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Jorge Gómez
Daniel Delgado
El congestionamiento vehicular, análisis y propuesta de solución:
intersección semaforizada entre avenidas américa y reales tamarindos,
Portoviejo, Ecuador
Vehicular congestion, analysis and solution proposal: traffic lighted
intersection between América and Reales Tamarindos avenues, Portoviejo,
Ecuador
Jorge Gómez
1
; Daniel Delgado
2
1
Instituto de Posgrado, Universidad Técnica de Manabí, Portoviejo, Ecuador. Email:
jgomez9957@utm.edu.ec
2
Instituto de Posgrado, Universidad Técnica de Manabí, Portoviejo, Ecuador.
Departamento de Construcciones Civiles, Facultad de Ciencias Matemáticas,
Físicas y Químicas, Universidad Técnica de Manabí, Avenida José María Urbina,
Portoviejo, Ecuador. Email: daniel.delgado@utm.edu.ec
Resumen
Los problemas de circulación vehicular se mantienen en constante crecimiento en
muchas ciudades del mundo, especialmente en Latinoamérica. La presente
investigación tuvo como objetivo analizar el congestionamiento vehicular producido
en la intersección semaforizada de las avenidas América y Reales Tamarindos de
la ciudad de Portoviejo, Manabí-Ecuador, mediante la determinación de su nivel de
servicio para identificar el grado de confort producido en sus usuarios. El proceso
metodológico consistió en aforar los distintos medios de movilización en intervalos
de 15 minutos y la recolección de datos geométricos de las vías que conforman la
intersección, para posteriormente determinar el flujo de saturación y las demoras
DOI: https://doi.org/10.31243/id.v16.2022.1732
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por carril representadas en seg/veh y clasificarla según el nivel de servicio obtenido,
aplicando el procedimiento propuesto por el HCM. Mediante el análisis de resultados
se generaron medidas específicas para mejorar la situación actual de la zona
estudiada. Los resultados indicaron una demora general de 23.97 seg/veh, que la
categorizaron con un nivel de servicio C, localizando los principales problemas en
los carriles “derecho” producto de los estacionamientos permitidos.
Abstract
Traffic problems are constantly growing in many cities around the world, especially
in Latin America. The objective of this research was to analyze the traffic congestion
produced at the signalized intersection of the avenues America and Reales
Tamarindos in the city of Portoviejo, Manabí-Ecuador, by determining its level of
service to identify the degree of comfort produced by its users. The methodological
process consisted of counting the different means of mobilization in 15 minutes
intervals and collecting geometric data of the roads that make up the intersection, to
later determine the saturation flow and delays per lane represented in sec/veh and
classify it according to the level of service obtained, applying the procedure proposed
by HCM. By analyzing the results, specific measures were generated to improve the
current situation of the studied area. The results indicated a general delay of 23.97
sec/veh, which was categorized with a C service level, locating the main problems
in the "right" lanes because of the permitted parking spaces.
Palabras clave:
Congestión vehicular, intersección semaforizada, nivel
de servicio, ujo de saturación, demoras.
Keywords:
Trafc congestion, signalized intersection, service
level, saturation ow, delays.
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Daniel Delgado
Introducción
La movilidad vial constituye un eje fundamental en el desarrollo de las ciudades y el
bienestar social de sus integrantes (Jiménez & Salas, 2017).
Con la aparición del vehículo motorizado (finales del siglo XIX), aumentó la
necesidad de implementar mayores estructuras viales para mejorar el flujo
vehicular, generando un aumento acelerado y sin control del parque automotor
(Aznar, 1998).
A nivel mundial, muchas ciudades se enfrentan a graves problemas de transporte
urbano, producto del constante crecimiento de vehículos en circulación. Un ejemplo
claro se observa en la Zona Metropolitana del Valle de México, que está conformada
por el Distrito Federal y 28 municipios adicionales, donde el número de vehículos
rebasó más de 3’500.000 unidades en el año 2000 (Lozano et al., 2003).
En adición al elevado número de vehículos motorizados, el crecimiento urbanístico
inadecuado en gran parte de Latinoamérica en donde no consideran el desarrollo
sostenible de sus ciudades ha incentivado a la dependencia del vehículo privado
como principal medio de movilización, debido a las grandes distancias territoriales
que se deben transitar para llegar a los distintos puntos de interés (Delgado et. al,
2020, 2021), generando impactos negativos en la red vial, como la congestión
vehicular y el aumento de siniestros de tránsito (Dalkmann & Sakamoto, 2011).
Las intersecciones en las vías son áreas diseñadas para que los vehículos puedan
circular en diferentes sentidos, por lo que generalmente están sujetas a políticas de
control de tránsito, como semáforos, señalizaciones, entre otros (Peñabaena-
Niebles 2015). Particularmente, las intersecciones semaforizadas se implementan
en zonas donde los movimientos conflictivos entre vehículos, peatones y ciclistas
podrían generar accidentes, demoras elevadas o problemas de confort durante su
circulación, como es el caso de la zona de estudio.
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Para determinar el grado de satisfacción y confort que una intersección
semaforizada genera en el usuario, se emplean los niveles de servicio, definidos a
través de demoras expresadas en vehículos/segundos (HCM, 2000).
Portoviejo, al ser la capital de la provincia de Manabí, tiene una población
aproximada de 300.000 habitantes (INEC, 2010), por lo que experimenta uno de los
problemas más frecuentes de las ciudades con una elevada actividad comercial y
burocrática, el congestionamiento vehicular (Gutiérrez et. al, 2020; Castillo et. al,
2020).
La carencia de estudios en intersecciones semaforizadas de gran relevancia dentro
de la ciudad de Portoviejo limita la toma de decisiones para mejorar su movilidad
urbana, resaltando la importancia de conocer el grado de confort que este tipo de
segmento vial representa a los usuarios.
Por este motivo, el objetivo de la presente investigación será analizar el
congestionamiento vehicular en la intersección semaforizada de las avenidas
América y Reales Tamarindos en la ciudad de Portoviejo, Ecuador, mediante la
determinación del nivel de servicio, permitiendo identificar los principales factores
que influyen en esta problemática y proponer soluciones mediante medidas
enfocadas en la obtención de una movilidad urbana sostenible.
Metodología
Se implementaron aforos vehiculares distribuidos en 3 días de la semana (lunes,
miércoles y viernes) en fechas que no tuvieron ninguna incidencia de eventos
extraordinarios que puedan sesgar los resultados de la investigación, durante las
07h00 a 19h00 en intervalos de 15 minutos y clasificados en bicicletas, motos,
vehículos livianos, camiones y buses, respaldados en la metodología propuesta por
Casanova & Delgado (2015), Nasareno et. al, (2020) y Gutiérrez et. al (2020).
Adicionalmente, los vehículos livianos se clasificaron en placas con terminación par
e impar para determinar el posible alcance de una medida a proponer.
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Daniel Delgado
Posteriormente, se obtuvieron las características geométricas de la intersección,
mediante la medición de longitudes transversales y longitudinales, pendientes,
número de carriles, identificación de zonas de estacionamientos, tipo de zona,
paradas de buses, ciclos semafóricos en segundos, identificación de señalización
de tránsito como zonas cebra y medidas complementarias, entre otras.
La información obtenida permitió calcular los parámetros necesarios para
determinar el nivel de servicio de la intersección, los cuales se detallan a
continuación:
Tasa de flujo
El cálculo del factor pico para calibrar el flujo de demanda se obtuvo de la ecuación
1, donde Vp es el caudal durante el período pico de 15 min (veh/h), V es el volumen
horario (veh/h), PHF es el factor de hora pico (ecuación 2), V15 es el volumen
máximo de 15 min durante la hora pico:
=
!
"#$
[1]
=
!
%&!
!"
[2]
Módulo de saturación
Se obtuvo mediante la ecuación 3:
=
'
(
#!
)
*
++
,
-.
-/
0/
-*+
0*+
[3]
Donde S es la tasa de flujo de saturación para el grupo de carriles sujeto (veh/h);
So es el caudal de saturación de base por carril, generalmente 1.900 automóviles
de pasajeros por hora por carril (pc/h/ln); N es el número de carriles en el grupo de
carriles; fw es el factor de ajuste por ancho de carril; fHV es el factor de ajuste para
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vehículos pesados en el flujo de tráfico; fg es el factor de ajuste por pendiente de
aproximación; fp es el factor de ajuste para la existencia de un carril de
estacionamiento y actividad de estacionamiento adyacente al grupo de carriles; fb
es el factor de ajuste por efecto de bloqueo de los autobuses locales que paran
dentro del área de intersección; fa es el factor de ajuste por tipo de área; fLU es el
factor de ajuste para la utilización del carril; fLT es el factor de ajuste para giros a la
izquierda en el grupo de carriles; fRT es el factor de ajuste para giros a la derecha
en el grupo de carriles; fLpb es el factor de ajuste del peatón para los movimientos
de giro a la izquierda; fRpb es el factor de ajuste peatón-bicicleta para giros a la
derecha.
Las fórmulas para calcular los componentes del flujo de saturación se detallan a
continuación (Tabla 1):
Tabla 1
Ecuaciones complementarias para determinar la tasa de flujo de saturación (S)
(adaptada de Loor et. Al, 2021)
Ecuación
Simbología
Consideraciones
Ecuación N°
= +
(&.)
w= ancho de carril
(m)
Si W > 4,8 m, se
deben considerar dos
carriles
[4]
=
+ %(
− )
%HV= % de
vehículos pesados en
el volumen del carril
ET= 2 pc/HV
[5]
= −
%
%G= % de la
pendiente en grados
Valores negativos
deben colocarse
cuando la pendiente
es cuesta abajo
[6]
=
&.&
N= número de
carriles; Nm= número
Fp= 1 si no hay
parqueaderos
[7]
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de maniobras de
parqueo
=
&
.
N= número de
carriles; Nb= número
de paradas de buses
por hora
[8]
()
= .
[9]
=
(
)
vg=caudal demanda
no ajustada para el
carril (veh/h),
vg1=caudal demanda
no ajustada carril con
mayor volumen
(veh/h),N=número de
carriles
[10]
= − (. )
PRT=proporción de
giros a la derecha
Ecuación para carril
compartido (no
exclusivo para giro a
la derecha)
[11]
= .
=
+ .
Valor 1 cuando el giro
a la izquierda no está
permitido
[12]
=
−
2 −
4(
−
)
Valor 1 cuando el giro
a la izquierda no está
permitido
[13]
=
. −
( −
)( −
)
Valor 1 cuando el giro
a la izquierda no está
permitido
[14]
Las ecuaciones 13 y 14 requieren factores que se derivan del flujo de peatones y
bicicletas dentro de la intersección, por lo cual fue necesario realizar el siguiente
procedimiento (ecuaciones 15-1 y 15-2).
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*12)
!
CDEF
3444
*12)
[15-1]
*12)
!
CDEF
54444
*12)
[15-2]
Mediante estas ecuaciones (15-1 y 15-2) se determinó la ocupación de peatones
promedio, que está condicionado por el volumen peatonal (Vpedg) y se calcula de
la siguiente manera (ecuación 16):
*12)
*12
6
)
C
[16]
Donde C es el tiempo total del ciclo semafórico (s); Gp es el tiempo verde mínimo
para los peatones (s) (ecuación 17-1 o 17-2, revisar condiciones).
*
-
7
C
8
CDE
(
G
(W
E
>3.0m)
[17-1]
*
-
7
C
*12
(W
E
≤3.0m)
[17-2]
Donde L es la longitud del paso de peatones (m), Sp es la velocidad media de los
peatones (m/s), WE es el ancho efectivo del paso de peatones (m), 3.2 es el tiempo
(s) de puesta en marcha de peatones, Nped es el número de peatones que cruzan
durante un intervalo (p).
Se requirió además calcular los factores del transporte en bicicleta, iniciando con la
ocupación de la bicicleta en la zona de conflicto, OCCbicg (ecuación 18), donde
Vbicg es el caudal de la bicicleta ajustado (ecuación 19), Vbic es el volumen de la
bicicleta; C es la duración del ciclo del semáforo; g es la estimación del tiempo verde
del semáforo:
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+9:)
=0.02+
+9:)
/2700
[18]
+9:)
=
+9:
(
:
)
)
[19]
Al contar con la información de peatones y ciclistas, es posible calcular su ocupación
relevante (componentes en conjunto) dentro de la intersección bajo estudio
mediante la siguiente ecuación (ecuación 20):
;
=
*12)
+
+9:)
−A
*12)
∗
+9:)
B
[20]
Los giros a la izquierda y derecha también influyen en las demoras dentro de las
intersecciones, por lo que fue necesario adaptar los valores de la ecuación 20
mediante las siguientes ecuaciones (ecuaciones 21-1 y 21-2):
=1−
;
(Nrec=Ngiro)
[21-1]
=1−0.6∗
;
(Nrec>Ngiro)
[21-2]
Donde Nrec es el número de carriles que cruzan las calles; Nturn es el número de
carriles de giro.
Los factores obtenidos permiten completar las ecuaciones 13 y 14 (Tabla 1),
considerando además que PRT y PLT son proporciones de giro a la derecha e
izquierda respectivamente, mientras que PRTA y PLTA corresponde a la proporción
de giros a la derecha e izquierda usando fase protegida, que no existen en la zona
de estudio de la presente investigación.
Capacidad
Para determinar la capacidad del carril (veh/h) se aplicó la siguiente ecuación 22
(gi=g):
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<
=
)
H
6
[22]
Radio de flujo
Los efectos producidos por la demanda y capacidad de la intersección (radio de
flujo, Xi) se calculan mediante la siguiente ecuación 23 (Vi=Vp; gi=g; Si=S):
=
=
!
H
6
7
H
)
H
[23]
Demoras
Se consideraron 3 niveles de demoras (carril, punto de aproximación e intersección
general).
La demora general dentro de la intersección (d), corresponde a la demora de control
por vehículos (s/veh) y considera 3 demoras distintas que surgen dentro de toda
intersección semaforizada (ecuación 24):
=
5
(
)
+
3
+
>
[24]
Donde d
1
es la demora de control uniforme asumiendo llegadas uniformes (s/veh,
ecuación 25); PF es el factor de ajuste de progresión de demora uniforme (considera
efectos de la progresión de la señal, ecuación 26); d
2
es la demora incremental que
considera el efecto de las llegadas aleatorias y las colas de sobresaturación,
ajustado según la duración del período de análisis y el tipo de control de señal
(asume que no hay una cola inicial para el grupo de carriles al inicio del período de
análisis, s/veh, ecuación 27); d
3
es el retraso de la cola inicial, representa el retraso
de todos los vehículos en el período de análisis debido a la cola inicial al inicio del
período de análisis (seg/veh). Para el presente estudio, se consideró un valor
promedio de 1 seg/veh (d
3
).
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Daniel Delgado
5
=
4.@6(5B
F
I
)
J
5BDEFG
(
5,I
)
F
I
K
[25]
=
(5B")L
KL
5B(
F
I
)
[26]
Donde P es la proporción de vehículos que llegan en verde (P= Rp * g/C; Rp en
tabla 2-3); fPA es el factor que depende del tipo de llegada (tabla 2-3).
Tabla 2
Factores de ajuste basados en el tipo de arribo vehicular (HCM, 2010)
Factor
Tipo de arribo
AT 1
AT 2
AT 3
AT 4
AT 5
AT 6
fPA
1,00
0,93
1,00
1,15
1,00
1,00
Rp
0,33
0,67
1,00
1,33
1,67
2,00
3
=900K
(
−1
)
+
M
(−1)
3
+
MN<&
:/
N
[27]
Donde T es la duración del período de análisis (h) (1/4 h); k es el factor de retardo
incremental que depende de la configuración del controlador (intersecciones
semaforizadas = 0.5); I es el factor de ajuste de filtrado/medición aguas arriba
(ecuación 28); c es la capacidad del grupo de carriles (veh/h).
I
=1.0−0.91
9
3.OM
[28]
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Tabla 3
Tipos de arribos a la intersección de acuerdo con el comportamiento del pelotón
vehicular (HCM, 2010)
Tipos de
arribos
Descripción
1
Pelotón denso que contiene más del 80 por ciento del volumen del grupo
de carriles, llegando al inicio de la fase roja. Este AT es representativo de
enlaces de red que pueden experimentar una calidad de progresión muy
baja como resultado de condiciones como la optimización general de la
señal de la red.
2
Pelotón moderadamente denso que llega a la mitad de la fase roja o
pelotón disperso que contiene entre el 40 y el 80 por ciento del volumen
del grupo de carriles y llega durante la fase roja. Este AT es representativo
de una progresión desfavorable en calles de doble sentido.
3
Llegadas aleatorias en las que el pelotón principal contiene menos del 40
por ciento del volumen del grupo de carriles. Este AT es representativo de
operaciones en intersecciones señalizadas aisladas y no interconectadas
caracterizadas por pelotones muy dispersos. También se puede utilizar
para representar una operación coordinada en la que los beneficios de la
progresión son mínimos.
4
Pelotón moderadamente denso que llega a la mitad de la fase verde o
pelotón disperso que contiene entre el 40 y el 80 por ciento del volumen
del grupo de carriles y llega durante la fase verde. Este AT es
representativo de una progresión favorable en una calle de doble sentido.
5
Pelotón denso a moderadamente denso que contiene más del 80 por
ciento del volumen del grupo de carriles, llegando al inicio de la fase verde.
Este AT es representativo de una calidad de progresión altamente
favorable, que puede ocurrir en rutas con entradas de calles laterales
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bajas a moderadas y que reciben un tratamiento de alta prioridad en el
plan de sincronización de señales.
6
Este tipo de llegada está reservado para una calidad de progresión
excepcional en rutas con características de progresión casi ideales. Es
representativo de pelotones muy densos que avanzan sobre una serie de
intersecciones estrechamente espaciadas con entradas de calles
laterales mínimas o insignificantes.
Este procedimiento se realizó para cada carril (8 en total, que corresponde a 2 por
cada punto de aproximación), por lo que posteriormente se calcularon las demoras
por cada punto de aproximación (DI, en seg/veh, 4 en total) mediante la siguiente
ecuación (29):
=
=
∑
2
L
!
L
∑
!
L
[29]
Donde dA es la demora en el grupo de carril A; Va es la tasa de flujo en el carril A
(Vp).
Después de haber calculado la demora por punto de aproximación, se procedió a
calcular la demora de la intersección en general, aplicando la ecuación 29.
Los resultados obtenidos (demoras en seg/veh) permitieron identificar los niveles de
servicio, aplicando los criterios mostrados en la tabla 4:
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Tabla 4
Nivel de servicio en intersección semaforizada mediante la demora por vehículo
(HCM, 2010)
Nivel de
servicio
Demora por vehículo
(s/veh)
A
<10
B
>10-20
C
>20-35
D
>35-55
Se categorizaron los niveles de servicio para cada carril, punto de aproximación e
intersección en general. Mediante esta clasificación se identificaron los principales
problemas que inciden en el congestionamiento vehicular de la zona de estudio,
permitiendo establecer medidas específicas que mejoren la movilidad en la
intersección analizada.
Resultados y discusión
Los componentes geométricos de la intersección en estudio se determinan en la
Figura 1:
Figura 1
Datos geométricos, identificación de puntos de aproximación (a) y movimientos
permitidos entre las Avenidas América y Reales Tamarindos (b).
5,46 m
48,59 m
5,76 m
6,00 m
43,95 m
6,10 m
a)
66,55 m
95,18 m
Avenida Reales
Avenida América
b)
1
2
3
4
Tamarindos
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Mediante la Figura 1a se pueden identificar 4 puntos de aproximación
(representados de color rojo), los cuales se clasifican en dos carriles, izquierdo y
derecho. Cada carril tiene permitido realizar los siguientes giros (Figura 2).
Figura 2
Determinación de grupos de carriles por puntos de aproximación.
Ambos carriles tienen permitido dos acciones: 1 giro dependiendo de su ubicación
dentro del flujo vehicular (izquierda o derecha) y, la circulación frontal. A pesar de
no existir señalética que permita invadir el carril adyacente, se observó que cierta
cantidad de vehículos realizó este tipo de movimientos, por lo que este porcentaje
ha sido considerado en sus ecuaciones correspondientes. En conjunto con los
valores mostrados en la Figura 2, se determinó que la pendiente de la intersección
en todos sus PA fue del 0%, encontrándose en un terreno completamente plano,
siendo favorable para una mejor movilidad. Únicamente el PA 4 no tiene permitido
estacionamientos en su carril derecho (en el sentido del flujo vehicular). No se
identificó ninguna parada o estación de bus dentro de la zona de estudio.
La distribución semafórica correspondiente al tiempo en segundos comparte el
rango total en ambas avenidas (73 seg), pero su distribución de accionar (verde,
amarillo y rojo) tienen una pequeña variación, la cual se observa en la Figura 3:
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Figura 8
Distribución de vehículos livianos equivalentes en intervalos de 15 minutos para la
identificación de horas pico. Eje “y” corresponde a frecuencia vehicular; eje “x”
corresponde a intervalo de estudio
Mediante el análisis de la Figura 8 se obtuvieron los siguientes resultados (Tabla 5):
Tabla 5
Resumen de horas pico por carril (I= Izquierdo; D= Derecho) e intervalos de 15
minutos y 1 hora.
Detalle
PA 1
PA 2
PA 3
PA 4
I
D
I
D
I
D
I
D
H. pico / día
8:30-9:30/Lunes
17:oo-
18:00/Miércoles
17:oo-
18:00/Miércoles
17:oo-
18:00/Viernes
V. Max 1
26
21
67
50
40
29
58
47
V. Max 2
25
20
84
63
37
27
53
43
V. Max 3
39
32
83
62
28
21
41
34
V. Max 4
34
27
59
45
27
20
47
38
V. hora pico
124
100
293
220
132
97
199
162
Total PA
224
513
259
361
0
20
40
60
80
7:oo-7:15
7:15-7:30
7:30-7:45
7:45-8:00
8:oo-8:15
8:15-8:30
8:30-8:45
8:45-9:00
9:oo-9:15
9:15-9:30
9:30-9:45
9:45-10:00
10:oo-10:15
10:15-10:30
10:30-10:45
10:45-11:00
11:oo-11:15
11:15-11:30
11:30-11:45
11:45-12:00
12:oo-12:15
12:15-12:30
12:30-12:45
12:45-13:00
13:oo-13:15
13:15-13:30
13:30-13:45
13:45-14:00
14:oo-14:15
14:15-14:30
14:30-14:45
14:45-15:00
15:oo-15:15
15:15-15:30
15:30-15:45
15:45-16:00
16:oo-16:15
16:15-16:30
16:30-16:45
16:45-17:00
17:oo-17:15
17:15-17:30
17:30-17:45
17:45-18:00
18:oo-18:15
18:15-18:30
18:30-18:45
18:45-19:00
PA3
0
20
40
60
80
100
120
7:oo-7:15
7:15-7:30
7:30-7:45
7:45-8:00
8:oo-8:15
8:15-8:30
8:30-8:45
8:45-9:00
9:oo-9:15
9:15-9:30
9:30-9:45
9:45-10:00
10:oo-10:15
10:15-10:30
10:30-10:45
10:45-11:00
11:oo-11:15
11:15-11:30
11:30-11:45
11:45-12:00
12:oo-12:15
12:15-12:30
12:30-12:45
12:45-13:00
13:oo-13:15
13:15-13:30
13:30-13:45
13:45-14:00
14:oo-14:15
14:15-14:30
14:30-14:45
14:45-15:00
15:oo-15:15
15:15-15:30
15:30-15:45
15:45-16:00
16:oo-16:15
16:15-16:30
16:30-16:45
16:45-17:00
17:oo-17:15
17:15-17:30
17:30-17:45
17:45-18:00
18:oo-18:15
18:15-18:30
18:30-18:45
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PA4
REVISTA INVESTIGACIÓN Y DESARROLLO
VOLUMEN 16 JULIO - DICIEMBRE 2022 P. 173 a 202
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190
Jorge Gómez
Daniel Delgado
Figura 3
Distribución de los ciclos semafóricos en la intersección de las Avenidas América y
Reales Tamarindos
La distribución semafórica (Figura 3) permitió identificar una mayor circulación
dentro de la Avenida América, debido al mayor tiempo de color verde que supone
una mayor demanda.
Posteriormente, mediante el análisis del tráfico dentro de la intersección bajo
estudio, se determinaron los siguientes resultados (Figura 4):
Figura 4
Composición del tránsito en la intersección por tipo de transporte.
La Figura 4 determina que el tipo de transporte que circula con mayor frecuencia
dentro de la intersección es el vehículo liviano, con casi el 65% de su distribución
total, mientras que los vehículos pesados y camiones, que en ecuaciones
posteriores formarán el grupo único “pesados”, representó el 1.31% de la
composición general.
7,21
26,62
64,86
0,79
0,52
0,00
20,00
40,00
60,00
80,00
BICICLETAS MOTOS LIVIANOS PESADOS BUSES
21,02
36,06
15,97
26,95
0,00
10,00
20,00
30,00
40,00
1 2 3 4
REVISTA INVESTIGACIÓN Y DESARROLLO
VOLUMEN 16 JULIO - DICIEMBRE 2022 P. 173 a 202
Artículo recibido: 31 de mayo de 2022 Artículo aceptado: 16 de julio de 2021
191
Figura 5
Distribución del transporte por PA (punto de aproximación)
El análisis de la Figura 5 determina que el PA de mayor relevancia dentro de la
intersección en cuanto al flujo vehicular fue el 2, con el 36% de la distribución total
del tránsito, mientras que el segundo PA con mayor peso vehicular fue el 4, con casi
el 27% de la distribución del tránsito, ambos pertenecientes a la Avenida América
(62.92% para esta avenida), con lo que se puede corroborar lo demostrado
mediante la distribución semafórica. Para complementar la información de vehículos
pesados, el porcentaje de este tipo de transporte para cada PA se distribuyó de la
siguiente manera (Figura 6):
Figura 6
Distribución porcentual de vehículos pesados por PA (incluyen pesados y buses)
La Figura 6 indica que el PA 4 es el que registró mayor porcentaje de circulación de
vehículos pesados dentro de la zona de estudio, factor que incide directamente en
el aumento de demoras, pero al ser porcentajes muy bajos su impacto podría no ser
muy relevante, lo que se corroborará más adelante.
En cuanto al análisis adicional, la distribución por último dígito de placa vehicular,
que consideró únicamente a los vehículos livianos (sin incluir motocicletas),
determinó que el 59.3% de vehículos motorizados estuvieron dentro del grupo impar
(Fig.6).
0,73
1,20
1,09
2,05
0,00
1,00
2,00
3,00
1 2 3 4
REVISTA INVESTIGACIÓN Y DESARROLLO
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Figura 7
Distribución de vehículos livianos por último dígito de placas
Las horas pico, al ser uno de los componentes más importantes al momento de
determinar el nivel de servicio y evaluar los problemas potenciales dentro de una
intersección, se clasificaron por cada PA y se distribuyeron en intervalos de 15
minutos durante los 3 días de estudio. Además, para representar correctamente el
peso que cada tipo de vehículo motorizado representa en el tránsito vehicular, se
transformaron los distintos tipos de vehículos a “livianos equivalentes”, aplicando
los siguientes factores de conversión: 2 motocicletas = 1 vehículo liviano; 1 camión
= 2 vehículos livianos; 1 bus = 2 vehículos livianos. Basados en esta conversión y
para tratar un solo tipo de vehículo dentro de la intersección se obtuvieron los
siguientes resultados (Figura 8):
40,7
59,3
0
20
40
60
80
Par Impar
0
10
20
30
40
50
60
70
80
7:oo-7:15
7:15-7:30
7:30-7:45
7:45-8:00
8:oo-8:15
8:15-8:30
8:30-8:45
8:45-9:00
9:oo-9:15
9:15-9:30
9:30-9:45
9:45-10:00
10:oo-10:15
10:15-10:30
10:30-10:45
10:45-11:00
11:oo-11:15
11:15-11:30
11:30-11:45
11:45-12:00
12:oo-12:15
12:15-12:30
12:30-12:45
12:45-13:00
13:oo-13:15
13:15-13:30
13:30-13:45
13:45-14:00
14:oo-14:15
14:15-14:30
14:30-14:45
14:45-15:00
15:oo-15:15
15:15-15:30
15:30-15:45
15:45-16:00
16:oo-16:15
16:15-16:30
16:30-16:45
16:45-17:00
17:oo-17:15
17:15-17:30
17:30-17:45
17:45-18:00
18:oo-18:15
18:15-18:30
18:30-18:45
18:45-19:00
PA1
0
50
100
150
200
7:oo-7:15
7:15-7:30
7:30-7:45
7:45-8:00
8:oo-8:15
8:15-8:30
8:30-8:45
8:45-9:00
9:oo-9:15
9:15-9:30
9:30-9:45
9:45-10:00
10:oo-10:15
10:15-10:30
10:30-10:45
10:45-11:00
11:oo-11:15
11:15-11:30
11:30-11:45
11:45-12:00
12:oo-12:15
12:15-12:30
12:30-12:45
12:45-13:00
13:oo-13:15
13:15-13:30
13:30-13:45
13:45-14:00
14:oo-14:15
14:15-14:30
14:30-14:45
14:45-15:00
15:oo-15:15
15:15-15:30
15:30-15:45
15:45-16:00
16:oo-16:15
16:15-16:30
16:30-16:45
16:45-17:00
17:oo-17:15
17:15-17:30
17:30-17:45
17:45-18:00
18:oo-18:15
18:15-18:30
18:30-18:45
18:45-19:00
PA2
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Figura 8
Distribución de vehículos livianos equivalentes en intervalos de 15 minutos para la
identificación de horas pico. Eje “y” corresponde a frecuencia vehicular; eje “x”
corresponde a intervalo de estudio
Mediante el análisis de la Figura 8 se obtuvieron los siguientes resultados (Tabla 5):
Tabla 5
Resumen de horas pico por carril (I= Izquierdo; D= Derecho) e intervalos de 15
minutos y 1 hora.
Detalle
PA 1
PA 2
PA 3
PA 4
I
D
I
D
I
D
I
D
H. pico / día
8:30-9:30/Lunes
17:oo-
18:00/Miércoles
17:oo-
18:00/Miércoles
17:oo-
18:00/Viernes
V. Max 1
26
21
67
50
40
29
58
47
V. Max 2
25
20
84
63
37
27
53
43
V. Max 3
39
32
83
62
28
21
41
34
V. Max 4
34
27
59
45
27
20
47
38
V. hora pico
124
100
293
220
132
97
199
162
Total PA
224
513
259
361
0
20
40
60
80
7:oo-7:15
7:15-7:30
7:30-7:45
7:45-8:00
8:oo-8:15
8:15-8:30
8:30-8:45
8:45-9:00
9:oo-9:15
9:15-9:30
9:30-9:45
9:45-10:00
10:oo-10:15
10:15-10:30
10:30-10:45
10:45-11:00
11:oo-11:15
11:15-11:30
11:30-11:45
11:45-12:00
12:oo-12:15
12:15-12:30
12:30-12:45
12:45-13:00
13:oo-13:15
13:15-13:30
13:30-13:45
13:45-14:00
14:oo-14:15
14:15-14:30
14:30-14:45
14:45-15:00
15:oo-15:15
15:15-15:30
15:30-15:45
15:45-16:00
16:oo-16:15
16:15-16:30
16:30-16:45
16:45-17:00
17:oo-17:15
17:15-17:30
17:30-17:45
17:45-18:00
18:oo-18:15
18:15-18:30
18:30-18:45
18:45-19:00
PA3
0
20
40
60
80
100
120
7:oo-7:15
7:15-7:30
7:30-7:45
7:45-8:00
8:oo-8:15
8:15-8:30
8:30-8:45
8:45-9:00
9:oo-9:15
9:15-9:30
9:30-9:45
9:45-10:00
10:oo-10:15
10:15-10:30
10:30-10:45
10:45-11:00
11:oo-11:15
11:15-11:30
11:30-11:45
11:45-12:00
12:oo-12:15
12:15-12:30
12:30-12:45
12:45-13:00
13:oo-13:15
13:15-13:30
13:30-13:45
13:45-14:00
14:oo-14:15
14:15-14:30
14:30-14:45
14:45-15:00
15:oo-15:15
15:15-15:30
15:30-15:45
15:45-16:00
16:oo-16:15
16:15-16:30
16:30-16:45
16:45-17:00
17:oo-17:15
17:15-17:30
17:30-17:45
17:45-18:00
18:oo-18:15
18:15-18:30
18:30-18:45
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Los resultados mostrados en la Tabla 5 se distribuyen cada 15 minutos y se
representan por V.max (volumen máximo) para cada intervalo. Se puede observar
que el PA2 es el que representa la mayor cantidad de vehículos en las horas pico y
que en cada PA los intervalos varían en hora y día (únicamente existe similitud de
horarios pico entre PA2 y PA3). Además, los carriles izquierdos de todos los PAs
son los que mantienen una mayor frecuencia de circulación. Estos resultados
demuestran que la dinámica del flujo vehicular no será la misma en los puntos de
aproximación a pesar de encontrarse dentro de una misma intersección, debido a
que las actividades cotidianas y equipamiento urbano generan una atracción de
usuarios en distintos momentos de la semana y sus ubicaciones varían dentro de
toda la ciudad.
Con estos resultados se han obtenido todos los componentes necesarios para el
análisis del tránsito motorizado, pero hacen falta determinar los resultados de los
tipos de movilización a pie y en bicicleta. Estos resultados se detallan a continuación
(Tabla 6):
Tabla 6
Aforo peatonal y ciclista en la intersección estudiada en 15 minutos (obtenido en sus
horas pico)
Detalle
PA 1
PA 2
PA 3
PA 4
I
D
I
D
I
D
I
D
Peatón
592
407
210
346
Bicicleta
4
7
5
11
4
9
7
13
Con estos resultados (Tabla 6) se procede a calcular todos los componentes
indicados en las 29 ecuaciones descritas en la presente investigación, mediante la
aplicación de la metodología del HCM (2010) y se presentan en la Tabla 7:
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Tabla 7
Resultados de los componentes para determinar el nivel de servicio en
intersecciones semaforizadas
Parámetros
P. A. 1
P. A. 2
P. A. 3
P. A. 4
Detalle
Izquierdo
Derecho
Izquierdo
Derecho
Izquierdo
Derecho
Izquierdo
Derecho
PHF
0,79
0,78
0,87
0,87
0,83
0,84
0,59
0,64
Flujo de
Saturación
(S)
Vp
156,00
128,00
336,00
252,00
160,00
116,00
336,00
252,00
So
1900,00
1900,00
1900,00
1900,00
1900,00
1900,00
1900,00
1900,00
N
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
fW
0,92
0,92
0,94
0,94
0,90
0,90
0,93
0,93
fHV
0,99
0,99
0,99
0,00
0,99
0,99
0,98
0,98
fG
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
fP
1,00
0,85
1,00
0,85
1,00
0,85
1,00
1,00
fBb
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
fA
0,90
0,90
0,90
0,90
0,90
0,90
0,90
0,90
fLU
1,00
0,81
1,00
0,75
0,94
0,76
1,00
0,81
fRT
0,99
0,91
0,99
0,96
0,99
0,94
0,99
0,98
fLT
0,98
1,00
0,99
1,00
0,99
1,00
0,99
1,00
Gp (WE>3.0
m)
15,07
15,07
12,12
12,12
8,58
8,58
10,94
10,94
Gp diseño
15,07
15,07
12,12
12,12
8,58
8,58
10,94
10,94
vpedg
2866,85
2866,85
2450,62
2450,62
1787,70
1787,70
2308,99
2308,99
OCCpedg
0,69
0,69
0,65
0,65
0,58
0,58
0,63
0,63
Rp (tabla)
0,67
0,67
0,67
0,67
0,67
0,67
0,67
0,67
OCCr
0,61
0,66
0,50
0,62
0,53
0,55
0,41
0,60
Vbicg
9,73
17,03
10,43
22,94
9,73
21,90
14,60
27,11
OCCbicg
0,02
0,03
0,02
0,03
0,02
0,03
0,03
0,03
OCCr
0,69
0,69
0,65
0,66
0,59
0,59
0,64
0,64
Nrec
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
Nturn
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
ApbT
(Nrec=Ngiro)
0,31
0,31
0,35
0,34
0,41
0,41
0,36
0,36
ApbT
(Nrec>Ngiro)
0,58
0,58
0,61
0,61
0,65
0,65
0,62
0,61
ApbT diseño
0,31
0,31
0,35
0,34
0,41
0,41
0,36
0,36
fRPB
0,93
0,60
0,93
0,80
0,94
0,75
0,94
0,90
fLPB
0,74
0,97
0,82
0,97
0,85
0,97
0,87
0,97
S
1044,59
569,26
1176,82
749,58
1120,82
671,13
1244,80
1085,88
C
429,28
233,94
564,23
359,39
460,61
275,81
596,82
520,63
Capacidad
Xi
0,36
0,55
0,69
0,70
0,35
0,42
0,56
0,48
Radio de
flujo
Xi diseño
0,36
0,55
0,69
0,70
0,35
0,42
0,56
0,48
d1
14,89
16,34
17,73
17,79
14,77
15,31
16,48
15,81
Rp (tabla)
0,67
0,67
0,67
0,67
0,67
0,67
0,67
0,67
Fpa (tabla)
0,93
0,93
0,93
0,93
0,93
0,93
0,93
0,93
P
0,27
0,27
0,27
0,27
0,27
0,27
0,27
0,27
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PF
1,15
1,15
1,15
1,15
1,15
1,15
1,15
1,15
Demoras
k (para
semaforos,
0,5)
0,50
0,50
0,50
0,50
0,50
0,50
0,50
0,50
I
0,94
0,82
0,66
0,65
0,95
0,91
0,80
0,87
d2
2,23
7,35
4,62
7,23
1,96
4,25
3,08
2,79
d residual
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
Demora por
carril
20,29
27,07
25,93
28,62
19,89
22,79
22,96
21,91
Demora en
aproximación
23,35
27,08
21,11
22,51
Demora en
intersección
23,97
La finalidad del cálculo de todos los parámetros mostrados en la Tabla 7 es
determinar las demoras por carril, PAs e intersección en general. Se puede observar
que el carril que registra la mayor demora es el carril derecho del PA2 con 28.62
seg/veh, seguido del carril derecho del PA1 con 27.07 veh/seg. En general, solo
PA4 no tuvo sus mayores demoras en su carril derecho, debido a que no existen
estacionamientos en este sector, por lo que se puede identificar a este componente
vial como un factor determinante en las demoras producidas, incluso se obtuvieron
menores demoras en PA4 con relación a PA1 a pesar de que en PA4 se registró
una mayor frecuencia vehicular.
Las demoras más bajas se registraron en el PA3, debido a que tanto el flujo
vehicular como el peatonal y ciclista fueron mucho más bajos con relación a los
demás. El tiempo de demora dentro de la intersección en general fue de 23.97
seg/veh.
Una vez obtenidas las demoras, se determinó el nivel de servicio (Tabla 8):
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Tabla 8
Niveles de servicio en intersección semaforizada
Nivel de
servicio
PA 1
PA 2
PA 3
PA 4
I
D
I
D
I
D
I
D
Carril
C
C
C
C
C
C
C
C
PA
C
C
C
C
Intersección
C
Mediante el análisis de la Tabla 8 se establece que, a pesar de haber diferencias en
seg/veh dentro de los carriles y PAs, todos encajan en el nivel de servicio C. Este
nivel de servicio, que está dentro de los niveles aceptados para la obtención de una
movilidad urbana normal (Loor et al., 2021), es la frontera para la aparición de un
nivel de servicio indeseable, con demoras muy por encima de lo permitido para un
confort adecuado de los usuarios. Por este motivo, para mejorar las condiciones
actuales de movilidad y hacerle frente al crecimiento acelerado del vehículo privado,
se plantean las siguientes medidas de solución:
- Programas de educación vial: Se deberán implementar campañas para capacitar
a las personas sobre la educación vial, especialmente a niños de escuela, que serán
los actores principales en la obtención de una movilidad urbana sostenible. Estas
campañas deberán ser periódicas e interactivas para que resulten más llamativas
para los usuarios más pequeños.
- Restricción de estacionamientos en PA1 y PA2: Al prohibir los
estacionamientos en estos dos puntos importantes de aproximación, se reducirán
considerablemente los seg/veh en los carriles derechos de cada sección, mejorando
la movilidad urbana. Para el PA1, la reducción de tiempo será de 3.21 seg/veh
mientras que para el PA2 será de 3.67 seg/veh, consiguiendo una reducción general
dentro de la intersección de 0.77 seg/veh, que en términos de tránsito es muy
importante para obtener resultados positivos en la movilidad vehicular, peatonal y
ciclista, a pesar de que aún se mantenga en un nivel de servicio C (Figura 9). En
cuanto al PA3, que también permite estacionamientos, no se considera relevante
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su prohibición, debido a que este PA es el que represente el menor flujo vehicular
y, por ende, el de menor incidencia dentro de la intersección.
Figura 9
Comparación de demoras en la intersección general entre situación actual y
aplicación de restricción de estacionamientos en PA1 y PA2.
- Restricción vehicular por placa: Esta medida, al ser considerada sumamente
invasiva para los usuarios de cualquier ciudad, conseguiría una mejora sustancial
en la circulación urbana. Estará destinada únicamente a los vehículos livianos
privados. Debido a que casi el 60% del tránsito aforado (ver condiciones en
metodología) contaba con el último dígito de placa impar, se esperaría que, en los
días de restricción de este grupo de usuarios, la movilidad sería aún mucho mejor.
Considerando una distribución por placa de 50% y 50% (pares e impares), la
aplicación de esta medida (independiente de las medidas anteriores), representará
una reducción general dentro de la intersección de 5.07 seg/veh, permitiendo
categorizar a la zona de estudio en un Nivel de Servicio B, considerado óptimo para
una movilidad urbana adecuada (Fig. 10). La medida podría aplicarse únicamente
en los horarios comprendidos entre las 8h00-10h00, 12h00-14h00 y 16h30-18h30,
que son los horarios de mayor congestión vehicular.
23,97
23,2
22,5 23 23,5 24 24,5
Tiempo (seg/veh)
Original Medida aplicada
23,97
18,9
18 18,5 19 19,5 20 20,5 21 21,5 22 22,5 23 23,5 24 24,5
Tiempo (seg/veh)
Original Medida aplicada
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Figura 10
Comparación de demoras en la intersección general entre situación actual y
aplicación de restricción de restricción vehicular por placa
- Restricción de giros a la izquierda (aplicación a futuro): Esta medida deberá
ser aplicada únicamente cuando el nivel de servicio de la intersección alcance la
categoría “D”, para permitir obtener nuevamente el grado “C”. La intersección bajo
estudio alcanzaría el nivel de servicio D cuando el flujo vehicular en sus horas pico
presente un incremento del 44% de su flujo vehicular o sus medidas geométricas
varíen considerablemente.
- Aplicación de sistema “carpooling”: Esta medida consistirá en compartir
vehículos con usuarios que mantengan una ruta similar de viaje, el cual puede ser
incentivado mediante los programas de educación vial propuestos en secciones
anteriores. Según Ogoño & Orozco (2020), las familias ecuatorianas hacen uso de
2 a 3 vehículos por hogar (dependiendo de su capacidad adquisitiva), debido a que
cada integrante tiene la necesidad de desplazarse a distintos puntos de la ciudad.
Si se considera únicamente (mediante la aplicación de esta medida) que el índice
ocupacional de un vehículo compartido será de 2 usuarios/vehículo, se reduciría
aproximadamente el 30% del flujo vehicular dentro de la intersección semaforizada,
generando una reducción de 3.18 seg/veh dentro de la zona de estudio, y que, a
pesar de aún mantenerse en un nivel de servicio C, está muy próximo a convertirse
en B, siendo muy favorable para la movilidad urbana (Figura 11).
23,97
20,69
18 18,5 19 19,5 20 20,5 21 21,5 22 22,5 23 23,5 24 24,5
Tiempo (seg/veh)
Original Medida aplicada
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Figura 11
Comparación de demoras en la intersección general entre situación actual y
aplicación de “carpooling”
Conclusiones
Las condiciones actuales de la intersección analizada la categorizaron con un nivel
de Servicio “C”, con una demora general de 23.97 seg/veh, identificando al carril
derecho del PA2 como la sección de mayores problemas de circulación, debido a
que su demora alcanza los 28.62 seg/veh, siendo la más próxima para ser
considerada con un nivel de servicio “D”. Pese a esto, la intersección aún permite
un grado de confort aceptable para los usuarios que lo transitan, pero se debe
mantener un control constante para que no exista degradación en este indicador de
servicio.
La medida de mayor impacto en la mejora del nivel de servicio de la intersección
estudiada fue la restricción vehicular por placa, pero al ser considerada muy
invasiva, se recomienda su utilización únicamente cuando las demás medidas no
permitan mejorar el grado de servicio de la zona de estudio. Se recomienda aplicar
inmediatamente los programas de educación vial, para evitar la utilización de
medidas más estrictas y que sean menos agradables para los usuarios.
Los vehículos pesados y buses no fueron considerados como medios de transporte
perjudiciales dentro de la zona de estudio, debido a que, en general, representaron
únicamente el 1.27% del flujo motorizado aforado.
La presente investigación puede ser replicada en demás puntos importantes dentro
de cualquier ciudad del país o la región, para poder determinar el grado de
satisfacción que brinda una intersección semaforizada y establecer medidas de
solución específicas como las propuestas en el trabajo actual.
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