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Capacidad y niveles de servicio en infraestructuras peatonales
en HCM 2010
Fredy Alberto Guío Burgos
Profesor de tiempo completo en el área de ingeniería de Tránsito
Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia
Escuela de Ingeniería de Transporte y Vías
Tunja, Colombia
http://transportesostenible.org/fg/
Domingo Ernesto Dueñas Ruiz
Consultor. Profesor catedrático UPTC
Tunja, Colombia
http://transportesostenible.org/duenas/
Área temática: Ingeniería de Tránsito
RESUMEN
El trabajo presentado es una revisión y aplicación de los diferentes métodos que existen para
determinar la capacidad y calidad del servicio que prestan las infraestructuras peatonales de
flujo continuo. Se pretende realizar una comparación en los parámetros de entrada,
procedimientos y resultados que arrojan las diferentes metodologías, como HCM 2010, HCM
2000 y propuesta UPTC, en la determinación de capacidad y calidad del servicio en
infraestructuras peatonales de flujo continuo, principalmente en aceras.
La metodología consiste en la aplicación de los tres métodos para la evaluación operativa de
algunas infraestructuras peatonales tomando como caso estudio el centro histórico de la ciudad
de Tunja. Se realizan comparaciones entre los métodos y se concluye con algunos elementos
que deben complementar la metodología CCSP – Capacidad y Calidad del Servicio en
infraestructuras Peatonales - que se está desarrollando actualmente para Colombia en la
UPTC.
Uno de los resultados más relevantes del estudio es el haber encontrado valores de capacidad
en las aceras en todos los casos inferiores a los establecidos en la metodología HCM 2010.
También se logró identificar las variables que debe contemplar la metodología planteada para
el medio colombiano y las ventajas y desventajas que este método puede llegar a tener. De la
misma forma se hacen consideraciones respecto al ajuste que debe considerarse en la
metodología HCM teniendo en cuenta las observaciones realizadas en Colombia.
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1. INTRODUCCIÓN
En el mundo, es creciente la preocupación por el cambio climático debido al uso de
combustibles fósiles, el alto costo operativo de los sistemas de transporte y la pandemia de
obesidad de las personas, cada vez más sedentarias y dependientes del automóvil; esto ha
impulsado el desarrollo de sistemas de transporte sostenible que se basan en la gestión de la
demanda de transporte particular, fomento al desarrollo de sistemas de transporte público
masivo y sistemas de transporte no motorizado.
Dentro del sistema de transporte urbano, el subsistema peatonal reviste gran importancia,
puesto que un buen porcentaje de los viajes urbanos se realiza a pie, por ejemplo en la ciudad
de Tunja en el año 2003 se encontró que uno de cada 3 viajes realizados se hacía a pie Gidpot
(2004), este comportamiento es similar en ciudades de tamaño medio, mientras que para
ciudades grandes tiende a ser menor la proporción Guío, F. (2009). Por ejemplo, en la ciudad
de Bogotá se estima que un 15.1% de los viajes se realizan a pie, secretaría de movilidad de
Bogotá (2011).
Así, caminar es una alternativa posible e imprescindible dentro de las opciones de viaje para
las personas, especialmente en las zonas centrales de las ciudades, donde se concentra una
amplia variedad de actividades atractoras de viajes (comercio, gobierno, entidades financieras,
sitios de recreación, compras, entre otros), sin embargo, estas zonas céntricas no siempre son
aptas para soportar este alto flujo peatonal, no es raro encontrar aceras angostas o en mal
estado, con una variedad de obstáculos interpuestos, que ofrecen una deficiente calidad del
servicio al peatón. Guío, F (2008)
La metodología más conocida a nivel mundial para el análisis de flujos peatonales es la del
HCM 2010 TRB (2010) que se basa principalmente en los modelos encontrados por Older (en
calles comerciales de Londres - 1968), Navin and Wheeler (Estudiantes jóvenes en pasillos
entre clases - 1969) y Fruin (Terminal de buses en New York -1971), que suponen una relación
lineal entre la velocidad de caminata y la densidad peatonal, ésta última considerada como el
parámetro base en la metodología del año 2010.
La capacidad de una infraestructura peatonal es considerada constante tanto en la metodología
HCM 2000 TRB (2000) como en HCM 2010 TRB (2010) en un valor de 4500 peatones/h/m lo
que, según observaciones realizadas en aceras y vías exclusivas en la ciudad de Tunja
(Colombia) por Guío (2009) supera los valores observados en Colombia.
La metodología HCM 2010 TRB (2010) incorpora un análisis de tipo multimodal en la calidad
del servicio que prestan las infraestructuras urbanas y rurales. De esta forma, se considera el
flujo peatonal, de bicicletas y de transporte público colectivo urbano como parte fundamental
en la estimación de la calidad del servicio en infraestructuras viales.
Luego de varios años de investigación en el tema Guío y Dueñas (2011) plantean que la
capacidad y calidad del servicio que ofrecen las infraestructuras peatonales dependen de
aspectos que se relacionan a continuación:
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Relacionados con la infraestructura: Ancho efectivo, estado, pendiente longitudinal, tipo de
infraestructura, y tipo de sector.
Relacionados con el tráfico y usuarios: Rango de edad, género, distribución direccional del
flujo, factor de hora pico, porcentaje de peatones que cargan objetos en sus manos y porcentaje
de peatones que caminan en grupo,
Observaciones realizadas en infraestructuras peatonales de flujo continuo en la ciudad de
Tunja – Colombia – permitieron estimar la capacidad en condiciones base en un valor de 3850
peatones/h/m, que equivale aproximadamente al 85% de la capacidad que considera el modelo
HCM 2010. La figura 1 muestra dos modelos calibrados por Guío (2009) para aceras en la
ciudad de Tunja – Colombia.
Figura 1. Relación Velocidad-Flujo para aceras
Fuente: Guío (2009)
La función en color negro representa el modelo HCM 2000 y 2010, y las funciones en color
azul y rojo representan los modelos calibrados para aceras anchas y angostas respectivamente.
Existen diferentes tipos de infraestructuras peatonales mencionadas en el HCM 2010 TRB
(2010) así:
· Aceras (sidewalks): Localizadas en forma paralela y adyacente a las infraestructuras
vehiculares.
· Vías peatonales exclusivas (walkways): sin influencia del tráfico vehicular.
· Zonas peatonales (pedestrian zones): Calles dedicadas al uso peatonal durante ciertos
periodos de tiempo.
· Zonas de espera (queuing areas): Lugares donde los peatones permanecen esperando ser
atendidos, como en el caso de los accesos a cruces o intersecciones.
· Cruces peatonales (crosswalks): Son zonas demarcadas o no que proveen conexiones entre
infraestructuras peatonales a través de secciones viales utilizadas por modos motorizados.
· Pasos a desnivel (overpasses and underpasses): Permiten a los peatones el cruce por
infraestructuras vehiculares mediante una separación en cota superior o inferior
respectivamente.
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· Escaleras (stairways): Son utilizadas para brindar conectividad peatonal en zonas con alta
diferencia de altura.
· Vías compartidas (shared pedestrian-bicycle paths): Son infraestructuras de flujo mixto,
utilizadas por peatones y usuarios de bicicletas u otros modos no motorizados, en ellas el
peatón conserva prelación en el derecho de vía.
2. DISEÑO METODOLÓGICO
2.1 Zona de estudio
El proceso de investigación se basó en la toma de información en aceras del centro histórico de
la ciudad de Tunja – Colombia cuya localización se muestra en la figura 2.
Figura 2. Zona de estudio.
Fuente: Adaptado de Alcaldía Mayor de Tunja (2011)
El centro histórico de Tunja se caracteriza por el alto flujo de peatones, debido principalmente
a que la ciudad concentra varias clases de actividades de tipo comercial, administrativo,
bancario y social, y al ser una ciudad de tamaño medio (170.000 habitantes en el sector urbano)
facilita los desplazamientos a pie, que según Gidpot (2003) constituyen cerca del 33% de los
viajes totales en la ciudad, de los cuales, cerca del 27% tienen como destino el centro histórico
de la ciudad.
La figura 3 muestra dos fotografías del centro de Tunja, la fotografía de la derecha corresponde
a la carrera 12 con calle 19 y la de la izquierda a la carrera 11 con calle 19.
Centro
Histórico
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a) Carrera 12 con calle 19
a) Carrera 11 con calle 19
Figura 3. Fotografías de aceras en el centro de Tunja
Fuente: propia
2.2 Captura de información
La información de campo requerida se capturó a partir de filmación con cámara de video y
registro manual. La figura 4 muestra la disposición de la cámara de video en un balcón de la
zona centro, con enfoque en una vía peatonal exclusiva.
Figura 4. Captura de información en video
Fuente: Guío (2009)
Los estudios realizados se aplicaron en periodos de alta demanda de flujo en la zona céntrica
de la ciudad a partir de la variación temporal que se muestra en la figura 5.
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Figura 5. Variación del flujo peatonal
Fuente: Propia
2.3 Puntos de toma de información:
Los estudios de tránsito peatonal fueron realizados en aceras de los corredores principales del
centro de la ciudad, estos son: carrera 9, carrera 10, carrera 11 y carrera 12 entre calles 18 y 19.
La figura 6 muestra la localización de las infraestructuras peatonales estudiadas.
Figura 6. Infraestructuras peatonales estudiadas en el centro de Tunja
Fuente: Propia
2.4 Variables consideradas en los estudios
Geometría: principalmente ancho total de la acera, ancho de obstáculos y tipo, pendiente
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longitudinal, estado de las aceras.
Volumen peatonal: proveniente de aforos en sub-periodos de 15 minutos, considerando la
clasificación de los peatones por rango de edad, género, dirección, forma de circular (solo o
acompañado) y si lleva paquetes.
Velocidad media de caminata: Se determinó a partir de una muestra aleatoria sistemática con
una longitud base de 5 m.
Densidad peatonal: Se obtuvo a partir de observaciones aleatorias realizadas cada 20 segundos
a partir de captura de video, considerando un área aproximada de 20 m2.
Todas las mediciones, observaciones y filmaciones fueron realizadas en un día típico, durante
el periodo pico de la tarde y bajo condiciones climáticas favorables.
3. RESULTADOS
La tabla 1 muestra el resumen de resultados obtenidos de forma simultánea mediante los
diferentes estudios.
Tramo Tipo Ancho
total (m)
Velocidad
media (m/s)
Flujo
(pe/h)
Densidad
(pe/m2)
Carrera 12 con calle 19 Acera 1.7 1.08 1332 0.19
Carrera 11 con calle 19 Acera 1.9 1.14 1496 0.27
Carrera 9 con calle 19 Acera 2.2 1.14 1034 0.17
Carrera 10 con calle 19 Exclusiva 8.8 1.23 3476 0.11
Tabla 1. Variables macroscópicas y ancho total
La velocidad media de caminata corresponde a la media espacial, que es la media armónica de
las velocidades puntuales de caminata. El flujo horario mostrado en la tabla 1 fue calculado a
partir del máximo flujo en periodos de 15 minutos dentro de la hora de máxima demanda.
En cuanto a la estimación de la capacidad y calidad de servicio, se utilizaron las metodologías
HCM 2000, HCM 2010 y UPTC 2011, como se muestra a continuación:
3.1 Metodología HCM 2000 y HCM 2010
En esta metodología se considera que la capacidad de una infraestructura peatonal es constante
en un valor de 4500 pe/h/m. Los pasos para estimar la calidad del servicio en infraestructuras
peatonales con el método HCM 2010 se ilustra en la figura 7.
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Figura 7. Pasos para determinar el nivel de servicio con el método HCM 2010
Fuente: TRB (2010) HCM 2010. Capítulo 23. Figura 23-7
El criterio utilizado para determinar la calidad del servicio que ofrecen las vías peatonales
exclusivas y aceras es el espacio peatonal (m2/p), que es el inverso de la densidad, y representa
el área promedio disponible para el movimiento de cada peatón. Sin embargo, como se muestra
en la tabla 2, la metodología HCM 2010 considera las mismas variables de flujo que HCM
2000, y en los mismos rangos de valor.
NdS Espacio peatonal
(m2/p)
Flujo
(p/min/m)
Velocidad
(m/s) Relación V/C
A > 5.6 ≤ 16 > 1.30 ≤ 0.21
B > 3.7–5.6 > 16–23 > 1.27–1.30 > 0.21–0.31
C > 2.2–3.7 > 23–33 > 1.22–1.27 > 0.31–0.44
D > 1.4–2.2 > 33–49 > 1.14–1.22 > 0.44–0.65
E > 0.75–1.4 > 49–75 > 0.75–1.14 > 0.65–1.0
F ≤ 0.75 variable ≤ 0.75 variable
Tabla 2. Criterios para niveles de servicio HCM 2000 y HCM 2010
Fuente: TRB (2010) HCM 2010. Capítulo 18. Tabla 23-1
Para cada uno de los parámetros considerados en la tabla 2 se determinaron los valores en
campo de forma simultánea encontrándose los resultados de la tabla 3.
Paso 1: Determine el ancho efectivo de caminata de la infraestructura
Paso 2: Calcule la tasa de flujo
peatonal
Paso 3: Calcule el espacio medio
peatonal
Paso 4: Determine el nivel de servicio a partir de la
tabla 2
Paso 5: Calcule la relación
volumen/Capacidad
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Punto Capacidad
(p/h/vía)
Ancho
efectivo
Espacio
peatonal
(m2/p)
NdS Flujo
(p/min/m) NdS
Velocidad
(m/s) NdS V/C NdS
Cra 12 5400 1.2 1.27 E 19 B 1.08 E 0.25 B
Cra 11 2700 0.6 3.70 C 42 D 1.14 E 0.55 D
Cra 9 7650 1.7 5.88 A 10 A 1.14 E 0.14 A
Cra 10 27900 6.2 9.09 A 9 A 1.23 C 0.12 A
Tabla 3. Parámetros medidos y niveles de servicio
A partir de la metodología HCM 2000, el nivel de servicio al que operan estas infraestructuras,
se muestra en la columna 8 sombreada en la tabla 3 con color gris. Por otra parte, con base en
la metodología HCM 2010 el nivel de servicio está representado por la columna 4, sombreada
en color rojo.
3.2 Metodología UPTC 2011
Esta metodología está en proceso de calibración y ajuste, por lo que los resultados obtenidos
con ella son parciales, sin embargo se ha obtenido un interesante grado de correlación entre los
resultados arrojados por el modelo y las observaciones realizadas en campo.
Los parámetros de entrada del modelo son de dos tipos, los geométricos incluyen: Tipo de
sector, pendiente longitudinal, tipo de infraestructura, estado, longitud del tramo y ancho
efectivo; en segundo lugar, los parámetros relacionados con el tráfico: flujo horario,
distribución por sentido, género y rango de edad, factor de hora pico, proporción de peatones
con paquetes y forma de circulación.
El modelo utilizado considera que la capacidad de una infraestructura peatonal no es constante,
sino que se ve afectada por factores como la pendiente, estado de la vía, el tipo de peatón, el
tipo de vía y la forma como se circula (% personas que caminan solas).
Por otra parte, la calidad del servicio que ofrece una infraestructura peatonal se determina con
base en la variable velocidad media de caminata, la cual se calcula a partir de una velocidad
base afectada por diversos factores de ajuste.
La tabla 4 muestra los parámetros de entrada del modelo, obtenidos para los diferentes puntos
estudiados.
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Parámetro Carrera 12 Carrera 11 Carrera 9 Carrera 10
Tipo de sector Centro Centro Centro Centro
Pendiente Longitudinal (%) 0.50% 0.50% 1.80% 0.80%
Estado de la superficie Regular Regular Buena Buena
Tipo de infraestructura Acera Acera Acera Exclusiva
Longitud del tramo (m) 20 20 20 20
Ancho efectivo (m) 1.2 0.6 1.7 6.2
Volumen peatonal (pe/hora/vía) 1199 1391 827 3267
Factor de Hora pico 0.9 0.93 0.8 0.94
% Hombres 54 48 49 48
% Niños 4 8 2 7
% Jóvenes 42 35 39 33
% Adultos 50 51 57 55
% Adultos Mayores 4 6 2 5
Distribución por sentidos 50/50 51/49 49/51 50/50
Personas con paquetes (%) 14 34 12 17
Personas acompañadas (%) 32 58 37 62
Tabla 4. Parámetros de campo modelo UPTC 2011
Con base en la información de campo, se procedió a determinar los diferentes factores de
ajuste para la capacidad y nivel de servicio, con los resultados que se muestran en la tabla 5.
PARÁMETRO Cra 12 Cra 11 Cra 9 Cra 10
CAPACIDAD DE LA
INFRAESTRUCTURA (p/h/Vía) 3908 1851 5619 16094
Factor de ajuste por pendiente y estado de la
vía 0.99 0.99 1.00 1.00
Factor de ajuste por edad y género 0.91 0.90 0.91 0.90
Factor de ajuste por tipo de vía y distribución
direccional 0.97 0.96 0.98 0.98
Factor de ajuste por acompañantes 0.97 0.95 0.96 0.76
NIVEL DE SERVICIO F F A A
Velocidad media ideal (m/s) 1.60 1.60 1.60 1.60
Relación V/C 0.28 1.35 0.11 0.03
Factor de ajuste por efecto de la utilización
de la capacidad 0.96 0.09 0.99 1.00
Factor de ajuste por objetos 0.99 0.98 0.99 0.99
Factor de ajuste por tipo de sector 1.00 1.00 1.00 1.00
Factor de ajuste por ancho restringido 0.74 0.30 0.94 1.00
Velocidad en las condiciones de la
infraestructura (m/s) 1.13 0.04 1.48 1.58
Tabla 5. Factores de ajuste, capacidad y niveles de servicio
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4. CONCLUSIONES
Los resultados obtenidos utilizando los tres métodos son diferentes, sin embargo se encuentra
mayor afinidad entre la metodología HCM 2010 y la metodología CCSP que está en proceso de
ajuste.
La metodología HCM permite encontrar diferencias muy significativas en el nivel de servicio
calculado para una infraestructura dependiendo del parámetro que se considere en el análisis,
así, por ejemplo en la tabla 3 se encuentran diferentes resultados en el nivel de servicio para la
misma infraestructura dependiendo de cada variable utilizada (flujo, densidad o velocidad), de
esta forma, y especialmente en la variable velocidad, las observaciones implican los menores
niveles de servicio.
La metodología CCSP, aunque requiere mayor número de parámetros de entrada, parte de un
cálculo de capacidad variable para la infraestructura en función de sus condiciones, mientras
que el método HCM considera que la capacidad es una constante proporcional al ancho
efectivo. En términos generales, se ha encontrado que la capacidad de las aceras es cerca del
70% de la capacidad que se encuentra con la metodología HCM 2010, y para las vías
exclusivas este valor es cercano al 60%.
La metodología CCSP solamente ha sido probada en la ciudad de Tunja, sin embargo se espera
en el mediano plazo tener un modelo general basado en observaciones en diferentes sectores de
ciudades de Colombia y américa latina.
5. REFERENCIAS
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TRB (2000). Highway Capacity Manual. Transportation Research Board, Washington, DC. Chapters 11 and 18.
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