La capacidad de ruta es la cantidad máxima de vehículos, personas o cantidad de carga que pueden recorrer una ruta determinada en un período de tiempo determinado, generalmente una hora. Puede estar limitado por el peor cuello de botella del sistema, [1] como un tramo de carretera con menos carriles. [2] La capacidad de las rutas de tráfico aéreo se ve afectada por las condiciones meteorológicas. [3] Para un sistema de metro o tren ligero , la capacidad de ruta es generalmente la capacidad de cada vehículo, multiplicada por el número de vehículos por tren, multiplicado por el número de trenes por hora (tph). De esta manera, la capacidad de la ruta depende en gran medida del avance . Más allá de esta teoría matemática, la capacidad puede verse influenciada por otros factores como zonas lentas, áreas de vía única y limitaciones de infraestructura, por ejemplo, en longitudes útiles de trenes.
Cualquier evaluación de la eficacia de una red de transporte incluye un cálculo de qué capacidad se utiliza, cómo se utiliza y si se utiliza eficazmente. Por ejemplo, es posible que sea necesario mejorar las rutas sobrecargadas o proporcionar capacidad a otras rutas. La capacidad no utilizada puede representar una oportunidad para mover más personas o bienes: como la capacidad existe, no se necesita inversión adicional. [4] Muchas redes de transporte tienen capacidad no utilizada.
Los factores externos afectan la capacidad de la ruta de diferentes maneras. Las carreteras gravemente saturadas reducirán la capacidad de los servicios de autobús. Las fuertes nevadas reducirán la capacidad de las carreteras y autopistas, y los fuertes vientos dificultarán el aterrizaje y la salida de los aeropuertos. En muchos casos, la capacidad de la ruta variará día a día dependiendo 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 cualquier camión, o una línea ferroviaria puede no aceptar vagones cargados más allá de una determinada carga por eje. Esto dará como resultado 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 Estados Unidos 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 las rutas. A lo largo de cualquier ruta, la capacidad está limitada al punto con menor capacidad, y las rutas largas pueden ver su capacidad comprometida por un cuello de botella. Cuando en una ruta entran más vehículos de los que un solo cuello de botella puede aceptar, entonces la ruta estará libre de congestión en todos los puntos excepto en el cuello de botella. Por esta razón, los cuellos de botella suelen ser el foco de los proyectos de mejora del transporte.
La capacidad de ruta a menudo se calcula y aplica en la gestión y diseño de sistemas ferroviarios. En el caso de ferrocarriles con un volumen de pasajeros muy elevado, la máxima capacidad de ruta posible es un factor importante. Una unidad común para la capacidad de ruta es la de personas por hora (pph), que en sistemas estilo metro puede llegar a 80.000. La capacidad de la ruta también se puede expresar como número de vehículos por hora, como 20 trenes por hora (tph). [6] La capacidad de recorrido en líneas ferroviarias de dos vías es casi siempre la misma en ambos sentidos.
La velocidad máxima o velocidad media del tráfico ferroviario no tendrá impacto en la capacidad de la ruta cuando todos los servicios de trenes sean del mismo tipo y los patrones de paradas sean los mismos. [ cita necesaria ] 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 necesaria ] 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 los trenes. [7] La velocidad del tráfico afectará al espacio requerido entre los trenes (no es simplemente proporcional a la velocidad) y, por tanto, afectará a la capacidad de la ruta.
Al calcular la capacidad de la ruta es importante tener en cuenta consideraciones prácticas. [8] [9] Muchos ferrocarriles desearán operar a su capacidad máxima durante horas en un día determinado, y la capacidad teórica no es sostenible para más que unos pocos trenes. [ se necesita aclaración ] A menudo se calcula un nivel reducido de capacidad, que puede mantenerse durante horas. [10] Un ferrocarril que opera cerca del nivel de capacidad teórica durante períodos prolongados tendrá menor puntualidad (llegarán menos trenes cuando esté previsto). [11]
La capacidad de la ruta depende del número de pasajeros que utilizan un sistema, aunque sólo sea porque esto afectará la duración de las paradas en las estaciones. Gran parte de la capacidad de ruta en un sistema ferroviario existente se utilizará para los movimientos ferroviarios programados existentes. Esto se describe como capacidad utilizada. [12] La capacidad que queda por asignar a trenes adicionales se denomina capacidad disponible. [13]
Aumentar la capacidad de rutas de un sistema ferroviario requiere una inversión sustancial en infraestructura . Aumentar la capacidad de ruta de un ferrocarril de, por ejemplo, 12 trenes por hora a 20 por hora, puede ser un proyecto muy importante que requiere presupuestos considerables.
La capacidad ferroviaria suele verse menos afectada por las condiciones meteorológicas que la capacidad de las rutas para los aviones. Sin embargo, puede verse afectado, por ejemplo, por la nieve que bloquea la línea o por rieles deformados a altas temperaturas.
Existen dos métodos principales para calcular la capacidad de la ruta; utilizando el método descrito en UIC 406 y utilizando avances. La Unión Internacional de Ferrocarriles produce documentos sobre una variedad de temas relacionados con el ferrocarril y publicó un folleto sobre la capacidad ferroviaria. Este folleto proporciona un método para calcular la capacidad de la ruta basándose en la creación de caminos a través de una ruta ferroviaria. Se crea el número de vías para un tren "estándar" y luego se agregan las vías del tren. De este modo se puede determinar el número total de trenes que potencialmente pueden entrar 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 avance es:
Por ejemplo, un intervalo de 4 minutos se traduce en una capacidad de ruta de 15 trenes por hora.
La capacidad de 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 denomina heterogeneidad. [16] En este contexto, por diferentes tipos de trenes se entiende aquellos que son más lentos que otros trenes, por ejemplo, los trenes de mercancías y de pasajeros. Los trenes de mercancías suelen acelerar y frenar más lentamente que los de pasajeros y tienen velocidades máximas más bajas. También los trenes de pasajeros que tienen diferentes patrones de paradas, como un servicio local con todas las paradas, cuando se combinan con un servicio limitado o expreso, darán lugar a 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 sólo cuando se mezclan trenes con diferentes patrones de paradas.
Los sistemas ferroviarios varían mucho en rendimiento y capacidad de rutas, siendo los sistemas de metro los que tienen la mayor capacidad. Los sistemas de tranvía y tren ligero tienen en teoría una capacidad de recorrido muy alta, pero en la práctica muchos sistemas sólo alcanzan una capacidad de recorrido de 12 vehículos por hora. Dicho esto, Swanston Street en Melbourne alcanza 50 tranvías por hora durante el pico de la mañana, un promedio de 72 segundos por tranvía. [17] Para el tren 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 sólo 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 avance de 90 segundos, por lo que la capacidad de la ruta es de 40 trenes por hora. [20] El Metro de Moscú también alcanza 40 trenes por hora, además se ha propuesto alcanzar 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 entre 12 y 16 trenes por hora, cifra inferior a la de un metro, ya que los trenes son más largos y el tráfico suele mezclarse con otros servicios ferroviarios, como trenes de mercancías e interurbanos. Por el contrario, el corredor de carga Alameda en Los Ángeles tiene una capacidad de ruta de 150 trenes de carga por día, [21] lo cual es alto en comparación con otros sistemas ferroviarios de carga, pero bajo en comparación con el metro.
La capacidad de ruta de los sistemas ferroviarios de mercancías suele estar limitada por la terminal a la que se dirige la carga. Las grandes terminales podrán aceptar más trenes de mercancías, pero una capacidad de ruta de 15 trenes de mercancías por hora sería muy inusual.
Las estaciones en un sistema ferroviario, y donde los trenes deben detenerse para recoger o dejar pasajeros, sirven para reducir la capacidad de la ruta. Este es particularmente el caso cuando trenes con diferentes patrones de parada se mueven uno tras otro a través de un sistema ferroviario. El tiempo de permanencia 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 permanencia 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 reducir los intervalos y mejorar la capacidad de las rutas. [22] El bloque móvil es un principio de señalización que existe dentro de un sistema de señalización llamado protección automática del tren . Existen muchos problemas técnicos con la construcción de cualquier línea ferroviaria que soporte un bloque móvil, ya que este tipo de sistema de señalización requiere una comunicación constante entre los sistemas de señalización y los trenes, lo que a menudo se logra con un sistema de radio de tren (pero se puede lograr de otras maneras). Otro problema es que el sistema de señalización necesita conocer 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.