Definició de cicle semafòric

Diem cicle semafòric al temps que transcorre des del canvi d’un grup semafòric fins a la repetició de la mateixa situació, en una seqüència de maniobra completa en els semàfors connectats a un mateix regulador.

Cadascun dels cicles semafòrics està dividit en fases, durant les quals la configuració de colors de tots els grups roman invariable (la fase per a un semàfor seria, vermell, verd i ambre, per exemple).

En canvi, anomenem subfase a la fracció de fase d’un semàfor que compleix uns determinats requisits canviants. Per exemple, la fracció de vermell per al semàfor de vehicles que coexisteix amb el verd intermitent dels vianants.

La forma en què es distribueix el temps d’un cicle en totes les fases associades a una intersecció és el repartiment de cicle. Per exemple, si un cicle dura 91 segons, el repartiment podria ser: 50 segons de verd, 3 d’ ambre i 38 de vermell, per a un semàfor.

Finalment, el terme desallotjament es refereix a l’interval en el qual estan tots els semàfors en vermell durant aquest cicle, temps necessari perquè els usuaris de la via que han accedit a la intersecció per un dels ramals o carrers surtin de la mateixa i la deixin totalment lliure perquè entrin en ella els vehicles o usuaris d’altres ramals, sense que hi hagi perill de col·lisió.

Quins criteris se segueixen per determinar les fases d’un cicle semafòric?

La determinació de fases d’un cicle semafòric sol dependre de les característiques del trànsit i del traçat de la intersecció.

En general, els criteris que es tenen en compte a l’hora de determinar aquestes fases, són:

  • que el nombre de fases sigui el menor possible, per reduir els temps perduts en cada cicle.
  • que el nombre de moviments simultanis -sense conflictes comuns- sigui el màxim possible.
  • que el recorregut dins de la intersecció sigui el més curt possible, per aconseguir uns temps de desallotjament de la intersecció el més curt possible.
  • respecte del volum de vianants i vehicles que tracten de sortir d’una intersecció:

-en casos amb un volum baix, pot permetre el pas simultani de tots dos assignant la preferència de pas als vianants

– si un dels dos moviments és relativament important, calen fases que els separin totalment.

Finalment, quan un cicle es divideix en dues o més fases, cal considerar l’ordre en què se succeeixen, per garantir la seguretat i rendiment de la intersecció.

Com es calcula el repartiment d’un cicle semafòric en diferents fases?

A l’hora de determinar la durada d’un cicle semafòric s’acostuma a tenir en compte la psicologia del conductor, segons la qual, cicles menors de 35 segons o majors de 150 segons s’acomoden difícilment a la mentalitat de l’usuari de la via pública, pel que tendeixen a evitar-se.

Com es calcula el temps de verd?

Independentment del resultat final que s’obtingui per a la fase verda d’un cicle després dels corresponents càlculs matemàtics, hem de partir de la condició que el temps mínim que s’obtingui sigui suficient perquè els vianants travessin la calçada. Si el resultat obtingut no complís aquest requisit, òbviament s’hauria de modificar fins que els vianants tinguessin prou temps per creuar. Tenint aquesta condició en compte, procedim a explicar les formes més habituals per calcular els temps de verd.

Encara que moltes vegades la proximitat entre interseccions obliga que s’adopti una mateixa durada de cicle en diferents semàfors; quan les distàncies entre els mateixos són grans, es poden triar cicles diferents.

Quan es vol repartir un cicle d’una durada donada entre dos carrers amb una intensitat de trànsit coneguda, el que sol fer-se és prendre com a referència la intensitat que correspon als 15 minuts “punta” i calcular:

 

Ta                   Ia

——   =   ———-

 Tb                  Ib

 

Ta + Tb = C

on…

Ia, Ib = Intensitats màximes per carril en els carrers A i B respectivament.

Ta, Tb = Temps de verd corresponents a cada carrer.

C = Duració del cicle en segons.

Encara que amb aquest càlcul a vegades és suficient, quan el trànsit té peculiaritats diferents a cada carrer, cal considerar l’interval més freqüent amb què se succeeixen els vehicles a cada via. Així, si considerem que Ea i Eb són els intervals de vehicles més freqüents per als carrers A i B, fent proporcionals els temps verds al producte de les intensitats per carril, calcularíem:

Ta            Ia*Ea

—- =  ———

Tb            Ib*Eb

 

Ta +  Tb= C

Com es calcula el temps d’ambre?

Actualment, gairebé a totes les ciutats del món s’associa el temps de tres segons per a la fase groga o ambre, com un estàndard en la programació de la color ambre no intermitent.

En molts tractats d’enginyeria de trànsit, especialment en els nord-americans dels anys 60 i 70, es va procedir a calcular la durada de l’ambre partint dels següents supòsits:

  1. El temps de groc seria igual o superior al requerit per frenar abans de la línia de detenció.
  2. Si el vehicle entrava a la intersecció, havia de donar-li temps a travessar abans que s’encengués la llum vermella.

Perquè es complissin els dos supòsits es tenia en compte, en aquests casos, el més gran dels valors resultants.

No obstant això, al marge d’aquest càlcul, poc a poc es va anar implantant i normalitzant a Europa l’ambre de 3 segons, basant-se en el següent raonament:

Pel que fa a Espanya, la Dirección General de Tráfico ofereix una visió similar al que s’ha exposat, explicada de la manera següent:

t1 = R + 2d/v       (1)

on: t1 és el temps de frenada, R el temps de percepció i reacció, v la velocitat d’un vehicle representatiu i d la distància de frenada. Es parteix de la base no exacta però acceptable, que la desacceleració és constant.

Si l’amplada de la intersecció és a, el temps t2 necessari per reaccionar, arribar a la intersecció i travessar-la a la velocitat v serà:

t2 = R + d/v + a/v               (2)

Com la distància de frenada és proporcional al quadrat de la velocitat, quan aquesta sigui baixa, el temps de groc vindrà donat per l’amplada de la intersecció. Prenent velocitats cada vegada més grans, s’arribarà a un punt en què la distància determinant sigui la de frenada.

No obstant això, com amb l’aplicació de les fórmules (1) i (2) s’arriba generalment a temps de groc molt llargs. En aquest sentit, la mateixa DGT apunta que la majoria dels autors recomanen reduir-lo a 3 o 4 segons, perquè l’experiència ha demostrat que són més eficaços que els exactes obtinguts de les fórmules esmentades.

La introducció dels temps de “tot vermell” fan innecessari incloure en el groc el temps de desallotjament, amb la qual cosa l’únic valor que compta és el del temps de frenada. En aquest sentit, la DGT apunta que com més petit sigui l’interval en què es poden prendre decisions contraposades (sobre si frenar o continuar circulant a la velocitat a la qual s’anava), més gran és la seguretat de funcionament d’aquesta presa de decisions.

Com es calcula el temps de vermell?

És el resultat de sumar els temps assignats al color verd i ambre i restar-la del total de temps assignat per a tots els moviments de la intersecció.

 

Quina ha de ser la longitud d’un cicle semafòric? 

A l’hora de determinar-la, es procura obtenir un cicle el més curt possible per reduir els temps d’espera, malgrat que la capacitat disminueixi amb la durada del cicle.

Segons FW Webster (1966)[1], el cicle que produeix les menors demores en el conjunt dels usuaris, anomenat també cicle òptim, és:

 

 

 

 

 

         

 

on…

Co  és el temps òptim de cicle

L és el temps total perdut per cicle

Ii  és la intensitat que es registra en cadascun dels accessos a la intersecció

Ci és la capacitat dels accessos

Pi és el temps que es perd a reaccionar, arrencar, frenar i aclarir la intersecció

Pt és la suma de tots els temps perduts

Y és la suma de totes les relacions intensitat-capacitat

 

Com ho tenim en compte en la reconstrucció dels accidents de trànsit?

En l’àmbit de la reconstrucció d’accidents de trànsit acostuma a ser-nos d’utilitat l’anàlisi del cicle semafòric en els següents supòsits:

  • en col·lisions en via urbana, amb declaracions contradictòries dels conductors, quan tots dos declaren que han passat quan el seu semàfor estava en verd.
  • en atropellaments en què les declaracions del vianant i del conductor tornen a ser contradictòries, o bé quan el vianant ha mort.

Per analitzar el cicle semafòric, acostumem a demanar a l’autoritat municipal competent el diagrama de fases semafòriques en els dies i hores concretes que ens interessen, juntament amb el pla horari semafòric.

Si prenem com a exemple, per entendre-ho, un sinistre vial hipotètic passat en una cruïlla regulat per semàfors, consistent en una envestida entre un turisme i una motocicleta, en un temps pròxim a la fase de transició vermell-verd per a la motocicleta (Carrer A) o verd-ambre-vermell per al turisme (Carrer B), després de demanar el diagrama semafòric a l’autoritat municipal competent, rebríem el següent diagrama i el següent pla horari.

La columna de l’esquerra del diagrama semafòric indica el número de semàfor amb el següent format: G + número de semàfor + V (vehicle) o P (Vianant).

D’altra banda, en el quadre del pla horari es pot observar que es fa distinció entre els blocs de temps fixos (que duren tres segons cadascun) i els blocs de temps variable (marcats amb #) dels diferents plans horaris P1, P2 , … P5.

A més, segons el dia de la setmana i l’hora del dia, l’autoritat municipal competent aplica uns temps o altres, separats en 5 plans semafòrics diferents. Es tracta del pla semafòric actiu en cada moment. Per tant, haurem de saber quin pla regia en el moment en què va succeir l’accident que estem analitzant, per a això comptem amb una taula horària tipus aquesta (proporcionada també per l’organisme municipal competent):

Taula Horària Dilluns Dimarts Dimecres Dijous Divendres Dissabte Diumenge
2:30 4 4
6:30 1 1 1 1 1
7:30 2 2
10:30 2 2 2 2 2
12:30 3
13:00 3 3 3 3 3
15:00 2 2 2 2
15:30 2
17:00 3 3 3 3 5
17:30 5 5 5 5
18:30 1
19:30 1
21:30 2 2 2 2
22:00 3
22:30 2
23:00 4 4 4 4 4
23:30 2

 

Amb totes aquestes dades facilitades, si posem per cas que el sinistre va ocórrer un diumenge cap a les 21:20 hores, per exemple, el pla actiu era l’1.

Per saber què semàfors afecten els vehicles implicats en l’incident vial, necessitarem disposar d’un croquis com el següent, que normalment també es pot demanar via instància a l’autoritat municipal competent.

 

Ja sabem, amb aquesta informació, que el cicle semafòric que regeix en el grup de semàfors que regula la intersecció consta d’una durada de 91 segons.

Ens caldrà, finalment, tenir en compte el desfasament que regia en el pla actiu 1 (18 segons), la qual cosa ve indicada en el pla horari. En enginyeria de trànsit anomenem desfasament al desfasament de la fase vermella del cicle respecte d’un ZERO ABSOLUT, comú per a tots els cicles de la ciutat. Aquesta és una dada necessària per poder coordinar els cicles de diferents interseccions.

Sabent tot això, el pèrit en qüestió faria un dibuix de la zona de conflicte que li interessa, que quedaria de la següent manera:

Per poder reconstruir correctament el cicle semafòric vinculat a l’hora de l’accident en el moment que ens interessa, és important, a més, evitar un error que hem trobat en alguns informes pericials contraris: per calcular la durada total d’un cicle semafòric, els diagrames semafòrics mai sumen fases i subfases, sinó que les fases inclouen sempre el temps de les subfases. Així, A en aquest cas inclou els temps de les subfases des de b fins a g; i H inclou els temps de les subfases des de i fins a n.

 

Si en aquest cas, el que volem és determinar la culpabilitat del conductor del turisme i / o de la motocicleta implicats en el sinistre, hem de tenir en compte el següent, a partir del cicle obtingut:

  • quan el semàfor per a vianants canvia de verd intermitent a vermell, el semàfor que afecta la motocicleta es manté en vermell durant 3 segons més.
  • per al turisme implicat, quan el seu semàfor canvia de verd a ambre, es manté en ambre durant 3 segons fins que canvia a fase vermella. En aquest instant el semàfor de vianants passa a fase verda.
  • quan el semàfor per a vianants del Carrer B passa a verd, durant els 3 segons següents, el semàfor per a vehicles queda en fase vermella per a tots dos fluxos de vehicles (fase de desallotjament).

 

Amb aquestes dades, del que es tractaria és, a partir de les declaracions dels implicats i dels testimonis (si n’hi ha); i a partir de les dades objectives de què es disposa, reconstruir la mecànica del sinistre

Ens hauríem de basar en dades com ara les posicions finals dels vehicles, les empremtes de frenada deixades pels mateixos, els danys (…), per a determinar la velocitat a què circulaven la motocicleta i el turisme i intentar aclarir quina fase semafòrica estava activa per a cada un dels vehicles en el moment de la col·lisió.

—————————–

[1] WEBSTER. (1966). Traffic Signals. Road research technical paper N° 56. Road Research Laboratory, London. Traducido al español por Ing. Luis Domínguez Pommerencke. Universidad Nacional Autónoma de México.