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El avance es la distancia entre vehículos en un sistema de tránsito medida en tiempo o espacio. El avance mínimo es la distancia o el tiempo más corto que puede alcanzar un sistema sin una reducción de la velocidad de los vehículos. La definición precisa varía según la aplicación, pero se mide más comúnmente como la distancia desde la punta (extremo delantero) de un vehículo a la punta del siguiente detrás de él. Puede expresarse como la distancia entre vehículos o como el tiempo que le tomará al vehículo que va detrás cubrir esa distancia. Un avance "más corto" significa un espacio más estrecho entre los vehículos. Los aviones operan con avances medidos en horas o días, trenes de carga y trenes de cercanías.Los sistemas pueden tener avances medidos en partes de una hora, los sistemas de metro y tren ligero operan con avances del orden de 90 segundos a 5 minutos, y los vehículos en una autopista pueden tener tan solo 2 segundos de avance entre ellos.

El avance es una entrada clave para calcular la capacidad de ruta general de cualquier sistema de tránsito. Un sistema que requiere grandes pasos tiene más espacio vacío que capacidad de pasajeros, lo que reduce el número total de pasajeros o la cantidad de carga que se transporta para un tramo determinado de línea (ferrocarril o carretera, por ejemplo). En este caso, la capacidad debe mejorarse mediante el uso de vehículos más grandes. En el otro extremo de la escala, un sistema con pasos cortos, como los automóviles en una autopista, puede ofrecer capacidades relativamente grandes a pesar de que los vehículos transportan pocos pasajeros.

El término se aplica con mayor frecuencia al transporte ferroviario y al transporte en autobús , donde a menudo se necesitan avances reducidos para trasladar a un gran número de personas en los sistemas ferroviarios de transporte público y en los sistemas de transporte rápido de autobuses . Un avance menor requiere más infraestructura, lo que hace que sea costoso lograr un avance menor. Las grandes ciudades modernas requieren sistemas ferroviarios de pasajeros con una capacidad tremenda, y los avances reducidos permiten satisfacer la demanda de pasajeros en todas las ciudades excepto en las más transitadas. Los sistemas de señalización más nuevos y los controles de bloques móviles han reducido significativamente los avances en los sistemas modernos en comparación con las mismas líneas hace solo unos años. En principio, los sistemas automatizados de tránsito rápido personal y los pelotones de automóviles podría reducir los avances a tan solo fracciones de segundo.

Descripción [ editar ]

Diferentes medidas [ editar ]

Hay varias formas diferentes de medir y expresar el mismo concepto, la distancia entre vehículos. Las diferencias se deben en gran parte al desarrollo histórico en diferentes países o campos.

El término se desarrolló a partir del uso del ferrocarril, donde la distancia entre los trenes era muy grande en comparación con la longitud del tren en sí. Medir el avance desde el frente de un tren al frente del siguiente fue simple y consistente con la programación de horarios de los trenes, pero restringir el avance de punta a punta no siempre garantiza la seguridad. En el caso de un sistema de metro, las longitudes de los trenes son uniformemente cortas y el margen de maniobra permitido para las paradas es mucho más largo, por lo que se puede utilizar un margen de avance de punta a punta con un factor de seguridad menor. Donde el tamaño del vehículo varía y puede ser más largo que sus distancias o espaciamiento de frenado, como con los trenes de carga y las aplicaciones en carreteras, las mediciones de punta a cola son más comunes.

Las unidades de medida también varían. La terminología más común es utilizar el tiempo de paso de un vehículo a otro, que refleja de cerca la forma en que se midieron los avances en el pasado. Un cronómetro se inicia cuando un tren pasa por un punto y luego mide el tiempo hasta que pasa el siguiente, dando el tiempo de punta a punta. Esta misma medida también se puede expresar en términos de vehículos por hora, que se utiliza en el metro de Moscú, por ejemplo. [1] Las mediciones de distancia son algo comunes en aplicaciones que no son de trenes, como vehículos en una carretera, pero las mediciones de tiempo también son comunes aquí.

Ejemplos de ferrocarriles [ editar ]

Los movimientos de los trenes en la mayoría de los sistemas ferroviarios están estrictamente controlados por sistemas de señalización ferroviaria o sistema de bloques de señalización . En muchos ferrocarriles, los conductores reciben instrucciones sobre velocidades y rutas a través de la red ferroviaria. Los trenes (material rodante ) solo pueden acelerar y desacelerar de manera relativamente lenta, por lo que detenerse en cualquier lugar que no sea velocidades bajas requiere varios cientos de metros o incluso más. La distancia de la pista necesaria para frenar suele ser mucho mayor que el alcance de la visión del conductor. Si la vía de adelante está obstruida, por ejemplo, un tren está parado allí, entonces el tren de detrás probablemente lo verá demasiado tarde para evitar una colisión.

Los sistemas de señalización sirven para proporcionar a los conductores información sobre el estado de la pista por delante, de modo que se pueda evitar una colisión. Un efecto secundario de esta importante función de seguridad es que el avance de cualquier sistema ferroviario está determinado efectivamente por la estructura del sistema de señalización y, en particular, el espacio entre señales y la cantidad de información que se puede proporcionar en la señal. Los avances del sistema ferroviario se pueden calcular a partir del sistema de señalización. En la práctica, hay una variedad de métodos diferentes para mantener los trenes separados, algunos que son manuales, como el funcionamiento de órdenes de trenes o sistemas que involucran telégrafos, y otros que dependen completamente de la infraestructura de señalización para regular los movimientos de los trenes. Los sistemas manuales de trenes en funcionamiento son comunes en áreas con pocos movimientos de trenes (como 1 por día),y los avances se analizan con mayor frecuencia en el contexto de los sistemas no manuales.La señalización automática de bloques es probablemente la más relevante para el cálculo de avances.

Para la señalización automática de bloqueo (ABS), la distancia se mide en minutos y se calcula desde el tiempo que transcurre desde el paso de un tren hasta que el sistema de señalización vuelve a estar completamente despejado (continuar). Normalmente no se mide de punta a punta. Un sistema ABS divide la vía en bloques, en los que solo puede entrar un tren a la vez. Por lo general, los trenes se mantienen separados por dos o tres bloques, dependiendo de cómo esté diseñado el sistema de señalización, por lo que el tamaño del bloque a menudo determinará el avance.

Tener contacto visual como método para evitar una colisión (como durante una maniobra ) se realiza solo a velocidades bajas, como 40 km / h. Un factor de seguridad clave de las operaciones de los trenes es espaciar los trenes al menos esta distancia, el criterio de "parada en la pared de ladrillos". [2] [3] Con el fin de señalar a los trenes a tiempo para permitirles detenerse, los ferrocarriles colocaron trabajadores en las líneas que cronometraron el paso de un tren, y luego señalaron a los trenes siguientes si no había transcurrido cierto tiempo. Esta es la razón por la que los avances de los trenes se miden normalmente como tiempos de punta a punta, porque el reloj se reinició cuando el motor pasó al trabajador.

A medida que se inventaron los sistemas de señalización remota, los trabajadores fueron reemplazados por torres de señales en lugares establecidos a lo largo de la pista. Esto rompió la pista en una serie de "bloques" entre las torres. A los trenes no se les permitió ingresar a una cuadra hasta que la señal indicara que estaba despejada, garantizando así un mínimo de una cuadra de separación entre los trenes. Esto tuvo el efecto secundario de limitar la velocidad máxima de los trenes a la velocidad en la que podían detenerse en la distancia de una cuadra. Esta fue una consideración importante para el tren de pasajeros avanzado en el Reino Unido , donde el tamaño de los bloques limitaba las velocidades y exigía que se desarrollara un nuevo sistema de frenado. [4]

Un ejemplo de avance en un sistema ferroviario con múltiples bloques. El tren B sólo puede entrar en un bloque con un "aspecto" (luz) verde o amarillo, y debe reducir la velocidad en los bloques amarillos hasta el punto en que puedan detenerse dentro de la distancia de observación.

No existe un tamaño de bloque perfecto para el enfoque de control de bloques; Algunas consideraciones favorecen un tamaño de bloque más corto, otras más. Los bloques más largos tienen la ventaja de que utilizan la menor cantidad de señales posibles, las señales son caras y puntos de falla, y que dan a los trenes más tiempo para detenerse y, por lo tanto, permiten velocidades más altas. Por otro lado, la difusión de las señales a mayores distancias aumenta el margen y, por lo tanto, reduce la capacidad general de la línea. Estas necesidades deben equilibrarse caso por caso. [5]

Otros ejemplos [ editar ]

En el caso del tráfico de automóviles, la consideración clave en el rendimiento de frenado es el tiempo de reacción del usuario. [6] A diferencia del caso del tren, la distancia de frenado es generalmente mucho más corta que la distancia de localización. Eso significa que el conductor igualará su velocidad a la del vehículo de delante antes de alcanzarlo, eliminando el efecto de "pared de ladrillos".

Los números más utilizados son que un automóvil que viaja a 60 mph requerirá unos 225 pies para detenerse, una distancia que cubrirá poco menos de 6 segundos. Sin embargo, los viajes por carretera a menudo se producen con considerable seguridad con avances de punta a cola del orden de 2 segundos. Esto se debe a que el tiempo de reacción del usuario es de aproximadamente 1,5 segundos, por lo que 2 segundos permiten una ligera superposición que compensa cualquier diferencia en el rendimiento de frenado entre los dos autos.

Varios sistemas personales de tránsito rápido en la década de 1970 redujeron considerablemente los avances en comparación con los sistemas ferroviarios anteriores. Bajo el control de la computadora, los tiempos de reacción se pueden reducir a fracciones de segundo. Es discutible si las regulaciones tradicionales sobre avances deben aplicarse a los PRT y a la tecnología de trenes de automóviles. En el caso del sistema Cabinentaxi desarrollado en Alemania , los avances se establecieron en 1,9 segundos porque los desarrolladores se vieron obligados a adherirse al criterio de la pared de ladrillos. En experimentos, demostraron avances del orden de medio segundo. [7]

En 2017, en el Reino Unido, el 66% de los automóviles y vehículos comerciales ligeros y el 60% de las motocicletas dejaron la brecha recomendada de dos segundos entre ellos y otros vehículos. [8]

Sistemas de bajo avance [ editar ]

El espacio entre los pasos se selecciona según varios criterios de seguridad, pero el concepto básico sigue siendo el mismo: deje suficiente tiempo para que el vehículo se detenga de forma segura detrás del vehículo que está delante. Sin embargo, el criterio de "parada segura" tiene una solución no obvia; Si un vehículo sigue inmediatamente detrás del que está delante, el vehículo que va delante simplemente no puede detenerse lo suficientemente rápido como para dañar el vehículo que está detrás. Un ejemplo sería un tren convencional, donde los vehículos se mantienen unidos y tienen solo unos pocos milímetros de "juego" en los acoplamientos. Incluso cuando la locomotora aplica el frenado de emergencia, los coches que siguen no sufren ningún daño porque cierran rápidamente el espacio en los acoplamientos antes de que se acumule la diferencia de velocidad.

Ha habido muchos experimentos con sistemas de conducción automatizados que siguen esta lógica y reducen considerablemente los avances a décimas o centésimas de segundo para mejorar la seguridad. Hoy en día, los modernos sistemas de señalización ferroviaria CBTC pueden reducir significativamente el intervalo entre trenes en la operación. Utilizando sistemas de control de crucero automatizados "seguidores de coches" , los vehículos pueden formarse en bandadas que se aproximen a la capacidad de los trenes convencionales. Estos sistemas se emplearon primero como parte de la investigación personal de tránsito rápido, pero luego se utilizaron automóviles convencionales con sistemas similares a los de un piloto automático.

Capacidad de recorrido y ruta [ editar ]

La capacidad de la ruta está definida por tres cifras; el número de pasajeros (o peso de la carga) por vehículo, la velocidad máxima segura de los vehículos y el número de vehículos por unidad de tiempo . Dado que el avance se toma en cuenta en dos de las tres entradas, es una consideración primordial en los cálculos de capacidad. [9] El avance, a su vez, se define por el rendimiento de frenado, o algún factor externo basado en él, como el tamaño de los bloques. Siguiendo los métodos de Anderson: [10]

Progreso mínimo seguro [ editar ]

El avance seguro mínimo medido de punta a cola se define por el rendimiento de frenado:

dónde:

  • es el avance mínimo seguro, en segundos
  • es la velocidad de los vehículos
  • es el tiempo de reacción, el tiempo máximo que le toma a un vehículo que le sigue para detectar una falla en el líder y aplicar completamente los frenos de emergencia.
  • es la desaceleración mínima de frenado del seguidor.
  • es la máxima deceleración de frenado del líder. Por consideraciones de pared de ladrillos, es infinito y esta consideración se elimina.
  • es un factor de seguridad arbitrario, mayor o igual a 1.

El avance de punta a punta es simplemente el avance de punta a cola más la longitud del vehículo, expresada en tiempo:

dónde:

  • tiempo para que el vehículo y el avance para pasar un punto
  • es la longitud del vehículo

Capacidad [ editar ]

La capacidad vehicular de un solo carril de vehículos es simplemente la inversa del avance de punta a punta. Esto se expresa con mayor frecuencia en vehículos por hora:

dónde:

  • es el número de vehículos por hora
  • es el avance mínimo seguro, en segundos

La capacidad de pasajeros del carril es simplemente el producto de la capacidad del vehículo y la capacidad de pasajeros de los vehículos:

dónde:

  • es el número de pasajeros por hora
  • es la capacidad máxima de pasajeros por vehículo
  • es el avance mínimo seguro, en segundos

Ejemplos [ editar ]

Considere estos ejemplos:

1) tráfico en la autopista, por carril: velocidades de 100 km / h (~ 28 m / s), 4 pasajeros por vehículo, longitud del vehículo de 4 metros, frenado de 2,5 m / s (1/4 gee ), tiempo de reacción de 2 segundos, ladrillo- tope de pared, de 1,5;

= 10,5 segundos; = 7.200 pasajeros por hora si se asume 4 personas por automóvil y 2 segundos de avance, o 342 pasajeros por hora si se asume 1 persona por automóvil y 10,5 segundos de avance.

El avance utilizado en realidad es mucho menos de 10,5 segundos, ya que el principio de la pared de ladrillos no se utiliza en las autopistas. En realidad, se pueden suponer 1,5 personas por automóvil y 2 segundos de avance, lo que da 1800 automóviles o 2700 pasajeros por carril y hora.

A modo de comparación, el condado de Marin, California (cerca de San Francisco ) afirma que el flujo máximo en la autopista 101 de tres carriles es de aproximadamente 7.200 vehículos por hora. [11] Esto es aproximadamente el mismo número de pasajeros por carril.

A pesar de estas fórmulas, es ampliamente conocido que la reducción de los avances aumenta el riesgo de colisión en los entornos de automóviles privados estándar y, a menudo, se lo denomina " tailgating" .

2) sistema de metro, por línea: velocidades de 40 km / h (~ 11 m / s), 1000 pasajeros, longitud del vehículo de 100 metros, frenado de 0,5 m / s, tiempo de reacción de 2 segundos, parada en la pared de ladrillos, de 1,5;

= 28 segundos; = 130.000 pasajeros por hora

Tenga en cuenta que la mayoría de los sistemas de señalización utilizados en los metros imponen un límite artificial al avance que no depende del rendimiento de los frenos. Además, el tiempo necesario para las paradas en las estaciones limita el avance. Usando una cifra típica de 2 minutos (120 segundos):

= 30.000 pasajeros por hora

Dado que el avance de un metro está limitado por consideraciones de señalización, no por el rendimiento del vehículo, las reducciones en el avance a través de la mejora de la señalización tienen un impacto directo en la capacidad de pasajeros. Por esta razón, el sistema de metro de Londres ha gastado una cantidad considerable de dinero en actualizar la red SSR, [12] líneas Jubilee y Central con nueva señalización CBTC para reducir el avance de aproximadamente 3 minutos a 1, mientras se prepara para los Juegos Olímpicos de 2012 . [13]

3) sistema de tránsito rápido personal automatizado , velocidades de 30 km / h (~ 8 m / s), 3 pasajeros, longitud del vehículo de 3 metros, frenado de 2,5 m / s (1/4 gee ), tiempo de reacción de 0,01 segundos, fallo de freno activado vehículo de plomo para desaceleración de 1 m / s, inferior a 2.5, m / s si el vehículo de plomo se rompe. de 1,1;

= 3 segundos; = 28.000 pasajeros por hora

Este número es similar a los propuestos por el sistema Cabinentaxi , aunque predijeron que el uso real sería mucho menor. [14] Aunque los PRT tienen menos asientos y velocidades para los pasajeros, sus distancias más cortas mejoran drásticamente la capacidad de pasajeros. Sin embargo, estos sistemas a menudo están restringidos por consideraciones de pared de ladrillos por razones legales, lo que limita su rendimiento a 2 segundos como los de un automóvil. En este caso:

= 5.400 pasajeros por hora

Avances y número de pasajeros [ editar ]

Los avances tienen un impacto enorme en los niveles de pasajeros por encima de un cierto tiempo de espera crítico. Siguiendo a Boyle, el efecto de los cambios en el progreso es directamente proporcional a los cambios en el número de pasajeros por un factor de conversión simple de 1,5. Es decir, si se reduce un intervalo de 12 a 10 minutos, el tiempo de espera promedio del pasajero disminuirá en 1 minuto, el tiempo total del viaje en el mismo minuto, por lo que el aumento de la cantidad de pasajeros será del orden de 1 x 1,5 + 1 o alrededor del 2,5%. [15] Véase también Ceder para una discusión extensa. [dieciséis]

Referencias [ editar ]

Notas [ editar ]

  1. El Metro normalmente declara su mejor avance como 142 trenes por hora, pero su página en inglés Archivada el 21 de agosto de 2009 en Wayback Machine usa las unidades más familiares.
  2. ^ Parkinson y Fisher, pág 17
  3. ^ Para obtener enlaces a una variedad de fuentes sobre la parada de la pared de ladrillos en la planificación del transporte público, consulte Richard Gronning, "Brick-Wall Stops and PRT" , junio de 2009
  4. ^ Leonard Hugh Williams, "Tren de pasajeros avanzado: una promesa incumplida", Ian Allan, 1985, ISBN  0-7110-1474-4
  5. ^ Parkinson y Fisher, pág. 18-19
  6. ^ Van Winsum, W .; Brouwer, W. (1997). "Tiempo de avance en el seguimiento del coche y el rendimiento operativo durante un frenado inesperado". Habilidades motoras y perceptivas . 84 (suplemento 3): 1247–1257. doi : 10.2466 / pms.1997.84.3c.1247 .
  7. ^ Carnegie, Apéndice 1
  8. ^ https://assets.publishing.service.gov.uk/government/uploads/system/uploads/attachment_data/file/743878/vehicle-speed-compliance-statistics-2017.pdf
  9. ^ "Caja de herramientas de análisis de tráfico" , Departamento de tránsito de Estados Unidos, FHWA-HRT-04-040
  10. ^ Anderson, pág. 47–48
  11. ^ "Cómo se rompe una autopista" , Obras públicas del condado de Marin
  12. ^ Bombardier para entregar la señalización del metro de Londres importante. [1] Comunicado de prensa, Bombardier Transportation Media Center, 2011. Consultado en junio de 2011.
  13. ^ railway-technology.com, "Actualización del transporte de los Juegos Olímpicos de Londres"
  14. ^ "Comunicaciones sobre investigación dirigida a mejorar las condiciones de transporte en ciudades, pueblos y otras áreas urbanizadas" , Forschung Stadtverkehr , número 25 (1979)
  15. ^ Boyle, pág. 13
  16. ^ Ceder, pág. 537–542

Bibliografía [ editar ]

  • John Edward Anderson, "Teoría de los sistemas de tránsito", Lexington Books, 1978
  • John Edward Anderson, "The Capacity of a Personal Rapid Transit System" , 13 de mayo de 1997
  • Daniel Boyle, "Métodos de planificación de servicios y predicción de pasajeros en tránsito de ruta fija", Síntesis de la práctica del tránsito , Volumen 66 (2006), Junta de investigación de transporte, ISBN 0-309-09772-X 
  • Jon Carnegie, Alan Voorhees y Paul Hoffman, "Viability of Personal Rapid Transit In New Jersey" , febrero de 2007
  • Avishai Ceder, "Planificación y operación del transporte público: teoría, modelado y práctica" , Butterworth-Heinemann, 2007, ISBN 0-7506-6166-6 
  • Tom Parkinson e Ian Fisher, "Rail Transit Capacity" , Junta de Investigación del Transporte, 1996, ISBN 0-309-05718-3