idt001ponencia

12
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 [email protected] http://transportesostenible.org/fg/ Domingo Ernesto Dueñas Ruiz Consultor. Profesor catedrático UPTC Tunja, Colombia [email protected] 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.

Upload: moni-diaz

Post on 22-Oct-2015

96 views

Category:

Documents


5 download

TRANSCRIPT

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

[email protected]

http://transportesostenible.org/fg/

Domingo Ernesto Dueñas Ruiz

Consultor. Profesor catedrático UPTC

Tunja, Colombia

[email protected]

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.

2

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:

3

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.

4

· 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

5

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.

6

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

7

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.

8

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

9

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.

10

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

11

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

DUEÑAS, DOMINGO (2005). Manual para la caracterización de movimientos peatonales. Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia. Facultad de Ingeniería.

FORERO, J Y HENAO, L. (2009). Caracterización de flujos peatonales en condiciones base (ideales), para infraestructuras continuas – caso estudio Tunja –Colombia. Trabajo de grado de pregrado. Escuela de Ingeniería en Transporte y Vías. Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia. Facultad de Ingeniería.

FRUIN, J. (1971). Pedestrian planning and design, Metropolitan Association of Urban

Designer and Environmental Planners, Inc., New York.

Grupo de Investigación y Desarrollo en Planeación y Operación del Transporte – GIDPOT – Movilidad en la ciudad de Tunja a partir de encuestas domiciliarias, 2003. Bases de datos. Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia.

GUÍO BURGOS, FREDY. Caracterización y modelación de flujos peatonales en infraestructuras continuas – caso estudio Tunja. Tunja, 2009. Trabajo de grado para obtener el título de Magister en ingeniería con énfasis en tránsito. Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia.

12

GUÍO BURGOS, FREDY. Elementos del tránsito: “El Peatón”. Tunja. Búhos Editores, 2009.

GONZALEZ CIFUENTES, GABRIEL. Software de modelación del Tránsito. Capvial V 1.0 Tunja, 2011. Trabajo de grado para obtener el título de ingeniero en Transportes y Vías. Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia.

NAVIN F. P. D. and R. J. WHEELER (1969), ‘Pedestrian flow characteristics’, Traffic

Engineering, Vol. 39(4), pp.30-36.

OLDER, S. J. (1968), ‘Movement of pedestrians on footways in shopping streets’, Traffic

Engineering and Control, Vol.10, pp.160-163.

RODRÍGUEZ FONSECA, Jorge Eliecer y TORRES VIANCHA, Wilson Humberto. Efecto de la pendiente en la velocidad de Caminata – caso estudio Tunja. Tunja, 2009. Trabajo de grado para obtener el título de ingeniero en Transportes y Vías. Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia.

Secretaría de Movilidad de Bogotá, 2011. A pie. En línea. Disponible: http://www.movilidadbogota.gov.co/?sec=9 (Consultado el 31 de octubre de 2011).

TRB (2000). Highway Capacity Manual. Transportation Research Board, Washington, DC. Chapters 11 and 18.

TRB (2010). Highway Capacity Manual. Transportation Research Board, Washington, DC. Chapter 23 Volume 3