Articulo Que Integra Los Patrones

[ARTICULO QUE INTEGRA LOS PATRONES FRACTALES DEL TRAFICO VEHICULAR CON EL SISTEMA ESTANDAR DE METROVIA PARA MEJORAR LA CIRCULACION VEHICULAR DE GUAYAQUIL.] 1 de julio de 2013

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ARTICULO QUE INTEGRA LOS PATRONES

FRACTALES DEL TRAFICO VEHICULAR CON EL

SISTEMA ESTANDAR DE METROVIA PARA

MEJORAR LA CIRCULACION VEHICULAR DE

GUAYAQUIL.

ARQ.MSC. FELIPE ESPINOZA


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PATRONES DE TRAFICO, UNA OPCION COMPLEMENTARIA PARA LA PLANIFICACION DEL

TRANSITO Y LA MOVILIDAD PARA LA CIUDAD DE GUAYAQUIL.

ANTECEDENTES

Para mediados del siglo XVII, el cabildo de Guayaquil buscaba solucionar

el problema de espacio. El problema demográfico sumado a las invasiones y

los incendios, motivó que las autoridades decidieran el 11 de julio de

1688, trasladar la ciudad "adelante del puerto de cazones y paraje de la

Sabaneta" aproximadamente un kilómetro al sur de la Ciudad Vieja. Se

escogió este sitio por la posibilidad de crecimiento que ofrecía y por

ser el adecuado para la defensa, al estar rodeado de pantanos, lo que

impedía ser invadido por tierra.

El 14 de julio de 1692, se aprobó la delineación de la ciudad nueva y

reparto de los solares y se empezó el traslado al año siguiente. El

esquema urbano que se adoptó fue de plano en damero. Se partió de la

Plaza Nueva (actual parque Seminario) ubicado en el centro de la ciudad;

de allí se trazaron a cordel las calles siguiendo el eje que determina el

río. Hoy toda acción de planificación de tráfico debe considerar las

limitaciones topológicas de la ciudad, los esteros, el río y los cerros.

Ya en el siglo xx, la ciudad siguió creciendo con el estándar de damero,

especialmente al sur y al oeste, mientras tanto por muchas décadas el

sistema de transporte público se distribuyó en el sistema damero. Pero

desde el año 2006, la ciudad utilizó un nuevo estándar el sistema

metrovia que lleva y llevará su servicio de transporte a las zonas

centro, sur, oeste, y norte de la ciudad.


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Tal situación nos permite formular el problema con claridad. “El estándar

del proyecto metrovia ha cambiado significativamente el patrón de

comportamiento de la circulación del transporte público y privado, en esa

dinámica es posible observar el grado de adaptación del proyecto a la

ciudad, o de la ciudad al proyecto, por lo tanto es posible encontrar un

enfoque contextual que permita la auto-regulación del sistema y sus

partes.

Hasta tanto se hacen esfuerzos por mejorar el sistema de circulación de

la ciudad. Desde esa perspectiva este trabajo trata de contribuir con un

enfoque que vincule el sistema estándar de Metrovia con el proyecto de

circulación de la ciudad de Guayaquil.

METODOLOGÍA.

Estamos seguros que lo importante es adoptar un concepto o estándar que

permita la organización del sistema de circulación de las ciudades que

permitan mejorar la movilidad1.

Los estudios de tráfico son abordados desde diferentes escuelas y

perspectivas. Existen distintos modelos que intentan explicar y predecir

el tránsito vial. Mucho de ellos son complementarios y se apoyan en

algunos casos en herramientas como estadística, geometría, cálculo

diferencial y mecánica.

Si la idea central es saber cuál es la carga de vehículos que soporta un

sistema a nivel macroscópico y como se distribuye2?, lo lógico es

conducir ese sistema a un estado de equilibrio (equilibrio de Nash), en

nuestro caso sería recomendable una combinación de modelos estadísticos

(conteos, O-D, etc.) con geometría fractal., entendiendo al tráfico como

estructuras geométricas que tienen patrones que se repiten a

diferentes escalas., para estudiar la geometría fractal aplicada a la

movilidad debemos recurrir a las imágenes satelitales.

En el análisis se pueden observar patrones reales del comportamiento de

los vehículos, relativos a densidades y forma de ocupación en el espacio,

y tal como lo han comprobado Lawrence Gray1 and David Griffeath , se

pueden identificar 3 tipos de patrones de movimiento (flujos), entre

ellos patrones de flujo ligero (FL), patrones de flujo sincronizado (FS)

1 Colin Buchanan, Traffic in Towns,1963

2 The Ergodic Theory of Traffic Jams, Lawrence Gray1 and David Griffeath, Journal of Statistical Physics, Vol.

105, Nos. 3/4, November 2001 (© 2001).


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y flujos lentos (FL) con atascos, por qué en ese punto confluyen mayor

masa de vehículos., y como se puede demostrar en el caso de Guayaquil los

flujos lentos o columna de los buses producen el efecto barrera.

El efecto barrera es un bloque sólido o columna de buses en convoy

(exceso de buses por manzana) que fragmenta el espacio vial dificultando

el paso vehicular perpendicular a la columna de buses, y reduciendo la

fluidez de la vía. Ver gráfico.

Las características espacio-temporales comunes de la congestión del

tráfico son aquellas que son cualitativamente iguales para diferentes

avenidas en diferentes situaciones y medidas durante varias

observaciones del tráfico. En particular, estas características comunes

de la congestión del tráfico son independientes en cuanto al clima, las

condiciones de las autopistas y la infraestructura vial, la tecnología

vehicular, las características del conductor, la hora del día, etc.

Las definiciones de Kerner [FS] y [FL-CAM], para las fases de flujo

sincronizado y de flujo lento se evidencia que cuando hay tráfico

congestionado son ejemplos de las características espacio-temporales

comunes de la congestión del tráfico obtenidas empíricamente.

En el análisis de los tramos adoptaremos el enfoque del colapso del

tráfico, entendiéndose como colapso a la repentina degradación de la

libre circulación, y el tráfico resultante en las calles congestionadas.

Mientras que las teorías del tráfico clásicas basadas en el esquema

fundamental de la circulación tienen dos fases, flujo libre y tráfico

congestionado, al respecto Kerner plantea la idea de estudiar tres

fases. Los científicos han identificado "cambios de fase" en el tráfico,


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similares a las transiciones bruscas que se producen cuando el vapor se

convierte en agua o agua en hielo.

Fase (FLg)

Cuando el tráfico es ligero, los automovilistas pueden conducir todo lo

que quieran, y se mueven a la velocidad que quieren y cambian de carril

con facilidad. Los conductores son comparables a las partículas de vapor

con una gran libertad de movimiento.

Fase (FS)

A medida que el camino se vuelve lleno de carros, los automovilistas

pronto pierden gran parte de su libertad y se ven obligados a conducir

como parte de la corriente general de tráfico, que se mueve a la

velocidad de la corriente general, y a menudo incapaces de cambiar de

carril. Esta fase, similar al agua, ha sido llamado flujo "sincronizado".

Fase (FL)

En gran congestión, el tráfico es stop go-and-. Al igual que la

congelación del agua en forma de hielo, los automovilistas están

atrapados en su lugar, grandes masas de vehículos al tener pocas salidas

el flujo es lento y con atascamiento. Además, la fase de alta densidad se

caracteriza por gruesas'' cuasi antifree regiones'' flujo que parecen

jugar alguna manera un papel crucial en la agrupación.

Finalmente se analizará el comportamiento de estos macroflujos con el

sistema de buses convencionales y con el estándar de metrovia.

Generalmente los sistemas RTB, están compuestos por una vía sin

interrupciones cada cuatro cuadras, y una parada. Debiéndose agregar que

estos sistemas tienen apoyo de vías paralelas (ej.RTB de Curitiba).


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ANÁLISIS Y DESARROLLO.

Transporte público convencional.

Para realizar el análisis tomaremos dos tramos típicos; los tramos de la

Av. Quito entre Vélez y 9 de Octubre, y Av. Machala entre Padre Solano

y Luis Urdaneta. Los tramos mencionados se ubican en la zona céntrica, y

tienen comportamiento específico por recogen grandes cantidades de

pasajeros, sin embargo podemos inferir que el comportamiento en todo el

corredor de estas avenidas el desempeño es uniforme.

Fig.1. tramo 1 fig.2. fractal del tramo

Si adoptamos procedimientos fractales, obtenemos una marcada tendencia

que nos permitirá tomar medidas reales y oportunas para optimizar el uso

de la vía, para que el tráfico fluya y se auto-organice.

Para observar la dinámica de los flujos se toman los datos que acumulan

las intersecciones mencionadas (caudal total en un sentido), en las horas

pico de la tarde que representan 2939 vehículos en la calle Machala y

3.123 en la calle Quito 3. Dentro de este flujo tenemos carriles que se

comportan de manera distinta. Por ejemplo si tomamos los datos de la

imagen satelital que corresponde a las diez de la mañana, podemos

3 Fluid-dynamical and microscopic description of traffic flow: a data-driven comparison. BY PETER WAGNER*

Institute of Transportation Systems, German Aerospace Centre, Rutherfordstraße 2, 12489 Berlin, Germany


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inferir los patrones similares de comportamiento del tráfico en las

horas pico de la mañana y en la tarde.

Fig.3. tramo 2 fig.4. fractal del tramo

Los fractales en los tramos mencionados nos indican que las calles

mencionadas tienen 8 carriles, y tres carriles son tomados por el

transporte público (ver zona en rojo), que corresponden a flujo lento

(FL) con atascos, el resto de los carriles se comportan como flujo

sincronizado en color verde y amarillo (FS). Por lo tanto el patrón de

comportamiento produce dos efectos;

a) El convoy de buses produce el efecto barrera sobre las calles

perpendiculares, la convergencia de buses al mismo sitio y en el

mismo tiempo, presentan una gran dificultad al paso de los

vehículos.

b) La disminución del caudal de vehículos por la obstrucción de tres

carriles de transporte público, produce la disminución del fluido

(reducción de Bernoulli).


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Si tal comportamiento lo proyectamos obtenemos que el efecto barrera

puede prolongarse, por muchas cuadras hasta zonas de baja densidad

vehicular.

Sin embargo pueden encontrase situaciones extremas cuando el transporte

público convencional ocupa todos los carriles propiciando el

comportamiento de fase (FL), congestión de todos los carriles.


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Que hacer en estos casos?. Para eliminar o disminuir el efecto barrera

que produce el transporte público convencional, hay que comenzar por

una evaluación de la demanda de este servicio, y si esta demanda no

es cubierta por el sistema de metrovia, hay varias opciones; que metrovia

aumente su capacidad y se prescinda del transporte público convencional,

o se optimice el sistema convencional de transporte de buses.

Sea cual fuere la decisión es necesario optar por una solución fractal,

que permita optimizar el uso de las vías;

a) Distribuir los buses de tal forma que tangencialmente entren al

centro., y desde luego disminuyendo el número de buses en el

cordón, es decir distribuirlos en el tiempo para que todos no estén

juntos en un mismo sitio y al mismo tiempo. El convoy de buses ha

resultado caótico, por lo tanto no es suficiente ponerlos en el

carril derecho, si no regular el tiempo y el número de buses en el

cordón.

b) Adoptar el enfoque de corredores protegidos (protected corridor),

tanto para el transporte público convencional como para el privado,

implementando vías paralelas al sistema Metrovía que tengan el

mismo estándar, o sea barreras de protección para cada cuatro

cuadras de recorrido., por ejemplo la calle esmeraldas podría

adoptar este patrón.


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c) Preparar las vías con el estandar de Circuitos Grandes (MAJOR

CIRCUITS), también denominado circuitos o vueltas inglesas4.

Transporte Metrovia

Es necesario enfatizar que las troncales de metrovia, estructuran el

espacio urbano de la ciudad de Guayaquil, por lo tanto juega un papel

relevante en el proyecto integral de la movilidad de la ciudad.

Los sistemas RTB, generalmente son acompañados con vía paralelas al

proyecto que compensan la ocupación que hace el sistema de transporte

público. En el caso de Curitiba, el sistema fue muy eficiente por que la

ciudad en la década de los 60 había planificado un sistema trinario de

vías. En el caso de Guayaquil el proyecto estaba condicionado a la

topología de vías primarias existentes, ríos, estero y cerros.

La trayectoria de Metrovía es un sistema estándar, que está compuesto

por una trayectoria de 4 cuadras y una parada. Es necesario adoptar este

sistema para ganar velocidad, sin embargo produce algunos impactos viales

4 Tráfico Vehicular en Zonas Urbanas, Angélica Lozano, Vicente Torres y Juan Pablo Antún, Ciencias 70 Abril

Junio 2003.

http://www.google.com.ec/url?sa=i&rct=j&q=foto+de+buses+y+carros+en+un+semaforo&source=images&cd=&cad=rja&docid=t4iZWrFir3wxzM&tbnid=KgC4A84fUaUMuM:&ved=0CAUQjRw&url=http://www.transport.cat/viewtopic.php?t=2531&ei=gejNUcPlDanl0gHi34G4CQ&psig=AFQjCNEwBTXbJbH9xMcqVjeQ6_DknQpCaQ&ust=1372533487967004


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que es necesario tomar en cuenta a la hora de la planificación del

tránsito.

Antes del proyecto Metrovia la ciudad se configuraba con una parrilla

vial de 50 a 60 metros de ancho (ancho de las manzanas), sin embargo

cuando la ciudad adoptó el sistema de Metrovía, la troncal inhabilita el

paso vehicular perpendicular en las cuatro cuadras, originándose un

efecto de borde. Ver gráfico de comparación entre la topología anterior y

topología de metrovia.

Este efecto no es muy pronunciado cuando el sistema es ayudado por calles

paralelas, por ejemplo la troncal 1, tiene mucha ayuda cuando cuenta con

calles paralelas, por ejemplo desde la calle El Oro al sur, hasta llegar

al límite sur del centro de la ciudad, el sistema de circulación urbana

es más fluido.

En el centro el efecto barrera de la Metrovía se acentúa, parece una

canasta de anillos de metrovia en poco espacio y con mucho tráfico

(vehículos que ingresan al centro más de 80.000, y cerca de 7.000

parqueos, en algo más de 1km2), además existen otros efectos barrera que

el transporte público convencional lo produce, por ejemplo los convoy de

buses de las calles García Avilés y Rumichaca.


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Efectivamente hoy circulan por la calle García Avilés 28 líneas de

transporte (27, 77, 94, 141, 84, 82, 2, 41, 55, 33, 63, 47, 52, 80, 3,

88, 92, 1, 15-63, 124, 24, 9, 131, 89, 85, 3, 143, 30,), y por la calle

Rumichaca circulan 36 líneas de transporte (44, 82, 131, 45, 116, 10, 84,

7, 32, 20, 123, 124, 135, 137, 45, 88, 1, 21, 127, 8, 33, 12, 116, 61,

92, 47, 79, 12, 135, 38, 111, 30, 44, 93, 77, 15-63)., estos cordones de

vehículos redundan en el efecto barrera, lo lógico es distribuir y en

el mejor de los caos bajar la presión termodinámica del sistema de

transporte regulando el número de buses en él cordón.

En general el efecto barrera es doble en el centro, como ya se indicó,

este acontecimiento sucede en poco espacio, dificultando las salidas del

centro al oeste, como podemos apreciar en la gráfica, posiblemente esto

obligó a una migración vehicular (salida) hacia el norte, provocando los

problemas en la Av.Plaza Dañín.


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Es importante recalcar que los efectos barreras juegan un importante

papel a la hora de disipar energía, hemos ido agregando proyectos al

centro de la ciudad sin adaptarlo al estándar de como Metrovía, sin

pensar las consecuencias lógicas y los efectos termodinámicos en el

centro urbano.

Si a ello agregamos la estructura topología de la red de semáforos, el

problema dinámico tiene pocas salidas, es necesario adoptar un patrón de

funcionamiento de los semáforos en el sentido norte sur y este y oeste,

que permita liberar energía del centro, permitiendo mas verde al ingreso

(mañana), así como vas verde a las salidas (tarde).Por que hasta ahora

los tiempos de los semáforos no son proporcionales a los flujos.

Ver gráficos ilustrativos y comparativos, donde es necesario adoptar una

estrategia que permita ver en conjunto los patrones de entras y salidas,

y la forma de liberar energía del centro.


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Para el norte la metrovia vuelve a pronunciar su efecto barrera cuando es

acompañada por el efecto barrera de los buses urbanos (hoy disminuidos).

Se debe indicar que el sistema Metrovía en la Av de las Américas como en

la vía a Daule no tienen apoyo de vías paralelas (ej.RTB de Curitiba) por

las limitaciones topológicas de estas zonas, sin embargo existen

soluciones de distribución escalonada para optimizar el transporte de

toda la ciudad.

Pero aquí juega un papel importante, la topología vial entre el centro y

el norte, donde se evidencia una limitada vía que irriga este vasto

territorio.


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DISCUSIÓN DE RESULTADOS, CONCLUSION y RECOMENDACIONES.

El sistema estándar de metrovia debe integrar el proyecto de movilidad de

la ciudad, buscando la adaptación de los sistemas de distribución de la

circulación del transporte público con el estándar metrovia.

La idea fundamental es que el sistema de transporte público y privado

llegue a un estado de equilibrio y se auto-organice en virtud de un

sistema de escalamiento de distribuciones, más permeable, más adaptativo.

Lo importante es distribuir la energía en el centro, y delinear

estrategias de distribución del transporte público y privado armonizando

sus fuerzas en los diferentes territorios (norte, sur, centro, oeste).

Debido a la característica topológica de la ciudad es indispensable que

el trazado de metrovia sea más permeable, con intersecciones cada dos

cuadras, de esa forma se reducirá el efecto barrera, que afectó

notablemente al centro de la ciudad, que dicho sea de paso se programaron

grandes buses por calles estrechas de 10 metros de ancho., cuando lo

recomendable era fortalecer el concepto de troncal por la av. Quito, con

vías paralelas y complementarse con buses alimentadores pequeños que

vayan al centro.

Es importante disminuir la presión de los buses convencionales en todo el

sistema, así como la presión de los corredores Quito Machala, Avenida de

las Américas, es decir lograr una mejor distribución en el sistema,

optimizando los recorridos.

Nuestro sistema topológico vial acentúa la idea de grandes cordones a las

calles Quito, Machala, av. De las Américas, pero es precisamente ahí que

debemos detenernos, para que toda la presión no vaya al sistema cordón,

si no a un sistema escalonado de corredores protegidos (protected

corridor), tanto para el transporte público convencional como para el

privado, implementando vías paralelas al sistema Metrovía que tengan su

mismo estándar, especialmente las barreras de protección.

Es necesario también preparar las vías con el estandar de Circuitos

Grandes (MAJOR CIRCUITS), este procedimiento permite que las

aglomeraciones de vehículos se escalonen o se repartan. Estas medidas

deben convertirse en el nuevo estándar para la nueva trama de la ciudad,

por ejemplo el municipio propuso en la época del Alcalde Febres Cordero,

un circuito muy valioso formado por la calle Antepara que se une con la

Vicente Trujillo.


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La idea idea es optimizar las vías principales de la Red Vial Fundamental

con el estándar de metrovia, produciendo nuevos recorridos escalonados

que permitan que los carriles sub utilizados pasen de fase (FLg) a fase

(FS), y reducir la fase (FL) en fase (FS), siendo necesario delinear la

división de los carriles, diferenciando la velocidad, esto podrá ayudar

ostensiblemente con una mezcla del máximo rendimiento de flujo libre y la

mínima sincronización del caudal de tráfico, pero para realizar esto hay

que ver la ciudad toda como un gigante fractal, sin lugar a dudas que

consumiremos menor energía fósil.

Finalmente como se indicó al principio, los estudios de tráfico son

abordados desde diferentes escuelas y perspectivas. Como podemos

observar los modelos basados en geometría fractal son complementarios a

los modelos estadísticos; a los de cálculos diferencial y mecánica, pero

necesariamente requieren la utilización de imágenes satelitales en tiempo

real, que el municipio debe adquirir a corto plazo.

BIBLIOGRAFIA

1.-The Ergodic Theory of Traffic Jams,Lawrence Gray1 and David Griffeath,

Journal of Statistical Physics, Vol. 105, Nos. 3/4, November 2001 (©

2001).

2.- Fluid-dynamical and microscopic description of traffic flow: a data-

driven comparison. BY PETER WAGNER*

Institute of Transportation Systems, German Aerospace Centre,

Rutherfordstraße 2, 12489 Berlin, Germany.

3.- Gestión ambiental de tránsito: cómo la ingeniería de transporte puede

contribuir a la mejoría del ambiente urbano, Rodrigo Fernández, Eduardo

Valenzuela, 2004.

4.-Colin Buchanan, Traffic in Towns,1963.

5.-Congestión de tránsito, el problema y cómo enfrentarlo, Alberto

Bull,Compilador,CEPAL , Santiago de Chile, 2003.

6.- Ecosistema de la movilidad. Es un avance en la investigación

realizada por el INSTITUTO TECNOLOGICO DE MASSACHUSETTS (MIT)..La línea

de investigación “Smart Information for a Sustainable World”,2008.


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