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• Rudi Leandro Rada Camacho

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1. DEFINICION El NIVEL DE SERVICIO (NS) es una medida de la calidad del flujo. Es una medida cualitativa que describe las condiciones de operación de un flujo de tránsito y su percepción por los conductores y/o pasajeros, relacionadas con la velocidad, el tiempo de viaje, la libertad de maniobra, las interrupciones y el confort. La metodología establece seis niveles de servicio denominados: A, B, C, D, E y F, siendo el nivel A el que corresponde al tránsito más fluido, el de mejores condiciones; mientras que el nivel F, corresponde a una circulación muy forzada. El extremo de este nivel F es la absoluta congestión de la vía. En la siguiente Figura N°1 se trata de ejemplificar los niveles con el concepto del “semáforo” dónde el nivel A (el de mejor condiciones), se lo representa con el color verde y el nivel F (de las peores condiciones); se lo representa de color rojo.

Figura N° 1 2. NIVELES DE SERVICIO Las condiciones de operación de los Niveles de Servicio, que se ilustran a continuación, son: Nivel de Servicio A Representa circulación a flujo libre. Los usuarios, considerados en forma individual, están virtualmente exentos de los efectos de la presencia de otros en la circulación. Poseen una altísima libertad para seleccionar sus velocidades deseadas y maniobrar dentro del tránsito. El Nivel general de comodidad y conveniencia proporcionado por la circulación es excelente.

Nivel de Servicio B Esta aun dentro del rango de flujo libre, aunque se empiezan a observar otros vehículos integrantes de la circulación. La libertad de selección de las velocidades deseadas sigue relativamente inafectada, aunque disminuye un poco la libertad de maniobrar. El Nivel de comodidad y conveniencia comienza a influir en el comportamiento individual de cada uno.

Nivel de Servicio C Pertenece al rango de flujo estable, pero marca el comienzo del dominio en que la operación de los usuarios individuales se ve afectada de forma significativa por las interacciones con los otros usuarios. La selección de velocidad se ve afectada por la presencia de otros, y la libertad de maniobra comienza a ser restringida. El Nivel de comodidad y conveniencia desciende notablemente.

Nivel de Servicio D Representa una circulación de densidad elevada, aunque estable. La velocidad y libertad de maniobra quedan seriamente restringidas, y el usuario experimenta un Nivel general de comodidad y conveniencia bajo. Pequeños incrementos en el flujo generalmente ocasionan problemas de funcionamiento, incluso con formación de pequeñas colas.

Nivel de Servicio E El funcionamiento está en él, o cerca del, límite de su Capacidad. La velocidad de todos se ve reducida a un valor bajo, bastante uniforme. La libertad de maniobra para circular es extremadamente difícil, y se consigue forzando a los vehículos a “ceder el paso”. Los Niveles de comodidad y conveniencia son enormemente bajos, siendo muy elevada la frustración de los conductores. La circulación es normalmente inestable, debido a que los pequeños aumentos del flujo o ligeras perturbaciones del tránsito producen colapsos.

Nivel de Servicio F Representa condiciones de flujo forzado. Esta situación se produce cuando la cantidad de tránsito que se acerca a un punto, excede la cantidad que puede pasar por él. En estos lugares se forman colas, donde la operación se caracteriza por la existencia de ondas de parada y arranque, extremadamente inestables, típicas de los “cuellos de botella”.

TABLA 1 resumen cuantitativo y cualitativo de los niveles de servicio para carreteras y caminos en condiciones ideales

3. CONDICIONES PREVALECIENTES Son factores que al variar la modifican; estos se agrupan en:

3.1. Condiciones de la infraestructura vial Son las características físicas de la autopista o calle (de tránsito continuo o discontinuo, con o sin control de accesos, dividida o no, de dos o más carriles, etc.), el desarrollo de su entorno, las características geométricas (ancho de carriles y acotamientos, obstrucciones laterales, velocidad de proyecto, restricciones para el rebase, carriles exclusivos y característicos de los alineamientos), y el tipo de terreno donde se aloja la infraestructura vial.

3.2. Condiciones del tránsito

Se refiere a la distribución del tránsito en el tiempo y en el espacio; a su composición en tipo de vehículos como livianos, camiones, autobuses y vehículos recreativos; a la distribución direccional en autopistas de dos carriles de dos sentidos; y a la distribución por carril en autopistas de carriles múltiples.

3.3. Condiciones de los controles Hace referencia a los dispositivos para el control del tránsito, tales como los semáforos (fases, longitudes de ciclo, repartición de verdes, etc.), las señales restrictivas (alto, ceda el paso, no estacionarse, solo vueltas a la izquierda, etc.) y las velocidades limite.

3.4. Condiciones base o ideales Una condición base o ideal, es una condición optima estándar especifica de referencia, que deberá ser ajustada para tener en cuenta las condiciones prevalecientes. Las condiciones base asumen buen estado del tiempo, buenas condiciones del pavimento, usuarios familiarizados con el sistema vial y sin impedimentos en el flujo vehicular. Dependiendo del tipo de sistema vial en estudio, existe una serie de condiciones base, específica para cada uno de ellos. 4. FACTORES PARA LA DETERMINACION DEL NIVEL DE SERVICIO De los factores que afectan el Nivel de Servicio, se distinguen los internos y los externos. Los internos son aquellos que correspondan a variaciones en la velocidad, en el volumen, en la composición del tránsito, en el porcentaje de movimientos de entrecruzamientos o direccionales, etc. Entre los externos están las características físicas, tales como la anchura de los carriles, la distancia libre lateral, la anchura de acotamientos, las pendientes, etc. Los factores externos que afectan el Nivel de Servicio, como son físicos, pueden ser medidos a una hora conveniente. En cambio los factores internos, por ser variables, deben ser medidos durante el periodo de mayor flujo, como por ejemplo el factor de la hora de máxima demanda. El flujo de vehículos en la hora de máxima demanda no está uniformemente distribuido en ese lapso. Para tomar esto en cuenta, es conveniente determinar la proporción del flujo para un periodo máximo dentro de la hora de máxima demanda. Usualmente se acostumbra un periodo de 15 minutos.

4.1. Los factores internos son: 4.1.1. Velocidad y tiempo de viaje La velocidad es el principal estimador del nivel de servicio históricamente hablando. La sencillez de su medición la hicieron preferible, frente a la complicación de estimar la comodidad del conductor. Además, se considera habitualmente que si la velocidad media de recorrido es alta, también debe serlo la calidad del servicio. Esta estimación es corriente no sólo en especialistas a cargo de una red, sino en la propia sociedad. Muchas veces se cuenta un viaje bueno por el corto intervalo de tiempo que hizo falta para realizarlo, sin otros descriptores. De hecho, es el parámetro principal. Esta velocidad está definida como "la velocidad más alta a la que un conductor puede viajar por una carretera con buen tiempo y en las condiciones de circulación existentes, sin exceder en ningún momento la velocidad segura, influida por la velocidad de proyecto en cada tramo". No se especifica si se trata de un percentil, y desde luego no es la media. Dado que la velocidad es el parámetro

principal, es imposible alcanzar niveles de servicio altos en vías con velocidad de proyecto baja.

4.1.2. Densidad La densidad describe la proximidad de otros vehículos dentro del tránsito. Es una medida sustituta para el confort del conductor y para la habilidad de maniobrar dentro del tránsito. La densidad es una variable difícil de medir. Hasta hace poco, sólo era posible medirla mediante la utilización de fotografía aérea. Así lo confirman todas las referencias realizadas a esta variable. Además, para que se considere un estimador válido es necesario contar con un valor medio, dado que una medida única no sería representativa de un período de 15 minutos, ni siquiera de un minuto. La principal ventaja de la densidad es que relaciona las variables de intensidad y velocidad, como lo demuestra la ecuación fundamental del tráfico. Por ello los autores que la manejan no realizan medidas directas, sino que la obtienen dividiendo la intensidad entre la velocidad media En la presente tesis se realiza un estudio entre la densidad medida en cada sección, la densidad en el tramo y la densidad obtenida mediante la ecuación fundamental.

4.1.3. Demora La demora es un término genérico que describe el exceso o el tiempo inesperado perdido en el viaje. La única medida de atraso utilizada para definir el nivel de servicio en una carretera de dos vías, es el porcentaje de tiempo de atraso. El único de los tres estimadores que indica la comodidad del conductor es el porcentaje de tiempo con demora. La definición de este estimador es "la media de los porcentajes de tiempo en que cada vehículo está demorado como consecuencia de la imposibilidad de adelantar a los vehículos que le preceden".

4.1.4. Adelantamientos En ocasiones se ha intentado relacionar el número de adelantamientos deseados y factibles en un tramo de carretera con los realizados, obteniendo así una medida del nivel de servicio desde el punto de vista de los conductores. Si adelantan todos los conductores que quieren y pueden, el nivel es muy alto. A medida que no pueden adelantar, el grado de frustración aumenta y la calidad de servicio es menor.

Pueden distinguirse las posibles situaciones siguientes: 1) vehículo aislado: el conductor no se ve afectado por otros vehículos en ningún sentido. Consecuentemente, escoge su velocidad con independencia de los vehículos restantes. Los intervalos anterior y posterior son mayores que el intervalo crítico. 2) vehículo libre: el conductor escoge su velocidad con independencia del vehículo anterior, pero debe tener en cuenta para su circulación la situación de otros vehículos 3) vehículo en caravana: el conductor ve su velocidad influenciada por la del vehículo que le precede, pero no desea adelantarle, o no puede por motivos de mecánica. Esta situación se da si la velocidad del vehículo que precede está próxima a la deseada por el que sigue. El intervalo anterior es menor que el crítico de circulación libre, pero mayor del de seguridad (alcance).

4) vehículo en cola (vehículo demorado): el conductor ve su velocidad influenciada por la del vehículo que le precede, y desea y puede adelantarle. Esta situación caracteriza al vehículo demorado, y es la que más frustración induce en el conductor. Cabría incluso distinguir entre los vehículos que ocupan distintos puestos en la cola, ya que el segundo viaja con la esperanza de adelantar cuando sea posible, y por tanto, su frustración es menor que la del vehículo en el puesto undécimo, por ejemplo, que sabe que no se librará de la cola hasta que los de delante consigan adelantar. Esta última situación puede llevarle, si es imprudente, a la realización de maniobras peligrosas para salir de ella. En cualquier caso, en un vehículo en cola el intervalo anterior es menor que el crítico de velocidad. 4.2. Los factores externos son: 4.2.1. Alineamiento vertical y horizontal El alineamiento básico de la carretera, generalmente tiene un impacto en su capacidad o razón de flujo de servicio. Para carreteras de dos carriles, el alineamiento directamente controla las oportunidades de rebasar y puede tener severo impacto en la capacidad. Se utiliza la velocidad de flujo libre como una medida sustitutiva para el alineamiento. La velocidad no solo refleja el alineamiento vertical y horizontal, sino que también los elementos que cuantifican la dificultad en el tránsito. La capacidad tiende a declinar cuando decrece la velocidad de flujo libre. Dado que la razón de flujo es el producto de la velocidad y la densidad, es fácil observar cómo éstas guían al decline de la capacidad.

4.2.2. Ancho de carril y libertad lateral Los carriles angostos forzan a los conductores a manejar lateralmente cerca uno de otro, tanto como les sea confortable. Los conductores compensan el manejar confortable reduciendo la velocidad. Esto hace que la capacidad de la carretera decline. Las restricciones laterales al conducir tienen efectos similares. Los conductores manejan temerosos cerca de una barrera o talud lateral dentro de la carretera que están lo suficientemente cerca para imponer un riesgo obvio al conductor. Al suceder esto, los conductores se mueven cerca a los vehículos del carril lateral, la compensación normal es manejar más despacio o dejar largas distancias entre los vehículos del mismo carril.

4.2.3. Porcentaje (%) de pendiente La combinación de vehículos pesados con el porcentaje de pendiente de la carretera crea un gran impacto. Los vehículos pesados no pueden mantener la misma velocidad que los vehículos livianos sobre una tramo inclinado de la carretera, creando entonces largas brechas en el tránsito, que no pueden ser llenadas con maniobras normales de rebase. Esto sólo sucede en carreteras de dos carriles. 5. MÉTODOS DE MEDICIÓN DE LOS FACTORES En el apartado anterior se han presentado básicamente cuatro técnicas para la recogida de datos de variables de tráfico que han empleado: - lazos electromagnéticos (Gardeta) - cintas registradoras y sincronizadores (Buckley, Byrne y Roberts, Botma) - observadores (personas) (Rozic) - técnicas diversas combinadas (Emoto, Romana)

- vídeo (Botha) Se examinarán las ventajas y desventajas de cada técnica, así como sus necesidades en términos de inversiones y personal. Estos datos se resumen en la tabla 1 Los lazos de inducción permiten una medida fiable de los datos, pero su coste es elevado y es necesaria la ejecución de obras en la vía para su instalación. Por ello, si bien podría considerarse este medio para el desarrollo de la presente investigación, no parece indicado para la toma de datos sistemática en una carretera cualquiera. Además de la obra de instalación de los lazos, es necesario contar con una caseta adyacente para la instalación del registrador de datos. Este registrador puede ser bien un registrador específico o un ordenador personal. Una vez instalados, los lazos de inducción electromagnética permiten la recogida automática de datos en la sección, pero no su identificación. Por ello sería necesario contar con otros métodos complementarios para medir los adelantamientos producidos y las densidades dentro del tramo: En el caso de los adelantamientos, esta afirmación es obvia. En lo que se refiere a densidades, para medir efectivamente las densidades es necesario conocer cuántos vehículos están dentro de la sección en un momento determinado, la densidad a t=0. Las cintas registradoras y sincronizadoras son adecuadas para la toma de datos de intensidades, velocidades e intervalos. No requieren obra para su instalación, y el personal de toma de datos es reducido. Sin embargo, tienen el mismo inconveniente que los lazos en cuanto a medida de adelantamientos y densidades. Además requieren la instalación de un centro de recepción de datos, que Botma colocó en una furgoneta. Esta solución es muy adecuada, pero de coste elevado. El plazo de realización de cada ensayo es de varios días, y afecta al tráfico, dado que es necesario instalar las cintas registradoras y el centro de control. El personal necesario es de 2 a 3 personas, y se miden intensidades, velocidades de recorrido e intervalos. El empleo de observadores es ya muy antiguo. Su inconveniente principal es el número de personas que es necesario desplazar a la sección. Serán necesarios tres observadores por sección y sentido, además, presumiblemente, de al menos un coordinador. Otro inconveniente adicional es que los observadores sólo pueden ser fiables hasta un determinado nivel de intensidad. Para intensidades muy altas la observación de los vehículos y la anotación de los datos de los mismos es difícil, dado que es necesario un tiempo determinado para realizar las anotaciones, y cuando las intensidades son altas los intervalos entre vehículos pueden ser muy reducidos de forma continuada. Por último, es necesario señalar que este método obliga a recoger a la vez todos los datos a medir, ya que sólo se tiene una oportunidad, y no existe verificación posible de las medidas realizadas. El plazo de realización de cada ensayo es muy corto, ya que sólo es necesario transportar al personal hasta el tramo a estudiar. Se obtienen medidas de los intervalos, intensidades, velocidad de recorrido y adelantamientos producidos. El uso de técnicas diversas combinadas tiene la ventaja de permitir controles cruzados entre medidas obtenidas con distintas técnicas. Sin embargo, tal y como fue llevada a cabo en los ejemplos expuestos, plantea una logística más difícil, ya que es necesario contar con contadores de tubo neumático, cámaras de vídeo, detector de velocidad de radar y vehículo. Esta logística se complica si el vehículo debe estar equipado con registrador. Los inconvenientes principales de este planteamiento son el coste y la logística. El personal mínimo necesario es de 5 personas, de las cuales 4 están ocupadas todo el ensayo y la quinta debe cambiar los detectores de tubo. El plazo de realización del ensayo es de varios días, ya que es necesario instalar los tubos neumáticos. Se miden velocidades en una sección de vehículos aislados, intensidades, adelantamientos e intervalos. Sin embargo, el tiempo máximo de toma continua de datos está limitado por la duración de las baterías de la cámara de vídeo. Ello ocasiona una pérdida de datos durante el tiempo en que se cambian las baterías. Este tiempo no es alto, pero como no

suelen coincidir los agotamientos de las dos baterías, se pierden datos bien de la sección de entrada, bien de la de salida. El uso del vídeo es una de las técnicas más utilizadas en la actualidad para recoger datos de tráfico. Existen aplicaciones de visión artificial en autopistas que permiten la medición de velocidades, intensidades y densidades de tráfico. Las ventajas del método son sencillez, bajo coste relativo, el posible empleo de personal no especializado y la sencillez del montaje del experimento. Asimismo, esta técnica permite una reducción de datos de uno en uno (en primer lugar se miden intervalos, posteriormente tipo de vehículos, velocidades, densidades, etcétera). Con ello se obtiene un proceso fluido en el que la interpretación puede empezar casi inmediatamente, discurriendo la toma de datos en paralelo con la interpretación. Los mayores inconvenientes son la dificultad de sincronización y el tiempo empleado en laboratorio en la reducción de los datos, que puede llegar a ser muy alto en el caso de velocidades de recorrido y adelantamientos. Tabla 2. PLAZOS, PERSONAL, MEDIOS NECESARIOS Y VARIABLES MEDIDAS CON LAS DISTINTAS TÉCNICAS

FIGURA 2 RECOGE EL ESQUEMA DEL PROCEDIMIENTO DE TOMA DE DATOS.

6. SELECCIÓN DE EMPLAZAMIENTOS PARA TOMA DE DATOS

- terreno llano o entre llano y ondulado - velocidades de proyecto entre 80 y 100 km/h - existencia de tramos de relativa longitud (2 a 5 km) sin intersecciones, y un mínimo de incorporaciones o salidas. Este punto, teóricamente sencillo, fue en la práctica más complejo de lo previsto, ya que la proliferación de intersecciones, urbanizaciones y polígonos industriales. Incluso en tramos completamente rurales en apariencia existen entradas y salidas de fincas. Ello hizo que en los ensayos se detectaran vehículos que o bien entraban en el tramo y no salían, o al contrario. 7. METODOLOGÍA DE LA EVALUACIÓN DE LOS FACTORES La metodología propuesta para evaluación de carreteras existentes consiste en la toma de datos de intervalos en un punto de la carretera, y una estimación de las velocidades de los vehículos en un tramo de 500 metros como mínimo. Las velocidades pueden medirse mediante cualquiera de las técnicas habituales (radar, observadores, contadores sincronizados, lazos electromagnéticos -más complejos de instalación-, etc.). Por su parte, los intervalos pueden medirse mediante la técnica utilizada en esa investigación, con aparatos más complejos o mediante observadores que simplemente evalúen si el intervalo está por encima o por debajo del crítico. El sistema de toma de datos dependerá de las características de la carretera y del tráfico esperado, ya que si la intensidad es alta, por ejemplo, el empleo de observadores será menos fiable que los registradores mecánicos. Es necesario distinguir entre el período de tiempo considerado para el estudio del tráfico y el período de tiempo necesario para establecer el nivel de servicio en una carretera. En el curso de la presente investigación se ha apreciado que la dispersión en el porcentaje de vehículos demorados (%VD) en 5 minutos es mayor para bajas intensidades: se hace necesario determinar distintos períodos de observación para intensidades menores de 900 veh./h que para tráficos mayores, o en todo caso establecer el tiempo mínimo en función de las intensidades bajas. En

general, los períodos deben ser de 15 minutos, y parece representativo medir tres o cuatro

períodos a lo largo de dos horas, lo que da suficiente tiempo de descanso, si es necesario el empleo de observadores. 8. DETERMINACIÓN DEL NIVEL DE SERVICIO

8.1. Basados en la velocidad media La velocidad media es el primer estimador del nivel de servicio utilizado. En la tabla 3 se muestran los valores de los umbrales del nivel de servicio en función de la velocidad media, según varios autores. TABLA 3 UMBRALES DEL NIVEL DE SERVICIO EN FUNCIÓN DE LA VELOCIDAD MEDIA SEGÚN VARIOS AUTORES

8.2. En relación de la demora de los vehículos Puede verse en porcentaje independiente de la velocidad que se puede ver en la tabla 4. TABLA 4 UMBRALES ADOPTADOS ENTRE NIVELES DE SERVICIO

8.3. Combinaciones FIGURA 3 DETERMINACIÓN DEL NIVEL DE SERVICIO EN BASE A LA VELOCIDAD Y CONDICIONES VEHICULARES

9. FRECUENCIA DE LA REALIZACIÓN DEL ESTUDIO Su frecuencia será regular cuando una carretera haya sido recientemente inaugurada, para verificar las condiciones de diseño con las que se construyeron, esta frecuencia se encontrara dada por los requerimientos del proyecto pero generalmente son intervalos de cada 2 meses entre 2 a 3 veces, luego de ello se realizaran anualmente o cuando se lo requiera en casos de existir embotellamientos recurrentes o accidentes. 10. RECOMENDACIONES Los puntos de estudio deberán ser preferencialmente realizados en tramos rectos, intersecciones de cambios de pendiente longitudinal, entradas y salidas de la carretera. Los tramos de estudio deberán tener las condiciones necesarias para poder llevar a cabo el estudio en dependencia del método usado para ello. El tramo o los tramos de estudio deben ser ubicados estratégicamente para tener una mayor precisión de los datos obtenidos. Los horarios de realización de los estudios deberán ser en los de mayor demanda, debido a que es la que establece el nivel de servicio de la carretera. 11. CONCLUCION El nivel de servicio es un parámetro que debe ser estudiado con la mayor precisión posible, porque de esta se establecerá si se debe realizar mejoras en la señalización, mayor control de tráfico, dar mayor priorización de una vía o un aumento de la capacidad, el modo de realización del estudio dependerá de la importancia de la vía así como de los recursos disponibles.

REFERENCIAS

SUBSECRETARÍA DE INFRAESTRUCTURA “Capacidad y niveles de servicio en la red de carreteras ( 2015 )” http://www.sct.gob.mx/fileadmin/DireccionesGrales/DGST/Capacidades/capacidades_20 15/00_INTRODUCCI%C3%93N.pdf DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA CIVIL.TRANSPORTES “Evaluación practica de niveles de servicio de carreteras convencionales de dos carriles en España” http://oa.upm.es/914/1/MANUEL_ROMANA_GARCIA.pdf UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA “Aplicación del manual de capacidad de carreteras (HCM) versión 2000, para la evaluación del nivel de servicio de carreteras de dos carriles” http://biblioteca.usac.edu.gt/tesis/08/08_2614_C.pdf Análisis de Capacidad y Nivel de Servicio de Segmentos Básicos de Autopistas, Segmentos Trenzados y Rampas de acuerdo al Manual de Capacidad de Carreteras. http://www.ptolomeo.unam.mx:8080/xmlui/bitstream/handle/132.248.52.100/417/A6.pdf?s equence=6

Dirección nacional de vialidad coordinación de planeamiento subgerencia de estudios de demanda división tránsito. http://transito.vialidad.gov.ar:8080/web_ns/metodologia.jsp

Administradora Boliviana de Carreteras “Manuales técnicos para el diseño de carreteras en Bolivia”

http://www.abc.gob.bo/sites/default/files/manualcarreterasv1.pdf