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Generalidades
Los semáforos son dispositivos electromagnéticas y electrónicos proyectados específicamente
para facilitar el control del transito de vehículos y peatones, mediante indicaciones visuales de
luces de colores universalmente aceptados, como lo son el verde, el amarillo y el rojo. Su
finalidad principal es la de permitir el paso alternamente, a las corrientes de transito que se
cruzan, permitiendo el uso ordenado y seguro de espacio disponible.
Originalmente, los primeros semáforos, instalados en Londres en 1868, fueron accionados a
mano y solo constituían una extensión mecánica del brazo del agente de transito.
El primer semáforo eléctrico instalado en los estados unidos de Norteamérica tuvo lugar en
1914 en cleveland, y en 1917 en Alt. Lake city se introduce la interconexión de semáforos.
En México en 1924 se instalaron los primeros semáforos mecánicos constituidos por un tuvo
por dos letreros en forma de cruz, que decían adelante y alto, y en 1932 fueron puestos al
servicio los primeros semáforos eléctrico. De estos semáforos, ahora piezas de museos, se ha
llegado en la actualidad al uso de verdadero cerebros electrónicos.
A medida que pasa el tiempo, el congestionamiento y los accidentes aumentan, por lo que para
su atenuación, el uso de semáforo ha alcanzado un notable desarrollo. Actualmente no se
puede suponer, en las grandes ciudades del mundo que el control del transito no se r4ealice
con los sistemas mas avanzados de semáforos incluyendo la coordinación computarizada y la
incorporación de detectores automáticos de vehículos, que dependiendo de su variación hacen
que cambie forma dinámica y continua el tiempo asignado a cada acceso de la intersecciones.
Esto ha permitido el establecimiento de estrategias para el control de transito a lo largo de las
diferentes horas del día a través de programas específicos para periodos de máxima y mínima
demanda.
Ventajas y desventajas
Si la instalación y operación de los semáforos es correcta, estos podrán aportar diversas
ventajas. En cambio si uno o mas semáforos son deficientes, servirán para entorpecer el
transito, tanto de vehículos como de peatones. Es muy importante que antes de seleccionar45
y poner a funcionar un semáforo, se efectué un estudio completo de las condiciones de las
intersecciones y del transito y, se cumpla con los requisitos que la experiencia ha fijado o como
lo indican los manuales de dispositivos para el control del transito. También es importante que
después que el sistema de semáforo empiece a funcionar, se compruebe que este responde a
las necesidades del transito y, en su caso, se hagan los ajustes pertinentes.
Un semáforo o un sistema de semáforo que modere correctamente, tendrá una o mas de las
siguientes:
Ventajas
 Ordena la circulación del transito y, en muchos casos, mediante una asignación
apropiada del derecho al uso de la intersección. Optimiza la capacidad de Las calles.
 Reduce la frecuencia de cierto tipos de accidentes
 Con estacionamientos favorables se pueden sincronizar para mantener una circulación
continua o casi continua, a una velocidad constante en una ruta determinada. En
algunos casos, esa velocidad constante es conveniente reducirla para fines de
seguridad.
 En la mayoría de los casos representan una economía considerable por mayor
habilidad en el control de transito con respecto a la utilización de otras formas de
control, como por ejemplo señales o policías de transito.
Cuando el proyecto o la operación de un semáforo o sistema de semáforo es deficiente, ya
sea por falta de elementos de juicio, o bien porque se ha abusado de los semáforos como
una panacea para resolver todos los problemas, pueden presentarse una o varias de las
siguientes:
Desventajas
 Se incurre engastes no justificado para soluciones que podrían haberse
resuelto solamente con señales o en otra forma económica.
 Causan demo0ras injustificadas a cierto numero de usuarios,
especialmente tratándose de volúmenes de transito pequeños, al causar
retardos molestos por excesiva duración de la luz roja o del tiempo total del
ciclo.
 Producen reacciones desfavorable público, con la consiguiente falta de
respeto hacia ellos o hacia las autoridades.
 Incrementan en e3l número de accidentes del tipo alcance, por cambios
sorpresivos de color.
 Ocasionan perdidas innecesarias de tiempo en las horas del día, cuando
se presentan escasos volúmenes de transito que no requieren control de
semáforos.
 Aumentan la frecuencia o gravedad de ciertos accidentes cuando la
conservación es diferente, especialmente en casos de los focos fundidos o
interrupciones del servicio eléctrico.
 En intersecciones rurales, la aparición intempestiva de un semáforo
ocasiona accidentes cuando no hay avisos previos adecuados.
Numero de lentes y caras
La lente es la parte de la unidad óptica que por refracción dirige la luz proveniente de la
lámpara y de su reflector en la dirección deseada. Se recomienda que la cara de todo
semáforos tenga cuando menos de tres lentes: rojo, amarillo y verde y cuando mas, cuando
mas cinco lentes: rojo, amarillo, flecha verde de frente, flecha verde izquierda, y flecha verde
derecha, donde el orden de colocación es el que indica. Como excepción, algunos semáforos
pueden llevar una o dos lentes solamente cuando trata de semáforos de destello o indicadores
de dirección. En semáforos con lentes en posición horizontal se sigue el mismo orden general,
excepto que las flechas se deben colocar primero la de vuelta hacia la izquierda, seguida de la
hacia el frente y finalmente la de vuelta hacia la derecha. Las fotografías de Las figuras
siguientes ilustran ejemplos de semáforos con lentes en posición horizontal y vertical.
La cara de semáforo es el conjunto de unidades ópticas (lente, reflector, lámpara y
portalámpara). Se recomiendan dos caras por cada acceso a la intersección que pueden
complementarse con semáforos para peatones. El doble semáforo permite ver las indicaciones
aunque uno de ellos se tapado por un vehiculo grande lo mismo que representa un factor de
seguridad cuando hay exceso de anuncios luminosos o se funde alguna lámpara. La necesidad
de colocar mas de dos semáforos por acceso dependerá de las condiciones locales, tales
como numero de carriles, indicaciones direccionales, isletas para canalización, etc. La siguiente
figura muestra algunos casos sobre la ubicación y números de caras de semáforos en
intersecciones.
Semáforos de tiempo fijo
Los semáforos de tiempo fijo se utilizan en intersecciones donde los patrones de transito son
relativamente estables, o en las que las variaciones de intensidad de la circulación se pueden
adaptar a un programa previsto, sin ocasionar demoras o congestionamientos excesivos.
Los controles de tiempo fijo, se adaptan especialmente a interacciones en las que se desea
sincronizar el funcionamiento de los semáforos con los de otras instalaciones próximas. Sus
principales ventajas son las siguientes:
 Facilitan la coordinación con semáforos adyacentes, con mas precisión que en el caso
semáforos accionados por el transito.
 No dependen de los detectores, por lo qué no se afectan desfavorablemente cuando se
impide la circulación normal de vehículos por los detectores.
 En general, el costo del equipo de tiempo fijo es menor que el del equipo accionado por
el transito y su conservación es mas sencilla.
El control de tiempo fijo sin mecanismo de sincronización es aconsejable para
intersecciones aisladas de poca importancia y de las que no breve necesidad de coordinar
con otras.
Si se hace necesario variar la duración del ciclo y su distribución durante el día, es
preferible instalar un control del tipo accionado por el transito.
Existe un sistema de control de tiempo fijo con mecanismo de sincronización, accionado
por un motor, que se usa para intersecciones aisladas cuando se prevea la necesidad de
coordinar estas con otros semáforo sea supervisado por un control maestro. También
debe ser aceptable la duración fija del ciclo y de los intervalos, todo el tiempo que dure la
operación del control del transito. En algunos casos se puede emplear un control de dos
tres o cuatro programaza para adaptarse con mas flexibilidad alas variaciones del transito.
REQUISITOS
VOLUMEN MINIMO DE VEHICULOS
Aquí la intensidad del transito de las vías que se cruzan es la principal justificación.
Se cubre este requisito cuando en cualquiera de las ocho horas de un día representativo,
se presenten los volúmenes mínimos indicados en la tabla.
Los volúmenes para las calles principal y secundaria corresponden alas mínimas ocho
horas. El sentido del transito de mayor volumen en la calle secundaria puede ser ocho
horas. El sentido del transito de mayor volumen en la calle secundaria puede ser para un
acceso durante algunas horas y del otro sentido las restantes .los volúmenes a nivel rural
pueden ser utilizado, cuando las velocidades en la calle principal exceden los 70 Km. por
hora, o en comunidades de menos de diez mil habitantes
 Volumen mínimo de vehículos (requisitos 1)
INTERRRUPCIONES DEL TRANSITO CONTINUO.
Se aplica cuando las condiciones de operación de la calle principal son de tal naturaleza que el
transito en la calle secundaria sufre demoras o riesgos excesivos al entrar o cruzar la calle
principal. El requisito se satisface cuando durante cada una de cualesquiera de las ocho horas
de un día representativo, en la calle principal y en el acceso de mayor volumen de la calle
secundaria, se tienen los volúmenes mínimos indicados en la tabla y si la instalación de
semáforos no trastorna las circulación progresiva del transito.
 Volumen mínimo de vehículos (requisito 2)
Los volúmenes para la calles principal y secundara corresponden a las mismas ocho hora s, el
sentido de circulación del volumen mayor de la calle secundaria, puede ser en un sentido por
unas horas y en el otro por el resto.
Tanto para requisitos 1 como para requisito 2, los volúmenes a nivel rural pueden ser
utilizados, cuando la velocidad dentro de la cual circula el 85 % del transito (velocidad limite) de
la calle principal excede los 70km/h, o si la intersección esta ubicadas en una población de
menos de 10,000 habitantes.
Volumen mínimo de peatones
Se satisface este requisito si durante cada una de las cuales quiera de las ocho horas de un
día representativo se tienen los siguientes volúmenes: 600
O mas vehículos por hora en ambos sentido en la calle principal, o bien 1,000 o mas vehículos
por hora si la calle principal tiene camellon; y si durante las mismas ocho horas cruzan 150 o
mas peatones por hora, en el cruce de mayor volumen. E4ste requisito también tiene aplicación
en cruces peatonales a mitad de cuadra.
El semáforo que se instala conforme a este requisito en una intersección aislada, debe ser del
tipo accionado por el transito con botón para uso de los peatones.
Circulación progresiva
Este requisito se satisface en calles aisladas de un sentido y en las que los semáforos, en caso
de haber, están muy distantes entre3 si para conservar los vehículos agrupados y a la
velocidad deseada, y en el caso de una calle de doble circulación donde los semáforos
existentes no permiten el grado deseado de control, agrupamientos, velocidades, etc.
En los sistemas alternos el espaciamiento entre un semáforo y los adyacentes, debe estar
relacionado con la duración del ciclo (verde, amarillo y rojo ) y con la velocidad de proyecto. N o
se debe considerar la instalación de semáforos bajo este requisito si resultan espaciamientos
menores de 300 metros.
Antecedentes acerca de los accidentes
Este requisito debe ir relacionado con algunos de los anteriores, ya que por si solo no justifica
la instalación de semáforos. En muchas ocasiones suceden mas accidentes después de
instalarlos que antes, por tanto, si ninguno de los requisitos, exceptuando el relativo a los
accidentes, se satisface, debe presuponerse que no será necesario instalar el semáforo.
Los requisitos relativos a los accidentes se satisfacen:
a) Si otros procedimientos menos restrictivos, que se han experimentado satisfactoriamente en
otros casos, no han reducido la frecuencia de los accidentes.
b) Si cinco o mas accidentes hayan ocurrido en los últimos 12 meses cuyo tipo sea
susceptibles de corregirse con semáforos y en lo que hubo heridos o daños físicos con valor
mayor a treinta veces el salario mínimo vigente.
c) si existe volúmenes de peatones y vehículos, no menores del 80% de los que se especifican
para los requisitos de los volúmenes mínimos.
d) si la instalación del semáforo no desorganiza la circulación progresiva del transito.
Los semáforos que se instalen con base a la experiencia de los accidentes debe ser tipo
semiaccionado. Si se instalan en una intercepción aislada debe ser totalmente accionado.
Combinación de los requisitos anteriores.
Cuando ninguno de los requisitos anteriores se cumplen en un 100%, pero 2 0 mas se
satisfacen en un 80% de los valores indicados para cada uno de ellos, se puede considerara
justificada su instalación. Las decisiones en estos casos excepcionales deben basarse en
análisis completo de todos los factores que intervienen. Antes de instalar semáforos de
conformidad con el presente requisito, debe estudiarse la conveniencia de emplear otros
métodos que ocasionen menos demora al tráfico.
El capitulo 4C Del MUTCD (manual on uniform traffic control devices for streets and highways)
considera también criterios adicionales a tener en cuenta en la instalación del semáforo.
Distribución de los tiempos del semáforo.
Términos básicos.
Ya sea que la distribución d los tiempos en un semáforo se realice por métodos manuales o por
modelaciones en computadora, el ingeniero de transito necesita conocer los principios básicos
que la sustentan. en ausencia de ese conocimiento, el ingeniero se vera en una posición
relajada para poder interpretar correctamente los resultados y adaptarlos a las condiciones
reales actuales de campo. En particular, loa modelación por computadora, no es más que un
ejercicio de codificación, un acto de “fe siega”. La ingeniería en lo que se refiere, a la
seguridad publica y la conveniencia requiere mucho más que esto.
En una intercepción, el flujo total de vehículos que llega a cada uno de sus accesos debe ser
divididos en diferentes fases de movimiento, en cada una en las cuales se efectúa un
desplazamiento especifico de vehículos. Ciertos movimientos reciben el derecho al uso del
espacio por medio de una señal verde o de siga, mientras que otros son detenidos con una
señal de rojo o de alto. En análisis del control de intercepción con semáforo y en los requisitos
para la destitución de sus tiempos, es necesario precisar algunos términos básicos o para
metros de tiempos y así evitar posibles confusiones.
 Indicación de señales: es el encendido de una de las luces del semáforo o una
combinación de varias luces al mismo tiempo.
 Siclo o longitud de siclo: tiempo necesario para que el disco indicador del
semáforo efectué una revolución completa. En otra palabra, es el tiempo requerido
para una secuencia completa de todas las indicaciones de señal de semáforo.
 Movimiento: maniobra o conjunto de maniobras de un mismo acceso que tienen el
derecho de paso simultánea mente y forman una misma fila.
 Intervalo: cualquiera de las diversas divisiones del siclo, durante la cual no
cambian las indicaciones de señal del semáforo.
 Fase: parte del siclo asignado a cualquier combinación de uno o mas movimientos
que reciben simultanea mente el derecho de paso, durante uno o mas intervalos.
Es la sección y ordenamiento de movimiento simultaneo. Una fase puede significar
un solo movimiento vehicular, un solo movimiento peatonal, o una combinación de
movimiento vehicular y peatonales una fase comienza con la perdida del derecho
de paso de los movimientos que entran en conflicto con lo que ganan. Un
movimiento pierde el derecho de paso en le momento de aparecer la indicación
amarilla.
 Secuencia de fases: orden predeterminado en que ocurren la fases del siclo.
 Reparto: porcentaje de la longitud del siclo asignado a cada una de las diversas
fases.
 Intervalo verde: intervalo de derecho e paso durante el cual la indicación de señal
es verde.
 Intervalo de cambio: tiempo de exposición de la indicación amarilla del semáforo
que sigue al intervalo verde. Es un aviso de precaución para pasar de una fase a la
siguiente.
 Intervalo de despeje o de todo rojo: tiempo de exposición de una indicación roja
para todo el transito que se prepara entrar a la intercepción. Es utilizado en la fase
que recibe el derecho de paso después del amarillo de la fase que lo pierde, con el
fin de dar un tiempo adicional que permita a los vehículos, que pierden el derecho
de paso, despejar la intercepción antes de que los vehículos, que lo ganen, reciban
el verde. Se aplica sobre todo en aquellas intercepciones que sean excesivamente
anchas. También pude ser utilizado para crear una fase exclusiva para peatones.
 Intervalo de cambio de fase: a distribución de los tiempos
 Intervalo de cambio de fases: intervalo que puede consistir de solamente un
intervalo de cambio amarillo que puede incluir un intervalo adicional de despeje
todo rojo. También se conoce como entreverde o intermedio.
Cálculo de los tiempos del semáforo
Para obtener un mínimo de demoras, cada fase debe incluir el mayor número posible de
movimiento simultáneo. Así se logra admitir con mayor volumen de vehículos en la
intersección. Este debe ser un objetivo permanente de que no puede olvidarse. En general, el
número de fases diferentes debe reducirse al mínimo, considerado la seguridad y la eficiencia.
La selección de lo movimiento dentro de cada fase debe tener a reducir un mínimo del la
frecuencia y gravedad de los puntos del conflicto. Igualmente la secuencia de la fase debe
tratar de reducir las demoras. Como se mencionó anteriormente, una fase comienzan como la
pérdida del derecho. Esto es, la fase comienza con el amarillo que detiene a lo movimiento que
pierden el derecho de paso y terminar con el hotel final del verde de lo que ganan. Por lo tanto,
una fase consta de un intervalo amarillo, uno todo rojo y uno verde. Figura muestra una
intersección por el cuatro accesos operan un semáforo de dos fases. En ella se observa una
forma esquemática los conceptos de longitud del ciclo, intervalo y fases. La distribución de los
tiempos en cada fase debe dar en relación directa o los volúmenes de tránsito del momento
correspondiente. En otras palabras, la duración de cada fase y del ciclo dependerá de la
demanda. Si los intervalo entre los vehículos que entra ahora intersección, durante el ahora de
máxima demanda, es aproximadamente igual en los carriles crítico de las calles que se
interceptan, la subdivisión del tiempo total del ciclo con indicación del verde, será
aproximadamente correctas y un lapso correspondiente a cada calle se hacen directamente por
proporcionales a los volúmenes de tránsito en los carriles crítico.
A continuación se presenta de manera general los diversos elementos a tener en cuenta en el
cálculo de los tiempos del semáforo y su reparto en la diferente fases:
Intervalo de cambio de fase.
La tensión principal del intervalo de cambio de fase traslade al quedar a los usuarios de un
cambio en la asignación del derecho al uso de la intersección. Para calcular el intervalo de
cambio de fase, que considere el tiempo de percepción-reacción del conductor, los
requerimientos de la desaceleración y el tiempo necesario de despeje de la intersección, de
acuerdo a la figura, se puede utilizar la siguiente expresión.
Intervalo de cambio de fase = amarillo + todo rojo
Donde:
y = intervalo de fase, amarillo + todo rojo (s)
t = tiempo de percepción menos reacción del conductor a (usualmente 1.00 S.)
v = velocidad de aproximación de los vehículos (m/s)
a = tasa de aceleración (valor usual 3.05 m/s*)
w = ancho de la intersección (M.)
L = longitud del vehículos (valor típico 6. 10 M.)
En la ecuación y en la figura, el término representa el tiempo necesario para recorrer la
distancia de parada con desaceleración a y velocidad v y el término ( w + L) / V , es el tiempo
para cruzar la intercepción. Los término, indican el intervalo de cambio amarillo y el tercer
término (w + L) / V se asocia, al intervalo de despeje todo rojo con respecto a la velocidad de
aproximación v, se utiliza la velocidad límite prevaleciente o el percentil 85 de la velocidad.
La velocidad de aproximación de los vehículo a uno de los accesos de intersección de 60 Km.
/h. Si de longitud promedio de los vehículos es de 6. 10 metros y el ancho de la intersección es
de 24.00 metros, determinará longitud del intervalo de cambio de fase.
Valor de cada longitud L de los vehículos y el ancho W. de la intersección:
L = 6.10 m W = 24.00 m
Valores supuestos para el tiempo de percepción-reacción t y para la tasa de desaceleración a :
t = 1.0s
a = 3.05m/s*
La velocidad de aproximación V en metros por segundo es:
v = 60 km/h (1000m / 1 km) (1h / 3600s) = 16.67 m/s*
Por lo tanto, de acuerdo a la ecuación ( 13.1), el intervalo de cambio de fase, y, es:
Y =( t+v/2a )+ ( w+L /v) = ( 1.0 + 16.67/ 2 (3.05)) + (24.00 + 6.10/ 16.67)
= (3.7)+(1.8)= 5.5s
Redondeado al segundo entero:
y = 4+2 = 6s
= amarillo + rojo
Como puede verse el intervalo de cambio de fase es de 6 segundos, compuesto de compuesto
de 4 segundos de amarillo y 2 segundos de todo rojo. Estos valores son muy usuales en la
práctica de este tipo de intersecciones.
Longitud del ciclo.
F.v webster (7) con base en observaciones de campo y simulación de un amplio rango de
condiciones de tránsito, demostró que la demora mínima de todos los vehículo en un
intersección con semáforos, se puede obtener para una longitud del ciclo óptimo de:
cº= 1. 5L + 5
1-E y ¡
Y 3. 5 automóviles equivalentes por un camión con remolque. Para intersección es, la
metodología del HCM 2000 [9] utiliza 2.0 a móviles equivalentes para vehículo pesado
(camiones y autobuses)
Por otra parte, se requiere tener factores por movimientos devuelta, puesto que estas
maniobras los vehículos generalmente consume mayor tiempo que los vehículos que siguen de
frente. Estos factores, que se utilizan para convertir automóviles que dan vuelta a automóviles
directo equivalentes, ADE, varían de acuerdo los valores mostrados en la tabla 13. 3 para
vueltas hacia la izquierda (Evl) y en la tabla para vueltas hacia la derecha (Evd).
Igualmente, los volúmenes horarios de máxima demanda, VHMD, deben ser convertido a tasas
de flujo, Q, a través del factor de la hora máxima demanda, FHMD, para el cual, en casos de
proyecto y sello de planes de tiempos del semáforo, sugiere un valor de 0.95.
De esta manera, los volúmenes horarios mixtos, VHMD, se convierten a flujos de automóviles
directo equivalentes por hora, q ADE, ni ante la siguiente expresión:
q ADE =VHDM 1 (Ev (l, o D) )
Flujo de saturación y tiempo perdido.
R. AKcelik es el investigador que más ha estudiado la capacidad intersecciones con semáforos,
con base de los conceptos de flujo de saturación, automóviles equivalentes, tiempo perdido y
activo, entre otros.
Semáforo cambia verde, el de los vehículos que cruza la línea del ALTO se incremente
rápidamente a una tasa llamada flujo de saturación S, la cual permanece constante hasta que
la fila de vehículos se disipa o hasta que termina el verde. La tasa de vehículos que cruza la
línea al arrancar ese menor durante los primeros segundos, mientras los vehículo acelera hasta
alcanzar una velocidad de marcha normal. Similarmente, durante el periodo posterior a la
terminación del verde, la tasa de vehículos cruzan la línea ese menor debido a que algunos
vehículos disminuyeron su velocidad o se detienen.
El flujo de saturación en la tasa máxima de vehículos que cruzan la línea, que puede ser
obtenida, cuando existen filas y éstas a un persisten hasta el final del periodo verde. En este
caso, se tienen un periodo de verde completamente saturado. En la Ciudad de México se ha
encontrado flujo de saturación del orden de los 1800 vehículo ligeros por hora de los verde de
carril. La figura muestra las relaciones fundamentales y caracterizan este fenómeno.
La línea punteada indica el modelo básico ocupa de flujo efectivo, que reemplaza la curva de
flujo actual de vehículos que cruzan la línea por un rectángulo de igual área, cuya altura es el
flujo de saturación s y cuyo ancho es el tiempo verde efectivo g. En otras palabras, el área bajó
la curva, sg, representa el máximo número de vehículos que cruzan la línea en el ciclo periodo.
La fase1 maneja el sentido este- oeste y viceversa (EW- WE) y la fase 2 el sentido norte- sur y
viceversa (NS- SN). En los cruces peatonales, existe un numero bajo de peatones en conflicto
(50 peatones/hora).
Conversión de los volúmenes mixtos a automóviles directos equivalentes: ADE
Factor por presencia de vehículos pesados, ecuación (13.3)
PT = 5% PB = 10% ET = EB = 1.5
100
100
FHV = _________________ = _________________
100 + PT (ET -1) + PB( EB- 1)
100 + 5(1.5- 1) + 10 (1.5- 1)
= 0.93
Aplicando la ecuación (13.4) los flujos equivalentes para el acceso norte son:
Movimiento directo:
qD = ________ (____) = _____ (____) = 266 ADE/h
VHMD
1 0.95 235
1
FHMD D
fHV
0.93
Vuelta a la izquierda:
Nótese que el volumen opuesto corresponde a 376 veh/h en un carril. Interpolando este
volumen en la tabla 13.3 se obtiene un equivalente Evl = 4.7
Por lo tanto:
qvI =VHMDVI/FHMD (1/fHV) (EVD)=18/0.95(1/0.93)(4.7)
96ADE/h
=
Vuelta a la derecha:
Para un volumen bajo en peatones en conflicto (50 peatones /hora) con los vehículos que dan
vuelta a la derecha, en la tabla 13.4 se obtiene un equivalente Evd = 1.21
Por lo tanto:
qvD = VHMDVD/FHMD (1/fHV) (EVD)=12/0.95(1/0.93)(1.21) = 16ADE/h
Flujo total equivalente en el acceso:
qt= qD + qvi + qvD = 266 + 96 + 16 = 378 ADE/h
Efectuando este mismo procedimiento, la parte b) de la figura 13.8 muestra los flujos actuales
en automóviles directos equivalentes por hora, para todos los accesos de la intersección.
Calculo de la longitud de los intervalos de cambio: yi
Valores supuestos para la longitud L de los vehículos, el tiempo de percepción- reacción t y la
tasa de desaceleración a:
L= 6.10m
t= 1.0s
a= 3.05m/s2
Intervalo de cambio para los accesos este y oeste (fase 1), ecuación (13.9):
Ancho efectivo= w= 3.00 + 3.60 + 3.60= 10.20m
Velocidad= v= 50km/h (1,000/1km)(1h/3,600s) = 13.89m/s
Y1 = (t=v/2ª)+(w+L/v) = [ 1.0+ 13.89/2(3.05)] +(10.20+6.10/13.89)
Y1~ 3+1 =4s
Amarillo= A1= 3s
Todo rojo= TR2=1s
Intervalo de cambio para los accesos norte y sur (fase 2)
W=3.00+ 7.00 +3.50 +3.50 = 17.00m
V= 40km/h (1/3.6)= 11.11m/s
Y2= = [ 1.0+ 11.11/2(3.05)] +(17.00+6.10/11.11)
Y2~ 3+2 =5s
Amarillo= A2= 3s
Todo rojo= TR2=2s
Tiempo perdido por fase: li
Utilizando la ecuación (13.9) se tiene:
L1= y1= A1+ TR1=3+2=5s
L2= y2= A2+ TR2=3+1=4s
Reparto de los tiempos verdes efectivos: g1
La asignación de los tiempos verdes efectivos para cada fase, de acuerdo a la ecuación (13.12)
es:
g1= y1 / y1+ y2 (gt) = 0.365/ 0.365 + 0.330 (51) = 27s
g2= y2 / y1+ y2 (gt) = 0.330/ 0.365 + 0.330 (51) = 24s
Determinación de los tiempos verdes reales: Gi
Según la ecuación (13.13) los tiempos verdes reales para cada fase son:
G1= g1+ l1 – A1 – TR1 = 27+5-3-2= 27s
G2= g2+ l2 – A3 – TR2 = 24+4-3-1= 24s
En la parte a) de la figura 13.10 se representan los volúmenes máximos horarios en vehículos
mixtos en la intersección de dos arterias principales. Adicionalmente se conocen los siguientes
datos:







Porcentaje de buses: 6% acceso norte. 9% acceso sur. 11% accesos este y
oeste.
No hay presencia de camiones.
Factor de la hora de máxima demanda: 0.85 para todos los accesos.
Automóviles equivalentes: 1.5 por autobuses. 1.05 por vueltas a la izquierda
(protegidas). 1.18 por vueltas a la derecha, sin peatones en conflicto.
Según los anchos existentes de carriles y las fajas separadoras centrales de la
intersección, considérese para cada fase un intervalo amarillo de tres
segundos y un intervalo todo rojo de dos segundos.
Debido a la disponibilidad de carriles especiales de vuelta a la derecha en los
accesos este, sur y oeste, los vehículos realizan esta maniobra sin la influencia
del semáforo, excepto los de acceso norte donde la vuelta a la derecha es
compartida con movimientos directos.
Flujo de saturación: 1,800 automóviles directos equivalentes por hora de luz
verde por carril.
Se quiere determinar la programación de los tiempos del semáforo, operando la intersección en
un plan de cuatro fases, una para cada acceso como se muestra en la parte b) de la figura
13.10
Automóviles directos equivalentes: ADE
Factor por efecto de autobuses, ecuación (13.3)
Acceso norte:
Fhv= 100/ 100+ PB ( EB – 1) = 100/ 100+ 6( 1.5- 1) =0.97
Acceso sur:
Fhv= 100/ 100+ PB ( EB – 1) = 100/ 100+ 9( 1.5- 1) =0.96
Acceso este y oeste.
Fhv= 100/ 100+ PB ( EB – 1) = 100/ 100+ 11( 1.5- 1) =0.95
Movimiento directo carril derecho:
qD = VHMDD/ FHMD (1/ FHV) = 227/0.85 (1/0.97)= 275ADE/h
Movimiento directo carril central:
qD = VHMDD/ FHMD (1/ FHV) = 408/0.85 (1/0.97)= 495ADE/h
Vuelta a la izquierda:
qvi = VHMDvi/ FHMD (1/ FHV) (Evi) 379/0.85 (1/0.97)(1.05)=
438ADE/h
Vuelta a la derecha:
qvD = VHMDvD/ FHMD (1/ FHV) (EvD) 45/0.85 (1/0.97)(1.18)=
64ADE/h
Aplicando los equivalentes respectivos para los demás accesos, se obtienen los automóviles
directos equivalentes por hora, que aparecen en parte c) de la fig. 13.10.
Tiempo total perdido por ciclo: L
L= A1+ TR1+ A2+ TR2+ A3+ TR3+ A4+ TR4
L= 3+ 2+ 3+ 2+ 3+ 2+ 3+ 2 =20
Máximas relaciones de flujo (q) a flujo de saturación (s)
Y1= q1max /s = 495/ 1,800= 0.275
Y2= q2max /s = 120/ 1,800= 0.067
Y3= q3max /s = 265/ 1,800= 0.147
Y4= q4max /s = 165/ 1,800= 0.092
Tiempo verde efectivo total: gT
gT= C-L= 85-20= 65s
Tiempo verde efectivos: gi
g1= y1/ y1+ y2+ y3+ y4 (gT)
0.275/ 0.275+ 0.067+ 0.114+ 0.092 (65)= 31s
G2= y2/ y1+ y2+ y3+ y4 (gT)
0.067/ 0.275+ 0.067+ 0.114+ 0.092 (65)= 8s
G3= y3/ y1+ y2+ y3+ y4 (gT)
0.147/ 0.275+ 0.067+ 0.114+ 0.092 (65)= 16s
G4= y4/ y1+ y2+ y3+ y4 (gT)
0.092/ 0.275+ 0.067+ 0.114+ 0.092 (65)= 10s
Tiempos verdes reales: Gi
Según la ecuación (13.13), los tiempos verdes para cada fase son iguales a los verdes
efectivos:
G1= 31s
G2= 8s G3= 16s
G4= 10s
Coordinación de semáforos.
Sistemas de coordinación.
Los sistemas coordinados pueden, o no, estar sujetos a un control maestro. En caso de existir,
la interconexión puede lograrse mediante cables o radios. En los controles locales de estos
sistemas, se emplean motores de sincronización o de inducción, o bien, dispositivos
electrónicos de tiempo.
En general, los semáforos de tiempo fijo dentro de un radio de 400m y que regulan las mismas
condiciones de transito, deben funcionar coordinadamente. Aun a distancias mayores, pueden
resultar convenientes.
Sistema simultaneo.
Todos los semáforos muestran la misma indicación aproximadamente al mismo tiempo, útil
para coordinar intersecciones muy cercanas. En condiciones de transito muy intenso puede dar
mejores resultados que el sistema progresivo. Las duraciones de los ciclos y sus subdivisiones
están controladas por las necesidades de una o dos de las intersecciones más importantes, lo
que puede dar lugar a serias fallas en las demás. La relación entre la velocidad, ciclo y
distancia, puede expresarse así:
V= ___3.6D___
C
Donde:
V= velocidad de progresión entre intersecciones (Km. /h)
D= distancia entre intersecciones (m)
C= duración del ciclo (s)
Sistema alternado.
Los semáforos de intersecciones cercanas, por grupos, muestran indicaciones alteradas, a lo
largo de una ruta. En el sistema sencillo se tienen indicaciones contrarias en semáforos
adyacentes. Los sistemas alternos dobles y triples consisten de grupos de dos y tres semáforos
que, respectivamente, muestran indicaciones contrarias. Mejora la circulación de los grupos de
vehículos en comparación con el sistema anterior. Habrá más fluidez si las longitudes de las
calles son mas uniformes.
En estas condiciones se consigue una banda del 100% siempre y cuando la velocidad de los
vehículos sea:
7.2D
V=______
C
No se adapta muy bien cuando las cuadras son desiguales. El sistema doble reduce la
capacidad de la calle con volúmenes altos.
El sistema alterno es operado con un solo control, pero puede usar controles individuales, lo
que una ventaja sobre el sistema anterior. La imagen de la figura 13.12 ilustra un sistema
centralizado a través del cual se coordina, supervisa y monitorea la operación de forma remota
de un gran número de semáforos en la ciudad.
Sistema progresivo simple o limitado.
Este sistema trata de varios semáforos sucesivos, a lo largo de una calle, que dan la indicación
de verde de acuerdo con una variación de tiempo que permite, hasta donde es posible, la
operación continua de grupos de vehículos a velocidad fija en “ondas verdes”. Cada
intersección pude tener una división diferente de ciclo, pero dicha división permanece fija.
Este sistema puede ser supervisado por un control maestro para mantener las relaciones
debidas de tiempo entre las indicaciones de semáforos. Es necesario realizar revisiones
periódicas
De los controles, por variaciones debidas a cambios de voltaje y temperatura.
Este sistema puede ser supervisado por un control maestro para mantener las relaciones
debidas de tiempo entre las indicaciones de los semáforos. Es necesario realizar revisiones
periódicas de los controles, por variaciones debidas a cambios de voltaje y temperatura.
Los desfasamientos, o diferencia de tiempo en que se indican los ciclos entre dos semáforos,
pueden tener cualquier valor. No se limitan a la duración de un ciclo o medio ciclo, como en los
sistemas anteriormente citados. Los cálculos se hacen por tanteos y no hay formula que
relacione el ciclo con la velocidad de crucero y el tiempo de la faja disponible.
Sistema progresivo flexible.
En este sistema es posible que cada intersección con semáforos varié automáticamente en
varios aspectos. Mediante el uso de controles de intersecciones con carátulas múltiples se
pueden establecer varios programas para subdividir el ciclo. Además, es posible cambiar los
desfasamientos con la frecuencia deseada. Se pueden establecer programas de tiempo
predeterminado en los controles múltiples para dar preferencia a las circulaciones en las horas
de máxima demanda. No obstante que todo sistema usa un ciclo común, la duración y
subdivisión de este pueden variar en función de los cambios de vehículos. Con base en la
variación de los volúmenes de transito y la selección de la velocidad adecuada, se puede lograr
un movimiento continuo a lo largo de una arteria, especialmente si es de un solo sentido.
La supervisión de los controles individuales d las intersecciones se logra desde un control
maestro a través de circuitos interconectados por medio de señales de radio o bien, por
intermedio de líneas telefónicas o fibra óptica.
El arreglo mas usual en áreas urbanas proporciona tres diferentes programas:
a) dando prioridad al flujo de entrada a la zona comercial, durante l mañana;
b) equilibrando ambas direcciones de movimiento, fuera de las horas de máxima demanda;
c) dando prioridad al flujo que sale de la zona comercial, en el otro periodo de grandes
volúmenes, durante la tarde.
Diagrama espacio – tiempo.
Mediante el diagrama espacio-tiempo, se pueden proyectar los desfaciamientos para obtener
un movimiento continuo a lo largo de una arteria. Como complemento del método grafico puede
verificarse el proyecto por el método matemático, que permite conocer a fondo las condiciones
en que funcionara el sistema. El ejemplo de dicho diagrama, que se presenta a continuación,
ilustra los diferentes factores que intervienen.
Ejemplo 13.4
La figura muestra una arteria principal con circulación en un sentido, compuesta por seis
intersecciones, A, B, C, D, E y F, separadas entre si 140, 180, 280,280 y 140m.
Respectivamente. Se desea dibujar el diagrama espacio- tiempo, que permita obtener una
velocidad de progresión de 40Km./h en un ciclo de 60 segundos, repartido en 27 segundos de
verde, 3 segundos de amarillo y en 30 segundos de rojo.
En el sentido horizontal se representa a escala conveniente la arteria, con sus intersecciones, a
lo largo de la cual se establece este sistema. En las calles transversales se coloca en columna
la representación grafica del programa particular de los semáforos de cada intercesión; esto es,
en el sentido vertical se representa el tiempo de duración del ciclo del semáforo, con sus
divisiones.
Simulando el avance de un vehiculo a lo largo de la arteria, pueden trazarse líneas diagonales
de acuerdo con el tiempo que requieren esos recorridos. Estas líneas, naturalmente, pasaran
por la sección correspondiente a la fase verde. Así, pueden obtenerse una faja o banda dentro
de los límites que permita el rojo. El ancho de esta banda remide en segundos. La línea inferior
de la banda, dibujada al principio de la fase verde, representa el primer vehiculo del grupo, y la
línea superior, final de la fase verde, representa el ultimo vehiculo que puede ser acomodado.
La velocidad de crucero progresión de esta dada por la relación del espacio recorrido dividido
entre el tiempo. Gráficamente dicha velocidad se representa por la perdida de la banda con
respecto al eje vertical de tiempos.
La finalidad del diagrama espacio-tiempo, en el que las representaciones verticales de la
distribución de tiempos de los semáforos pueden variar en tanteos sucesivos, es encontrar lo
desfasamientos necesarios de una intercesión a otra para obtener la velocidad (pendiente) y el
ancho de la banda mas conveniente.
Así, por ejemplo, el desfasamiento entre la intercesión Ay la intersección B es:
t= __D__ = __140__ (1km/1,000m) (3,600s/1h) = 12.6s
V
40km/h
Semáforos accionados por el transito
Características generales
La característica principal de la operación de los semáforos accionados por el transito es que la
duración de los ciclos responde, en general, a las variaciones en la demanda de transito
vehicular. Dicha demanda es registrada por aparatos detectores conectados al control del
semáforo. Este tipo de control se ajusta continuamente en la duración del ciclo y en la división
interna del mismo para satisfacer la demanda. Cuando hay varias fases, ni siquiera la
secuencia de las mismas es fija, ya que si no hay demanda que la justifique cualquiera de ellas
puede ser omitida en el ciclo.
Si los detectores son usados solamente en algunos de los accesos de la intersección, el tipo de
control es llamado semiaccionado. Si es usado en todos los accesos, se llama totalmente
accionado.
Se distingue un tercer tipo de control cuando las indicaciones en los controles locales de cierta
zona varían de acuerdo con información recibida sobre fluctuaciones del transito, suministrada
a un control maestro por detectores localizados en puntos claves.
Para instalar semáforos accionados por el transito deben analizarse previamente algunos
factores, como sigue:
1. Volumen de vehículos
En intersecciones donde el volumen de transito no es suficiente para justificar semáforos de
tiempo fijo, se pueden emplear semáforos accionados por el transito si hay otras condiciones
que justifiquen la inversión. Por lo general este tipo de controles es el más costoso.
2. Movimiento transversal
Cuando el volumen de transito en la calle principal es intenso y entorpece la circulación de la
calle transversal, se pueden instalar semáforos accionados por el transito.
Sin embargo, si el transito de la calle secundaria es lo suficientemente intenso para demandar
el derecho de paso a intervalos muy frecuentes, es necesario limitar los lapsos
correspondientes a la indicación de verde para la calle secundaria.
3. Horas de máxima demanda
Si se requiere controlar una intersección durante un tiempo breve en el día, como en las horas
de máxima demanda, se pueden instalar semáforos accionados por el transito, si se justifican
económicamente, ya que en otras horas no ocasionan demoras inconvenientes, como los de
tiempo fijo.
4. Peatones
Cuando se tengan los volúmenes mínimos de peatones, especificados para semáforos de
tiempo fijo, pueden ser preferibles los semáforos accionados por el transito, ya que detienen la
circulación de vehículos únicamente cuando los peatones pidan el paso.
5. Accidentes
Cuando solo se satisface el requisito mínimo relativo de los antecedentes sobre accidentes,
especificados para semáforos de tiempo fijo, se puede considerar la instalación de semáforos
accionados por el transito, los que pueden a su vez disminuir las demoras. Pueden justificarse
los semáforos accionados por el transito donde la estadística de accidentes es inferior a la que
obliga a instalar semáforos de tiempo fijo, pero se debe efectuar un análisis cuidadoso para
lograr resultados positivos.
6. Amplias fluctuaciones de transito
En los casos en que, según los requisitos para semáforos de tiempo fijo, es necesario instalar
semáforos cuando los volúmenes de transito varían considerablemente, por lo general el
control del tipo totalmente accionado por el transito resultara mas eficaz.
7. Intersecciones complejas
En los casos en que se justifica la instalación de semáforos que exigen fases múltiples, se
debe estudiar la conveniencia de usar semáforos accionados por el transito. En estos casos,
además de las ventajas usuales, se puede eliminar una fase cuando no hay demanda.
8. Sistemas progresivos
Cuando los espaciamientos y otras características de las intersecciones dentro de un sistema
progresivo de semáforos de tiempo fijo sena tales que no se pueda lograr una buena
coordinación, puede resultar mas ventajoso el empleo de controles accionados por el transito.
9. Cruces de peatones fuera de la intersección
En los cruces concentrados de peatones cerca de las escuelas o de espectáculos se puede
justificar el uso de semáforos accionados por los peatones, complementándolos con señales
apropiadas.
Control semiaccionado
En el sistema de control semiaccionado por el transito, el derecho de paso corresponde
usualmente a la arteria principal y es transferido a al calle transversal de acuerdo a la
demanda. La demanda es registrada por los detectores instalados en el o los accesos de las
calles transversales.
Una secuencia de operación para un semáforo de dos fases, seria el siguiente:
1. Verde mínimo de la calle principal (10 a 90 s)
Este intervalo determina el tiempo mínimo de verde para la calle principal. Se transfiere el
derecho de paso a la calle transversal al término del intervalo. Si un detector es accionado en
la arteria principal antes de que expire el intervalo, la cesión del derecho de paso a la calle
transversal es retardada hasta que aquel termina.
2. Intervalo de despeje de la calle principal (1 a 10s)
El periodo fijado para este intervalo determina la duración del tiempo para despejar la
intersección, después de terminarse el verde.
3. Intervalo inicial de la calle transversal (1 a 12 s)
Este intervalo permite que arranquen los vehículos que esperan el intervalo.
4. Intervalo para los vehículos de la calle transversal
Al terminar el intervalo inicial, la continuidad del verde depende del intervalo para vehículos. Su
duración esta en función del tiempo que requiere un automóvil para recorrer la distancia entre
el detector y la intersección. La acción de cada vehiculo sucesivo reinicia el intervalo y anula la
parte no usada del intervalo precedente. Al llegar a la duración máxima prefijada para el
intervalo, el derecho de paso vuelve a la arteria principal.
5. Extensión máxima para la calle transversal (10 a 60 s)
Este intervalo limita la reiniciación permanente del intervalo para vehículos de la calle
transversal, transfiriendo el verde a la calle principal. En algunos semáforos, al terminar el
verde mínimo
de la calle principal, un dispositivo de memoria regresa el verde a la calle transversal sin
necesidad de la acción vehicular.
6. intervalo de despeje de la calle transversal (1 a 10s)
El periodo fijado para este intervalo determina la duración del tiempo para despejar la
intersección, después d terminar el verde de la calle transversal.
El tipo de control semiaccionado puede ser utilizado en sistemas coordinados, supervisado por
unidades maestras y locales. El sistema debe tomar en cuenta los desfasamientos para
movimiento continuo en la arteria.
Anexos