Elementos de la Teoría del Tráfico Vehicular

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Margarita Segura Moya
hace 6 años
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3 Elementos de la Teoría del Tráfico Vehicular Rodrigo Fernández A. Profesor Titular de la Facultad de Ingeniería y Ciencias Aplicadas Universidad de los Andes (Chile) Lima - Perú 2010

5 A María Cristina y a mis hijos Juan Cristóbal y Sofía.

7 Prefacio El tránsito o tráfico es la circulación de personas, algunas de ellas en vehículos, por el espacio público. Se trata de un fenómeno físico y, a la vez, social. Estamos convencidos de que cualquier análisis de los problemas del tránsito urbano parte del reconocimiento de las bases conceptuales de este fenómeno. A estas bases conceptuales las llamaremos teoría del tráfico vehicular. Una vez entendidos los elementos de la teoría del tráfico vehicular los podemos aplicar a lo que se denomina la ingeniería de tránsito, que es la aplicación de técnicas de la ingeniería para aminorar los impactos sociales, urbanos y ambientales derivados del tráfico. Los diseños conceptuales propuestos por la ingeniería de tránsito deben ser traducidos a planos de ingeniería que realizan los diseñadores viales. Son estos planos los que, finalmente, se materializan en las calles. En consecuencia, ningún dispositivo vial o medida de gestión de tráfico será acabado si no se conocen los principios aportados por la teoría que aquí se esboza. Este texto presenta los principios para el estudio de la circulación de vehículos. Está concebido para estudiantes de habla hispana de cursos avanzados de ingeniería civil o de postgrado en ingeniería de transporte. En el primer capítulo, se muestra la génesis del problema desde la perspectiva del análisis de sistemas de transporte. Se propone una definición del tránsito o tráfico y se muestra su inserción como fenómeno físico en el sistema de transporte. Posteriormente, se definen y caracterizan los conflictos que tienen lugar en la circulación. Luego, se presentan dos categorías de modelos para entender la circulación en tramos de vía de circulación continua: el modelo fluidodinámico y la teoría del seguimiento vehicular. Para cada categoría de modelo, se establecen sus variables y relaciones. Se cierra la exposición con la descripción del uso combinado de ambos tipos de modelos para el análisis de la inestabilidad del tráfico, 1

8 cuando el flujo se aproxima a la capacidad. Esto deja abierta la discusión para continuar con el estudio de la capacidad de dispositivos viales. El segundo capítulo trata de la capacidad de diversos dispositivos viales. Primero, se presenta una discusión sobre la relación entre capacidad y el nivel de congestión o grado de saturación. Luego, se estudia la capacidad de tramos de vías mediante un modelo empírico. El problema de la capacidad de cruces o intersecciones es analizado en detalle, y se separan los casos de intersecciones reguladas con semáforo, señal de prioridad y rotonda. En el tema de capacidad de intersecciones semaforizadas, se trata el problema de expresar la capacidad en unidades de tráfico homogéneas: los vehículos equivalentes. La capacidad de intersecciones reguladas con señal de prioridad y rotondas se aborda mediante modelos estocásticos (de brechas) y de regresión lineal. Posteriormente, se aborda el problema de capacidad de estaciones de transporte público y se muestran dos tipos de modelación: analítica y mediante simulación microscópica. Finalmente, se discute la capacidad de cruces peatonales tanto desde la perspectiva de los vehículos como de los peatones. El tercer capítulo presenta el tema de cómo medir la eficiencia de dispositivos viales. Los índices de rendimiento tratados son longitudes de colas, magnitud de demoras y número de detenciones. En primer término, se presentan algunos conceptos básicos de la teoría de colas clásica, para asimilarla a lo que ocurre en la vialidad. Luego, se introduce una aproximación al tema de colas en dispositivos viales: la función transformada. A partir de ella, se definen los indicadores de rendimiento comúnmente usados en intersecciones y estrangulamientos, las tasas de demoras y detenciones, y las demoras y detenciones promedio. Con esta definición, se trata posteriormente el cálculo de estos indicadores en intersecciones reguladas con semáforos, así como las no semaforizadas. A continuación, el cálculo de la demora geométrica en intersecciones se aborda brevemente. Por último, se trata el tema de demoras y colas en estaciones de transporte público, con énfasis en lo que ocurre en paraderos de buses, usando resultados de investigaciones chilenas al respecto. En el capítulo final, se aborda el problema de modelación de redes de tráfico urbano. La característica de este tipo de red es su densidad en nodos (cruces de calles) y arcos (pistas de circulación). Esto hace que la forma tradicional de modelación de redes de transporte, basada en curvas flujo-velocidad, tenga que ser acomodada a la realidad urbana. En el documento, se presenta primero un resumen de los modelos de redes de transporte y se concluye que la perspectiva para redes urbanas es usar una aproximación como la 2

9 utilizada en el programa computacional TRANSYT. Posteriormente, se muestra la forma de modelar elementos de redes urbanas densas: arcos, nodos y líneas de detención. Luego, se expone cómo modelar el tráfico a través de dos componentes: los histogramas cíclicos de flujo y el modelo de dispersión de tráfico. La modelación de una red urbana permite calcular la cantidad de recursos consumidos por los usuarios que circulan por ella. Esto se conoce como el índice de rendimiento. La forma de cálculo del índice de rendimiento de una red y su optimización para coordinar semáforos concluyen el texto. Las fuentes de este libro son principalmente recopilaciones de textos, artículos y apuntes de clases. Entre estas últimas destacan las de los profesores Tristán Gálvez y Jaime Gibson, de la Universidad de Chile, así como las de Richard Allsop y Ben Heydecker, del University College London. No obstante, todos los errores son responsabilidad única del autor. El autor agradece a la Universidad de los Andes (Santiago-Chile) por la motivación para la redacción de los manuscritos, así como el apoyo para su transformación en un texto de estudio. Asimismo, agradezco a Juan Carlos Dextre por la elaboración de esta nueva edición y al Fondo Editorial de la Pontificia Universidad Católica del Perú por su publicación. Rodrigo Fernández A. Lima,

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