Ingenieria De Tránsito.docx

UNIVERSIDAD DE CUENCA

FACULTAD DE INGENIERIA

INGENIERIA CIVIL ANÁLISIS DE LA INTERSECCIÓN FRANCISCO MOSCOSO Y 27 DE FEBRERO, CUENCA Elaborado por: Álvarez U Raúl A Morocho A Sebastián I Patiño M Jennifer S Uyaguari P Johanna A.

Docente: Ing. Juan Avilés

Materia: Introducción a la Ingeniería del Transporte

Fecha de entrega: 18 de enero de 2019

Cuenca, Ecuador

ÍNDICE I.

INTRODUCCIÓN

2

II.

ANTECEDENTES

2

III.

OBJETIVOS

2

IV.

PLANIFICACIÓN PARA AFORO

3

V.

ANÁLISIS DE LA CIRCULACIÓN

6

A.

PARÁMETROS DE ENTRADA

6

B.

AJUSTE DE VOLÚMENES

7

C.

INTENSIDADES DE SATURACIÓN

8

D. VI.

Capacidad:

9

Relación v/c:

9

NIVEL DE SERVICIO

9

SEMAFORIZACIÓN

11

A.

MATRIZ DE FLUJO EQUIVALENTE

11

B.

INTERVALO DE CAMBIO DE FASE

13

C.

RELACIONES CON FLUJO CRÍTICO

14

D.

DETERMINACIÓN DEL CICLO SEMAFÓRICO

15

E.

EVALUACIÓN DEL TIEMPO DE VERDE EFECTIVO

15

F.

ASIGNACIÓN DE FASES

15

G.

CICLO SEMAFÓRICO

16

TRÁFICO PROMEDIO DIARIO ANUAL, TPDA

16

VII.

VIII. A. IX.

X.

Factor mensual. (Fm)

16

Factor semanal. (Fs)

17

Factor dia (Fd) y factor hora (Fh)

17

Factor TPDA. (FTPDA)

18

Cálculo TPDA

18

Proyección TPDA

19

PROYECCIONES

20

Proyección de matriz de Giros

22

PROPUESTA DE MEJORAS

22

Análisis de resultados:

25

CONCLUSIONES

25

XI.

BIBLIOGRAFÍA

26

XII.

ANEXOS

26

1

I.

INTRODUCCIÓN

Una intersección vial es una infraestructura vial donde se cruzan dos o más caminos, las cuales permiten a los usuarios el intercambio entre carriles dentro de la ciudad; es por ello que son puntos de conflicto entre los vehículos que las cruzan. En el siguiente proyecto se realizará un aforo vehicular de una intersección en un punto de la ciudad donde el flujo de vehículos juega un papel importante. Con los datos obtenidos se podrá determinar la capacidad de la intersección y el tráfico promedio diario anual (TPDA) utilizando factores de relación. Así mismo se establecerá el nivel de servicio en el que se encuentra actualmente y cuál podría alcanzar dentro de 5 años. Finalmente, con el análisis de todos los datos recopilados y calculados se podrá dar una solución a la intersección de estudio en caso de su colapso.

II.

ANTECEDENTES

En el análisis de servicio vial, las intersecciones forman una parte primordial en el tráfico. Esto sin decir que una intersección en mal estado puede acarrear problemas todo un sector de una ciudad. Es por eso que en el presente trabajo se analiza una intersección en la que se observó un posible conflicto, de manera que este caso sea analizado y en caso de existir un problema, plantear soluciones adecuadas. La intersección de la Av. Francisco Moscoso y Av. 27 de febrero de la ciudad de Cuenca, es la principal intersección de acceso para los estudiantes de la Universidad de Azuay y del colegio Asunción. El análisis es primordial en este sector de la ciudad y es por eso que problemas como excesivos tiempos de demora, congestionamientos, niveles de servicio, etc., no pueden ser aceptados. Lo primero que se observó en la intersección fue que en las horas pico, existía una demora considerable, debido a características como los giros a la izquierda desde la avenida Francisco Moscoso hacia la Av. 27 de febrero, o exceso de automóviles que parquean en la intersección. Es por eso que, desde ese primer enfoque, ya se observó pequeños deterioros que influenciaron para la realización del estudio de esta intersección semaforizada en particular.

III.

OBJETIVOS

Para la intersección de la Av. Francisco Moscoso y Av. 27 de febrero, se busca: ● ● ● ● ● ●

Determinar el tráfico promedio diario anual y su proyección dentro de cinco años Determinar su capacidad vial. Conocer el funcionamiento de las fases de sus semáforos. Conocer su proyección para los siguientes veinte años. Exponer observaciones de su funcionamiento. Plantear una propuesta de mejora.

2

IV.

PLANIFICACIÓN PARA AFORO

INTERSECCIÓN: Av. 27 de febrero y Av. Francisco Moscoso. TIPO DE INTERSECCIÓN: Cuatro ramas de circulación libre. FECHA DE AFORO: miércoles, 05 de diciembre de 2018. El conteo se realizó en un día laborable, para una mejor representación del comportamiento vehicular de la intersección. El conteo tuvo una duración de 9 horas, empezando a las 11:00 y finalizando a las 20:00. En las figuras 1 y 2 se presenta el mapa satelital y una foto panorámica de la intersección de estudio. Mientras que, en la figura 3 se esquematiza cómo se realizó el conteo vehicular, cuya notación se detalla en la tabla 1.

Figura 1: Mapa Satelital de la Intersección

Figura 2: Panorámica de la Intersección

3

Figura 3: Esquema de toma de datos de la Intersección

Simbología:

Tabla 1: Especificación de toma de datos de la Intersección, ver figura 3

Descripción de las Estaciones: Estación A

Estación B

Estación C

Estación D

Av. Francisco Moscoso. Dirección N-S.

Av. Francisco Moscoso. Dirección S-N.

Av. 27 de febrero. Dirección O-E

.Av. 27 de febrero. Dirección E-O.

Tabla 2: Especificación de las Estaciones de la Intersección

Se necesitaron 15 personas para el conteo de los vehículos en la intersección, las cuales fueron distribuidas de la siguiente forma:

4

ESTUDIANTES

ESTACIÓN

RESPONSABILIDAD

César Andrés Muñoz García

1

Peatones

Henry Ricardo González Castro

1

Giros

Sebastián Ismael Morocho Arenillas

1

Volumen

Jennifer Samantha Patiño Mendoza

2

Volumen

Johanna Alexandra Uyaguari Perea

2

Giros

Raúl Alberto Álvarez Unda

3

Volumen

Juan José Picón Mosquera

3

Giros

Paola Arminda Zúñiga Delgado

3

Peatones

Daniela Mishell Idrovo Leon

4

Volumen

Mateo André Ortega Palacios

4

Giros

María Paula Pérez Carrasco

1

Peatones

Juan José Vanegas López

1

Volumen

Paola Estefanía Guzmán Agudo

1

Giros

Patricio Javier Luna Abril

--

Logística

José Francisco Machado Serrano

--

Logística

Tabla 3: Asignación de tareas

5

V.

ANÁLISIS DE LA CIRCULACIÓN

El análisis de la intersección está basado en el siguiente esquema, propuesto por el HCM.

Figura 4: Esquema para desarrollo de análisis de la circulación.

A. PARÁMETROS DE ENTRADA Del aforo realizado, se identifica la hora pico de la tarde y de la noche. La de la tarde es de 12:30 a 13:30 (1660 v/h), mientras que el de la noche corresponde al de las 17:30 hasta las 18:30 (1568 v/h). Al tratarse de un trabajo de aplicación de conocimientos, se realiza el análisis solo para la primera hora pico (la de mayor saturación). Se recuerda que el análisis debería de ser aplicado en ambas horas pico, ya que la intersección podría presentar comportamientos diferentes en diferentes horas.

CONDI CIONES GEOMÉTRICAS

Tabla 4 Condiciones geométricas

6

Tabla 5 Condiciones tráfico

Tabla 6 Condiciones semafóricas

B. AJUSTE DE VOLÚMENES En la siguiente tabla se presenta un ajuste de los volúmenes para reflejar las intensidades de hora pico, los grupos de carriles a analizar y el ajuste por la distribución entre carriles. MI: Movimiento izquierdo MR: Movimiento recto MD: Movimiento derecho

Acceso

FORMUL ARIO DE AJUSTE DE VOLÚM ENES

A

B

C

D

Movimiento

MI

MR

MD

MI

MR

MD

MI

MR

MD

MI

MR

MD

Volumen de hora pico Vp (v/h)

7

384

33

104

405

16

21

186

156

242

91

15

FHMD

0,726

0,726

0,726

0,869

0,869

0,869

0,955

0,955

0,955

0,956

0,956

0,956

Int. pico Ip (v/h)

10

529

46

120

466

19

22

195

164

254

96

16

Grupo de Carriles

7

Int. del G.C Ig

585

605

381

366

Núm. de carriles N

1

2

1

1

Factor de utilización de carril U

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

Int. ajustada I (v/h)

585

605

381

366

Proporción de MI

0,02

0,20

0,06

0,69

Proporción de MD

0,08

0,03

0,43

0,04

1

Tabla 7 Formulario de ajuste de volúmenes

C. INTENSIDADES DE SATURACIÓN El análisis se lo realiza con una intensidad de saturación base, equivalente a 1800 v/h, al cual se le corrige con los factores de ajuste para cada acceso. Estos factores y los cálculos respectivos se presentan en la siguiente tabla:

Tabla 8 Factores saturación

ANÁLISIS DE CAPACIDAD

8

Capacidad:

ci: capacidad del grupo de carriles i si: flujo de saturación del grupo de carriles i gi/C: verde efectivo para grupo de carriles i Relación v/c:

Xi: (v/c)i : Relación para el grupo de carriles i vi: flujo de demanda actual o proyectado del grupo de carriles i si: flujo de saturación para el grupo de carriles i gi: tiempo de verde efectivo para el grupo de carriles i C: longitud de ciclo

D. NIVEL DE SERVICIO Para el cálculo de la demora de cada acceso, se emplean las siguientes fórmulas:

d: Demora de control por vehículo

Tabla 9 Demoras vehículos

d1: Demora de control uniforme d2: Demora incremental d3: Demora por cola inicial PF: Factor de ajuste de la progresión (Tabla 16-2, HCM)

C: Ciclo del semáforo en segundos

9

g: Duración en segundos del verde en el grupo de carriles Xi: Grado de saturación del carril

T: Duración del periodo de análisis (0.25h) Xi: Grado de saturación del acceso K: Factor de demora incremental, k=0.5 para intersecciones prefijadas l: Factor de ajuste por entradas de la intersección ci: Capacidad del acceso

Qb: Cola inicial al principio del periodo T ci: Capacidad del acceso T: Duración del periodo de análisis (0.25h) t: Duración de la demanda insatisfecha u: Parámetro de demora d: Demora media por control De lo cual resulta:

Para obtener un LOS de la intersección se halla la demora ponderada como sigue:

dA: demora del acceso A di: demora para el grupo de carriles i vi: flujo ajustado para el grupo de carriles i

vA: volumen ajustado del acceso di: demora de la intersección l: número de accesos de la intersección

10

Tabla 10 Nivel de servicio

VI.

SEMAFORIZACIÓN

Con la finalidad de facilitar la observación de los valores aforados, se utilizará la siguiente nomenclatura para las estaciones, en donde cada una cuenta con su debido giro a la izquierda o derecha como se observa en la siguiente gráfica:

Ave. Francisco Moscoso

Ave. 27 de Febrero

Figura 5: Estaciones de Aforo

A. MATRIZ DE FLUJO EQUIVALENTE Para la realización de la matriz de flujo equivalente se utilizó los valores de FHV y FHMD que se encuentran en la Tabla 4, se debe tomar en cuenta que cada vía cuenta con su respectivo FHMD, puesto que una de ellas cuenta con dos carriles, mientras que las otras cuentan con solo uno, por ende, influye en el flujo aforado.

11

ESTACIÓN FHV

A,B,C,D A B C D

FHMD

Hora Pico 12:30 a 13:30 0.984 0.726 0.869 0.955 0.956

Tabla 11: Factores de FHV y FHMD

Además, se utilizó el número de peatones que cruzan cada vía a la hora pico de estudio, dichos valores se expresan en la Tabla 5 y Figura 6.

Número de Peatones CRUCE

HORA PICO 12:30 a 13:30

I

155

II

17

III

52

IV

31

Tabla 12: Número de Peatones para cruce

●

Hora Pico

HORA PICO ANALIZADA

ESTACIÓN

A

B

C

D

Figura 6: Estaciones Peatonal

12:30 13:30

MATRIZ DE FLUJO

AFORO EQUIVALENTE

FACTOR UTILIZADO

582

1

38

3.93

33

59

1.29

BR

493

577

1

G. Izquierdo

BI

104

660

5.43

G. Derecho

BD

16

23

1.21

Recto

CR

342

364

1

G. Izquierdo

CI

21

25

1.1

G. Derecho

CD

156

199

1.20

Recto

DR

340

361

1

G. Izquierdo

DI

242

283

1.1

G. Derecho

DD

19

1.19

MOVIMIENTO

SÍMB

AFORO

Recto

AR

417

G. Izquierdo

AI

7

G. Derecho

AD

Recto

15

AFORO TOTAL

MATRIZ DE FLUJO EQUIVALENTE

457

613

519

597

AFORO TOTAL EQUIVALENTE

682

1259

587

663

Tabla 13: Matriz de Flujo Equivalente

12

B. INTERVALO DE CAMBIO DE FASE Para la obtención del intervalo de cambio de fase, se tomó las dimensiones de cada carril que pertenece a la intersección, dichos valores se encuentran en la siguiente ilustración:

Ave. Francisco Moscoso

Ave. 27 de Febrero

Figura 7: Geometría de la Intersección

Los cálculos del intervalo de cambio de fase de cada vía se encuentran en la siguiente tabla:

𝑌 = (𝑡 + Símbolo t v a w L Y

𝑣 𝑤+𝐿 )+( ) 2𝑎 𝑉

Variable Tiempo de resp. De cond. Velocidad promedio Aceleración promedio Ancho de la intersección Longitud del vehículo Intervalo de cambio de fase

Norte a Sur

Este a Oeste

1 sg 13.89 m/s 3 m/s2 8.04 m 10.07 m 6.1 m Yns= 4 + 1 =5 *Yeo= 4 + 2 =6

Tabla 14: Tiempos de limpieza de la Fase

●

Se debe tomar en cuenta que, al momento de obtener L se deberá considerar que, al contar con tres fases, la relevancia del valor de Este a Oeste será el doble.

13

C. RELACIONES CON FLUJO CRÍTICO En la intersección de estudio se encontró que el semáforo cuenta con tres fases para desfogar el flujo de la misma, dichas fases se detallan en la siguiente ilustración:

Figura 8: Fases del semáforo

Para la obtención de los valores de 𝑦(relación con flujo crítico) de cada fase, se utilizó la siguiente fórmula: Dónde 1800 equivale al flujo de saturación (referencia de México) Cuando se obtuvo los valores de “𝑦” se procedió a sumar los mismas, dándonos un resultado negativo en el ciclo óptimo. Estos valores se observan en la Tabla 8.

FASE

Nmax

𝑦

1

682

0.38

2

663

0.37

3

587

0.33

𝛴𝑦

Co

1.08

NEGATIVO

Tabla 15: Relaciones con flujos críticos pertenecientes a cada fase

Al contar con un valor negativo en el ciclo óptimo, se comprende que en la intersección puede estar ocurriendo lo siguiente: ● ● ●

La intersección ya no debería estar necesitando semaforización. No están bien configuradas las fases. Se debe reprogramar la fase de los semáforos.

Procediendo con la determinación del ciclo óptimo teórico que deberíamos obtener, se iteró el valor de la sumatoria para que el ciclo semafórico sea semejante al tiempo tomado en campo (dato con el que se cuenta, Co = 90s). Se realiza este procedimiento para describir cómo es el proceso de cálculo del ciclo óptimo, en el caso de que la ecuación de Webster hubiera sido válida.

14

Para ello es necesario conocer el porcentaje de influencia de cada fase, los mismos que se muestran en la siguiente tabla: Sumatoria de las tres fases= 1.08 Fase Porcentaje de Influencia 1 35.30 % 2 34.31 % 3 30.38 % Tabla 16: Porcentaje perteneciente a cada fase

Para proseguir con el cálculo, de la iteración se tomó el valor de 0.661 como la suma de todas las relaciones de flujo crítico “𝑦” de nuestra intersección, llegando a variar los “𝑦” de cada fase como se muestra en la siguiente tabla: Fase 1 2 3

y 0.233 0.227 0.201

Tabla 17: Relaciones con flujo crítico pertenecientes a cada fase

D. DETERMINACIÓN DEL CICLO SEMAFÓRICO Se debe tomar en consideración que para el valor de L fue necesario duplicar los valores del tiempo perdido de la fase de E a W, ya que, al contar con tres fases, en donde dos de ellas van en la dirección indicada anteriormente el valor de L variará. 𝐿 = 4 + 1 + 4 + 2 + 4 + 2 = 17 Ciclo Óptimo

1.5 ∗ (17) + 5 1 − (0.233 + 0.227 + 0.201)

89.97 seg

Tabla 18: Valor del ciclo óptimo

Como se observa este valor ya está más cercano a la realidad que fue de 90 seg. Por lo tanto, se tomó como válido el nuevo valor de las “𝑦” de cada fase.

E. EVALUACIÓN DEL TIEMPO DE VERDE EFECTIVO Para evaluar el tiempo efectivo se restó el valor de ciclo óptimo con la sumatoria del tiempo perdido de las fases.

F. ASIGNACIÓN DE FASES El tiempo asignado para cada fase se muestra a continuación:

15

Fase

Cálculo

Valor (sg)

1

0.233 ( ) ∗ 73 0.233 + 0.227 + 0.201

26

2

0.227 ( ) ∗ 73 0.233 + 0.227 + 0.201

26

3

0.201 ( ) ∗ 73 0.233 + 0.227 + 0.201

23

Tabla 19: Asignación del tiempo de cada fase Nota: Al sumar los valores de verde efectivo, el resultado difiere en 2s al calculado, esto se debe al redondeo al segundo superior que se hace en este análisis.

G. CICLO SEMAFÓRICO El ciclo semafórico que se obtuvo se encuentra en la Figura 9.

Figura 9: Ciclo semafórico de la Intersección (Iteración)

VII.

TRÁFICO PROMEDIO DIARIO ANUAL, TPDA

El cálculo del valor del Tráfico Promedio Diario Anual, (TPDA), se realiza mediante la multiplicación de los factores: mensual, semanal, diario y horario. Factor mensual. (Fm) El factor mensual corresponde a la relación entre el consumo de combustible del mes de aforo y el consumo promedio de combustibles en el Azuay (se toman datos del año 2016). Ver Tabla 20. Los combustibles se dividen en 87 octanos, 92 octanos y Diesel Premium. En el Fm, se debe tomar en cuenta el total de combustibles consumidos.

16

MES

87 OCTANOS 92 OCTANOS

DIESEL PREMIUM

SUMA

ENE

3,595,521

523,303

3,039,608

7.158.432

FEB

3,310,130

499,157

2,759,360

6.568.647

MAR

3,615,689

518,49

3,021,425

7.155.604

ABR

3,612,763

534,418

3,036,811

7.183.992

MAY

3,859,579

540,918

3,074,424

7.474.921

JUN

3,537,365

484,071

2,792,507

6.813.943

JUL

3,817,274

538,214

3,104,678

7.460.166

AGO

3,672,130

541,847

3,130,445

7.344.422

SEP

3,613,139

509,682

2,977,708

7.100.529

OCT

3,891,105

536,036

3,108,493

7.535.634

NOV

3,762,629

515,967

3,082,896

7.361.492

DIC

4,008,434

538,809

2,900,846

7.448.089

TOTAL

86.605.871

CONSUMO PROMEDIO MENSUAL

7217155,917 1,032

F. MENSUAL

Tabla 20 Factor mensual

Factor semanal. (Fs) Para el factor semanal tendríamos para el mes de febrero un factor igual a 1, por lo que para los meses de 30 días el Fs, sería de 1.071 y para los meses de 31 días 1.107. Se trabaja con el factor de 1.107 ya que el aforo se realizó en diciembre. Factor dia (Fd) y factor hora (Fh) El factor día se obtiene mediante el uso de un aforo vehicular de una semana, 24 horas al día. Se debe dividir el valor de vehículos aforados en una semana entre 7 días y ese valor se lo divide para el aforo del día en que se realizó el aforo personal. En nuestro caso, el aforo de 9 horas se realizó el día miércoles, por lo que la fórmula según la siguiente Tabla 21 sería: 𝐹𝑑 = (247327/7)/38630 = 0.915

CONTEO AUTOMÁTICO DE TRÁFICO Av. 12 de Abril

Calle principal: Estación: Fecha:

Av.Huayna Capac

Calle Secundaria: 194

13/MAYO/2013 -19/MAYO/2013

Hora

Lunes

Martes

Miérc.

Jueves

Viernes

Sábado

Domin. TOTAL

00:00-01:00

144

171

238

231

377

615

525

2301

01:00-02:00

68

63

142

193

276

452

464

1658

02:00-03:00

58

54

69

86

164

490

452

1373

03:00-04:00

70

65

64

74

96

310

273

952

04:00-05:00

104

79

83

87

140

173

159

825

17

05:00-06:00

228

227

219

220

231

239

137

1501

06:00-07:00

1070

1159

1087

1160

1181

537

302

6496

07:00-08:00

2481

2404

2477

2522

2481

1443

677

14485

08:00-09:00

2764

2592

2791

2793

2821

2052

183

15996

09:00-10:00

2590

2380

2517

2439

2661

2098

375

15060

10:00-11:00

2453

2492

2588

2479

2569

2228

329

15138

11:00-12:00

2370

2575

2467

2496

2784

2304

334

15330

12:00-13:00

2413

2408

2569

2538

2764

2088

278

15058

13:00-14:00

2357

2392

2507

2498

2822

2026

1270

15872

14:00-15:00

2297

2268

2270

2411

2521

1759

1330

14856

15:00-16:00

2715

2802

2581

2653

2778

1817

1399

16745

16:00-17:00

2746

2521

2443

2537

3152

1865

1399

16663

17:00-18:00

2578

2558

2421

2500

2710

1799

1309

15875

18:00-19:00

2653

2775

2576

2755

2420

1758

1432

16369

19:00-20:00

2125

2190

2148

2250

2361

1605

1310

13989

20:00-21:00

1572

1513

1745

1734

2135

1548

1079

11326

21:00-22:00

1079

1237

1244

1398

1780

1425

812

8975

22:00-23:00

727

783

904

1097

1476

1185

509

6681

23:00-24:00

340

397

480

567

924

805

290

3803

TOTAL F. HORARIO F. DIARIO

38002

38105

38630

39718

43624

32621

16627

247327

1,708

1,694

1,757

1,754

1,794

1,917

1,653

0,930

0,927

0,915

0,890

0,810

1,083

2,125

Tabla 21. Datos de un aforo 24/7, de intersección “similar” a la de este trabajo.

Para calcular el Fh se divide el aforo del día miércoles entre el valor de aforo de las horas en las que se realizó el aforo personal. 𝐹ℎ = 38630/21982 = 1.757 Factor TPDA. (FTPDA) El factor TPDA, para el día miércoles, es la multiplicación de todos los factores antes descritos. 𝑭𝑻𝑷𝑫𝑨 = 𝑭𝒉 ∗ 𝑭𝒅 ∗ 𝑭𝒔 ∗ 𝑭𝒎 = 𝟏. 𝟕𝟓𝟕 ∗ 𝟎. 𝟗𝟏𝟓 ∗ 𝟏. 𝟎𝟏𝟎𝟕 ∗ 𝟏. 𝟎𝟑𝟐 = 𝟏. 𝟖𝟑𝟕

Cálculo TPDA El cálculo del TPDA se da por el producto del factor TPDA (FTPDA), por el tráfico observado. 𝑇𝑃𝐷𝐴2018 = 𝑇𝑜 ∗ 𝑭𝑻𝑷𝑫𝑨 To es el tráfico aforado en campo (durante las 9 horas). El valor de Trafico Promedio Diario Anual, para un día en el 2018, en la intersección de análisis es de 22581 vehículos/día. Este valor lo podemos multiplicar por 365 días que tiene un año y obtendremos 8242065 vehículos/año, que cruzan la intersección. Se puede descomponer en los tipos de vehículos que cruzan por la intersección obteniendo:

18

TRÁFICO OBSERVADO 5 DIC 2018 CAMIONES ESTAC IÓN A B C D TOTAL %

LIV

2271 2423 3884 2823 11401 92,72%

BUS

73 5 79 8 165 1,34%

TRAILER

MOTOS

2 EJES 3 EJES 24 69 53 66 212 1,72%

0 2 3 2 7 0,06%

4E

5E

6E

0 0 0 0 0 0,00%

0 0 0 0 0 0,00%

0 0 0 0 0 0,00%

Total

50 2418 127 2626 178 4197 156 3055 511 12296 4,16% 100,00%

Tabla 22. Volumen de aforo

TPDA 2018 CAMIONES ESTAC IÓN

LIV

BUS

TRAILER 4E

A B C D TOTAL %

4171 4450 7133 5184 20938 93%

134 9 145 15 303 1%

MOTOS

2 EJES 3 EJES 44 127 97 121 389 2%

0 4 6 4 13 0%

5E

0 0 0 0 0 0%

0 0 0 0 0 0%

Total

6E 0 0 0 0 0 0%

92 233 327 286 938 4%

4441 4823 7708 5610 22581 100%

Tabla 23. TPDA calculado actual.

Proyección TPDA Anteriormente se realizó la matriz TPDA, esta misma matriz para el 2018, se la puede proyectar para el 2038, obteniendo el TPDA2038, A continuación, se muestra en la siguiente tabla.

TPDA 2038 CAMIONES ESTAC IÓN

LIV

BUS

TRAILER 4E

A B C D TOTAL %

4316 4605 7381 5365 21666 92,74%

138 9 149 15 312 1,33%

MOTOS

2 EJES 3 EJES 45 130 100 125 400 1,71%

0 4 6 4 13 0,06%

0 0 0 0 0 0,00%

5E 0 0 0 0 0 0,00%

Total

6E 0 0 0 0 0 0,00%

95 241 338 296 971 4,16%

4594 4990 7974 5805 23363 100%

Tabla 28 TPDA año 2038

19

VIII.

PROYECCIONES

Las proyecciones de tráfico, consiste en extrapolar a un futuro el tráfico actual, dependiendo del crecimiento poblacional del sector en estudio. El proyectar el TPDA, sirve para conocer un valor aproximado de automóviles que circulan en la interacción en 20 años hacia el futuro en este caso, se puede estimar para los años deseado. En cambio, estimar la matriz de giros sirve para conocer los posibles inconvenientes en las maniobras a realizarse en la intersección, ya que al aumentar el tráfico aumentarán los problemas de tránsito. Para la realización de los pronósticos se procede a determinar las tasas de crecimiento que se deben aplicar a los distintos vehículos. Cabe aclarar que los diferentes tipos de vehículos tienen diferentes tasas de crecimiento. Para determinar las tasas de crecimiento de los vehículos livianos, se usa el modelo logístico que tiene como base la Tasa de Motorización Tm, que significa cuántos vehículos tiene una ciudad en un año en particular por cada 1000 habitantes. Con la serie histórica de ™, se procede a encontrar una Tasa de Saturación Ts, para el cual Tm tiende a ser constante, mientras que la población y los vehículos livianos tienden a crecer. La ecuación a satisfacer será:

𝑇𝑚 = Dónde: Tm: Ts: a,b: t:

𝑇𝑠 1 + 𝑒 (𝑎+𝑏𝑡)

Tasa de Motorización para un año en particular (vehículos/1000 habitantes) Tasa de Saturación (vehículos/1000 habitantes) Constantes a determinar Tiempo

La forma lineal de esta ecuación, se la obtiene mediante álgebra y leyes de logaritmos, obteniendo como resultado:

(𝑎 + 𝑏𝑡) = 𝑙𝑛(

𝑇𝑠 − 1) 𝑇𝑚

𝑌 = 𝑎 + 𝑏𝑡 Donde Y es el valor que cambiará solo debido a Ts que es un dato impuesto y a Tm que es un dato para cada año. Al tener forma de recta la ecuación, hay como aplicar regresión lineal y determinar los valores de: a, que es la ordenada al origen y b, que es la pendiente de la recta. En el Anexo A1, se muestra la tabla de cálculos realizados para la obtención de las proyecciones, se varió el valor Ts, para obtener la mejor estimación lineal de los resultados, esto se comprobó mediante el valor de R cuadrado, llamado también, coeficiente de correlación de Pearson, otorgado al realizar la gráfica de los puntos Y en el tiempo, y su estimación lineal. El anexo A1, puede ser resumido en la siguiente gráfica que expone la variación en el tiempo de Y, y expresa su regresión lineal, con R cuadrado igual a 0.9106 para Ts=307.

20

3.00 2.50

Ln(Ts/Tm-1)

2.00 1.50 1.00 0.50 0.00 1960 -0.50

1970

1980

1990 2000 2010 y = -0.0613x + 122.73 R² = 0.9106

-1.00 -1.50

2020

Tiempo (año) Figura 10 Tiempo vs Y

La tasa de saturación, con la que se obtiene la mejor regresión lineal, es de Ts=307 veh/1000 habitantes. Con los datos del parque automotor, podemos proyectar la cantidad de vehículos livianos con un período cada 5 años hasta el 2040. Se proyecta desde el año 2015 para tener una predicción hasta el 2020, y así en adelante. Se utiliza la ecuación: 𝑛

√

𝑇𝐹 𝑇𝐴

−1=𝑖

Donde: TA= Tráfico Actual para el año k TF = Tráfico Futuro para el año k+5 n = Número de años transcurridos entre TA y TF (k+5-k=5) i = Tasa de crecimiento para los cinco años. La tasa de crecimiento de buses y camiones consideraremos la misma, y esta será directamente proporcional a la cantidad poblacional. Lo que quiere decir que crecerán en la misma tasa poblacional. Para determinar estos valores usamos la misma fórmula anterior, solo que en vez de TF y TA, usaremos PF (población futura) y PA (población actual), respectivamente. A continuación, se muestran las tasas de crecimiento vehicular. TASAS DE CRECIMIENTO VEHICULAR PERIODO LIVIANOS BUSES CAMIONES 2015-2020 2020-2025 2025-2030 2030-2035 2035-2040

4,61% 4,24% 3,93% 3,68%

2,83% 2,83% 2,83% 2,83%

2,83% 2,83% 2,83% 2,83%

3,48%

2,83%

2,83%

Tabla 24 Tasas de crecimiento

Con todos estos valores podemos expresar la matriz de giros en su forma porcentual, y con eso obtener para el año 2023 una matriz de proyección de giros.

21

A. Proyección de matriz de Giros

E1

MATRIZ DE GIROS E2 E3

E4

TOTAL

A B

0 120

59 0

2166 1755

193 751

2418 2626

C D

3234 192

116 1702

0 1161

847 0

4197 3055

SUMA

3546

1877

5082

1791

12296

Tabla 25

A B C D SUMA

MATRIZ DE GIROS PORCENTUAL E1 E2 E3 E4 0,00% 0,48% 17,62% 1,57% 0,98% 0,00% 14,27% 6,11% 26,30% 0,94% 0,00% 6,89% 1,56% 13,84% 9,44% 0,00% 28,84% 15,27% 41,33% 14,57%

TOTAL 20% 21% 34% 25% 100,00%

Tabla 26 Matriz de giros porcentual

MATRIZ DE GIROS PARA 2023 E1 E2 E3

E4

TOTAL

A

0

636

23362

2082

26080

B

1294

0

18929

8100

28324

C

34881

1251

0

9136

45268

D

2071

18358

12522

0

32951

SUMA

38247

20245

54814

19317

132623

Tabla 27 Matriz de giros año 2023

IX.

PROPUESTA DE MEJORAS

Ya que una de las acciones con mayor frecuencia que se realiza en la intersección a la hora pico es el giro a la izquierda desde la estación D, se propuso mejorar dicha acción, también se prohibirá el estacionamiento en la estación A, las fases se mantendrán las mismas, pero el tiempo de estas disminuirá. Aprovechando el ancho el de la Ave. 27 de Febrero de 8.05 metros, se decidió que la vía siga siendo de doble sentido, pero en el sentido E-W ahora se contará con dos carriles, en donde el de la derecha permitirá la acción de ir en dirección recta y derecha, mientras que el carril de la izquierda servirá solo para girar en dicha dirección. Las nuevas acciones de la intersección son presentadas en la siguiente ilustración.

22

Ave. Francisco Moscoso

Ave. 27 de Febrero

Figura 11: Acciones permitidas en la intersección con la propuesta

Como se puede observar el carril en color rojo sería el nuevo ajuste que se le daría a la intersección, con la obligación de que cuando un conductor se encuentre en esa vía se respete el giro obligatorio hacia la izquierda. Mientras que el carril en azul sería el nuevo carril en donde está permitido solo el giro a la derecha y la acción de seguir recto, junto a que el otro carril es solo para giros a la izquierda. Además, se realizará el cálculo del ciclo semafórico para esta nueva distribución de acciones sin alterar las fases con las que ya contábamos, por lo tanto, seguiremos con tres fases como se observa en la Figura 8. Al realizar esta variación la matriz de flujo equivalente se mantiene similar, sin embargo, los valores de 𝑦 de las fases son alterados, dichos valores se encuentran en la siguiente tabla: Fase 1 2 3

𝑦antiguo 682 663 587

𝑦 nuevos 584 380 587

El valor de 𝑦2 varía porque ahora el flujo crítico de la Fase 2 son las acciones rectas con giros a la derecha e izquierdos, siendo éste el menor.

Tabla 29: Valores de relaciones de Flujo Crítico

Con estos valores obtenemos una sumatoria de 𝛴𝑦 = 0.916, la que aún sigue siendo alta, sin embargo, se han realizados varias iteraciones hasta encontrar un ciclo semafórico óptimo, el cual resulta con una 𝛴𝑦 = 0.474 Por ende, para este valor resultante de la suma de las relaciones de flujos críticos, se procede a obtener el valor de cada “𝑦”, tomando en cuenta el porcentaje de importancia de cada fase los valores se encuentran en la siguiente tabla: Fase 1 2 3

Porcentaje 35.30 34.31 30.38

Sumatoria 0.474

Valor de Y 0.167 0.163 0.144

23

Tabla 30: Valores de relaciones de flujo crítico para propuesta

Se procede a determinar el ciclo semafórico con estos valores. Ciclo Óptimo

1.5 ∗ (17) + 5 1 − (0.167 + 0.163 + 0.144)

58 seg

Tabla 31: Ciclo óptimo para propuesta

Para dicho valor de ciclo óptimo el valor de tiempo de verde efectivo es el siguiente:

La asignación de fases se encuentra en la siguiente tabla: Fase

Cálculo

Valor (sg)

1

0.167 ( ) ∗ 58 0.167 + 0.163 + 0.144

14.07

2

0.163 ( ) ∗ 58 0.167 + 0.163 + 0.144

14.07

3

0.144 ( ) ∗ 58 0.167 + 0.163 + 0.144

12.46

Tabla 32: Tiempo para cada fase de la propuesta

El ciclo semafórico para la propuesta se encuentra en la siguiente ilustración:

Figura 12: Ciclo semafórico de la propuesta

Con los nuevos valores obtenidos, se vuelve a determinar el nivel de servicio de la propuesta como en el inciso V, mejorando las mejoras de la intersección.

24

Tabla 33 Nivel de servicio semafórico – propuesta (Ver anexo A3)

Análisis de resultados:

Demora de la intersección, dt (s/veh) Nivel de servicio de la intersección

SITUACIÓN ACTUAL

PROPUESTA

29.01

20.71

C

C

La propuesta que fue elegida mejora la demora de la intersección

Tabla 34 Análisis de resultados

X.

CONCLUSIONES

El análisis realizado para la intersección de la Av. 27 de febrero y la Av. Francisco Moscoso no es tan confiable como se esperaría. Esto se debe a múltiples razones, entre los más relevantes se sabe que, para el cálculo de los factores hora y día, los datos del aforo 27/7 tomados como referencia no corresponden a los de una intersección cercana a la de estudio. De la misma manera, para el cálculo del factor mes, los datos de combustible fueron del año 2016, ya que no se contaban con datos actualizados. Además, el flujo base de saturación tomado como 1800v/h, es un dato usado en México, mientras que para Ecuador no se tiene un valor prefijado. Por último, el aforo arroja dos horas pico, uno en la tarde y otro en la noche; sin embargo, el análisis fue realizado solo para el de 12:30 a 13:30, siendo necesario un análisis para cada caso, ya que podría presentarse un comportamiento diferente de la intersección. Se proyecta que el TPDA del año 2038 es de 23363 veh/día, mientras que el TPDA actual es de 22581 veh/día. Este valor es útil para análisis financiero, como es el diseño de pavimentos y otros proyectos a futuro. Respecto a la proyección de la hora pico, tenemos un volumen actual de 12296 veh/h y uno de 132623 veh/h para el año 2038. n incremento de aproximadamente 1000 vehículos por hora es crítico.

25

Una propuesta de solución para mejorar el nivel de servicio en la intersección, se enfoca en el acceso A, debido a que el flujo vehicular que transita por dicho acceso es abundante y como se sabe, existe una zona de estacionamiento, por lo que se propone eliminar dicha zona y hacerla transitable, es decir, que se plantean 2 carriles uno que sea exclusivo para la izquierda y otro para giros derechos y recto. Con la comparación realizada entre el nivel de servicio actual “C” y el de la propuesta “C”, se puede observar la mejora producida en función de las demoras. Estos equivalen a 29 s y 21s, respectivamente. Ocho segundos de diferencia representan una gran pérdida económica a lo largo del tiempo, tanto para cada individuo, como para el país. Uno de los inconvenientes que pueden presentarse al momento de querer ejecutar la propuesta es que los moradores del acceso a intervenir no estén del todo contentos debido a que ya no tienen esa facilidad de estacionamiento cerca de sus hogares. Dado que el valor de ciclo óptimo dio negativo, se concluye que la fórmula de Webster no es aplicable para este caso. Las principales causas para que este valor sea negativo es una mala configuración semafórica, la intersección ya colapsó, etc. Sin embargo, es de gran ayuda para obtener los porcentajes de influencia de cada fase, con los cuales se deberá iterar hasta que el ciclo semafórico teórico tenga similitud con la realidad.

XI.

BIBLIOGRAFÍA

Highway capacity manual, 2000. (2000). Washington, D.C.: Transportation Research Board. Cal y Mayor Reyes Spíndola, R., Cárdenas Grisales, J. and Radelat Egües, G. (2007). Ingeniería de tránsito. México.

XII.

ANEXOS

Anexo A1. Ts= POBLACION URBANA Años

VEHICULOS LIVIANOS Rural

Tm

Ln(Ts/Tm-1)

Veh/(1000 Hab)

307 Tm Ajustado

Livianos Ajustado

TASA DE MOTORIZACION

Ajustado

1969

93953

1935

20.60

2.63

35.655

3349

1970

98258

2435

24.78

2.43

37.632

3697

1971

102760

3173

30.88

2.19

39.703

4079

1972

107469

3529

32.84

2.12

41.869

4499

1973

112394

3921

34.89

2.05

44.135

4960

1974

117544

4638

39.46

1.91

46.501

5465

1975

122907

5710

46.46

1.72

48.971

6018

1976

128516

6588

51.26

1.61

51.546

6624

1977

134380

8106

60.32

1.41

54.228

7287

1978

140512

8877

63.18

1.35

57.018

8011

1979

146923

11193

76.18

1.11

59.918

8803

1980

153627

11632

75.71

1.12

62.929

9667

1981

160637

12070

75.14

1.13

66.050

10610

1982

167967

13383

79.67

1.05

69.282

11637

1983

173494

14695

84.70

0.96

72.624

12599

1984

179202

15453

86.23

0.94

76.076

13632

26

1985

185098

16113

87.05

0.93

79.636

14740

1986

191188

18887

98.79

0.75

83.303

15926

1987

197478

18847

95.44

0.80

87.074

17195

1988

203976

18806

92.20

0.85

90.946

18550

1989

210687

23028

109.30

0.59

94.917

19997

1990

217619

20648

94.88

0.80

98.981

21540

1991

224848

22202

98.74

0.75

103.134

23189

1992

232318

22353

96.22

0.78

107.372

24944

1993

240036

22504

93.75

0.82

111.689

26809

1994

248011

21940

88.46

0.90

116.078

28788

1995

256250

25658

100.13

0.73

120.533

30886

1996

264763

27067

102.23

0.69

125.048

33108

1997

273559

30957

113.16

0.54

129.613

35456

1998

282647

31006

109.70

0.59

134.223

37937

1999

292038

35703

122.25

0.41

138.868

40554

2000

301740

42924

142.26

0.15

143.540

43311

2001

311764

44586

143.01

0.14

148.231

46213

2002

320575

44282

138.13

0.20

152.932

49026

2003

329636

52737

159.99

-0.08

157.634

51961

2004

338952

56664

167.17

-0.18

162.328

55021

2005

348532

63779

182.99

-0.39

167.006

58206

2006

358383

71180

198.61

-0.61

171.658

61519

2007

368512

71206

193.23

-0.53

176.277

64960

2008

378927

71232

187.98

-0.46

180.854

68530

2009

389637

71599

183.76

-0.40

185.382

72231

2010

400649

71965

179.62

-0.34

189.852

76064

2011

411973

78243

189.92

-0.48

194.258

80028

2012

423616

79906

188.63

-0.47

198.593

84127

2013

435589

85904

197.21

-0.59

202.850

88359

2014

447900

91431

204.13

-1

207.024

92726

2015

460559

105061

228

-1

211.111

97228

2016

473576

64254

136

0

215.104

101867

2017

486961

219.000

106644

2018

500724

222.796

111559

2019

514876

226.488

116613

2020

529428

230.074

121807

2021

544391

233.553

127143

2022

559777

236.922

132623

2023

575598

240.180

138247

2024

591866

243.328

144017

2025

608594

246.365

149936

2026

625795

249.291

156005

2027

643482

252.108

162226

2028

661669

254.816

168603

2029

680369

257.417

175138

2030

699599

259.912

181833

2031

719372

262.303

188693

2032

739703

264.593

195720

2033

760610

266.783

202917

2034

782107

268.877

210290

2035

804211

270.876

217841

2036

826941

272.784

225575

2037

850313

274.603

233498

2038

874345

276.336

241612

2039

899057

277.986

249925

2040

924467

279.557

258440

27

2041

950595

281.050

267164

2042

977462

282.469

276102

2043

1005088

283.817

285260

2044

1033495

285.096

294645

2045

1062705

286.311

304263

2046

1092740

287.462

314121

2047

1123625

288.553

324225

2048

1155382

289.588

334584

2049

1188036

290.567

345204

2050

1221614

291.495

356093

Anexo A2.

Anexo A3.

28