TTE242

ANÁLISIS DE FOCOS DE CONFLICTO VEHICULAR Y PROPUESTAS DE SOLUCIÓN DE DISEÑO GEOMÉTRICO VIAL ENTRE LA SALIDA DE LA UNIVERSIDAD CATÓLICA DE TEMUCO Y LA AVENIDA RUDECINDO ORTEGA, TEMUCO, REGION DE LA ARAUCANIA, CHILE.

Proyecto de título para optar al título de Ingeniero Civil en Obras Civiles

Por:

Marco Samuel Malio Salinas

Temuco, Chile

Abril 2023

ANÁLISIS DE FOCOS DE CONFLICTO VEHICULAR Y PROPUESTAS DE SOLUCIÓN DE DISEÑO GEOMETRICO VIAL ENTRE LA SALIDA DE LA UNIVERSIDAD CATÓLICA DE TEMUCO Y LA AVENIDA RUDECINDO ORTEGA, TEMUCO, REGION DE LA ARAUCANIA, CHILE.

Proyecto de título para optar al título de Ingeniero Civil en Obras Civiles

Por:

Marco Samuel Malio Salinas

Profesor guía

M.Sc. Ing. Roberto Torres Hoyer

Temuco, Chile

Abril 2023

COMISIÓN EXAMEN DE TÍTULO

Este Examen de Título ha sido realizado en el Departamento de Obras Civiles y Geología:

Profesor guía:

Sr. Roberto Torres Hoyer

M.Sc (c) Ingeniería Vial

Departamento de Obras Civiles y Geología, Facultad de Ingeniería, Universidad Católica de Temuco

Profesor informante

Sr. Ricardo Picón Rodríguez

Dr. (c) Ingeniería Estructural

Departamento de Obras Civiles y Geología, Facultad de Ingeniería, Universidad Católica de Temuco

Temuco

de

de 2023

iii

Profesor informante

Sr. Carlos Cacciuttolo Vargas

M.Sc (c) en Gestión y Planificación Ambiental

Departamento de Obras Civiles y Geología, Facultad de Ingeniería, Universidad Católica de Temuco

Ministro de Fe:

Sr. Daniel Gallegos Casanova

Ingeniero Civil en Obras Civiles

Departamento de Obras Civiles y Geología, Facultad de Ingeniería, Universidad Católica de Temuco

Temuco

de

de 2023

iv

ÍNDICE DE CONTENIDOS

CAPÍTULO I INTRODUCCIÓN................................................................................ 3

1.1 GENERALIDADES...................................................................................... 3

1.2 JUSTIFICACIÓN ......................................................................................... 5

1.3 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA.................................................... 5

1.4 OBJETIVOS.................................................................................................. 6

1.4.1

Objetivo general .................................................................................... 6

1.4.2

Objetivos específicos ............................................................................. 6

1.5 ALCANCES................................................................................................... 7

1.6 LIMITACIONES .......................................................................................... 7

1.7 UBICACIÓN DE LA ZONA DE ESTUDIO .............................................. 7

CAPÍTULO II ESTADO DEL ARTE....................................................................... 10

2.1 ANTECEDENTES DEL PROBLEMA..................................................... 10

2.2 ANTECEDENTES INTERNACIONALES.............................................. 10

2.2.1 Análisis del flujo de tráfico vehicular a través de un modelo macroscópico ....................................................................................................... 10

2.2.2

Implementación del software “Parametrizador Semafórico”......... 11

2.2.3 Propuesta de solución integral en la Av. Del Aire entre las Avenidas Aviación, San Luis y Rosa Toro, mediante un análisis de la congestión vehicular aplicando la metodología HMC 2010 ............................................... 12 Influencia del diseño de un sistema de líneas de espera aplicado en los semáforos de la calle Cajamarca entre calles Ancash y Libertad de la ciudad de Huancayo-Junín para la mejora de la movilidad vehicular en el año 2016 12 Reprogramación de semáforos usando ProModel para disminuir la congestión vehicular en una vía semaforizada en la ciudad de Cajamarca... 13 2.2.4 2.2.5

2.3 ANTECEDENTES NACIONALES .......................................................... 14

v

2.3.1

Estudio de gestión de tránsito para la localidad de Tirúa............... 14

2.3.2 Uso del diagrama fundamental macroscópico (MFD) para el análisis de intersecciones semaforizadas ........................................................................ 15 Propuesta de modelo de simulación en tráfico vehicular, para reducir tiempos de viaje Caso: Avenida Vitacura (200-2900) ...................................... 16 Sistema context-aware para la selección y parametrización de mecanismos de diseminación en redes vehiculares AD-HOC ......................... 16 Towards a Context-aware Dissemination Mechanism for Vehicular Networks .............................................................................................................. 18 2.3.3 2.3.4 2.3.5

CAPÍTULO III MARCO TEÓRICO ....................................................................... 19

3.1 NIVEL DE SERVICIO O SERVICIABILIDAD ..................................... 19

3.2 USUARIO .................................................................................................... 20

3.3 CONFLICTOS VEHICULARES .............................................................. 21

3.4 TÉCNICA DEL VEHÍCULO FLOTANTE ............................................. 21

3.5 MÉTODO DE DEMORAS POR DETENIMIENTO DEL VEHÍCULO 21

3.6 FLUJO FORZADO .................................................................................... 22

3.7 FLUJO LIBRE ............................................................................................ 22

3.8 INTERSECCIÓN........................................................................................ 23

3.9 ELEMENTO REGULADOR DEL TRÁNSITO...................................... 23

3.10 ACCESO ...................................................................................................... 24

3.11 CAMINO COLECTOR.............................................................................. 24

3.12 MÉTODO CIENTÍFICO ........................................................................... 24

CAPÍTULO IV METODOLOGÍA............................................................................ 25

4.1 METODOLOGÍA IMPLEMENTADA .................................................... 25

4.1.1

Técnica del vehículo flotante .............................................................. 27

4.1.2

Método de demoras por detenimiento del vehículo.......................... 29

vi

4.1.2.1

Sectores de aplicación del método de demoras por detenimiento del

vehículo 31

4.1.3

Levantamiento topográfico ................................................................ 32

4.1.4

Método de conteo para obtención de volúmenes de flujos vehiculares 36

4.2 PROCEDIMIENTO METODOLÓGICO ................................................ 37

4.2.1

Esquema metodológico ....................................................................... 37

4.2.2

Técnica del vehículo flotante .............................................................. 38

4.2.3

Método de demoras por detenimiento del vehículo.......................... 39

4.2.4

Levantamiento topográfico ................................................................ 39

4.2.5

Método de conteo para obtención de volúmenes de flujos vehiculares 40

CAPÍTULO V RESULTADOS Y DISCUSIÓN ...................................................... 42

5.1 PRESENTACIÓN DE LOS RESULTADOS DE ANÁLISIS VIAL......42

5.1.1

Técnica del vehículo flotante .............................................................. 42

5.1.2

Resultados del método de demoras por detenimiento del vehículo en

Zona A 42

5.1.3

Resultados del método de demoras por detenimiento del vehículo en

Zona B 43

5.1.4

Resultado del análisis volúmenes de flujos vehiculares ................... 44

5.2 RESULTADOS LEVANTAMIENTO TOPOGRÁFICO .......................45

5.3 ANÁLISIS DE RESULTADOS ................................................................. 46

5.3.1

Resultados de serviciabilidad ............................................................. 46

5.3.2

Análisis de volúmenes de flujos vehiculares ..................................... 47

5.3.3

Análisis faltas a las normas de tránsito ............................................. 47

5.3.4

Propuesta geométrica ......................................................................... 48

5.3.4.1

Propuesta 1, túnel intercampus ......................................................... 48

vii

5.3.4.2

Propuesta 2, levantamiento de cota en sector de la intersección....... 49

CAPÍTULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ............................50

6.1 CONCLUSIONES....................................................................................... 50

6.2 RECOMENDACIONES............................................................................. 52

CAPÍTULO VII REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS......................................... 53

CAPÍTULO VIII ANEXOS ....................................................................................... 56

ANEXO 1 TOMA DE DATOS PARA MÉTODO DE DEMORAS POR DETENIMIENTO DEL VEHÍCULO EN INTERSECCIÓN ESTUDIADA EN ZONA A ................................................................................................................... 56

Demoras mañana ................................................................................................ 56

Demoras medio día ............................................................................................. 56

Demoras tarde ..................................................................................................... 57

ANEXO 2 TOMA DE DATOS PARA MÉTODO DE DEMORAS POR DETENIMIENTO DEL VEHÍCULO EN INTERSECCIÓN ESTUDIADA EN ZONA B ................................................................................................................... 58

Demoras mañana ................................................................................................ 58

Demoras medio día ............................................................................................. 58

Demoras tarde ..................................................................................................... 59

ANEXO 3 DIRECCIONES DE ANÁLISIS PARA ESTUDIO DE FLUJO......60

ANEXO 4 NUBE DE PUNTOS REALIZADO EN EL LEVANTAMIENTO TOPOGRÁFICO .................................................................................................... 61 ANEXO 5 TOMA DE DATOS PARA ANÁLISIS DE VOLÚMENES DE FLUJOS VEHICULARES ..................................................................................... 62

Volumen 3’ horario mañana .............................................................................. 62

Volumen 3’ horario medio día ........................................................................... 62

Volumen 3’ horario tarde................................................................................... 62

Volumen 1’ horario mañana .............................................................................. 63

viii

Volumen 1’ horario medio día ........................................................................... 63

Volumen 1’ horario tarde................................................................................... 63

Volumen 4 horario mañana ............................................................................... 64

Volumen 4 horario medio día ............................................................................ 64

Volumen 4 horario tarde .................................................................................... 65

Volumen 2 horario mañana ............................................................................... 65

Volumen 2 horario medio día ............................................................................ 65

Volumen 2 horario tarde .................................................................................... 66

Volumen 5 horario mañana ............................................................................... 66

Volumen 5 horario medio día ............................................................................ 66

Volumen 5 horario tarde .................................................................................... 67

ANEXO 6 EMPLAZAMIENTO DE ESTACIONES TOTALES ......................68

ANEXO 7 PROPUESTAS GEOMÉTRICAS ...................................................... 70

Solución geométrica numero 1........................................................................... 70

Solución geométrica numero 2........................................................................... 72

ANEXO 8 TOPOGRAFÍA SECTOR DE ANÁLISIS ......................................... 75

Topografía existente............................................................................................ 75

Topografía modificada por la propuesta geométrica ...................................... 75

ÍNDICE DE IMÁGENES

Ilustración 1 Área con problemática de conflictos vehiculares presentes....................... 8 Ilustración 2 Área en la que se realizará el levantamiento topográfico .......................... 9 Ilustración 3 Comparación entre la demanda vehicular y la oferta vial en una zona urbana ...................................................................................................................................... 26 Ilustración 4 Recorridos posibles en el área de estudio ................................................ 27 Ilustración 5 Recorrido vehículo de prueba .................................................................. 27 Ilustración 6 Sector con problemática a estudiar .......................................................... 28

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Ilustración 7 Sectores de aplicación método de demoras por detenimiento del vehículo ...................................................................................................................................... 31 Ilustración 8 Puntos referenciales para el levantamiento topográfico........................... 33 Ilustración 9 Estación total............................................................................................ 34 Ilustración 10 Brújula Brunton ..................................................................................... 34 Ilustración 11 Cinta métrica.......................................................................................... 35 Ilustración 12 Prisma .................................................................................................... 35 Ilustración 13 Jalón porta prisma .................................................................................. 35 Ilustración 14 Trípode................................................................................................... 36 Ilustración 15 Esquema metodológico .......................................................................... 37 Ilustración 16 Mapa topográfico de la zona donde se implementará la solución planteada ...................................................................................................................................... 46 Ilustración 17 Recorridos con infracción de tránsito leve............................................. 48 Ilustración 18 Dimensiones mínimas requeridas para diseño de un túnel .................... 49 Ilustración 19 Estación total ubicada en círculo indicador naranjo .............................. 68 Ilustración 20 Estación total ubicada en círculo indicador amarillo ............................. 69 Ilustración 21 Solución geométrica propuesta número 1 .............................................. 70 Ilustración 22 Solución geométrica propuesta número 1 en conjunto a la infraestructura existente ........................................................................................................................ 70 Ilustración 23 Recorridos posibles de solución número 1 ............................................ 71 Ilustración 24 Vista en elevación de la solución número 1........................................... 71 Ilustración 25 Solución geométrica propuesta número 2 ubicación de la elevación .... 72 Ilustración 26 Vista en elevación de la solución número 2........................................... 72 Ilustración 27 Solución geométrica propuesta número 2 en conjunto a la infraestructura existente ........................................................................................................................ 73 Ilustración 28 Solución geométrica propuesta número 2 .............................................. 74 Ilustración 29 Recorridos posibles de solución número 2 ............................................ 74 Ilustración 30 Mapa topográfico terreno existente........................................................ 75 Ilustración 31 Mapa topográfico terreno modificado.................................................... 75

ÍNDICE DE TABLAS

Tabla 1 Coordenadas estándar UTM del área con problemática presente ...................... 7 Tabla 2 Coordenadas UTM del área donde se realizará el levantamiento topográfico... 8

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Tabla 3 Duración de las grabaciones ............................................................................ 25 Tabla 4 Modelo de tabla para toma de datos para técnica del vehículo flotante........... 28 Tabla 5 Obtención de nivel de confiabilidad auto flotante ........................................... 28 Tabla 6 Niveles de servicio carretera no semaforizada................................................. 29 Tabla 7 Formato guía para toma de muestras ............................................................... 30 Tabla 8 Niveles de servicio por detenimiento del vehículo .......................................... 31 Tabla 9 Resultados método auto flotante ...................................................................... 42 Tabla 10 Resultados obtenidos por el método de demoras por detenimiento del vehículo Zona A .......................................................................................................................... 43 Tabla 11 Demora total para cada horario de muestreo Zona A .................................... 43 Tabla 12 Resultados obtenidos por el método de demoras por detenimiento del vehículo Zona B........................................................................................................................... 43 Tabla 13 Demora total para cada horario de muestreo Zona B..................................... 44 Tabla 14 Cantidad de flujo en las vías principales........................................................ 44 Tabla 15 Flujo total de la intersección estudiada .......................................................... 44 Tabla 16 Composición volumen saliente de La Universidad........................................ 45 Tabla 17 Composición porcentual del volumen saliente de La Universidad................ 45

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AGRADECIMIENTOS

Agradezco a Dios primeramente y a mi familia por el apoyo incondicional. Por darme la fuerza y el ánimo a lo largo de mis años de estudio.

Agradezco a los profesores por su dedicación y compromiso en la labor de la enseñanza.

A todos los miembros administrativos por su esfuerzo en el desempeño de sus funciones, logrando el correcto funcionamiento del departamento como ente educativo funcional. Mi sincera gratitud a mi profesor guía Roberto Torres Hoyer por la orientación y preocupación demostrada a lo largo de este importante proceso académico y personal.

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ANÁLISIS DE FOCOS DE CONFLICTO VEHICULAR Y PROPUESTAS DE SOLUCIÓN DE DISEÑO GEOMÉTRICO VIAL ENTRE LA SALIDA DE LA UNIVERSIDAD CATÓLICA DE TEMUCO Y LA AVENIDA RUDECINDO ORTEGA, TEMUCO, REGIÓN DE LA ARAUCANÍA, CHILE.

RESUMEN

Autor Marco Samuel Malio Salinas Profesor guía Roberto José Torres Hoyer

La congestión de tránsito ha ido en aumento en gran parte del mundo, tanto en países en vías de desarrollo o en países desarrollados, y todo indica que seguirá agravándose, constituyendo un peligro que cierne sobre la calidad de la vida urbana. El explosivo aumento del parque de automóviles y el indiscriminado uso, por razones de comodidad o estatus, especialmente en los países en desarrollo, ejercen una gran y creciente presión sobre la capacidad de las vías públicas existentes. En la presente investigación se analizan los focos de conflicto vehicular en los horarios punta; en la zona ubicada entre la Universidad Católica de Temuco Campus San Juan Pablo II y la Avenida Rudecindo Ortega, Temuco, región de la Araucanía, Chile. El análisis de los focos de conflicto, se realizó mediante la medición del nivel de servicio de la zona antes mencionada. Para esto se aplicaron dos metodologías distintas: la técnica del vehículo flotante; para esta técnica se escogió una ruta a seguir dentro del área de estudio, durante las horas punta en los días de máximo flujo vehicular. Obteniendo el nivel de servicio como el porcentaje de tiempo detenido con respecto al tiempo total de viaje. El método de demoras por detenimiento del vehículo fue considerado; donde se midió el tiempo promedio que se está detenido en la intersección, utilizando grabaciones del área de estudio en sus horarios de máximo flujo vehicular. Obtenido el nivel de servicio de la zona, se analizó los flujos vehiculares en las principales direcciones presentes en el sector. Se realizó un levantamiento topográfico en un sector aledaño utilizando la estación total. Con los datos obtenidos del nivel de servicio en distintos sectores de la infraestructura existente, además de los volúmenes de flujo presentes en las rutas primarias como secundarias. Se crearon las propuestas de alternativas geométricas viales mediante el Software AutoCAD. Se buscó que con estas propuestas se lograra satisfacer las posibilidades de movimiento existentes, sin que fuera necesario incurrir en faltas a las normas del tránsito, como ocurre con la infraestructura existente. También se puso énfasis en una solución que no necesitara de semáforos como principal medio de control de tránsito.

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ABSTRACT

Traffic congestion has been increasing in much of the world, both in developing and developed countries, and all indications are that it will continue to worsen, constituting a certain danger to the quality of urban life. The explosive increase in the number of cars and their indiscriminate use for reasons of convenience or status, especially in developing countries, are putting increasing pressure on the capacity of existing public roads. The present investigation analyzes the vehicular conflict hotspots during rush hours in the area located between the Catholic University of Temuco Campus San Juan Pablo II and Rudecindo Ortega Avenue, Temuco, Araucanía Region, Chile. The analysis of the conflict areas was carried out by measuring the level of service in the aforementioned area. For this purpose, two different methodologies were applied: the floating vehicle technique; for this technique, a route was chosen to be followed within the study area, during peak hours on days of maximum vehicular flow. The level of service was obtained as the percentage of stopped time with respect to the total travel time. The method of delays due to vehicle stopping was considered; where the average time spent stopped at the intersection was measured, using recordings of the study area during peak hours. Once the level of service of the area was obtained, the vehicular flows in the main directions present in the sector were analyzed. A topographic survey was carried out in a neighboring sector using the total station. With the data obtained on the level of service in different sectors of the existing infrastructure, in addition to the flow volumes present in the primary and secondary routes. Proposals for road geometric alternatives were created using AutoCAD software. These proposals were intended to satisfy the existing possibilities of movement, without the need to violate traffic regulations, as is the case with the existing infrastructure. Emphasis was also placed on a solution that did not require traffic lights as the main means of traffic control.

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CAPÍTULO I INTRODUCCIÓN

1.1 GENERALIDADES

Las últimas décadas han visto un aumento explosivo de la cantidad de vehículos motorizados en los países en vías de desarrollo (Bull, 2003). Esto ayudado por la producción en masas de los países industrializados, lo que provocó un aumento en la accesibilidad para las personas. Debido a esto los Estados Nación han tenido la gran tarea de regularizar este nuevo parámetro incorporado a la sociedad. Ya que se vieron en la necesidad de incorporar nuevas regulaciones. Como la creación de nuevas normativas para educar a los conductores sobre las leyes de tránsito a seguir, leyes enfocadas no solo en resguardar al conductor; como es el caso de (Comisión Nacional de Seguridad de Tránsito, s.f.) creada en 1993. Ya que se debió incluir a los peatones y posteriormente a los ciclistas a este nuevo hábitat urbano. También se trabajó en estandarizar la forma de construir las carreteras y caminos por los cuales transitarían los vehículos. Esto mediante manuales que establecen los límites geométricos que deben cumplir las carreteras, caminos y cualquier elemento dentro de estos, un ejemplo de esto es (Dirección de Vialidad, 2021) creada en 1953. Con el objetivo de dar una buena serviciabilidad a los usuarios, en el sentido estructural y de comodidad. Una problemática que surgió de esto es la dificultad de balancear la demanda del flujo vehicular con la capacidad ofrecida por las carreteras. Ya que a medida que crecían las ciudades, naturalmente aumentaba la demanda vehicular. Por el contrario, la capacidad de las carreteras no crecía de manera natural. Y al aumentar la demanda de una carretera es necesario crear nueva infraestructura. Lo que es un proceso lento y costoso, por lo que se debe realizar una planeación exhaustiva de como disponer nueva infraestructura en un espacio acotado, establecido con anterioridad. La interacción entre estos dos parámetros lleva eventualmente al aumento en los focos de conflicto vehicular. Este aumento en los focos de conflicto vehicular, y la necesidad de controlar las masivas cantidades de vehículos. Provocó un aumento en la utilización de elementos reguladores del tránsito. Por ser un método barato y de rápido control al parque automovilístico otorgando la seguridad vial sin la necesidad de invertir en la construcción de nueva infraestructura. Esta conducta arraigada con el tiempo, logró proveer a las ciudades de seguridad vial. A cambio del aumento considerable en los conflictos vehiculares, representados como: la disminución en

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las velocidades de circulación, aumento en las colas de espera, aumento en los tiempos de demora. “El hombre se ha visto en la necesidad de crear medios para regular y controlar la circulación de los automóviles, siendo los semáforos un factor importante para la regulación del tránsito en las intersecciones viales” (Fernández, 2012) . Solución capaz de mitigar estos conflictos, pero no de eliminarlos, ya que el aumento en la cantidad de vehículos está ligado al aumento poblacional. Con todo lo mencionado sería incorrecto pensar que se ha dejado de lado la construcción de nuevas infraestructuras para enfrentarse a estas problemáticas. Esto se puede contrastar directamente con el área de estudio seleccionada para este proyecto. Ya que se han realizado fuertes mejoras a la infraestructura existente en los años 2017-2018. Implementando mejoras tanto para los asistentes como para el transporte público que transita al interior del Campus. Durante estos años se mejoró la intersección antigua, la cual contaba con una capacidad vehicular considerablemente menor a la actual. Mejorando los sistemas de semáforos, específicamente aumentado la cantidad de estos, ofreciendo mayor seguridad vial de la existente sin estos. A pesar de esto, en este proyecto se buscará mejorar la situación actual de la zona escogida. Intentando dar una solución que no precise la necesidad de elementos reguladores del tránsito. En el primer capítulo de este proyecto, se esbozan las nociones preliminares del documento, en donde se indica los objetivos del proyecto además de enmarcar la problemática. En el segundo capítulo se establecerá el marco teórico, buscando establecer un contexto de partida para la compresión de lo expuesto en todo lo que corresponda a la metodología y los resultados. El tercer capítulo estará orientado a explicar las metodologías aplicadas, además del procedimiento metodológico a utilizar para el análisis de la problemática previamente establecida. En el cuarto capítulo se obtendrán los resultados de los métodos aplicados y se propondrá la solución a la problemática en base a estos. En el capítulo quinto se darán las conclusiones finales del presente documento.

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1.2 JUSTIFICACIÓN

El diseño geométrico es la parte más importante dentro de un proyecto de construcción o mejoramiento de una vía, pues allí se determina su configuración tridimensional, es decir, la ubicación y la forma geométrica definida para los elementos de la carretera; de manera que ésta sea funcional, segura, cómoda, estética, económica y compatible con el medio ambiente. (Hudiel, 2017). Con este proyecto se busca: Mejorar el nivel de servicio de la zona de estudio y mejorar la seguridad vial de los conductores. Esta se ha visto fuertemente afectada, debido a que esta zona es un punto de convergencia en el que desembocan flujos vehiculares, provenientes de pistas colectoras tanto de entrada como de salida de la Avenida, en ambos lados de la carretera. También es el sector en el que es posible para el conductor realizar el cambio de sentido en la Avenida, en pos de ingresar a estas pistas colectoras o simplemente para cambiar de sentido. Todas estas situaciones se dan en un espacio físico muy reducido, fomentando los conflictos vehiculares, además de las faltas a la ley de tránsito debido al alto volumen vehicular presente. En esta investigación se espera mediante la utilización del método científico analizar los problemas que derivan de una única salida vehicular: el congestionamiento vehicular provocado en los horarios de máximo flujo vehicular, el cual no solo afecta al interior de la Universidad sino a toda la zona de estudio. Además, se ha visto en las múltiples protestas estudiantiles el bloqueo parcial o total de esta salida por los manifestantes provocando un sentimiento de inseguridad para los funcionarios y estudiantes al momento de evacuar la Universidad, ya que se suspenden las funciones administrativas y educativas debido a las protestas. También, se provoca una falta a las normas de circulación, ya que el automóvil que ingresa a la avenida en dirección a la intersección debe cruzar dos pistas consecutivamente, lo que representa una falta leve según (Comisión Nacional de Seguridad de Tránsito, 2022). Esta situación vuelve a ocurrir si un vehículo se dirige de la intersección a las pistas de salida de la avenida, hacia la Universidad o hacia el sector las Mariposas, dando un total de 4 faltas a la 1.3 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA Los ingenieros deben prestar sus servicios cuidando de mejorar la seguridad, salubridad y bienestar de la comunidad en que se desempeñan, respetando a la vez el medio ambiente con un criterio de desarrollo sustentable. (Colegio de Ingenieros de Chile A. G., 1998)

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normativa del tránsito en la zona afectada. Estos problemas al ser de un carácter tan variado, se espera poder resolver mediante propuestas geométricas; con las cuales resolver los problemas de congestión vehicular, además de mejorar la seguridad de los usuarios del sector. Sumado a los métodos de medición del nivel de servicio se realizarán levantamientos topográficos, obteniendo así las dimensiones geográficas de la zona de estudio; lo cual se tendrá en cuenta al momento de realizar las propuestas geométricas.

1.4 OBJETIVOS

1.4.1 Objetivo general

Analizar las principales causas de los conflictos viales entre la salida de la Universidad Católica de Temuco y la Avenida Rudecindo Ortega, mediante la aplicación de la técnica del vehículo flotante y conteo de vehículos obteniendo serviciabilidad de la infraestructura existente, para el diseño de alternativas geométricas.

1.4.2 Objetivos específicos

Analizar la serviciabilidad de la infraestructura existente mediante la técnica del vehículo flotante para estudio los conflictos viales presentes en la zona. Analizar los tiempos de demora en el recorrido de la intersección, mediante el procedimiento de conteo de vehículos detenidos en la intersección estudiada durante la hora de máximo flujo para la obtención de serviciabilidad. Realizar un levantamiento topográfico de la zona con equipamiento provisto por la Universidad, para la creación de los diseños geométricos alternativos propuestos. Diseñar propuestas geométricas alternativas utilizando softwares de diseño y las normativas correspondientes, mejorando así las condiciones de tránsito presentes en la zona

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1.5 ALCANCES

Realizar un análisis del nivel de servicio de la infraestructura existente en la zona escogida. Mediante la aplicación de dos métodos, uno con el punto de vista de un usuario y el otro desde la mirada de un observador fuera de la zona de análisis. Diseño geométrico de las soluciones alternativas que se estimen convenientes. Analizando la información obtenida de: los dos métodos aplicados para la obtención del nivel de servicio, el análisis de volumen de flujo vehicular de los recorridos relevantes dentro de la zona de estudio, y del levantamiento topográfico de una zona aledaña. En este proyecto no se tomará en cuenta el aspecto económico relacionado a los costos de la constructibilidad de las soluciones propuestas. Debido a que es un ámbito que se aleja de los objetivos planteados inicialmente. Tampoco se abordarán los temas relacionados a especificaciones técnicas de construcción. Por ende, no se realizarán cálculos estructurales de ningún tipo para las soluciones planteadas. Tampoco se elaborarán manuales de construcción de estas. Del mismo modo no se incluirá la mantención vial de las soluciones planteadas. Las grabaciones realizadas en la zona de análisis se realizarán en tiempos acotados. De entre un 1 a 1.5 horas, esto limitado por la duración de la batería de la cámara GoPro que se utilizará. El estudio se realizará en la intersección perteneciente en la Avenida Rudecindo Ortega ubicada junto al Campus Juan Pablo Segundo de la Universidad Católica de Temuco. Este se dividirá en dos áreas de trabajo. Primero está el área donde se encuentra la problemática de conflictos vehiculares, a la que se le aplicarán los métodos de medición de esta, para la cual se muestran sus coordenadas en Tabla 1 y su ubicación en Ilustración 1. La segunda área de trabajo es donde se realizará el levantamiento topográfico, para la cual se muestran sus coordenadas y su ubicación en Tabla 2 e Ilustración 2 respectivamente. 1.7 UBICACIÓN DE LA ZONA DE ESTUDIO 1.6 LIMITACIONES

Tabla 1 Coordenadas estándar UTM del área con problemática presente

Hemisferio

Sur

7

Zona

18

Puntos

Este (UTMX)

Norte (UTMY)

1 2 3 4

712900,6 713001,3 713072,1 712948,1

5713237,1 5713388,6

5713325

5713204,9

1

2

4

3

Escala 1:4000

0 10

80m

40

Ilustración 1 Área con problemática de conflictos vehiculares presentes

Tabla 2 Coordenadas UTM del área donde se realizará el levantamiento topográfico

Zona

18

Hemisferio

Sur

Datum Puntos

WGS84

Este (UTM)

Norte (UTM) 5.713.386,7 5.713.386 5.713.384,7 5.713.355,2

1 2 3 4

713.073,8

713.098

713.146,3 713.097,1

8

1

2

3

4

Escala 1: 2000

20

0 5

40m

Ilustración 2 Área en la que se realizará el levantamiento topográfico

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CAPÍTULO II ESTADO DEL ARTE

En este capítulo se darán nociones de la problemática estudiada a nivel nacional e internacional. Se mostrarán los distintos tipos de soluciones existentes a la problemática. Tanto aplicaciones de métodos existentes como investigaciones de nuevas tecnologías.

2.1 ANTECEDENTES DEL PROBLEMA

La problemática de la congestión vehicular se ha vuelto común en las ciudades, debido al crecimiento del parque vehicular. Las formas de enfrentar esta problemática son: la creación de nueva infraestructura, siendo esta la opción con mayor gasto económico. La mejora en la semaforización mediante el uso la teoría de colas, (Ledesma, 2017). O la introducción de redes ad-hoc de enrutamiento, (Aquino, y otros, 2009). El uso de la teoría de colas, o sistema de líneas, se presenta como una alternativa económica y fácil de implementar. Como se muestra en (Ledesma, 2017), en el cual se busca mejorar el servicio provisto por semáforos de un sector específico mediante la aplicación de sistema de líneas. Aplicando ensayos de campo para obtener las variables iniciales; tales como dimensiones de los vehículos, tiempo que demora en atender un servidor, los ratios de ingreso y salida de vehículos, entre otros. Para luego introducirlos al software Synchro 8 buscando una validación significativa en las propuestas de programación de los servidores. El sistema de redes AD-HOC viene a ocupar un área fuera del sistema de líneas. Ya que, como se muestra en (Aquino, y otros, 2009) se presenta como una tecnología de enrutamiento de vehículos inteligentes, con el fin de tener un flujo constante. Gracias a la comunicación inter vehicular sin la necesidad de infraestructura adicional. Ya que cada vehículo se comportará como emisor y receptor al mismo tiempo. Solo dependiendo de la distancia a la que se encuentra de los demás vehículos, formando una red de comunicación.

2.2 ANTECEDENTES INTERNACIONALES

2.2.1 Análisis del flujo de tráfico vehicular a través de un modelo macroscópico

Autores

Fernanda Pérez, Alejandro Bautista, Martin Salazar, Antonio Macias.

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Colombia 2013.

En este trabajo se introdujo un modelo macroscópico simple para describir el flujo vehicular en un tráfico congestionado y obtener la ecuación que relaciona el comportamiento característico entre flujo vehicular y densidad de tráfico, conocida en la literatura como relación fundamental. Finalmente, se buscó encontrar una solución analítica para la fluidez óptima del paso de vehículos en un tramo de carretera congestionada. Aunque el modelo desarrollado se enfocó en una situación muy específica de tramo congestionado, fue posible obtener una solución analítica para la fluidez óptima sin recurrir a métodos numéricos. Este modelo podría replantearse para considerar otras situaciones específicas de tráfico, tales como vialidades de dos o más carriles, la presencia de varios tipos de vehículos, e incluso considerar otro tipo de situaciones físicas que generen congestionamiento.

2.2.2 Implementación del software “Parametrizador Semafórico”

Autores

Ales Román, Valery Moreno.

Cuba 2010.

En este trabajo se busca implementar una aplicación informática que permita parametrizar el controlador inteligente de tráfico. Se diseñó un editor de objetos que brinde la posibilidad de reproducir las intersecciones viales reales a parametrizar, así como los contadores de tiempo y semáforos que se controlarán. Se buscó establecer una estructura amena y sencilla que permita computar los parámetros necesarios para cada intersección vial en específico. Brindar al usuario la opción de poder editar los estados que considere erróneos. Crear un compilador que verifique y corrobore los parámetros introducidos por el usuario, y que brinde además los errores y alertas que existen en la parametrización. Crear un generador de reporte que brinde al usuario un reporte del estado en que se encuentra el proyecto que se está realizando. Permitir la simulación de los parámetros de la intersección vial. Organizar un protocolo de comunicación entre la aplicación informática y el controlador de tráfico. Establecer la comunicación entre la aplicación informática y el controlador mediante el puerto USB. El “Parametrizador Semafórico” es una herramienta que le brinda al usuario la utilidad de reproducir intersecciones viales semafóricas de una forma rápida y sencilla. Permite además computar todos los datos necesarios sin tener un alto grado de conocimientos informáticos.

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2.2.3 Propuesta de solución integral en la Av. Del Aire entre las Avenidas Aviación, San Luis y Rosa Toro, mediante un análisis de la congestión vehicular aplicando la metodología HMC 2010

Autores

Carlos Arguedas, Roberth Mosqueira

Lima 2018, Universidad Peruana de Ciencias Aplicadas (UPC)

Plantear una solución integral que mejore la oferta del flujo vehicular, lo cual se reflejara en los niveles de servicio obtenidos con la metodología HCM 2010, en las intersecciones entre la Av. Rosa Toro y Av. Aviación comprendidas en la Av. Del Aire. Para esto se debió realizar el aforo de las intersecciones 01, 02, y 03 de la Av. Del Aire. Determinar los niveles de servicio de las intersecciones seleccionadas para verificar su estado actual. Simular la congestión vehicular en las intersecciones con ayuda del Software Synchro para ratificar los niveles de servicio obtenidos por el HCM 2010. Elaborar la propuesta de solución que disminuya la congestión vehicular en nuestra área de influencia. Simular la propuesta de mejora en las intersecciones con ayuda del Software Synchro para ratificar los niveles de servicio obtenidos por el HCM 2010. Se pudo verificar que se pudo mejorar los niveles de servicio de las intersecciones 1 y 2, en cambio se consideró que la intersección 3 no requería optimización ya que tenía un nivel de servicio “C”, el cual pertenece al rango de flujo estable. Al optimizar el ciclo semafórico se observó que el nivel de servicio mejoró significativamente haciendo que los vehículos fluyan con mayor rapidez y los tiempos de espera sean menores. Se recomendó realizar estudios de tráfico de manera continua, ya que debido al desarrollo desmedido de la ciudad de Lima ocasionan que el tránsito sea muy variable. Generado por la construcción de departamentos, institutos o universidades, entre otros; sin considerar el volumen de vehículos que estos desarrollen. También se recomienda el uso de drones en la obtención de los aforos, para mejorar la visibilidad de la intersección y lograr tener conteos más reales. 2.2.4 Influencia del diseño de un sistema de líneas de espera aplicado en los semáforos de la calle Cajamarca entre calles Ancash y Libertad de la ciudad de Huancayo-Junín para la mejora de la movilidad vehicular en el año 2016

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Autores

Irvin Ledesma

Perú 2017, Universidad Continental

Determinar de qué manera el diseño del sistema de líneas de espera aplicados en los semáforos de la calle Cajamarca entre las calles Ancash y Libertad de la ciudad de Huancayo-Junín, influye en la mejora de la movilidad vehicular en el año 2016. Para esto se determinó la influencia en la mejora del mecanismo de servicio en los semáforos del sector estudiado. La disminución en el proceso de entrada hacia el área estudiada. Y la mejora en la capacidad del sistema. El sistema de líneas de espera puede ser aplicado en toda situación en la cual exista congestión. Sin embargo, es muy importante que la simulación realizada sea fidedigna por lo cual se debe verificar este resultado con otras investigaciones, artículos científicos o trabajos de campo realizados de situaciones similares. Con esta investigación se logra demostrar que al controlar los tiempos en los servidores mejora la movilidad vehicular en un circuito en línea con sus respectivas intersecciones logrando una reducción en el tiempo perdido que genera el circuito de la Calle Cajamarca. El resultado obtenido más importante es la disminución de las demoras del circuito estudiado en un 15%, esto se ve reflejado en las entradas y salidas de los vehículos como un proceso más homogéneo. Es recomendable hacer uso de la programación lineal para un buen manejo de procesamiento de datos de información, ya que utiliza técnicas de segmentación con estructuras lógicas. Realizar modelos matemáticos dinámicos, el cual proponga nuevas programaciones en los semáforos en diferentes periodos de tiempo tomando en cuenta diferentes parámetros con el objetivo de alimentar este algoritmo. Realizar la inclusión de peatones y estacionamientos en el modelo de simulación para obtener un nivel de confianza mayor. 2.2.5 Reprogramación de semáforos usando ProModel para disminuir la congestión vehicular en una vía semaforizada en la ciudad de Cajamarca

Autores

Juan León

Perú 2019, Universidad Privada del Norte

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El objetivo de este trabajo fue simular la reprogramación de semáforos usando ProModel para disminuir la congestión vehicular en una vía semaforizada en la ciudad de Cajamarca. Para esto se modeló y analizó la situación inicial. Se desarrolló y ejecutó la simulación de los escenarios de reprogramación de los semáforos. Finalmente se analizó los resultados de los nuevos escenarios simulados en relación con el congestionamiento vehicular. Luego de haber realizado y modelado las propuestas de mejoras para una vía en la ciudad de Cajamarca, se concluyó lo siguiente. Se logró diseñar un modelo de simulación con la ayuda del software ProModel, lo que permitió realizar un análisis de la situación actual del sistema vial y sus indicadores de congestionamiento. Se desarrollaron escenarios de mejora respecto a los indicadores obtenidos de ProModel para la situación actual del sistema vial. Se ingresó la información correspondiente a ProModel y se realizaron ejecuciones de los nuevos escenarios de reprogramación de los tiempos de los semáforos. Se analizó los resultados de los nuevos escenarios simulados en relación con el congestionamiento vehicular. Para futuros estudios, esta investigación puede ser replicada en otros tramos de la ciudad, y puede ir dirigida no sólo a una calle principal, sino también a intersecciones entre avenidas o calles con varios carriles, donde comúnmente se aprecia mayor congestión.

2.3 ANTECEDENTES NACIONALES

2.3.1 Estudio de gestión de tránsito para la localidad de Tirúa

Autores

Diego Fuchser

Chile 2022, Universidad de Chile

Se elaboró un estudio de gestión de tránsito que permita a través de una caracterización de los conflictos viales y de movilidad que presenta la comuna, poder proponer soluciones para enfrentar estos problemas. Además, plantear otras intervenciones que contribuyan a mejorar la convivencia vial dentro del espacio urbano y que reporten beneficios para la comunidad. Para esto se debe, identificar la localización geográfica de los principales focos de conflicto vial en el área urbana de la comuna. Aplicar herramientas relativas al diseño vial, ingeniería de tránsito, movilidad sostenible y planificación urbana con el fin de generar propuestas que mejoren la gestión de tránsito y la convivencia vial del lugar. Verificar la factibilidad de las alternativas posibles, lo que incluye la estimación cualitativa de beneficios de estas alternativas

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y sus impactos a la localidad. Para estudiar el impacto de las medidas detalladamente y comprender su efectiva rentabilidad para la comuna, se hace necesario la realización de una evaluación social de proyectos que tome en cuenta el costo de implementación de las soluciones propuestas y su valor económico correspondiente en beneficio para los usuarios. Tomando en cuenta los alcances de un trabajo de título, se hace necesario considerar la realización de un informe técnico posterior a esta memoria que le sea de mayor utilidad a la Ilustre Municipalidad de Tirúa.

2.3.2 Uso del diagrama fundamental macroscópico (MFD) para el análisis de intersecciones semaforizadas

Autores

Sebastián Muñoz

Chile 2018, Pontificia Universidad Católica de Chile

El objetivo general de esta investigación fue utilizar una herramienta de modelación macroscópica, conocida como Macroscopic Fundamental Diagram (MFD), para entender las dinámicas en una intersección semaforizada para luego analizar la operación de estas. Para esto se estudió cómo se ve afectado el MFD de una intersección al variar los largos de ciclo, incluir maniobras de virajes o al agregar efectos aleatorios. Se exploró la existencia de una relación entre indicadores de operación de la intersección como los desfases y la cantidad de vehículos en ella. Se estudió la variación en la relación entre indicadores al momento de variar los largos de los ciclos, incluir maniobras de virajes o al agregar efectos aleatorios. Se investigó la existencia del MFD en una intersección semaforizada real. De los análisis realizados se concluyó que al aumentar el largo de ciclo la acumulación crítica de la relación tiende a disminuir y el outflow máximo a aumentar. El impacto que tiene un aumento del 50% en el largo del ciclo base (60 segundo) es del 6% en la capacidad de la intersección. La disminución del 25% en el largo del ciclo base tiene un impacto del -6,2% en la capacidad de la intersección. El impacto de considerar aleatoriedad en las llegadas no es relevante en la forma del diagrama fundamental macroscópico de la intersección. Para complementar la primera aproximación desarrollada se recomienda la inclusión de transporte público es un importante avance para entender cómo se ve afectada esta relación macroscópica de la intersección. Un aporte para el estudio sería la evaluación de la bidireccionalidad de las calles en ambos sentidos. Al añadir la

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