Capacidad en tramos homogéneos. Ecuación del tráfico. Nivel de servicio Contacto: http://www.diego-vargas.com/ https://www.linkedin.com/in/diego-vargas-mendivil/

1. CAMINOS
Notas del curso: Caracterización del tráfico
M.Sc. Ing. Diego Vargas Mendivil
Lima, Perú, 2017

2. CARACTERIZACIÓN DEL TRÁFICO
• Tráfico (flujos vehiculares)
Desplazamiento de un conjunto de vehículos a lo largo de una ruta, desde un
origen (inicio) hasta un destino (final).
• Análisis del tráfico sobre segmentos (tramos) de vía
Existen dos métodos:
- Método macroscópico: estudia los flujos vehiculares en su totalidad,
caracterizándolo como un conjunto homogéneo y sin tomar en cuenta las
características particulares para cada tipo de vehículo.
- Método microscópico: estudia el movimiento e interacción de los vehículos dentro
del tráfico, tomando en cuenta sus características particulares.
El análisis macroscópico será materia del curso

3. CARACTERIZACIÓN DEL TRÁFICO
• El análisis del tráfico se basa en tres características fundamentales:
 Volumen (veh/día, veh/h)
Intensidad del tráfico, expresado como el número de vehículos que circulan a
través de una sección vial durante un intervalo de tiempo determinado.
 Velocidad (km/h)
Velocidad del flujo vehicular (ya sea en conjunto o para un vehículo en particular),
expresada como el ratio de distancia sobre tiempo.
 Densidad (veh/km)
Medida de la compactibilidad del flujo vehicular, es igual al número de vehículos
que circulan sobre cierta longitud de vía.

4. VOLUMEN DEL TRÁFICO
Fuente: Conteos vehiculares MTC
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
00:0-01:0
01:0-02:0
02:0-03:0
03:0-04:0
04:0-05:0
05:0-06:0
06:0-07:0
07:0-08:0
08:0-09:0
09:0-10:0
10:0-11:0
11:0-12:0
12:0-13:0
13:0-14:0
14:0-15:0
15:0-16:0
16:0-17:0
17:0-18:0
18:0-19:0
19:0-20:0
20:0-21:0
21:0-22:0
22:0-23:0
23:0-24:0
Vehículos/hora
Horas
Conmutación: flujo vehicular Juliaca-Taraco, Puno (2014)
Promedio = 90 veh/hora

5. VOLUMEN DEL TRÁFICO
Fuente: Conteos vehiculares MTC
0
500
1,000
1,500
2,000
2,500
3,000
3,500
4,000
Lunes
Martes
Miércoles
Jueves
Viernes
Sábado
Domingo
Vehículos/día
Día
Flujo vehicular Juliaca-Taraco, Puno (2014)
Promedio = 2,649 veh/día

6. VOLUMEN DEL TRÁFICO
Fuente: Información de peajes MTC
Flujo vehicular en el peaje Ccasacancha, Cusco (2015)
800
900
1,000
1,100
1,200
1,300
1,400
1,500
1,600
1,700
1,800
Enero
Febrero
Marzo
Abril
Mayo
Junio
Julio
Agosto
Septiembre
Octubre
Noviembre
Diciembre
Vehículos/día
Mes
Promedio = 1,510 veh/día

7. VOLUMEN DEL TRÁFICO
• Intervalo (Headway, min/veh, seg/veh)
Indica el tiempo transcurrido entre el paso de dos vehículos sucesivos a través
de una sección de vía. Es inversamente proporcional al valor del flujo vehicular.
Fuente: Rafael Cal y Mayor, Ingeniería de Tránsito: fundamentos y aplicaciones (2007). Luis Nañón, Manual de Carreteras (2000)
Donde:
h es el intervalo y q el volumen vehicular

8. VOLUMEN DEL TRÁFICO
• Capacidad
Volumen vehicular correspondiente a un valor mínimo de intervalo entre vehículos.
De acuerdo con el HCM 2010, para un intervalo mínimo de 1.5 segundos en una
autopista (110km/h), la capacidad de un carril estaría dado por:
Si se considera un intervalo mínimo de 2-3 segundos, por seguridad vial:
Fuente: Institute of Transportation Engineers, Traffic Engineering Handbook (2016)

9. VELOCIDAD DEL TRÁFICO
• La calidad del desplazamiento se relaciona con la medida en que la velocidad del
tráfico se acerca al valor de velocidad de flujo libre.
• Velocidad de flujo libre: valor ideal para el flujo vehicular sobre un carril, en el
supuesto de ausencia total de elementos que puedan generar congestión.
• Tipos de velocidad:
- Local o instantánea (time-mean speed – TMS): obtenida de la medición de la
velocidad al atravesar un punto o sección determinado de una vía. Se considera
como punto a un tramo que no supera el metro de longitud. Usada en el análisis
microscópico.
- De circulación (space-mean speed – SMS): obtenida de la relación entre la
distancia recorrida durante un intervalo de tiempo determinado. Usada en el
análisis macroscópico.
Fuente: Institute of Transportation Engineers, Traffic Engineering Handbook (2016)

10. VELOCIDAD DEL TRÁFICO
• Medición local o instantánea: control de velocidad en el Callao

11. VELOCIDAD DEL TRÁFICO
• Medición de velocidad de circulación: método del vehículo flotante

12. VELOCIDAD DEL TRÁFICO
• Local o instantánea (time-mean speed – TMS): obtenida de la medición de la
velocidad al atravesar un punto o sección determinado de una vía.
• De circulación (space-mean speed – SMS): obtenida de la relación entre la distancia
recorrida durante un intervalo de tiempo determinado.
𝑉𝑖 =
𝑉𝑗
𝑛
𝑗=0
𝑛
𝑉 =
𝐿
𝑡𝑗
𝑛
𝑗=0
𝑛
Donde:
Vj es la velocidad del j-ésimo vehículo
tj es el tiempo de recorrido del j-ésimo vehículo
L es la longitud recorrida
n es el número de vehículos aforados

13. VELOCIDAD DEL TRÁFICO
Fuente: Reglamento Nacional de Tránsito, SUTRAN
Límites máximos de velocidad
Al interior de zonas urbanas:
•En Vías Expresas: 80 Km/h.
•En Avenidas: 60 Km/h.
•En Calles y Jirones: 40 Km/h.
•Zona escolar y/o de hospital: 30 Km/h.
A lo largo de carreteras (interurbano): 80-100 Km/h.
A lo largo de caminos rurales (interurbano): 60 Km/h.
A lo largo de vías interurbanas que cruzan centros poblados:
•En zonas residenciales: 55 Km/h.
•En zonas comerciales: 35 Km/h.
•En zonas escolares: 30 Km/h.
Límites mínimos de velocidad: la mitad del máximo fijado, no pudiendo bajar de 20 Km/h.

14. DENSIDAD DEL TRÁFICO
• Se expresa en número de vehículos que ocupan un tramo de vía de longitud
determinada. El valor de densidad crítica corresponde a la capacidad de la vía.
• Es la característica más difícil de medir. La forma más práctica de hacerlo es mediante
el uso de fotos aéreas, por lo que en general se calcula en función del volumen y la
velocidad.
• En el análisis microscópico, es inversamente proporcional al intervalo entre vehículos
expresado en distancia.
Fuente: Rafael Cal y Mayor, Ingeniería de Tránsito: fundamentos y aplicaciones (2007).
Institute of Transportation Engineers, Traffic Engineering Handbook (2016).

15. ESTADOS DEL TRÁFICO
Volumen vs. Velocidad vs. Densidad
Fuente: Rafael Cal y Mayor, Ingeniería de Tránsito: fundamentos y aplicaciones (2007)

16. ESTADOS DEL TRÁFICO
• Flujo libre: el conductor maneja libremente, la velocidad está sujeta sólo a las
especificaciones del vehículo y las condiciones de diseño de la vía. Densidad baja.
• Flujo parcialmente libre: se incrementa el número de vehículos, disminuyen la
posibilidad de adelantar y aumentan las precauciones. Se forman pelotones de
vehículos que circulan a velocidades uniformes.
• Flujo forzado: el incremento de vehículos disminuye la velocidad de manera
significativa, pero el avance del flujo aún es estable. La densidad es alta, y cualquier
evento inesperado puede generar desaceleración y cuellos de botella, volviendo
inestable al flujo.
• Saturación: se producen cambios continuos entre aceleración y desaceleración, por
lo que el flujo se detiene constantemente.
Fuente: Markus Friedrich, Universität Stuttgart (2011)

17. ESTADOS DEL TRÁFICO
Fuente: Markus Friedrich, Universität Stuttgart (2011)
Indicador Flujo libre
Flujo
Parcialmente
Libre
Flujo forzado Saturación
Densidad Baja Aumentando Alta Máxima
Intervalo entre
vehículos
Grande Promedio Pequeño Mínimo
Libertad del
conductor
Completa Limitada Mínima Nula
Velocidad Deseada
Se reduce
ligeramente
Velocidad reducida,
niveles similares
Baja, paradas
frecuentes
Posibilidad de
adelantar
Alta Limitada Mínima Nula
Estructura del tráfico
Vehículos
individuales
Vehículos
individuales, grupos
pequeños
Grupos grandes,
pelotones
Pelotones, vehículos
detenidos
Flujo vehicular Estable Estable
Entre estable e
inestable
Inestable

18. RELACIONES DEL TRÁFICO (MODELO DE GREENSHIELDS)
Ecuación del estado del tráfico:
Ecuación de velocidad en función de la densidad:
Donde:
q es el volumen (veh/h)
v es la velocidad media (km/h)
d es la densidad (veh/km)
𝑞 = 𝑣. 𝑑
Donde:
Vf es la velocidad en flujo libre (km/h)
dmax es la densidad máxima (veh/km)
𝑣 = 𝑣𝑓 1 −
𝑑
𝑑 𝑚𝑎𝑥
Fuente: Markus Friedrich, Universität Stuttgart (2011)

19. RELACIONES DEL TRÁFICO (MODELO DE GREENSHIELDS)
Fuente: Institute of Transportation Engineers,
Traffic Engineering Handbook (2016)
Diagramas Volumen-Velocidad-Densidad:

20. NIVEL DE SERVICIO DEL FLUJO (HCM 2010)
Nivel de
servicio
Descripción
Densidad
(veh/km/carril)
A Flujo libre =<11
B
Cerca a flujo libre. El efecto de incidentes o cuellos de botella se
supera con facilidad
>11-18
C
La precaución del conductor aumenta. Cuellos de botella significativos
pueden producir colas
>18-26
D
La velocidad empieza a declinar, poca capacidad de maniobra.
Incidentes menores pueden crear colas
>26-35
E
Se opera a la capacidad, con mínima posibilidad de maniobra.
Cualquier incidente puede crear congestión
>35-45
F Flujo inestable >45
Fuente: Institute of Transportation Engineers, Traffic Engineering Handbook (2016)

21. FORMACIÓN DE ONDAS
• Si un flujo vehicular de alta densidad es seguido por otro de menor densidad y mayor
velocidad, en el punto de encuentro de dichos flujos se produce una transición
llamada onda de paro, a partir de la cual se generan colas de vehículos a una
velocidad determinada.
• De manera similar, se forma una onda de recuperación cuando el tráfico acelera
desde el inicio de la cola hasta alcanzar velocidad de flujo libre.
La velocidad de la onda está dada por la fórmula:
Fuente: Markus Friedrich, Universität Stuttgart (2011)
𝑈 =
𝑞1 − 𝑞2
𝑑1 − 𝑑2
Donde:
U velocidad de la onda
q1, d1 son el volumen y densidad del flujo vehicular que entra a la onda
q2, d2 son el volumen y densidad del flujo vehicular que sale de la onda

22. FORMACIÓN DE ONDAS
• La velocidad de la onda puede ser positiva o negativa, siendo secante al diagrama q-d
Fuente: Markus Friedrich, Universität Stuttgart (2011)
d
d
d

23. M.Sc. Ing. Diego Vargas Mendivil
dvargas@cip.org.pe
www.diego-vargas.com