Definición de ciclo semafórico

Llamamos ciclo semafórico al tiempo que transcurre desde el cambio de un grupo semafórico hasta la repetición de la misma situación, en una secuencia de maniobra completa en los semáforos conectados a un mismo regulador.

Cada uno de los ciclos semafóricos está dividido en fases, durante las cuales la configuración de colores de todos los grupos permanece invariable (la fase para un semáforo sería, rojo, verde y ámbar, por ejemplo).

En cambio, denominamos subfase a la fracción de fase de un semáforo que cumple unos determinados requisitos cambiantes. Por ejemplo, la fracción de rojo para el semáforo de vehículos que coexiste con el verde intermitente de los peatones.

La forma en la que se distribuye el tiempo de un ciclo en todas las fases asociadas a una intersección es el reparto de ciclo. Por ejemplo, si un ciclo dura 91 segundos, el reparto podría ser: 50 segundos de verde, 3 de ámbar y 38 de rojo, para un semáforo.

Finalmente, el término despeje se refiere al intervalo en el que están todos los semáforos en rojo durante dicho ciclo, tiempo necesario para que los usuarios de la vía que han accedido a la intersección por uno de los ramales o calles salgan de misma y la dejen totalmente libre para que entren en ella los vehículos o usuarios de otros ramales, sin que exista peligro de colisión.

¿Qué criterios se siguen para determinar las fases de un ciclo semafórico?

La determinación de fases de un ciclo semafórico suele depender de las características del tráfico y del trazado de la intersección.

En general, los criterios que se tienen en cuenta a la hora de determinar dichas fases, son:

  • que el número de fases sea el menor posible, para reducir los tiempos perdidos en cada ciclo.
  • que el número de movimientos simultáneos –sin conflictos comunes– sea el máximo posible.
  • que el recorrido dentro de la intersección sea lo más corto posible, para lograr unos tiempos de desalojo de la intersección lo más corto posible.
  • respecto al volumen de peatones y vehículos que tratan de salir de una intersección:

-en casos con un volumen bajo puede permitirse el paso simultáneo de ambos, asignando la preferencia de paso a los peatones

– si uno de los dos movimientos es relativamente importante, son necesarias fases que los separen totalmente.

Finalmente, cuando un ciclo se divide en dos o más fases, hay que considerar el orden en que se suceden, para garantizar la seguridad y rendimiento de la intersección.

 

¿Cómo se calcula el reparto de un ciclo semafórico en distintas fases?

A la hora de determinar la duración de un ciclo semafórico se acostumbra a tener en cuenta la psicología del conductor, según la cual, ciclos menores de 35 segundos o mayores de 150 segundos se acomodan difícilmente a la mentalidad del usuario de la vía pública, por lo que tienden a evitarse.

Cómo se calcula el tiempo de verde?

Independientemente del resultado final que se obtenga para la fase verde de un ciclo después de los correspondientes cálculos matemáticos, hemos de partir de la condición de que el tiempo mínimo que se obtenga sea suficiente para que los peatones atraviesen la calzada. Si el resultado obtenido no cumpliese este requisito, obviamente debe modificarse hasta que los peatones tengan suficiente tiempo para cruzar. Teniendo esta condición en cuenta, procedemos a explicar las formas más habituales para calcular los tiempos de verde.

Aunque muchas veces la cercanía entre intersecciones obliga a que se adopte una misma duración de ciclo en distintos semáforos; cuando las distancias entre los mismos son grandes, se pueden elegir ciclos distintos.

Cuando se quiere repartir un ciclo de una duración dada entre dos calles con una intensidad de tráfico conocida, lo que suele hacerse es tomar como referencia la intensidad que corresponde a los 15 minutos “punta” y calcular:

 

Ta                   Ia

——   =   ———-

 Tb                  Ib

 

Ta + Tb = C

donde…

Ia, Ib = Intensidades máximas por carril en las calles A y B respectivamente.

Ta, Tb = Tiempos de verde correspondientes a cada calle.

C = Duración del ciclo en segundos.

 

Aunque con este cálculo a veces es suficiente, cuando el tráfico tiene peculiaridades distintas en cada calle, hay que considerar el intervalo más frecuente con el que se suceden los vehículos en cada vía. Así, si consideramos que Ea y Eb son los intervalos de vehículos más frecuentes para las calles A y B, haciendo proporcionales los tiempos verdes al pro­ducto de las intensidades por carril, calcularíamos:

Ta            Ia*Ea

—- =  ———

Tb            Ib*Eb

 

Ta +  Tb= C

¿Cómo se calcula el tiempo de ámbar?

Actualmente, casi en todas las ciudades del mundo se asocia el tiempo de tres  segundos para la fase amarilla o ámbar, como un estándar en la programación del color ámbar no intermitente.

En muchos tratados de ingeniería de tráfico, especialmente en los norteamericanos de los años 60 y 70, se procedió a calcular la duración del ámbar partiendo de los siguientes supuestos:

  1. El tiempo de amarillo sería igual o superior al requerido para frenar antes de la línea de detención.
  2. Si el vehículo entraba en la intersección, había de darle tiempo a atravesarla antes de que se encendiese la luz roja.

Para que se cumpliesen los dos supuestos se tomaba en cuenta, en estos casos, el mayor de los valores resultantes.

Sin embargo, al margen de este cálculo, poco a poco fue implantándose y normalizándose en Europa el ámbar de 3 segundos, basándose en el siguiente razonamiento:

Por lo que a España se refiere, la Dirección General de Tráfico ofrece una visión similar a lo expuesto, explicada del modo siguiente:

t1 = R + 2d/v       (1)

en donde t1 es el tiempo de frenado, R el tiempo de percepción y reacción, v la velocidad de un vehículo representativo y d la distancia de frenado. Se parte de la base, no exacta pero aceptable, de que la deceleración es constante.

Si la anchura de la intersección es a, el tiempo t2 necesario para reaccionar, llegar a la intersección y atravesarla a la velocidad v será:

t2 = R + d/v + a/v               (2)

Como la distancia de frenado es proporcional al cuadrado de la velocidad, cuando ésta sea baja, el tiempo de amarillo vendrá dado por la anchura de la intersección. Tomando velocidades cada vez mayores, se llegará a un punto en que la distancia determinante sea la de frenado.

Sin embargo, como con la aplicación de las fórmulas (1) y (2) se llega generalmente a tiempos de amarillo muy largos. En este sentido, la misma DGT apunta que la mayoría de los autores recomiendan reducirlo a 3 ó 4 segundos, porque la experiencia ha demostrado que son más eficaces que los exactos obtenidos de las fórmulas mencionadas.

La introducción de los tiempos de “todo rojo” hacen innecesario incluir en el ama­rillo el tiempo de despeje, con lo cual el único valor que cuenta es el del tiempo de frenado. En este sentido, la DGT apunta que cuanto menor sea el intervalo en que pueden tomarse decisiones contrapuestas (sobre si frenar o continuar circulando a la velocidad a la que se iba), es mayor la seguridad de funcionamiento de esta toma de decisiones.

¿Cómo se calcula el tiempo de rojo? 

Es el resultado de sumar los tiempos asignados al color verde y ámbar y restarla del total de tiempo asignado para todos los movimientos de la intersección

 

¿Cuál ha de ser la longitud de un ciclo semafórico? 

A la hora de determinarla, se procura obtener un ciclo lo más corto posible para reducir los tiempos de espera, aunque la capacidad disminuya con la duración del ciclo.

Según FW Webster (1966)[1], el ciclo que produce las menores demoras en el conjunto de los usuarios, llamado también ciclo óptimo, es:

               

Co es el tiempo óptimo de ciclo

L es el tiempo total perdido por ciclo

Ii  es la intensidad que se registra en cada uno de los accesos a la intersección

Ci es la capacidad de los accesos

Pi es el tiempo que se pierde en reaccionar, arrancar, frenar y despejar la intersección

Pt es la suma de todos los tiempos perdidos

Y es la suma de todas las relaciones intensidad‑capacidad

 

¿Cómo lo tenemos en cuenta en la reconstrucción de los accidentes de tráfico?

En el ámbito de la reconstrucción de accidentes de tráfico acostumbra a sernos de utilidad el análisis del ciclo semafórico en los siguientes supuestos:

  • en colisiones en vía urbana, con declaraciones contradictorias de los conductores, cuando ambos declaran que han pasado cuando su semáforo estaba en verde.
  • en atropellos en los que las declaraciones del peatón y del conductor vuelven a ser contradictorias, o bien cuando el peatón ha fallecido.

Para analizar el ciclo semafórico, acostumbramos a pedir a la autoridad municipal competente el diagrama de fases semafóricas en los días y horas concretas que nos interesan, junto con el plano horario semafórico.

Si tomamos como ejemplo, para entenderlo, un siniestro vial hipotético ocurrido en un cruce regulado por semáforos, consistente en una embestida entre un turismo y una motocicleta, en un tiempo próximo a la fase de transición rojo-verde para la motocicleta (Calle A) o verde–ámbar–rojo para el turismo (Calle B), después de pedir el diagrama semafórico a la autoridad municipal competente, recibiríamos el siguiente diagrama y el siguiente plano horario.

 

La columna de la izquierda del diagrama semafórico indica el número de semáforo con el siguiente formato: G + número de semáforo + V (vehículo) o P (Peatón).

Por otro lado, en el cuadro del plano horario se puede observar que se hace distinción entre los bloques de tiempo fijos (que duran tres segundos cada uno) y los bloques de tiempo variable (marcados con #) de los distintos planos horarios P1, P2, … P5.

Además, según el día de la semana y la hora del día, la autoridad municipal competente aplica unos tiempos u otros, separados en 5 planos semafóricos distintos. Se trata del plan semafórico activo en cada momento. Por lo tanto, deberemos saber qué plan regía en el momento en el que sucedió el accidente que estamos analizando, para lo cual contamos con una tabla horaria tipo esta (proporcionada también por el organismo municipal competente):

Tabla Horaria Lunes Martes Miércoles Jueves Viernes Sábado Domingo
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

 

Con todos estos datos facilitados, si ponemos por caso que el siniestro ocurrió un domingo sobre las 21:20 horas, por ejemplo, el plan activo era el 1.

Para saber qué semáforos afectan a los vehículos implicados en el incidente vial, necesitaremos disponer de un croquis como el siguiente, que normalmente también se puede pedir vía instancia a la autoridad municipal competente.

 

Ya sabemos, con esta información, que el ciclo semafórico que rige en el grupo de semáforos que regula la intersección consta de una duración de 91 segundos.

Necesitaremos, por último, tener en cuenta el desfase que regía en el plan activo 1 (18 segundos), lo cual viene indicado en el plano horario. En ingeniería de tráfico llamamos desfase al desfase de la fase roja del ciclo respecto a un CERO ABSOLUTO, común para todos los ciclos de la ciudad. Este es un dato necesario para poder coordinar los ciclos de diferentes intersecciones.

Sabiendo todo esto, el perito en cuestión haría un dibujo de la zona de conflicto que le interesa, que quedaría del siguiente modo:

Para poder reconstruir correctamente el ciclo semafórico vinculado al momento del accidente en el momento que nos interesa, es importante, además, evitar un error que hemos encontrado en algunos informes periciales contrarios: para calcular la duración total de un ciclo semafórico, los diagramas semafóricos nunca suman fases y subfases, sino que las fases incluyen siempre el tiempo de las subfases. Así, A en este caso incluye los tiempos de las subfases desde b hasta g; y H incluye los tiempos de las subfases desde i hasta n.

 

Si en este caso, lo que queremos es determinar la culpabilidad del conductor del turismo y/o de la motocicleta implicados en el siniestro, hemos de tener en cuenta lo siguiente, a partir del ciclo obtenido:

  • cuando el semáforo para peatones cambia de verde intermitente a rojo, el semáforo que afecta a la motocicleta se mantiene en rojo durante 3 segundos más.
  • para el turismo implicado, cuando su semáforo cambia de verde a ámbar, se mantiene en ámbar durante 3 segundos hasta que cambia a fase roja.  En este instante el semáforo de peatones pasa a fase verde.
  • Cuando el semáforo para peatones de la Calle B pasa a verde, durante los 3 segundos siguientes, el semáforo para vehículos queda en fase roja para ambos flujos de vehículos (fase de despeje).

 

Con estos datos, de lo que se trataría es, a partir de las declaraciones de los implicados y de los testigos (si las hay); y a partir de los datos objetivos de los que se dispone, reconstruir la mecánica del siniestro

Nos tendríamos que basar en datos tales como las posiciones finales de los vehículos, las huellas de frenada dejadas por los mismos, los daños (…), para determinar la velocidad a la que circulaban la motocicleta y el turismo e intentar esclarecer qué fase semafórica estaba activa para cada uno de los vehículos en el momento de la colisión.

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[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.