Manual Explotación de la Red Vial
& Sistemas Inteligentes de Transporte
Guía para profesionales!
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Existen diferentes métodos de control que se aplican en las redes regionales de autopistas, autovías, autopistas de alta velocidad y otras carreteras principales. Su objetivo es mejorar o aumentar la capacidad y/o estabilizar el flujo de tránsito y prevenir las condiciones de frenado y arranque repentinos. La estabilidad de flujo también tiene un efecto beneficioso sobre el rendimiento del tránsito. Los métodos incluyen:
Los sistemas de control y gestión del tránsito regional, se comunican con los conductores, generalmente, a través de VMS. Estos por lo general poseen dos o tres filas de caracteres para formar un mensaje. A menudo, se le agrega a estas, señales de control de carril y, algunos países, pictogramas.
Los carteles de Mensajes Variables (VMS) proporcionan en forma táctica, los medios para informar a los conductores de la necesidad de estar al tanto de las condiciones que se aproximan. Los VMS también tiene un papel clave en el plano estratégico, como parte de una herramienta de control regional. Estos Carteles visualizan siempre mensajes cortos, e incluso con la mejora de la incorporación de pictogramas, no puede transmitir la cantidad de información que es posible con el uso de la radio en Ruta (FM), las redes sociales y todos los sistemas de información al conductor a bordo.
Guia de desarrollos de Sistemas: EasyWay ITS Deployment Guideline VMS-DG01 Principles of VMS Design disponible para descargar en: http://dg.easyway-its.eu/DGs2012
La medición de las rampas, es una forma de gestión táctica ampliamente utilizada en Norte América. Se utiliza en menor escala en Europa y en el resto del mundo debido a los problemas prácticos de las compartivamente, autopistas mas cortas y las rampas de acceso con capacidad de cola de vehículos mas limitada. Para este métido de control, es necesario la detección en la autopista o autovía tanto ascendente como descendente del punto de medición. La medición del tránsito se debe llevar a cabo en la rampa a ser liberada en un rango controlado tipicamente por el volúmen del tránsito que circula sobre la autopista principal.
Asimismo los medidores de rampa reducen la probabilidad de descomposición de flujo mediante los niveles de tránsito preventivos en la autopista provocando niveles de control inestables. Si esta inestabilidad ocurre y se producen muchas detenciones y arranques, hay una pérdida significativa de la capacidad y de la formación de largas colas en la autopista debido al volumen de tránsito. El objetivo de medir la rampa es para prevenir o retrasar la generación de una ruptura del flujo, con el fin de maximizar el rendimiento. Uno de los objetivos de la medición es incentivar al tránsito de corta distancia, a desviarse de la autopista. Esto se consigue por:
La medición de las rampas, se implementa mediante la instalación de señales de tránsito en las rampas de acceso para regular el flujo de tránsito en el ingreso de la autopista, durante el momento de pico de tránsito o períodos de congestión. Las señales, controlan la salida de los vehículos de la rampa, frenando el tránsito para permitir la fusión y la separación en pelotones de vehículos, según sea requerido. Es importante tener la capacidad suficiente para poner en cola a los vehículos de tal manera que las otras autopistas y/o carreteras de acceso adyacentes no se ven afectados por las colas de tránsito en espera.
El tiempo de las señales en la rampa, dependerá, en general, de las condiciones de tránsito tanto en llos carriles principales y la rampa de salida. El acceso puede ser regulado independientemente (en cada una de las rampas) o centralizada, con los flujos admitidos en rampas consecutivas y son calculados por un sistema integral de gestión del tránsito. Este sistema requiere:
En la práctica, los sistemas de medición de rampas están situados delante de los puntos de congestión de los "cuello de botella" recurrentes, y cumplen un papel de seguridad además de aliviar la congestión de la línea principal. Los medidores de rampa pueden ser instalados de forma individual o en combinación como un sistema dinámico.
La mayoría de los sistemas de medición de rampa que se han desplegado se basan en la demanda / capacidad o algoritmos de rango de ocupación y no se estan coordinados en grandes áreas. Los sistemas más sofisticados pueden representar condiciones no sólo en los intercambios individuales, sino a lo largo de un gran tramo de la autopista. Una solución coordinada (tal es el caso de: ALINEA en Francia, por la circunvalación de París y la autopista "Ile-de-France") la cual consiste en imponer tasas de ocupación de la autopista, hacia adelante del destino, para cada uno de los sistemas de medición local. El conjunto de las tasas de ocupación están optimizados a para largas longitudes del camino.
Los sistemas de medición rampa, han demostrado ser una forma muy efectiva de mantener un buen nivel de servicio para el tránsito en la autopista, a expensas de aquellos vehículos que esperan para entrar. Esto puede considerarse como el costo que el usuario debe pagar, con el fin de disfrutar de los beneficios de una autopista relativamente fluida. Mediante el espaciando controlado del tránsito, hay menos cola en el carril de aceleración y el ingreso a la autopista de realiza más suavemente, lo que permite el flujo más estable y aumenta el rendimiento general. Esto produce que las velocidades del carril principal de la autopista, pueda incrementarse hasta en un 50%. Si bien se puede considerar un perjuicio para el tránsito las colas en la rampa, este retardo se traduce en una compensación de flujo en la línea principal de tránsito, tanto ascendente como descendente, donde se incluye el tránsito de unión. Asimismo existen otros algoritmos de medición de rampa aún mas sofisticados y por lo tanto más eficaces.
La medición en rampa, no está desarrollada para desalentar a los conductores directamente para que hagan viajes cortos, pero puede tener la ventaja añadida de que podría disuadir a los conductores que hacen viajes cortos, cuando existan otras mejores alternativas.
EasyWay ITS Deployment Guideline TMS-DG03 Ramp Metering Available para descarga en : http://dg.easyway-its.eu/DGs2012
El propósito aquí es adaptar el uso de los carriles disponibles, de acuerdo a las condiciones del tránsito. Esto a menudo implica el manejo del embotellamiento recurrente en un tramo de carretera vinculada a la insuficiente capacidad de la sección, o que dicho embotellamiento se produzca cuando uno o más carriles no estén disponibles. Esta medida abarca los siguientes campos de aplicación:
Ejemplos de usos específicos incluyen:
La implementación del control de carril, requiere recursos tales como: controles automatizados (para verificar la consistencia de las instrucciones proporcionadas por diversas señales de asignación de carril), una barrera modular, o marcación temporal (conos o balizas).
Independientemente del método utilizado, la operación puede ser engorrosa y compleja. Todos los sistemas de control deben ser mantenidos en condiciones de seguridad contra fallos. Por ejemplo:
Los carriles administrados pueden ser aquellos que se construyan específicamente o carriles existentes de vehículos de alta ocupación (HOV) que se convierten en carriles de alta ocupación con pago de peaje (HOT High Occupancy Toll) . Estos funcionan como carriles con peaje utilizando Pago Electrónico de Peaje (ETC Electronic Toll Collection) o Peaje abierto (ORT Open Road Tolling). El pago se aplica a vehículos con un solo ocupante (SOV Single-Occupant Vehicles) y en algunos casos a los vehículos de baja cantidad de ocupantes. Los "Carpools" (automóvil compartido por dos o más ocupantes) generalmente pueden usar los carriles rápidos (Hot), sin cargo para fomentar un mayor uso del HOV. Aquellos vehículos de un sólo ocupante, pagan un peaje variable que depende de la hora del día, el nivel de congestión en los carriles de uso general y de la ocupación de los carriles rápidos (Hot). Los cambios en la demanda de los carriles de uso general a los carriles rápidos, es hacer un mejor uso de la capacidad disponible en éstos al tiempo que mejora el flujo para todos.
Carriles estrechos, desvíos, y los sistemas de tránsito en contra, se presentan a menudo durante la construcción, mantenimiento, ampliación y reconstrucción de autopistas. Estos hechos se convierten en algo común en la red de autopistas y, a menudo crean cuellos de botella graves que requieren medidas tácticas para advertir a los conductores de posibles retrasos. Muy a menudo se utilizan móviles con Generadores Propios para carteles de Mensajes Variables, para dar aviso de perturbación y mostrar el tiempo medio de viaje. A veces se utilizan cámaras para el control de velocidad, con el fin de minimizar el riesgo de accidentes y suavizar los flujos de tránsito.
Prohibir el sobrepaso de un vehículo de carga, que circula generalmente por el carril mas lento. Aplicar esta prohibición de adelantamiento de vehículos pesados es una de las estrattegias que permiten a los gestores de tránsito de carreteras, producir una mejora en el buen desplazamiento del tránsito durante las horas pico. Esta medida de control de tránsito puede mejorar la coexistencia de los vehículos pesados de mercancías, camionetas y autos privados en las redes con altos niveles de tránsito.
Sus objetivos son:
EasyWay ITS Deployment Guideline TMS-DG06 HGV Overtaking Ban disponible para descarga en: http://dg.easyway-its.eu/DGs2012
La gestión dinámica, permite la asignación flexible de los carriles de circulación, los cuales pueden ser modificados a través de VMS, carteles de orientación del tránsito, señales luminosas permanentes, señales de varias caras, marcadores LED del camino, y de instalaciones de direccionamiento y cierre. Las aplicaciones fundamentales de este servicio son: sistemas de flujo de los pelotones de tránsito, asignación de carriles en las intersecciones, asignación de carriles en los túneles.
El reverso dinámico de carriles de dirección, pueden hacerse con los sistemas que utilizan pórticos, pero siempre deben ser validado por el operador. La implementación del flujo de los pelotones a distancia por el operador, puede ser mejor si se utilizan cámaras de vídeo (cerrar el carril, espere a que ningún coche permanece en él, y luego abrirlo en la dirección opuesta).
Tener, flujo o contraflujo de pelotones de vehículos en una autopista, o tener un camino totalmente independiente reversible disponible, nos permite aprovechar la capacidad no utilizada para hacerlo en la dirección del flujo del tránsito en momentos de pico. Los ITS pueden facilitar su implementación y control a través del uso de VMS, señales de control de carril, pórticos controlados remotamente, circuito cerrado de televisión y sensores. Estos carriles reversibles han demostrado ser muy eficaz, en varias ciudades de Estados Unidos y en Barcelona en España . Un sistema de "flujo de pelotones" en la autopista, que conduce a Birmingham, en el Reino Unido ha estado en funcionamiento durante más de 30 años.
Con el fin de añadir capacidad durante los períodos pico de tránsito, pueden implementarse las barreras móviles. Esto funciona en formato similar al contra flujo, pero en lugar de dar paso a la circulación por el carril opuesto, la barrera que divide los carriles literalmente se mueve. Esto añade efectivamente un carril mas a la dirección de pico. Aunque los carriles adicionales suelen estar separados por líneas normales de carriles de pavimento y una barrera móvil, pueden utilizarse señales de control de carril y señales de mensajes dinámicos portatiles (PDMS) los cuales pueden ayudar con esta técnica.
EasyWay ITS Deployment Guideline TMS-DG01 Dynamic Lane Management disponible para descarga en: http://dg.easyway-its.eu/DGs2012
Tambien pueden utilizarse temporalmente las baquinas de la autopista con el objetivo de aumentar la capacidad de la vía cuando sea necesario. El nombre proviene de los carriles de la autopista utilizados en situaciones de emergencia, que originalmente tenían un pavimento relativamente débil, pero que actualmente estan construidos de mejor calidad con el fin de canalizar el tránsito en ciertras situaciones. El objetivo de su utilización es para aumentar el flujo de tránsito con el objetivo de evitar la congestión y reducir la probabilidad de incidentes relacionados con la congestión.
La circulación por la banquina, es similar a la creación de un carril adicional, pero tienen problemas específicos de seguridad cuando los vehículos se detienen ante una avería. Se añade la capacidad, y la seguridad se mantiene gracias a los dispositivos tales como circuito cerrado de televisión con procesamiento de imágenes para detectar un vehículo parado, señales de control de carril y de VMS. Se disponen áreas de refugio seguro para aquellos vehículos que necesiten detenerse cuando la banquina está abierta al tránsito.
La circulación por banquina puede ocurrir en horarios fijos, o ser habilitada automáticamente por la demanda del tránsito, o iniciado por una órden Manual desde un operador de la sala de control. La medida se puede aplicar en los cuellos de botella, las ubicaciones donde es poco probable que se genere inseguridad (puntos negros) y ante recurrente falta de capacidad durante los horarios pico. Algunas autoridades permiten que los autobuses y, en algunos casos, el tránsito (mixto) pueda utilizarse en general dicho carril adicional, en ciertos horarios.
Los ejemplos siguientes muestran el corredor de la banquina en la I-66 en el Condado de Fairfax, Virginia, EE.UU., y un primer plano de la señal y el control de carril.
EasyWay ITS Deployment Guideline TMS-DG04 Hard Shoulder Running disponible para descarga en: http://dg.easyway-its.eu/DGs2012
Aunque se diferencia de otros métodos de control de carretera, el control de los vehículos comerciales, especialmente los vehículos de carga, puede ser una parte importante del control de tránsito. Un sistema de control de carga normalmente utilizará GPS y teléfonos móviles para gestionar la ubicación exacta de un vehículo y su carga en un momento dado. Mediante el uso de este sistema, puede contribuir a la organización del tránsito de mercancías a la una ruta menos congestionada.
Las dificultades de la conducción en camiones y vehículos pesados durante la nieve, por ejemplo, puede aumentar la congestión del tránsito en toda la red. Una posible solución podría ser la organización de los vehículos pesados en convoyes. Este tipo de acción requiere:
EasyWay ITS Deployment Guideline TMS-DG06 HGV Overtaking Ban disponible para descarga en: http://dg.easyway-its.eu/DGs2012
El objetivo mas común de los controles de velocidad es alentatr a los conductores a viajar a una velocidad segura y para mejorar el flujo de tránsito. Son un medio para ayudar a los conductores a viajar a una velocidad constante y apropiada, teniendo en cuenta las condiciones del tránsito y meteorológicas imperantes. Persuadir a los conductores a adoptar velocidades más controlables, tiene necesariamente un efecto tranquilizante y reduce la probabilidad del cambio de carril en forma errática. La fluidez del tránsito permite mayor rendimiento. En algunos casos, estos sistemas también se utilizan para mitigar los efectos ambientales, como la contaminación o el ruido.
Las medidas se aplican generalmente a los tramos de autopista que experimentan congestión recurrente, de detención y arranque en las condiciones del tránsito, incluyendo paradas bruscas que pueden ser causantes de accidentes. Esto funciona:
Aparte de controlar recurrentemente periodos de congestión, la regulación de la velocidad es una herramienta que puede ser utilizada en todo tipo de condiciones de tránsito, incidentes o áreas de accidentes.
Los sistemas de control de velocidad son más comunes en Europa que en los EE.UU. o Japón. Los principales beneficios se relacionan con la fluidez del tránsito, con un mejor rendimiento y una reducción en el índice de accidentes. Las velocidades indicadas son generalmente obligatorias, en lugar de sugeridas, y controladas por cámaras de velocidad. Están dedicadas a la reducción del rango de velocidades individuales en situaciones de no congestión y favorece a terminar con las colas cuando se produce congestión. En algunos sistemas que poseen pantallas de límite de velocidad variable, éstos están acoplados con un sistema automatizado que ejecuta una aplicación con cámaras de vídeo con el grabación del números de matrícula. Asimismo emite citaciones a los conductores que exceden el unmbral del límite de velocidad predeterminado. (Ver Sistemas de Fiscalización)
Los principales beneficios del control de velocidad radica en mejorar la seguridad vial y mejorar los tiempos de viaje. La fluidez del tránsito produce un ligero aumento de la capacidad, y una reducción en el número de accidentes, especialmente los accidentes por imprudencia. Los efectos en la capacidad son pequeñas y no puede resolver la congestión del cuello de botella pero, en en lugares donde la demanda se enfoca en la capacidad, el control de velocidad consiste en evitar la generación de condiciones de parada y arranque. En algunos casos, dependiendo de las condiciones de la carretera y las limitaciones de capacidad, la ruptura del flujo de tránsito puede ser evitada. Estos beneficios se obtienen mediante la reducción del diferencial de velocidad entre los vehículos y la atención puesta por el conductor.
Esta medida requiere:
Monitorear de tránsito es indispensable: la operación puede ser completamente automatizada, pero un operador debe ser capaz de recuperar el control en cualquier momento si se produce un evento inesperado, tal como un accidente o cambio repentino de las condiciones meteorológicas. Esta medida es especialmente adecuado para autopistas urbanas y suburbanas, donde la alta proporción de conductores frecuentes, facilita el cumplimiento de las noramtivas. Los tramos cortos de las autopistas controladas (por lo general unos 10 kilómetros) también promueven la adhesión a las velocidades máximas.
EasyWay ITS Deployment Guideline TIS-DG04 Speed Limit Information disponible para descarga en: http://dg.easyway-its.eu/DGs2012
US Federal Highways Administration Engineering Speed Limits disponible para descarga en: http://safety.fhwa.dot.gov/speedmgt/eng_spd_lmts/
Los límites de velocidad legalmente exigibles pueden requerir el uso de VMS especiales que se asemeja mucho a la señal de límite de velocidad oficial, el cual se monta sobre soportes fijos. Asimismo son complementados por los sistemas de control de la velocidad que utilizan imágenes de una cámara para identificar vehículos por exceso de velocidad como asi tambien a los conductores. En algunas jurisdicciones se requerirá la homologación de los VMS y de otras partes del sistemas, para que se los considere legales.
El control de velocidad se asocia a menudo con el control de carril debido a que ambas medidas generalmente utilizan el mismo equipo de visualización (pórticos y señalización). También se puede utilizar para la gestión de incidentes o de control de tránsito en zonas de trabajo.
Un efecto similar puede lograrse a través de señales de recomendación de velocidad ,las cuales no deben estar necesariamente habilitadas legalmente, aunque tales avisos puedan tener bajo nivel de cumplimiento. Los conductores podrían hacer alusión a confusiones entre las velocidades exigidas (fijas) y las recomendadas (VMS).
El éxito de los sistemas Limite de Velocidad Variable (VSL), requiere que los conductores entiendan, y que razonen sobre los beneficios asociados que conlleva atenerse a la velocidad recomendada. En la mayoría de los casos, el límite de velocidad que aparece debe coincidir con las condiciones que los conductores se encuentran. Habrá algunos casos, cuando las circunstancias lo requieran un límite de velocidad reducida donde la razón es obvia: por ejemplo, cambios ambientales o problemas que se presenten delante, tales como accidentes o zonas de trabajo. Un estudio en el Reino Unido demostró que cuando se visualiza un mensaje en el VMS (Carteles de Información Variable) junto a la restricción de velocidad, se aumentó un 20% el cumplimiento del conductor a la restricción.
EasyWay ITS Deployment Guideline TMS-DG02 Variable Speed Limits disponible para descarga en: http://dg.easyway-its.eu/DGs2012
US Federal Highways Administration Variable Speed Limits disponible para descarga en: http://safety.fhwa.dot.gov/speedmgt/vslimits/
En el control de las autopistas se incluyen aplicaciones de varias técnicas combinadas de gestión automatizada del tránsito, tales como: límites obligatorios de velocidad variable (VSL), medidas para reducir la frecuencia del cambio de carril a través de mensajes tales como "Manténgase en el carril", controles de velocidad y otras medidas para controlar el tránsito. En algunos sistemas (por ejemplo, en el Reino Unido en la autopista alrededor de Londres y Birmingham), la pantalla de límite de velocidad variable está conectada con un sistema automatizado que incluye cámaras de grabación de vídeo de los números de placas, y que emite citaciones a los conductores que exceden el límite de velocidad predeterminada.
Dowling R.G and Elias A. Active Traffic Management for Arterials - A Synthesis of Highway Practice NCHRP Synthesis 447 Transportation Research Board , Washington D.C. USA, 2013 descarga en http://onlinepubs.trb.org/onlinepubs/nchrp/nchrp_syn_447.pdf
Federal Highways Administration Active Traffic Management disponible para descarga en: http://ops.fhwa.dot.gov/atdm/approaches/atm.htm
EasyWay ITS Deployment Guideline TMS-DG04 Hard Shoulder Running disponible para descarga en: http://dg.easyway-its.eu/DGs2012
UK Government gateway to information on Managed Motorways / Smart Motorways disponible para descarga en: https://www.gov.uk/government/collections/smart-motorways
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