Tesis para optar al grado de Maestría en ... - Uniandes

Tesis para optar al grado de Maestría en Ingeniería Civil con énfasis en Ingeniería de

Transporte:

“Medida de desempeño (indicador) multimodal de la operación de intersecciones semaforizadas”

Estudiante:

José Rafael Unda Venegas

Asesores:

Álvaro Rodríguez Valencia

Germán Lleras

Jurados:

Darío Hidalgo

Nicolás Correal

Universidad de los Andes

Facultad de Ingeniería

Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental

Mayo 2018

Unda Venegas, José Rafael

2

TABLA DE CONTENIDO

Índice de tablas ............................................................................................................................... 3 Índice de figuras .............................................................................................................................. 4 1 Introducción ............................................................................................................................. 5 2 Antecedentes ............................................................................................................................ 7

2.1 Revisión de literatura ....................................................................................................... 7 2.1.1 TRB | Highway Capacity Manual (HCM) ................................................................ 7 2.1.2 NACTO | Urban Street Design Guide (USDG) ...................................................... 10 2.1.3 Denominador común comparable ........................................................................... 12

2.2 Normas y manuales locales ............................................................................................ 13

3 Indicador propuesto ............................................................................................................... 15

3.1 Demoras promedio por usuario ...................................................................................... 15 3.2 Indicador global: Total Average Delay (TAD) ............................................................... 15

3.3 Relación entre las demoras y la seguridad vial .............................................................. 17

3.4 Limitaciones teóricas del TAD ....................................................................................... 18 3.4.1 Relación con el NDS ............................................................................................... 19

3.4.2 Transporte de carga en la medición ........................................................................ 19 3.4.3 Tomas de campo necesarias .................................................................................... 19 3.4.4 Aforos peatonales.................................................................................................... 19

4 Experimentos teóricos ........................................................................................................... 21 4.1 Microsimulación............................................................................................................. 21

4.2 Diseño y resultados ........................................................................................................ 22 4.2.1 Giros canalizados (GC) ........................................................................................... 22

4.2.2 Cruces peatonales a media cuadra (CPMC) ............................................................ 30 5 Caso de estudio ...................................................................................................................... 39

5.1 Descripción de la intersección........................................................................................ 39 5.2 Cálculo del TAD ............................................................................................................. 41 5.3 Escenarios de evaluación ............................................................................................... 42

5.4 Resultados ...................................................................................................................... 44 5.4.1 Demoras promedio y TAD ...................................................................................... 45

5.4.2 Demora total y NDS................................................................................................ 48 5.4.3 Balance del TAD ..................................................................................................... 50

6 Análisis y discusión: eficiencia y equidad ............................................................................. 52 7 Conclusiones .......................................................................................................................... 55

7.1 Investigaciones posteriores ............................................................................................ 56

8 Referencias ............................................................................................................................ 57

9 Agradecimientos .................................................................................................................... 59


3

ÍNDICE DE TABLAS

Tabla 1. Vectores de indicadores de desempeño en intersecciones semaforizadas para los diferentes

modos (Fuente: elaboración propia a partir de HCM 6th edition/Chapter 19) ..................... 10 Tabla 2. GC – Corridas, simplificaciones y escenarios del experimento de simulación de tráfico

............................................................................................................................................... 26

Tabla 3. Tratamiento óptimo de giro a la derecha entre Caso 1, 2 y 3 basado en el TAD ............ 29 Tabla 4. CPMC – Corridas, simplificaciones y escenarios del experimento de simulación de tráfico

............................................................................................................................................... 33 Tabla 5. Diseño semafórico óptimo para un cruce peatonal a media cuadra entre los seis casos

evaluados basado en el TAD ................................................................................................. 38

Tabla 6. Datos de ocupación vehicular y volúmenes peatonales para la estimación del TAD ..... 41 Tabla 7. Ocupación promedio por vehículo obtenida de los aforos y utilizada para el cálculo del

TAD ....................................................................................................................................... 42 Tabla 8. Escenarios de diseño evaluados en el caso de estudio .................................................... 43 Tabla 9. Escenarios de demanda evaluados en el caso de estudio ................................................ 44 Tabla 10. Tabla tipo de recopilación de resultados para escenarios. Ejemplo del escenario base. 45

Tabla 11. Resultados de NDS (HCM 2010) para los escenarios de diseño evaluados ................. 49 Tabla 12. Cuantificación del cambio de demora total en minutos, suponiendo que la cantidad de

usuarios atendidos por la intersección no cambia respecto al base ...................................... 49


4

ÍNDICE DE FIGURAS

Figura 1. Marco de referencia de evaluación multimodal integral. Fuente: HCM 6th

edition/Chapter 16/Exhibit16-1. ............................................................................................. 9 Figura 2. Comparación de los volúmenes de vehículos contra los volúmenes de usuarios durante

el día en la intersección de la K15 con C85 en Bogotá, Colombia. Fuente: elaboración propia

a partir de datos de la Secretaría Distrital de Movilidad. ...................................................... 17 Figura 3. Izquierda: calle 72 con carrera 11 en Bogotá (sin giro canalizado). Derecha: calle 72 con

carrera 7 en Bogotá (con giro canalizado). Fuente: archivo personal. .................................. 23 Figura 4. Esquema de tipos de giros a la derecha evaluados ........................................................ 24 Figura 5. VAD para un semáforo con ciclo de 90 segundos y diferentes combinaciones de tiempos

de verde y rojo ...................................................................................................................... 25 Figura 6. PAD para un semáforo con ciclo de 90 segundos y diferentes combinaciones de tiempos

de verde y rojo ...................................................................................................................... 25 Figura 7. GC – PAD, VAD y TAD con volumen vehicular constante (800 vehículos/h) a medida

que se varía el volumen de peatones ..................................................................................... 27 Figura 8. GC – PAD, VAD y TAD con volumen peatonal constante (800 peatones/h) a medida que

se varía el volumen de vehículos .......................................................................................... 28 Figura 9. GC – TAD para todas las combinaciones de volúmenes de tráfico peatonal y vehicular

............................................................................................................................................... 29 Figura 10. Izquierda: cruce peatonal a media cuadra en la calle 116 con carrera 20 en Bogotá.

Derecha: cruce peatonal en avenida NQS con calle 119 en Bogotá (sin semáforo y prohibido).

Fuente: archivo personal. ...................................................................................................... 30 Figura 11. Esquema del experimento de CPMC y tipos de diseños semafóricos evaluados ........ 32

Figura 12. CPMC – PAD, VAD y TAD con volumen vehicular constante (1600 vehículos/h) a

medida que se varía el volumen de peatones ........................................................................ 35

Figura 13. CPMC – PAD, VAD y TAD con volumen peatonal constante (2000 peatones/h) a

medida que se varía el volumen de vehículos ....................................................................... 36 Figura 14. CPMC – TAD para todas las combinaciones de volúmenes de tráfico peatonal y

vehicular ................................................................................................................................ 37 Figura 15. Intersección de la calle 100 (vertical) con carrera 11 (horizontal) en Bogotá, Colombia.

Norte a la derecha. Fuente: archivo personal. ....................................................................... 40 Figura 16. Plan semafórico actual de la intersección de la calle 100 con carrera 11 en horas pico

de la mañana. Fuente: modelo de VISSIM de la Secretaría Distrital de Movilidad. ............ 41

Figura 17. Resultados de demoras promedio por modo y TAD de los escenarios de diseño

evaluados............................................................................................................................... 46 Figura 18. Resultados de las demoras promedio por modo y TAD de los escenarios de demanda

evaluados............................................................................................................................... 48

Figura 19. Aporte (distribución) por modo en segundos al TAD de los escenarios de diseño ..... 50 Figura 20. Ejemplo de la variación del TAD y el EIR entre escenarios desbalanceados y equitativos

............................................................................................................................................... 53 Figura 21. TAD y el EIR de los escenarios de diseño evaluados en el caso de estudio................ 54


5

1 INTRODUCCIÓN

Durante décadas, la planificación y la ingeniería de transporte se han enfocado en el tráfico

vehicular motorizado con el objetivo de aumentar cada vez más las velocidades aumentando el

ancho de las vías. Banister (2008) afirma que ese paradigma convencional del transporte ha llevado

al aumento de las distancias y las velocidades de viaje, que son la base de los sistemas insostenibles

de transporte urbano, por su alta dependencia a los modos motorizados individuales. El paradigma

de la movilidad sostenible ha surgido en contraposición y en búsqueda de soluciones para los

problemas que genera la visión “tradicional” del transporte urbano. La planificación y diseño ya

no se enfocan únicamente en el tráfico motorizado, sino que se ha evolucionado hacia una visión

multimodal (Banister, 2008). Políticas y movimientos como Complete Streets y nuevas

metodologías de niveles de servicio multimodales son pruebas de dicha evolución.

De acuerdo con el paradigma del transporte sostenible, las redes urbanas en ciudades que son, o

pretenden ser, caminables y multimodales, deben considerar aproximaciones coherentes, para

balancear los costos y beneficios operacionales de los diversos modos de transporte. Mientras que

en los segmentos de la red se debe administrar el espacio para lograr dicho balance entre modos,

en las intersecciones se debe administrar el tiempo para que las demoras de los diferentes actores

viales sean los menores posibles, manteniendo condiciones de seguridad vial.

Las intersecciones semaforizadas son elementos característicos y esenciales de las redes de

transporte urbano porque acumulan la mayoría de las demoras en redes urbanas y son puntos

críticos en cuanto a accidentalidad. Por eso, es un tema prolífico de investigación de ingeniería de

tráfico y se hacen constantes innovaciones de diseño geométrico y semafórico para mejorar su

seguridad y operación. Sin embargo, la multimodalidad y la priorización y vulnerabilidad de

ciertos actores viales, representan un reto para el diseño. Las intersecciones y su operación se

deben entender cada vez mejor para desarrollar metodologías y herramientas más coherentes con

los objetivos del paradigma sostenible, de forma que los planificadores, ingenieros y diseñadores

puedan tomar decisiones racionales.

En teoría, una intersección multimodal debería estar diseñada (en geometría y en tiempos del

semáforo) de acuerdo con las necesidades de todos los usuarios, independientemente de su modo

de transporte. Sin embargo, lo común es que la modelación y el análisis de las intersecciones se

haga sólo teniendo en cuenta los flujos vehiculares, sin incluir los flujos peatonales (así se hace en

Bogotá).

Independientemente de si son aplicadas o no en la realidad, se ha avanzado mucho en el desarrollo

de metodologías de análisis de capacidad y nivel de servicio (NDS) en intersecciones para modos

diferentes al tráfico vehicular. Sin embargo, aún existen importantes carencias para que la

aplicación de dichas metodologías se traduzca en verdadera multimodalidad y balance en la

distribución del tiempo de los semáforos entre modos. La existencia de metodologías

independientes de NDS (LOS en inglés) para cada modo no se traduce necesariamente en

evaluaciones o mediciones multimodales si no se combinan para balancear los modos. Dicha

combinación podría hacerse por medio de un “denominador común” entre modos.

Para el análisis de capacidad y NDS en segmentos, ya existen metodologías de “denominador

común” que permiten balancear la distribución del espacio entre modos. Sin embargo, no se ha

desarrollado un indicador equivalente que funcione como un “denominador común” para el caso


6

de intersecciones semaforizadas, y por eso no existe una metodología para realizar un balance (o

trade-off) objetivo entre modos que busque la mejor situación posible para la mayoría de los

usuarios.

Teniendo en cuenta lo anterior y la investigación bibliográfica realizada, se llevó a cabo este trabajo

con el objetivo de proponer, evaluar, aplicar y analizar una medida de desempeño operacional para

intersecciones semaforizadas, que cuente con las siguientes características:

Multimodalidad: que incluya todos los modos que utilizan la intersección.

Universalidad (común): que sea la misma para todos los modos.

Comparabilidad: que permita comparar entre los diferentes modos.

Individualidad: que sea calculada basándose en individuos (usuarios), en lugar de

vehículos.

Transparencia: que el resultado obtenido sea producto de un procedimiento claro, conocido

y fundamentado.

Este documento presenta la investigación realizada para lograr ése objetivo. Primero, se presentan

los antecedentes, en los que se incluye una revisión bibliográfica del estado del arte de la

investigación y de los manuales o guías técnicas internacionales y locales. Luego, la medida de

desempeño operacional propuesta y el fundamento que lleva a plantearla. Le sigue un capítulo

dedicado a dos experimentos teóricos de microsimulación que se llevaron a cabo para probar la

utilidad y aplicabilidad del indicador en una primera instancia, y después otro capítulo sobre el

caso de estudio de una intersección real en Bogotá en el que se intentó aplicar el indicador de

desempeño. Finalmente, se presentan los análisis y conclusiones a las que se llegó como producto

de este trabajo.


7

2 ANTECEDENTES

Los manuales y estándares de análisis de capacidad y NDS tradicionales, como el Highway

Capacity Manual (HCM), dejaron de ser la única forma de analizar la operación, diseño y

planeación de la infraestructura de transporte. De hecho, el HCM del Transportation Research

Board (TRB) ha sufrido importantes cambios y ha evolucionado para ajustarse al nuevo paradigma

del transporte sostenible y multimodal. Simultáneamente, han surgido manuales o guías de

instituciones de transporte alternativos como la National Association of City Transportation

Officials (NACTO) y sus guías de diseño. Tanto las publicaciones del TRB como las publicaciones

de NACTO tienen capítulos completos dedicados al tema de las intersecciones en contextos

urbanos.

Además, las autoridades de transporte diseñan y publican manuales y normas locales para la

evaluación e implementación de la infraestructura de transporte. En Colombia, la principal

referencia es el Manual de Señalización Vial del Ministerio de Transporte (2015), y en Bogotá, el

Manual de Planeación de Tránsito y Transporte (2005) de la Secretaría Distrital de Movilidad.

Este capítulo está dividido en dos partes. La primera presenta lo estudiado en la literatura,

incluyendo las dos publicaciones ya mencionadas, que son reconocidas mundialmente y

representan el estado del arte de la investigación en estos temas. También se estudiaron diversas

investigaciones sobre el desarrollo de metodologías de análisis operacional multimodal, con

especial atención en las de intersecciones semaforizadas. La segunda parte del capítulo presenta

lo que se encontró en los manuales y guías del contexto colombiano, teniendo en cuenta el lugar

del caso de estudio realizado.

2.1 Revisión de literatura

2.1.1 TRB | Highway Capacity Manual (HCM)

El TRB es una de las principales divisiones del National Research Council de Estados Unidos, que

es una institución que ejerce como asesora del gobierno federal, entre otros, en temas técnicos y

científicos. Su misión es proveer liderazgo para la innovación y progreso de la ciencias del

transporte por medio de la investigación y el intercambio de información (National Academy of

Sciences Engineering and Medicine, 2018). El TRB es una autoridad de transporte reconocida

internacionalmente. Además de que organiza anualmente uno de los principales congresos

internacionales de transporte (TRB Annual Meeting) y publica una importante revista académica

(Transportation Research Record), es el autor (institucional) de la principal y más reconocida

publicación de análisis de capacidad y NDS: el Highway Capacity Manual (HCM).

El HCM recopila y referencia conceptos, metodologías y procesos de análisis de capacidad, calidad

y NDS de la infraestructura de transporte y sus elementos conformantes. La primera versión de

esta publicación es del año 1950 y cinco versiones más se han publicado hasta la fecha: 1965, 1985,

2000, 2010 (Roess & Prassas, 2014) y 2016. En las primeras versiones del HCM se contemplaba

principalmente la infraestructura del transporte motorizado, correspondiente al paradigma de la

época. Sólo hasta el 2010 se incluyeron metodologías de análisis del NDS de peatones, y en la

última versión (2016) se llegó hasta la modificación del título de la publicación para incluir el

concepto de multimodalidad. La evolución del HCM es una muestra del cambio de paradigma de

transporte de las últimas décadas.


8

La versión más actualizada del HCM (6th edition | A guide for multimodal mobility analysis) fue

publicada en 2016 y está dividida en cuatro volúmenes: (1) Introducción y conceptos, (2) Flujo no

interrumpido, (3) Flujo interrumpido y (4) Guía de aplicaciones. El tercero es el volumen que

corresponde al tema de este estudio. Los capítulos 16 (Urban Street Facilities) y 19 (Signalized

Intersections) contienen las metodologías y demás consideraciones que se deben tener en cuenta

para analizar las intersecciones semaforizadas.

En el capítulo 16, titulado Urban Street Facilites, se introducen los conceptos y metodologías

utilizadas en los diferentes elementos o instalaciones (facilities) que conforman las redes urbanas

de transporte, entre las que se encuentran las intersecciones semaforizadas. Dichas metodologías

pueden ser utilizadas para tres tipos de análisis: (1) operacional, (2) de diseño o (3) de planeación.

Debido a su carácter multimodal actual, el HCM presenta metodologías de análisis para los

diferentes modos de transporte que típicamente comparten el derecho de vía urbano. Para el caso

de las instalaciones de vías urbanas, en el capítulo 16 se plantean cuatro modos enmarcados en lo

que denominan un “marco de referencia de evaluación multimodal integral” (ver Figura 1): (1)

vehículos motorizados, (2) bicicletas, (3) peatones y (4) transporte público (TRB, 2016).

Como se puede observar en la Figura 1, el marco de evaluación multimodal del HCM concibe la

multimodalidad como la distribución del espacio (Right-of-Way Allocation) y del tiempo (Signal

Time Allocation) entre los modos de transporte. Es decir que los diferentes modos “compiten” por

el espacio limitado en el derecho de vía y por el tiempo limitado en las intersecciones. El aumento

del flujo de un volumen puede representar una disminución del NDS para los demás modos. En

general, los cambios que alteren la asignación de recursos (espacio y tiempo) para mejorar el NDS

de un modo, disminuyen el de los demás (TRB, 2016).


9

Figura 1. Marco de referencia de evaluación multimodal integral. Fuente: HCM 6th edition/Chapter

16/Exhibit16-1.

Sin embargo, aunque el marco de evaluación multimodal plantea que el espacio y el tiempo se

deben distribuir entre los diferentes modos, los factores determinantes de la calidad del servicio de

cada modo son diferentes porque el propósito del viaje, la longitud y la expectativa varía entre

ellos. Lo anterior significa que el NDS, que es una de las principales medidas de desempeño, no

se debe combinar en un solo “indicador multimodal” porque dicha combinación no representaría

ningún valor con significado. Por lo tanto, el HCM plantea una metodología con NDS

independientes para cada uno de los cuatro modos y asignación de importancias relativas a

discreción del analista (TRB, 2016).

Como se dijo arriba, el NDS es sólo uno de una serie de medidas o indicadores de desempeño

(probablemente el más reconocido y estandarizado). Sin embargo, en el capítulo 16 del HCM no

se hace referencia a los demás indicadores y la Figura 1 sólo muestra el NDS de cada modo como


10

resultado final del marco de referencia de evaluación multimodal.

Luego, en el capítulo 19, titulado Signalized Intersections, sí se mencionan otros indicadores de

desempeño en intersecciones semaforizadas y se establece claramente un vector de indicadores

para cada modo. En la Tabla 1 se muestra un resumen de los indicadores de desempeño para cada

modo establecidos en el capítulo para las metodologías de análisis de intersecciones semaforizadas.

Tabla 1. Vectores de indicadores de desempeño en intersecciones semaforizadas para los diferentes modos

(Fuente: elaboración propia a partir de HCM 6th edition/Chapter 19)

Modo Vector de indicadores de desempeño

Modos

motorizados*

Relación volumen-

capacidad (V/C)

Demora del control

semafórico Demora vehicular

Tasa de

acumulación de

colas

Peatones Área de circulación

peatonal Demora peatonal

“Score” del NDS

peatonal** -

Bicicletas Demora de los

ciclistas

“Score” del NDS

de bicicletas** - -

*Incluye vehículos motorizados y transporte público

**El “score” del NDS es una calificación de la infraestructura que corresponde a la percepción de los

peatones y ciclistas

Se puede observar que el HCM establece que la demora es un indicador del desempeño de

intersecciones semaforizadas para todos los modos de transporte urbano (ver Tabla 1). Además, se

establece que, colectivamente, las metodologías (desde las diferentes perspectivas de cada modo)

pueden servir para evaluar la operación de una intersección de forma multimodal (TRB, 2016).

Sin embargo, no se plantea ninguna metodología ni indicador para hacer esa evaluación y, como

se afirma en el capítulo 16, la importancia relativa de cada modo termina sujeta a la subjetividad

del analista.

2.1.2 NACTO | Urban Street Design Guide (USDG)

NACTO es una asociación de autoridades y entidades de transporte de Estados Unidos que fue

fundada en 1996 y que se ha constituido como una autoridad en temas de diseño y transporte

urbano. Su misión es “construir ciudades como lugares para las personas, con seguridad,

sostenibilidad, accesibilidad y con alternativas de transporte equitativas que soporten una

economía vibrante y calidad de vida” (NACTO, 2018).

La publicación insignia de NACTO, el Urban Street Design Guide (USDG), es la más relevante

para el tema de investigación de este estudio, pues su contenido incluye más de un capítulo

dedicado a las intersecciones y sus elementos de diseño. Sin embargo, otras guías de NACTO

como el Global Street Design Guide, el Transit Street Design Guide y el Urban Bikeway Design

Guide también tratan el tema de intersecciones. Su contenido es principalmente el mismo del

USDG, pero con algunas particularidades desde la perspectiva del tema de cada una de las guías

respectivamente (NACTO, 2018).


11

El USDG contiene ocho capítulos: (1) Introduction, (2) Streets, (3) Street Design Elements, (4)

Interim Design Strategies, (5) Intersections, (6) Intersection Design Elements, (7) Design

Controls y (8) Resources (NACTO, 2013). En cada uno de los capítulos anteriores (a excepción

del primero y el último), la guía presenta una serie de principios, estrategias, recomendaciones y

consideraciones, teniendo en cuenta lo que suelen ser las prácticas comunes en materia de diseño

de vías urbanas y lo que la NACTO quiere incentivar para cumplir su misión organizacional.

Dichos planteamientos están basados en documentos e investigaciones académicas que referencian

en el octavo capítulo (Resources). En el capítulo 5 se plantean seis principios generales de diseño

de intersecciones:

1. Diseñar las intersecciones para que sean tan compactas como sea posible:

a. Reducir exposición de los peatones

b. Disminuir velocidad de tránsito de los vehículos cerca de zonas de conflicto

c. Aumentar la visibilidad entre los usuarios de la intersección

2. Analizar las intersecciones como parte de una red, no de forma aislada.

3. Integrar tiempo y espacio.

4. Las intersecciones son espacios compartidos.

5. Utilizar el espacio excedente como espacio público.

6. Diseñar para el futuro.

Adicionalmente, el capítulo 5 del USDG tiene una sección de intersecciones semaforizadas (Mayor

Intersections) en la que se describen las problemáticas comunes y se recomiendan una serie de

acciones para que el diseño de las intersecciones sea mejor en términos de entorno y seguridad

vial. Algunas de esas recomendaciones son:

Minimizar el espacio sub-utilizado. Demasiada área de pavimento aumenta la velocidad y

empeora las condiciones de seguridad vial.

Controlar la velocidad de los vehículos disminuyendo el ancho de los carriles y eliminando

los carriles innecesarios.

Usar sistemas de adelantamiento del intervalo peatonal LPI (por sus siglas en inglés –

leading pedestrian interval) para proteger los peatones. Es decir permitir que los peatones

puedan cruzar antes de que se ponga en verde los semáforos vehiculares paralelos.

Agregar islas de protección peatonales (donde sea posible).

Eliminar los giros canalizados a la derecha para disminuir la velocidad de los vehículos al

girar y obligarlos a cederle el paso a los peatones.

Proveer carriles exclusivos de giro (turn pockets), o carriles de desacelaración, donde sea

necesario por altos volúmenes girando.

Considerar prohibir giros cuando son problemáticos o crean condiciones inseguras.

Minimizar las demoras de vehículos de transporte público con sistemas de priorización

semafórica. (NACTO, 2013)

Es claro que las recomendaciones de la USDG para el diseño de intersecciones semaforizadas

responden principalmente a un criterio de protección y priorización peatonal, pero se desconocen


12

los efectos que esas recomendaciones de diseño pueden llegar a tener para los flujos vehiculares

de la intersección.

Luego, en el capítulo 6, se presentan recomendaciones y consideraciones para el diseño de los

elementos que componen las intersecciones semaforizadas, como los cruces convencionales, los

cruces a media cuadra, las islas peatonales, los radios de giro, la visibilidad y distancia de visión

y el diseño semafórico, entre otros.

El USDG es una guía de diseño urbano que busca fomentar el diseño de vías y espacio público

amigable con las personas, desde una perspectiva de priorización peatonal y entorno urbano. Las

recomendaciones de NACTO buscan mejorar el estado práctico del diseño vial para priorizar la

caminata, el uso de la bicicleta y el transporte público en las ciudades (NACTO, 2018).

2.1.3 Denominador común comparable

Se podría decir que la NACTO y sus guías de diseño surgen como contraposición a las ideas

tradicionales del transporte urbano. El USDG se desliga casi por completo del NDS y las

metodologías tradicionales de análisis de capacidad del HCM, que es el principal y más reconocido

estándar de análisis del transporte. Aunque el HCM ha evolucionado conforme al cambio de

paradigma del transporte, es evidente que su esencia y origen son tradicionales y mono-modales.

Por lo menos respecto a intersecciones semaforizadas, las metodologías que plantea son

claramente una adaptación a otros modos de la concepción del NDS tradicional (para vehículos

motorizados privados).

Es decir, que por un lado está el USDG, que prioriza unos modos sobre otros por medio del diseño

urbano, y por el otro está el HCM, que plantea metodologías de análisis de capacidad y NDS

independientes y no combinables entre modos. Esto significa que, en la práctica, ninguna de estas

dos publicaciones desarrolla un indicador o una medida objetiva, que sea multimodal, universal y

comparable, para evaluar el desempeño global de una intersección y el balance entre los diferentes

modos de transporte urbano que la utilizan, que se centre en las personas, independientemente del

modo de transporte que usen.

El reporte 616 del NCHRP (National Cooperative Highway Research Program) – Multimodal

Level of Service Analysis for Urban Streets – es la publicación del estudio que dio paso a las nuevas

metodologías multimodales del HCM 2010. Este estudio, al igual que el HCM, abarcaba mucho

más que el tema de intersecciones semaforizadas. Sin embargo, el desarrollo de metodologías

multimodales llevó a que se evidenciara la carencia de un “denominador común” para comparar

el desempeño general de los diferentes modos de forma objetiva, sin favoritismo (consciente o

inconsciente) por ninguno (Dowling et al., 2008). Esta situación es un claro ejemplo de la dificultad

de definir la concepción del NDS en un contexto realmente multimodal, porque la existencia y

aplicabilidad de metodologías independientes entre modos no es necesariamente una concepción

multimodal del transporte urbano, ni de igualdad entre modos.

El trabajo para desarrollar ese denominador común corresponde a todos los niveles de análisis de

capacidad (diseño, operación y planeación) y no se refiere necesariamente a un indicador

cuantitativo. En un nivel de análisis de planificación, diferentes investigaciones y autoridades de

transporte han planteado aproximaciones conceptuales al NDS y demás medidas de desempeño,


13

planteando marcos conceptuales generales y principios cualitativos en los que todos los modos de

transporte adquieren el mismo nivel de importancia (Guttenplan, Davis, Steiner, & Miller, 2003;

Guttenplan, Landis, Crider, & McLeod, 2001; Perone, Winters, Read, & Sankah, 2005; Phillips,

Karachepone, & Landis, 2001; Winters & Tucker, 2004). Sin embargo, estos estudios no

desarrollan una medida o un indicador de desempeño que funcione como un denominador común

para medir la calidad del servicio de la infraestructura globalmente, teniendo en cuenta los

diferentes modos de transporte.

También, usando el concepto de “denominador común”, se han adelantado investigaciones para

desarrollar metodologías alternativas para el análisis de operación y diseño de la infraestructura de

transporte. Hiatt, Ferrell, & Letunic (2007) plantearon una metodología para evaluar

intervenciones de acuerdo con la cantidad de viajes en carro que generan, debido a los efectos

negativos en movilidad del aumento de viajes en carro para todos los modos (Hiatt et al., 2007).

Dowling (2000) desarrolló una metodología para combinar el NDS en un corredor de todos los

modos para obtener un indicador global que llama MMCLOS (por sus siglas en inglés –

multimodal corridor level of service) (Dowling, 2000) y Kingsbury, Lowry, & Dixon (2011)

desarrollaron una metodología innovadora e interesante para medir la integridad (el término exacto

utilizado por los autores es “completeness”) de las vías en relación al concepto de “calles

completas” (Kingsbury et al., 2011). Winter (2001) plantea que un denominador común entre

modos puede ser la satisfacción de los usuarios (Winter, 2001), que podría ser aplicada tanto en

intersecciones como en otros elementos de las redes urbanas de transporte. Esas medidas son en el

fondo el mismo concepto de “denominador común”, pues combinan en un solo indicador la calidad

del servicio que presta una vía a todos los usuarios.

Se debe reconocer que se ha hecho un importante avance en el desarrollo de un indicador de

desempeño que sea un denominador común entre modos para el análisis objetivo de la distribución

del espacio del derecho de vía. Las metodologías de Dowling (2000) y Kingsbury et al. (2011) son

probablemente las más destacadas de las que se encontraron en el desarrollo de esta investigación.

Sin embargo, es claro que el desarrollo de un denominador común de la operación de

intersecciones es un tema que no ha sido ampliamente estudiado y por lo tanto es un tema potencial

de investigación.

2.2 Normas y manuales locales

Ni en Bogotá ni en Colombia se ha desarrollado o adaptado una metodología de análisis

multimodal en intersecciones. Tampoco hay nada parecido a un “denominador común” para

balancear la distribución del tiempo entre modos. Dado que el caso de estudio que se evaluó es

una intersección en Bogotá, se realizaron entrevistas a personal de la Dirección de Control y

Vigilancia de la Secretaría Distrital de Movilidad, incluido el equipo técnico de diseño semafórico.

De esas entrevistas se obtuvo de primera mano la información de los manuales y guías locales que

contienen los procedimientos técnicos de análisis de desempeño operacional de intersecciones en

Bogotá y en Colombia.

Se hizo una revisión de esos manuales o guías locales para conocer los procedimientos técnicos

que guían el análisis de desempeño operacional de intersecciones en Colombia y en Bogotá: El

Manual se Señalización Vial (2015) y el Manual de Planeación de Tránsito y Transporte (2005). A


14

continuación se presentan los hallazgos relevantes.

El Manual de Señalización Vial del Ministerio de Transporte (2015) es un documento de 870

páginas y nueve capítulos organizados de la siguiente forma: (1) Introducción, (2) Señales

verticales, (3) Demarcaciones, (4) Señalización y medidas de seguridad para obras en la vía, (5)

Otros dispositivos para la regulación del tránsito, (6) Dispositivos para peatones, ciclistas y

motociclistas, (7) Semáforos, (8) Señalización de calles y carreteras afectadas por eventos

especiales y (9) Señalización para carriles exclusivos de bus (Ministerio de Transporte, 2015).

En el manual del Ministerio de Transporte hay tres capítulos que tratan temas relacionados con la

multimodalidad en intersecciones. El capítulo 3 – Demarcaciones – contiene una sección dedicada

a las demarcaciones para diferentes tipos de conflictos entre flujos (intersecciones) de todos los

modos y el capítulo 6 – Dispositivos para peatones, ciclistas y motociclistas – presenta una sección

completa dedicada a diversos elementos que hacen parte de las intersecciones urbanas. Sin

embargo, como es lógico, el capítulo 7 – Semáforos – es el que más ahonda en el tema

correspondiente a esta investigación. La sección 7.5 – Estudios y justificación de semáforos –

presenta los estudios necesarios de ingeniería de tránsito para la instalación de semáforos y

contiene una serie de condiciones para justificar su instalación, entre las que se incluyen altos

niveles de accidentalidad, un volumen mínimo de vehículos y un volumen mínimo de peatones.

Adicionalmente, la sección 7.8 – Semáforos para pasos peatonales – especifica detalladamente las

características físicas de los semáforos peatonales y las consideraciones para su instalación y

diseño. Sin embargo, no se desarrolla ningún contenido ni metodología de análisis multimodal

para intersecciones semaforizadas ni nada que se le asemeje (Ministerio de Transporte, 2015).

A diferencia de las dos guías internacionales y el Manual de Señalización Vial del Ministerio de

Transporte, el Manual de Planeación de Tránsito y Transporte de la Secretaría Distrital de

Movilidad (2005) no tiene ningún capítulo dedicado a intersecciones con o sin semáforo. Por la

organización del contenido ya se puede prever que el manual no tiene metodologías multimodales,

pues no hay ningún capítulo referente a la multimodalidad y el contenido de modos no motorizados

está en un capítulo aislado de los demás. Este manual consiste en una adaptación de la versión del

año 2000 del HCM, una publicación que desde ese entonces ya se ha actualizado dos veces (2010

y 2016). Aunque eso evidencia que los contenidos del manual de la Secretaría Distrital de

Movilidad muy probablemente están obsoletos, es la referencia más actualizada en la actualidad a

nivel local en Bogotá.

El manual cuenta con cinco tomos: (I) Marco conceptual, (II) Planeación del transporte urbano,

(III) Tránsito, (IV) Transporte público y (V) Seguridad vial y medidas de gestión. El tomo III –

Tránsito – contiene las metodologías de análisis de capacidad y NDS, que, como ya se dijo,

consiste en una adaptación al contexto local del HCM del año 2000. Por lo tanto, es de esperarse

que esas metodologías no cuenten con consideraciones de multimodalidad en el análisis

operacional de intersecciones ni de ningún otro elemento o componente de la infraestructura de

transporte (Cal y Mayor, 2005).


15

3 INDICADOR PROPUESTO

El indicador que se propone como medida de desempeño multimodal de intersecciones

semaforizadas es la demora promedio por usuario de la intersección, porque es una medida que

cumple con las características de multimodalidad, universalidad, comparabilidad y es personal.

Adicionalmente, se plantea un indicador global de la intersección que pondera las demoras

promedio de los usuarios de acuerdo con un peso asignado a cada modo. Ese indicador global, el

Total Average Delay (TAD), cumple las funciones de un denominador común para la operación de

intersecciones, porque balancea la importancia de cada modo de acuerdo con un criterio objetivo.

3.1 Demoras promedio por usuario

En ingeniería de tráfico, la “demora” (delay) se define como “el tiempo adicional de viaje

experimentado por un conductor, pasajero o peatón” (TRB, 2000) o la diferencia entre el valor real

del tiempo de viaje (con obstáculos, paradas, interacciones, etc.) y el valor teórico del tiempo de

viaje sin interrupciones (“Getting Started : VISSIM”, 2015). La demora es un indicador común

para la cuantificación del NDS de una intersección: a mayor demora, peor NDS. El HCM contiene

metodologías de NDS en diferentes tipologías de intersecciones para los diferentes modos. Para el

caso de las intersecciones semaforizadas, el HCM establece que las demoras son un indicador de

desempeño para todos los modos y establece una metodología de NDS por modo. Cada una de

esas metodologías considera de forma indirecta las interacciones entre los modos de transporte que

“comparten” la intersección. Sin embargo, existen limitaciones importantes para hacer

evaluaciones verdaderamente multimodales.

Investigar sobre las soluciones a los diversos conflictos que se dan entre modos y flujos en

intersecciones urbanas semaforizadas es un problema complejo debido a la cantidad de variables

relacionadas que influencian de una u otra forma las demoras. Tradicionalmente, el diseño de

planes semafóricos (número y tiempo de fases) ha privilegiado los flujos y giros del tráfico

vehicular (Duduta, Adriazola-Steil, et al., 2014). La fórmula Webster, una expresión matemática

empírica, ha demostrado buenos resultados optimizando la distribución de los tiempos de verde

entre los flujos entrantes que conflictúan en una intersección (Rouphail, Tarko, & Li, n.d.). Luego,

la demanda peatonal se soluciona acomodando fases peatonales entre las fases vehiculares

previamente establecidas y eventualmente se hacen modificaciones.

Mientras existan conflictos entre los diferentes modos de transporte en las intersecciones, la

demora promedio de uno no será independiente de la de los demás modos (Transport For London,

2010). Un ciclo semafórico diseñado para minimizar la demora de un modo particular puede

aumentar la demora de los demás y vice versa. Por eso, un indicador verdaderamente multimodal

para intersecciones semaforizadas debe constituir la medida de un “trade-off” (la traducción más

cercana en español sería “balance”) objetivo de las demoras entre modos. Aunque no se encontró

evidencia de que la disminución de la demora de un modo implique necesariamente el aumento en

la demora de otro, es razonable generalizar una correlación negativa de ese tipo.

3.2 Indicador global: Total Average Delay (TAD)

Se propone un indicador que combina las demoras de todos los usuarios de todos los modos de

transporte. El Total Average Delay o “demora promedio total” (TAD) es una media aritmética

ponderada que considera de forma equitativa las demoras de todos los usuarios de una intersección,


16

independientemente de su modo de transporte. El TAD se define en la Ecuación 1.

𝑇𝐴𝐷 = ∑ (𝑑𝑖 ∗𝑢𝑖

𝑢𝑇) =

∑ 𝑑𝑖∗𝑢𝑖𝑀𝑖

𝑢𝑇

𝑀𝑖 (1)

TAD: Total Average Delay o demora promedio total

i: modo i

M: modos analizados en la intersección

di: demora promedio del modo i

ui: usuarios del modo i

uT: suma de todos los usuarios de la intersección

Para ejemplificar, si la Ecuación 1 se re-escribe para una caso en que la intersección es usada por

peatones, ciclistas, transporte público y vehículos privados sería la Ecuación 2.

𝑇𝐴𝐷 =1

𝑢𝑇∗ (𝑑𝑝𝑒𝑑 ∗ 𝑢𝑝𝑒𝑑 + 𝑑𝑏𝑖𝑘𝑒 ∗ 𝑢𝑏𝑖𝑘𝑒 + 𝑑𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠𝑖𝑡 ∗ 𝑢𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠𝑖𝑡 + 𝑑𝑣𝑒ℎ ∗ 𝑢𝑣𝑒ℎ) (2)

TAD: Total Average Delay

utotal: suma de todos los usuarios de la intersección

dped: demora promedio de peatones

uped: usuarios peatones de la intersección

dbike: demora promedio de ciclistas

ubike: usuarios ciclistas de la intersección

dtransit: demora promedio de usuarios del transporte público

utransit: usuarios de transporte público de la intersección

dveh: demora promedio de usuarios de vehículos

uveh: usuarios de vehículos de la intersección

El TAD es un indicador de demoras ponderado por persona que considera múltiples modos. Como

ya se mencionó, las demoras promedio de los modos no son independientes entre sí. El raciocinio

detrás de este indicador es que los peatones, los ciclistas, los usuarios de transporte público y los

usuarios de vehículos privados tienen la misma importancia como actores viales y, por lo tanto, el

objetivo en las intersecciones semaforizadas ya no puede ser reducir al mínimo la demora de un

solo modo, sino explorar soluciones que minimicen la demora promedio de todos los usuarios.

Este principio ha sido aplicado en señalización prioritaria para transporte público desde 1970 en

Alemania y recientemente se han popularizado los sistemas TSP (por sus siglas en inglés – Transit

Signal Priority) para dar prioridad a corredores de transporte público en muchas ciudades de

Estados Unidos como Portland, Chicago, Tacoma y Los Ángeles (Smith, Hemily, Ivanovic, &

Fleming, 2005).

La reducción de las demoras de los pasajeros en buses y tranvías justifica la modificación de los

planes semafóricos en las intersecciones por donde pasan. La Figura 2 es un ejemplo de por qué.

Se tomaron aforos realizados por la Secretaría Distrital de Movilidad de Bogotá en la intersección

de la carrera 15 con calle 85 (donde no hay ningún tipo de sistema de priorización semafórica) y

se consolidaron todos los flujos de la intersección en cuatro modos. Luego, se tomaron tasas de

ocupación para los vehículos y para los buses aforados (tasas teóricas pero probables), y se

compararon los volúmenes de usuarios con los volúmenes de vehículos. En la Figura 2 se puede


17

observar que el panorama de la intersección cambia bastante cuando se analizan los volúmenes en

cantidad de usuarios y no de vehículos. En volúmenes “vehiculares”, la demanda de buses en la

intersección es de las más bajas a lo largo de todo el día. Pero en términos de usuarios, los buses

representan el modo de mayor cantidad de usuarios de la intersección a lo largo de gran parte del

día.

Figura 2. Comparación de los volúmenes de vehículos contra los volúmenes de usuarios durante el día en la

intersección de la K15 con C85 en Bogotá, Colombia. Fuente: elaboración propia a partir de datos de la

Secretaría Distrital de Movilidad.

3.3 Relación entre las demoras y la seguridad vial

Los cruces, sobre intersecciones o en mitad de cuadra, son los elementos donde se generan los

conflictos entre modos y, por lo tanto, los puntos más críticos para la seguridad vial en una red de

transporte urbano. En general, los peatones están entre los actores viales más vulnerables (Western

Australia Department of Transport, 2011) y es evidente que al cruzar una calle es donde tienen

mayor exposición. Por eso, aunque el TAD es un indicador de desempeño operacional, tiene

consideraciones de seguridad vial para la priorización peatonal.

Algunas investigaciones han mostrado que en los cruces semaforizados ocurren más accidentes

cuando los peatones están cruzando en verde que en rojo. Sin embargo, como es común que haya

una mayor proporción de peatones cruzando en verde, la cifra anterior no tiene en cuenta la

verdadera exposición al riesgo de un peatón al cruzar una vía. La exposición al riesgo y la severidad

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

Volúmenes “vehiculares”

Vehículos Buses Motos Peatones Bicicletas

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

Volúmenes de usuarios

Vehículos Buses Motos Peatones Bicicletas


18

de cada evento es mayor cuando el peatón cruza en rojo (Duduta, Zhang, & Kroneberger, 2014).

En el reporte “Traffic Safety Bus Priority Corridors” del programa EMBARG del World Resources

Institute se analiza la relación entre el tamaño de las intersecciones (longitud del cruce) y el

cumplimiento del semáforo (el porcentaje de peatones que esperan el verde en el semáforo para

cruzar). Se encontró que en intersecciones cortas los peatones muestran mayor disposición a cruzar

en rojo (probablemente debido a que se ven menos expuestos por la corta distancia y a que la

velocidad de los vehículos es menor). De hecho, aunque hay mayor cumplimiento de los semáforos

en cruces largos, también hay mayor accidentalidad. Esto demuestra que aunque en los cruces

cortos se viola el semáforo más, la exposición al riesgo y la accidentalidad son mayores cuando se

cruza una intersección grande (Duduta, Adriazola-Steil, et al., 2014).

Además de las implicaciones en seguridad vial, el nivel de cumplimiento del semáforo es un

indicador del NDS que una intersección ofrece a los peatones. La desobediencia de los cruces

semaforizados suele ser producto de diseños geométricos y semafóricos que aumentan la demora

o el número de fases (y por lo tanto la demora) para cruzar. Mayores tiempos de espera (demoras)

para cruzar están inversamente correlacionados con la probabilidad de obediencia del semáforo: a

mayor demora, mayor probabilidad de que un peatón realice el cruce con el semáforo en rojo

(Duduta, Zhang, et al., 2014).

En el HCM 2010 se afirma que la disposición de los peatones a esperar el verde en el semáforo se

disminuye considerablemente cuando la demora supera los 30 segundos (TRB, 2010). En una

intersección sencilla con pocas fases semafóricas (por ejemplo: un cruce peatonal a media cuadra)

es relativamente sencillo diseñar el semáforo para cumplir esa restricción. Sin embargo, en una

intersección grande y con muchos movimientos puede ser difícil lograr que la demora para los

peatones sea menor a 30 segundos. Vujanić, Pešić, Antić, & Smailović (2014) analizaron una

intersección en una ciudad de Serbia durante el periodo pico de la tarde de flujo peatonal durante

una semana. Encontraron que en un semáforo con contador regresivo la proporción de peatones

que cruzan en rojo aumenta a los 50 segundos de espera (Vujanić et al., 2014).

Por su definición, el TAD ya tiene en cuenta las demoras peatonales en el desempeño global de

una intersección, pero no tiene una restricción matemática para que no sean mayores a las

convenientes de acuerdo con la literatura (TRB, 2000; Vujanić et al., 2014). Por eso, es importante

prestar particular atención de la demora promedio peatonal, que es una de las variables que

determinan el valor del TAD. Teniendo en cuenta lo anterior, por razones de seguridad vial, la

demora promedio peatonal debe primar sobre las demoras de los demás modos que utilizan la

intersección. Se espera que la aplicación misma del TAD sea una forma indirecta de asignar a la

demora peatonal su importancia en la operación de una intersección. Adicionalmente, se estableció

un factor de priorización peatonal sencillo a partir de una limitación metodológica de la

información de cruces peatonales (se explica en una de las secciones a continuación: 3.4.4 Aforos

peatonales).

3.4 Limitaciones teóricas del TAD

A continuación se explican las limitaciones y soluciones correspondientes que se han analizado en

relación a la validez y aplicabilidad teórica del TAD como medida de desempeño operacional de

intersecciones semaforizadas.


19

3.4.1 Relación con el NDS

Probablemente el NDS es el indicador más común y reconocido para la medición del desempeño

operacional en diferentes tipos de infraestructura de transporte y particularmente de intersecciones

semaforizadas. Sin embargo, en la versión más reciente del HCM (2016) se establece que el NDS

hace parte de una serie de medidas de desempeño que, en conjunto, pueden caracterizar el

funcionamiento de una intersección (TRB, 2016).

El indicador propuesto en este trabajo no pretende reemplazar el NDS. El TAD es una medición

complementaria para evaluar con mayor objetividad el balance entre usuarios de diferentes modos

en una intersección semaforizada. Conceptualmente, el TAD es un indicador adicional que podría

hacer parte de ese grupo de indicadores que buscan caracterizar operacionalmente una intersección

semaforizada.

3.4.2 Transporte de carga en la medición

Dado que el TAD pondera las demoras de cada usuario, el transporte de carga representa un

limitante para el uso del indicador, pues no existe un equivalente entre unidad de carga y unidad

de pasajeros. En el HCM se asume que el NDS del transporte de carga es el mismo que el del

tráfico motorizado. Por lo tanto, para el TAD se adoptó dicha suposición. Los volúmenes de

transporte de carga deben ser imputados en los flujos que se analicen, pero su demora no se tiene

en cuenta en el cálculo del TAD.

3.4.3 Tomas de campo necesarias

La asignación de un peso a las demoras de cada modo para el cálculo del TAD implica conocer la

cantidad de usuarios de cada modo. Es decir que la aplicación del TAD como medida de

desempeño requiere información adicional a la comúnmente recolectada para la evaluación

operacional de una intersección. Los siguientes tipos de estudios de campo serían necesarios para

el cálculo del TAD (se muestra en paréntesis el código utilizado por la Secretaría Distrital de

Movilidad para cada tipo de estudio de campo):

Volúmenes vehiculares direccionales de todos los vehículos, peatones y bicicletas (VDPB)

Frecuencia y ocupación visual de transporte colectivo e individual (FYO)

Frecuencia y ocupación de vehículos livianos (OVL)

Longitud de colas (LC) para calibración del modelo de microsimulación

3.4.4 Aforos peatonales

Convencionalmente, la metodología para el levantamiento de volúmenes peatonales consiste en

reportar los cruces realizados en los costados de las intersecciones. Se cuentan cruces, no peatones,

lo que implica que haya un doble conteo cuando un peatón realiza dos cruces perpendiculares. La

aplicación del TAD se ve afectada por esta metodología, pues es inevitable que se genere una

sobreestimación de la demanda peatonal en la intersección.


20

Una alternativa para solucionar el doble conteo puede ser asignarle un factor de corrección a los

flujos de peatones, suponiendo que un porcentaje arbitrario de los cruces son perpendiculares. Sin

embargo, se decidió aprovechar esta limitación metodológica para incluir en el TAD una

consideración de seguridad vial. Dado que la ponderación de las demoras de cada modo se hace

basada en su volumen de usuarios, se adopta la suposición de que la cantidad de cruces es igual a

la cantidad de peatones (aunque se realice el doble conteo) para establecer un factor de priorización

de los peatones en la intersección.


21

4 EXPERIMENTOS TEÓRICOS

Para explorar la aplicabilidad y viabilidad del TAD como indicador del desempeño operacional de

intersecciones semaforizadas, se realizaron dos experimentos teóricos de microsimulación con

sólo dos modos (peatones y tráfico vehicular), en los que se varió la demanda para evaluar

diferentes opciones de tratamiento a una situación particular. El primer experimento busca evaluar

los giros canalizados y el segundo las alternativas de diseño semafórico para un cruce peatonal a

media cuadra. Usando el TAD como medida de desempeño, se evaluaron opciones de diseño

geométrico y semafórico bajo diferentes combinaciones teóricas de demanda peatonal y vehicular.

A continuación se explican los detalles que se tuvieron en cuenta en el proceso de microsimulación,

los problemas teóricos evaluados y los resultados de cada uno.

4.1 Microsimulación

Se utilizó el software de microsimulación VISSIM y su componente de análisis peatonal

VISWALK para calcular el TAD usando la Ecuación 1 (con los dos modos que se tuvieron en

cuenta en los experimentos: peatones y tráfico vehicular). Como se simularon intersecciones

teóricas, sólo se realizaron tres pasos para diseñar los parámetros de simulación: determinar el

tiempo de simulación, el tiempo de calentamiento (“warm-up period”) y el número de corridas

(R).

Al modelar, se insertaron los volúmenes horarios de vehículos y peatones en la red del modelo en

VISSIM para que, cuando empezara la simulación, recibiera los vehículos y otros inputs. El tiempo

de calentamiento del modelo es esencial porque en la realidad los vehículos y otros volúmenes no

empiezan a recorrer la red de forma instantánea, como sí ocurre en el modelo. Durante el

calentamiento, todos los volúmenes imputados recorren la red pero no se recopila ningún resultado.

Después de terminado el periodo de calentamiento, la red se estabiliza y los resultados obtenidos

son más representativos de una situación real. Existen métodos para determinar el tiempo de

calentamiento de cada modelo particular, que depende principalmente del tamaño de la red

(Transport For London, 2010), pero este tiempo comúnmente se establece en 15 minutos. En el

caso de los dos experimentos teóricos realizados, la red de los modelos era bastante pequeña, pues

consistía en una única intersección para un caso y en tres intersecciones sencillas consecutivas

para el otro, por lo que un tiempo de calentamiento de 15 minutos (900 segundos) era suficiente.

Como se querían obtener datos horarios (3600 segundos), se estableció el tiempo de la simulación

en 4500 segundos, incluido el calentamiento.

Los modelos de microsimulación tienen un componente estocástico que permite tener en cuenta la

aleatoriedad de las variables que afectan el tráfico. Esto implica que no es correcto llegar a

conclusiones sobre un modelo que se corre una sola vez, pues el resultado puede variar en

diferentes corridas de un modelo idéntico (los resultados obtenidos de un modelo no son

determinísticos sino probabilísticos). Correr un escenario modelado varias veces permite

minimizar la variabilidad del resultado en función de un intervalo de confianza y un porcentaje de

error seleccionado por el modelador. Hollander y Liu (2008) proponen una fórmula para calcular

el número de corridas de un modelo (Hollander & Liu, 2008):

𝑅 = (𝑠.𝑡∝/2

𝑥.𝜀)

2

(3)


22

R: número de corridas requeridas

s: desviación estándar de la medida del trafico examinada (por ejemplo: demoras)

x: media de la medida del tráfico

ε: la precisión requerida, como una fracción de x

t∝/2: valor crítico de la distribución t de Student a una confiabilidadα

La media y la desviación estándar de la medida del tráfico se obtienen corriendo la simulación. A

partir de un proceso iterativo iniciado con 10 corridas, un intervalo de confianza del 99% y una

precisión del 5%, se obtuvo el número de corridas para cada experimento (ver Tabla 2 y Tabla 4).

4.2 Diseño y resultados

En semáforos, los tiempos de verde se determinan en función de los volúmenes vehiculares que

confluyen en la intersección. Después se acomodan las fases para los flujos peatonales dentro de

las fases previamente establecidas para el tráfico vehicular. Finalmente se introducen cambios

gradualmente para acomodar los movimientos de forma que los compatibles compartan tiempos

de verde y los no compatibles no lo hagan. El diseño geométrico y semafórico depende de la las

variables explicativas del indicador o medida de desempeño que se evalúa. Es decir, si la medida

de desempeño operacional es la demora promedio de los vehículos, el diseño resultante buscará

mejorar dicho indicador.

Dada la complejidad de los problemas evaluados, fue necesario hacer simplificaciones y

suposiciones para diseñar experimentos que permitieran medir y comparar el TAD de diferentes

tipos de giros a la derecha y de diferentes diseños semafóricos de cruces peatonales a media cuadra

sometidos a diversos escenarios de volúmenes de peatones y tráfico vehicular.

A continuación se presentan y explican los experimentos que se llevaron a cabo, usando

microsimulación para la estimación de las demoras promedio. El objetivo era aplicar el TAD para

evaluar alternativas de diseño geométrico en un caso (giros canalizados) y alternativas de diseño

semafórico en el otro (cruces peatonales a media cuadra).

4.2.1 Giros canalizados (GC)

Las intersecciones semaforizadas son elementos comunes en la redes de transporte urbano. Los

GC son frecuentes en intersecciones con altos volúmenes de vehículos girando y en intersecciones

que requieren mayores radios de giro (Al-Kaisy & Roefaro, 2011). En las intersecciones que no

tienen GC los vehículos deben reducir más su velocidad a medida que se acercan a la intersección

para realizar la maniobra, aumentando las demoras para los vehículos que se aproximan (no sólo

para los que van a girar) y reduciendo la capacidad de la intersección. La Figura 3 muestra la

interacción entre peatones y el tráfico vehicular en una intersección con GC y en otra sin GC en

Bogotá, Colombia. Los GC pueden tener un efecto en los volúmenes, demoras y en el desempeño

operacional del tráfico peatonal, pero esas no suelen ser consideraciones para la instalación de un

GC (Al-Kaisy & Roefaro, 2011). Usando el TAD como medida de desempeño, este experimento

se hizo para analizar el balance o trade-off entre los peatones y el tráfico cuando se instalan GC en

intersecciones semafóricas. Se usó el TAD con el objetivo de buscar la solución que mejorara el

servicio (redujera las demoras al mínimo) para la mayoría de usuarios.


23

Figura 3. Izquierda: calle 72 con carrera 11 en Bogotá (sin giro canalizado). Derecha: calle 72 con carrera 7 en

Bogotá (con giro canalizado). Fuente: archivo personal.

El resultado que se puede obtener de este problema depende de muchas variables y eso aumenta

su complejidad. Esas variables incluyen el diseño geométrico (por ejemplo la presencia de un GC),

el tipo de control en el canal, el tipo de vía, el número de carriles, los radios de giro, el ancho de

los carriles, la velocidad de aproximación de los vehículos a las intersecciones y la composición

vehicular, entre otros. Ya que el objetivo del experimento era cuantificar los efectos de la presencia

de GC para los peatones y el tráfico vehicular, fue necesario mantener constantes algunas variables

que tienen efecto en las demoras. Como son variables que no son determinadas a partir de las

demoras de ninguno de los modos usuarios de la intersección y por lo tanto no afectan el TAD,

variables como el ancho del carril, la velocidad de aproximación, y la composición vehicular, se

pueden mantener constantes para el desarrollo del experimento.

Se evaluaron tres tipos de tratamientos de giros a la derecha en el experimento. Como se puede

observar en la Figura 4, cada caso evalúa un cruce peatonal que es paralelo a la dirección de los

vehículos que se aproximan y que interfiere con el tráfico que quiere girar a la derecha. En este

caso, los vehículos que giran ceden el paso a los peatones y no se permite el giro a la derecha en

rojo. Los casos 2 y 3 tienen GC. El Caso 2 tiene semáforo en el canal y está sincronizado con el

plan semafórico principal de la intersección. Es decir que la fase semafórica para los vehículos que

giran a la derecha es la misma que para los que siguen directo. El Caso 3 tiene GC con un cruce

peatonal centrado pero sin semáforo en el canal. Los vehículos que giran les ceden el paso a los

peatones en el GC.


24

Figura 4. Esquema de tipos de giros a la derecha evaluados

Se analizó el comportamiento del promedio de demoras vehiculares (VAD – por sus siglas en

inglés Vehicle Average Delay), del promedio de demoras peatonales (PAD – por sus siglas en inglés

Pedestrian Average Delay) y de la demora promedio total (TAD – por su siglas en inglés Total

Average Delay) para cada uno de los tipos de giro a la derecha presentados en la Figura 4. Se

variaron sistemáticamente los volúmenes de tráfico peatonal y vehicular. El TAD se calculó para

cada combinación de tráfico vehicular y tráfico peatonal en cada uno de los tratamientos de giros

a la derecha. De esos cálculos, se obtuvieron superficies de tres dimensiones que representan la

eficiencia de operación de la intersección (ver Figura 9).

Por su carácter teórico, el diseño experimental se basó en varias suposiciones y algunas de las

variables se mantuvieron constantes. Lo primero es que se estableció que la composición vehicular

era únicamente de carros. También, dado que el conflicto entre los carros que giran a la derecha y

los peatones que desean cruzar es la principal fuente de demora, la proporción del tráfico que gira

se estableció en un nivel constante medio-alto de 25%. La ocupación promedio de los vehículos

usuarios de la intersección se estableció en el valor promedio de ocupación de los vehículos en

Bogotá: 1.4 pasajeros por vehículo (Ardila, 1995).

Finalmente, para el experimento, el tiempo de ciclo y los tiempos de verde del semáforo se

establecieron constantes (ciclo semafórico de 90 segundos partido en dos fases idénticas de tiempo

de verde y tiempo de rojo). Esto se hizo porque, como se muestra en la Figura 5, el VAD para los

cuatro volúmenes de tráfico evaluados, 200, 400, 600 y 800 vehículos/hora, es muy parecido: entre

12 y 14 segundos. Como se mantuvo constante en todos los escenarios, el diseño semafórico no

afectó el VAD en los experimentos y, por eso, la variación de las demoras se pudo atribuir a los

cambios del diseño geométrico entre los casos.

Tres tipos de giro a la

derecha

Caso 1: sin giro canalizado Caso 3: giro canalizado sin semáforoCaso 2: giro canalizado con semáforo

Flujo de peatones

Flujo vehículos girando Flujo con prioridad

Flujo sin prioridad Área peatonal


25

Figura 5. VAD para un semáforo con ciclo de 90 segundos y diferentes combinaciones de tiempos de verde y

rojo

Igualmente, la Figura 6 muestra que el PAD es también muy similar para todos los volúmenes de

tráfico evaluados para un tiempo de verde de 45 segundos. Dada la alta aceleración y

desaceleración característica de los flujos peatonales, cuando su semáforo se pone en verde, el

flujo acumulado empieza de forma casi inmediata, independientemente del volumen. Por esto, es

de esperar que el PAD no varíe entre diferentes volúmenes peatonales cuando su tiempo de verde

se mantiene constante.

Figura 6. PAD para un semáforo con ciclo de 90 segundos y diferentes combinaciones de tiempos de verde y

rojo

0

4

8

12

16

20

24

28

32

36

40

15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75

Dem

ora

pro

med

io v

ehic

ula

r -

VA

D (

s)

Tiempo de verde (s)

200

400

600

800 vehs/h

0

4

8

12

16

20

24

28

32

36

40

15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75

Dem

ora

pro

med

io p

eato

nal

-P

AD

(s)

Tiempo de verde (s)

200

400

600

800 peds/h


26

No es necesario cambiar el diseño semafórico entre escenarios para comparar el VAD, el PAD y el

TAD. Otras simplificaciones, suposiciones y variables de control del experimento se presentan en

la Tabla 2.

Tabla 2. GC – Corridas, simplificaciones y escenarios del experimento de simulación de tráfico

Número de corridas (R) 9

Simplificaciones/Suposiciones Condición(es)

Semáforo Ciclo semafórico de 90 segundos con 50% de tiempo de

verde (sin tiempo de amarillo)

Ancho de carril 3.6 m

Ancho de cruce peatonal 3.0 m

Velocidad de aproximación de los vehículos 50 km/h (30mph)

Composición vehicular 100% carros

Áreas de conflicto Rojo/Rojo

Dirección de los flujos peatonales 50/50

Radios de giro 5 m cuando no hay GC y 15 m cuando sí hay GC

Modelo de comportamiento peatonal Modelo "Social force" (por omisión en VISWALK)

Velocidad de giro de los vehículos 15km/h (sin GC) y 30km/h (con GC)

Proporción de vehículos que giran a la

derecha 25%

Ocupación promedio de los vehículos 1.4 pasajeros /vehículo

Escenarios Descripción

Diseño geométrico (3)

Sin giro canalizado (Caso 1)

Con giro canalizado con semáforo (Caso 2)

Con giro canalizado sin semáforo (Caso 3)

Volumen de tráfico vehicular (4) 200-400-600-800 vehículos/h

Volumen de tráfico peatonal (4) 200-400-600-800 peatones/h

A partir del análisis elaborado con VISSIM/VISWALK, que permitió la estimación de la demora

promedio vehicular (VAD), la demora promedio peatonal (PAD) y la demora promedio total (TAD),

se llegó a resultados interesantes en relación a los GC en intersecciones semaforizadas urbanas.

En la Figura 7, donde se muestra el comportamiento del VAD, el PAD y el TAD cuando cambia el

volumen de peatones cruzando, se puede observar que en todos los casos de giros a la derecha

evaluados, el TAD presenta valores intermedios entre el PAD y el VAD y que ese valor es cercano

al punto medio cuando el volumen de ambos modos es el mismo. Lo anterior demuestra que, en

teoría, la aplicación del TAD como indicador de desempeño puede contribuir a un balance o trade-

off entre modos. Lo mismo se observa en la Figura 8, donde se varía el volumen del tráfico peatonal.

El Caso 1, que no tiene GC, confirma la idea intuitiva de que el PAD y el VAD no son

independientes. El resultado del conflicto entre los vehículos girando y los peatones cruzando es

que la disminución de las demoras de uno implica necesariamente el aumento de las demoras del

otro. La Figura 7 (Caso 1) muestra que el VAD aumenta considerablemente a medida que el

volumen de peatones cruzando aumenta, debido a la prioridad de los peatones en el conflicto que

se genera con los vehículos girando. Cuando el volumen peatonal aumenta, se vuelve complicado

para los vehículos que giran encontrar una brecha, generando que el VAD aumente como se

observa en la Figura 7.


27

Figura 7. GC – PAD, VAD y TAD con volumen vehicular constante (800 vehículos/h) a medida que se varía el

volumen de peatones

Otro hallazgo interesante del Caso 1 es la poca variabilidad del PAD cuando los volúmenes

peatonales son altos. Los peatones caminan uno al lado del otro y un incremento sustancial de su

volumen aumenta muy poco su demora promedio. Dado que hay prioridad peatonal en el Caso 1,

los volúmenes altos de tráfico vehicular no afectan el PAD. Igualmente, aumentar los volúmenes

peatonales tampoco aumenta el PAD. En cambio, el VAD sí aumenta con el incremento del

volumen de tráfico vehicular (ver Figura 8). Es decir que el aumento del tráfico vehicular aumenta

su propia demora promedio, mientras que lo mismo no pasa para el tráfico peatonal.

El Caso 1 y el Caso 3 son los más convenientes para los peatones, porque son las situaciones en

las que es más fácil realizar el cruce y se garantizan bajas velocidades de los vehículos al girar, ya

sea por el menor radio de giro del Caso 1 o por la prioridad de los peatones en el canal del Caso 3.

Los peatones sólo tienen que esperar para tener un tiempo de verde del semáforo principal de la

intersección y por eso pueden cruzar en una sola fase del ciclo semafórico. Sin embargo, en el

Caso 1 el VAD aumenta considerablemente a medida que el volumen peatonal es mayor (Figura

7) por la dificultad para encontrar brechas entre los flujos peatonales. Es menor la dificultad de los

vehículos para encontrar brechas entre los peatones en el Caso 3. En contraste, en ninguno de los

dos casos aumenta significativamente el PAD a medida que el tráfico vehicular aumenta (ver

Figura 8).

Volumen vehicular constante = 800 vehículos/h

0

10

20

30

40

50

200 300 400 500 600 700 800

Dem

ora

pro

med

io (

seg

und

os)

Volumen de peatones cruzando (peatones/h)

Caso 1

VAD PAD TAD

0

10

20

30

40

50

200 300 400 500 600 700 800

Dem

ora

pro

med

io (

seg

und

os)


Caso 2

VAD PAD TAD

0

10

20

30

40

50

200 300 400 500 600 700 800

Dem

ora

pro

med

io (

segu

ndo

s)


Caso 3

VAD PAD TAD


28

Figura 8. GC – PAD, VAD y TAD con volumen peatonal constante (800 peatones/h) a medida que se varía el

volumen de vehículos

En comparación con el Caso 1 (sin GC), los resultados muestran que el Caso 2 y el Caso 3 reducen

el VAD para todos los escenarios de demanda evaluados. Sin embargo, mientras el Caso 2 aumenta

sustancialmente el PAD, en el Caso 3 el aumento es marginal. Esto confirma algunos hallazgos

previos sobre la conveniencia de los GC para mejorar los indicadores operacionales del tráfico

vehicular. Si sólo se tiene en cuenta el VAD como indicador de desempeño, el Caso 1 siempre es

la peor opción de giro a la derecha en términos de operación para el tráfico vehicular.

Los GC con semáforo (Caso 2) son frecuentes, pero no parecen tener beneficios para los peatones

o tráfico vehicular. En general, los controles semafóricos determinan las demoras de ambos modos.

La Figura 7 y la Figura 8 muestran que el PAD aumenta casi al triple en el Caso 2 mientras el VAD

se mantiene en niveles parecidos a los del Caso 1. Ambos resultados son consistentes con la

realidad. El PAD aumenta sustancialmente porque los peatones no pueden cruzar la intersección

en una sola fase, porque tienen que esperar para cruzar el canal hasta algún momento en que el

tráfico vehicular paralelo se detiene. Cuando eso sucede, y los peatones cruzan el canal hacia la

isla, el semáforo peatonal para cruzar la intersección está en rojo (dado que el semáforo del canal

está sincronizado con el semáforo principal de la intersección). Se puede observar que en el Caso

3 el PAD y el VAD varían muy poco cuando se aumenta las demandas de ambos. En otras palabras,

el semáforo está produciendo una demora fija, lo que implica que si el diseño de los tiempos del

semáforo beneficia a un modo (reduciendo las demoras), simultáneamente está aumentando las

demoras del otro.

El TAD es un indicador que depende de los volúmenes de cada uno de los modos. Para el caso de

este experimento bi-modal, depende del volumen vehicular que se aproxima a la intersección y del

Volumen peatonal constante = 800 peatones/h

0

10

20

30

40

50

200 300 400 500 600 700 800

Dem

ora

pro

med

io (

seg

und

os)

Volumen vehicular que se aproxima a la intersección (vehículos/h)

Caso 1

VAD PAD TAD

0

10

20

30

40

50

200 300 400 500 600 700 800

Dem

ora

pro

med

io (

seg

und

os)


Caso 2

VAD PAD TAD

0

10

20

30

40

50

200 300 400 500 600 700 800

Dem

ora

pro

med

io (

segu

ndo

s)


Caso 3

VAD PAD TAD


29

volumen de peatones cruzando (es una función bi-variada). La Figura 9 muestra las superficies de

las funciones que se generan para cada uno de los casos evaluados en este experimento. Estas

superficies permiten visualizar el comportamiento del TAD en función de sus dos variables

determinantes simultáneamente.

Figura 9. GC – TAD para todas las combinaciones de volúmenes de tráfico peatonal y vehicular

Dado que todos los casos del experimento fueron evaluados en las mismas combinaciones de

volúmenes peatonales y vehiculares, se puede comparar el valor del TAD para cada una de esas

combinaciones de tráfico y buscar el caso que represente el valor mínimo de cada una. En la Tabla

3 se muestran los resultados obtenidos de ese ejercicio.

Tabla 3. Tratamiento óptimo de giro a la derecha entre Caso 1, 2 y 3 basado en el TAD

Tratamiento óptimo de giro a la derecho basado en TAD

Volumen vehicular aproximándose a la intersección

(vehículos/h) 200 400 600 800

Volu

men

de

pea

tones

cruza

ndo

(pea

tones

/h) 200 Caso 3 Caso 3 Caso 3 Caso 3

400 Caso 3 Caso 3 Caso 3 Caso 3



200

400

600

800

10

20

30

40

200400

600800

Pea

ton

escr

uza

nd

o(p

eato

nes

/h)

TA

D (

seg

und

os)


Caso 1

10-20 20-30 30-40

200

400

600

800

10

20

30

40

200400

600800

Pea

ton

escr

uza

ndo

(pea

ton

es/h

)

TA

D (

segu

ndo

s)


Caso 2

10-20 20-30 30-40

200

400

600

800

10

20

30

40

200400

600800

Pea

ton

escr

uza

ndo

(pea

tones

/h)

TA

D (

seg

un

dos)


Caso 3

10-20 20-30 30-40


30

El Caso 3 es el más conveniente para la mayoría de escenarios de combinación de demanda. Para

este caso, donde los peatones tienen prioridad en el cruce no semaforizado del canal, el PAD y el

VAD se mantienen relativamente bajos y constantes a medida que cambian los volúmenes. En la

Figura 7 y la Figura 8 se puede observar que los valores de PAD y VAD obtenidos para el Caso 3

son muy similares en los escenarios de demanda evaluados y que hay una mínima variación con

el aumento de la demanda peatonal y vehicular.

Este resultado es consistente con los resultados del Caso 1, pues las condiciones para los peatones

son similares en los dos casos y por eso los resultados del PAD no deberían presentar grandes

variaciones. Sin embargo, a diferencia del Caso 1, en el Caso 3 los vehículos tienen mayores

posibilidades de realizar el giro a la derecha porque pueden buscar las brechas permanentemente

y no sólo durante el tiempo de verde, pues la presencia del canal permite hacer el giro mientras

está en rojo. Esto significa que los vehículos tienen el doble de tiempo para encontrar una brecha

que permita completar la maniobra y por eso el VAD se mantiene en valores bajos.

El Total Average Delay (TAD) considera la situación general, que incluye las demoras de los

diferentes usuarios de la intersección. La Tabla 3 presenta los casos más convenientes para las

diferentes combinaciones de volúmenes de tráfico de acuerdo con la evaluación del TAD como

medida de desempeño operacional de la intersección. Dicha evaluación muestra que el GC sin

semáforo (Caso 3) es el tipo de giro a la derecha con menor TAD en la mayoría de escenarios

evaluados. Giros a la derecha sin canalización (Caso 1) son muy convenientes cuando el volumen

de tráfico vehicular es bajo (<200 vehículos/h) y el tráfico peatonal es alto (>800 peatones/h).

4.2.2 Cruces peatonales a media cuadra (CPMC)

Es común que en las redes de transporte urbano haya puntos donde las “líneas de deseo” de los

peatones no coincidan con una intersección vehicular (New Zeland Transportation Agency, 2009).

Aunque en muchos casos esas situaciones no se solucionan y terminan en la modificación de las

líneas de deseo (aumentando la dificultad para cruzar y el tiempo de desplazamiento de los

peatones), o en situaciones de exposición y accidentalidad vial (peatones que buscan una brecha

entre el tráfico vehicular para cruzar) como la que se muestra en la Figura 10 (derecha), los CPMC

se suelen instalar para dar solución al problema (Lu & Noyce, 2009).

Figura 10. Izquierda: cruce peatonal a media cuadra en la calle 116 con carrera 20 en Bogotá. Derecha: cruce

peatonal en avenida NQS con calle 119 en Bogotá (sin semáforo y prohibido). Fuente: archivo personal.


31

Un CPMC implica la instalación de una intersección adicional que únicamente cumple la función

de detener el tráfico vehicular para permitir que los peatones puedan cruzar (ver Figura 10).

Aunque los CPMC son elementos de redes donde el flujo ya es interrumpido (contextos urbanos)

y pueden aumentar la facilidad para cruzar y la seguridad, también pueden tener efectos negativos

en las demoras del tráfico y la capacidad vehicular (Bak & Kiec, 2012). Al igual que para el

conflicto entre los vehículos que giran y los peatones que desean cruzar (Giros canalizados (GC)),

este es un caso de trade-off entre modos que se puede analizar con el TAD.

Como se muestra en la Figura 11, el experimento consistió en evaluar un cruce peatonal que se

encuentra en un punto equidistante (200 metros) entre dos intersecciones. Se nombraron las tres

intersecciones de izquierda a derecha como intersección i, intersección j e intersección k, de forma

que j es la intersección del CPMC e i y k son las intersecciones anterior y posterior, respectivamente.

El diseño semafórico de las intersecciones i y k no se cambió en ningún momento. Los

experimentos realizados consistieron en variar el diseño semafórico de la intersección j. Se

evaluaron seis tipos de diseños semafóricos de ciclos y fases estáticas para el CPMC, que se pueden

clasificar en tres grupos: (1) caso base, (2) división de tiempo de ciclo y (3) tiempo de verde

mínimo para peatones (ver Figura 11).

En el caso base, el semáforo del CPMC (j) es el mismo que en las demás intersecciones (Cj = 120

segundos). En el Experimento 1.2 se dividió el tiempo de ciclo del semáforo j (Cj) a la mitad (Cj

= 60 segundos) y en el Experimento 1.3 se dividió a una tercera parte (Cj = 40 segundos). En los

experimentos 2.1, 2.2 y 2.3 la fase peatonal duraba cinco (5) segundos y el tiempo de ciclo fue de

120, 60 y 40 segundos, respectivamente. Es decir que, como se muestra en la Figura 11, los

experimentos también se pueden clasificar en función del tiempo de ciclo del semáforo j (Cj).


32

Figura 11. Esquema del experimento de CPMC y tipos de diseños semafóricos evaluados

Como se hizo para el experimento anterior (Giros canalizados (GC)), se analizó el comportamiento

del VAD, PAD y TAD para cada uno de los seis casos que se muestran en la Figura 11, variando

sistemáticamente los volúmenes de tráfico peatonal y vehicular para evaluar el comportamiento

de las demoras a lo largo del corredor (se tuvieron en cuenta las demoras de los vehículos en todas

las intersecciones, no sólo en la del CPMC). La geometría del modelo se mantuvo constante para

todos los experimentos. Otras simplificaciones, suposiciones y variables de control del

experimento se presentan en la Tabla 4.

Seis diseños semafóricos

del cruce peatonal a

media cuadra (semáforo j)

Base Tiempo de verde mínimo para peatonesDivisión del tiempo de ciclo

Caso 1.3

Caso 1.2

Caso 2.1Caso Base

Caso 2.2

Caso 2.3

Cj=

Ci=

120s

Cj=

Ci /

2 =

60s

Cj=

Ci /

3 =

40s

Cn: ciclo semafórico del semáforo n

Vehículos

Peatones

0 115 12055 60

55 5 555

0 25 30 55 60

25 5 525Vehículos

Peatones

0 15 20 35 40

15 155 5Vehículos

Peatones

Vehículos

Peatones

0

555105

105 110 115 120

Vehículos

Peatones

0

55545

45 50 55 60

Vehículos

Peatones

0

55525

25 30 35 40


33

Tabla 4. CPMC – Corridas, simplificaciones y escenarios del experimento de simulación de tráfico

Número de corridas (R) 7

Simplificaciones/Suposiciones Condición(es)

Ancho de carril 3.6 m

Ancho de cruce peatonal 3.0 m

Velocidad de aproximación de los vehículos 50 km/h (30mph)

Composición vehicular 100% carros

Áreas de conflicto Rojo/Rojo

Distancia entre semáforos 200 m

Tiempo de amarillo 5 s

Dirección de los flujos peatonales 50/50

Modelo de comportamiento peatonal Modelo "Social force" (por omisión en VISWALK)

Ocupación promedio de los vehículos 1.4 pasajeros /vehículo

Escenarios Descripción

Base (1)

CPMC con semáforo sincronizado de forma simultánea

con los semáforos inmediatamente anterior y siguiente.

Tres grupos de señales con el mismo ciclo semafórico.

(Caso Base)

División del tiempo de ciclo (2) Semáforo del CPMC se parte en 1/2 (Caso 1.2)

Semáforo del CPMC se parte en 1/3 (Caso 1.3)

Tiempo de verde mínimo para los peatones

(3)

Semáforo de CPMC con mínimo tiempo de verde para

peatones (Caso 2.1)

Semáforo de CPMC se parte en 1/2 y tiene tiempo

mínimo de verde para peatones (Caso 2.2)

Semáforo de CPMC se parte en 1/3 y tiene tiempo

mínimo de verde para peatones (Caso 2.3)

Volumen de tráfico vehicular (8) 200-400-600-800-1000-1200-1400-1600 vehículos/h

Volumen de tráfico peatonal (10) 200-400-600-800-1000-1200-1400-1600-1800-2000

peatones/h

Los resultados de VAD, PAD y TAD obtenidos de las simulaciones realizadas con

VISSIM/VISWALK para cada uno de los experimentos explicados anteriormente (ver Figura 11)

permiten comparar y analizar la relación entre estos dos modos en cuanto al desempeño

operacional de un CPMC. En este experimento se siguió el mismo procedimiento para obtener los

resultados del experimento anterior, pero se evaluaron más casos y rangos más amplios de

volúmenes, por lo que los escenarios simulados para cada caso fueron muchos más (80 en vez de

16).

Al igual que en el experimento anterior (Giros canalizados (GC)), en los resultados presentados en

la Figura 12 y la Figura 13 se observa que el TAD presenta valores intermedios entre el PAD y el

VAD y que ese valor es cercano al punto medio cuando el volumen de ambos modos es el mismo.

Por lo tanto, se puede decir que, en teoría, la aplicación del TAD como indicador de desempeño

puede contribuir a un balance objetivo entre los usuarios de diferentes modos.

El Caso Base, en el que el semáforo de la intersección con el CPMC es igual a los demás del

corredor, se tomó como punto de comparación para analizar los resultados obtenidos de los demás

casos. La Figura 12 presenta la evolución del PAD y el VAD cuando el volumen vehicular es

constante en su valor máximo (1600 vehículos/hora) y se varía el volumen peatonal cruzando.


34

Como era de esperar, en el Caso 1.2, en el que se divide el ciclo semafórico del CPMC a la mitad,

el PAD se disminuye más o menos a la mitad y el VAD aumenta y muestra un comportamiento

creciente a medida que aumenta el volumen peatonal. Cuando el ciclo se divide en una tercera

parte (Caso 1.3), el PAD se disminuye aún más y se observa que los valores del VAD son

considerablemente mayores y presenta un comportamiento claramente creciente, aumentando

desde valores cercanos a 90 segundos (para 200 peatones/h) hasta los 160 (para 2000 peatones/h).

En los casos en los que se asigna un tiempo de verde mínimo para los peatones se mantienen

valores de VAD menores. Entre estos casos, a medida que el ciclo semafórico es más corto, el PAD

se mantiene en valores más bajos y los valores del VAD se hacen mayores. En el Caso 2.1 el PAD

se multiplica casi por tres para todos los valores de volumen peatonal y el VAD no cambia mucho

respecto al Caso Base. Ambos se mantienen relativamente constantes ante el aumento del volumen

peatonal. Igualmente, en el Caso 2.2 el VAD no cambió mucho, pero el PAD se acerca más a los

valores obtenidos en el Caso Base para cada escenario. Finalmente, en el Caso 2.3 se presenta una

disminución importante del PAD y el VAD aumenta considerablemente respecto al Caso Base y

crece un poco a medida que aumenta el volumen peatonal.


35

Figura 12. CPMC – PAD, VAD y TAD con volumen vehicular constante (1600 vehículos/h) a medida que se

varía el volumen de peatones

La Figura 13 presenta la evolución del PAD y el VAD cuando el volumen de peatones es constante

en su valor máximo (2000 vehículos/hora) y se varía el volumen vehicular. Así como en la Figura

12 se puede observar el comportamiento de las demoras con la variación del volumen peatonal, en

la Figura 13 se muestra el comportamiento con la variación del volumen vehicular, permitiendo

comparar la incidencia de ambas variables.

Lo primero es que para todos los casos se evidencia un mayor crecimiento del VAD respecto al

volumen vehicular que respecto al volumen peatonal. Es decir que las demoras vehiculares

dependen en mayor medida de su propia demanda y del diseño semafórico y en menor medida de

la demanda peatonal. Particularmente, los casos 1.2, 1.3 y 2.3 muestran un crecimiento mucho más

pronunciado al variar el volumen vehicular que el que tienen al variar el volumen peatonal (ver

Figura 12).

0

20

40

60

80

100

120

140

160

200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000

Dem

ora

pro

med

io (

seg

und

os)


Caso 2.1

VAD PAD TAD

0

20

40

60

80

100

120

140

160

200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000

Dem

ora

pro

med

io (

seg

und

os)


Caso Base

VAD PAD TAD

Volumen vehicular constante = 1600 vehículos/h

0

20

40

60

80

100

120

140

160

200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000

Dem

ora

pro

med

io (

segu

ndo

s)


Caso 1.2

VAD PAD TAD

0

20

40

60

80

100

120

140

160

200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000

Dem

ora

pro

med

io (

seg

un

do

s)


Caso 1.3

VAD PAD TAD

0

20

40

60

80

100

120

140

160

200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000D

emo

ra p

rom

edio

(se

gu

ndo

s)


Caso 2.2

VAD PAD TAD

0

20

40

60

80

100

120

140

160

200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000

Dem

ora

pro

med

io (

seg

un

do

s)


Caso 2.3

VAD PAD TAD


36

En cambio, en la Figura 13, el Caso Base, el Caso 2.1 y el Caso 2.2 muestran comportamientos

muy similares a los de la Figura 12. Pareciera que las demoras en estos tres casos las determinan

en mayor medida los diseños semafóricos del CPMC y menos los niveles de demanda.

Figura 13. CPMC – PAD, VAD y TAD con volumen peatonal constante (2000 peatones/h) a medida que se varía

el volumen de vehículos

A diferencia de las demoras vehiculares, que dependen en gran parte por su propia demanda y de

la de los peatones, las demoras peatonales son principalmente determinadas por el diseño

semafórico del cruce (o el diseño geométrico del giro) y no dependen ni de su propia demanda ni

de la de los vehículos. Por eso, en la Figura 12 y la Figura 13, el comportamiento del PAD es

constante para todos los casos.

En un CPMC, lo más conveniente para los peatones en todos los escenarios de demanda es un

semáforo con ciclos muy cortos y un tiempo de verde distribuido equitativamente con los vehículos

(Caso 1.3). En cambio, como era de esperar, lo más conveniente para los vehículos son los

semáforos con ciclos más largos y tiempo de verde mínimo para los peatones (Caso 2.1 y Caso

0

20

40

60

80

100

120

140

160

200 400 600 800 1000 1200 1400 1600

Dem

ora

pro

med

io (

seg

un

do

s)

Volumen vehicular (vehículos/h)

Caso 2.1

VAD PAD TAD

0

20

40

60

80

100

120

140

160

200 400 600 800 1000 1200 1400 1600

Dem

ora

pro

med

io (

segu

nd

os)


Caso Base

VAD PAD TAD

Volumen peatonal constante = 2000 peatones/h

0

20

40

60

80

100

120

140

160

200 400 600 800 1000 1200 1400 1600

Dem

ora

pro

med

io (

seg

un

do

s)


Caso 1.2

VAD PAD TAD

0

20

40

60

80

100

120

140

160

200 400 600 800 1000 1200 1400 1600

Dem

ora

pro

med

io (

seg

un

dos)


Caso 1.3

VAD PAD TAD

0

20

40

60

80

100

120

140

160

200 400 600 800 1000 1200 1400 1600

Dem

ora

pro

med

io (

seg

un

dos)


Caso 2.2

VAD PAD TAD

0

20

40

60

80

100

120

140

160

200 400 600 800 1000 1200 1400 1600

Dem

ora

pro

med

io (

seg

un

dos)


Caso 2.3

VAD PAD TAD


37

2.2).

La Figura 14 muestra las superficies de las funciones del TAD que se generan para cada uno de

los seis casos evaluados en este experimento. Se puede observar que todas son crecientes con el

volumen vehicular (a mayor volumen, mayor TAD), pero la forma, los gradientes y los valores de

la función son únicos para cada caso.

Figura 14. CPMC – TAD para todas las combinaciones de volúmenes de tráfico peatonal y vehicular

200

600

1000

1400

1800

0

20

40

60

80

200 400 600 800 1000 1200 1400 1600

Pea

ton

escr

uza

nd

o(p

eato

nes

/h)

TA

D (

seg

und

os)


Caso Base

0-20 20-40 40-60 60-80 80-90

200

600

1000

1400

1800

0

20

40

60

80

200 400 600 800 1000 1200 1400 1600

Pea

ton

escr

uza

ndo

(pea

ton

es/h

)

TA

D (

seg

un

do

s)


Caso 1.2

0-20 20-40 40-60 60-80 80-90

200

600

1000

1400

1800

0

20

40

60

80

Pea

ton

escr

uza

nd

o(p

eato

nes

/h)

TA

D (

seg

un

do

s)


Caso 1.3

0-20 20-40 40-60 60-80 80-90

200

600

1000

1400

1800

0

20

40

60

80

200 400 600 800 1000 1200 1400 1600

Pea

ton

escr

uza

nd

o(p

eato

nes

/h)

TA

D (

segu

nd

os)


Caso 2.1

0-20 20-40 40-60 60-80 80-90

200

600

1000

1400

1800

0

20

40

60

80

200 400 600 800 1000 1200 1400 1600

Pea

tones

cru

zan

do

(pea

ton

es/h

)

TA

D (

seco

nd

s)


Caso 2.2

0-20 20-40 40-60 60-80 80-90

200

600

1000

1400

1800

0

20

40

60

80

200 400 600 800 1000 1200 1400 1600

Pea

ton

escr

uza

ndo

(pea

ton

es/h

)

TA

D (

seg

un

dos)


Caso 2.3

0-20 20-40 40-60 60-80 80-90


38

En la Tabla 5 se muestran los casos óptimos en cuando a TAD para cada una de las combinaciones

de tráfico evaluadas.

Tabla 5. Diseño semafórico óptimo para un cruce peatonal a media cuadra entre los seis casos evaluados basado

en el TAD

Diseño semafórico óptimo para el CPMC basado en TAD Volumen vehicular (vehículos/h) 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600

Volu

men

de

pea

ton

es c

ruza

nd

o

(pea

ton

es/h

)

200 Caso 1.3 Caso 2.3 Caso 2.3 Case Base Caso 2.2 Caso 2.2 Caso 2.2 Caso Base

400 Caso 1.3 Caso 2.3 Caso 2.3 Caso 2.2 Caso 2.2 Caso 2.2 Caso 2.2 Caso Base

600 Caso 1.3 Caso 2.3 Caso 2.3 Caso Base Caso Base Caso Base Caso Base Caso Base






1800 Caso 1.3 Caso 1.2 Caso 1.2 Caso 1.2 Caso Base Caso Base Caso Base Caso Base

2000 Caso 1.3 Caso 1.2 Caso 1.2 Caso 1.2 Caso Base Caso Base Caso Base Caso Base

El análisis realizado muestra que el diseño semafórico más conveniente para un CPMC puede

variar de acuerdo a la demanda de peatones cruzando y a la demanda de vehículos en la vía. En

general, para los casos donde el volumen vehicular es bajo, los diseños más convenientes son los

que tienen un tiempo de ciclo más corto (Caso 1.2, Caso 1.3 y Caso 2.3). En los escenarios de

volumen vehicular mínimo (200 vehículos/hora) el Caso 1.3 es el óptimo, pues es el que presenta

menor PAD para todos los escenarios. Entre los escenarios de baja demanda vehicular, cuando la

demanda peatonal es también baja, lo más conveniente es tiempos de ciclo cortos y tiempo de

verde peatonal mínimo (Caso 2.3). Cuando la demanda peatonal es alta, es mejor un semáforo con

tiempo de ciclo más largo y tiempos de verde distribuidos equitativamente entre los dos modos

(Caso 1.2).

Para los casos de mayor demanda vehicular, lo más conveniente es mantener el semáforo del

CPMC igual que el anterior y el siguiente (Caso Base) y cuando la demanda peatonal es baja,

dividir el tiempo de ciclo y darles tiempo de verde mínimo a los peatones en el CPMC es también

conveniente (Caso 2.2). Aunque su VAD es relativamente bajo, el Caso 2.1 no es conveniente para

ninguno de los escenarios de demanda evaluados, dado que presenta un PAD hasta cinco veces

mayor que el de otros casos evaluados.

Nuevamente, usando el Total Average Delay (TAD) se puede evaluar el desempeño operacional de

una intersección considerando la situación general de todos los modos usuarios de la intersección.

Más allá de calcular cuál es el caso óptimo para cada escenario, el TAD es una forma de balancear

entre los modos para que el diseño del CPMC busque el beneficio de la mayoría de usuarios y no

el de los usuarios de un modo a costa de los del otro.


39

5 CASO DE ESTUDIO

El objetivo del caso de estudio era evaluar la aplicabilidad del TAD en un nivel de complejidad

mayor al de los experimentos teóricos en los que ya se utilizó. El experimento de los giros

canalizados fue el primer y más sencillo caso en que se aplicó el indicador. Luego, con la

evaluación de los cruces peatonales se aumentó un poco la complejidad del experimento,

evaluando muchos más casos y rangos más amplios de demanda. Sin embargo, por ser

experimentos teóricos, se basaban en una serie de simplificaciones de los problemas y no permitían

tener en cuenta las posibles limitaciones y consideraciones para la aplicación del TAD en un caso

real.

En los experimentos teóricos, el TAD se utilizó para comparar diferentes casos de diseño

(geométrico y semafórico) bajo una serie de escenarios definidos por combinaciones de demanda

peatonal y vehicular. Como el caso de estudio es de una intersección real, inicialmente no se varió

la demanda sino que se mantuvo constante en la de la medición más reciente y se varió el diseño

y las condiciones de la intersección, formando escenarios hipotéticos. Luego, si se probaron

escenarios del caso de estudio en los que se varió la demanda. Finalmente, usando el TAD y las

demoras promedio de cada modo, se compararon esos escenarios hipotéticos entre sí y con el

escenario actual de la intersección.

Este capítulo contiene cuatro secciones. Primero, se describe la situación actual de la intersección

seleccionada, que constituye el escenario base. En la segunda sección se describen los escenarios

hipotéticos de diseño de la intersección que se van a evaluar con el TAD. Luego, se explica el

proceso para la estimación de la demora promedio de cada modo (usando microsimulación) y el

cálculo del TAD con la ocupación vehicular. Finalmente, se presentan los resultados obtenidos, se

comparan los escenarios evaluados y se plantean conclusiones.

5.1 Descripción de la intersección

Debido a que recientemente se han realizado una serie de intervenciones a lo largo del corredor de

la carrera 11, la Secretaría Distrital de Movilidad tiene gran cantidad de información de aforos de

las intersecciones a lo largo de esa vía y una serie de modelos calibrados que han utilizado para

evaluar los cambios realizados. Probablemente por su tamaño y alta demanda de todos los modos,

la intersección con la calle 100 es de la que más y mejores aforos se han tomado. Teniendo en

cuenta lo anterior, su importancia y su ubicación, se escogió la intersección de la calle 100 con

carrera 11 para este caso de estudio (ver Figura 15).


40

Figura 15. Intersección de la calle 100 (vertical) con carrera 11 (horizontal) en Bogotá, Colombia. Norte a la

derecha. Fuente: archivo personal.

Como se puede observar en la Figura 15, la intersección tiene cruces peatonales en todos sus

costados, dos giros canalizados en el costado norte y una ciclorruta sobre calzada en la carrera 11.

El giro canalizado de la esquina noroccidental cuenta con semáforo y el de la esquina nororiental

tiene unos reductores de velocidad que no funcionan bien, pero no tiene semáforo. Además, la

intersección tiene una fase todo verde peatonal en la que, por unos segundos, todos los

movimientos vehiculares (incluyendo los ciclistas) están parados para dar paso a los peatones.

Como se puede observar en la Figura 16, entre el segundo 35 y el segundo 41, los grupos de señales

que corresponden a semáforos peatonales (del número 7 a número 13) están en verde. Gracias a

esa fase todo verde peatonal se evita un conflicto parcial entre los vehículos que vienen de la calle

100 hacia el oriente y quieren girar por la carrera 11 hacia el sur, pues cuando dicho movimiento

tiene verde (grupo número 6), el semáforo para los peatones ya se ha puesto en rojo (grupo número

10). A pesar de que el cruce peatonal del costado sur es el de mayor demanda en horas pico de la

mañana, estos movimientos no comparten fase debido a la gran proporción de vehículos que giran

a la derecha en la carrera 11 hacia el sur desde la calle 100.


41

Figura 16. Plan semafórico actual de la intersección de la calle 100 con carrera 11 en horas pico de la mañana.

Fuente: modelo de VISSIM de la Secretaría Distrital de Movilidad.

Finalmente, varias rutas de transporte público pasan por esta intersección en todos los sentidos y

direcciones, pero la gran mayoría lo hacen por la calle 100 (ya sea pasando directo o girando en la

carrera 11 hacia ambos sentidos), que es una de las avenidas más importante y de mayor demanda

de transporte público de la ciudad.

5.2 Cálculo del TAD

Al igual que para los experimentos teóricos, el análisis de los escenarios evaluados se hizo en base

a una hora de simulación. En este caso, se simuló la hora de máxima demanda del periodo de la

mañana de la intersección para todos los escenarios. Se necesitan dos datos de la demanda para el

cálculo del TAD: la ocupación vehicular y el promedio de las demoras por modo. Para el caso de

estudio, esa información fue solicitada y entregada por la Secretaría Distrital de Movilidad. La

ocupación vehicular se obtuvo de los estudios de frecuencia de ocupación visual y ocupación de

vehículos livianos más recientes de la intersección. Adicionalmente, los volúmenes peatonales

reales de la intersección se tomaron del estudio más reciente de aforos peatonales. En la Tabla 6

se muestran los datos necesarios para la estimación del TAD en los diferentes escenarios y la fuente

de información de la que se obtuvo cada uno.

Tabla 6. Datos de ocupación vehicular y volúmenes peatonales para la estimación del TAD

Dato Fuente Comentarios

Ocupación

promedio de

vehículos de

transporte

público

20704_AK_11_X_AC_100_150923_FYO_V2.xlsx

Pestaña 2.BASE FYO

Se tomó la ocupación promedio

de un periodo de dos horas (6:30

am – 8:30 am). Esto se hizo

debido a que el periodo de

máxima demanda de la mañana

cambió de acuerdo con los aforos

de volúmenes direccionales, que

son más recientes.

Ocupación

promedio de

vehículos

privados

20704_AK_11_X_AC_100_150923_OVL_V1.xlsx

Pestaña 5.RESUMEN CARTILLA

Se tomó la ocupación promedio

del periodo de máxima demanda

de la mañana (7:30 am – 8:30

am)


42

Dato Fuente Comentarios

Volúmenes

peatonales

20704_AK_11_X_AC_100_160225_VDPB_V1.xlsm

Pestaña 2b. BASEPEA

Se tomaron los volúmenes

peatonales del periodo de

máxima demanda de la mañana

(7:30 am – 8:30 am)

Para el promedio de demora por modo, se utilizó un modelo de microsimulación elaborado y

calibrado por la Secretaría Distrital de Movilidad para la evaluación de uno de los cambios

realizados recientemente en el corredor de la carrera 11 y corresponde a la hora pico de la mañana.

El modelo recibido se utilizó como la base para la simulación de los escenarios evaluados, con las

modificaciones listadas a continuación:

Se agregaron algunas áreas peatonales faltantes (de Viswalk)

Se ingresaron los volúmenes peatonales (pedestrian inputs)

Se agregaron elementos de evaluación de los tiempos de recorrido de los peatones

(pedestrian travel times)

Se ajustó el área del nodo a la geometría de la intersección

Finalmente, utilizando la fórmula iterativa de Hollander y Liu (2008) (Ecuación 3), se verificó y

comprobó que el número de corridas del modelo (10) fuera suficiente para obtener resultados con

un error menor al 5% con un intervalo de confianza del 95%. El modelo con las modificaciones

anteriores se corrió para evaluar el escenario base y a partir de ese archivo se generaron los

modelos de los demás escenarios, asegurando objetividad en la medición por la unanimidad de los

elementos de evaluación del modelo en todos los escenarios (nodes y pedestrian travel times).

Usando microsimulación y los valores de ocupación promedio de los vehículos privados y de

transporte público, se calcularon las demoras promedio de los usuarios por modo y el TAD para

todos los escenarios. La ocupación promedio del transporte público y los carros que se obtuvo de

los aforos y se utilizó es la de la Tabla 7.

Tabla 7. Ocupación promedio por vehículo obtenida de los aforos y utilizada para el cálculo del TAD

Modo

Ocupación promedio

en hora pico AM

(pasajeros/vehículo)

Peatones 1.00

Bicicletas 1.00

Buses 26.23

Carros 1.51

Motos 1.00

5.3 Escenarios de evaluación

Se evaluaron dos grupos de escenarios hipotéticos. Primero, a partir del escenario base ya descrito

y del análisis de la demanda y el funcionamiento de la intersección, se probaron cambios de diseño

geométrico y semafórico aplicados a la situación actual de demanda. Los escenarios planteados no

buscaban necesariamente mejorar las condiciones operacionales, sino evaluar la utilidad del TAD


43

para comparar alternativas de diseño para unas condiciones de demanda establecidas. Segundo, se

probaron escenarios en los que se dejó el diseño de la intersección constante y se varió la demanda,

para evaluar el comportamiento y las características del TAD.

En total se evaluaron 12 escenarios, incluido el escenario base, ocho escenarios de diseño y tres

escenarios de demanda. La Tabla 8 presenta una descripción de los escenarios de diseño y la Tabla

9 muestra los escenarios de demanda evaluados y comparados a partir del TAD

Tabla 8. Escenarios de diseño evaluados en el caso de estudio

Escenario Descripción Tipo de cambio

Escenario

Base

Situación actual, con ciclorruta sobre calzada y semáforo con fase todo

verde para peatones -

Escenario 2

Se quitó el semáforo del giro canalizado en la esquina noroccidental

(NW) y se dejó prioridad para los vehículos en ambos giros

canalizados (NW y NE)

Prioridad

Escenario 3

Se quitó el semáforo del giro canalizado en la esquina noroccidental

(NW) y se dio prioridad peatonal (cruce pompeyano) en ambos giros

canalizados (NW y NE)

Prioridad

Escenario 4 Se instaló un carril prioritario/exclusivo de transporte público en

ambos sentidos de la calle 100 Prioridad

Escenario 5 Se aumentó el tiempo de verde del cruce peatonal del costado sur en

cinco (5) segundos

Tiempos del

semáforo

Escenario 6 Se aumentó el tiempo de verde del cruce peatonal del costado sur

en 10 segundos Tiempos del

semáforo

Escenario 7

Se quitó la fase todo verde peatonal agregando conflicto parcial entre

el tráfico que gira a la derecha hacia el sur desde la calle 100 con el

cruce peatonal del costado sur de la intersección

Tiempos del

semáforo

Escenario 8

Se quitó el cruce peatonal en costado oriental y la fase protegida

peatonal correspondiente, dando más tiempo de verde a un

movimiento vehicular

Geometría

Escenario 9 Se combinaron los escenarios 3 y 5

Prioridad y

tiempos del

semáforo

El escenario 2 consiste en un cambio del semáforo, pues únicamente se eliminó el semáforo en el

giro canalizado de la esquina noroccidental de la intersección, pero se dejó la prioridad a los

vehículos que giran, por lo que los peatones deberán esperar a encontrar una brecha para cruzar el

canal. En el escenario 3, además del cambio del escenario 2, se cambió la prioridad en los dos

giros canalizados de la intersección para que los vehículos que giran cedieran el paso a los peatones

que cruzan el canal, asemejando lo que se denomina como un “cruce pompeyano”.

En el escenario 4 se instaló un carril prioritario para vehículos de transporte público en ambos

sentidos de la calle 100 y los semáforos se mantuvieron igual que en el escenario base. En cambio,

en los escenarios 5, 6 y 7 únicamente se modificaron los tiempos del semáforo. En el escenario 5,

se aumentó en cinco segundos el tiempo de verde del cruce peatonal del costado sur, que es el de

mayor demanda. Para ello, se sacrificaron cinco segundos de verde del tráfico mixto que transita

por la calle 100 hacia el oriente. En el escenario 6 se hizo lo mismo pero aumentando en 10


44

segundos el tiempo de verde del cruce peatonal. Y en el escenario 7 se agregó un conflicto parcial

entre los vehículos que giran a la derecha y los peatones que cruzan por el costado sur para quitar

la fase todo verde peatonal. En todos los escenarios en que se hicieron cambios del diseño

semafórico, se mantuvieron los mismos tiempos de despeje del diseño semafórico inicial de la

intersección.

En el escenario 8 se modificó la geometría de la intersección, eliminando uno de los cruces

peatonales y obligando a los peatones que actualmente cruzan por ahí a realizar tres cruces. Se

esperaba que este escenario presentara muy malas condiciones operacionales para los peatones y

empeorara la operación global de la intersección, medida por el TAD.

El escenario 9 es la combinación del escenario 3 y el escenario 5, es decir de la priorización de los

peatones en los giros canalizados y la modificación de los tiempos del semáforo para aumentar el

tiempo de verde en el cruce de mayor demanda.

Por otro lado, para los escenarios de demanda se probaron tres variaciones, como se muestra en la

Tabla 9. En el escenario B se redujo la demanda de todos los modos en la misma proporción,

asemejándose de alguna forma a una situación de hora valle del día. En el escenario C se duplicó

la demanda de ciclistas, situación que fácilmente pudo haber ocurrido en los últimos años debido

al auge de la bicicleta como medio de transporte en la ciudad y específicamente por las

intervenciones realizadas en el corredor de la carrera 11 recientemente. Finalmente, en el escenario

D se disminuyó la demanda de todos los vehículos y se aumentó la demanda peatonal, como suele

suceder en algunas zonas urbanas durante las horas del mediodía cuando las personas salen

caminando a almorzar.

Tabla 9. Escenarios de demanda evaluados en el caso de estudio

Escenario Descripción Tipo de cambio

Escenario

Base Situación actual, con la demanda que se muestra en la Tabla 10 -

Escenario B Se redujo la demanda de todos los modos al 80% Demanda

Escenario C Se aumentó la demanda de ciclistas a un 200% Demanda

Escenario D Se redujo la demanda de todos los vehículos (incluidas las bicicletas) a

un 80% y se aumentó la demanda peatonal al 120% Demanda

5.4 Resultados

Para cada escenario evaluado se estableció una tabla tipo para la recopilación de la información

relevante para el cálculo de las demoras y el TAD, como la que se muestra en la Tabla 10. Los

volúmenes, y por lo tanto el número de usuarios y el peso de cada modo en la intersección, son los

presentados en la Tabla 10. La variación del diseño geométrico y semafórico en los escenarios

hipotéticos tiene efectos en las demoras y por lo tanto en la cantidad de usuarios que puede atender

la intersección durante el periodo de análisis. Sin embargo, esas variaciones son muy pequeñas y

por eso los valores de volumen, usuarios y los pesos se parecen bastante entre el base y los demás

escenarios.


45

Tabla 10. Tabla tipo de recopilación de resultados para escenarios. Ejemplo del escenario base.

Escenario Base

Modo Volumen Ocupación Usuarios Peso Demora

promedio (s)

Demora total

(s) NDS

Peatones 3,114 1.00 3,114 0.1480 79.41 247,280 N/A

Bicicletas 898 1.00 898 0.0427 62.89 56,473 LOS_E

Buses 317 26.23 8,316 0.3954 37.94 315,475 LOS_D

Carros 4,773 1.51 7,214 0.3430 42.48 306,412 LOS_D

Motos 1,492 1.00 1,492 0.0709 36.06 53,799 LOS_D

Todos 10,594 21,034 46.56 979,440

5.4.1 Demoras promedio y TAD

La Figura 17 es una compilación de todos los resultados de demoras promedio por usuario y de

TAD para los escenarios de diseño evaluados. Se agruparon los escenarios de acuerdo al tipo de

cambio que se aplicó en cada uno respecto al caso base (ver Tabla 8).

Para el escenario base se obtuvo un TAD de 46.56 segundos y que los peatones son el modo con

la demora promedio más alta (aproximadamente 80 segundos), seguidos por las bicicletas (63

segundos) y los carros (42 segundos). Los buses y las motos son los modos con menor demora

promedio con un valor entre 36 y 37 segundos.

Los escenarios 2, 3 y 4, que corresponden a cambios de prioridad, presentaron valores de TAD que

no se diferencian estadísticamente del TAD del escenario base. Es decir que no se puede afirmar

que los cambios implementados en estos escenarios hayan contribuido para disminuir o aumentar

el TAD. Sin embargo, cuando se analizaron las demoras promedio por persona de cada modo, se

observó que los escenarios 2 y 3 si disminuyeron significativamente las demoras peatonales. Se

puede decir entonces que, para los cambios pequeños que se implementaron en los escenarios 2 y

3, el TAD presenta poca sensibilidad, porque, aunque se disminuyó la demora promedio peatonal,

los valores de TAD entre los escenarios no son estadísticamente diferentes.

En cambio, el escenario 4, en el que se instaló un carril con prioridad para el transporte público

(buses), presentó unos resultados inesperados porque aparentemente aumenta la demora promedio

de los buses. Sin embargo, lo que en realidad sucedió es que aumentó la variabilidad de la demora,

pero el promedio de demora de los buses es estadísticamente el mismo que para el caso base. En

la microsimulación, la medición de las demoras se hace en la intersección. Para el caso de la

instalación de un carril prioritario para el transporte público a lo largo de la calle 100 (escenario

4), el efecto esperado del carril se distorsiona debido a los giros compartidos con el tráfico mixto,

generando que la demora de la intersección para los buses no sea necesariamente menor que en el

escenario base. Por eso, para evaluar los verdaderos efectos de una priorización de este tipo, la

evaluación de las demoras se debería realizar a lo largo de un corredor, no de una intersección.

Respecto a los demás modos en el escenario 4, las demoras promedio y el TAD también son

estadísticamente iguales que el escenario base.


46

Los escenarios 5, 6 y 7, que consisten en cambios de los tiempos del semáforo, tuvieron valores

promedio de demora peatonal mucho más bajos y cercanos a los de los demás modos. Sin embargo,

como se puede observar en la Figura 17, los valores de TAD fueron superiores y se puede afirmar

que el escenario 7 tiene un TAD estadísticamente más alto al del escenario base. La demora de los

buses y los carros, cuyo peso relativo en el TAD es mayor debido a que hay mayor cantidad de

usuarios en esos dos modos que peatones, aumentó y por eso la disminución en la demora peatonal

no se traduce en la disminución del TAD para estos casos.

Figura 17. Resultados de demoras promedio por modo y TAD de los escenarios de diseño evaluados

El escenario 8, en el que se eliminó uno de los cuatro cruces peatonales en los costados de la

Escenario

Base

Escenario

2

Escenario

3

Escenario

4

Escenario

5

Escenario

6

Escenario

7

Escenario

8

Escenario

9

Peatones 79,41 75,23 74,71 79,51 57,93 47,51 38,02 101,42 52,69

Bicicletas 62,89 63,25 63,03 63,64 57,04 56,18 62,95 62,95 56,93

Buses 37,94 37,62 38,29 44,46 45,73 50,40 61,52 38,34 45,03

Carros 42,48 42,48 44,83 47,27 49,05 54,62 56,31 42,76 49,19

Motos 36,06 35,69 36,74 37,10 41,58 47,29 42,79 35,63 42,11

TAD 46,56 45,81 46,87 50,87 48,96 51,39 53,94 50,09 47,95

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

Dem

ora

po

rmed

io (

s)

PrioridadTiempos del

semáforo

Geo

met

ría

Pri

ori

da

d y

tiem

po

s d

el

sem

áfo

ro


47

intersección, presentó un aumento sustancial de las demoras peatonales a cambio de disminuciones

marginales en las demoras de los modos que en teoría se podían beneficiar de dicha medida por la

eliminación de una fase peatonal. Era de esperar que la eliminación del cruce tuviera el efecto que

tuvo en la funcionalidad de la intersección para los peatones. En los casos reales donde existen

este tipo de diseños geométricos, la probabilidad de exposición de los peatones al tráfico en

movimiento para cruzar es muy alta, porque realizar el cruce establecido por el diseño representa

una demora de casi el doble respecto al cruce directo. Sin embargo, nuevamente el TAD del

escenario 8 no es estadísticamente diferente que el del escenario base, porque el peso relativo de

los peatones (debido a su demanda) no es tan alto y es el modo afectado en este escenario.

El escenario 9 se estableció como la combinación de dos de los escenarios previos que mostraron

disminuciones (aunque fueran pequeñas) del valor del TAD. En concreto, se eliminó el semáforo

de la canalización al costado norte, se establecieron cruces prioritarios para los peatones en las

canalizaciones y se aumentó en cinco (5) segundos el tiempo de verde del semáforo del cruce

peatonal del costado sur de la intersección, que era el de mayor demanda. Se obtuvo una importante

disminución de las demoras promedio peatonales, pero nuevamente el TAD presentó poca

sensibilidad ante los cambios planteados en este escenario de evaluación.

La Figura 18 presenta los resultados de las demoras promedio y el TAD de los escenarios de

demanda. El escenario base es el mismo que para los escenarios de diseño y por eso los resultados

observados para el escenario son los mismo que los de la Figura 17. En general, se obtuvieron los

resultados esperados para las variaciones de demanda que se realizaron. Se encontró que la demora

promedio para los peatones no varía entre ningún escenario, confirmando uno de los hallazgos de

los experimentos teóricos: que la demora peatonal no depende de la variación de su volumen (ver

4.2 Diseño y resultados del capítulo 4 Experimentos teóricos).

En el escenario B, donde se disminuyó la demanda de todos los modos al 80%, se obtuvo una

disminución respectiva cercana al 80% para todos los modos vehiculares menos las bicicletas, que

disminuyeron su demora muy poco. Como se esperaba, el TAD disminuyó aproximadamente al

85% respecto al escenario base. Nuevamente, para el escenario C se obtuvieron resultados de

acuerdo a las modificaciones realizadas: se duplicó la demanda de ciclistas y su demora aumentó

casi al doble, mientras que la demoras de los demás modos se mantuvo igual. Debido al gran

aumento de la demora de los ciclistas, el TAD aumentó a casi el 130% del escenario base.

Finalmente, al igual que en los demás escenarios, para el escenario D se obtuvo que la demoras se

redujo para los modos con menor demanda y la demora peatonal se mantuvo igual a pesar del

aumento de su demanda.


48

Figura 18. Resultados de las demoras promedio por modo y TAD de los escenarios de demanda evaluados

Se encontró que los resultados posteriores de la evaluación de los escenarios de demanda no

llevaban a análisis ni conclusiones diferentes a los que permiten los resultados de los escenarios

de diseño. Por eso, las dos secciones siguientes contienen únicamente los resultados de los

escenarios de diseño.

5.4.2 Demora total y NDS

A pesar de que, como ya se dijo, el TAD puede llegar a tener problemas de sensibilidad para poder

concluir con certeza los cambios medidos, el que sea una variable continua representa una ventaja

adicional respecto al NDS como medida de desempeño. En la Tabla 11 se muestran los resultados

de la medición del NDS por el software VISSIM (a partir de la metodología del HCM 2010) para

los modos que son simulados como vehículos (todos menos los peatones) de los escenarios de

diseño. Se puede observar que los resultados son prácticamente los mismos para todos los

escenarios. Para las bicicletas se obtuvo un NDS E para todos menos el escenario 6, en el que se

obtuvo NDS D. Para los buses se obtuvo NDS D en todos menos en el escenario 7, en el que se

obtuvo NDS E. Para los carros el NDS es D en todos menos en el escenario 6 y 7, que tienen un

Escenario Base Escenario B Escenario C Escenario D

Peatones 79,41 79,62 79,52 79,53

Bicicletas 62,89 60,91 263,54 60,77

Buses 37,94 30,59 37,84 30,95

Carros 42,48 32,81 43,04 33,23

Motos 36,06 28,40 36,27 28,52

TAD 46,56 39,49 58,35 42,44

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

220

240

260

280

Dem

ora

po

rmed

io (

s)


49

NDS E. Para las motos se obtuvo el mismo NDS en todos los escenarios: NDS D.

Tabla 11. Resultados de NDS (HCM 2010) para los escenarios de diseño evaluados

NDS

Modo Escenario

Base

Escenario

2

Escenario

3

Escenario

4

Escenario

5

Escenario

6

Escenario

7

Escenario

8

Escenario

9

Peatones N/A N/A N/A N/A N/A N/A N/A N/A N/A

Bicicletas LOS_E LOS_E LOS_E LOS_E LOS_E LOS_D LOS_E LOS_E LOS_E

Buses LOS_D LOS_D LOS_D LOS_D LOS_D LOS_D LOS_E LOS_D LOS_D

Carros LOS_D LOS_D LOS_D LOS_D LOS_D LOS_E LOS_E LOS_D LOS_D

Motos LOS_D LOS_D LOS_D LOS_D LOS_D LOS_D LOS_D LOS_D LOS_D

Todos N/A N/A N/A N/A N/A N/A N/A N/A N/A

Los resultados de NDS corresponden a la asignación de una letra dentro de una categoría. No es

posible combinar esos resultados entre sí para obtener un NDS global de la intersección, ni

diferenciar posibles resultados diferentes dentro de una misma categoría, ni tampoco cuantificar

le mejora o desmejora de un escenario evaluado respecto a otro.

Las demoras promedio por modo como medida de desempeño y el TAD como indicador global

tienen la ventaja adicional de permitir la cuantificación del cambio en minutos de demora ahorrada

o demora adicional. Es decir que al ser una variable continua, la sensibilidad del TAD no es un

impedimento para ser aplicada. En la Tabla 12 se presenta la cuantificación del cambio de la

demora total en minutos en la hora de análisis. Debido a que la variación de los escenarios cambia

la cantidad de usuarios atendidos por la intersección, el cambio de demoras totales se calculó a

partir de la suposición de que los usuarios atendidos no cambian respecto al escenario base.

Tabla 12. Cuantificación del cambio de demora total en minutos, suponiendo que la cantidad de usuarios

atendidos por la intersección no cambia respecto al base

Cambio de la demora total (minutos)

Modo Escenario

Base

Escenario

2

Escenario

3

Escenario

4

Escenario

5

Escenario

6

Escenario

7

Escenario

8

Escenario

9

Peatones - (217) (244) 5 (1,115) (1,656) (2,148) 1,142 (1,387)

Bicicletas - 5 2 11 (87) (100) 1 1 (89)

Buses - (44) 50 905 1,080 1,728 3,268 56 984

Carros - 0 283 576 791 1,460 1,664 34 807

Motos - (9) 17 26 137 279 167 (11) 150

Todos - (265) 106 1,508 841 1,691 2,585 1,235 485

Entre paréntesis están los resultados negativos, que significan la cantidad de minutos ahorrados

respecto al escenario base. Los valores sin paréntesis son valores positivos, que representan la

cantidad de minutos adicionales de demora durante la hora de análisis. El sentido de los resultados

no varía respecto a las demoras promedio (ver Figura 17).


50

5.4.3 Balance del TAD

De los resultados y la comparación de las demoras promedio y el TAD se observaron dos cosas.

Lo primero es que el TAD presenta poca sensibilidad frente a la mayoría de los cambios en cuanto

a diseño semafórico y geométrico que se pueden realizar en una intersección. Lo segundo es que

los escenarios que aparentemente son más balanceados de acuerdo con la Figura 17, no presentan

los valores más bajos del TAD. Esto se debe a que al observar únicamente las demoras promedio,

no se tienen en cuenta los pesos asignados a cada modo, que son determinados por la cantidad de

usuarios en la intersección. Por eso, para entender mejor el TAD, en la Figura 19 se muestra la

distribución del aporte por modo en segundos al indicador. Es decir, del valor total del TAD,

cuantos segundos provienen de cada modo.

Figura 19. Aporte (distribución) por modo en segundos al TAD de los escenarios de diseño

Como el TAD es un promedio ponderado, su valor total se puede dividir entre los modos y el valor

que “aporta” cada modo es su demora promedio por su peso correspondiente. La Figura 19 muestra

la composición o el aporte de segundos por modo al valor total del TAD. Por ejemplo, para el

escenario base, de los 46 segundos del TAD, los buses y los carros aportaron aproximadamente 15

segundos cada uno porque son los dos modos con mayor demanda en la intersección. Al observar

la distribución del TAD entre modos, se encuentra que la búsqueda del escenario de mínimo TAD

no significa necesariamente la búsqueda del escenario más balanceado o equitativo, sino del más

eficiente en general para todos los usuarios de la intersección. Es decir que hay casos donde se

podría tener el mismo valor de TAD para dos escenarios, pero uno de los dos más equitativo que

el otro.

Volviendo a la Figura 17, se puede observar que el escenario 2 es el de mínimo TAD. Sin embargo,

al analizar las demoras promedio por modo, es evidente que en ese escenario de mínimo TAD, hay

11,76 11,13 11,06 11,67 9,00 7,76 7,38

15,07

8,17

2,68 2,70 2,69 2,69 2,56

2,65 3,52

2,69

2,55

15,00 14,87 15,14 17,56

17,72 19,24 21,43

15,15

17,55

14,57 14,58 15,38

16,32 16,69

18,30 18,42

14,65

16,64

2,56 2,53 2,61

2,62 3,00

3,44 3,19

2,52 3,04

0

10

20

30

40

50

60

Escenario

Base

Escenario

2

Escenario

3

Escenario

4

Escenario

5

Escenario

6

Escenario

7

Escenario

8

Escenario

9

Dem

ora

pro

med

io p

ond

erad

a (s

)

Peatones Bicicletas Buses Carros Motos


51

importantes diferencias entre los valores esperados de demora para los diferentes modos. Es decir,

un peatón en el escenario 2 tiene un valor esperado de su demora de aproximadamente 75 segundos,

mientras que un motociclista tiene un valor esperado de menos de la mitad (más o menos 36

segundos) y un usuario de carro de casi la mitad (aproximadamente 42 segundos). En cambio, en

escenarios con mayor TAD como el escenario 5 o el escenario 6, los valores esperados de las

demoras de todos los modos son más cercanos entre sí, lo que significa que el valor esperado de

la demora de los usuarios en ese escenario está menos determinado por el modo que usan y por lo

tanto es más equitativo.


52

6 ANÁLISIS Y DISCUSIÓN: EFICIENCIA Y EQUIDAD

Este capítulo se centra en el descubrimiento de la vocación de eficiencia del TAD y la dicotomía

que forma con la equidad entre modos, que llevó a proponer un segundo indicador global, pero de

medición de la equidad.

En la elaboración del caso de estudio se encontró que una medida de desempeño con las

características planteadas en el objetivo de este trabajo (ver Introducción) puede ser de dos tipos,

de acuerdo con el objetivo que busca: puede ser un indicador global de eficiencia o un indicador

global de equidad entre modos. El TAD es un indicador de eficiencia global de intersecciones,

pues mide las demoras de todos los usuarios, asignando mayor importancia a los modos con mayor

demanda. Al minimizar el TAD se minimizan las demoras totales de toda la intersección, pero no

necesariamente se balancean de forma equitativa entre modos. Por ejemplo, en un caso donde hay

muy pocos peatones, su importancia relativa a los demás modos en la intersección será menor en

el TAD. El resultado esperado del ejemplo anterior es que la demora del peatón puede mantenerse

muy alta para favorecer a los usuarios de modos más utilizados en la intersección, generando una

gran diferencia entre los valores esperados de la demora de unos usuarios sobre otros. En otros

palabras, la minimización del TAD no genera equidad entre modos porque no busca que el valor

esperado de la demora de los usuarios sea el mismo (o el más cercano posible) independientemente

del modo que utilicen.

Por eso, se plantea un segundo indicador global de desempeño multimodal, pero que mide la

equidad y no la eficiencia. El Equity Index Ratio o “índice de relación de equidad” (EIR) es la

relación entre el TAD (promedio ponderado) y el promedio simple de las demoras. El EIR se define

en la Ecuación 4.

𝐸𝐼𝑅 =𝑇𝐴𝐷∗𝑀

∑ 𝑑𝑖𝑀𝑖=1

(4)

EIR: Equity Index Ratio o índice de relación de equidad

TAD: Total Average Delay o demora promedio total

M: modos analizados en la intersección

di: demora promedio del modo i

El EIR es un indicador adimensional que relaciona el TAD con el promedio simple de las demoras

de todos los usuarios. Con la definición del EIR (Ecuación 4), si hay “equidad perfecta” entre

modos (es decir que todos los usuarios tienen el mismo valor esperado de demora

independientemente del modo que utilicen) se obtiene un valor de EIR = 1.0. Se obtendrá un valor

de EIR < 1.0 si en la intersección existe un desbalance a favor de la mayoría de usuarios y de EIR

> 1.0 si el desbalance es a favor de la minoría.

Para explicar el funcionamiento del EIR en relación con el TAD y las demoras promedio de todos

los usuarios, en la Figura 20 se presenta la comparación entre tres escenarios hipotéticos de una

intersección teórica. En esa intersección hay únicamente dos modos: el modo A, que corresponde

al 60% de los usuarios, y el modo B, que corresponde al 40%. El escenario equitativo es aquel en

que la demora promedio de los dos modos es igual, independientemente de que uno corresponda

a la mayoría y el otro a la minoría. Como se muestra en la Figura 20, ese escenario tiene un EIR =


53

1.0 y un TAD de igual valor que la demora promedio del modo A y la demora promedio del modo

B (90 segundos). Cuando el modo mayoritario (modo A) tiene una demora promedio menor a la

del modo minoritario (modo B), el valor del EIR es menor a 1.0 y el TAD tiende a disminuir, pues

se reduce la demora de la mayoría de los usuarios y por eso mejora la eficiencia global. En cambio,

cuando el modo minoritario (modo B) tiene una demora promedio menor al modo mayoritario

(modo A), el valor del EIR es mayor a 1.0 y el TAD aumenta por el aumento en la demora promedio

del 60% de los usuarios.

Figura 20. Ejemplo de la variación del TAD y el EIR entre escenarios desbalanceados y equitativos

En general, por la definición misma del TAD, si se beneficia a la mayoría de los usuarios, la

intersección va a ser más eficiente, lo que significa que va a tener un menor TAD y un EIR menor

a 1.0. De igual forma, cuando se beneficia a la minoría de los usuarios, el TAD va a ser mayor y

el EIR mayor a 1.0.

Para probar la evolución del EIR y su relación con el TAD, se calculó para todos los escenarios

evaluados en el caso de estudio, que se presentan en la Figura 21. Lo primero que se observa es

que el escenario 2 es el más eficiente y el escenario 6 es el más equitativo. Además, se evidencia

que, en general, los casos más eficientes (de menor TAD) tienen valores más bajos de EIR porque

benefician a los usuarios de carro y buses, que son la mayoría. Sin embargo, se dan casos como el

escenario 5 en el que el TAD es de los más bajos (48.96 segundos), pero tiene un EIR bastante

cercano a 1.0 (0.974). En cambio, los escenarios 4 y 8 tienen valores superiores de TAD que el

escenario 5 y valores de EIR más alejados de 1.0, lo que significa que son menos eficientes y

menos equitativos que el escenario 5. La relación entre el TAD y el EIR no es sencilla: aunque hay

una tendencia general de que a menor TAD hay mayor eficiencia global y por lo tanto un EIR más

bajo (alejándose de 1.0), esta no es una regla que siempre se cumpla y puede haber situaciones de

menor eficiencia y menor equidad, o situaciones que son simultáneamente más eficientes y más

Desbalance a favor

de la mayoríaEscenario equitativo

Desbalance a favor

de la minoría

Modo A (60%) 60,00 90,00 120,00

Modo B (40%) 120,00 90,00 60,00

TAD 84,00 90,00 96,00

EIR 0,9333 1,0000 1,0667

0,93

1,00

1,07

0,80

0,90

1,00

1,10

1,20

0

20

40

60

80

100

120

140

EIR

Dem

ora

pro

med

io (

s)


54

equitativa que otra, etc.

Figura 21. TAD y el EIR de los escenarios de diseño evaluados en el caso de estudio

Se encontró que el escenario 6 es el más equitativo de acuerdo con el EIR. Si se observan los

resultados de la Figura 17 se evidencia que efectivamente en ese escenario las demoras promedio

de cada modo tienen valores muy similares entre sí. De igual forma, el de menor equidad, es decir

el del valor de EIR más lejano de 1.0, es el escenario 8 y en la Figura 17 se observa que existe una

gran diferencia entre la demora promedio de los peatones, ciclistas y los demás.

La utilización del TAD y el EIR juntos permite obtener mediciones que incluyen diferentes

perspectivas de la operación multimodal de intersecciones: la eficiencia global de la intersección

y la equidad entre modos. Existen situaciones en las que probablemente prime la eficiencia y otras

donde prime la equidad. Difícilmente el diseño más eficiente sea el más equitativo porque tendrían

que tener la misma demanda de todos los modos para que la proporción y el peso en el TAD de

cada modo sea el mismo. Sin embargo, se puede balancear entre las dos cosas para implementar

diseños que no sacrifiquen la equidad a favor de la eficiencia ni al contrario. Por ejemplo, para el

caso de estudio, el escenario 2 es el más eficiente y el escenario 6 es el más equitativo, pero el

escenario 5, aunque es un poco menos eficiente que el 2 y un poco menos equitativo que el 6, es

un punto medio entre ambos. Medir ambas dimensiones del problema contribuye a la comprensión

del funcionamiento de intersecciones semaforizadas desde una perspectiva verdaderamente

multimodal del transporte.

46,56 45,81 46,87

50,87 48,96

51,39 53,94

50,09 47,95

0,900 0,9010,910

0,935

0,974

1,004

1,031

0,891

0,975

0,85

0,90

0,95

1,00

1,05

1,10

1,15

0

10

20

30

40

50

60

Escenario

Base

Escenario

2

Escenario

3

Escenario

4

Escenario

5

Escenario

6

Escenario

7

Escenario

8

Escenario

9

EIR

Dem

ora

pro

med

io (

s)

TAD EIR


55

7 CONCLUSIONES

Existe una dicotomía entre eficiencia y equidad en la evaluación operacional multimodal de

intersecciones. En el contexto de dicha dicotomía, el TAD es un indicador de eficiencia pero no de

equidad, porque le asigna un peso superior a los modos de mayor demanda y por lo tanto no

balancea las demoras promedio de cada modo. De hecho, en casos donde hay una diferencia muy

grande entre la demanda de un modo y los demás, lo más conveniente para minimizar el TAD es

buscar que el modo mayoritario tenga poca demora, aunque sea a costa de los modos minoritarios

de la intersección. Es decir que si únicamente se busca la minimización del TAD, si un modo tiene

menor demanda, y por lo tanto menor peso en una intersección, tiene una alta probabilidad de tener

demoras superiores a los demás. Eso puede ser más eficiente para la globalidad de la intersección,

pero no es lo más equitativo entre modos.

Debido a lo anterior, además del TAD, se propone el EIR como indicador de la equidad entre

modos, entendida como una situación en que el valor esperado de demora de un usuario no depende

del modo que utiliza. Este indicador utiliza el TAD como insumo para ser calculado y consiste en

la relación entre las demoras promedio de todos los modos. Aunque el TAD es una medida de la

eficiencia y el EIR es un indicador de la equidad, ambos son medidas multimodales y globales de

intersecciones semaforizadas. Juntos, el TAD y el EIR son mediciones útiles y aplicables para

comparar diferentes opciones de diseño geométrico y semafórico desde una perspectiva

multimodal.

El TAD es un indicador de eficiencia relativa, lo que significa que es una medida de la eficiencia

de una intersección particular con una demanda establecida. Por eso, no es útil para comparar

diferentes escenarios de demanda. Por ejemplo, una intersección grande puede tener un TAD = 60

segundos y una pequeña un TAD = 25 segundos, pero no se puede afirmar que la intersección

pequeña es más eficiente que la intersección grande. Cuando la demanda de la intersección cambia,

el valor obtenido del TAD no es comparable con el anterior. El TAD no es útil para comparar

escenarios de cambios de demanda porque es un indicador relativo, no absoluto. En cambio, el

EIR sí es un indicador absoluto porque, aún en escenarios de demanda diferente, los valores

resultantes tienen la misma interpretación y por eso son comparables entre escenarios. Por ejemplo,

un EIR = 1.0 significa “equidad perfecta” en cualquier intersección, cualquiera sea su demanda.

Por otro lado, los indicadores planteados en este trabajo son medidas con fundamento teórico. Las

demoras promedio por usuario, el TAD y el EIR son indicadores de desempeño que pueden ser

aplicados para medir de forma global la calidad del servicio prestada por una intersección

semaforizada. La demora es percibida por todos los usuarios, independientemente de su destino,

su tiempo de viaje total, el propósito del viaje y el modo de transporte. Utilizando el TAD se puede

estimar el desempeño operacional global de una intersección y de ese modo evaluar escenarios de

diseño geométrico y semafórico para encontrar un “óptimo” que beneficie a la mayoría de los

usuarios.

Adicionalmente, el TAD se aplicó en experimentos teóricos y en un caso de estudio para demostrar

que sí funciona como una medida de desempeño multimodal de la operación de intersecciones

semaforizadas. Es una medida de desempeño útil y aplicable en investigaciones (evaluar la

eficiencia de diferentes opciones de diseño en escenarios hipotéticos de demanda) y para casos

prácticos (evaluar la eficiencia del diseño geométrico y semafórico de una intersección particular).


56

El caso de estudio permitió validar los resultados de los experimentos teóricos. La evaluación de

los escenarios 2 y 3 confirmó uno de los hallazgos del experimento de giros canalizados: que los

giros canalizados con semáforo no son eficientes operacionalmente cuando se mide globalmente

con el TAD. Además, tanto en los experimentos teóricos como en el caso de estudio se encontró

que, con excepción de los peatones, la demora promedio de los usuarios de todos los modos es

proporcional a sus respectivas demandas. La demora de los peatones es en gran parte determinada

por los tiempos del semáforo y el diseño geométrico y no por su propia demanda. En cambio, para

los vehículos (privados y de transporte público), su propia demanda sí es determinante de su

demora. Lo anterior se debe a las características del flujo de cada modo.

El TAD presentó poca sensibilidad con los cambios de diseño evaluados en el caso de estudio,

generando dificultades para medir cambios pequeños, como los de los escenarios 2 y 3. Sin

embargo, al ser una variable continua, permite cuantificar las mejoras aun cuando los cambios son

pequeños. Esto es una ventaja adicional (además de la multimodalidad, la universalidad, la

comparabilidad y la transparencia) respecto al NDS.

El TAD (y por lo tanto el EIR) requiere de mucha información para ser calculado y son pocas las

intersecciones en las que se realizan todos los estudios necesarios simultáneamente. Sin embargo,

para el cálculo del NDS también se necesita mucha información (pero sigue siendo un poco menos

que para el TAD).

Finalmente, la metodología propuesta, evaluada y aplicada en este estudio tiene el potencial de ser

utilizada en otros elementos de redes urbanas de transporte. Por ejemplo, para evaluar la eficiencia

global y la equidad entre modos de puentes peatonales, glorietas e intersecciones a desnivel en

zonas urbanas. A continuación se proponen algunos temas con potencial para ser investigados

ampliando lo planteado en este trabajo.

7.1 Investigaciones posteriores

1. Proponer el TAD y el EIR como reemplazo del criterio PV2 del Manual de Señalización

Vial del 2015 del Ministerio de Transporte.

2. Utilizar el TAD y el EIR para evaluar los accesos peatonales a estaciones de TransMilenio

en función de la demanda de cruces peatonales y del sistema troncal.

3. Estudiar la variación y comportamiento del TAD y el EIR a lo largo del día en una

intersección semaforizada.

4. Utilizar el TAD y el EIR para evaluar la conveniencia de glorietas e intersecciones a

desnivel en diferentes escenarios de combinación de demanda peatonal y vehicular.


57

8 REFERENCIAS

Al-Kaisy, A., & Roefaro, S. (2011). Channelized right-turn lanes at signalized intersections: The

U.S. experience. Advances in Transportation Studies, (26), 57–68.

https://doi.org/10.4399/97888548465865

Ardila, A. (1995). Control de la congestión vehicular en Bogotá con herraminetas

Microeconómicas.

Bak, R., & Kiec, M. (2012). Influence of midblock pedestrian crossings on urban street capacity.

Transportation Research Record, (2316), 76–83. https://doi.org/10.3141/2316-09

Banister, D. (2008). The sustainable mobility paradigm. Transport Policy, 15(2), 73–80.

https://doi.org/10.1016/j.tranpol.2007.10.005

Cal y Mayor. (2005). Manual de Planeación de Tránsito y Transporte. Bogotá D. C.

Dowling, R. (2000). Multimodal Corridor Level-of-Service Analysis. Transportation Research

Record, 1802(02), 1–6.

Dowling, R., Flannery, A., Landis, B., Petritsch, T., Rouphail, N., & Ryus, P. (2008). NCHRP 616

- Multimodal Level of Service for Urban Streets. Transportation Research Record: Journal of

the Transportation Research Board. https://doi.org/10.3141/2071-01

Duduta, N., Adriazola-Steil, C., Wass, C., Hidalgo, D., Lindau, L. A., & John, V. S. (2014). Traffic

Safety on Bus Priority Systems.

Duduta, N., Zhang, Q., & Kroneberger, M. (2014). Impact of Intersection Design on Pedestrians’

Choice to Cross on Red. Transportation Research Record: Journal of the Transportation

Research Board, (2464), pp 93–99. https://doi.org/10.3141/2464-12

Getting Started : VISSIM. (2015).

Guttenplan, M., Davis, B., Steiner, R., & Miller, D. (2003). Planning-Level Areawide Multimodal

Level-of-Service Analysis: Performance Measures for Congestion Management.

Transportation Research Record, 1858(1), 61–68. https://doi.org/10.3141/1858-09

Guttenplan, M., Landis, B., Crider, L., & McLeod, D. (2001). Multimodal Level-of-Service

Analysis at Planning Level. Transportation Research Record, 1776(1), 151–158.

https://doi.org/10.3141/1776-20

Hiatt, R. E., Ferrell, C. E., & Letunic, N. (2007). An Alternative to LOS: A Traffic Analysis

Standard Based on Auto Trips Generated, 94102(415).

Hollander, Y., & Liu, R. (2008). The principles of calibrating traffic microsimulation models.

Transportation, 35(3), 347–362. https://doi.org/10.1007/s11116-007-9156-2

Kingsbury, K., Lowry, M., & Dixon, M. (2011). What Makes a “Complete Street” Complete?

Transportation Research Record: Journal of the Transportation Research Board, 2245, 103–

110. https://doi.org/10.3141/2245-13

Lu, G. (Xiao-Z., & Noyce, D. A. (2009). Pedestrian Crossings at Midblock Locations: A Fuzzy

Logic Solution for Existing Signal Operations. Transportation Research Record: Journal of

the Transportation Research Board, 2140, 63–78. https://doi.org/10.3141/2140-07

Ministerio de Transporte. (2015). Manual De Señalización Vial.

NACTO. (2013). Urban Street Design Guide. Nueva York: Island Press.

NACTO. (2018). NACTO.org. Retrieved March 18, 2018, from https://nacto.org/

National Academy of Sciences Engineering and Medicine. (2018). Get Involves With TRB.

Retrieved March 17, 2018, from

http://www.trb.org/GetInvolvedwithTRB/GetInvolvedwithTRB.aspx

New Zeland Transportation Agency. (2009). Pedestrian Planning and Design Guide.

Perone, J., Winters, P., Read, M., & Sankah, I. (2005). Assessing Hierarchy of Needs in Levels of

Service. Tallahassee.


58

Phillips, R., Karachepone, J., & Landis, B. (2001). Multi-Modal Quality of Service Project,

(March), 1–126.

Roess, R. . P., & Prassas, E. . S. (2014). The Highway Capacity Manual: A Conceptual and

Research History, 5, 1–26. https://doi.org/10.1007/978-3-319-05786-6

Rouphail, N., Tarko, A., & Li, J. (n.d.). Traffic flow at signalized intersections. In Traffic Flow

Theory–A State-of-the-art report.

Smith, H. R., Hemily, B., Ivanovic, M., & Fleming, G. (2005). Transit Signal Priority: A Planning

and Implementation Handbook. Transportation Research.

Transport For London. (2010). Traffic Modelling Guidelines.

TRB. (2000). Highway Capacity Manual 2000. https://doi.org/10.1061/(ASCE)HY.1943-

7900.0000746.

TRB. (2010). Highway Capacity Manual 2010.

TRB. (2016). Highway Capacity Manual: A Guide for Multimodal Mobility Analysis.

Vujanić, M., Pešić, D., Antić, B., & Smailović, E. (2014). Pedestrian Risk At the Signalized

Pedestrian Crossing Equipped With Countdown Display. International Journal for Traffic

and Transport Engineering, 4(1), 52–61. https://doi.org/10.7708/ijtte.2014.4(1).04

Western Australia Department of Transport. (2011). Planning and Designing for Pedestrians:

guidelines. https://doi.org/10.1002/ejoc.201200111

Winter, P. et al. (2001). Assessing Level of Service Equally Across Modes, (December).

Winters, P., & Tucker, L. (2004). Creative Solutions for Assessing Level of Service Equally Across

Modes. Transportation Research Record, 1883, 185–191. https://doi.org/10.3141/1883-21


59

9 AGRADECIMIENTOS

A Germán Lleras por su interés y disposición para asesorarme en este trabajo y por los

incontables aprendizajes en cada una de sus clases.

A Álvaro Rodríguez por haberme dado la oportunidad de trabajar como asistente graduado

de investigación y hacer la maestría en la Universidad de los Andes.

A Juliana Cala, David Paris, Juan Camilo Pinzón y Daniel Rosas por acompañar la

experiencia de mi primer trabajo. Gracias adicionales a David por su retroalimentación

generosa de este proyecto de grado.

A Dario Hidalgo por sus recomendaciones constructivas y sus enseñanzas en la clase de

transporte público y en Twitter.

A la Secretaría Distrital de Movilidad (especialmente a Sergio Raúl Tovar Farfán, a Nicolás

Correal y a Diego Parra) por su disposición y atención, por los datos y por el modelo de

microsimulación que me compartieron para realizar el caso de estudio.

A TRANSMILENIO S.A. y especialmente a Antonio Carbonell por permitirme continuar

con mi proyecto de grado durante mis primeros meses de trabajo.

A mi familia y a la vida por darme las condiciones que me han permitido desarrollar mi

vida académica y profesional en los temas que me apasionan.

Tesis para optar al grado de Maestría en ... - Uniandes

Documents

Transcript of Tesis para optar al grado de Maestría en ... - Uniandes