¿Cúando colocar un semaforo?
La colocación de semaforos en una intersección dependerá de muchos factores. Si se cumple alguno de ellos, se debe considerar.

Volumen mínimo de vehículos

La intensidad del tránsito de las vías que se cruzan es la principal justificación. Se llena este requisito cuando en cualquiera de las ocho horas de un día representativo, se presenten los volúmenes mínimos indicados en las tablas del Manual de Señalización Vial y Dispositivos de Seguridad de la Secretaría de Infraestructura Comunicaciones y Transporte de México,
Número de Carriles de circulación

Calle principal
Número de Carriles de circulación

Calle secundaria
Vehículos por hora en la calle principal (Total en ambos accesos)
Vehículos por hora en el acceso de mayor volumen de la calle secundaria (un solo sentido)
1
1
500
150
2 ó más
1
600
150
2 ó más
2 ó más
600
200
1
2 ó más
500
200
Si la velocidad límite oficial correspondiente al percentil 85 en la calle principal excede de 60 km/h, o si la intersección queda dentro de la zona urbana de una población aislada con 10,000 habitantes o menos, el requisito de volumen mínimo se reduce al 70% del indicado en la tabla.

Requisitos generales

Tiempos del semáforo
Para obtener un mínimo de demoras, cada fase debe incluir:
El mayor número posible de movimientos simultáneos. Así se logrará admitir un mayor volumen de vehículos en la intersección.
El número de fases diferentes debe reducirse al mínimo, considerando la seguridad y la eficiencia.
La selección de los movimientos dentro de cada fase debe tender a reducir a un mínimo la frecuencia y gravedad de los puntos de conflicto.
La secuencia de las fases debe tratar de reducir las demoras.

Fases

Es una parte del ciclo asignada a cualquier combinación de uno o más movimientos que reciben simultáneamente el derecho de paso, durante uno o más intervalos (cualquiera de las diversas divisiones del ciclo, durante la cual no cambian las indicaciones de señal del semáforo).
Una fase puede significar un solo movimiento vehicular, un solo movimiento peatonal, o una combinación de movimientos vehiculares y peatonales.
Una fase comienza con la pérdida del derecho de paso de los movimientos que entran en conflicto con los que lo ganan. Un movimiento pierde el derecho de paso en el momento de aparecer la indicación amarilla.
La fase comienza con el amarillo que detiene a los movimientos que pierden el derecho de paso y termina con el final del verde de los que lo ganan.
Una fase consta de un intervalo amarillo, uno todo rojo y uno verde.
G= Verde
A= Ambar
R= Rojo
EV= Entre verde
RR= Rojo rojo (todo rojo)

Intervalo de cambio de fase (Entreverde)

La función principal del intervalo de cambio de fase es la de alertar a los usuarios de un cambio en la asignación del derecho al uso de la intersección.
Para calcular el intervalo de cambio de fase, que considere el tiempo de percepción-reacción del conductor, los requerimientos de la desaceleración y el tiempo necesario de despeje de la intersección.
entreverde=Ambar + Todo Rojo
Ev=[t+ \dfrac{v}{2a}]+[\dfrac{w+W=L}{v}]
Donde:
Ev= intervalo de cambio de fase (entreverde)(s)
t= tiempo de percepción-reacción del conductor (normalmente 1.00 s)
v= velocidad de aproximación de los vehículos (m/s)
a= tasa de desaceleración (normalmente 3.05 m/s²)
w= ancho del cruce peatonal (m)
W= ancho de la intersección a cruzar (m)
L= longitud del vehículo (normalmente 6.10 m)
Tiempo necesario para recorrer la distancia de parada con desaceleración $a$ y velocidad $v$
\dfrac{v}{2a}
Tiempo para cruzar la intersección (Todo Rojo)
\dfrac{w+W+L}{v}
Intervalo de cambio ambar
t+\dfrac{v}{2a}

Ejemplo:

La velocidad de aproximación de 60 km/h. Longitud promedio de los vehículos es de 6.10 metros, el ancho del cruce peatonal es de 3.00 metros y el ancho de la intersección es de 21.00 metros. Se considerará un valor de persepción-reacción de 1 segundo y una tasa de desaceleración de 3.05.
t=1.0 s \qquad a=3.05m/s^²
v=60 \text{ km/h} = 16.67 \text{ m/s}
Ev= [1.0+ \dfrac{16.67}{2(3.05)}]+[\dfrac{3.00+21.000+6.10}{16.67}]
EV= (3.7)+(1.8) = 5.5 s
4+2=6

Vehículos equivalentes (ADE)

Si en una intersección con semáforos todos los vehículos que salen fueran autos y siguieran de frente, tendríamos el flujo máximo, más o menos en intervalos uniformes. Pero en la vida real la cosa se complica: aparecen vehículos pesados y maniobras de giro a la izquierda y a la derecha. Para capturar eso sin engañarnos, hay que meter factores de equivalencia.
El factor de ajuste por efecto de vehículos pesados, se calcula así:
f_{HV}= \dfrac{100}{100+P_t(E_t-1+P_B(E_B-1)+P_n(E_n-1)}
Donde:
$f_{HV}$= factor de ajuste por efecto de vehículos pesados
$P_t$= porcentaje de camiones en circulación
$P_B$= porcentaje de autobuses en circulación
$P_n$= porcentaje de "vehiculos que se requieran" en circulación
$E_T$= automoviles equivalentes a un camión
$E_B$= automoviles equivalentes a un autobus
$E_n$= automoviles equivalentes a "vehiculo que se requiera"
Los vehículos pesados —camiones y autobuses—, por ser más largos y acelerar peor que un auto, tardan más en despejar la intersección. Para no distorsionar el flujo, se convierten a “autos equivalentes”: tanto para camiones (ET) como para autobuses (EB) suelen estar entre 1.4 y 1.6, y en la práctica se usa 1.5 como valor típico.
Además, hay que considerar factores para los movimientos de giro, porque normalmente consumen más tiempo que ir de frente. Estos factores sirven para convertir los autos que giran en autos directos equivalentes (ADE). Sus valores dependen del tipo de maniobra: para giros a la izquierda (EVI) y a la derecha (EVD), se toman de tablas sugeridas por el HCM.
Lo que se hace es considerar el flujo que se tiene opuesto, o de frente al acceso que se está analizando.
AUTOMOVILES DIRECTOS EQUIVALENTES PARA VUELTAS A LA IZQUIERDA
Flujo opuesto veh/h
Número de carriles
Número de carriles
1
2
3
0
1.1
1.1
1.1
200
2.5
2.0
1.8
400
5.0
3.0
2.5
600
10.0
5.0
4.0
800
13.0
8.0
6.0
1000
15.0
13.0
10.0
> 1200
15.0
15.0
15.0
Para vueltas a la izquierda protegidas. $E_{vi}$= 1.05
AUTOMOVILES DIRECTOS EQUIVALENTES PARA VUELTAS A LA DERECHA
Volumwn pearonal en el cruce peatonal en el conflicto
Equivalente
Ninguno (0)
1.18
Bajo (50)
1.21
Moderado (200)
1.32
Alto (400)
1.52
Extremo (800)
2.14
Ejercicio
En la siguiente imagen se muestran los volúmenes horarios máximos mixtos en una intersección. Con estos volúmenes y los otros datos complementarios que se mencionan más adelantes determinar el reparto de los tiempos del semáforo utilizando un plan de dos fases con vueltas a la izquierda permitidas.
La Fase 1 maneja el sentido Este-Oeste y viceversa (EW-WE) y la Fase 2 el sentido Norte-Sur y viceversa (NS-SN). En los cruces peatonales, existe un número bajo de peatones en conflicto (50 peatones/hora)

Conversión de volúmenes mixtos a automoviles directos equivalentes.

El siguiente paso indispensable es convertir los volúmenes mixtos a vehículos directos equivalentes, esto quiero decir que debemos homogeneizar los tamaños, tiempos de reacción, aceleración etc. de todos los vehículos de la intersección, porque los tractocamiones y autobuses no se comportan igual que un automóvil.

Factor de presencia de vehículos pesados

$P_T$= 5%
$P_B$= 10%
$E_T=E_B=1.5$
f_{HV}= \dfrac{100}{100+P_T(T_T-1)+P_B(E_B-1)}
F_{HV}= \dfrac{100}{100+5(1.5-1)+10(1.5-1)}=0.93

Flujos equivalentes para acceso norte

Movimiento directo (D)
q_{ADE}= \dfrac{VHMD}{FHMD}(\frac{1}{f_{HV}})(E_v(\text{izquierda o derecha}))
q_D= \dfrac{235}{0.95}(\dfrac{1}{0.93})=266
No multiplicamos por ningún $E_v$ ya que aquí no hay ningún volumen que afecte este movimiento.
Vuelta izquierda (VI)

Aquí debemos observar el volumen que se tiene del lado puesto de la vía, justo el volumen que afecta directamente el movimiento a la izquierda del acceso norte. Ese volumen sería el que viene de frente, que tiene 376 veh/h.
Posteriormente observamos la tabla para vuelas a la izquierda, y con 376 veh/h, interpolando obtenemos un $E_{vi}$ de 4.7
q_{VI}= \dfrac{18}{0.95}(\frac{1}{0.93})(4.7)=96