Concepto de nivel de servicio

Para medir la calidad del flujo vehicular se usa el concepto de

nivel de servicio. Es medida cualitativa que describe las

condiciones de operación de un flujo vehicular, de su percepción

por los motoristas y/o pasajeros. Estas condiciones se describen

en linos de factores tales como la velocidad y el tiempo de

recorrido, la libertad de realizar maniobras, la comodidad, la

conveniencia y la seguridad vial.

De los factores que afectan el nivel de servicio, se distinguen los internos externos. Los internos son aquellos que corresponden a variaciones en la velocidad el volumen, en la composición del tránsito, en el porcentaje de movimientos de cruzamientos o direccionales, etc. Entre los externos están las características físicas tales como la anchura de los carriles, la distancia libre lateral, la anchura de acotamientos las pendientes, etc.

El Manual de Capacidad Vial HCM 2000 del TRB ha establecido

seis niveles servicio denominados: A, B, C, D, E y F, que van del

mejor al peor, los cuales se según que las condiciones de

operación sean de circulación continua o discontinuas como se

verá más adelante.

Condiciones prevalecientes

Es necesario tener en cuenta el carácter probabilístico de

la capacidad, por puede ser mayor o menor en un instante dado. A

su vez, como la definición mis expresa, la capacidad se define

para condiciones prevalecientes, que son factores variar la

modifican; estos se agrupan en tres tipos generales:

1. Condiciones de la infraestructura vial

Son las características físicas de la carretera o calle (de

tránsito continuos discontinuo, con o sin control de accesos,

dividida o no, de dos o más carriles, etc. desarrollo de su

entorno, las características geométricas (ancho de carriles y

acotamientos, obstrucciones laterales, velocidad de proyecto,

restricciones para el rebase carriles exclusivos y

características de los alineamientos), y el tipo de terreno de

aloja la infraestructura vial.

2. Condiciones del tránsito

Se refiere a la distribución del tránsito en el tiempo y en el

espacio; a su composición en tipos de vehículos como livianos,

camiones, autobuses y vehículos recreativos a la distribución

direccional en carreteras de dos carriles dos sentidos; y a la

distribución por carril en carreteras de carriles múltiples.

3. Condiciones de los controles

Hace referencia a los dispositivos para el control del

tránsito, tales como semáforos (fases, longitudes de ciclo,

repartición de verdes, etc.), las restrictivas (alto, ceda el

paso, no estacionarse, sólo vueltas a la izquierda, etc.

velocidades límites.

Criterios de análisis de capacidad y niveles de servicio

CriteriosLos factores externos que afectan el nivel de servicio, como son físicos, pueden ser medidos a una hora conveniente. En cambio los factores internos, por ser variables, deben ser medidos durante el periodo de mayor flujo, como por ejemplo el factor de la hora de máxima demanda. El flujo de vehículos en la hora de máxima demanda no está uniformemente distribuido en ese lapso. Para tomar esto en cuenta, es conveniente determinar la proporción del flujo para un periodo máximo dentro de la hora de máxima demanda. Usualmente se acostumbra un periodo de 15 minutos, y como señalizó en el Capítulo 8, sobre el volumen, el factor de la hora de máxima demanda es:

Por lo general, no se realizan estudios de capacidad para determinar la cantidad máxima de vehículos que puede alojar cierta parte de una carretera o calle; lo que hace es tratar de determinar el nivel de servicio al que funciona cierto tramo, o bien tasa de flujo admisible dentro de cierto nivel de servicio. En determinadas circunstancias se hace el análisis para predecir con que flujos, o volúmenes, y a qué plazo llegará a la capacidad de esa parte del sistema vial.

En función del nivel de servicio estará el número de

vehículos por unidad de tiempo que puede admitir la carretera o

calle, al cual se le denomina flujo de servicio. Este va

aumentando a medida que el nivel de servicio va siendo de menor

calidad, hasta llegar al nivel E, o capacidad del tramo de

carretera o calle. Más allá de este nivel registrarán condiciones

más desfavorables, por ejemplo, con nivel F, pero no aumenta el

flujo de servicio, sino que disminuye.

Tradicionalmente se ha considerado la velocidad el

principal indicador identificar el nivel de servicio. Sin

embargo, los métodos modernos introducen además de la velocidad,

otros indicadores, como por ejemplo, la densidad para casos de

circulación continua y la demora para casos de circulación

discontinua.

En cualquiera de los casos un indicador primordial para

valorar el grado utilización de la capacidad de un sistema vial

y, por consiguiente, su nivel de servicio es la relación entre el

flujo y la capacidad (q/qm , v/c), ya sea entre el flujo de

demanda la capacidad, o bien la relación entre el flujo de

servicio y la capacidad, según el problema especifico. En

situaciones donde se conoce la demanda y la capacidad y se desea

determinar el nivel de servicio, q = v representa el flujo de

demanda. En el caso cuando se conoce la capacidad y se específica

un determinado nivel de servicio, q = v representa el flujo de

servicio posible con dicho nivel.

El HCM 2000 reporta para autopistas, en condiciones base o

ideales, capacidades hasta de 2,400 vehículos

livianos/hora/carril. A su vez, dicho manual para carreteras

rurales y suburbanas de carriles múltiples, establece como

capacidad ideal o base este tipo de carreteras el valor de 2,200

vehículos livianos/hora/carril.

Por otro lado, en la investigación realizada en Colombia

sobre capacidad y niveles de servicio para carreteras de dos

carriles (un carril por sentido), con base observaciones de

campo, se encontró que la capacidad ideal es de 3,200 automóviles

hora/ambos sentidos. Estos valores de capacidad son bastante

consistentes encontrados en el HCM 2000, que varían entre 3,200 y

3,400 automóvil ambos sentidos.

En el otro extremo, la capacidad puede

llegar hasta valores vehículos/hora/carril, en una zona

urbana de calles viejas y angostas, con un porcentaje de

vehículos pesados, un fuerte volumen de vueltas y presencia

frecuente de intersecciones con semáforos.

El análisis que comúnmente se realiza, sirve

para determinar el de los factores externos e internos en la

capacidad base o ideal de cierto tramo carretera o calle, y el

flujo de servicio que corresponde a un nivel de servicie Los

estudios de capacidad sirven para aislar y medir esos factores.

De no existir estos factores, se han fijado (actores

numéricos, determinados empíricamente la mayoría de las veces,

que pueden usarse para deducir matemáticamente la capacidad que

se tendría. La determinación de estos factores y los

procedimientos de análisis están nidos en los anteriores

Manuales. Se resalta que el Highway Capacity Manual 2000, editado

por el Transportation Research Board de los Estados Unidos, tuve

el más extenso trabajo realizado hasta la fecha sobre la

capacidad de cualquier componente de un sistema vial rural y

urbano, y aunque muchos de los factores pueden corresponder a

condiciones específicas de la vialidad en los Estados Unidos, se

ha lo en otros países con resultados muy positivos, y en donde

los procedimientos permitido, se ha incorporado información de

estudios locales, adaptando y calibrando el Manual a las

condiciones propias de cada país. La capacidad de una

infraestructura vial es tan variable como pueden serlo las

variables físicas del mismo, o las condiciones del tránsito.

Por esta razón los análisis capacidad se realizan aislando

las diversas partes del sistema vial, como un tramo recto, un

tramo con curvas; un tramo con pendientes; el acceso a una

intersección; un de entrecruzamiento; una rampa de enlace; etc.

Se trata pues, de buscar en cada de estas partes, condiciones

uniformes, por lo tanto, segmentos con condiciones prevalecientes

diferentes, tendrán capacidades diferentes.

o

Nivel de servicio A

Representa circulación a flujo libre. Los usuarios, considerados

en forma individual, virtualmente exentos de los efectos de la

presencia de otros en la circulación, en una altísima libertad

para seleccionar sus velocidades deseadas y maniobrar dentro del

tránsito. El nivel general de comodidad y conveniencia

proporcionado por circulación es excelente.

Nivel de servicio B

Está aún dentro del rango de flujo libre, aunque se empiezan a

observar otros vehículos integrantes de la circulación. La

libertad de selección de las velocidades deseadas tas sigue

relativamente inafectada, aunque disminuye un poco la libertad de

obra. El nivel de comodidad y conveniencia es algo inferior,

porque la presencia otros vehículos comienza a influir en el

comportamiento individual de cada uno.

Nivel de servicio C

Pertenece al rango de flujo estable, pero marca el comienzo del

dominio en que operación de los usuarios individuales se ve

afectada de forma significativa por las interacciones con los

otros usuarios. La selección de velocidad se ve afectada por

presencia de otros, y la libertad de maniobra comienza a ser

restringida. El nivel de comodidad y conveniencia desciende

notablemente.

Nivel de servicio DRepresenta una circulación de densidad elevada, aunque estable. La velocidad y libertad de maniobra quedan seriamente restringidas, y el usuario experimenta un el general de comodidad y conveniencia bajo. Pequeños incrementos en el flujo generalmente ocasionan problemas de funcionamiento, incluso con formación de pequeñas colas.

Nivel de servicio E

El funcionamiento está en el, o cerca del, límite de su

capacidad. La velocidad de os se ve reducida a un valor bajo,

bastante uniforme. La libertad de maniobra para es extremadamente

difícil, y se consigue forzando a los vehículos a "ceder el

paso". Los niveles de comodidad y conveniencia son enormemente

bajos, siendo muy elevada la frustración de los conductores. La

circulación es normalmente inestable, debido a que los pequeños

aumentos del flujo o ligeras perturbaciones del tránsito producen

colapsos.

Nivel de servicio F

Representa condiciones de flujo forzado. Esta situación se

produce cuando cantidad de tránsito que se acerca a un punto,

excede la cantidad que puede pasar por él. En estos lugares se

forman colas, donde la operación se caracteriza por inexistencia

de ondas de parada y arranque, extremadamente inestables, típicas

de “ los cuellos de botella".

Segmentos básicos de autopistas

Los segmentos básicos de autopistas, son secciones de dos o más carriles por sentido con control total de accesos, que no son afectados ni por los movimientos de convergencia o divergencia en rampas de enlace cercanas ni por maniobras de entrecruzamientos.

Se reporta para autopistas, en condiciones base o ideales, capacidades hasta de 2,400 vehículos livianos/hora/carril.

Las características básicas que suponen buen estado del tiempo, buena visibilidad y ningún evento o accidente, se estiman para un conjunto de condiciones base o ideales, definidas como sigue:

> Carriles con anchura mínima de 3.60 metros.

> Mínima distancia libre lateral de 1.80 metros en el acotamiento derecho, entre el borde de la calzada y el obstáculo u objeto más cercano que influye en la conducta del tráfico.

> Mínima distancia libre lateral en la faja separadora central

de 0.60 metros.

> Todos los vehículos de la corriente de tránsito son vehículos

livianos (automóviles).

> En áreas urbanas, la utopista deberá tener 5 o más carriles

por sentido.

> Espaciamiento entre intercambiadores cada 3 kilómetros o

más.

> Terreno plano con pendientes inferiores al 2%.

> Población de conductores compuesta principalmente de usuarios regulares familiarizados con la autopista.

Las condiciones base representan un alto nivel de operación con velocidades a flujo libre de 110 km/h o más. Cualquier condición prevaleciente (real) que difiera de la condición base, ocasiona reducciones en la capacidad y los niveles de servicio.

Carreteras de carriles múltiples

Las carreteras de carriles múltiples son las que tienen dos o más carriles por sentido con características inferiores a las autopistas, por ejemplo, sin control total de accesos y en algunos casos no divididos o sin faja separadora central.

Se encuentran en entornos rurales y en zonas suburbanas donde las densidades de desarrollo urbanístico son mayores, aumentando la fricción vehicular por la presencia más frecuente de movimientos de vuelta y retornos, ocasionando que la operación o el nivel de servicio sean de menor calidad que el ofrecido por las autopistas.

Características básicas

Las características básicas que suponen buen estado del tiempo, buena visibilidad y ningún evento o accidente, se estiman para el conjunto de condiciones base o ideales, siguiente:

>Carriles con anchura mínima de 3.60 metros.

> Mínima distancia libre lateral total de 3.60 metros. Representa la suma de las distancias libres laterales desde el borde de la calzada a las obstrucciones, a lo largo del lado derecho y del lado izquierdo (faja separadora central). La distancia libre lateral en cada uno de los bordes mayor que 1.80 metros se considera en los cálculos igual a 1.80 metros.

> Todos los vehículos de la corriente de tránsito son

vehículos livianos (automóviles).

> Sin accesos directos a lo largo del segmento analizado.

> Con faja separadora central.

> Velocidad a flujo libre superior a 100 km/h.

Carreteras de dos carriles

Características generales

Una carretera de dos carriles se define como una calzada que tiene un carril disponible para cada sentido de circulación. Los rebases a los vehículos lentos se efectúan en el carril del sentido opuesto, siempre y cuando lo permitan las condiciones físicas o geométricas de la carretera (suficiente distancia de visibilidad) y del tránsito (magnitud de los intervalos entre los vehículos del sentido opuesto). Esto significa que las características geométricas que restringen la distancia de visibilidad de rebase también restringen la capacidad.

Como los rebases se efectúan en el carril del sentido opuesto, y las oportunidades de logrados dependen en gran medida de la magnitud del volumen de tránsito opuesto, la capacidad y los niveles de servicio de las carreteras de dos carriles, en general, se analizan para ambos sentidos.

Las medidas de efectividad que se utilizan para describir la calidad del servicio son la velocidad media de viaje y la demora porcentual en seguimiento.

La velocidad media de viaje refleja la movilidad, al dividir la longitud del segmento de carretera entre el tiempo medio de viaje de todos los vehículos que circulan por el segmento en ambas direcciones durante e) período de estudio.

El porcentaje de tiempo consumido en seguimiento, representa la libertad para maniobrar y el confort y conveniencia del viaje. Es el porcentaje del tiempo total de viaje que los vehículos deben viajar en grupos, detrás (siguiendo) de los vehículos más lentos debido a la incapacidad de realizar maniobras de rebase. Como esta demora es difícil de medir, se considera el porcentaje de vehículos que viajan a intervalos menores a 3 segundos como una medida indicativa de la demora porcentual.

El Criterio para determinar el nivel de servicio, usa ambos índices de medición, sobre todo en carreteras de dos carriles de primer orden, donde se espera una alta movilidad. Sin embargo, en carreteras con alineamientos de velocidades reducidas y donde la accesibilidad es lo más importante y la movilidad menos crítica, el nivel de servicio se defina considerando solamente el porcentaje de tiempo consumido en seguimiento.

Por esta razón, las carreteras de dos carriles se clasifican en dos clases para el análisis:

> Clase I:

Son aquellas carreteras donde los conductores esperan viajar a velocidades relativamente altas. Generalmente son rutas interurbanas mayores, arterias primarias que conectan grandes generadores de tráfico, o tramos de la red primaria de carreteras nacionales; que sirven más a menudo los viajes de larga distancia.

> Clase II:

Son aquellas carreteras donde los conductores no necesariamente esperan viajar a velocidades altas. Funcionan como rutas de acceso para las carreteras de Clase I, no son arterias primarias y generalmente atraviesan terrenos escarpados. Generalmente prestan servicio a viajes relativamente cortos.

Condiciones basePara carreteras de dos carriles (un carril por sentido), con base observaciones de campo, se encontró que la capacidad ideal es de 3,200 automóviles hora/ambos sentidos

Las condiciones base para carreteras de dos carriles, se definen como aquellas condiciones no restrictivas desde el punto de vista geométrico, del tránsito y del medio ambiente o entorno. Para carreteras rurales de dos carriles, las condiciones base son las siguientes:

> Anchuras de carril igual o mayor de 3.60 metros.> Acotamientos de anchura igual o mayor de 1.80 metros.> Inexistencia de tramos con rebase restringido.> Todos los vehículos en la corriente de tránsito son ligeros.> Distribución direccional del volumen de tránsito 50/50.> Ninguna restricción al tránsito directo debido a controles o vehículos que dan vuelta. > Terreno llano.

Estas pueden ser:

Segmentos bidireccionales Segmentos direccionales

Intersecciones con semáforos

Características generales

Al igual que los procedimientos ilustrados anteriormente para sistemas viales en condiciones de circulación continua, en esta sección se presentará de una manera general el análisis operacional de intersecciones con semáforos bajo condiciones de circulación discontinua. Condiciones que tienen que ver con la geometría, el tránsito y los semáforos mismos.

Para llevar a cabo este análisis, el procedimiento aquí presentado se apoya en la metodología seguida en el HCM 2000 del TRB y en el Manual de Capacidad Vial de la SCT. Por esto, se recomienda al lector consultar estas referencias con el propósito, si es del caso, de desarrollar análisis más detallados. Por otra parte, en el siguiente capítulo se profundiza más en el estudio de intersecciones con semáforos: se les considera como dispositivo de control, y se hace el cálculo de la distribución de los tiempos del semáforo para ciertas condiciones prevalecientes dadas.

Muy rara vez se encontrará que todos los accesos de una intersección funcionen en las mismas condiciones. Por lo tanto, se debe hacer referencia a las capacidades de los diferentes accesos para movimientos críticos en carriles simples o agrupados.

A diferencia de los sistemas viales de circulación continua, en las intersecciones con semáforos, la capacidad no está totalmente correlacionada con determinado nivel de servicio, por lo que ambos conceptos deben estudiarse separadamente. El análisis de capacidad, implica el cálculo de la relación volumen /capacidad para movimientos criticos en carriles simples o agrupados, mientras que el análisis del nivel de servicio se basa en la demora media de los vehículos detenidos por la acción de los semáforos.