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UNIVERSIDAD NACIONAL DE PIURAFACULTAD DE INGENIERÍA INDUSTRIAL
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA INDUSTRIAL
SIMULACIÓN DE SISTEMAS
“SIMULACION DE UN PUNTO DE INTERSECCIÓN DEL OVALO “CACERES”
PRESENTADO POR : Cobeñas Rojas Karina.
Gallo Abad.
Hidalgo Delgado Alice.
Ramos Oquelis Jazmín.
Seminario Beltrán Edwin.
Silva Ancajima Emilio.
PIURA 2015
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ContenidoSIMULACIÓN DE SISTEMAS.................................................................................................1
“SIMULACION DE UN PUNTO DE INTERSECCIÓN DEL OVALO “CACERES”............1
1. INTRODUCCIÓN...............................................................................................................3
2. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA...........................................................................4
2.1 DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA..........................................................................4
2.2 FORMULACIÓN DEL PROBLEMA.......................................................................4
2.3 ANTECEDENTES.....................................................................................................5
3. OBJETIVOS.......................................................................................................................5
A. OBJETIVO GENERAL.............................................................................................5
B. OBJETIVOS ESPECÍFICOS...................................................................................5
4. MARCO TEÓRICO...........................................................................................................6
4.1 MARCO REFERENCIAL..........................................................................................6
4.2 BASES TEÓRICO-CIENTÍFICAS...........................................................................6
5. HIPOTESIS......................................................................................................................16
6. METODOLOGIA..............................................................................................................16
6.1 FORMULACIÓN CONCEPTUAL DEL MODELO..............................................16
6.2 DISEÑO PRELIMINAR DEL EXPERIMENTO....................................................17
6.3 PREPARACIÓN DE LOS DATOS DE ENTRADA.............................................18
6.4 TRADUCCIÓN DE MODELO................................................................................24
7. DESARROLLO DE PROPUESTAS Y MEDIDAS CORRECTIVAS APLICANDO LAS NORMAS DE SEGURIDAD VIAL...............................................................................31
7.1 PROBLEMAS Y SUS POSIBLES ALTERNATIVAS DE SOLUCIÓN..............31
8. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES..............................................................33
8.1 CONCLUSIONES..........................................................................................................33
8.2 RECOMENDACIONES................................................................................................33
9. BIBLIOGRAFÍA...............................................................................................................35
10. ANEXOS.......................................................................................................................36
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1. INTRODUCCIÓN
La congestión de tránsito ha ganado terreno en todo el mundo. Todo indica que seguirá agravándose, y constituye un peligro para la calidad de vida urbana. El fenómeno se traduce en el incremento de tiempos de viajes, la mayor incertidumbre de horarios de llegada, el aumento del consumo de combustible, así como de otros costos de operación y de polución, en comparación con el flujo vehicular libre.
El objetivo general de este trabajo tiene por finalidad proporcionar los análisis de las intersecciones principales, que son Av. Andrés Avelino Cáceres (salida) - Av. Sánchez Cerro (entrada) de la ciudad de Piura.
Estas intersecciones cuentan con datos recopilados en tres días (miércoles, jueves, viernes), evaluados en la hora punta del día (6:40 – 9:05) y en la hora punta de la tarde (1:40–2:05), que servirán para analizar intersecciones con algunas metodologías basadas en la teoría de intersecciones sin semáforo y que se explicarán a lo largo de este trabajo.
Se describen los procedimientos, paso a paso, utilizando las metodologías de glorietas (comúnmente denominados óvalos o rotondas) y de doble vía controladas por señales de parada (sus siglas en inglés TWSC. two way stop control). Las variables más importantes que se describen en cada análisis son: capacidad o flujo de vehículos de dos ejes y nivel de servicio. Estas variables determinan la situación en que se encuentra cada una de las intersecciones en la actualidad.
Estas medidas harán de Piura, una ciudad que brinde a sus conductores comodidad, eficiencia y sobre todo seguridad, que en definitiva se verán reflejadas en una mejor calidad de vida de la población.
La ingeniería de tránsito, en vez de tratar con la construcción de una nueva infraestructura, está encargada del dimensionamiento y diseño de la infraestructura para lograr un flujo de tráfico eficiente y de la evaluación de los sistemas de tráfico para optimizar el uso de esa infraestructura vial. Dentro de los elementos de control de tráfico están las Señales de tráfico, semáforos, paneles, sensores, etc., con el fin de lograr una operación segura y eficiente en la infraestructura vial.
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2. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
2.1 DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA
La congestión de tránsito ha ganado terreno en todo el mundo. Todo indica que seguirá agravándose, y constituye un peligro para la calidad de vida urbana. El fenómeno se traduce en el incremento de tiempos de viajes, la mayor incertidumbre de horarios de llegada, el aumento del consumo de combustible, así como de otros costos de operación y de polución, en comparación con el flujo vehicular libre.
Muchas ciudades enfrentan serios problemas de transporte urbano debido al número creciente de vehículos en circulación. Como las ciudades han llegado a ser los principales centros de las actividades económicas, la población tiende a desplazarse a ellas. Tal concentración de personas requiere transporte no solo para ellas mismas, sino también para los productos que consumen o producen. Desafortunadamente, el transporte puede generar diversos impactos ambientales adversos, tales como congestión vehicular, invasión de la tranquilidad en ciertas áreas; además, puede incrementar el riesgo de accidentes viales.
La congestión vehicular en el Perú es una de los graves problemas ya que cuenta con el 50% de zonas sin semáforos, 53% de pistas con baches y grietas y 46% de cruceros peatonales sin señalización, en 250 puntos críticos en solo Lima y Callao.
Piura no es ajena a este tipo de problemas, ya que las avenidas más congestionadas vehicularmente son la Avenida Cáceres y la Avenida Sánchez Cerro, ya que son necesarias para llegar a puntos importantes de la ciudad y punto de Entrada – Salida de la ciudad de Piura ya que se encuentran los terminales terrestres de Sullana, Paita, Chiclayo, además de las combis que recorren a lo largo de la avenida Sánchez Cerro
2.2 FORMULACIÓN DEL PROBLEMA
Esta investigación intenta responder a la siguiente pregunta:
¿DE QUÉ MANERA SE PUEDE MEJORAR EL FLUJO VEHICULAR DE LA INTERSECCION DE AV. ANDRÉS AVELINO CÁCERES (SALIDA) - AV. SÁNCHEZ (ENTRADA) EN EL OVALO CACERES?
Para dar respuesta a la pregunta general se debe dar respuesta primero a las
siguientes preguntas:
¿En cuál de las intersecciones del “Ovalo Cáceres” se encuentra el
mayor flujo vehicular?
¿La falta de semáforos implica el caos vehicular?
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2.3 ANTECEDENTES
Existe diversos estudios realizados en modelación de tráfico vehicular, algunos de estos estudios se mencionan a continuación: un gran problema que aún persiste desde el siglo veinte, es como organizar el tráfico vehicular en las ciudades. A mediados de los cincuenta Lighthill y Whitham utilizaron el método de las ondas cinemáticas para pronosticar el comportamiento del flujo en diferentes tipos de cruces en una vía, esta teoría de ondas se ha utilizado para encontrar la región de mayor congestión vehicular, a lo largo de una calle principal con cruces peatonales.
Posteriormente, Kai Nagel and Michael Schreckenberg introducen un modelo autómata discreto estocástico para simular el tráfico en una autopista, aplicando el método Montecarlo. Las simulaciones de este modelo muestran una transición del flujo de tráfico a ondas de (inicio-parada) con incremento de la densidad vehicular.
Este modelo se basa en la relación parabólica entre el flujo ϕ y la densidad ρ, dicha relación tiene a la velocidad como tercera variable. Esta ecuación es considerada como una de las más importantes en el análisis de tráfico vehicular y a menudo es escrita así: ϕ = ρv. Dado que la velocidad es un parámetro que puede variar debido a diferentes aspectos en una vía, entonces en este modelo autómata se determinaron diferentes familias de curvas según los supuestos y las leyes que lo rigen.
En el 2004, Toledo construye un modelo en el cual se considera un solo vehículo moviéndose a través de una secuencia de semáforos de dos tiempos, con un periodo específico, la contribución importante de este trabajo es que la dinámica no trivial depende de la aceleración finita
3. OBJETIVOS
A. OBJETIVO GENERAL
Evaluar el flujo vehicular de la intersección Av. Andrés Avelino Cáceres (salida) - Av.
Sánchez (entrada) del “Ovalo Cáceres”.
B. OBJETIVOS ESPECÍFICOS Caracterizar el modelo de tráfico de dos intersecciones principales del “Ovalo
Cáceres”
Analizar el comportamiento del flujo vehicular dedos intersecciones principales del “Ovalo Cáceres”, de acuerdo a los resultados obtenidos en la simulación.
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4. MARCO TEÓRICO
4.1 MARCO REFERENCIAL
El ovalo Cáceres en hora punta ha llegado a convertirse en un ejercicio de memoria de todo conductor para usar rutas alternas y evitar cualquiera de los “cuellos de botella” que se forman todos los días en el caótico tránsito local.
Uno de los primeros que salta a la vista se concentra en la intersección Avenida Cáceres y Sánchez Cerro, a pesar de que ya se habilitó la avenida Blas de Atienza.
Un kilómetro y medio más adelante, en el óvalo Cáceres, la situación se complica y hasta se vuelve de muy alto riesgo.
Esto ocurre porque en este óvalo circulan desde pequeñas motos hasta tráileres de doble carreta en una competencia desenfrenada para no quedarse atascado.
Desde las 6:45 a.m. hasta las 9:05 un flujo considerable de vehículos ingresan por cualquiera de las 4 intersecciones del Ovalo Cáceres. Hablamos del tránsito pesado y el servicio interprovincial”.
4.2 BASES TEÓRICO-CIENTÍFICAS Sistema
Es un conjunto de elementos que actúan interrelacionadamente con la finalidad de
desarrollar funciones y actividades orientadas a alcanzar uno o más objetivos trazados
para el todo.
ComponentesSon elementos que caracterizan o identifican la proporción de la realidad.
EntidadesSon objetos de interés dinámicos que constituyen el modelo a simular.
RecursosSon los elementos que van a facilitar el tráfico o servicio de las entidades.
EventosSon ocurrencias en el tiempo
AtributosSon las propiedades que poseen los componentes del sistema. Los atributos
describen a los componentes.
ActividadesSe relaciona directamente con los eventos. Son verbos en infinitivo.
Estado
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El estado del sistema queda definido por los valores que tienen sus características o
atributos relevantes en el instante que lo observamos.
Variables exógenasRepresentan acciones o influencias que provienen del medio ambiente. Por ejemplo, la
demanda a un servicio, los efectos tributarios, etc.
Variables endógenasRepresentan resultados de la actividad interna del sistema. Por ejemplo, la
venta total en un periodo total, el total de egresados de una universidad al fin
de año.
ESTUDIO DE VARIABLES
1. EL CAMINO : Es la porción de terreno acondicionada para el tránsito de vehículos. La denominación camino se incluye también a las calles de la ciudad, mientras que la carretera es el camino para el tránsito de vehículos motorizados, de por lo menos dos ejes, con características geométricas definidas de acuerdo a las normas técnicas vigentes en el MTC.
1.1. CLASIFICACIÓN DE CAMINOS
En el Perú se pueden distinguir varias clasificaciones de tipos de caminos, algunas de las cuáles son:
Según transitabilidad: Los caminos pueden ser de tres tipos: camino pavimentado (puede ser un tratamiento superficial o de concreto), camino revestido (camino por el cual se puede transitar todo el tiempo) y camino de tierra (transitable en el tiempo que se mantiene seco).
Según capacidad: Se pueden clasificar los caminos en: autopista - camino de cuatro a más carriles), camino de tres carriles, de dos carriles y de un carril (denominado comúnmente jirón) y la denominada brecha o trocha - camino abierto de tierra, que suele ser un camino auxiliar cuando la carretera principal se encuentra en construcción o mantenimiento. En zonas alejadas de la ciudad, las trochas son utilizadas como vía de acceso a los pueblos más remotos.
1.2. PARTES INTEGRANTES DE UN CAMINO
El camino está compuesto por:
Superficie de rodamiento: Es aquella porción que se ha acondicionado especialmente para el tránsito de vehículos. Esta superficie es pavimentada.
Bermas: Son las fajas laterales destinadas a alojar los vehículos que se estacionan, por emergencia, a lo largo de la carretera.
Cuneta: Drenaje paralelo al eje de la carretera.
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Contra cunetas: Permiten desviar las corrientes de agua y evitar que invadan la carretera o sobrecarguen la cuneta.
Drenaje Transversal: Pueden ser alcantarillas o estructuras mayores, llámese puentes; que permiten que el agua cruce de un lado a otro de la carretera, sin invadir su superficie.
2. INDICADORES: Los estudios de capacidad y nivel de servicio requieren conocerlas siguientes características del tránsito:
2.1. Volumen
Es el número de vehículos que pasa por un punto o perfil de la vía durante un período de tiempo determinado. Para diseñar nuevas vías o realizar obras en una vía existente que lleven a mejorar la capacidad y nivel de servicio, es necesario realizar una acertada predicción de los volúmenes de demanda, su composición y la evolución a lo largo de la vida útil. El volumen del tránsito puede ser anual, mensual, semanal, diario u horario. A continuación se describirá algunos de estos volúmenes:
Tránsito Medio Diario Anual (TMDA): Promedio aritmético de los volúmenes diarios de todos los días del año, previsible o existente, en una sección de vía.
Da una idea cuantitativa de la importancia de la vía y se utiliza principalmente para estudios de factibilidad económica.
Volumen Horario de Diseño (VHD): Es el volumen que corresponde a la hora trigésima ordenando los volúmenes horarios de todo un año, en orden de magnitud decreciente. Es el que determina las características a otorgarse al proyecto, en caminos con tránsito importante, para prevenir problemas de congestión y ofrecer al usuario un nivel de servicio aceptable.
2.2. Velocidad
La velocidad de circulación está íntimamente relacionada con el nivel de servicio en una carretera. Varía mucho de un vehículo a otro e incluso para el mismo vehículo en distintos tramos, por lo que en general se estudian velocidades medias.
Existen distintos tipos de velocidades: velocidad instantánea, media temporal, espacial, etc.
2.3. Densidad
Es el número de vehículos que existen por unidad de longitud sobre una carretera. Se puede obtener por medio de fotografías, pero en general se calcula a partir de los valores de velocidad y volumen medidos.
El valor máximo se obtiene cuando todos los vehículos están en fila sin hueco entre ellos. Para este caso la velocidad será cero ya que resulta imposible que los vehículos se muevan sin golpearse.
2.4. Capacidad
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La capacidad es la tasa o flujo máximo que puede soportar una vía o calle. No depende sólo de las características geométricas. La capacidad de un camino admite un volumen máximo de trabajo para ser considerado eficiente y es importante conocer ya que es una medida de la capacidad de los caminos.
De manera particular, la capacidad de una infraestructura vial es el máximo número de vehículos y/o peatones que pueden pasar por un punto o sección uniforme de un carril o calzada durante un intervalo de tiempo dado, bajo las condiciones prevalecientes.
La capacidad se define para condiciones prevalecientes:
o Infraestructura vial: Son las características físicas de la vía o calle (de tránsito continuo o discontinuo, con o sin control de accesos, dividida o no, de dos o más carriles, etc.); el desarrollo de su entorno; las características geométricas (ancho de carriles y acotamientos, obstrucciones laterales, velocidad de proyecto, restricciones para el rebase y características de los alineamientos); y el tipo de terreno donde se aloja la obra.
o Tránsito: Se refiere a la distribución del tránsito en el tiempo y en el espacio, y a su composición en tipos de vehículos como livianos, camiones, autobuses y vehículos recreativos, según el sistema de clasificación vehicular adoptado.
o Dispositivos de control: Hace referencia a los dispositivos para el control del tránsito, tales como semáforos y señales restrictivas (alto, ceda el paso, no estacionarse, sólo vueltas a la izquierda, etc.)
2.5. Niveles de servicio
Es la medida cualitativa que describe las condiciones de operación de un flujo vehicular. Se describe en términos como velocidad, tiempo de recorrido, libertad de maniobra, la comodidad, la conveniencia la seguridad vial.
Los factores que afectan el Nivel de Servicio (NDS, sus siglas en inglés son LOS, Levels of Service) son: internos y externo. Los internos son aquellos que corresponden a variaciones en la velocidad, en el volumen, en la composición del tránsito, en el porcentaje de movimientos de entrecruzamientos o direccionales, etc. Entre los externos están las características físicas, tales como la anchura de los carriles, la distancia lateral, la anchura de acotamientos, las pendientes, etc.
El Highway Capacity Manual 2000, estableció seis niveles deservicio: A, B, C, D, E y F, que van del mejor escenario al peor, loscuáles se detallan mejor abajo:
Nivel de servicio A: Condición de flujo libre con bajosvolúmenes de tránsito y altas velocidades. Los conductores tienenpoca restricción para maniobrar y pueden mantener la velocidaddeseada con poca demora.
Nivel de servicio B: Las velocidades de operación están un pocorestringidas por las condiciones del tránsito. Los conductoresmantienen una considerable libertad para maniobrar y mantener lavelocidad deseada con poca demora.
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Nivel de servicio C: Volúmenes de tránsito más altos controlan las velocidades y la posibilidad de maniobrar. Los conductores tienen restricciones para cambiar de carril, rebasar y mantener la velocidad deseada. Se producen demoras de bajas magnitudes.
Nivel de servicio D: La condición de flujo se acerca a la inestabilidad, con velocidades tolerables mantenidas pero afectadas por los cambios operacionales del tránsito. Los conductores tienen poca libertad para maniobrar. Demoras de magnitudes aceptables.
Nivel de servicio E: Condición de flujo inestable, con altos volúmenes de tránsito y bajas velocidades. Los conductores tienen muy poca libertad para maniobrar y el flujo puede tener interrupciones momentáneas. Demoras considerables.
Nivel de servicio F: Condición de flujo congestionado, la velocidad operacional es muy baja causando grandes demoras.
3. INTERSECCIONES
Se denomina intersección a un área que es compartida por dos o más caminos (dos o más carreteras se encuentran o se cortan y en la que se incluyen las plataformas que pueden utilizar los vehículos para el desarrollo de todos los movimientos posibles) y cuya función principales posibilitar el cambio de dirección de la ruta.
La intersección varía en complejidad desde un simple crucero, con sólo dos caminos que se cruzan entre sí en ángulo recto, hasta intersecciones más complejas (pueden ser intersecciones tipo T, Y, X o estrella).
Clasificación de intersecciones
Desnivel sin rampas
Las intersecciones de desnivel constan de estructuras que distribuyen. El tránsito para que cruce a niveles diferentes sin interrupción (distancias verticales).
Desnivel con rampas
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Se conocen comúnmente como distribuidores viales. El potencial de accidentes en las intersecciones a desnivel se reduce, porque eliminan muchos conflictos potenciales entre los flujos que se cruzan.
Intersecciones a nivel
Las intersecciones a nivel no distribuyen al flujo vehicular a diferentes niveles y, por tanto, se presentan conflictos entre los vehículos que se cruzan. En las intersecciones a nivel distinguimos las siguientes clases:
Intersecciones Simples: Aquellas en donde la importancia del tránsito no amerita ningún trabajo especial más que el de nivelar el terreno, redondear las esquinas y facilitar la visibilidad, para permitir que los vehículos pasen de un lado a otro.
Intersecciones Canalizadas: Permiten canalizar el tránsito de manera que al usuario (llámese conductor) no se le presenten varias decisiones a un mismo tiempo. Con señales convenientes (como las denominadas Two-way Stop Control TWSC, metodología que se aplicará en los capítulos siguientes), esta clase de intersecciones pueden funcionar en óptimas condiciones sin que al usuario se le presenten situaciones imprevistas, es decir, sin que se le presenten cambios bruscos.
Intersección Rotatoria: Denominadas comúnmente rotondas o glorietas (en inglés Round abouts), está constituida por un círculo o figura ovalada en la parte central de la intersección (en forma de isleta). Permiten un movimiento circular a su alrededor. Los accesos a esta intersección rotatoria también deberán estar canalizados.
Estudio de las intersecciones a nivel
Hay varios tipos de intersecciones a nivel, entre los más básicos figuran:
Tipo T: Conocidos también como de tres vías.
Cuatro vías o tréboles: Tienen cuatro accesos.
Intersecciones de vías múltiples: Son las que tienen cinco o más accesos.
Glorietas: Es una intersección circular que suministra un patrón circular de tránsito, con una reducción apreciable en los puntos de conflicto de cruce. Existen tres tipos de glorietas: de gran tamaño, cuyos diámetros son mayores a 91.44 metros (300 pies) lo cual permite un flujo de tránsito de velocidades mayores que 48.28Km./h (30 millas/h); de pequeño tamaño, para volúmenes de tránsito de velocidades bajas a 48.28 Km. /h, están constituidas, en su mayoría, sólo por marcas en el pavimento; y los distribuidores viales circulares.
1. INTERSECCIONES SEMAFORIZADAS
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Los semáforos pueden emplearse para eliminar muchos conflictos, porque se puede asignar el uso de la intersección a diferentes flujos vehiculare en momentos diferentes. Ya que esto conduce a una demora de los vehículos para todos los flujos, es importante que los semáforos se usen sólo cuando sean necesarios. El factor más importante que determina la necesidad de los semáforos en una intersección específica, es el volumen de tránsito en el acceso a la intersección, aunque otros factores como el volumen de peatones y el historial de accidentes, también pueden tener un papel preponderante.
Los factores a considerarse son:
Volumen vehicular de ocho horas.
o Volumen vehicular mínimo.o Interrupción del tránsito continúo.o Combinación de requisitos.
Volumen mínimo de peatones. Cruce escolar. Sistema coordenado de semáforos. Historial de accidentes. Red carretera. Volumen vehicular de cuatro horas. Hora Pico. Demora de la hora pico. Volumen de la hora pico.
2. INTERSECCIONES NO SEMAFORIZADAS
Son aquellas intersecciones que no son controladas por dispositivos electrónicos, por ejemplo los semáforos. La metodología, basada en la teoría del espacio aceptado (Two-way Stop Control TWSC), se ha visto mejorada significativamente. Se basa en un modelo en el cual se adiciona todos los caminos controlados con señales de parada y glorietas.
1.2.2.1 Análisis de intersecciones controladas por señales de parada.
El modelo para las intersecciones de doble vía controladas por señales de paradas en basa en la teoría del espacio aceptado y una vista basada relativamente de la prioridad o Rank de varios movimientos vehiculares y peatonales en la intersección.
La prioridad de movimientos es muy importante, así como los espacios en el flujo de tráfico de la calle principal son buscados para un número de movimientos diferentes.
Muchos de los espacios entre un vehículo y otro vale decir entre la parte trasera del primer vehículo y la parte delantera del segundo vehículo, deben ser usados por un solo vehículo. Así, si más de un vehículo está esperando por un espacio, la primera llegada a dicho espacio es usado por los vehículos en los movimientos que se tienen
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mayor prioridad (el mismo caso se da para los peatones aunque en esta memoria de tesis se considerarán nulos los movimientos peatonales, ya que los conteos no registraron dato alguno de peatones).
2.2. Demoras y niveles de servicio.
La demora total es la diferencia entre el tiempo de viaje actual experimentado y el tiempo de viaje referencial que resultaría de las condiciones de base, fuera de accidentes, control de tráfico, congestión vehicular o demora geométrica. Pero solamente la porción de la demora total se atribuye al control de medidas, de cualquier señal o señales de pare, que es posible cuantificar. Esta demora es denominada demora controlada. La ecuación muestra la demora, pero sólo en condiciones que la demanda sea menor que la capacidad para un período de análisis:
Donde:
d=demora controlada, s /vehT
V x=tasa de flujo paraunmovimiento x . veh /h
cmax=capacidad de movimiento x . veh
T=periodo de tiempo analisish (si T=0.25 paraun perido de15)
2.3. Análisis de glorietas
La metodología de las glorietas está basada en la teoría del intervalo aceptado; para esto se utilizan los parámetros básicos de intervalo crítico y tiempo continuo. Generalmente las glorietas, o comúnmente conocidas como óvalo, asumen un comportamiento independiente para cada vía (llamado en inglés leg). La metodología no se aplica a volúmenes de circulación mayores a 1200 veh/h (metodología Single-lane Round abouts - SR). Buenas estimaciones de capacidad han sido encontradas para una glorieta de un carril simple, si los flujos de circulación son asumidos como aleatorios.
Algunas características se detallan a continuación:
Vehículos que entran a una glorieta deben ceder el paso a los vehículos que están circulando dentro de la glorieta.
Los vehículos que circulan en la glorieta no están sujetos a restricciones de ceder el paso. Sólo se acepta un número máximo de vehículos, que no
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sobrepasen la capacidad. La prioridad es alternada y distribuida por todos los vehículos.
No está permitido estacionarse en el carril de la glorieta, ni está permitido que los peatones realicen actividades en la isla central de la glorieta.
Todos los vehículos circulan en sentido contrario a las agujas de reloj (en el caso de nuestro país) y pasan por la derecha de la isla central.
Las vías de acceso a las glorietas deben tener isletas (camellones), ya que son mecanismos seguros, tanto para separar el movimiento de tráfico en direcciones opuestas como para proveer refugio a los peatones (estos también son provistos de áreas que ceden el paso).
Se aprecia la geometría básica de una rotonda:
2.4. Flujos conflictivos
Los flujos de conflicto son calculados para evaluar el volumen en un período de15 minutos de los vehículos que pasan frente a los vehículos que entran. Para el caso de glorietas, es necesario convertir los movimientos de giro de la intersección en flujo circular que estará dentro de la glorieta, el procedimiento se explicará en el análisis de una de las intersecciones, esto en el siguiente capítulo. Las glorietas pueden casi siempre ser usadas para facilitar movimientos en U. En la Figura se muestra los puntos de conflicto entre una glorieta y una intersección sin semáforo:
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Las demoras pueden ser calculadas de manera similar al procedimiento del Two way stop control (TWSC), la siguiente ecuación se usará para estimar la demora controlada. Esta ecuación es similar a la de Two-way stop control (TWSC), pero no incluye el término +5, esto debido a que existe necesariamente un control deparada al acercarse a una glorieta, mientras que en una intersección normal (sea ésta sin señales o con señales de parada o ceda el paso) los conductores tendrían libre paso si es que no hubiera tráfico conflictivo; esto normalmente se denomina tiempo de aceleración/desaceleración.
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5. HIPOTESIS
En la realización del análisis del sistema vehicular, no hay ningún peatón
intentando cruzar la calle.
6. METODOLOGIA1.2.3.4.5.6.
6.1 FORMULACIÓN CONCEPTUAL DEL MODELO
COMPONENTES Vías
Vehículos
ENTIDADES Vehículos
RECURSOS Semáforo
Policía de transito
EVENTO
Llegar o entrar a la intersección
Frenar
Arrancar
Cruzar o salir
ATRIBUTOS
Tiempo entre llegadas
Tiempo de cruce a de avenida
Sánchez Cerro y avenida Cáceres
Tiempo de espera
Tiempo de ocio
Tiempo que pertenecen en el
sistema
ACTIVIDADES Esperar
Marchar
ESTADOS Detenido
Marcha
VARIABLE ENDÓGENA Tiempo promedio en el sistema
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Tiempo de ocio
Porcentaje de utilización
VARIABLE EXÓGENA Tiempo entre llegadas
Tiempo de servicio
1.2.3.4.5.6.6.1
6.2 DISEÑO PRELIMINAR DEL EXPERIMENTO
El tráfico vehicular en la ciudad es cada día más caótico, lo que disminuye el promedio de velocidad y desmejora la calidad de vida de los ciudadanos.
El Ovalo “Cáceres” es el lugar de estudio de este trabajo, ubicada en el micro centro de esta ciudad, a unos metros del Terminal GECHISA y EPPO. Esta intersección de avenidas fue seleccionada debido a la gran cantidad de vehículos que la atraviesan diariamente, además de ser una zona de frecuentes accidentes de tránsito.
La gran cantidad de camiones de gran porte, retrasa aún más el flujo vehicular, debido a que circulan y realizan maniobras de giro a una menor velocidad, hecho constatado en las observaciones realizadas en el lugar.
Estos problemas, junto a la falta de señalización adecuada y las pocas oportunidades en que un personal de tránsito dirige el flujo del tránsito, convierten a esta zona en una de las más conflictivas, como se ha comentado anteriormente.
Como vemos en un ovalo existen 32 puntos en conflicto y por lo tanto solo nos enfocaremos en uno, es decir en donde existe la acumulación de autos.
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Autos:53Camionetas similares: 23Combis:0Ómnibus: 5Camiones:3Otros:4
Autos: 23Camionetas similares: 1Combis: 3Ómnibus: 1Camiones: 3Otros: 3
Autos: 0Camionetas similares: 2Combis: 0Ómnibus: 2Camiones:Otros: 0
Autos: 24Camionetas similares: 9Combis: 0Ómnibus: 2Camiones:Otros: 2
Autos: 23Camionetas similares: 6Combis: 2Ómnibus: 0Camiones:Otros: 4
Autos: 23Camionetas similares: 26Combis: 3Ómnibus: 0Camiones: 5Otros: 2
Autos: 12Camionetas similares: 6Combis: 3Ómnibus: 0Camiones:Otros: 1
VARIABLE ENDÓGENA Tiempo promedio en el sistema
Tiempo de ocio
Porcentaje de utilización
VARIABLE EXÓGENA Tiempo entre llegadas
Tiempo de servicio
6.3 PREPARACIÓN DE LOS DATOS DE ENTRADA
Recolección de datos
Ejemplo de caos vehicular Mañana (7:40 – 7:45)
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Por lo tanto el punto de intersección elegido es:
Por lo tanto vamos a analizar aquellos que tienen como finalizar ir al punto A.
En resumen, al evaluar todos los días, se obtuvo:
NÚMERO DE VEHICULOS TOTAL
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A
B
C
D
E
N° de vehículos promedio en el día (punto B) 1138N° de vehículos promedio en el día (punto D)*0.8 927N°de vehículos promedio en el día (punto E)*0.8 603N° de vehículos promedio en el día (punto A)*0.9 2400N° de vehículos promedio en el día (punto C) 1530
Hemos puesto constantes en punto D, decimos que solo el 80 por ciento tiene
la intención de llegar al punto A
Hemos puesto constantes en punto E, decimos que solo el 80 por ciento tiene
la intención de llegar al punto A
Solo llegan al punto A, el 90 por ciento de vehículos.
Ahora tenemos que comprobar que nuestros datos se ajustan a una distribución Poisson.
Para determinar si el flujo en la autopista se ajusta a alguna distribución aleatoria se utiliza un estudio de probabilidades de Poisson y la prueba de Chi cuadrado. Para aplicar esta prueba se debe determinar el número de vehículos livianos que pasan en intervalos de 5 minutos. Una vez recolectados los datos se determina la cantidad de intervalos en que pasaron igual número de automóviles y se aplica la fórmula de Poisson para obtener la probabilidad de cada evento.
En caso de que no haya al menos cinco intervalos donde hayan pasado un número igual de autos, esta cantidad se suma al siguiente grupo hasta que haya al menos cinco intervalos, las probabilidades también se deben sumar. Utilizando una tabla de valores de Chi cuadrado, o bien un gráfico, se determina la confiabilidad de los resultados con el grado de significancia escogido, en este caso un nivel de confianza del 95%. De no cumplir con la prueba entonces el flujo se considera continuo y se deben aplicar otros modelos probabilísticos o distribuciones aleatorias que determinen su comportamiento.
Lista de número de vehículos en intervalos de 5 minutos
TABLA N°2 Número de Vehículos contabilizados durante 3 días
52663560
46684549
42507039
33475529
71563764
46325959
56344755
41355348
42575857
36704548
20
7560554033333122212018262219272621
4968404625272728506054423540443036
5845575343696455232521212122243021
7044507737707737252222251916235221
3349583639535041203738303936514145
5055594759404351231820181822215144
3844493550495045422931454046414137
33574354454944414247403349544225
35374759504038594162586761354764
63464653442656437253572354443337
Almacenando estos datos al programa Minitab
21
Como observamos en la gráfica, la mejor distribución en la que se ajustan nuestros datos es la distribución normal, con un coeficiente de correlación cercano a uno (0.991). Por lo tanto no se ajustan a una distribución Poisson.
Ahora tenemos que saber a qué distribución de ajusta los tiempos de servicios mediante la fórmula:
Donde:
d=demora controlada, s /veh
V x=tasa de flujo paraunmovimiento x . veh /h
cmax=capacidad de movimiento x . veh .
T=periodo de tiempo analisish (si T=0.25 paraun periodo de15)
22
Tenemos 207 vehículos (muestra) que transcurren en 4 horas, por lo tanto 52 vehículos por hora.
Vehículos Demora
Vehículos Demora
Vehículos Demora Vehículos
Demora
Vehículos
Demora
52 2.85 25 7.52 70 1.84 46 3.28 50 3.0166 2.01 27 6.84 44 3.61 32 4.72 49 3.1035 4.91 27 6.84 50 3.01 59 2.81 50 3.0160 2.31 28 6.53 77 1.59 59 2.36 45 3.5075 1.65 42 3.84 37 4.56 50 2.69 41 3.9760 2.31 50 3.01 70 1.84 55 2.56 35 4.9155 2.63 70 1.84 77 1.59 59 2.42 53 2.7740 4.11 39 4.25 37 4.56 47 3.45 48 3.1933 5.30 58 2.43 71 1.80 59 2.87 33 5.3033 5.30 45 3.50 56 2.56 40 4.33 57 2.4931 5.74 57 2.49 37 4.56 43 4.08 43 3.7222 8.78 53 2.77 64 2.10 51 3.83 54 2.7046 3.39 43 3.72 33 5.30 56 2.72 45 3.5068 1.92 69 1.88 49 3.10 34 4.37 49 3.1045 3.50 64 2.10 58 2.43 47 3.33 44 3.6149 3.10 55 2.63 36 4.73 55 2.72 41 3.9749 3.10 33 5.30 39 4.25 38 4.13 42 3.8468 1.92 47 3.29 53 2.77 44 3.22 57 2.4940 4.11 55 2.63 50 3.01 49 3.29 58 2.4346 3.39 29 6.25 41 3.97 35 4.60 57 2.4935 4.91 18 11.12 57 2.49 47 3.59 46 3.3937 4.56 22 8.78 23 8.32 40 4.19 41 3.97
23
47 3.29 21 9.28 54 2.70 33 4.89 37 4.5659 2.37 20 9.83 44 3.61 49 2.94 38 4.4050 3.01 22 8.78 33 5.30 54 2.76 30 5.9940 4.11 22 8.78 37 4.56 42 3.90 39 4.2538 4.40 25 7.52 41 3.97 25 6.90 36 4.7359 2.37 21 9.28 62 2.20 41 3.62 51 2.9336 4.73 22 8.78 58 2.43 51 3.26 26 7.1670 1.84 24 7.90 67 1.96 41 3.48 21 9.2845 3.50 25 7.52 61 2.26 52 2.98 21 9.2848 3.19 23 8.32 35 4.91 30 5.41 21 9.2863 2.15 25 7.52 47 3.29 30 5.14 19 10.4446 3.39 21 9.28 64 2.10 36 4.46 16 12.7346 3.39 21 9.28 50 3.01 45 3.47 23 8.3253 2.77 21 9.28 60 2.31 44 3.43 23 8.3244 3.61 20 9.83 54 2.70 37 4.37 18 11.1226 7.16 18 11.12 42 3.84 42 4.41 20 9.8356 2.56 26 7.16 35 4.91 29 5.46 18 11.1243 3.72 22 8.78 40 4.11 31 5.34 72 1.76 19 10.44 44 3.61 45 3.09 53 2.77 27 6.84 42 3.84 40 3.82
24
Como observamos en la gráfica, la mejor distribución en la que se ajustan nuestros datos (tiempo de servicio) es la distribución Lognormal, con un coeficiente de correlación cercano a uno (0.983).
6.4 TRADUCCIÓN DE MODELO
En la etapa de “preparación de los datos de entrada” vemos que el tiempo entre
arribos sigue una distribución normal y el tiempo de servicio sigue una distribución
Lognormal.
Gracias al Minitab nos proporciona los números aleatorios de acuerdo a la
distribución en particular.
25
Por medio del Excel (Tabla 2) obtenemos:
Media 46.00
Desviación estándar 14.46
Luego de conocer las distribuciones a las que se ajustan nuestros datos procedemos a simular la llegada de vehículos al punto de referencia (Óvalo Cáceres). Los vehículos llegan en forma aleatoria, en el horario de la mañana entre las 6:40 a.m. y las 9:05 a.m. de acuerdo a una distribución log normal. Se estima que el tiempo de espera sigue una distribución normal.
Inicio de operaciones Minuto 0: 6:40 a.m.
Tiempo total a simular: 4 horas
26
27
N° T.A H.LlegadaSalida del Ciclo
T.E T.O T. SistemaInicio T.S Fin
0 0 1 36 36 36 2 38 0 36 12 36 72 72 0 72 0 34 03 52 124 124 1 124 0 52 04 20 144 144 1 145 0 20 05 45 189 189 1 190 0 45 06 48 238 238 2 239 0 47 17 67 304 304 0 304 0 65 08 47 351 351 1 353 0 47 19 45 397 397 1 398 0 44 0
10 25 422 422 1 423 0 24 111 39 460 460 1 461 0 37 012 57 517 517 3 520 0 56 113 42 559 559 0 559 0 39 014 61 620 620 2 622 0 61 115 37 657 657 3 660 0 35 216 45 702 702 1 703 0 42 117 32 734 734 4 737 0 31 218 57 790 790 4 794 0 53 219 53 844 844 1 844 0 49 020 56 900 900 0 900 0 55 021 40 940 940 1 941 0 40 122 55 995 995 0 995 0 54 0
28
23 47 1041 1041 1 1042 0 46 024 33 1075 1075 1 1076 0 32 125 48 1123 1123 1 1124 0 47 026 10 1133 1133 0 1133 0 9 027 39 1172 1172 2 1174 0 39 128 55 1228 1228 0 1228 0 54 029 57 1284 1284 2 1287 0 56 130 40 1324 1324 0 1324 0 37 031 45 1369 1369 2 1370 0 45 132 65 1434 1434 0 1434 0 63 033 28 1462 1462 3 1464 0 28 134 33 1495 1495 1 1496 0 30 035 47 1542 1542 1 1543 0 46 136 58 1600 1600 3 1603 0 57 137 30 1630 1630 1 1631 0 27 038 51 1681 1681 1 1682 0 50 039 36 1717 1717 3 1720 0 35 140 30 1747 1747 2 1749 0 28 141 52 1799 1799 2 1801 0 50 142 67 1866 1866 0 1867 0 65 043 31 1898 1898 0 1898 0 31 044 32 1930 1930 2 1932 0 32 145 44 1974 1974 2 1976 0 42 146 47 2021 2021 2 2024 0 46 147 40 2061 2061 0 2062 0 37 048 40 2101 2101 0 2101 0 40 049 55 2156 2156 1 2158 0 55 150 57 2213 2213 1 2215 0 56 151 41 2255 2255 0 2255 0 40 0
29
52 40 2294 2294 4 2298 0 39 253 43 2337 2337 1 2338 0 40 054 46 2384 2384 2 2385 0 46 155 22 2406 2406 3 2409 0 20 256 36 2441 2441 1 2442 0 32 157 46 2487 2487 2 2488 0 45 158 32 2519 2519 1 2520 0 30 159 42 2561 2561 1 2562 0 41 060 37 2598 2598 2 2600 0 37 161 32 2630 2630 3 2633 0 30 262 41 2671 2671 1 2672 0 38 063 43 2714 2714 3 2717 0 43 164 39 2753 2753 4 2757 0 36 265 38 2790 2790 1 2792 0 33 166 55 2846 2846 1 2847 0 54 167 48 2894 2894 0 2894 0 47 068 42 2936 2936 2 2938 0 41 169 40 2976 2976 2 2978 0 37 170 47 3023 3023 1 3024 0 45 171 55 3077 3077 1 3078 0 54 072 31 3108 3108 1 3109 0 30 173 29 3137 3137 0 3137 0 28 074 50 3187 3187 1 3188 0 50 075 42 3230 3230 1 3230 0 41 076 54 3284 3284 2 3286 0 53 177 34 3318 3318 1 3319 0 32 178 49 3367 3367 3 3370 0 48 179 39 3406 3406 1 3407 0 36 180 52 3458 3458 1 3459 0 51 0
30
81 46 3504 3504 8 3512 0 45 482 56 3560 3560 1 3561 0 48 083 44 3604 3604 3 3607 0 43 184 82 3686 3686 0 3686 0 79 085 27 3713 3713 4 3717 0 27 286 57 3771 3771 1 3772 0 53 187 37 3808 3808 1 3809 0 35 188 52 3860 3860 3 3863 0 51 189 32 3892 3892 2 3894 0 29 190 35 3927 3927 2 3929 0 34 191 21 3949 3949 1 3949 0 19 092 57 4005 4005 1 4006 0 56 093 39 4044 4044 1 4046 0 38 194 27 4071 4071 0 4071 0 25 095 64 4135 4135 0 4135 0 64 096 58 4193 4193 2 4195 0 57 197 37 4229 4229 3 4233 0 35 298 42 4272 4272 0 4272 0 39 099 36 4307 4307 1 4308 0 36 0
100 48 4355 4355 1 4356 0 47 0
31
7. DESARROLLO DE PROPUESTAS Y MEDIDAS CORRECTIVAS APLICANDO LAS NORMASDE SEGURIDAD VIAL
Para el desarrollo de propuestas y medidas de corrección, se deberá presentar un proyecto de solución, en donde se cubran tres elementos básicos que van desde: el aspecto físico, adaptado a las características del vehículo y del usuario; las modalidades necesarias en cuanto a educación vial, así como las reformas y sistemas legislativos y policiales, que permitan impartir una o más soluciones.
Además, sería conveniente observar, durante cierto período posterior, los resultados que tuvieron las soluciones aplicadas. Estos resultados se observarán directamente a través de las estadísticas levantadas en cuanto a la eficiencia del movimiento vehicular y de peatones, así como en cuanto a la disminución o aumento de accidentes.
7.1 PROBLEMAS Y SUS POSIBLES ALTERNATIVAS DE SOLUCIÓN.
Los problemas que se originarán producto del tráfico vehicular ante el análisis dado en el capítulo anterior y la mala infraestructura que puede existir, se describen a continuación:
32
33
8. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
8.1 CONCLUSIONES
Los altos volúmenes que se han registrado y/o proyectado a lo largo de la avenida Sánchez Cerro influyen mucho en los análisis propuestos esto se notó en las demoras excesivas producto de la poca o casi nula capacidad de albergar vehículos.
La suma de los movimientos conflictivos en la metodología Two-way stop control (TWSC), generó valores muy altos, esto debido a la combinación de las dos fases, ya que no se cuenta con mediana en la avenida Sánchez Cerro (en las2 intersecciones que han sido estudiadas específicamente).
Algunos valores de las capacidades de movimientos resultaron valores bajos, nulos y/o negativos, debido al gran flujo vehicular que existiría en la avenida Sánchez Cerro, que impediría el desarrollo de los movimientos en las avenidas perpendiculares a éstas (Avenida Avelino Cáceres y Avenida Sánchez Cerro).
Las principales causas probables de accidentes, en conjunto con el análisis, se pueden derivar en las siguientes:
Colisiones de frente con vuelta a la izquierda.Colisiones en ángulo recto en intersecciones sin semáforos.Colisiones de extremo trasero en intersecciones sin semáforos.Colisiones peatón. Vehículo.
La glorieta (en especial la multi-carril) es una de las infraestructuras más seguras y eficientes, que permite canalizar el flujo vehicular de manera más ordenada, permitiendo minimizar las demoras que se producen en una intersección, a comparación de una intersección común.
8.2 RECOMENDACIONES
Para el diagnóstico y análisis de los datos, se necesita personal capacitado que pueda dar una interpretación real de los mismos (en el ámbito vial). De estos análisis se desprende una parte muy importante de la solución y sólo especialistas en la materia deberán llevarlo a cabo.
Se debe buscar siempre la recolección y mantenimiento de los datos de la siguiente manera: almacenamiento y recuperación de los datos de los horarios de mayor congestión vehicular; los accidentes, tipo de vehículos que circulan frecuentemente por la zona de estudio.
A la par de recolectar datos, se debe hacer estudios de ingeniería para conocerlas diferentes causas de la congestión vehicular.
34
Se debe señalizar de manera adecuada y consecuente toda la avenida Sánchez Cerro, ya que es la principal avenida de la ciudad, donde están asentadas la mayoría de las empresas dedicadas al comercio, banca, mercado, etc.
Una medida a corto plazo a considerar, por el crecimiento del flujo vehicular como consecuencia del aumento del parque automotor es la implementación de nuevas intersecciones señalizadas y semaforizadas, y a largo plazo podría ser la implementación de más semáforos y señales, la construcción de pasos a desnivel (bypass) o túneles, que harán del tráfico vehicular fluido, dinámico, seguro y más cómodo. No se debe descartar la construcción de más carriles en las principales avenidas (si hubiera el espacio necesario y adecuado) y la construcción, mejoramiento, tratamiento de otras vías adyacentes a las principales como nuevas vías de circulación y evacuación.
9. BIBLIOGRAFÍA
35
http://sisbib.unmsm.edu.pe/bibvirtualdata/libros/Matematicas/Notas_instituto/Simulacion_sistemas.pdf
http://materias.fi.uba.ar/7526/docs/teoria.pdf
http://www.econ.unicen.edu.ar/attachments/1051_TecnicasIISimulacion.pdf
Teoría de Modelos y Simulación- Enrique Eduardo Tarifa/ Universidad Nacional de Jujuy.
Procesos Estocásticos para Ingenieros: Teoría y Aplicaciones.
Simulación y Análisis de Procesos Estocásticos- Eduardo García Dunna.
http://tisconsulting.org/es/news/simulating-stochastic-systems/
http://www.dc.uba.ar/materias/escuela-complutense/2012/estocasticos.pdf
http://mate.dm.uba.ar/~pgroisma/simulacion.html
http://www.bvcooperacion.pe/biblioteca/bitstream/123456789/7498/1/BVCI0005864.pdf
Estudio de Tráfico Vial- Oscar Benavides.
Caracterización del Flujo Vehicular en Autopistas- José Solano Jiménez/Universidad de Costa Rica/ Facultad de Ingeniería Civil.
10. ANEXOS
Anexo 1: ACCIDENTES DE TRÁNSITO REGISTRADOS, SEGÚN DEPARTAMENTO, 2013. PERÚ
36
En la provincia de Lima se registra la mayor incidencia de accidentes de tránsito, con 51 mil 216 (43,1%), seguida, aunque muy distante, por el departamento de Arequipa con 8 mil 210 (6,9%). Piura se ubica en el puesto número cinco con 5 mil 5554.
Fuente: Instituto Nacional de Estadística e Informática – III Censo Nacional de Comisarías 2014.
ANEXO 2: Tipo de vía de la ocurrencia del accidente de tránsito, 2013.
37
De un total de 118 mil 809 accidentes de tránsito, más de la mitad ocurrieron en Avenidas (54,0%), 20,1% sucedieron en Carreteras y 17,9% en Calles o jirones.
GRÁFICO N° 2.1PERÚ: ACCIDENTES DE TRÁNSITO, SEGÚN TIPO DE VÍA DE LA
OCURRENCIA, 2013 (Porcentajes)
1/ Comprende: Óvalo, pasaje, circuito de playa.2/ Refiere a información no identificada en las fuentes de información policial de la comisaría.
Fuente: Instituto Nacional de Estadística e Informática – III Censo Nacional de Comisarías 2014.
ANEXO 3: Tipo de vía de la ocurrencia del accidente de tránsito, 2013 según departamento, 2013.
CUADRO
38
Nº 3.1PERÚ: ACCIDENTES DE TRÁNSITO, POR TIPO DE VÍA DE LA OCURRENCIA,
SEGÚN DEPARTAMENTO, 2013
1/ Comprende los 43 Distritos de la provincia de Lima.2/ Incluye las provincias de Barranca, Cajatambo, Canta, Cañete, Huaral, Huarochirí, Huaura, Oyón y Yauyos.3/ Comprende: Ovalo, pasaje, circuito de playa.4/ Refiere a información no identificada en las fuentes de información policial de la comisaría.Nota:Los parciales no suman el total por efecto de redondeo.Fuente: Instituto Nacional de Estadística e Informática – III Censo Nacional de Comisarías 2014
39
