congestion de transito (2)
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OAXACA DE JUÁREZ, OAXACA DICIEMBRE 2012
INSTITUTO TECNOLÓGICO DE OAXACA
DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE LA TIERRA
INGENIERÍA CIVIL
CONGESTIÓN DE TRÁNSITO
PRESENTA:
C. DAFNE KAREN GARCÍA AQUINO
SUBSECRETARÍA DE EDUCACIÓN SUPERIOR DIRECCIÓN GENERAL DE EDUCACIÓN SUPERIOR TECNOLÓGICA
INSTITUTO TECNOLÓGICO DE OAXACA
i
ÍNDICE
Pág.
1. INTRODUCCIÓN ........................................................................................................... 1
1.1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ............................................................................... 1
1.2. JUSTIFICACIÓN ................................................................................................................... 2
1.3. OBJETIVO ............................................................................................................................. 3
1.4. METODOLOGÍA ................................................................................................................... 3
2. CONGESTIONAMIENTO DE TRÁNSITO ..................................................................... 4
2.1. CONTROL DE TRÁNSITO .................................................................................................. 5
2.1.1. FLUJO VEHICULAR EN UNA VÍA URBANA RÁPIDA ........................................... 9
2.1.2. FLUJO VEHICULAR EN UNA ARTERIA CON SEMÁFOROS ............................ 11
2.1.3. FLUJO VEHICULAR EN UN CONJUNTO DE INTERSECCIONES ................... 13
2.2 VOLUMEN DE TRÁNSITO ................................................................................................ 15
2.2.1. USO DE LOS VOLÚMENES DE TRÁNSITO ......................................................... 16
2.2.2. CARACTERÍSTICAS DE LOS VOLÚMENES DE TRÁNSITO ............................ 17
2.2.3. AJUSTE Y EXPRESIÓN DE VOLÚMENES DE TRÁNSITO ................................ 19
2.3. ANÁLISIS DE LA CONGESTIÓN .................................................................................... 20
2.3.1. SIGNIFICADO ANALÍTICO DE LA CONGESTIÓN ............................................... 21
2.3.2. ANÁLISIS DETERMINÍSTICO DEL CONGESTIONAMIENTO ............................ 22
2.3.3. ANÁLISIS DE INTERSECCIONES CON SEMÁFOROS CON RÉGIMEN D/D/1
................................................................................................................................................... 22
2.3.4. ANÁLISIS DE CUELLO DE BOTELLA .................................................................... 22
2.3.5. ANÁLISIS PROBABILÍSTICO DE LÍNEAS DE ESPERA...................................... 22
2.4. CONGESTIONAMIENTO Y CONTAMINACIÓN AMBIENTAL.................................... 23
3. BIBLIOGRAFÍA ........................................................................................................... 26
4. ANEXOS ..................................................................................................................... 27
1
1. INTRODUCCIÓN
Los temas que se presentan en este capítulo son los siguientes; el planteamiento del
problema, la justificación, objetivos y la metodología a emplear para desarrollar el
proyecto de investigación, estos tienen el propósito de destacar la importancia de la
vialidad en la ciudad de Oaxaca de Juárez.
1.1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
La congestión de tránsito ha ido en aumento en gran parte del mundo, desarrollado o no,
y todo indica que seguirá agravándose, constituyendo un peligro cierto que se cierne
sobre la calidad de vida urbana. El explosivo aumento del parque de automóviles y el
indiscriminado deseo de usarlos, por razones de comodidad o estatus, especialmente en
los países en desarrollo, ejercen una gran y creciente presión sobre la capacidad de las
vías públicas existentes. Los fuertes impactos negativos de la congestión, tanto
inmediatos como de largo plazo, exigen esfuerzos multidisciplinarios para mantenerla bajo
control, mediante el diseño de políticas y medidas apropiadas, no siendo sencillo
encontrar las soluciones más indicadas. Todo señala que debe intentarse un conjunto de
acciones sobre la oferta de transporte, así como sobre la demanda, a fin de racionalizar el
uso de las vías públicas.
El control de la congestión forma parte de la elaboración de una visión estratégica de
largo plazo del desarrollo de una ciudad, que permita compatibilizar la movilidad, el
crecimiento y la competitividad, tan necesarias actualmente, con la sostenibilidad de la
urbe y su calidad de vida. El tema es complicado y exige una alta capacidad profesional y
de liderazgo de parte de las autoridades urbanas y de transporte.
Los fuertes impactos negativos de la congestión, tanto inmediatos como de largo plazo,
exigen esfuerzos multidisciplinarios para mantenerla bajo control, mediante el diseño de
políticas y medidas apropiadas, no siendo sencillo encontrar las soluciones más
indicadas. Todo señala que debe intentarse un conjunto de acciones sobre la oferta de
transporte, así como sobre la demanda, a fin de racionalizar el uso de las vías públicas.
2
1.2. JUSTIFICACIÓN
En los últimos años, especialmente a partir de principios del decenio de 1990, el aumento
de la demanda de transporte y del tránsito vial ha causado, sobre todo en las ciudades
grandes, mayor congestión, demoras, accidentes y problemas ambientales. La congestión
de tránsito se ha transformado en un flagelo de particular severidad, que se manifiesta en
los países industrializados como también en los que están en desarrollo. Afecta tanto a
automovilistas como a usuarios del transporte colectivo y acarrea pérdida de eficiencia
económica y otros efectos negativos para la sociedad. Preocupante es que esta expresión
de los tiempos actuales se haya ido acentuando, sin tener visos de alcanzar un cierto
límite, transformándose en una pesadilla que amenaza la calidad de vida urbana.
Las últimas décadas han visto un aumento explosivo de la cantidad de vehículos
motorizados en los países en vías de desarrollo, fruto de diversos factores, como el
aumento del poder adquisitivo de las clases socioeconómicas de ingresos medios, el
mayor acceso al crédito, la reducción relativa de los precios de venta y una mayor oferta
de vehículos usados. La creciente disponibilidad de automóviles ha permitido una mayor
movilidad individual, que sumada al crecimiento de la población de las ciudades, la menor
cantidad de habitantes por hogar y la escasa aplicación de políticas estructuradas de
transporte urbano, ha potenciado la congestión. Aunque la mayor movilidad individual
facilitada por el automóvil pueda considerarse positiva, tiene como contrapartida un uso
más intensivo del espacio destinado a la circulación.
La consecuencia más evidente de la congestión es el incremento de los tiempos de viaje,
especialmente en las horas punta, que alcanza en algunas ciudades niveles bastante
superiores a los considerados aceptables. Además, la lentitud de desplazamiento
exacerba los ánimos y fomenta el comportamiento agresivo de los conductores. Otro
resultado es la agudización de la contaminación ambiental. Su relación con la congestión
es un aspecto que aún requiere ser estudiado en mayor profundidad, si bien existen
valiosos antecedentes obtenidos en algunas ciudades de América Latina. La polución
afecta la salud de todos, por lo que debiera ser mantenida por debajo de exigentes
límites. Sin embargo, no sólo debe pensarse en la contaminación local, pues los vehículos
emiten también gases de efecto invernadero, lo que otorga al tema una dimensión global
que no puede obviarse.
A lo señalado deben agregarse otros importantes efectos perjudiciales, tales como mayor
cantidad de accidentes, aumento del consumo de combustibles en el transporte y, en
general, de los costos operacionales de los vehículos. Agrava la situación el hecho de que
la congestión perjudica no sólo a los automovilistas, sino también a los usuarios del
transporte colectivo, que en los países en vías de desarrollo son personas de ingresos
menores; además de magnificar sus tiempos de viaje, tiene un resultado posiblemente
aún más lamentado, cual es hacer subir el valor de los pasajes.
3
1.3. OBJETIVO
Analizar la operación del flujo, su aspecto social y en el tránsito urbano, a fin de proponer
las funciones, normas y operacionalidad de este servicio, para que eleve el nivel de vida
de los usuarios y del tránsito urbano de la ciudad de Oaxaca de Juárez, Oaxaca.
1.4. METODOLOGÍA
La rapidez con que se agudiza la congestión de tránsito en las ciudades grandes hace
imperativo que las autoridades adopten un enfoque apropiado para adaptar los sistemas
de transporte urbano, tanto el transporte público como el uso de los autos en las áreas u
horas conflictivas. Una primera preocupación debe ser mitigar los efectos de la congestión
sobre quienes no la crean o hacen un escaso aporte a ella, para lo cual es necesario:
a) Afianzar y recuperar, donde pudiera haberlo perdido, el carácter de bien público
del sistema vial, facilitando la libre circulación de quienes no contribuyen a la
congestión o lo hacen en forma poco significativa. Principalmente, se trata de
asegurar al transporte público rutas expeditas, darle determinadas preferencias de
circulación, y donde sean apropiados, carriles segregados para que no se vea
demorado por la congestión;
b) Asegurar espacios adecuados para los peatones;
c) Mantener bajo control la emisión de contaminantes, y
d) Acotar la congestión para evitar que ponga en peligro la calidad de vida y
sostenibilidad de las ciudades.
Reducir la congestión tiene también como consecuencia disminuir las emisiones de
contaminantes atmosféricos, puesto que el sistema de transporte, en la mayoría de las
ciudades del mundo, es uno de los principales responsables de la polución atmosférica.
Por ello, una estrategia integrada para atacar estos dos problemas puede conducir a
soluciones más eficientes que la aplicación de medidas aisladas para combatir cada uno
de ellos en forma separada.
Junto con ello, es necesario construir una visión estratégica de largo plazo del desarrollo
de la ciudad, que permita compatibilizar la movilidad, el crecimiento y la competitividad,
tan necesarias actualmente, con la sostenibilidad de la urbe y su calidad de vida. El tema
es complejo y exige una alta capacidad profesional y de liderazgo de parte de las
autoridades urbanas y de transporte, y tal vez podría facilitarse con el establecimiento de
una autoridad única de transporte en zonas metropolitanas.
4
2. CONGESTIONAMIENTO DE TRÁNSITO
La palabra congestión es utilizada frecuentemente en el contexto del tránsito vehicular.
Habitualmente se entiende como la condición en que existan muchos vehículos circulando
y cada uno de ellos avanza lenta e irregularmente. La causa fundamental de la congestión
es la fricción o interferencia entre los vehículos en el flujo de tránsito. Hasta un cierto nivel
de tránsito, los vehículos pueden circular a una velocidad relativamente libre, determinada
por los límites de velocidad, la frecuencia de las intersecciones, y otras condicionantes.
Sin embargo, a volúmenes mayores, cada vehículo adicional estorba el desplazamiento
de los demás, es decir, comienza el fenómeno de la congestión. La causa fundamental de
la congestión es la fricción o interferencia entre los vehículos en el flujo de tránsito, los
vehículos pueden circular a una velocidad relativamente libre, determinada por los límites
de velocidad, la frecuencia de las intersecciones, y otras condiciones. Entonces, una
posible definición objetiva seria: la congestión es la condición que prevalece su la
introducción de un vehículo en un flujo de tránsito aumenta el tiempo de circulación de los
demás. A medida que aumenta el tránsito, se reducen cada vez más fuertemente las
velocidades de circulación. La figura 1 presenta, mediante la función t=f(q), el tiempo (t)
necesario para transitar por una calle, a diferentes volúmenes de transito (q). La otra
curva, d(qt)/dq=t+qf´(q), se deriva de la anterior. La diferencia entre ambas curvas
representa, para cualquier volumen de tránsito (q), el aumento del tiempo de viaje de los
demás vehículos que están circulando, a causa de la introducción de vehículo adicional.1
Figura 1. Representación esquemática del congestionamiento de tránsito.
Fuente: Bull, Congestión de tránsito, p. 24.
1 Bull, Congestión de Tránsito, pp. 23-24.
5
Cuando la capacidad se amplió en carreteras muy utilizadas, retardo reducido puede
resultar efímero. Esto lleva a algunos observadores a concluir que la ampliación de las
carreteras es una pérdida de tiempo y dinero. Otros van más lejos, afirmando que
empeora las cosas, ya que más personas se retrasan y más emisiones se producen
después de la instalación ampliada llena de nuevo con el tráfico. Algunos lo han
comparado con la compra de un cinturón grande para hacer frente al problema de la
ganancia de peso. Pero esta analogía es engañosa, ya que trata de viajes como
simplemente un mal hábito, e ignora el papel de la movilidad en la facilitación de las
interacciones sociales y las transacciones económicas. Si bien la expansión de la
capacidad en las áreas de densa actividad puede no eliminar la congestión, todavía
puede traer beneficio social y económico significativo al acomodar una mayor actividad.2
2.1. CONTROL DE TRÁNSITO
Un sistema de control automatizado de tránsito es el proceso que constituye el
movimiento de vehículos a lo largo (y también a lo ancho) de la red urbana, cuyo
desplazamiento es regulado por el conjunto de semáforos estratégicamente colocados en
diferentes intersecciones que los justifican, por sus características de flujo vehicular. Para
su observación se introduce un subproceso de muestreo, mediante el cual se determina la
intensidad o el volumen de vehículos por hora y/o ocupancia, así como su velocidad de
circulación, etc. Este proceso se muestrea en la computadora digital y ahí, mediante el
recurso de algoritmos de computo, se determina aquella asignación de tiempos de verde
para los semáforos que permitan el máximo desplazamiento de vehículos, o la mayor
velocidad, o la mínima demora; dependiendo de la forma en que se exprese el objetivo.
La figura 2 muestra este proceso.3
Figura 2. Sistema automatizado de control de transito.
Fuente: Martínez, Control de Tránsito Urbano, p. 212.
2 Taylor, Rethinking Traffic Congestión, s/p.
3 Martínez, Control de Tránsito Urbano, pp. 211-212.
6
Con el propósito de entender los problemas de tránsito, es importante realizar una
interpretación de manera grafica de los dos elementos que la originan: la demanda
vehicular es la cantidad de vehículos que requieren desplazarse por un determinado
sistema vial u oferta vial. Se entiende que dentro de la demanda vehicular se encuentran
aquellos vehículos que están circulando sobre el sistema vial, los que se encuentran en
cola esperando circular y los que deciden tomar rutas alternas, de esta manera la oferta
vial o capacidad representa la cantidad máxima de vehículos que finalmente pueden
desplazarse o circular en dicho espacio físico. La oferta vial es caracterizada por su
capacidad con base en el número de carriles y las velocidades de desplazamiento se
puede decir entonces4:
a) Si demanda vehicular < oferta vial, el flujo será no saturado y los niveles de
operación variarán de excelentes a estables, es lo deseable.
b) Si demanda vehicular = oferta vial, se llega a la capacidad del sistema. El tránsito
se torna inestable y se puede llegar a la congestión.
c) Si demanda vehicular > oferta vial, el flujo será forzado, presentándose
detenciones frecuentes y grandes demoras, es lo no deseable.
d) Por lo tanto, si demanda vehicular ≤ oferta vial, no existiría mayor problema en el
manejo del tránsito.
Figura 3. Comparación entre la demanda vehicular y la oferta vial.
Fuente: Cal, Ingeniería de Tránsito, p. 16.
Las ciudades dependen grandemente de sus sistemas de calles, ofreciendo servicios de
transporte. Muchas veces, estos sistemas tienen que operar por arriba de su capacidad,
con el fin de satisfacer los incrementos de demanda por servicios de transporte originando
obviamente problemas de tránsito, cuya severidad por lo general se puede medir en
términos de accidentes congestionamiento. A continuación se enuncian cinco factores
4 Cal, Ingeniería de Tránsito, pp. 14-16.
7
que podrían ser los contribuyentes a estos problemas y que deben ser tomados en cuenta
en cualquier intento de solucionarlos5:
a) Diferentes tipos de vehículos en la misma vialidad.
b) Superposición del tránsito motorizado en vialidades inadecuadas.
c) Falta de planificación en el tránsito.
d) El automóvil no considerado como una necesidad pública.
e) Falta de asimilación por parte del gobierno y del usuario.
Mediante el análisis de los elementos del flujo vehicular se pueden entender las
características y el comportamiento del tránsito, requisitos básicos para el planeamiento,
proyecto y operación de carreteras, calles y sus obras complementarias dentro del
sistema de transporte. Uno de los resultados más útiles del análisis del flujo vehicular es
el desarrollo de modelos microscópicos y macroscópicos que relacionan sus diferentes
variables como el volumen, la velocidad, la densidad, el intervalo y el espaciamiento.
Estos modelos han sido la base del desarrollo del concepto de capacidad y niveles de
servicio aplicado a diferentes tipos de elementos viales.6
La figura 4 muestra un par de vehículos consecutivos a los cuales se les han asociados
atributos tanto en el tiempo como en el espacio. Así, por ejemplo, el paso es el tiempo
necesario para que el vehículo recorra su propia longitud, y la brecha o claro es el
intervalo de tiempo libre disponible entre los dos vehículos, equivalente a la separación
entre ellos medida desde la defensa trasera del primer vehiculo hasta la defensa
delantera del segundo vehiculo, divida por la velocidad (la del segundo vehiculo o la del
grupo de vehículos si todos ellos viajaban a la misma velocidad).7
Figura 4. Relación de tiempo y espacio entre vehículos. Fuente: Cal, Ingeniería de Tránsito, p. 290.
Las características del flujo vehicular a través de sus tres variables principales: flujo (q),
velocidad (v) y densidad (k), relacionadas mediante la ecuación fundamental del flujo
vehicular es: . La variable más fácil de medir es el flujo (q), por esta razón
usualmente se considera la densidad (k) como la variable dependiente.
5 Cal, Ingeniería de Tránsito, pp. 17-19.
6 Cal, Ingeniería de Tránsito, p. 276
7 Ibíd, p. 290.
8
Por consiguiente, uno de los objetivos finales que busca el ingeniero de tránsito, es el de
optimizar la operación de los sistemas de tránsito existentes y el de intervenir en el
proyecto de sistemas viales futuros bastantes eficientes. La medida de efectividad que
entran en el objetivo definido como una función, inherentes en el criterio de optimización,
serán aquellas que se puedan expresar como una función de las variables de tránsito
presentes en el problema, llamadas variables de decisión.8
En general los modelos de flujo vehicular se pueden clasificar en dos grandes clases:
microscópicos y macroscópicos. Los modelos microscópicos consideran los
espaciamientos y las velocidades individuales de los vehículos, con base en la teoría del
seguimiento vehicular. Los modelos macroscópicos describen la operación vehicular en
término de sus variables de flujo, generalmente tomadas como promedio. A su vez, estos
modelos de flujo vehicular son las bases de la simulación microscópica y macroscópica.
En la figura 5 se muestra la relación del flujo vehicular.9
Figura 5. Relación fundamental del flujo vehicular.
Fuente: Cal, Ingeniería de Tránsito, p. 294.
La coordinación de semáforos es una de las formas más eficientes de reducir demoras,
consumo de combustibles. La coordinación consiste en establecer ciclos, repartos y
desfases en una vía o red, de manera tal que los vehículos puedan desplazarse a una
cierta velocidad, procurando que las interrupciones generadas por luz roja sean mínimas.
Los parámetros importantes que deben considerarse para la coordinación de un sistema
8 Cal, Ingeniería de Tránsito, p. 294.
9 Cal, Ingeniería de Tránsito, p. 296.
9
con el ciclo, que normalmente será común para todos los semáforos coordinados, el
reparto o distribución de tiempos en verde, y el desfase que es el periodo que transcurre
entre el comienzo de una fase especifica en un semáforo y su comienzo en la intersección
siguiente.10
2.1.1. FLUJO VEHICULAR EN UNA VÍA URBANA RÁPIDA
En la figura 6 se aprecia la trayectoria de un vehiculo que se desplaza a lo largo de una
vía urbana rápida, seguido por otros vehículos que se mantienen a una distancia tal que
prácticamente no existe interacción entre ellos. La línea punteada en la figura 6 b, c, y d
indican la velocidad media del flujo vehicular. Así se aprecia que conforme aumenta la
densidad (mas vehiculo por kilometro de distancia) o disminuye la distancia que separa a
los vehículos, la velocidad media va siendo menor y mas variable resulta ser la velocidad
de punto. En el momento de llegarse a la saturación de la capacidad, los vehículos se
mueven de una manera que puede considerarse como casual con una velocidad media
relativamente baja.11
Un viaje en coche típico consiste en ralentí, aceleración, crucero y desacelerar. La
proporción de un viaje que pasa en estas diferentes etapas dependerá del
comportamiento del conductor (por ejemplo, agresivo vs leves hábitos de conducción), el
tipo de carretera (por ejemplo, autopista vs arterial), y el nivel de congestión de
tráfico. Nos puede mostrar gráficamente estos factores a través de un perfil de velocidad
del vehículo, un gráfico que muestra la velocidad en el tiempo. La cantidad de CO2 que se
emite durante el viaje va a variar en función de estos factores. Dado un perfil de velocidad
específica y detallada sobre el vehículo, se puede estimar las emisiones de CO2 mediante
un modelo de vehículo de emisiones. Investigadores de la Universidad de California en
Riverside (UCR) han desarrollado estos modelos de emisiones para diferentes tipos de
vehículos. Hemos recogido una gran cantidad de datos, tanto en el laboratorio como en el
camino en el mundo real el tráfico. Estos modelos bien validados proporcionan la base
para la estimación de las emisiones de CO2 bajo diferentes condiciones de conducción
con una amplia variedad de vehículos.12
Las descripciones mostradas en la figura 6 dejan ver que en general, el movimiento de un
vehiculo queda condicionado, en cuanto a su velocidad, por la presencia de los otros
vehículos. Cuando la densidad de los vehículos, en la vía rápida consideran es muy baja
el flujo se denomina libre, al aumentar el numero de vehículos por kilometro de la vía
urbana rápida, se establece un fenómeno de competencia entre los conductores de
vehículos, deben realizarse maniobras de rebase pasando a ocupar otro carril. Si la
densidad es relativamente alta, esta maniobra afecta el flujo de los vehículos en el carril
empleado para remplazar.13
10
Bull, Congestión de Tránsito, p. 67. 11
Martínez, Control de tránsito Urbano, p. 235. 12
Barth, Traffic Congestion and Greenhouse Gases, s/p. 13 Martínez, Control de tránsito Urbano, pp. 236-237.
10
Figura 6. Descripción cualitativa del flujo vehicular en el plano espacio-tiempo.
Fuente: Martínez, Control de tránsito Urbano, p. 236.
En la figura 7 se muestra esquemáticamente la variación lineal de la velocidad con
respecto a la densidad. Ahora intuitivamente, se puede observar que la cantidad de
vehículos que pasa en la unidad de tiempo (volumen o intensidad en vehículos/hora) va
aumentando desde cero cuando la densidad es cero (no hay vehículos circulando), hasta
llegar a un máximo para volver a disminuir y alcanzar nuevamente el valor cero cuando la
densidad es la máxima y los vehículos apenas se mueven o lo hacen de manera errática
o casual. Es decir, podemos aceptar que la intensidad varía como la curva de segundo
grado (parábola) que también aparece en la figura 7.14
Con base en los diagramas incluidos en la figura 7 apreciamos que para ejercer una
buena estrategia de control será necesario instalar dispositivos tales que permitan medir
la densidad de flujo, una serie de puntos a lo largo de la vía urbana. Una de las formas
para generar esta información, consiste en instalar un par de detectores de presencia de
vehículos, encargados de contar los vehículos que pasan. Si en el mismo instante, se lee
el número acumulado de vehículos que han pasado por cada uno de ellos, la densidad se
calcula como:
en donde N1, N2 representan el contaje de vehículos en
cada detector leído en el mismo instante, y de d es la distancia entre los detectores.15
14
Martínez, Control de Tránsito Urbano, p. 237. 15
Ibíd, p. 238.
11
Figura 7. La variación de la velocidad y del volumen con respecto a la densidad
vehicular.
Fuente: Martínez, Control de tránsito Urbano, p. 237.
2.1.2. FLUJO VEHICULAR EN UNA ARTERIA CON SEMÁFOROS
La introducción de un sistema de control permite organizar mejor el flujo y lograr una
mayor uniformidad en el mismo, así como un mayor aprovechamiento de la capacidad de
la vía. Cuando el volumen en ambas direcciones es relativamente bajo, el flujo se realiza
con cierta facilidad, aunque puede originar una reducción de la velocidad de los vehículos
al llegar a la intersección o punto de cruce (demora). Cuando los volúmenes son
importantes, se justifica la instalación de un semáforo actuando como dispositivo de
control para regular el flujo, otorgando una cierta cantidad de tiempo de verde a cada uno
de los movimientos vehiculares que son posibles de acuerdo con la geometría de la
intersección.
Lo cual, se describirá cualitativamente, el flujo en una avenida que tiene una serie de
calles transversales, consideremos, como lo sugiere la figura 8, dos intersecciones
denominadas A y B, con una distancia de 300 metros entre ellas. En cada una de ellas
existe un semáforo con cierto reparto de tiempo de ciclo, representado por las líneas
verticales, en donde el tiempo del rojo, para el movimiento que se analiza esta
representado por una línea llena y el tiempo de verde se presenta como un espacio en
blanco. La suma de tiempo de verde mas el rojo y un cierto tiempo de ámbar, usado en la
transición de la luz verde a la luz roja constituyen el tiempo de ciclo.16
16
Martínez, Control de tránsito Urbano, p. 241.
12
Figura 8. Coordinación del encendido de verde en una avenida.
Fuente: Martínez, Control de tránsito Urbano, p. 240.
Hay diferentes dispositivos o maneras de mantener el control las cuales son17:
a) Control de tiempos fijos. Podemos considerar un conjunto de semáforos con un
cierto reparto que funciona las 24 horas de cada día. Estos semáforos pueden
estar coordinados de manera que, para condiciones promedio, la operación del
tránsito sea aceptable. En este caso el sistema de control funciona como un
sistema abierto, es decir, sin retroalimentación alguna. Su eficiencia es desde
luego limitada y puede decirse que, en condiciones de cierta densidad, su función
principal es la de evitar la ocurrencia de accidentes.
b) Control con tres planes de tiempo fijo. Ligeramente mejor que el anterior seria un
sistema que pudiera varias sus repartos y los desfasamientos de acuerdo con la
hora del día, de manera que, a las horas de máxima demanda, entrarán en
operación un plan a las condiciones promedio para esas horas. Los otros dos
planes, cada uno de ellos consiste en un conjunto de valores para el tiempo de
ciclo y para los repartos y desfasamientos, entraran a funcionar, por ejemplo, uno
en altas horas de la noche y otro en las horas restantes.
c) Control de tiempo de verde variable. En un sistema como este, existirá en cada
intersección un tiempo de verde mínimo, y un tiempo máximo de verde, de manera
que ahora el tiempo del ciclo resulta variable en función de la demanda de paso de
los vehículos detectados. El encendido de verde puede ser coordinado de modo
que los vehículos que circulan en ambos sentidos lo hagan sin detenerse en
ninguna intersección, siempre que conserven una velocidad prefijada. Dado que
17
Martínez, Control de tránsito Urbano, pp. 242-246.
13
solo existen detectores en los accesos laterales este tiempo de control se
denomina semiactuado por el tránsito.
d) Control por computadora. Es posible ejercer un control más eficiente del flujo
vehicular, la computadora que se pretende utilizar se encarga de procesar toda la
información que le envían los detectores. Con esta información se diseña, en
forma dinámica, un plan de operación de cada intersección, de acuerdo con los
volúmenes muestreados, y tomando en cuenta también las ocupancias. La
computadora además, tomando en cuenta las velocidades calculadas, podrá
diseñar una coordinación, en el encendido del verde de los semáforos, de modo
que el flujo ocurra lo mas uniformemente posible y con el mínimo numero de
paradas de vehículos en las intersecciones.
2.1.3. FLUJO VEHICULAR EN UN CONJUNTO DE INTERSECCIONES
Para propósitos de simplificación del análisis y diseño de una coordinación, es
conveniente buscar las avenidas a las calles de un sentido, por las que se mueven
grandes cantidades de vehículos. Esto aplica en ocasiones una reducción en la eficiencia
para el movimiento de los vehículos en las direcciones transversales. Es importante
considerar lo que ocurre en las intersecciones cuando la cantidad de vehículos que
circulan en las direcciones transversales pueden, llegar a ser comparables o a la de la
dirección considerada principal, consideramos inicialmente una intersección, la que se
ilustra en la figura 9, en donde aparece una avenida en una dirección y una calle de un
solo sentido en la dirección transversal.18
Figura 9. Intersección formada por una avenida y una calle transversal.
Fuente: Martínez, Control de tránsito Urbano, p. 249.
La grafica de la figura 10a describe adecuadamente el flujo vehicular en la intersección,
cuando las calles que forman la intersección tiene una longitud apreciablemente grande,
es decir, cuando su capacidad para almacenar vehículos no se excede. En consecuencia
la figura 10b para ciclos muy grandes muestra en la línea interrumpida un aumento en la
demora producida por la intersección anterior, que se superpone sobre la curva demorada
18
Martínez, Control de tránsito Urbano, p. 249.
14
ilustrada en la figura 10ª resultando la curva marcada con punto y raya en la figura 10b.
En la virtud de la capacidad de almacenamiento es limitada es posible que ocurra una
variación en el valor de tiempo de ciclo optimo, haciéndolo relativamente algo menor.19
Figura 10. Grafica ilustrando la variación de la demora con el tiempo de ciclo, cuando el flujo vehicular es constante.
Fuente: Martínez, Control de tránsito Urbano, p. 250.
Se puede ver entonces que para definir la eficiencia en la operación de una intersección,
es necesario conocer la intensidad y la ocupancia en cada uno de los accesos, además
de la cola de vehículos en espera y la geometría de la intersección, como datos para
formular las decisiones pertinentes. Suponiendo que el ciclo ya haya sido escogido, de
acuerdo con un cierto criterio de optimización, nos proponemos a considerar el aspecto de
la decisión óptima de reparto y de desfasamiento en una determinada intersección.20
La tabla 1 deja ver la amplitud del enfoque de la teoría de control para ser aplicado en el
problema del control de tránsito. En realidad los diferentes aspectos que ahí se insertan
engloban las actividades normales de la ingeniería de tránsito, cuando se trata de
implementar un sistema con cualquier nivel de sofisticación, o características
tecnológicas. La diferencia principal, en cada caso, será el intervalo de tiempo en el que
se realiza el muestreo de las variables de observación y, consecuentemente el tiempo
necesario para formular una decisión acorde. Cuando se trata de instalar un sistema de
tiempos fijos, la recolección de datos puede requerir tiempo de orden de semanas o
meses y la formulación de las estrategias de operación otro intervalo semejante. Por otro
lado, cuando se emplea una computadora, como soporte para la formulación de la
estrategia optima de operación, esos mismos intervalos de tiempo se convierten al orden
de los minutos. La calidad y la eficiencia de los resultados en cada caso deben medirse
19
Martínez, Control de tránsito Urbano, pp. 250-251. 20
Ibíd, p. 253.
15
en relación con el costo que involucra la adopción de uno u otro de los sistemas de control
a introducir, a la manera, por ejemplo, de una relación costo/beneficio.21
Tabla 1. La correspondencia entre los conceptos de la teoría del control y la
operación de un sistema de control de tránsito.
Fuente: Martínez, Control de tránsito Urbano, p. 255.
2.2 VOLUMEN DE TRÁNSITO
Los medios físicos y estáticos del tránsito tales como las, carreteras, las calles, las
intersecciones, las terminales, etc.; están sujetos a ser solicitados y cargados por
volúmenes de tránsito, las cuales poseen características especiales (ocupan un lugar) y
temporales (consumen tiempo). Las distribuciones especiales de los volúmenes de
tránsito generalmente resultan del deseo de la gente de efectuar viajes entre
determinados orígenes y destinos, las distribuciones temporales de los volúmenes de
tránsito son el producto de los estilos y formas de vida que hacen que la gente siga
determinados patrones de viaje basados en el tiempo, durante ciertas épocas del año. Al
proyectar una carretera o calle, depende fundamentalmente del volumen de transito o
demanda que circulará durante un intervalo de tiempo dado, los errores que se comentan
en determinación de estos datos ocasionarán que la carretera o calle funcione durante el
período de proyecto. Los estudios sobre volúmenes de tránsito son realizados con el
propósito de obtener información relacionada con el movimiento de vehículos y/o
personas sobre puntos o secciones específicas dentro de un sistema vial.22
21
Martínez, Control de Tránsito Urbano, pp. 254-255. 22
Cal, Ingeniería de Tránsito, p. 168.
16
En ingeniería de tránsito, los conteos se realizan para obtener estimaciones de23:
a) Volumen. Es el numero de vehiculo (o personas) que pasan por un punto durante
un tiempo específico.
b) Tasa de flujo. Es la frecuencia a la cual pasan los vehículos (o personas) durante
un tiempo específico menor a una hora, expresada como una tasa horaria
equivalente.
c) Demanda. Es el número de vehículos (o personas) que desean viajar y pasan por
un punto durante un tiempo específico.
d) Capacidad. Es el número máximo de vehículos que pueden pasar por un punto
durante un tiempo específico.
Como se observa la demanda es una medida de número de vehículos (o personas) que
esperan ser servidos, distinto de los que son servidos (volumen) y de los que pueden ser
servidos (capacidad). Cuando la demanda es menor que la capacidad, el volumen es
igual a la demanda por lo que los conteos o aforos que se realicen son mediciones de la
demanda existente. La figura 11 ilustra dos situaciones de mediciones en que el volumen
no refleja a la demanda.
Figura 11. Situaciones de conteos o aforos en el volumen no refleja la demanda.
Fuente: Cal, Ingeniería de tránsito Urbano, p. 169.
2.2.1. USO DE LOS VOLÚMENES DE TRÁNSITO
De una manera general los datos sobre volúmenes de tránsito son ampliamente utilizados
en los siguientes campos24:
a) Planeación.
b) Proyecto.
c) Ingeniería de tránsito.
23
Cal, Ingeniería de Tránsito, pp. 168-169. 24
Ibíd, pp. 175-177.
17
d) Seguridad.
e) Investigación.
f) Usos comerciales.
Específicamente, dependiendo de la unidad de tiempo en que se expresen los volúmenes
de tránsito estos se utilizan para25:
a) Volúmenes de tránsito anual (TA).
b) Volúmenes de tránsito promedio diario (TPD).
c) Volúmenes de tránsito horario (TH).
d) La tasa de flujo (q).
2.2.2. CARACTERÍSTICAS DE LOS VOLÚMENES DE TRÁNSITO
Los volúmenes de tránsito siempre deben ser considerados como dinámicos, por lo que
solamente son precisos para el período de duración de los aforos. Sin embargo es
importante tener un conocimiento de sus características, para así programas aforos, y
prever con la debida anticipación la actuación de las fuerzas al control de transito y labor
preventiva, por ejemplo, si se sabe que en semana santa se va a tener un mayor numero
de accidentes de transito, debe planear una campaña preventiva para actuar antes y
durante esa semana. En esta semana no debe realizarse trabajos de reparación normal
en la calle o carretera, por lo tanto, es fundamental en la planeación y operación de la
circulación vehicular, aun mas es también importante conocer las variaciones de los
volúmenes de tránsito en función de su distribución por carriles, su distribución direccional
y su composición.26
Tratándose de tres o más carriles de operación en un sentido, el flujo se semeja a una
corriente hidráulica. Así, al medir los volúmenes de tránsito por carriles, en zona urbana.
La mayor velocidad y capacidad, generalmente se logran en el carril del medio; las
fricciones laterales, como paradas de autobuses y taxis y las vueltas izquierda y derecha
causan un flujo mas lento en los carriles extremos, llevando al menos volumen el carril
cercano a la acera en carretera, a volúmenes bajos y medios suelen ocurrir lo contrario,
se reservan el carril cerca de la faja separadora central para vehículos mas rápidos y para
rebases, en autopista de tres carriles con altos volúmenes de tránsito rurales o urbanas,
por lo general hay mayor volúmenes en el carril inmediato a la faja separadora central.27
Los volúmenes de tránsito tienen marcados períodos punta, en los que se concentran un
gran numero de viajes. Generalmente, ellos se deben a que al comienzo del día se
produce el inicio de gran cantidad de actividades, lo que induce a muchas personas a
desplazarse en forma casi simultánea a su sitio de trabajo o estudio. Un fenómeno
parecido, aunque menos acentuado, se produce en la tarde al concluir el período laboral
y comercial. En consecuencia, la congestión se puede aliviar en la medida en que sea
25
Cal, Ingeniería de Tránsito, p. 177. 26
Cal, Ingeniería de Tránsito, p. 178. 27
Ídem.
18
factible repartir los inicios de las diferentes jornadas a lo largo de un período más
extenso.28
En cuanto a la distribución direccional el fenómeno común que se presenta en el flujo de
transito es de volúmenes máximos hacia el centro en la mañana y hacia la periferia en la
tarde y noche. En cambio ciertas arterias urbanas que comunican “centro de gravedad”
importantes no registran variaciones direccionales muy marcadas en los volúmenes de
tránsito un ejemplo de estos pueden citarse en el caso del Anillo Periférico de la Cd. de
México en su tramo entre el Viaducto y Naucalpan, donde las distribuciones direccional es
bastante equilibrada, tanto en las horas de máxima demanda de la mañana, como en la
tarde. La composición vehicular se mide en términos de porcentaje con respecto al
volumen total por ejemplo porcentaje de automóviles, de autobuses y de camiones. En
nuestro medio como es el caso de México y Colombia a nivel rural, es muy común
encontrar porcentajes típicos o medios del orden de 60% automóviles, 10% autobuses y
30% camiones, con variaciones de ± 10% dependiendo del tipo de carretera, al hora del
día y día de la semana.29
Es importante conocer la variación del volumen dentro de las horas de máxima demanda
y cuantificar la duración de los flujos máximos, para así realizar la planeación de los
controles del tránsito para estos periodos durante el día tales como la prohibición de
estacionamientos, prohibición de ciertos movimientos de vuelta y disposición de los
tiempos de los semáforos. Estos significa que existen periodos cortos con tasas de flujo
muchos mayores a la de la hora misma. Para la hora de máxima demanda se llama factor
de hora de máxima demanda FHMD, a la reacción entre los volúmenes horarios de
máxima demanda VHMD, el volumen máximo Qmax; que representa durante un periodo
dado dentro de la dicha hora. Matemáticamente se expresa como30:
Donde: N = Número de períodos durante la hora de máxima demanda.
Con respecto a volúmenes de tránsito, ´para obtener el tránsito promedio anual TPDA,
como se vio anteriormente es necesario disponer del numero total de vehículos que pasan
durante el año por el punto de referencia mediante aforos continuos a lo largo del todo el
año, ya sea en el periodos horarios, diarios, semanales o mensuales. Sin embargo se
pueden conseguir datos en las casetas de cobro para las carreteras de cuota mediante
contadores automáticos instalados y en estaciones maestras de gran mayoría de la
carretera de la red vial primaria de la nación. No obstante, antes de que los resultados se
puedan generalizar se debe analizar la variabilidad de la muestra para así estar seguro
con cierto nivel de confiabilidad, que esta se pueda aplicar a otros números de casos no
incluidos.31
28
Bull, Congestionamiento de Tránsito, p. 105. 29
Cal, Ingeniería de Tránsito, p. 179. 30
Ídem. 31
Cal, Ingeniería de Tránsito, p. 191.
19
2.2.3. AJUSTE Y EXPRESIÓN DE VOLÚMENES DE TRÁNSITO
Los dos numerales descritos anteriormente indican las relaciones que existen entre los
volúmenes de tránsito. El primero, relaciona volúmenes de tránsito horarios (THYVHP)
con volúmenes diarios en términos de tránsito promedio diario anual (TPDA), el segundo
relaciona volúmenes obtenidos por muestreos (TPDS) con volúmenes poblacionales
(TPDA). Por lo tanto es necesario contar con estaciones maestras de aforo permanente o
periódico que permitan determinar factores de expansión y ajustes aplicables a otros
lugares que tengan comportamientos similares y en los cuales se efectuarían aforos en
períodos cortos. Por lo que a través de una clasificación adecuada de las vialidades y los
aforos es posible establecer el patrón básico de variación del volumen de transito para
cada tipo de carretera o calle. Generalmente no es posible aforar en todos los tramos al
mismo tiempo debido a la alimentación del personal, recursos y equipo. Para tal efecto se
utiliza la técnica de muestreo, para esta manera ajustar los aforos en las demás
estaciones (de cobertura o no maestras) donde se han tomado datos en períodos cortos.32
Permite crear un cuadro general de la forma en que se mueven los vehículos para ir de
una zona a otra dentro de la ciudad; permite detectar los obstáculos de flujo que hacen
que el conductor opte por rutas de mayor longitud para evitarlos; y sugiere una idea de
fluctuación de las intensidades de vehículos, detectando ciertos periodos del día como
críticos (las denominadas “horas pico” para el tránsito). En esta primera fase,
generalmente conviene zonificar la ciudad para clasificar el tipo de flujo que ocurre en
cada zona durante diferentes periodos del día (mañana, tarde etc.) en esta zonificación se
puede realizar con cierta facilidad cuando previamente se conoce la ciudad. El flujo puede
clasificarse en la forma siguiente33:
a) Flujo a través.
b) Flujo circulante o interior.
c) Flujo terminal o inicial.
En la construcción de una carretera o en el mejoramiento de una carretera existente,
debería basarse no solamente en los volúmenes normales actuales sino también en la
incrementación que se espera utilice en la nueva carretera o la existente, se clasifican los
proyectos de carreteras así34:
a) Proyectos de construcción. Es el conjunto de todas las obras de infraestructura a
ejecutar en una carretera nueva proyectada, o en un tramo faltante mayor al 30%
de una carretera existente y/o en variantes (libramientos).
b) Proyectos de mejoramiento. Consiste básicamente en el cambio de
especificaciones y dimensiones de la carretera o puentes; para lo cual, se hace
necesaria la construcción de obras en infraestructura ya existente, que permitan
una adecuación de la carretera a los niveles de servicio requeridos por el tránsito
actual y proyectado.
32
Ibíd, p.196. 33
Martínez, Control de Tránsito Urbano, p. 285. 34
Cal, Ingeniería de Tránsito, p. 202.
20
c) Proyectos de rehabilitación. Actividades que tienen por objetivo reconstruir o
recuperar las condiciones iniciales de la carretera, de manera que se cumplan las
especificaciones técnicas con que fue diseñada.
2.3. ANÁLISIS DE LA CONGESTIÓN
Uno de los objetivos principales de los ingenieros de tránsito y trasporte, es el de planear,
diseñar y operar sistemas viales de manera eficiente, tal que las demoras inducidas a los
usuarios sean mínimas. Las demoras pueden causarlos los dispositivos para el control de
tránsito al interrumpir el flujo y las ocasionadas por la misma corriente vehicular en
situaciones de flujo continuo. En el primer caso, todos los tipos de semáforos, así como
las señales de “alto y ceda el paso” producen detenciones en un viaje normal. en el
segundo caso, se tienen demoras periódicas producto de incidentes o cierres eventuales
de un carril o una calzada. La influencia de todas estas demoras puede medirse como una
relación de demora, que consiste en la diferencia entre la relación de movimiento
observado y relación del movimiento que se considera normal para diferentes tipos de
vías urbanas. Con estos datos se puede conocer, comparativamente, cuales calles de la
cuidad están en condiciones más críticas. Las demoras y las colas, resultado del
congestionamiento, es un fenómeno de espera comúnmente asociado a muchos
problemas de tránsito. La teoría de las colas, mediante el uso de algoritmos y modelos
matemáticos, es una herramienta importante para el análisis de este fenómeno.35
Cooperativa de sistemas vehiculares han sido identificados como una solución
prometedora para superar las necesidades actuales y futuras de la seguridad del tráfico
en aumento y la eficiencia, mientras que la prestación de servicios de información y
entretenimiento y de valor añadido en movimiento. Para lograr sus objetivos, los sistemas
cooperativos vehiculares se basa en las comunicaciones inalámbricas entre vehículos y
con los nodos de infraestructura, y tendrá que lidiar con los nodos altamente dinámicos,
difíciles condiciones de propagación, y los requisitos estrictos de aplicación. Al mirar a
aplicaciones cooperativas y su tráfico de datos, así como las asignaciones de espectro
existentes y previstos para los sistemas vehiculares cooperativos, existe el riesgo de que
los canales de radio correspondientes podrían ser fácilmente saturado si no se usan
algoritmos de control. La saturación de los canales de radio daría lugar a inestabilidad de
las comunicaciones vehiculares, y por lo tanto en una operación ineficiente de los
sistemas cooperativos. Como un ejemplo de las próximas redes ubicuas que contribuyen
a la visión de "un millar de radios por persona," sistemas vehiculares cooperativas deben
ser diseñados para escalar a altas densidades de radios sin una coordinación
centralizada, mientras que al mismo tiempo garantizar los requisitos de la práctica
aplicaciones y servicios, por ejemplo, las necesidades más exigentes de las aplicaciones
activas de seguridad vial. En este trabajo, estudiar y clasificar los distintos métodos
descentralizados para el control de la carga en los canales de radio y garantizar la
capacidad de cada vehículo para detectar y comunicar con los vehículos vecinos
afectados, con especial énfasis en los enfoques basados en la potencia de transmisión y
control de la frecuencia. Finalmente, se discuten los desafíos de la investigación abierta
35
Cal, Ingeniería de Tránsito, pp. 328-329.
21
por la que se imponen distintos requisitos de aplicación y posibles contradicciones
existentes.36
2.3.1. SIGNIFICADO ANALÍTICO DE LA CONGESTIÓN
En general la capacidad de un sistema es el número máximo de entidades que pueden
ser procesadas por unidad de tiempo. De allí, la congestión ocurre porque el sistema tiene
una capacidad limitada y por qué la demanda colocada y el proceso mismo tiene un
carácter aleatorio. La capacidad es la tasa máxima y su inverso es el intervalo máximo;
entonces, puede decirse que cada unidad consume un tiempo por medio tp en ser
procesado (servido de)37:
Si las entidades llegan a una tasa ƛ por unidad de tiempo, entonces el tiempo total de procesamiento por la entidad será de38:
, para ƛ ≤ µ
, para ƛ > µ Este se ilustra en la parte a) de la figura 12.
Figura 12. Significado de la congestión.
Fuente: Cal, Ingeniería de tránsito Urbano, p. 330.
El significado práctico de la congestión se ilustra en la parte b) de la figura 12 cuya
explicación analítica es la siguiente39:
a) Para el rango de llegadas, 0 < ƛ < , no hay congestión, , ya que .
36
Sepulcre, Congestión and Awareness Control in Cooperative Vehicular Systems, s/p. 37
Ídem. 38
Ídem. 39
Cal, Ingeniería de Tránsito, p. 330.
22
b) Para ƛ > , existe congestión puesto que o lo que es lo mismo Si
ƛ se incrementa hasta que se aproxime a µ, las demoras de se incrementan aun
más.
c) Para cualquier nivel de demanda ƛ mayor que la capacidad de µ, ƛ > µ, la cola
crecerá infinitamente si el nivel de demanda permanece constante. Si ƛ varia,
entonces la cola empezará a disiparse, siempre y cuando ƛ caiga por debajo de µ.
2.3.2. ANÁLISIS DETERMINÍSTICO DEL CONGESTIONAMIENTO
El análisis de determinístico consiste en el cálculo preciso del valor de una variable en
función de ciertos valores específicos que toman otras variables. En situaciones de
congestionamiento, donde los patrones de llegada y servicios son altos, los enfoques de
nivel macroscópico son los que más se aproximan a este fenómeno, describiendo la
operación vehicular en términos de sus variables de flujo, generalmente tomadas como
promedios.40
2.3.3. ANÁLISIS DE INTERSECCIONES CON SEMÁFOROS CON RÉGIMEN D/D/1 La intersección con semáforos es uno de los ejemplos más típicos de un fenómeno de
espera, puesto que por la presencia de la luz roja siempre existirá en formación de colas
de vehículos. La capacidad de un acceso a un intersección con semáforos se expresa en
términos de flujo de saturación .Cuando el semáforo cambia a verdad, el paso a través de
la línea de ALTO se incrementa rápidamente a una tasa equivalente al flujo de saturación,
la cual se mantiene constante hasta que la cola se disipa o hasta que termina el verde.41
2.3.4. ANÁLISIS DE CUELLO DE BOTELLA
En vialidades de flujo continuo, los cuellos de botella se presentan básicamente en
aquellos tramos donde la sección trasversal reduce su ancho en términos del número de
carriles. En aquellas situaciones donde la demanda vehicular (llegadas) al inicio del
cuello de botella supera la capacidad (salidas) de este, se presentan problemas de
congestión justamente en el tramo anterior del cuello de botella.42
2.3.5. ANÁLISIS PROBABILÍSTICO DE LÍNEAS DE ESPERA
Las relaciones que se muestran son completamente validas solamente para condiciones
de estado estacionario, esto es, ellas solamente se aplican cuando los patrones de
llegada y servicios se sostienen por largos periodos. Por tanto, este enfoque no se puede
aplicar a aquellas situaciones de máxima demanda en la cuales de flujo de llegadas ƛ
exceden capacidad µ. De allí que, para tener condiciones de flujo en estado estacionario
debe cumplirse ƛ < µ.Se genera una cola cuando los usuarios (vehículos) llegan a una
40
Ibíd, p. 333. 41
Cal, Ingeniería de Tránsito, p. 333. 42
Ibíd, p. 339.
23
estación de servicio cualquiera, ya sea, por ejemplo, un estacionamiento, una
intersección con semáforo o no, un cuello de botella”, un enlace de entrada a una
autopista. Los vehículos llegan al sistema a una tasa de llegadas A. entran a la estación
de servicio si está desocupada, donde son atendidos a una tasa media de servicio µ,
equivalente a la tasa de salidas. Si la estación de servicio está ocupada se forman en la
cola a esperar ser atendidos.43
2.4. CONGESTIONAMIENTO Y CONTAMINACIÓN AMBIENTAL
La congestión vehicular y la contaminación atmosférica son dos grandes problemas que
aquejan a las ciudades modernas, especialmente en países en desarrollo. Ambos
problemas tienen causas comunes. La congestión se produce por la operación de
vehículos motorizados en calles y avenidas de capacidad limitada. La contaminación se
produce porque las emisiones contaminantes, de las que los vehículos son responsables
en una fracción importante, sobrepasan la capacidad de absorción y dilución de la cuenca
en que se ubica la ciudad. Por lo tanto, será razonable esperar que las políticas de
transporte y las medidas para reducir la congestión en una ciudad tengan también efecto
en la contaminación atmosférica. Los contaminantes atmosféricos se pueden clasificar en
dos grandes grupos44:
a) Los que tienen efectos locales y regionales. Los principales contaminantes
atmosféricos son el material particulado, el dióxido de azufre, el monóxido de
carbono, el ozono, los óxidos de nitrógeno y compuestos orgánicos volátiles.
Además, muchos metales pesados se encuentran presentes en el material
particulado en la atmósfera. Los contaminantes atmosféricos pueden tener
variados efectos. Los principales son la incidencia en la salud de la población, los
perjuicios a la vegetación y ecosistemas, los daños a materiales, y la reducción de
visibilidad. Debido a su mayor importancia, el análisis se centra en sus efectos en
la salud humana, aunque no deben desconocerse los demás impactos.
b) Los que tienen efectos globales o planetarios. Los principales contaminantes
globales son los llamados gases efecto invernadero (GEI). Los más importantes
son el dióxido de carbono (CO2), el metano (CH4), el óxido nitroso (N20), y el
ozono troposférico (O3). Estos gases atrapan la radiación infrarroja remitida al
espacio por la Tierra, por lo que un incremento en su concentración produce el
calentamiento de la atmósfera (PICC, 2001), con consecuencias en el clima, como
es un aumento de fenómenos climáticos extremos. Estos gases tienen una larga
vida y se distribuyen en toda la atmósfera, de modo que su efecto no depende del
lugar en que se emitan.
Los vehículos motorizados son una de las principales fuentes de contaminantes
atmosféricos en las grandes ciudades. Los vehículos motorizados propulsados por
motores de combustión interna producen en general tres tipos de emisiones
43
Ibíd, p. 343. 44
Bull, Congestionamiento del Tránsito, pp. 159-162.
24
contaminantes: las emisiones por el tubo de escape, las evaporativas, y el levantamiento
de polvo de las calles alguno de estos son45:
a) Emisiones por el tubo de escape. Las emisiones por el tubo de escape son
producto de la combustión del combustible (sea este gasolina, diesel, u otro
derivado del petróleo). Debido a que la combustión no es perfecta, se produce una
serie de contaminantes, como el monóxido de carbono y los óxidos de nitrógeno.
Además, ciertos contaminantes presentes en el combustible, como el plomo y el
azufre, se liberan al ambiente a través del proceso de combustión. Las emisiones
por el tubo de escape dependen de las características del vehículo, como de su
tecnología y tamaño del motor; por ejemplo, los vehículos más pesados tienden a
tener emisiones unitarias (emisiones por cada kilómetro recorrido) mayores que los
vehículos livianos. La emisiones dependen también de la presencia de elementos
de reducción de emisiones como convertidores catalíticos; del estado de
mantención del vehículo; de factores operacionales, como la velocidad de
circulación, el nivel las aceleraciones y las características del combustible, como el
contenido de azufre.
b) Emisiones evaporativas. Las emisiones evaporativas corresponden a la
evaporación del combustible a la atmósfera. Se trata por lo tanto de hidrocarburos
(HC). Su magnitud depende de las características del vehículo, factores
operacionales como el número y frecuencia de detenciones, factores geográficos y
meteorológicos, como la altura y temperatura ambiente, y principalmente, la
presión de vapor del combustible.
c) Levantamiento de polvo. Las emisiones por levantamiento de polvo de las calles
dependen del peso del vehículo y su velocidad de circulación, y también de
características de la vía, como del flujo promedio de vehículos en ella; por cierto,
dependen también de la cantidad de material sólido depositado en las calles,
susceptible de ser levantado por los vehículos que circulan. A diferencia del
material particulado emitido por el tubo de escape de vehículos diesel, el material
particulado levantado por la circulación de los vehículos corresponde
principalmente a material inerte de la corteza terrestre (polvo), que puede contener
además otros contaminantes que se han depositado después de haber sido
emitidos a la atmósfera. La composición de este material particulado dependerá
entonces de la ciudad o lugar de que se trate.
d) Contaminantes secundarios. Además, es necesario resaltar que los contaminantes
primarios que se emiten a la atmósfera pueden reaccionar en ella, formando los
llamados contaminantes secundarios, de los cuales los más importantes son el
material particulado secundario (que forma parte del material particulado fino o
PM2.5) y el ozono.
Transporte de superficie en los Estados Unidos es una fuente importante de emisiones de
gases de efecto invernadero, y por lo tanto un gran contribuyente al cambio climático
global. Aproximadamente un tercio del dióxido de carbono de Estados Unidos (CO2)
proceden de traslado de personas o de mercancías, y el 80 por ciento de estas emisiones
45
Bull, Congestionamiento del Tránsito, pp. 159-162.
25
de los automóviles y camiones. Para reducir las emisiones de CO2 del sector del
transporte, los responsables políticos están principalmente presionando para vehículos
más eficientes, combustibles alternativos y la reducción de millas recorridas por vehículo
(VMT). Los que promueven la mejora de vehículos se han centrado en la construcción de
vehículos más ligeros y más pequeños (mientras se mantiene la seguridad), mejorar la
eficiencia del sistema de propulsión, y la introducción de tecnologías alternativas, como
los vehículos híbridos y de pila de combustible. Posibilidades alternativas de combustible
incluyen muchas opciones bajas en carbono, como los biocombustibles y los combustibles
sintéticos.46
46
Barth, Traffic Congestion and Greenhouse Gases, s/p.
26
3. BIBLIOGRAFÍA
Barth Matthew and Kanok Boriboonsomsin. 2012, Traffic Congestion and Greenhouse Gases, disponible para consulta virtual en http://www.uctc.net/access/35/access35_Traffic_Congestion_and_Grenhouse_Gases.shtml, (consultado el 20 de septiembre de 2012). Sin paginar.
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27
4. ANEXOS
a) Presentación en power point.
b) Poster.
c) Copias.