estudio de regulación del tránsito de vehículos y peatones en los alrededores de la avenida

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ESTUDIO DE REGULACIÓN DEL
TRÁNSITO DE VEHÍCULOS Y
PEATONES EN LOS ALREDEDORES
DE LA AVENIDA PORTUGAL DE
SALAMANCA.

Autora: Emma Holgado Ruiz.
Director: Dr. Antoni Guasch.
Ingeniería en Organización Industrial.
Septiembre 2012.
ÍNDICE DE CONTENIDOS

I.- MEMORIA
II.- ANEXO DE CÁLCULOS
III.- PLANOS
IV.- PRESUPUESTO
MEMORIA
Estudio de regulación del
tránsito de vehículos y peatones
en los alrededores de la
Avenida Portugal de

Salamanca.
Emma Holgado
Memoria

ÍNDICE

1. INTRODUCCIÓN ................................................................................ 7
1.1. TÍTULO DEL ESTUDIO. .................................................................................................. 8
1.2. OBJETO DEL ESTUDIO. ................................................................................................ 8
1.3. JUSTIFICACIÓN DEL ESTUDIO. .................................................................................. 8
1.4. ESPECIFICACIONES BÁSICAS. .................................................................................. 9
2. INGENIERÍA DE TRÁFICO. .............................................................. 10
2.1. OBJETIVOS DE LA INGENIERÍA DE TRÁFICO. ..................................................... 11
2.2. OBJETIVOS OPERACIONALES DE UN SISTEMA DE CONTROL DE TRÁFICO
URBANO. ...................................................................................................................................... 12
2.3. BENEFICIOS POR EMPLEAR SISITEMAS DE CONTROL DE TRÁFICO
URBANO. ...................................................................................................................................... 13
2.4. ELEMENTOS BÁSICOS EN LA INGENIERÍA DE TRÁFICO. ................................ 14
 COORDINACIÓN DE FLUJO: SEMÁFOROS. .................................................. 15
 DETECTORES DE TRÁFICO. ............................................................................. 19
2.5. MODELOS DE TRÁFICO. ............................................................................................. 23
 MODELOS MACROSCÓPICOS. ......................................................................... 24
 MODELOS MICROSCÓPICOS. .......................................................................... 25
 MODELOS MESOSCÓPICOS. ............................................................................ 26
2.6. SISTEMAS DE CONTROL DE SEÑALES DE TRÁFICO URBANO. .................... 27
 COORDINACIÓN SEMAFÓRICA. ....................................................................... 27
 IDENTIFICACIÓN DE LAS ÁREAS ADECUADAS PARA LA
COORDINACIÓN DE SEÑALES. .......................................................................................... 28
 TÉCNICAS PARA EL CONTROL DE SEÑALES. ............................................. 29
 ARQUITECTURA DE LA RED DE COMUNICACIONES. ................................ 30
 CONTROLES ESPECIALES: SISTEMAS DE PRIORIDAD/EXPULSIÓN. ... 31
M1
Memoria

3. ESTADO DEL ARTE. ....................................................................... 32
3.1. TECNOLOGÍAS ACTUALES. ...................................................................................... 33
 SISTEMAS DE CONTROL DE TIEMPO FIJO. .................................................. 33
 SISTEMAS DE CONTROL DE SEÑALES ADAPTATIVAS AL TRÁFICO. ... 35
4. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA. ............................................. 37
4.1. CRITERIOS PARA LA INSTALACIÓN DE SEMÁFOROS. .................................... 40
5. MODELADO MATEMÁTICO. ........................................................... 44
5.1. JUSTIFICACIÓN DEL PROCEDIMIENTO DE RESOLUCIÓN. .............................. 45
 DATOS E HIPÓTESIS. .......................................................................................... 45
5.2. RUTA A SEGUIR POR LOS VEHÍCULOS. ................................................................ 46
 PLANTEAMIENTO. ................................................................................................ 46
 MARCO TEÓRICO. ................................................................................................ 47
 APLICACIÓN DEL ALGORITMO DE DIJKSTRA. ............................................. 47
 IMPLEMENTACIÓN EN C++ ................................................................................ 49
5.3. VOLÚMENES DE VEHÍCULOS (POR RUTA). .......................................................... 55
 PLANTEAMIENTO. ................................................................................................ 55
 APLICACIÓN. .......................................................................................................... 56
5.4. VOLÚMENES DE VEHÍCULOS (POR SEGMENTO). .............................................. 57
 APLICACIÓN. .......................................................................................................... 57
5.5. CICLOS DE SEMÁFOROS. .......................................................................................... 58
 PLANTEAMIENTO. ................................................................................................ 58
 MARCO TEÓRICO. ................................................................................................ 59
 FASES SEMAFÓRICAS. ....................................................................................... 59
 CÁLCULO DEL CICLO Y REPARTO DE TIEMPOS. ....................................... 60
5.6. FLUIDEZ DEL TRÁFICO. .............................................................................................. 66
 PLANTEAMIENTO. ................................................................................................ 66
 MARCO TEÓRICO. ................................................................................................ 66
 APLICACIÓN. .......................................................................................................... 69
6. ELECCIÓN DE CONFIGURACIONES. ............................................ 70
7. SIMULACIÓN POR COMPUTADOR. ............................................... 73
M2
Memoria

7.1. SIMULACIÓN DE TRÁNSITO VEHICULAR Y PEATONAL: INTRODUCCIÓN. . 75
7.2. SIMULADORES MICROSCÓPICOS DE TRÁFICO. ................................................ 76
 REQUERIMIENTOS DE LOS SIMULADORES MICROSCÓPICOS DE
TRÁFICO. .................................................................................................................................. 78
7.3. RED DE PETRI. ............................................................................................................... 80
 MARCO TEÓRICO. ................................................................................................ 80
 APLICACIÓN. .......................................................................................................... 80
7.4. DATOS A INTRODUCIR EN LA SIMULACIÓN. ....................................................... 84
 MARCO TEÓRICO. ................................................................................................ 84
 APLICACIÓN. .......................................................................................................... 86
7.1. MODELADO EN SIMIO. ................................................................................................ 90
7.2. MODELADO EN AIMSUN. ............................................................................................ 92
8. RESULTADOS. ................................................................................. 97
8.1. MODELADO EN SIMIO. ................................................................................................ 98
8.2. MODELADO EN AIMSUN. ............................................................................................ 99
8.3. COMPARACIÓN DE RESULTADOS ENTRE SIMULADORES. .......................... 102
9. CONCLUSIONES. .......................................................................... 103
10. ESTUDIOS FUTUROS. ............................................................... 106
10.1. INVESTIGACIÓN FUTURA EN SIMIO. ..................................................................... 108
11. BIBLIOGRAFÍA. .......................................................................... 110

M3
Memoria

ÍNDICE DE FOTOS

Foto 2.1: Regulador semafórico………………………………………………….…..17
Foto 2.2. Detector de lazo en la Avenida de Torres Villarroel, Salamanca……..22
Foto 4.1: Intersección entre las Avenidas Portugal y Torres Villarroel de
Salamanca…………………………………………………………………………..….39
Foto 6.1: Foto aérea de la intersección en el estado actual………………………77
Foto 6.2: Foto aérea de la intersección simulando la existencia de una rotonda
en ella………………………………………………………………………………..….77

M4
Memoria

ÍNDICE DE GRÁFICAS

Gráfico 2.1. Ejemplo de coordinación de tiempos en verde para semáforos de
una misma vía………………………………………………………………….…..…..28
Gráfico 5.1.- Estado actual de circulación vehicular……………………..…..…...49
Gráfico 5.2.- Ejemplo de un modelo de colas sencillo…………………….…...…70
Gráfico 6.1.- Configuración 2 para el circulación vehicular……………..…..……75
Gráfico 7.1: Métodos para estudiar un sistema………………………….…....……79
Gráfico 7.2.- Ejemplo de un sistema viario y su representación……….…..…....84
Gráfico 7.3.- Red de Petri que simula la red semafórica de la intersección
estudiada…………………………………………………………………………..……86
Gráfico 7.4.- Apariciones de peatones en el sistema (en segundos)……….…90
Gráfico 7.5.- Imagen de la intersección según el programa……………….……91
Gráfico 7.6.- Imagen del horario establecido para cada servidor/semáforo….92
Gráfico 7.7.- Imagen de la intersección según el programa, en el momento de la
simulación………………………………………………………………………...…….92
Gráfico 7.8.- Imagen de la intersección según el programa………………….…..93
Gráfico 7.9.- Ejemplo de definición de un segmento………………………………94
Gráfico 7.10.- Imagen de la intersección junto a los puntos de origen y fin de
cada tramo……………………………………………………………………...………94
Gráfico 7.11.- Definición de volúmenes existentes en la intersección…….…..95
Gráfico 7.12.- Posibilidades añadidas para definir volúmenes, como es
especificar día de la semana…………………………………………………...…….95
Gráfico 7.13.- Definición de ciclos y fases semafóricos…………………….……..96
Gráfico 7.14.- Definición de ciclos y fases semafóricos…………….……………..96
Gráfico 7.15.- Ejemplo de simulación con semáforos……………………………..97
Gráfico 7.16.- Ejemplo de simulación con semáforos y rotonda…………….……97
Gráfico 8.1.- Resultados de Simio de una de las configuraciones de la
simulación…………………………………..……………………………………….….99
Gráfico 8.2.- Ejemplo de simulación con semáforos en ciclo actual…………..100
Gráfico 8.3.- Ejemplo de simulación con semáforos en ciclo óptimo……….….101
Gráfico 10.1.- Imagen de la intersección según el programa……………………108
Gráfico 10.2.- Imagen de los procesos que rigen los cambios semafóricos….109

M5
Memoria

ÍNDICE DE TABLAS

Tabla 4.1. Intensidades mínimas durante más de ocho horas para considerar la
instalación de semáforos......................................................................................41
Tabla 4.2. Intensidades mínimas para que las demoras justifiquen la instalación
de semáforos…………………………………………………………………………...42
Tabla 5.1.- Distancias de los distintos segmentos………………………………....48
Tabla 5.2.- Datos a introducir en el programa implementado en C++…………...56
Tabla 5.3.- Distancias mínimas para cada posible ruta…………………………...58
Tabla 5.4.- Volumen de vehículos que comienzan la ruta en cada nodo….……59
Tabla 5.5.- Matriz de probabilidades………………………………………………...59
Tabla 5.6.- Volumen de vehículos para cada una de las rutas…………………..60
Tabla 5.7.- Volumen de vehículos en cada segmento………………………….…61
Tabla 5.8.- Volumen de vehículos en cada segmento…………………………….61
Tabla 5.9.- Ejemplo de dos ciclos semafóricos con datos matemáticamente
óptimos………………………………………………………………………………….69
Tabla 7.1.- Apariciones de peatones en el sistema (en segundos)………………92
Tabla 8.1.- Ejemplo de simulación con semáforos en ciclo actual……………...100
Tabla 8.2.- Ejemplo de simulación con semáforos en ciclo óptimo…………..…101
Tabla 8.3.- Ejemplo de simulación con semáforos y rotonda……………….…..102

M6
Memoria

1. INTRODUCCIÓN

M7