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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
Unda Venegas, José Rafael
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
Unda Venegas, José Rafael
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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
Unda Venegas, José Rafael
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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
Unda Venegas, José Rafael
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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.
Unda Venegas, José Rafael
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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.
Unda Venegas, José Rafael
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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).
Unda Venegas, José Rafael
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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
Unda Venegas, José Rafael
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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).
Unda Venegas, José Rafael
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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
Unda Venegas, José Rafael
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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,
Unda Venegas, José Rafael
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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
Unda Venegas, José Rafael
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).
Unda Venegas, José Rafael
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,
Unda Venegas, José Rafael
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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
Unda Venegas, José Rafael
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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
Unda Venegas, José Rafael
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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.
Unda Venegas, José Rafael
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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.
Unda Venegas, José Rafael
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.
Unda Venegas, José Rafael
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)
Unda Venegas, José Rafael
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.
Unda Venegas, José Rafael
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.
Unda Venegas, José Rafael
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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
Unda Venegas, José Rafael
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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
Unda Venegas, José Rafael
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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.
Unda Venegas, José Rafael
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)
Volumen de peatones cruzando (peatones/h)
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)
Volumen de peatones cruzando (peatones/h)
Caso 3
VAD PAD TAD
Unda Venegas, José Rafael
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)
Volumen vehicular que se aproxima a la intersección (vehículos/h)
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)
Volumen vehicular que se aproxima a la intersección (vehículos/h)
Caso 3
VAD PAD TAD
Unda Venegas, José Rafael
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
600 Caso 3 Caso 3 Caso 3 Caso 3
800 Caso 1 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)
Volumen vehicular que se aproxima a la intersección (vehículos/h)
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)
Volumen vehicular que se aproxima a la intersección (vehículos/h)
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)
Volumen vehicular que se aproxima a la intersección (vehículos/h)
Caso 3
10-20 20-30 30-40
Unda Venegas, José Rafael
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.
Unda Venegas, José Rafael
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).
Unda Venegas, José Rafael
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
Unda Venegas, José Rafael
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.
Unda Venegas, José Rafael
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.
Unda Venegas, José Rafael
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)
Volumen de peatones cruzando (peatones/h)
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)
Volumen de peatones cruzando (peatones/h)
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)
Volumen de peatones cruzando (peatones/h)
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)
Volumen de peatones cruzando (peatones/h)
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)
Volumen de peatones cruzando (peatones/h)
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)
Volumen de peatones cruzando (peatones/h)
Caso 2.3
VAD PAD TAD
Unda Venegas, José Rafael
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)
Volumen vehicular (vehículos/h)
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)
Volumen vehicular (vehículos/h)
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)
Volumen vehicular (vehículos/h)
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)
Volumen vehicular (vehículos/h)
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)
Volumen vehicular (vehículos/h)
Caso 2.3
VAD PAD TAD
Unda Venegas, José Rafael
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)
Volumen vehicular (vehículos/h)
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)
Volumen vehicular (vehículos/h)
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)
Volumen vehicular (vehículos/h)
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)
Volumen vehicular (vehículos/h)
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)
Volumen vehicular (vehículos/h)
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)
Volumen vehicular (vehículos/h)
Caso 2.3
0-20 20-40 40-60 60-80 80-90
Unda Venegas, José Rafael
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
800 Caso 1.3 Caso 2.3 Caso 2.3 Caso Base Caso Base Caso Base Caso Base Caso Base
1000 Caso 1.3 Caso 1.2 Caso 2.3 Caso Base Caso Base Caso Base Caso Base Caso Base
1200 Caso 1.3 Caso 1.2 Caso 1.2 Caso Base Caso Base Caso Base Caso Base Caso Base
1400 Caso 1.3 Caso 1.2 Caso 1.2 Caso Base Caso Base Caso Base Caso Base Caso Base
1600 Caso 1.3 Caso 1.2 Caso 1.2 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.
Unda Venegas, José Rafael
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).
Unda Venegas, José Rafael
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.
Unda Venegas, José Rafael
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)
Unda Venegas, José Rafael
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
Unda Venegas, José Rafael
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
Unda Venegas, José Rafael
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.
Unda Venegas, José Rafael
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.
Unda Venegas, José Rafael
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
Unda Venegas, José Rafael
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.
Unda Venegas, José Rafael
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)
Unda Venegas, José Rafael
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).
Unda Venegas, José Rafael
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
Unda Venegas, José Rafael
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.
Unda Venegas, José Rafael
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 =
Unda Venegas, José Rafael
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)
Unda Venegas, José Rafael
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
Unda Venegas, José Rafael
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).
Unda Venegas, José Rafael
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.
Unda Venegas, José Rafael
57
8 REFERENCIAS
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U.S. experience. Advances in Transportation Studies, (26), 57–68.
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Microeconómicas.
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Dowling, R. (2000). Multimodal Corridor Level-of-Service Analysis. Transportation Research
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Unda Venegas, José Rafael
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.
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