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Características principales de la circulación

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Transcript of Características principales de la circulación

Características principales de la circulación
Gonzaga Hernandez Luis Alfredo
Whaibe Humberto Daniel
Montes de Oca Caro Harold
Diaz LiraHumberto

La teoría de flujos consiste en el desarrollo de relaciones matemáticas entre los elementos primarios de un flujo vehicular tales como flujo, densidad y velocidad.
La teoría del flujo de tránsito se usa en el diseño, para determinar las longitudes adecuadas de carril, para almacenar a los vehículos que dan vuelta a la izquierda en carriles separados, la demora promedio en las intersecciones o cruceros y las áreas de incorporación al tránsito mediante rampas en los viaductos, entre otros.
Volumen Vehicular
Velocidad
Concentración o densidad (k)
Modelos del flujo vehicular
En general los modelos del flujo vehicular se pueden clasificar en dos grandes clases: microscópicos y macroscópicos. Los modelos microscópicos consideran los espaciamientos y las velocidades individuales de los vehículos, con base en la teoría del seguimiento vehicular. Los modelos macroscópicos describen la operación vehicular en términos de sus variables de flujo, generalmente tomadas como promedios
Estas tres formas de aproximarse al fenómeno del tránsito, han dado como resultado el desarrollo de modelos macroscópicos, los cuales suponen un movimiento homogéneo o condiciones de flujo estacionario y describen las características generales o globales de la corriente vehicular.
Los esfuerzos en tratar de relacionar las diferentes parejas de las tres variables principales del flujo vehicular (q, v, k) se han basado en toma de datos y ajuste simple a curvas o regresión, en métodos deductivos
Modelo lineal
Existe relación lineal entre la velocidad v y la densidad k, que mediante el ajuste por el método de los mínimos cuadrados se llega a la siguiente figura.
La velocidad, v, también se puede representar en el diagrama flujo-densidad, despejándola de la ecuación fundamental q=vk
El punto B, la pendiente del vector AB es cero, indicando que no existe velocidad, pues los vehículos están completamente detenidos
Estas relaciones ayudan al ingeniero de tránsito en la planificación, diseño y evaluación de la efectividad de la implementación de las medidas de ingeniería de tránsito en un sistema de carreteras
Otra aplicación importante de la teoría del flujo del tránsito es la simulación en la que se utilizan algoritmos matemáticos para estudiar las complejas interrelaciones, que existen entre los elementos de un flujo vehicular y para estimar el efecto de los cambios en el flujo del tránsito, sobre factores tales como accidentes, tiempo de viaje, contaminación del aire y consumo de combustible
variables principales
FLUJO
DENSIDAD
VELOCIDAD
variables asociadas
VOLUMEN
INTERVALO
ESPACIAMIENTO
DISTANCIA
TIEMPO
El número de vehículos que pasan por un punto dado, ya sea de un camino o de un carril en particular, durante un periodo específico
Tipos de volúmenes vehiculares
Volumen diario promedio anual
Volumen diario promedio semanal
Volumen horario máximo anual
Volumen de la trigésima hora de máxima demanda
Volumen horario de proyecto
Volumen de cordón
Volumen diario promedio anual (VDPA)

Es el volumen total de vehículos que circulan durante todo un año y dividido por el número de días del mismo
Volumen diario promedio mensual (VDPS)

Es el total de vehículos aforados durante una semana y dividido por el número de días de ella
Volumen horario máximo anual

Es el volumen mayor correspondiente a una hora específica de todo el año
Volumen de la trigésima hora de máxima demanda

Es el volumen correspondiente a una hora, a la cual le anteceden 29 horas del año con volúmenes superiores a ella
Volumen hora de proyecto (VHP)

El número de vehículos que circulan durante una hora determinada y que servirá para definir las características geométricas de un camino
Volumen de cordón

Son conteos realizados en un área limitada imaginariamente, con el fin de determinar la acumulación de vehículos y personas durante un periodo de tiempo específico
Métodos de medición
Existen diferentes tipos para la realización de conteos de los volúmenes de tránsito, pudiéndose hacer manualmente, mediante contadores, método a bordo de un automóvil, o mediante técnicas fotográficas
La velocidad está bajo el control del conductor, y su uso determinará la distancia recorrida, el tiempo de recorrido y el ahorro de tiempo, según la variación de ésta.el término velocidad se define como la relación entre el espacio recorrido y el tiempo que se tarda en recorrerlo. Es decir, para un vehículo representa su relación de movimiento, generalmente expresada en kilómetros por hora (km/h).
Para el caso de una velocidad constante, ésta se define como una función lineal de la distancia y el tiempo, expresada por la fórmula

Velocidad de punto
Velocidad de recorrido
Velocidad de punto promedio
Velocidad de proyecto
85 porcentual de la velocidad
Media aritmética de la velocidad con respecto al tiempo
Velocidad media
Velocidad modal
Velocidad de operación
Velocidad media en el tiempo
Velocidad media en el espacio
Velocidad
Velocidad de punto (instantanea)
Es la velocidad de un vehículo a su paso por un determinado punto de una carretera o de una calle.
Velocidad de recorrido (global o de viaje)
Es el resultado de dividir la distancia recorrida, desde principio a fin del viaje, entre el tiempo total que se empleó en recorrerla.
En el tiempo total del recorrido están incluidas demoras operacionales por reducciones de velocidad y paradas provocadas por la vía, el tránsito y los dispositivos de control
Para un grupo de ellos la velocidad media de recorrido es la suma de sus distancias recorridas dividida entre la suma de los tiempos totales de viaje
Velocidad de punto promedio
La media aritmética de las velocidades de todos los vehículos, o de un grupo de ellos, en un punto específico
Velocidad de proyecto
La máxima velocidad que puede ser mantenida con seguridad sobre una sección específica de un camino,
Velocidad media en el tiempo
La velocidad obtenida cuando la suma de todas ellas es dividida por el número de observaciones
Para el caso de datos de velocidades de punto agrupados, la velocidad media temporal es:
Velocidad media en el espacio
Es la media armónica de las velocidades de los vehículos que transitan por un punto, de una carretera durante un intervalo de tiempo.
Esta es la velocidad que interviene en las relaciones de flujo-densidad
L=vt
tiempo empleado por el vehiculo en distancia L
Por lo tanto la velocidad media espacial es el indicador más apropiado a ser utilizado en el análisis de flujos vehiculares
Velocidad media
La correspondiente a un valor medio cuando todas las velocidades son representadas en forma ascendente
Velocidad modal
La velocidad que ocurre con mayor frecuencia en un estudio de distribución de frecuencias de velocidades
Velocidad de operación
La velocidad máxima, sin tomar en consideración las paradas, a la que un conductor puede conducir en un camino, sin exceder a la velocidad de proyecto.
Es el número de vehículos que viajan sobre una longitud unitaria de carretera para un instante de tiempo. En general la longitud unitaria es 1 kilómetro, por lo que la unidad de densidad es el número de vehículos por kilómetro (vehículos/kilómetro)
Relación fundamental
La ecuación general que relaciona el flujo, la densidad y la velocidad está dada como:
flujo= densidad x velocidad
q=kv
El flujo (q) es la tasa horaria equivalente a la cual transitan los vehículos por un punto, en una carretera durante un periodo menor a 1 hora.
También la velocidad media en el espacio puede expresarse en función del flujo y del intervalo entre vehículos en el espacio
Promedio de intervalo entre vehículos
Tiempo promedio de los vehículos
Modelo lineal de Greenshields
qm = vm km fig. flujo lineal
también puede ser expresado
ecuacion 1
la relacion entre flujo y densidad, se obtiene remplazando la ecuacion 1 en la ecuacion fundamental q=vk
Esta ecuación expresa al flujo q como una función parabólica de la densidad k.
cuando la densidad se aproxime a cero, el flujo también se aproxime a cero, lo cual representa condiciones de operación a flujo libre (punto A). Igualmente, cuando la densidad es máxima, k = kc, los vehículos se detienen uno tras otro, tal que no avanzan, q = 0 (punto B). (punto E) refleja características de operación a flujo máximo o capacidad
Esta expresion es la pendiente del vector dirigido desde el origen A a cualquier punto sobre la curva.
En la medida en que el flujo q y la densidad k se aproximan a cero, el vector tiende a ser tangente a la curva y su pendiente representa la velocidad libre. El valor de la velocidad a flujo libre depende del conductor, de las características de su vehículo, de las características geométricas de la vialidad, y otros factores.
La relación entre la velocidad v y el flujo q, se obtiene despejando la densidad k
y remplazando su valor en la ecuación fundamental
Relacion parabolica entre (q,v)
En la medida que el flujo q aumenta, desde el punto A a velocidad a flujo libre, la velocidad v progresivamente disminuye.
De manera que si para una determinada vialidad, el flujo de entrada q (demanda) se aproxima a la capacidad qm (máxima oferta o servicio) la dinámica del flujo vehicular puede causar que éste se reduzca por debajo de la capacidad, con velocidades correspondientes a la parte inferior de la curva desde el punto E hasta el punto B, indicando que la operación ocurre a nivel de congestión.
En la figura que se presenta acontinuacion aparecen las tres relaciones básicas en un solo diagrama fundamental, el cual permite ver la interrelación entre cada una de ellas.


La relación velocidad-densidad es el punto de partida de la mayoría de los modelos o enfoques teóricos del flujo vehicular
Diagrama fundamental del flujo vehicular
La relación flujo-densidad es la base para el control del tránsito en autopistas, puesto que la densidad o concentración se puede expresar en términos del porcentaje de ocupación de tramos específicos en un momento dado. La relación velocidad-flujo es utilizada principalmente para identificar los niveles de servicio (velocidades) y los niveles de productividad (flujos)
De la figura se puede resumir ciertos aspectos de flujos de transito no congestionados
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