La capacidad de la ruta es el número máximo de vehículos, personas o cantidad de carga que puede viajar por una ruta determinada en un tiempo determinado, generalmente una hora. Puede estar limitada por el peor cuello de botella del sistema, [1] como un tramo de carretera con menos carriles. [2] La capacidad de la ruta del tráfico aéreo se ve afectada por el clima. [3] Para un metro o un sistema de tren ligero , la capacidad de la ruta es generalmente la capacidad de cada vehículo, multiplicada por la cantidad de vehículos por tren, multiplicada por la cantidad de trenes por hora (tph). De esta manera, la capacidad de la ruta depende en gran medida de la frecuencia . Más allá de esta teoría matemática, la capacidad puede verse influenciada por otros factores como las zonas lentas, las áreas de vía única y las limitaciones de infraestructura, por ejemplo, las longitudes útiles de los trenes.
Toda evaluación de la eficacia de una red de transporte incluye un cálculo de qué capacidad se utiliza, cómo se utiliza y si se utiliza de manera eficaz. Por ejemplo, puede ser necesario mejorar las rutas sobrecargadas o proporcionar capacidad a otras rutas. La capacidad no utilizada puede representar una oportunidad para transportar más personas o bienes: como existe capacidad, no se necesita inversión adicional. [4] Muchas redes de transporte tienen capacidad no utilizada.
Los factores externos afectan la capacidad de las rutas de diferentes maneras. Las carreteras con exceso de tráfico reducen la capacidad de los servicios de autobús. Las nevadas intensas reducen la capacidad de las carreteras y autopistas, y los fuertes vientos dificultan el aterrizaje y la salida de los aeropuertos. En muchos casos, la capacidad de las rutas varía de un día para otro en función de factores externos. Los sistemas ferroviarios rara vez se ven afectados por factores externos.
Las rutas pueden congestionarse cuando sólo una fracción de ellas puede aceptar ciertos tipos de tráfico. Por ejemplo, una carretera puede tener un puente bajo que restringe la altura de los camiones, o una línea ferroviaria puede no poder aceptar vagones cargados más allá de una determinada carga por eje. Esto dará lugar a que cualquier ruta que pueda aceptar una gama más amplia de vehículos se congestione y que otras rutas más restrictivas queden infrautilizadas. El tráfico ferroviario entre los EE. UU. y México está limitado por los tipos de vehículos, especialmente los vagones de granos, y en 2009 las únicas rutas que podían aceptar vagones ferroviarios más nuevos pasaban por Texas. [5]
Los cuellos de botella desempeñan un papel importante a la hora de determinar la capacidad de una ruta. En cualquier ruta, la capacidad está limitada al punto de menor capacidad, y en las rutas largas la capacidad puede verse comprometida por un cuello de botella. Cuando en una ruta entran más vehículos de los que puede aceptar un único cuello de botella, la ruta estará libre de congestiones en todos los puntos, excepto en el cuello de botella. Por este motivo, los cuellos de botella suelen ser el foco de los proyectos de mejora del transporte.
La capacidad de ruta se calcula y aplica a menudo en la gestión y el diseño de sistemas ferroviarios. Para ferrocarriles con cargas de pasajeros muy altas, la capacidad máxima posible de la ruta es un factor importante. Una unidad común para la capacidad de ruta es personas por hora (pph), que para sistemas de estilo metro puede ser tan alta como 80.000. La capacidad de ruta también se puede expresar como número de vehículos por hora, como 20 trenes por hora (tph). [6] Las capacidades de ruta en líneas ferroviarias con dos vías son casi siempre las mismas en cualquier dirección.
La velocidad máxima o la velocidad media del tráfico ferroviario no tendrá ningún impacto en la capacidad de la ruta cuando todos los servicios de trenes sean del mismo tipo y los patrones de parada sean los mismos. [ cita requerida ] Si bien los trenes más lentos significarán que los pasajeros tardarán más en llegar a su destino, la cantidad de trenes que pasan por un punto específico seguirá siendo la misma. [ cita requerida ] La capacidad de la ruta en un período de tiempo particular puede ser observada por un observador parado en el andén de una estación. Un sistema ferroviario más lento requerirá más material rodante para mantener un alto rendimiento de trenes. [7] La velocidad del tráfico afectará la distancia requerida entre trenes (no es simplemente proporcional a la velocidad) y, por lo tanto, afectará la capacidad de la ruta.
Al calcular la capacidad de una ruta es importante tener en cuenta aspectos prácticos. [8] [9] Muchos ferrocarriles desean operar a la máxima capacidad durante horas en un día determinado, y la capacidad teórica no es sostenible para más de unos pocos trenes. [ aclaración necesaria ] A menudo se calcula un nivel reducido de capacidad, que se puede mantener durante horas. [10] Un ferrocarril que opera cerca del nivel de capacidad teórica durante períodos prolongados tendrá una puntualidad menor (menos trenes llegan cuando está programado). [11]
La capacidad de la ruta depende de la cantidad de pasajeros que utilicen el sistema, aunque sólo sea porque esto afectará la duración de las paradas en las estaciones. Gran parte de la capacidad de la ruta en un sistema ferroviario existente se utilizará para los movimientos ferroviarios programados existentes. Esto se describe como capacidad utilizada. [12] La capacidad restante para asignar a trenes adicionales se denomina capacidad disponible. [13]
Aumentar la capacidad de las rutas de un sistema ferroviario requiere una inversión sustancial en infraestructura . Aumentar la capacidad de las rutas de un ferrocarril de, por ejemplo, 12 trenes por hora a 20 por hora puede ser un proyecto muy importante que requiere presupuestos sustanciales.
La capacidad ferroviaria suele verse menos afectada por el clima que la capacidad de la ruta para aeronaves. Sin embargo, puede verse afectada por ejemplo, si la nieve bloquea la línea o si los rieles se comban a altas temperaturas.
Existen dos métodos principales para calcular la capacidad de una ruta: el método descrito en la norma UIC 406 y el uso de intervalos de tiempo. La Unión Internacional de Ferrocarriles elabora documentos sobre diversos temas relacionados con los ferrocarriles y publicó un folleto sobre la capacidad ferroviaria. Este folleto proporciona un método para calcular la capacidad de una ruta basándose en la creación de rutas a través de una ruta ferroviaria. Se crea el número de rutas para un tren "estándar" y luego se agregan las rutas del tren. Luego se puede determinar el número total de trenes que potencialmente pueden ingresar y salir de la ruta, así como el número real. [14]
La fórmula clásica para el cálculo de la capacidad de una ruta a partir de un intervalo es:
Por ejemplo, un intervalo de 4 minutos (= 4/60 horas) se traduce en una capacidad de ruta de 15 trenes por hora.
La capacidad de la ruta se maximiza para cualquier sistema ferroviario cuando todo el tráfico ferroviario es del mismo tipo. Mezclar diferentes tipos de trenes, o incluso diferentes patrones de parada, dará como resultado una reducción sustancial de la capacidad. [15] Cuando se mezclan diferentes tipos de trenes, esto a veces se llama heterogeneidad. [16] En este contexto, diferentes tipos de trenes significa aquellos que son más lentos que otros trenes, por ejemplo, trenes de mercancías y pasajeros. Los trenes de mercancías a menudo aceleran y frenan más lentamente que los pasajeros, y tienen velocidades máximas más bajas. Además, los trenes de pasajeros que tienen diferentes patrones de parada, como un servicio local con todas las paradas, cuando se mezclan con un servicio limitado o exprés, darán como resultado una reducción de la capacidad de la ruta. La capacidad de la ruta no se pierde cuando todos los trenes de una ruta paran en todas las estaciones, sino solo cuando se mezclan trenes con diferentes patrones de parada.
Los sistemas ferroviarios varían mucho en rendimiento y capacidad de ruta, siendo los sistemas de metro los que tienen la mayor capacidad. Los sistemas de tranvía y tren ligero tienen en teoría capacidades de ruta muy altas, pero en la práctica muchos sistemas solo logran capacidades de ruta de 12 vehículos por hora. Dicho esto, Swanston Street en Melbourne logra 50 tranvías por hora durante el pico de la mañana, un promedio de 72 segundos por tranvía. [17] Para el ferrocarril de alta velocidad, puede ser posible una capacidad de ruta de hasta 18 trenes por hora. [18] En 1932, Sydney introdujo un sistema de señalización teóricamente capaz de 42 trenes por hora (aproximadamente cada 85 segundos), pero en la práctica solo logró 36 trenes por hora durante las pruebas en los años 50. [19] En los tiempos modernos, la línea de metro Punggol en Singapur utiliza un sistema de bloques móviles para lograr un intervalo de 90 segundos, por lo que la capacidad de la ruta es de 40 trenes por hora. [20] El metro de Moscú también alcanza los 40 trenes por hora, y además se ha propuesto alcanzar los 50 trenes por hora en el futuro (un tren cada 72 segundos). La capacidad de ruta de un sistema ferroviario de cercanías suele ser de alrededor de 12 a 16 trenes por hora, lo que es menor que la de un metro, ya que los trenes son más largos y el tráfico a menudo se mezcla con otros servicios ferroviarios, como trenes de mercancías e interurbanos. En cambio, el Corredor de Carga de Alameda en Los Ángeles tiene una capacidad de ruta de 150 trenes de mercancías por día, [21] lo que es alto en comparación con otros sistemas ferroviarios de carga, pero bajo en comparación con los metros.
La capacidad de los sistemas ferroviarios de transporte de mercancías suele estar limitada por la terminal a la que se dirige la carga. Las terminales grandes podrán aceptar más trenes de mercancías, pero una capacidad de ruta de 15 trenes de mercancías por hora sería muy inusual.
Las estaciones de un sistema ferroviario, y los lugares donde los trenes deben detenerse para recoger o dejar pasajeros, sirven para reducir la capacidad de la ruta. Esto es particularmente así cuando los trenes con diferentes patrones de parada se mueven uno tras otro a través de un sistema ferroviario. El tiempo de espera es el tiempo que transcurre desde que se abren las puertas del tren en una estación hasta que se vuelven a cerrar. Los tiempos de espera influyen fuertemente en la capacidad de la ruta en un sistema ferroviario.
Muchos sistemas ferroviarios utilizan un sistema de bloque fijo para la señalización . El bloque móvil representa un nuevo tipo de señalización que permite la reducción de los intervalos y una mejora de la capacidad de la ruta. [22] El bloque móvil es un principio de señalización que existe dentro de un sistema de señalización llamado protección automática de trenes . Existen muchos problemas técnicos con la construcción de cualquier línea ferroviaria que admita el bloque móvil, ya que este tipo de sistema de señalización requiere una comunicación constante entre los sistemas de señalización y los trenes, que a menudo se logra con un sistema de radio del tren (pero se puede lograr de otras maneras). Otro problema es que el sistema de señalización necesita saber la longitud de cualquier tren en todo momento, por lo que se necesita un sistema de ingeniería en todos los trenes que pueda detectar todos los vagones y vagones dentro del tren.