Un cuello de botella es una interrupción localizada del tráfico vehicular en una calle, carretera o autopista. A diferencia de un atasco , un cuello de botella es el resultado de una condición física específica, a menudo el diseño de la carretera, semáforos mal sincronizados o curvas cerradas. También pueden ser causados por situaciones temporales, como accidentes de tráfico.
Los cuellos de botella también pueden producirse en otros métodos de transporte. Los cuellos de botella de capacidad son los puntos más vulnerables de una red y muy a menudo son objeto de acciones militares ofensivas o defensivas. Los cuellos de botella de capacidad de importancia estratégica (como el Canal de Panamá , donde el tráfico está limitado por la infraestructura) se denominan normalmente puntos de estrangulamiento ; los cuellos de botella de capacidad de valor táctico se denominan corredores de movilidad .
Los cuellos de botella en el tráfico se deben a una amplia variedad de factores:
El mirón es un ejemplo de cómo los cuellos de botella pueden ser inducidos por factores psicológicos; por ejemplo, los vehículos que un coche de policía detiene de forma segura a un costado del camino a menudo dan lugar a que los conductores que pasan disminuyan la velocidad para "observar mejor" la situación.
La teoría del flujo de tráfico se puede utilizar para modelar y representar cuellos de botella.
Consideremos un tramo de autopista con dos carriles en una dirección. Supongamos que el diagrama fundamental se modela como se muestra aquí. La autopista tiene una capacidad máxima de Q vehículos por hora, lo que corresponde a una densidad de k c vehículos por milla. La autopista normalmente se congestiona a k j vehículos por milla.
Antes de alcanzar la capacidad máxima, el tráfico puede fluir a una velocidad de A vehículos por hora, o a una velocidad mayor de B vehículos por hora. En cualquier caso, la velocidad de los vehículos es v f (o "flujo libre"), porque la vía está por debajo de su capacidad máxima.
Ahora, supongamos que en una determinada ubicación x 0 , la autopista se estrecha a un solo carril. La capacidad máxima ahora está limitada a D ', o la mitad de Q , ya que solo está disponible un carril de los dos. El estado D comparte el mismo caudal que el estado D' , pero su densidad vehicular es mayor.
Utilizando un diagrama de tiempo-espacio, podemos modelar el evento de cuello de botella. Supongamos que en el tiempo t 0 , el tráfico comienza a fluir a una velocidad B y v f . Después del tiempo t 1 , los vehículos llegan a una velocidad más ligera A .
Antes de que los primeros vehículos lleguen a la posición x 0 , el flujo de tráfico no tiene obstáculos. Sin embargo, aguas abajo de x 0 , la calzada se estrecha, lo que reduce la capacidad a la mitad y por debajo de la del estado B . Debido a esto, los vehículos comenzarán a hacer cola aguas arriba de x 0 . Esto se representa mediante el estado de alta densidad D . La velocidad del vehículo en este estado es la más lenta v d , como se toma del diagrama fundamental. Aguas abajo del cuello de botella, los vehículos pasan al estado D' , donde nuevamente viajan a la velocidad de flujo libre v f .
Una vez que los vehículos llegan a la velocidad A a partir del momento t 1 , la cola comenzará a despejarse y, finalmente, desaparecerá. El estado A tiene un caudal inferior a la capacidad de un carril de los estados D y D' .
En el diagrama espacio-temporal, la trayectoria de un vehículo de muestra se representa con una línea de flecha discontinua. El diagrama puede representar fácilmente la demora vehicular y la longitud de la cola. Es una simple cuestión de tomar medidas horizontales y verticales dentro de la región del estado D.
Para este ejemplo, considere tres carriles de tráfico en una dirección. Suponga que un camión comienza a viajar a una velocidad v , más lentamente que a la velocidad de flujo libre v f . Como se muestra en el diagrama fundamental a continuación, la velocidad q u representa la capacidad reducida (dos tercios de Q , es decir, 2 de los 3 carriles disponibles) alrededor del camión.
El estado A representa el flujo de tráfico normal que se aproxima, nuevamente a velocidad v f . El estado U , con caudal q u , corresponde a la cola que se forma aguas arriba del camión. En el diagrama fundamental, la velocidad del vehículo v u es menor que la velocidad v f . Pero una vez que los conductores han sorteado al camión, pueden volver a acelerar y pasar al estado D aguas abajo . Si bien en este estado se viaja a flujo libre, la densidad de vehículos es menor porque menos vehículos logran sortear el cuello de botella.
Supongamos que, en el momento t , el camión disminuye su velocidad desde el flujo libre hasta v . Se forma una cola detrás del camión, representada por el estado U. Dentro de la región del estado U , los vehículos circulan más lentamente, como lo indica la trayectoria de muestra. Debido a que el estado U limita el flujo a un flujo menor que el estado A , la cola se acumulará detrás del camión y, finalmente, ocupará toda la autopista (la pendiente s es negativa). Si el estado U tuviera el flujo más alto, seguiría habiendo una cola en aumento. Sin embargo, no se acumularía porque la pendiente s sería positiva. [1]
