujo) representa el número de vehículos que pasan por Una sección durante un intervalo de tiempo inferior a 1 hora, pero 23

expresado como una tasa horaria equivalente. La intensidad se calcula tomando el número de vehículos observados en un período de tiempo inferior a la hora y dividiéndolo entre el tiempo (en horas) en el que fueron observados. Resulta entonces un valor extrapolado, por ejemplo: un volumen de 100 vehículos aforados (censados) en un período de 15 minutos, implica una intensidad I=100/0,25=400 v/hora. capacidad vial En las etapas de planeamiento, estudio, proyecto y operación de carreteras y calles, la demanda de tránsito, presente ó futura, se considera como una cantidad conocida. Una medida de la eficiencia con la que un sistema vial presta servicio a esta demanda, es su capacidad u oferta. La capacidad de una infraestructura vial es el máximo número de vehículos que razonablemente pueden pasar por un punto ó una sección uniforme de una trocha ó calzada durante un intervalo de tiempo dado, bajo las condiciones prevalecientes de la infraestructura vial, del tránsito y de los dispositivos de control. El intervalo de tiempo utilizado en la mayoría de los análisis de capacidad Es de 15 minutos, debido a que se considera que éste es el intervalo más corto durante el cual puede presentarse un flujo estable. Como se sabe, que el volumen de 15 minutos así obtenido es convertido a flujo horario, entonces la capacidad de un sistema vial, es el flujo máximo horario. La infraestructura vial puede ser de circulación continua (ininterrumpida) ó discontinua (interrumpida). Dependiendo del tipo de infraestructura vial a analizar, se debe establecer un procedimiento para el cálculo de su capacidad y calidad de operación. Por lo tanto, el principal objetivo del análisis de capacidad, es estimar el máximo número de vehículos que un sistema vial puede acomodar con razonable seguridad durante un período específico. Sin embargo, los sistemas operan pobremente a capacidad; pero generalmente ellos no se planifican para operar en este rango. A su vez, mediante los análisis de capacidad, también se estima la 24

Cantidad máxima de vehículos que el sistema vial puede acomodar mientras se mantiene una determinada calidad de operación, introduciéndose así el concepto de nivel de servicio. Criterios y niveles de análisis de capacidad 1) Criterios Los factores externos que afectan el nivel de servicio, como son físicos, pueden ser medidos a una hora conveniente. En cambio los factores internos, por ser variables, deben ser medidos durante un período de mayor flujo, como por ejemplo el factor de la hora de máxima demanda. El flujo de vehículos en la hora de máxima demanda no está uniformemente distribuido en ese lapso. Para tomar esto en cuenta, es conveniente determinar la proporción del flujo para un período máximo dentro de la hora de máxima demanda. Usualmente se acostumbra un período de 15 minutos y el factor es:

FHMD = VHMD / 4 x Q 15máx

FHMD: factor de la hora de máxima demanda ó factor de la hora punta (FHP) VHMD: volumen horario de máxima demanda ó volumen de la hora punta (VHP) Q 15 máx.: volumen máximo durante 15 minutos El HCM 2000 reporta los siguientes valores de capacidad en condiciones ideales o base: 

Para autopistas: 2.400 automóviles/hora/trocha



Para carreteras de trochas múltiples: 2.200 automóviles/hora/trocha



Para carreteras de dos trochas: 3.200 automóviles/hora en ambas direcciones



Para carreteras de dos trochas: 1.700 automóviles/hora para cada dirección La capacidad de una infraestructura vial es tan variable como puede serlo las variables físicas del mismo, ó las condiciones del tránsito. Por esta razón los análisis de capacidad se realizan aislando las diversas partes del sistema vial, como un tramo recto; un tramo con curvas; un tramo con pendientes; el acceso a una intersección; un tramo de entrecruzamiento; 25

una rampa de enlace; etc. Se trata pues, de buscar en cada una de esas partes, condiciones uniformes, por lo tanto, segmentos con condiciones prevalecientes diferentes, tendrán capacidades diferentes. Para fines de interpretación uniforme y metodológica ordenada, se han establecido los siguientes criterios:   





El flujo y la velocidad, bajo condiciones prevalecientes, se expresan en vehículos mixtos por hora para cada tramo de la carretera o calle. El nivel de servicio se aplica a un tramo significativo de la carretera o calle. Los elementos usados para medir la capacidad y los niveles de servicio son variables, cuyos valores se obtienen fácilmente de los datos disponibles. Por razones prácticas se han fijado valores de densidades, velocidades medias de recorrido, demoras y relaciones de flujo a capacidad, que definen los niveles de servicio para autopistas, carreteras de trochas múltiples, carreteras de dos trochas, calles urbanas, intersecciones con semáforos e intersecciones sin semáforo o de prioridad. El criterio utilizado para una identificación práctica de los niveles de servicio de las diversas infraestructuras viales, establece que se deben considerar las medidas de eficiencia siguientes:

Tabla N°1. 1 : Tipo de Infraestructura y medidas de eficiencia

Tipo de infraestructura vial Autopistas  Segmentos básicos  Tramos de entrecruzamiento  Rampas de enlaces Carreteras  Múltiples trochas  Dos trochas Intersecciones  Con semáforos  De prioridad

Medidas de eficiencia Densidad, velocidad, relación volumen a capacidad Densidad, velocidad Densidad

Densidad,velocidad,relación volumen a capacidad Velocidad, % de tiempo de seguimiento Demora por controles Demora por controles

Arterias urbanas

Velocidad de recorrido

Transporte colectivo Ciclo vías Peatones

Frecuencia, horas de servicio, carga de pasajeros Eventos, demoras, velocidad Espacio, eventos, demoras, velocidad 26

2) Niveles de análisis El procedimiento básico del HCM 2000, en general, para los diferentes tipos de infraestructuras viales, considera tres niveles de aplicación de la metodología de análisis de capacidad y niveles de servicio: 1. Análisis operacional: Es la aplicación que requiere más precisión, orientada hacia las condiciones existentes o anticipadas de la infraestructura vial, el tránsito y los dispositivos de control. 2. Análisis de diseño ó proyecto: Este nivel de análisis principalmente se utiliza para establecer las características físicas detalladas que le permitan a un sistema vial nuevo ó modificado operar a un nivel de servicio deseado, tal como el C ó el D, a mediano y largo plazo. 3. Análisis de planeamiento: Está dirigido hacia estrategias en el largo plazo, cuando se empieza a planear un elemento del sistema vial y no se conocen con exactitud todos los detalles necesarios, especialmente los relativos a la demanda de tránsito, por lo que la aplicación es menos precisa, y se suelen emplear valores por defecto.

27

3.

MATERIAL Y METODOS 3.1. MATERIAL 3.1.1. Población: La Población estuvo constituida por los vehículos y transeúntes que Circulan por las Avenidas: AV.HUSARES DE JUNIN, AV. FATIMA-LOS ANGELES. 3.1.2. Muestra: Para el problema planteado nuestra muestra será el número de Vehículos y transeúntes que pasen durante un tiempo determinado por la sección de las vías en estudio. 3.1.3. Unidad de análisis: Son los vehículos y transeúntes que circulan en la intersección de estudio.

3.2. METODO

3.2.1. Tipo de investigación De acuerdo al fin que persigue

: Aplicada

De acuerdo a los medio para toma de datos

: Campo

De acuerdo a la técnica de contrastación

: Descriptiva

28

3.2.3. Variables: 3.2.3.1. Variable Dependiente: Evaluación de la capacidad vial y el nivel de servicio en la Intersección de las avenidas.

3.2.3.2. Variable independiente: Avenidas: Av. Húsares de Junín, Av. Fátima-los Ángeles.

29

OPERACIONALIZACION DE VARIABLES VARIABLE DEPENDIENTE Conceptualización

TABLA N°1.2: Evaluación de la capacidad vial y el nivel de servicio en la intersección de las avenidas

Dimensiones

Evaluación de la capacidad vial y el nivel de Inventario servicio de la intersección Vehicular, obras de pistas y veredas y de las avenidas. Es un proceso para conocer si de semáforos en una intersección urbana, es el número máximo de vehículos que tiene razonable probabilidad de pasar por un tramo dado de carril o de calzada en un sentido(en ambos sentidos)durante un lapso dado, en las condiciones prevalecientes de calzada y tránsito. calidad del flujo vehicular se usa el concepto de nivel de servicio.es una medida cualitativa que describe las condiciones de operación de un flujo vehicular .estas condiciones se describen en términos de factores tales como la velocidad y tiempo recorrido ,la libertad de realizar maniobras, la comodidad ,la conveniencia y la seguridad vial.

Evaluación de la capacidad ,Nivel de servicio y demora Niveles de intervención

Modalidad de ejecución

Indicadores

Ítem

Técnicas e instrumentos

.Número de vehículos en hora punta . Tiempo de cambio de color de semáforos (distribución de fases)

¿Cuántos vehículos transitan en la zona de estudio en hora punta? ¿Cuantos semáforos existen? ¿Cuál es el estado actual de las veredas, calzada y pavimento? ¿Cuál es el estado de vías peatonales?

.vehículos y tipos en hora punta . medida de vereda, calzada y pavimento .sincronización de semáforos y tiempo de demora en el cambio de color(rojo,verde,ambar) .Mantenimiento diario .Mantenimiento mensual .Rehabilitación y mejoramiento

¿Cuáles son las condiciones de los vehículos? ¿Cuál es el estado actual de las avenidas, zona de estudio (veredas, calzada y pavimento)? ¿Cuál es el estado actual de los semáforos (mantenimiento y calibración)? ¿Cuáles son las tareas de mantenimiento diario? ¿Cuáles son las tareas de mantenimiento mensual? ¿Cuáles son las tareas de rehabilitación y mejoramiento? ¿Cuál es la modalidad de administración directa? ¿Cuál es la modalidad de contrato? ¿Cuál es la modalidad de convenios internacionales?

.Observación directa . Fichas nemotécnicas . cuaderno de notas .Uso de sistema de posicionamiento .Cartas topográficas .Cámara fotográfica .observación directa .Fichas nemotécnicas .planos de vereda, calzada y pavimento .Normas de diseño .Cartas topográficas

.Administración Directa

30

.Observación directa .Fichas nemotécnicas . Lista de chequeo

.Observación directa .Cuadro de notas

VARIABLE INDEPENDIENTE

TABLA N°1.3: Avenidas: Av. Húsares de Junín, Av. Fátima-Los Ángeles

Conceptualización

Dimensiones

Indicadores

Ítem

Técnicas e instrumentos

AVENIDAS: AV. HUSARES DE JUNIN,AV.FATIMA-LOS ANGELES Es un proceso para conocer si en una intersección urbana, es el número máximo de vehículos que tiene razonable probabilidad de pasar por un tramo dado de carril o de calzada en un sentido (en ambos sentidos)durante un lapso Equipo y maquinaria Mantenimiento dado, en las condiciones prevalecientes de calzada y Mano de obra diario tránsito. calidad del flujo vehicular se usa el concepto de Materiales nivel de servicio.es una medida cualitativa que describe las condiciones de operación de un flujo vehicular .estas condiciones se describen en términos de factores tales como la velocidad y tiempo recorrido ,la libertad de realizar maniobras, la comodidad ,la conveniencia y la seguridad vial.

COSTOS DE OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO DE SEMAFOROS Y VEHICULOS son los costos que los habitantes realizan para mantenerse con su salud optima, frente a la congestión y estado de las avenidas y frente a la contaminación y peligros ante riesgo de accidentes vehiculares.

.Observación directa. ¿Qué equipo y maquinaria se .Fichas nemotécnicas. necesita? .Cuaderno de notas. ¿Cuál es la mano de obra necesaria? .Manual de rubros y ¿Qué materiales se necesita? rendimientos

.Observación directa ¿Qué equipo y maquinaria se Equipo y maquinaria .Fichas nemotécnicas mantenimiento necesita? Mano de obra .cuaderno de notas mensual ¿Cuál es la mano de obra necesaria? Materiales .Manual de rubros y ¿Qué materiales se necesita? rendimientos costos variables ¿Cuánto consumo en alimentación? .Registro de viviendas y Alimentación ¿Cuál es el tiempo de duración de su consumo Vestimenta vestimenta? .Hojas de vida y Salud Medicina ¿Cuánto se gasta en medicina? .Lista de chequeo costos fijos

Seguros Impuestos

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¿Cuánto se gasta en seguros? ¿Cuánto se gasta en seguros?

.Cuadro de notas y Registros de facturas

3.2.4. Instrumentos de recolección de datos Los instrumentos de recolección de información para la presente investigación será en base a las técnicas de medición y observación, las cuales se utilizaran con el fin de recopilar los datos sobre una existente, cada una ayudará a asegurar una completa investigación.

Tabla N°1.4 técnicas e instrumentos de recolección de datos Técnica

Instrumento

Fuente de información

Encuesta Observación

Cuestionario Fotos y videos

Conductores y peatones Vehículos en la intersección

3.2.5. Procedimientos y análisis de datos Los procedimientos se realizaron con la Aplicación de la metodología HCM2000 de intersecciones reguladas por semáforos, presenta formularios detallados para los cálculos de los análisis de circulación y de planeamiento, así como las instrucciones ,a seguir paso a paso,para su uso e interpretación. INTERSECCIONES CON SEMAFORO BAJO CONDICIONES DE CIRCULACION DISCONTINUA. El procedimiento presentado a continuación se basa en la metodología del Manual Norteamericano Highway Capacity Manual (HCM-2000). Para este tipo de intersecciones el análisis de Capacidad y el análisis del Nivel de Servicio no están totalmente correlacionados, por tanto, ambos concepto deberán estudiarse por separado. ANÁLISIS DE LA CAPACIDAD DE INTERSECCIONES CON SEMÁFORO La capacidad en una intersección con semáforo se define para cada acceso, como la tasa de flujo máxima que puede pasar a través de la intersección bajo condiciones prevalecientes del tránsito, de la calle y del semáforo. Esta medida en vehículos por hora (veh/h), para intervalos pico de 15 minutos. Condiciones prevalecientes del tránsito.- Se refieren a: 32

- Volúmenes por tipo de movimiento a la izquierda, derecha o directo. - Composición vehicular: Automóviles, autobuses o camiones. - Maniobras de estacionamiento. - Conflictos peatonales. - Paradas de autobuses. Condiciones prevalecientes de la calle.- Se refieren a las características geométricas de los accesos: - Número y ancho de carriles. - Pendientes. - Uso de carriles. Condiciones prevalecientes del semáforo.- Se refieren a: - Secuencia de fases. - Asignación de tiempos. - Tipo de operación o control Para el análisis de la capacidad se debe calcular: - La relación volumen a capacidad (v/c) para movimientos críticos para carriles simples o grupos de carriles en todo el acceso. Esta relación se determina para un intervalo pico de 15 minutos, donde “v” es el flujo actual del acceso o grupo de carriles y “c” es la capacidad. - El flujo de saturación (s) en unidades de vehículos por hora de luz verde (veh/hv),esto quiere decir para un 100% del tiempo verde efectivo en un acceso o grupo de carriles dado. - La relación de flujo para un acceso o grupo de carriles “i”, (v/s)i Un grupo de carriles es definido como uno o más carriles de un acceso que carga un conjunto de flujos vehiculares, formado en base a las características geométricas del acceso y a las características de los flujos vehiculares. La capacidad de un acceso o grupo de carriles se define como:

Donde: ci = Capacidad del acceso o grupo de carriles “i”, (veh/h).

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si = Flujo de saturación del acceso o grupo de carriles “i”, (veh/hv - vehículos por hora de luz verde) gi = Tiempo verde efectivo para el acceso o grupo de carriles i, en segundos. C = Longitud de ciclo del semáforo, en segundos. gi/C = Relación de verde para el acceso o grupo de carriles i. El relación volumen a capacidad para un acceso o grupo de carriles (v/c)i, se llama grado de saturación Xi en el análisis de la intersección, para enfatizar la fuerte relación de la capacidad con las condiciones de señalización y por consistencia con la literatura, se expresa como:

Donde: Xi = (v/c) i = Grado de saturación para un acceso o un grupo de carriles i: vi= Flujo actual para un acceso o grupo de carriles i, (veh/h).

si = Flujo de saturación del acceso o grupo de carriles “i”, (veh/hv vehículos por hora de luz verde) gi = Tiempo verde efectivo para el acceso o grupo de carriles i, en segundos. C = Longitud de ciclo del semáforo, en segundos. (v/s)i = Relación de flujo para un acceso o grupo de carriles “i”. Otro concepto de capacidad para evaluar globalmente la intersección señalizada en el análisis operacional, es el Grado de saturación crítico de la intersección (Xc), por ejemplo, en una intersección con un plan de dos fases, grupos de carriles opuestos se mueven durante el mismo tiempo verde, generalmente uno de estos dos grupos de carriles requerirá más tiempo verde que el otro por lo que tendrá una mayor relación de flujo. Por tanto, este podría ser el grupo de carriles “crítico” para dicha intersección de dos fases. Cada fase tendrá un grupo de carriles crítico que determinan los requerimientos de tiempo verde para la fase. Por tanto, se define que:

34

Donde: Xc = Grado de saturación crítico.

Σ (v / s) i

ci

= Suma de las relaciones de flujo de todos los accesos o grupos de

carriles críticos “i”. C = Longitud de ciclo del semáforo, en segundos. L = Tiempo total perdido por ciclo, en segundos.

ANÁLISIS DEL NIVEL DE SERVICIO DE INTERSECCIONES CON SEMÁFORO El nivel de servicio se expresa en términos de la demora media por vehículo debida a las detenciones para un periodo de análisis de 15 minutos. Parámetros que afectan al nivel de servicio: - Promedio de demora de parada por vehículo para varios movimientos dentro la intersección para un periodo de análisis de 15 minutos. La demora es una medida de calidad del servicio de la vía al usuario. - La calidad de la progresión. - Longitud de las fases verdes - Longitudes de ciclo, etc. Variables que afectan al retraso: - La calidad de la progresión. - La longitud de ciclo. - La relación del verde - La relación volumen a capacidad (v/c) para el grupo de carriles en cuestión. El método plantea 6 niveles de servicio para las intersecciones con semáforo que se detallaran a continuación: Nivel de Servicio “A” Describe operaciones con demoras muy bajas, menores a 5 segundos por vehículo. La mayoría de los vehículos llegan durante la fase verde y no se detienen del todo. Presentan longitudes de ciclo cortas que pueden contribuir a demoras mínimas. Nivel de Servicio “B” Describe operaciones con demoras mayores a 5 segundos hasta 15 segundos por vehículo. Algunos vehículos comienzan a detenerse causando retrasos. 35

Nivel de Servicio “C” Describe operaciones con demoras mayores a 15 segundos hasta 25 segundos por vehículo. Estos retrasos elevados pueden dar como resultado una progresión de transito regular. Las longitudes de ciclo son largas. Algunos ciclos empiezan a malograrse. El número de vehículos parados es significativo. Nivel de Servicio “D” Describe operaciones con demoras mayores a 25 segundos hasta 40 segundos por vehículo. En un nivel D la influencia de congestión se vuelve más apreciable. Las demoras Son resultado de una progresión de tránsito mala o llegadas en la fase roja. Las longitudes de ciclo son amplias y las relaciones de v/c son altas. Muchos vehículos se detienen, los ciclos malogrados se hacen más notorios. Nivel de Servicio “E” Describe operaciones con demoras mayores a 40 hasta 60 segundos por vehículo. Este nivel es considerado por muchas agencias de ser el límite de un retraso aceptable. Estos valores altos de retraso generalmente indican una pobre progresión, longitudes de ciclo muy largos y relaciones de v/c altas. Nivel de Servicio “F” Describe operaciones con demoras mayores a 60 segundos por vehículo. Este nivel, considerado inaceptable para la mayoría de los conductores, a menudo ocurre una sobresaturación, que es, cuando los flujos de llegada exceden la capacidad de la intersección. Presentan muchos ciclos malogrados, una pobre progresión y largas longitudes de ciclo.

36

Tabla N°1. 5 Criterios de Nivel de Servicio para intersecciones reguladas por semáforos

METODOLOGIA DEL ANALISIS OPERACIONAL DE

INTERSECCIONES CON SEMAFORO El análisis operacional determina la capacidad y el nivel de servicio para cada grupo de carriles o acceso y finalmente el nivel de servicio global de la intersección. Debido a que el análisis operacional de las intersecciones con semáforo es compleja, está dividido en cinco módulos distintos, como sigue: I. Modulo de entrada: Se refiere a toda la información requerida para los cálculos subsecuentes. El modulo incluye todos los datos necesarios sobre la geometría de la intersección, volúmenes de tráfico y condiciones de la señalización. II. Modulo de ajuste del volumen: Las demandas de volumen son generalmente basados en términos de vehículos por hora para una hora pico. El modulo de ajuste de volumen convierte esto a relación de flujo para un periodo de análisis pico de 15 min. y se toma en cuenta para los efectos de la distribución de carriles. La definición del grupo de carriles para análisis además toma lugar en este módulo. III. Modulo de flujo de saturación: El flujo de saturación es calculado para 37

cada grupo de carriles establecidos para el análisis. Se tomara en cuenta un flujo de saturación “ideal” para reflejar una variedad de condiciones prevalecientes. IV. Modulo de análisis de capacidad: Las relaciones de flujo de volúmenes y saturación son manipulados para calcular la capacidad y las relaciones v/c para cada grupo de carriles y la relación v/c crítica para la intersección. V. Modulo del Nivel de Servicio: Las demoras se estiman para cada grupo de carriles y se determina el nivel de servicio. Figura N°1.1 procedimiento para el análisis de la circulación

MODULO DE ENTRADA .Condiciones geométricas .condiciones del tráfico .condiciones de los semáforos. .

MODULO DE AJUSTE DE VOLUMEN .Factor de hora punta .Determinación de los grupos de carriles .Asignación de volúmenes a los grupos de carriles. .

MODULO DE INTENSIDAD DE SATURACION .Intensidad de saturación ideal .Ajustes

MODULO DE ANALISIS DE CAPACIDAD .cálculo de las capacidades de los grupos de carriles .cálculo de las relaciones I/C de los grupos de carriles .agregación de resultados

MODULO DE NIVEL DE SERVICIO .cálculo de la demora de los grupos de carriles. .agregación de las demoras .determinación de los niveles de servicio .

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Módulo de entrada Muestra la información necesaria para el análisis operacional. Esta información tiene 4 categorías principales: condiciones geométricas, condiciones de tránsito, condiciones de los semáforos y valores sustitutivos por omisión Condiciones geométricas Se refiere a la configuración física de la intersección como ser: - Número y ancho de carriles. - Movimientos por carril. - Ubicación de estacionamientos. - Longitudes de bahías para vueltas. - Pendientes de los accesos.

Condiciones de tránsito Se consideran los volúmenes de tránsito para cada movimiento en cada acceso y La composición de automóviles, autobuses y camiones. Se considera también el número de autobuses urbanos. Autobuses urbanos son aquellos que hacen paradas para recoger o descargar pasajeros antes y después de la intersección. Los buses que no hagan tales paradas son considerados como vehículos pesados. Los flujos peatonales se consideran si entran en conflicto con los vehículos, debido a que este interferirá en los giros a la derecha permitidos. El tipo de llegada para cada grupo de carriles describe la calidad de progresión. A continuación se presenta 6 tipos de llegadas con sus características: Tipo de llegada 1: - Grupo de vehículos densos. - Volumen del grupo de vehículos en %: más del 80% del volumen del grupo de carriles. - Llegada de vehículos al inicio de la fase roja. Tipo de llegada 2: - Grupo de vehículos moderadamente densos. - Volumen del grupo de vehículos en %: del 40 al 80% del volumen del grupo de carriles. - Llegada de vehículos en la mitad de la fase roja o grupo de vehículos dispersos. Tipo de llegada 3: - Grupo de vehículos altamente dispersados. 39

- Volumen del grupo de vehículos en %: menos del 40% del volumen del grupo de carriles. - Llegada de vehículos aleatoria. Tipo de llegada 4: - Grupo de vehículos moderadamente densos - Volumen del grupo de vehículos en %: del 40 al 80% del volumen del grupo de carriles. - Llegada de vehículos en el medio de la fase verde o grupo de vehículos dispersos, Tipo de llegada 5: - Grupo de vehículos densos a moderadamente densos. - Volumen del grupo de vehículos en %: más del 80% del volumen del grupo de carriles. - Llegada de vehículos al inicio de la fase verde. Tipo de llegada 6: - Tipo de llegada para una calidad de progresión excepcional. - Grupo de vehículos progresivamente densos.

Tabla N°1. 6 Relación entre el tipo de llegada y la relación de columna (Rc)

Condiciones de los semáforos Se deberá especificar el diagrama de fases, el tiempo verde, el tiempo amarillo y las longitudes de ciclo para cada uno de los accesos. 40

Valores sustitutivos por omisión Tabla N°1. 7 Valores sustitutivos por omisión para los análisis de la circulación y de Planeamiento

Ocasionalmente, algunos de los datos de campo podrían no estar disponibles, cuando variables críticas no son conocidas, podría ser necesario conducir un análisis de planeación, sin embargo, valores sustitutivos por omisión podrían ser usados para algunas

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de las variables sin comprometer seriamente los cálculos. La precaución debe ser usada cuando se aplican tales valores y deberá ser reconocido que los resultados se vuelven más aproximados mientras más valores sustitutivos por omisión se utilicen. La tabla N° 5.45 resume los valores sustitutivos por omisión para usar cuando los datos de campo no están disponibles. El uso de muchos de esos valores genera un no ajuste a la base, condiciones ideales, pero esto no es cierto para cada valor sustitutivo por omisión, como en el caso del porcentaje de vehículos pesados y factores de hora pico. Módulo de ajuste de volúmenes Tres pasos analíticos mayores son desarrollados en el módulo de ajuste de volumen: i) Convertir los volúmenes horarios a flujos durante 15 minutos a través del factor de hora de máxima demanda.

Donde: vp = Tasa de flujo durante el periodo de 15 minutos pico, (veh/h). V = Volumen horario, (veh/h). FHMD = Factor de hora pico de máxima demanda. ii) Determinación del grupo de carriles para el análisis - Serán grupos de carriles separados cuando tenga bahías exclusivas de vuelta a la izquierda y a la derecha, los demás carriles directos se consideran en un grupo simple de carriles. - Será carril exclusivo de vuelta a la izquierda, cuando se tenga carriles de vuelta a la izquierda compartidos, para la cual, se deberá verificar los altos volúmenes de vuelta a la izquierda del carril compartido. Lo mismo se aplica en carriles exclusivos de giro a la derecha. - Para un acceso, cuando el flujo de vuelta a la izquierda en el carril de la extrema izquierda es menor que el flujo promedio en los demás carriles, se supone que los vehículos directos comparten el carril izquierdo y todo el acceso puede suponerse en un grupo de carriles simple. - Cuando el flujo de vuelta a la izquierda en el carril de la extrema izquierda es mayor que el flujo promedio en los demás carriles, el carril izquierdo se debe designar como un carril exclusivo de vuelta a la izquierda en un grupo de carriles separado.

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Donde: vI = Flujo actual de vuelta a la izquierda, (veh/h). va = Flujo total en el acceso, (veh/h). N = Número de carriles en el acceso. Figura N°1.2 Grupos de carriles habituales para su análisis

iii) Asignación de volúmenes a grupos de carriles La distribución de volúmenes no es equitativa entre carriles de un mismo movimiento, por tanto, el flujo ajustado para cualquier grupo de carriles será:

Donde: vi = Flujo de demanda ajustado en el grupo de carriles “i”, (veh/h). vgi = Flujo de demanda no ajustado en el grupo de carriles “i”, (veh/h). Ui = Factor de utilización de carril para el grupo de carriles “i” (tiene valores de 1,00; 1,05 y 1,10 para uno, dos, tres o más carriles en el grupo).

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Tabla N°1. 8 Factores sustitutivos por omisión de utilización de carril

Si el grupo de carriles cuenta con más carriles de los que figuran en esta tabla se recomienda realizar un estudio de campo o adoptar, para el grupo de carriles en cuestión, el mayor valor del factor U dado. Módulo del flujo de saturación El flujo de saturación se calcula mediante estudios de campo o con la siguiente expresión:

Donde: s = Flujo de saturación de carriles, expresado como el total para todos los carriles del grupo, bajo condiciones prevalecientes (veh/hv). s0 = Flujo de saturación en condiciones ideales, tomando usualmente como 1800 vehículos ligeros por hora de luz verde por carril, (vl/hv/c). N = Número de carriles del grupo. fA = Factor de ajuste por efecto de ancho de carril (Tabla Nº 9). fVP = Factor de ajuste por vehículos pesados (Tabla Nº 10). fP = Factor de ajuste por pendiente del acceso (Tabla Nº 11). fE = Factor de ajuste por la existencia de carriles de estacionamiento adyacentes al grupo de carriles, y la actividad de estacionamiento en ese carril. (Tabla Nº 12). fB = Factor de ajuste por paradas de autobuses. (Tabla Nº 13). fL = Factor de ajuste por localización de la intersección. (Tabla Nº 145.52). fMD = Factor de ajuste por vueltas a la derecha en el grupo de carriles. (Tabla Nº 15). fMI = Factor de ajuste por vueltas a la izquierda en el grupo de carriles. (Tabla Nº16).

44

Tabla N°1. 9 Factor de ajuste por ancho de carril (fA)

Tabla N°2.1 Factor de ajuste por vehículos pesados (fVP)

45

Tabla N° 2.2 Factor de ajuste por pendiente del acceso (fP)

Tabla N° 2.3 Factor de ajuste por estacionamiento (fE)

Tabla N°2.4 Factor de ajuste por paradas de autobuses (fB)

Tabla N° 2.5 Factor de ajuste por localización de la intersección (fL)

46

Tabla N°2.6 Factor de ajuste por giros a la derecha (fMD)

47

Tabla N° 2.7Factor de ajuste por giros a la izquierda (fMI)

48

Módulo de análisis de capacidad - La capacidad para cada acceso o grupo de carriles se calcula a partir de la ecuación:

ci = si (gi/C) - La relación volumen a capacidad v/c para cada acceso o grupo de carriles se determina con la ecuación :

Xi = (v/c) i = vi/(sigi/C) = (v/s)i/(gi/C) - El grado de saturación critico de la intersección se calcula a partir de la ecuación:

Módulo del nivel de servicio Se determina el nivel de servicio para cada grupo de carriles, para cada acceso y para toda la intersección mediante la demora media por detenciones por vehículo. Se plantea el siguiente procedimiento: - La demora uniforme (d1i), es la que ocurriría si los vehículos llegaran uniformemente distribuidos sin existir saturación durante ningún ciclo. Se expresa como:

Donde: d1i = Demora uniforme para el grupo de carriles “i”, (s/veh). C = Longitud de ciclo del semáforo, en segundos. Xi = (v/c) i = Grado de saturación para un acceso o un grupo de carriles i: gi = Tiempo verde efectivo para el acceso o grupo de carriles i, en segundos. - La demora incremental (d2i), considera las llegadas aleatorias, logrando que algunos ciclos se saturen. Se expresa como:

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Donde: d2i = Demora incremental para el grupo de carriles “i”, (s/veh). Xi = (v/c) i = Grado de saturación para un acceso o un grupo de carriles i: ci = Capacidad del acceso o grupo de carriles “i”, (veh/h). - La demora total (di), para el grupo de carriles “i” se expresa como:

Donde: di = Demora total para el grupo de carriles “i”, (s/veh). d1i = Demora uniforme para el grupo de carriles “i”, (s/veh). d2i = Demora incremental para el grupo de carriles “i”, (s/veh). - Es necesario ajustar la demora total (dia), ya que en la mayoría de los casos las llegadas de vehículos no son del todo aleatorias, sino que lo hacen en forma agrupada debido a la progresión en los semáforos y otros factores: Por lo tanto:

Donde: dia = Demora ajustada para el grupo de carriles “i”, (s/veh). di = Demora total para el grupo de carriles “i”, (s/veh). FP = Factor de ajuste por efecto de la progresión de los semáforos. (Tabla Nº17 - La demora en cualquier acceso (dA), se determina como un promedio ponderado de las demoras totales de todos los grupos de carriles del acceso, a través de la siguiente ecuación:

Donde: dA = Demora en cualquier acceso. (s/veh). nA = Número de grupos de carriles en el acceso A. dia = Demora ajustada para el grupo de carriles “i”, (s/veh). vi = Flujo de demanda ajustado en el grupo de carriles “i”, (veh/h).

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Tabla N° 2.8 Factor de ajuste (FD) por demora uniforme

La demora en la intersección (dI), se determina como un promedio ponderado de las demoras de todos los accesos de la intersección, según:

Donde: dI = Demora en la intersección. (s/veh). dA = Demora en cualquier acceso. (s/veh). vA = Flujo ajustado del acceso A. (veh/h) T = Número de accesos en la intersección 51

3.2.6 Técnicas de Análisis de datos Se van a realizar Conteos de vehículos y peatones, para luego ser procesados por los diversos formatos del análisis operacional de intersecciones reguladas por semáforos del HCM, utilizando las condiciones de tráfico, carril y semáforo; haciendo uso del ordenador y de esta manera poder realizar un próspero análisis de la situación actual en que se encuentra la intersección a evaluar. Se utilizarán los siguientes programas: AutoCAD 2014, Microsoft Excel

RECOMENDACIONES 1) La situación actual de congestionamiento y estado de las principales vías de TRUJILLO requiere de mayor atención por parte de las autoridades correspondientes. Es necesario implementar un plan a corto, mediano y largo plazo. Debe existir un plan de inversionesque contemple soluciones a los puntos más neurálgicos de la ciudad. Lamentablemente esto no es posible llevarlo a cabo solo con el esfuerzo y los recursos de la municipalidad, debe participar el Gobierno Central.

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