Libro de Ingeniería de Tránsito

UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN SIMN FACULTAD DE CIENCIAS Y TECNOLOGA

CARRERA DE INGENIERA CIVIL

APOYO DIDCTICO PARA LA ENSEANZA Y APRENDIZAJE DE LA ASIGNATURA DE INGENIERA

DE TRFICO

TEXTO ALUMNO

TRABAJO DIRIGIDO, POR ADSCRIPCIN, PRESENTADO PARA OPTAR AL DIPLOMA ACADMICO DE

LICENCIATURA EN INGENIERA CIVIL.

ELABORADO POR:

JUAN GABRIEL TAPIA ARANDIA

ROMEL DANIEL VEIZAGA BALTA

TUTOR:

M. Sc. Ing. LUIS LAZARTE VILLARROEL

Cochabamba-Bolivia, Septiembre 2006

Dedicatoria Texto Gua Ingeniera de Trfico

I

DEDICATORIA

A nuestros queridos padres y hermanos por su

apoyo y confianza.

Agradecimientos Texto Gua Ingeniera de Trfico

II

AGRADECIMIENTOS

Juan Gabriel Tapia Arandia: A Dios por los matices de la vida.

A mis padres Jaime Tapia Rojas, Gilda Arandia Garcia

y Roberto Arandia Camacho por su inmenso apoyo,

cario y comprensin.

A mis hermanos Antonio, Marco, Roberto y Andrea

Tapia Arandia por su constante apoyo y ayuda.

Al Ing. Luis Lazarte Villarroel por la colaboracin en

la elaboracin de este documento.

A nuestros tribunales y docentes por su dedicacin en

la formacin de profesionales Ingenieros.

Romel Daniel Veizaga Balta: A Dios por los matices de la vida.

A mis padres Cesar Veizaga y Petronila Balta por su

inmenso apoyo, cario y comprensin.

A mis hermanos Gisela, Helbio, Henry, Wilson y

Christian Veizaga Balta por su constante apoyo y

ayuda.

A mis amigos Freddy Rojas Vargas y Wagner Orellana

Terceros por sus consejos.

Al Ing. Luis Lazarte Villarroel por la colaboracin en

la elaboracin de este documento.

A nuestros tribunales y docentes por su dedicacin en

la formacin de profesionales Ingenieros.

Ficha Resumen Texto Gua Ingeniera de Trfico

III

FICHA RESUMEN CAPTULO 1. En este captulo se desea que el estudiante tenga conocimiento de la historia y evolucin del transporte desde la aparicin de la rueda, pasando por la aparicin de los primeros caminos y aparicin del automvil hasta llegar al nacimiento de la ingeniera de trfico. Tambin nos muestra cuales son los objetivos y alcances de la ingeniera de trfico. Finalmente se desarrollan las diferentes soluciones al problema de trnsito que se plantean a partir de factores que intervienen en este. CAPTULO 2. En este captulo se desarrollan los conceptos de los elementos bsicos que componen la ingeniera de trfico siendo estos: el usuario, el vehculo y la va; los cuales presentan una descripcin de los factores, las caractersticas y clasificacin que intervienen en cada elemento de trnsito para su estudio y aplicacin en la prctica. CAPTULO 3. En este captulo se desarrollan los conceptos de las caractersticas principales de la ingeniera del trfico, como ser: la velocidad (v), la densidad o concentracin (k) y el flujo (q). Tambin se muestran los distintos tipos de velocidades (v) siendo estos: la velocidad de punto, la velocidad media temporal, la velocidad media espacial, la velocidad de recorrido, la velocidad de marcha y la velocidad de proyecto; los cuales se aplican en la ingeniera de trfico. En lo que respecta a la densidad o concentracin (k) se muestra una definicin de la misma para su aplicacin en posteriores temas. El flujo (q) y volumen (Q) se clasifica de acuerdo al tiempo de medicin (trnsito anual, trnsito mensual, trnsito semanal, trnsito diario y trnsito horario); muestra adems la distribucin y composicin del volumen de trfico, su aplicacin general y especfica en la ingeniera de trfico. Finalmente, se presenta el pronstico de volmenes futuros y los tipos de aforos como punto de partida para el anlisis de las caractersticas de trnsito desarrolladas. CAPTULO 4. En este captulo se muestran las variables asociadas a las caractersticas principales de la ingeniera de trfico (intervalo, espaciamiento) as como la relacin existente entre las variables principales para la deduccin de la ecuacin fundamental de la ingeniera de trfico. Se muestran tambin los distintos tipos de modelacin para el anlisis de flujo vehicular (modelo lineal, modelo logartmico, modelo exponencial) y su correcta aplicacin de acuerdo a las caractersticas de flujo. Por ltimo se presenta una descripcin probabilstica del flujo vehicular mediante una distribucin de probabilidades de Poisson. CAPTULO 5. En este captulo se realiza una aplicacin prctica de los conceptos abarcados con anterioridad. Se aplica dos mtodos:

- Mtodo del Manual de Capacidad de Carreteras de los Estados Unidos (Highway Capacity Manual, Special Report 209, Edicin 1998)

- Mtodo del Ministerio de Obras Publicas y Transporte de Colombia Universidad del Cauca (1998). En lo que respecta al primer manual (HCM), se realiza el anlisis de capacidad y nivel de servicio en distintos tipos de vialidades como ser: secciones bsicas de autopista, reas de entrecruzamiento o entrecruzamientos, rampas y uniones de rampa, carreteras multicarril, carreteras de dos carriles e intersecciones con semforos. Cada uno de estos tipos de vialidades con su respectiva metodologa y procedimiento de aplicacin. El segundo mtodo (Mtodo Colombiano) se realiza el anlisis de capacidad y nivel de servicio en carreteras de dos carriles. CAPTULO 6. En este captulo se definen los conceptos de una demora y de una fila, mencionando cuales son las causas por las que se genera cada una de ellas. Nos muestra tambin los tipos de fila y los elementos que la caracterizan. Finalmente, este captulo plantea un mtodo para el anlisis de filas. CAPTULO 7. En este captulo se define lo que es un semforo, tambin se desarrolla: la funcin que tiene un semforo en una corriente de trnsito, las partes que la componen, los tipos de semforos y se hace una descripcin de algunos trminos bsicos o parmetros de tiempo para una mejor comprensin. Finalmente, nos muestra una metodologa para el clculo de los tiempos y su reparto en sus diferentes fases del semforo.

Abreviaciones y Acrnimos Texto Gua Ingeniera de Trfico

IV

ABREVIACIONES Y ACRNIMOS a Aceleracin radial, Arco unidad, Tasa de deceleracin

A Ascenso, Intervalo de tiempo Amarillo

A.C. Antes de cristo

AP1 Apndice 1

c Cuerda unidad

C Longitud actual del ciclo, Longitud de ciclo del semforo

C5 Capacidad en vehculos mixtos por hora considerando variaciones aleatorias

C60 Capacidad en vehculos mixtos por hora sin considerar variaciones aleatorias

Ci Capacidad para condiciones ideales

ci Capacidad del acceso o grupo de carriles i,

Cm. Centmetros

CNT Crecimiento Normal del Trnsito

CO Autobuses y camiones

Co Tiempo ptimo de ciclo

Co Longitud del ciclo ptimo

D Descenso, Densidad, Porcentaje mayor correspondiente a la distribucin direccional

d Distancia o longitud

d1i Demora uniforme para el grupo de carriles i

d2i Demora incremental para el grupo de carriles i

dA Demora en cualquier acceso

DD Distancia a la rampa adyacente corriente abajo

df Distancia recorrida durante el tiempo de Frenado

Df Deflexin de la curva

di Demora total para el grupo de carriles i

dI Demora en la interseccin

dia Demora ajustada para el grupo de carriles i

Dp Distancia de parada o distancia total

dp Distancia recorrida durante el tiempo de Percepcin

dr Distancia recorrida durante el tiempo de Reaccin

DR Densidad en el rea de influencia de convergencia o divergencia


V

DU Distancia a la rampa adyacente corriente arriba

e Base de los logaritmos neperianos

E Equivalente de vehculos ligeros para un porcentaje de pendiente dado.

E0 Equivalente de vehculos ligeros para un porcentaje de pendiente igual a 0 y una velocidad dada.

EB Automviles equivalentes a un autobs, Equivalencia de vehculos ligeros para buses

EC Automviles equivalentes a un camin

Ej. Ejemplo

Em Nmero promedio de unidades en fila o longitud promedio de la lnea de espera

En Nmero promedio de vehculos en el sistema

EQN Ecuacin

ER Automviles equivalentes a un vehculo recreativo, Equivalente de vehculos ligeros para vehculos recreacionales

ET Equivalente de vehculos ligeros para camiones

Etc. Etctera

Ev Tiempo promedio gastado en el sistema, Factor por movimiento de vuelta,

EVP Equivalente de vehculos ligeros para la combinacin especfica de vehculos pesados presentes en el flujo de trfico de subida

Ew Tiempo promedio de espera en la fila de espera o tiempo promedio en fila o tiempo de espera

F Fuerza centrfuga, Fuerza longitudinal

FA Ajuste por puntos de acceso

fA Factor de ajuste por efecto de ancho de carril

fB Factor de ajuste por paradas de autobuses

fC Factor de ajuste por la poblacin de conductores

Fcb Factores de correccin a la capacidad por efecto combinado del ancho de carril y berma

fcb Factores de correccin al nivel de servicio por efecto combinado por el ancho de carril y berma

Fd Factores de correccin a la capacidad por distribucin por sentidos, Factor de ajuste diario

fd Factor de ajuste por distribucin direccional del trfico

fE Factor de ajuste por la existencia de carriles de estacionamiento adyacentes al grupo de carriles, y la actividad de estacionamiento en ese carril

FFS Velocidad estimada a flujo libre

FFSi Velocidad estimada de flujo libre para condiciones ideales


VI

fg Factor de ajuste por efectos operacionales de las pendientes en vehculos ligeros.

FHMD Factor Horario de Mxima Demanda

FHP Factor de Hora Pico

fi Nmero de vehculos en el grupo de velocidad i

fID Factor de ajuste por intercambio de densidad

Fl Fuerza de friccin longitudinal

fl Coeficiente de friccin longitudinal

fL Factor de ajuste por localizacin de la interseccin

fLC Factor de ajuste por espacios laterales

FLC Ajuste por espacio lateral

fLW Factor de ajuste por ancho de carril

FLW Ajuste por ancho de carril

Fm Factor de ajuste mensual

FM Ajuste por tipo de separacin

fMD Factor de ajuste por vueltas a la derecha en el grupo de carriles

fMI Factor de ajuste por vueltas a la izquierda en el grupo de carriles

fN Factor de ajuste por nmero de carriles

Fp Factores de correccin a la capacidad por la presencia de vehculos pesados en pendientes ascendentes

fp Factor de correccin para el efecto de los vehculos pesados

FP Factor de Proyeccin, Factor de ajuste por efecto de la progresin de los semforos

fP Factor de ajuste por pendiente del acceso

fp1 Factores de correccin al nivel de servicio por la presencia de vehculos pesados en pendientes ascendentes

fp2 Factores de correccin a los factores "fp1" por la presencia de vehculos pesados

Fpe Factores de correccin a la capacidad por pendientes

FPparcial Factor de Proyeccin parcial

FPtotal Factor de Proyeccin total

fsr Factores de correccin al nivel de servicio por el estado de la superficie de rodadura

Ft Fuerza de friccin transversal

ft Coeficiente de friccin transversal

fu Factores de correccin al nivel de servicio por el efecto de la utilizacin de la capacidad


VII

fvp Factor de ajuste por efecto de vehculos pesados

fVP Factor de ajuste por presencia de vehculos pesados

fw Factor de ajuste por ancho de carril y hombro

Fx Fuerzas en el eje "X"

Fy Fuerzas en el eje "Y"

g Aceleracin debida a la gravedad

G Grado de curvatura, Intervalo de tiempo Verde

gi Demora Total Mnima, Tiempo verde efectivo para el acceso o grupo de carriles i

Gi Tiempo verde real para cada fase i

Gmax Grado de curvatura mximo

gT Tiempo verde efectivo total por ciclo

h Hora

h Intervalo promedio

HCM Manual de Capacidad de Carreteras de los Estados Unidos (Highway Capacity Manual)

hi Intervalo simple

I Porcentaje de encontrar el sistema inactivo

i Tasa de crecimiento

IP Factor de impedancia para vehculos ligeros.

IRI ndice de Rugosidad Interna

IT Incremento del Trnsito al ao de proyecto

k Densidad o concentracin de trfico, Nmero de estaciones de servicios disponibles, Valor esperado de la relacin entre el VH y el TPDA

K Nmero de desviaciones estndar correspondiente al nivel de confiabilidad deseado, Porcentaje de TPDA que transita en la hora pico, Factor de hora de diseo

kC Densidad de congestionamiento

km Densidad de flujo mximo

Km. Kilmetros

L Longitud del sector, Longitud del vehculo, Tiempo total perdido por ciclo, Longitud del rea de entrecruzamiento

L3 Distancia recorrida con la velocidad en tangente V3

LA Longitud de aceleracin

LAeff Longitud eficaz del carril de aceleracin

Lc Longitud de curva


VIII

LCL Espacio lateral desde el borde izquierdo de los carriles de viaje hasta las obstrucciones en la separacin del camino

LCR Espacio lateral desde el borde derecho de los carriles de viaje a la obstruccin del camino

LD Longitud de desaceleracin

Lda Longitud de acelerado y decelerado

LDeff Longitud eficaz del carril de desaceleracin

LH Longitud del rea de entrecruzamiento en cientos de pies

li Tiempo perdido por fase i

ln Logaritmo neperiano

m Masa de vehculo, Metros, Nmero de grupos de velocidad, Nmero promedio de vehculos que se espera lleguen durante el intervalo de tiempo t (vehculos / intervalo)

mm. Milimetros

MSF Mximo Flujo de Servicio

MvF Mximo Flujo de Servicio

MvP Mximo Flujo de Servicio

n Nmero de vehculos que estn siendo servidos mas los que esperan en la cola, Tamao de la muestra en nmero de das de aforo, Nmero de aos

N Nmero de vehculos, Tamao de la poblacin en nmero de das del ao, Nmero de carriles, Nmero total de carriles en el rea de entrecruzamiento, Nmero de carriles en el acceso

n Nmero promedio de vehculos en el sistema

nA Nmero de grupos de carriles en el acceso A

NCHRP Nacional Cooperative Highway Research Program

Nnw Nmero de carriles usado para el no-entrecruzamiento de vehculos en el rea de entrecruzamiento

N Nmero

NS Nivel de Servicio

Nw(mx) Nmero mximo de carriles que pueden usarse para el entrecruzamiento de vehculos para una configuracin dada.

O Autobuses interurbanos

Grados

- p Pendientes descendentes

+ p Pendientes ascendentes

P Peso del vehculo, Porcentaje de utilizacin del servicio

P(0) Probabilidad de tener cero vehculos en el sistema


IX

P(n k) Probabilidad de tener que esperar en la fila

P(n) Probabilidad de tener exactamente n vehculos o unidades en el sistema

P(t) Probabilidad de tener que gastar un tiempo t en el sistema

P(tq


X

s Sobreelevacin o peralte, Flujo de saturacin

S Desviacin estndar de la distribucin de los volmenes de trnsito diario, Velocidad media, Promedio de velocidad de viaje

S.N.C. Servicio Nacional de Caminos

s Espaciamiento promedio

s0 Flujo de saturacin en condiciones ideales

Se Variacin de la distribucin de velocidades en el espacio, Velocidad en capacidad

Seg. Segundos

Sff Velocidad media a flujo libre

SFF Velocidad a flujo libre de la autopista

SFi Flujo de servicio total en ambas direcciones bajo condiciones prevalecientes, para un nivel de servicio i.

SFR Velocidad a flujo libre de la rampa al punto de convergencia o divergencia

si Espaciamiento simple, Flujo de saturacin del acceso o grupo de carriles i

Si Velocidad de Entrecruzamiento

Smx Velocidad Mxima esperada en la seccin de entrecruzamiento, Sobre elevacin mxima

Smn Velocidad mnima esperada en la seccin de entrecruzamiento

Snw Velocidad promedio de no-entrecruzamiento de vehculos en el rea de entrecruzamiento

SR Camin semi remolque

SR Velocidad en el rea de convergencia o divergencia

St Variacin de la distribucin de velocidades en el tiempo

Sw Velocidad promedio de entrecruzamiento de vehculos en el rea de entrecruzamiento

T Tiempo total de recorrido, Tiempo o periodo determinado, Nmero de accesos en la interseccin

t Tiempo de percepcin-reaccin del conductor, Tiempo promedio de recorrido

tq Tiempo promedio de espera en la fila de espera o tiempo promedio en fila o tiempo de espera

ts Tiempo promedio gastado en el sistema

T3 Tiempo para la velocidad en tangente V3

TA Trnsito Anual

Tat Trnsito atrado

TD Trnsito Desarrollado

Tda Tiempo de acelerado y decelerado


XI

TDi Volumen de trnsito del da i

TE Trnsito Existente

TF Trnsito Futuro

TG Trnsito Generado

TH Trnsito Horario

TLC Espacio lateral total

TM Trnsito Mensual

TPD Trnsito Promedio Diario

TPDA Trnsito Promedio Diario Anual

TPDi Trnsito Promedio Diario del da i

TPDM Trnsito Promedio Diario Mensual

TPDS Trnsito Promedio Diario Semanal

tPIEV Tiempo total de percepcin y reaccin o tiempo durante el proceso PIEV

TR Tiempo total de todo rojo durante el ciclo en caso de existir

TS Trnsito Semanal

Ui Factor de utilizacin de carril para el grupo de carriles i

UTPC Universidad Tecnolgica y Pedaggica de Colombia

v Velocidad del vehculo, Velocidad de proyecto, Velocidad de aproximacin de los vehculos, Flujo total en el rea de entrecruzamiento

V Velocidad media, Volumen horario (veh/h).

v/c Relacin volumen a capacidad

(v/c)i Relacin del flujo respecto a la capacidad ideal para un nivel de servicio i

(v/s)i Relacin de flujo para un acceso o grupo de carriles i

V2 Velocidad a flujo restringido

V3 Velocidad en tangente

va Flujo total en el acceso

vA Flujo ajustado del acceso A.

Vc Velocidad mxima que permite la curva mas cerrada del sector

VD Flujo total en una rampa adyacente corriente abajo

ve Velocidad media espacial, Flujo en capacidad

Veh. Vehculos

veh/h Vehculos por hora


XII

veh/hv Vehculos por hora de luz verde

vf Velocidad final

VF Flujo total de la autopista total en las proximidades de un rea de convergencia o divergencia

VFO Flujo total de la autopista posterior al rea de convergencia o divergencia

vgi Flujo de demanda no ajustado en el grupo de carriles i

VH Volumen Horario

VHMA Volumen Horario Mximo Anual

VHMD Volumen Horario de Mxima Demanda

VHP Volumen Horario de Proyecto

vi Flujo actual para un acceso o grupo de carriles i, Flujo de demanda ajustado en el grupo de carriles i, Velocidad del vehculo i

vI Flujo actual de vuelta a la izquierda

Videal Velocidad de automviles en condiciones ideales

vl Velocidad media espacial a flujo libre

vm Velocidad de flujo mximo

vnw Flujo total de no-entrecruzamiento en el rea de entrecruzamiento

vo Velocidad inicial

VP Automviles

vp Flujo equivalente para un periodo de 15 minutos (veh/h/c), Flujo de servicio

VR Relacin de volumen

VR Flujo total de la rampa

VR12 Flujo total en el rea de influencia de convergencia

vt Velocidad media temporal

VU Flujo total en una rampa adyacente corriente arriba

vw Flujo total de entrecruzamiento en el rea de entrecruzamiento

vw1 Flujo de entrecruzamiento mayor

vw2 Flujo de entrecruzamiento menor

W Ancho de la interseccin, Factor de intensidad de entrecruzamiento

X Variable aleatoria que representa el nmero de llegadas de vehculos a un punto

Xc Grado de saturacin critico

Xi Grado de saturacin para un acceso o un grupo de carriles i

Y Eje "Y"


XIII

y Intervalo de cambio de fase

yi Intervalo de cambio de fase

i Mximo valor de la relacin entre el flujo actual y el flujo de saturacin para el acceso o movimiento o carril critico de cada fase i.

Tasa o rata de llegadas

Tasa o rata de servicios

Factor de congestin o factor de carga

Estimador de la desviacin estndar poblacional

Nmero de fases

% Porcentaje

% VP Porcentaje de vehculos pesados

ndice de Tablas____ _______ Texto Gua Ingeniera de Trfico

XIV

PginaTabla N 2.1 Clasificacin se vehculos segn el Servicio Nacional de Caminos . 11Tabla N 2.2 Sobre Elevaciones mximas 19Tabla N 2.3 Radios mnimos y Grados mximos de curvatura .. 20Tabla N 2.4 Distancia de parada en pavimento mojado y a nivel . 24Tabla N 2.5 Clasificacin de las carreteras segn la velocidad de diseo 27Tabla N 2.6 Resumen de resultados para el Ej. 2.10 .. 47Tabla N 3.1 Valores de K para distintos niveles de confiabilidad 63Tabla N 3.2 Registro de aforo vehicular para el Ej. 3.3 . 73Tabla N 3.3 Registro de aforo vehicular para el Ej. 3.4 . 74Tabla N 4.1 Registro de aforo vehicular para el Ej. 4.1 . 87Tabla N 4.2 Valores de Velocidad y Densidad para el Ej. 4.5 91Tabla N 5.1 Criterios de NS para Secciones Bsicas de Autopista . 98Tabla N 5.2 Equivalencias de vehculos ligeros para segmentos extensos de autopista . 104Tabla N 5.3 Equivalencias para camiones y buses en subidas especficas . 106

107Tabla N 5.5 Equivalencias de vehculos ligeros para camiones y buses en bajadas especficas . 108Tabla N 5.6 Factor de ajuste por ancho de carril .. 111Tabla N 5.7 Factor de ajuste por espacios laterales .. 111Tabla N 5.8 Factor de ajuste por nmero de carriles . 112Tabla N 5.9 Factor de ajuste por intercambio de densidad .. 112Tabla N 5.10 Tipo de Configuracin vs. Mnimo Nmero de Carriles de Cambio Requeridos . 137Tabla N 5.11 Parmetros que afectan el Funcionamiento de las reas de Entrecruzamiento .. 139Tabla N 5.12 Constantes de Prediccin para el Factor de Intensidad de Entrecruzamiento, W .. 142

144Tabla N 5.14 Limitaciones en Secciones de Entrecruzamiento .. 145Tabla N 5.15 Criterio de Nivel de Servicio para reas de entrecruzamiento 146Tabla N 5.16 Valores de capacidad para reas de convergencia y divergencia .. 185Tabla N 5.17 Criterio de NS para reas de influencia de una unin Rampa-Autopista . 186Tabla N 5.18 Modelos para la prediccin de densidad en reas de influencia de rampas 188Tabla N 5.19 Modelos para la prediccin de velocidades en reas de influencia de rampas .. 189Tabla N 5.20 Capacidades aproximadas de rampas 198Tabla N 5.21 Criterio de Nivel de Servicio para Carreteras Multicarril . 225Tabla N 5.22 Ajuste por Tipo de Separacin 229Tabla N 5.23 Ajuste por Ancho de Carril . 230Tabla N 5.24 Ajuste por Espacios Laterales .. 231Tabla N 5.25 Ajuste por la Densidad de Puntos de Acceso . 233Tabla N 5.26 Nmero de Puntos de Acceso generales para carreteras 233

NDICE DE TABLAS

Tabla N 5.4 Equivalencias de vehculos ligeros para vehculos recreacionales en subidas ..especficas

Tabla N 5.13 Criterios para el Funcionamiento Restringido o No-restringido de reas de .Entrecruzamiento


XV

Tabla N 5.27 Equivalencia de vehculos ligeros para segmentos generales de carretera .. 235

236

237Tabla N 5.30 Equivalencia de vehculos ligeros para camiones en pendientes de bajada 238Tabla N 5.31 Flujos de Servicio en veh/c para el uso en Anlisis de Planeamiento .. 246Tabla N 5.32 Nivel de Servicio para segmentos generales de carreteras de dos carriles .. 270Tabla N 5.33 Criterio de Nivel de Servicio para pendientes especficas .. 271Tabla N 5.34 Valores de capacidad en funcin a la distribucin direccional 273

275

277Tabla N 5.37 Factores de ajuste por el efecto combinado de ancho de carriles y hombros, fw 278

278

281Tabla N 5.40 Factor de ajuste por distribucin direccional en pendientes especficas, fd. 282

284

289Tabla N 5.42(a) Valores y factores de ajuste para el Ej. 5.5.4 306Tabla N 5.42(b) Valores y factores de ajuste para el Ej. 5.5.4 306Tabla N 5.42(c) Flujos de Servicio para el Ej. 5.5.4 307Tabla N 5.43 Criterios de Nivel de Servicio para intersecciones reguladas por semforos .. 319Tabla N 5.44 Relacin entre el tipo de llegada y la relacin de columna (Rc) 322

323Tabla N 5.46 Factores sustitutivos por omisin de utilizacin de carril 326Tabla N 5.47 Factor de ajuste por ancho de carril (fA) .. 327Tabla N 5.48 Factor de ajuste por vehculos pesados (fVP) .. 328Tabla N 5.49 Factor de ajuste por pendiente del acceso (fP) 328Tabla N 5.50 Factor de ajuste por estacionamiento (fE) 329Tabla N 5.51 Factor de ajuste por paradas de autobuses (fB) .. 329Tabla N 5.52 Factor de ajuste por localizacin de la interseccin (fL) . 329Tabla N 5.53 Factor de ajuste por giros a la derecha (fMD) 330Tabla N 5.54 Factor de ajuste por giros a la izquierda (fMI) .. 331Tabla N 5.55 Factor de ajuste (FD) por demora uniforme . 334Tabla N 5.56 Fases del semforo para el Ej. 5.6.1 .. 337Tabla N 5.57 Mdulo de ajuste de Volmenes para el Ej. 5.6.1 . 337

Tabla N 5.39 Valores de la relacin v/ca vs. Velocidad, porcentaje de pendiente y porcentaje .de.zonas de no rebase para pendientes especficas

Tabla N 5.41 Equivalente de vehculos ligeros para pendientes especficas en carreteras .rurales de dos carriles, E y E0 Tabla N 5.42 Valores mximos de TPDA vs. Nivel de Servicio y tipo de terreno para carreteras .rurales de dos carriles

Tabla N 5.45 Valores sustitutivos por omisin para los anlisis de la circulacin y de .planeamiento

Tabla N 5.29 Equivalencia de vehculos ligeros para vehculos recreacionales en pendientes .de subida uniformes

Tabla N 5.35 Factores de Hora Pico para carreteras de dos carriles basados en flujos .aleatorios Tabla N 5.36 Factores de ajuste por distribucin direccional en segmentos de terreno .general

Tabla N 5.38 Equivalencias de vehculos ligeros para camiones, vehculos recreacionales y .buses

Tabla N 5.28 Equivalencia de vehculos ligeros para camiones y buses en pendientes de .subida uniformes


XVI

Tabla N 5.58 Mdulo del Flujo de Saturacin para el Ej. 5.6.1 . 338Tabla N 5.59 Mdulo de anlisis de capacidad para el Ej. 5.6.1 339Tabla N 5.60 Mdulo del nivel de servicio para el Ej. 5.6.1 340Tabla N 5.61 Caractersticas de las cuatro categoras de terrenos 342Tabla N 5.62 Caractersticas de va 343Tabla N 5.63 Factores que influyen en la circulacin del trnsito . 343Tabla N 5.64 Factores de correccin a la capacidad por pendientes (Fpe)* .. 347Tabla N 5.65 Factores de correccin a la capacidad por distribucin por sentidos (Fd)* 348

348

349

352

353

354

355

355

357

360Tabla N 5.75 Velocidad mxima que permite la curva ms cerrada del sector (Vc)* 361

363Tabla N 7.1 Valores para factores de vehculos equivalentes .. 397Tabla N 7.2 Clculo de flujo de automviles directos equivalentes por hora para el Ej. 7.2 407Tabla N 7.3 Clculo de flujo de automviles directos equivalentes por hora para el Ej. 7.3 . 414

Tabla N 5.74 Factores de correccin a los factores de la tabla N 5.73 por la presencia de .vehculos pesados (fp2)*

Tabla N 5.76 Velocidades en Km/h que determinan los niveles de servicio por tipo de .terreno*

Tabla N 5.70 Factores de correccin al nivel de servicio por el efecto de la utilizacin de la .capacidad (fu)* Tabla N 5.71 Factores de correccin al nivel de servicio por el estado de la superficie de .rodadura (fsr)* Tabla N 5.72 Factores de correccin al nivel de servicio por efecto combinado por el ancho de .carril y berma (fcb)* Tabla N 5.73 Factores de correccin al nivel de servicio por la presencia de vehculos .pesados.en pendientes ascendentes (fp1)* ..

Tabla N 5.66 Factores de correccin a la capacidad por efecto combinado del ancho de carril y .berma (Fcb)* Tabla N 5.67 Factores de correccin a la capacidad por la presencia de vehculos pesados en pendientes ascendentes (Fp)* Tabla N 5.68 Factores de hora pico basados en periodos de 5 minutos suponiendo llegadas .de vehculos aleatorias (FHP)* Tabla N 5.69 Velocidad media ideal de automviles a flujo libre en pendientes ascendentes .(Vi)*

ndice de Figuras___ _______ Texto Gua Ingeniera de Trfico

XVII

PginaFigura N 2.1 Esquema de vehculos segn norma de diseo .. 12Figura N 2.2 Estabilidad del vehculo en curva.. 14Figura N 2.3 Grado de curvatura de una curva circular 17Figura N 2.4 Sistema Arco Grado. 18Figura N 2.5 Sistema Cuerda Grado.. 19Figura N 2.6 Distancia de parada. 21Figura N 2.7 Distancia de parada. 28Figura N 2.8 Esquema de frenado de emergencia para el Ej. 2.6.. 35Figura N 2.9 Esquema de frenado de emergencia para el Ej. 2.7.. 37Figura N 2.10 Esquema de frenado de emergencia para el Ej. 2.10.. 42

62Figura N 3.2 Pista vehicular para el Ej. 3.1.. 69Figura N 3.3 Tramo de va para el Ej. 3.2. 71Figura N 4.1 Intervalos entre vehculos.. 78Figura N 4.2 Densidad o concentracin. 79Figura N 4.3 Espaciamientos entre vehculos 80Figura N 4.4 Relaciones de tiempo y espacio entre vehculos. 81Figura N 4.5 Relacin lineal entre la velocidad y la densidad. 82Figura N 4.6 Relacin parablica entre el flujo y la densidad. 83Figura N 4.7 Relacin parablica entre la velocidad y el flujo. 84Figura N 4.8 Seccin de va para el Ej. 4.3.. 89Figura N 5.1 Relaciones Velocidad-Flujo 94Figura N 5.2 Criterio de Niveles de Servicio 97Figura N 5.3 Nivel de Servicio A.. 99Figura N 5.4 Nivel de Servicio B.. 99Figura N 5.5 Nivel de Servicio C.. 100Figura N 5.6 Nivel de Servicio D.. 100Figura N 5.7 Nivel de Servicio E.. 101Figura N 5.8 Nivel de Servicio F.. 102Figura N 5.9 Hoja de clculo para el anlisis de Secciones Bsicas de Autopista .. 115Figura N 5.10 Determinacin del Nivel de Servicio para el Ej. 5.1.1. 119Figura N 5.11 Determinacin de Nivel de Servicio para el Ej. 5.1.2. 121Figura N 5.12 Niveles de Servicio para el Ej. 5.1.3. 123Figura N 5.13 Niveles de Servicio para el Ej. 5.1.4. 126Figura N 1-AP1 Ejemplo de solucin para pendientes compuestas 129Figura N 2-AP1 Curvas de pendiente para Camiones Standard.. 130Figura N 5.14 Formacin de una seccin de entrecruzamiento 131Figura N 5.15 Medida de la longitud de una seccin de entrecruzamiento 132

NDICE DE FIGURAS

Figura N 3.1 Relacin entre los volmenes horarios ms altos del ao y el trnsito promedio . diario anual TPDA


XVIII

Figura N 5.16 reas de entrecruzamiento Tipo A.. 134Figura N 5.17 reas de entrecruzamiento Tipo B.. 135Figura N 5.18 reas de entrecruzamiento Tipo C.. 136Figura N 5.19 Construccin y uso de diagramas de entrecruzamiento .. 147Figura N 5.20 Flujos de entrecruzamiento en un rea de entrecruzamiento mltiple 151

152Figura N 5.22 rea de entrecruzamiento para el Ej. 5.2.1.. 153Figura N 5.23 rea de entrecruzamiento para el Ej. 5.2.2.. 157Figura N 5.24 rea de entrecruzamiento para el Ej. 5.2.3.. 160Figura N 5.25 rea de entrecruzamiento para el Ej. 5.2.4.. 164Figura N 5.25 (a) Seccin de entrecruzamiento para el Ej. 5.2.4.. 164Figura N 5.25 (b) Seccin de entrecruzamiento para el Ej. 5.2.4.. 167Figura N 5.26 rea de entrecruzamiento para el Ej. 5.2.5.. 170Figura N 5.27 reas de Influencia para rampas de entrada y salida 176Figura N 5.28 Valores crticos de uniones de rampa.. 178Figura N 5.29 Modelos de prediccin de V12 para rampas de entrada 182Figura N 5.30 Modelos de prediccin de V12 para rampas de salida .. 183Figura N 5.31 Hoja de clculo para el anlisis de rampas en autopistas. 192Figura N 5.31 (a) Hoja de Clculo para el Ej. 5.3.1.. 201Figura N 5.31 (b) Hoja de Clculo para el Ej. 5.3.2.. 205Figura N 5.31 (c) Hoja de Clculo para el Ej. 5.3.2.. 206Figura N 5.31 (d) Hoja de Clculo para el Ej. 5.3.3.. 210Figura N 5.31 (e) Hoja de Clculo para el Ej. 5.3.3.. 211Figura N 5.31 (f) Hoja de Clculo para el Ej. 5.3.4.. 214Figura N 5.31 (g) Hoja de Clculo par el Ej. 5.3.5 217Figura N 5.32 Rampa de ingreso tpica de dos carriles. 195Figura N 5.33 Rampas de salida de dos carriles.. 196Figura N 5.34 Seccin de autopista para el Ej. 5.3.2.. 202Figura N 5.35 Seccin de autopista para el Ej. 5.3.3.. 207Figura N 5.36 Seccin de autopista para el Ej. 5.3.4.. 212Figura N 5.37 Seccin de autopista para el Ej. 5.3.5.. 215Figura N 5.38 Relacin Velocidad-Flujo en carreteras multicarril 220Figura N 5.39 Relacin Densidad-Flujo en carreteras multicarril 221Figura N 5.40 Curvas de Velocidad-Flujo con criterios de NS. 227Figura N 5.41 Hombreras inadecuadas y obstrucciones en la carretera 231Figura N 5.42 Carretera suburbana sin divisin. 232Figura N 5.43 Carretera rural sin divisin 232Figura N 5.44 Carretera multicarril con divisin ideal 232Figura N 5.45 Hoja de Clculo para el anlisis operacional y de diseo de carreteras multicarril 243Figura N 5.45 (a) Hoja de Clculo para el Ej. 5.4.1.. 252Figura N 5.45 (b) Hoja de Clculo para el Ej. 5.4.1.. 253

Figura N 5.21 Flujos de entrecruzamiento en un rea de entrecruzamiento formada por dos . ..divergencias seguida de una convergencia


XIX

Figura N 5.45 (c) Hoja de Clculo para el Ej. 5.4.2. 259Figura N 5.45 (d) Hoja de Clculo para el Ej. 5.4.2. 260Figura N 5.46 Hoja de Clculo para Anlisis de Planeamiento de carreteras multicarril 248Figura N 5.46 (a) Hoja de Clculo para el Ej. 5.4.4.. 265Figura N 5.47 Curvas de Velocidad Flujo para el Ej. 5.4.1 (Terreno llano) 250Figura N 5.48 Curvas de Velocidad Flujo para el Ej.5.4.1 (Pendiente=2.5%).. 251Figura N 5.49 Curvas de Velocidad Flujo para el Ej. 5.4.2 (Terreno llano).. 256Figura N 5.50 Curvas de Velocidad Flujo para el Ej. 5.4.2 (Pendiente 4%). 258Figura N 5.51 Curvas Velocidad-Flujo para el Ej. 5.4.3.. 262

268Figura N 5.53 Curva de reduccin de velocidad para un camin de 200 lb/hp .. 286Figura N 5.54 Curva de reduccin de velocidad para un camin de 300 lb/hp .. 286Figura N 5.55 Hoja de clculo para el anlisis operacional de segmentos de terreno general 291Figura N 5.55 (a) Hoja de Clculo para el Ej. 5.5.1.. 299Figura N 5.55 (b) Hoja de Clculo para el Ej. 5.5.2.. 302

293

294Figura N 5.56 (c) Hoja de Clculo para el Ej. 5.5.4.. 309Figura N 5.56 (d) Hoja de Clculo para el Ej. 5.5.4.. 310Figura N 5.57 Reduccin de Velocidad para el Ej.5.5.5. 313Figura N 5.58 Grupos de carriles habituales para su anlisis.. 325Figura N 5.59 Nivel de servicio en intersecciones con semforo para el Ej. 5.6.1.. 336Figura N 5.60 Nivel Funcional 5. 344Figura N 5.61 Nivel Funcional 4. 345Figura N 5.62 Nivel Funcional 3. 345Figura N 5.63 Nivel Funcional 2. 346Figura N 5.64 Nivel Funcional 1. 346Figura N 6.1 Tipos de fila.. 370Figura N 7.1 Componentes de un semforo 390Figura N 7.2 Grfica de movimientos en una interseccin con semforos 392Figura N 7.3 Fases en una interseccin con semforos 393Figura N 7.4 Intervalo de cambio de fase 395Figura N 7.5 Modelo Bsico del Flujo de Saturacin 398Figura N 7.6 Diagrama de fases en una interseccin con semforos . 403Figura N 7.7 Representacin grfica de la interseccin para el Ej. 7.1. 404

405Figura N 7.9 Automviles directos equivalentes por hora para el Ej. 7.2 408Figura N 7.10 Diagrama de tiempos en dos fases para el Ej. 7.2.. 411

Figura N 5.56(a) Hoja de clculo N 1 para el anlisis operacional en pendientes especficas ...para carreteras de dos carriles Figura N 5.56 (b) Hoja de clculo N 2 para el anlisis operacional en pendientes especficas para carreteras de dos carriles

Figura N 7.8 Volmenes horarios mixtos actuales y reparto de los tiempos del semforo en dos fases para el Ej. 7.2

Figura N 5.52 Relaciones Velocidad-Volumen y Porcentaje de Tiempo de Retraso-Volumen ..para una carretera rural de dos carriles (condiciones ideales)


XX

Figura N 7.11 Volmenes mximos horarios en vehculos mixtos para el Ej. 7.3 411Figura N 7.12 Fases propuestas para el Ej. 7.3 412Figura N 7.13 Automviles directos equivalentes por hora para el Ej. 7.3 .. 415Figura N 7.14 Diagrama de tiempos en cuatro fases para el Ej. 7.3 418

ndice General _______ Texto Gua Ingeniera de Trfico

XXI

PginaDEDICATORIA .. IAGRADECIMIENTOS .. IIFICHA RESUMEN IIIABREVIACIONES Y ACRNIMOS IVNDICE DE TABLAS .. XIVNDICE DE FIGURAS . XVIINDICE GENERAL . XXI

1.-ASPECTOS GENERALES . 11.1.- HISTORIA DE LA EVOLUCION DEL TRANSPORTE 1

1.1.1.- APARICIN DE LA RUEDA .. 1

1.1.2.- APARICIN DE LOS PRIMEROS CAMINOS. 1

1.1.3.- APARICIN DEL AUTOMVIL . 3

1.2.- NACIMIENTO DE LA INGENIERA DE TRFICO. 3

1.3.- DEFINICIONES . 4

1.4.- OBJETIVOS Y ALCANCE DE LA INGENIERA DE TRFICO.. 4

1.4.1.- CARACTERSTICAS DEL TRNSITO .. 5

1.4.2.- REGLAMENTACIN DEL TRNSITO .. 5

1.4.3.- SEALAMIENTO Y DISPOSITIVOS DE CONTROL. 5

1.4.4.- PLANIFICACIN VIAL .. 5

1.4.5.- ADMINISTRACIN 5

1.5.- SOLUCIN AL PROBLEMA DEL TRNSITO 6

1.5.1.- SOLUCIN INTEGRAL 6

1.5.2.- SOLUCIN PARCIAL DE ALTO COSTO 6

1.5.3.- SOLUCIN PARCIAL DE BAJO COSTO 7

2.-ELEMENTOS DEL TRNSITO . 82.1.- EL USUARIO . 8

2.1.1.- EL PEATN .. 82.1.2.- EL CONDUCTOR . 8

2.1.2.1.-9

2.1.2.2.- CARACTERSTICAS DEL CONDUCTOR 92.2.- EL VEHCULO 10

2.2.1.- 10

NDICE GENERAL

...

FACTORES QUE PUEDEN MODIFICAR LAS FACULTADES DEL INDIVIDUO EN EL TIEMPO DE REACCIN


XXII

2.2.2.- VEHCULOS LIGEROS DE PROYECTO 102.2.3.- VEHCULOS PESADOS DE PROYECTO.. 112.2.4.- CLASIFICACIN DE VEHCULOS SEGN NORMA DE DISEO.. 112.2.5.- RADIO DE GIRO.. 132.2.6.- FUERZA CENTRFUGA.. 132.2.7.- GRADO DE CURVATURA (G) 172.2.8.- 17

2.2.8.1.- SISTEMA ARCO-GRADO.. 182.2.8.2.- SISTEMA CUERDA-GRADO. 19

2.2.9.- SOBREELEVACIN MXIMA.. 192.2.10.-DISTANCIA PARA DETENER UN VEHCULO. 21

2.2.10.1.-DISTANCIA DE PARADA 21

2.2.10.2.-21

2.2.10.3.-DISTANCIA DE FRENADO . 22

2.2.10.4.-

242.3.- LA VA O VIALIDAD 25

2.3.1.- CLASIFICACIN DE LAS VAS 252.3.1.1.- SEGN SU COMPETENCIA.. 252.3.1.2.- SEGN SUS CARACTERSTICAS 252.3.1.3.- SEGN EL TIPO DE TERRENO. 262.3.1.4.- SEGN SU FUNCIN.. 262.3.1.5.- SEGN LA VELOCIDAD DE DISEO.. 26

2.3.2.- PARTES INTEGRANTES DE UNA VA 272.4.- PROBLEMAS RESUELTOS.. 28

3.-CARACTERSTICAS DEL TRNSITO.. 483.1.- VELOCIDAD (v). 48

3.1.1.- VELOCIDAD DE PUNTO. 483.1.2.- VELOCIDAD MEDIA TEMPORAL.. 493.1.3.- VELOCIDAD MEDIA ESPACIAL. 493.1.4.- VELOCIDAD DE RECORRIDO, GLOBAL O DE VIAJE. 513.1.5.- VELOCIDAD DE MARCHA 513.1.6.- VELOCIDAD DE PROYECTO. 523.1.7.- ESTUDIOS DE VELOCIDAD.. 52

3.1.7.1.- ESTUDIOS DE VELOCIDAD DE PUNTO. 523.1.7.2.- ESTUDIOS DE VELOCIDAD DE RECORRIDO 53

3.2.- DENSIDAD O CONCENTRACIN (k) 533.3.- TASA DE FLUJO O FLUJO (q) Y VOLUMEN (Q). 543.4.- VOLMENES DE TRNSITO ABSOLUTOS O TOTALES 543.5.- VOLMENES DE TRNSITO PROMEDIO DIARIOS 55

RELACIN ENTRE EL RADIO (R) Y EL GRADO DE CURVATURA (G)

DISTANCIA RECORRIDA DURANTE EL TIEMPO DE PERCEPCIN Y REACCIN

DISTANCIA DE PARADA PARA UN VEHCULO CON VELOCIDAD DESPUS DE APLICAR LOS FRENOS SOBRE UNA VA CON PENDIENTE


XXIII

3.6.- VOLMENES DE TRNSITO HORARIOS (VH).. 553.6.1.- VOLUMEN HORARIO MXIMO ANUAL (VHMA). 563.6.2.- VOLUMEN HORARIO DE MXIMA DEMANDA (VHMD) 563.6.3.- VOLUMEN HORARIO DCIMO, VIGSIMO, TRIGSIMO ANUAL. 563.6.4.- VOLUMEN HORARIO DE PROYECTO. 56

3.7.- USO DE LOS VOLMENES DE TRNSITO.. 563.7.1.- USO GENERAL DE LOS VOLMENES DE TRNSITO. 56

3.7.1.1.- PLANEACIN.. 573.7.1.2.- PROYECTO 573.7.1.3.- INGENIERA DE TRNSITO. 573.7.1.4.- SEGURIDAD . 573.7.1.5.- INVESTIGACIN. 573.7.1.6.- USOS COMERCIALES 58

3.7.2.- USO ESPECFICO DE LOS VOLMENES DE TRNSITO 583.7.2.1.- LOS VOLMENES DE TRNSITO ANUAL (TA). 583.7.2.2.- LOS VOLMENES DE TRNSITO PROMEDIO DIARIO (TPD). 583.7.2.3.- LOS VOLMENES DE TRNSITO HORARIO (TH). 583.7.2.4.- LAS TASAS DE FLUJO (q ) 59

3.8.- CARACTERSTICAS DE LOS VOLMENES DE TRNSITO 593.8.1.- 59

3.8.2.-60

3.8.3.- VARIACIN HORARIA DEL VOLUMEN DE TRNSITO 613.8.4.- VARIACIN DIARIA DEL VOLUMEN DE TRNSITO 613.8.5.- VARIACIN MENSUAL DEL VOLUMEN DE TRNSITO.. 61

3.9.- VOLMENES DE TRNSITO FUTURO 61

3.9.1.-61

3.9.2.-63

3.9.3.- AJUSTE DE VOLMENES DE TRNSITO. 643.9.4.- PRONOSTICO DEL VOLUMEN DE TRNSITO FUTURO 643.9.5.- INDICES DE CRECIMIENTO.. 66

3.10 AFOROS DE VOLUMEN.. 673.10.1.-MTODOS DE AFORO.. 67

3.10.1.1.-MTODO MANUAL.. 673.10.1.2.-MTODO MECNICO 673.10.1.3.-ENCUESTAS DE ORIGEN Y DESTINO. 68

3.11 PROBLEMAS RESUELTOS. 69

77 4.1.- VARIABLES RELACIONADAS CON EL FLUJO. 77

VARIACIN DEL VOLUMEN DE TRNSITO EN LA HORA DE MXIMA DEMANDA

4.-MODELOS BSICOS PARA EL ANLISIS DEL FLUJO . VEHICULAR

DISTRIBUCIN Y COMPOSICIN DEL VOLUMEN DE TRNSITO ..

RELACIN ENTRE EL VOLUMEN HORARIO DE PROYECTO (VHP) Y EL TRNSITO PROMEDIO DIARIO ANUAL (TPDA) RELACIN ENTRE EL TRNSITO PROMEDIO DIARIO ANUAL (TPDA) Y EL TRNSITO PROMEDIO DIARIO SEMANAL (TPDS)


XXIV

4.1.1.- TASA DE FLUJO O FLUJO (q) Y VOLUMEN (Q).. 774.1.2.- INTERVALO SIMPLE ENTRE VEHCULOS CONCECUTIVOS (hi). 774.1.3.- INTERVALO PROMEDIO ENTRE VARIOS VEHCULOS . 78

4.2.- VARIABLES RELACIONADAS CON LA VELOCIDAD. 784.3.- VARIABLES RELACIONADAS CON LA DENSIDAD 79

4.3.1.- DENSIDAD O CONCENTRACIN (k).. 794.3.2.- ESPACIAMIENTO SIMPLE (si). 794.3.3.- ESPACIAMIENTO PROMEDIO 80

4.4.- RELACIN ENTRE EL FLUJO, LA VELOCIDAD Y LA DENSIDAD. 804.5.- MODELO LINEAL DE ANLISIS DE FLUJO VEHICULAR.. 82

4.5.1.- RELACIN ENTRE LA VELOCIDAD Y LA DENSIDAD.. 824.5.2.- RELACIN ENTRE EL FLUJO Y LA DENSIDAD.. 834.5.3.- RELACIN ENTRE LA VELOCIDAD Y EL FLUJO. 83

4.6.- MODELOS NO LINEALES DE ANLISIS DEL FLUJO VEHICULAR.. 844.6.1.- MODELO LOGARTMICO. 844.6.2.- MODELO EXPONENCIAL.. 85

4.7.- DESCRIPCIN PROBABILISTICA DEL FLUJO VEHICULAR.. 854.8.- PROBLEMAS RESUELTOS. 87

5.-CAPACIDAD Y NIVELES DE SERVICIO.. 93

5.1.- SECCIONES BSICAS DE AUTOPISTA.. 935.1.1.- INTRODUCCIN. 93

5.1.1.1.- DEFINICIONES. 935.1.1.2.- CONDICIONES IDEALES PARA FLUJO SIN INTERRUPCIONE.. 945.1.1.3.- VELOCIDAD A FLUJO LIBRE .. 945.1.1.4.- 95

5.1.1.4.1.- ANCHO DE CARRIL Y ESPACIO LATERAL.. 955.1.1.4.2.- NMERO DE VAS.. 955.1.1.4.3.- INTERCAMBIO DE DENSIDAD 965.1.1.4.4.- EQUIVALENCIA DE VEHCULOS. 965.1.1.4.5.- POBLACIN DE CONDUCTORES. 96

5.1.2.- METODOLOGA. 965.1.2.1.- MEDIDAS DE RENDIMIENTO. 965.1.2.2.- NIVEL DE SERVICIO (NS).. 975.1.2.3.- RELACIONES BSICAS. 1025.1.2.4.- DETERMINACIN DEL FLUJO O TASA DE FLUJO 1025.1.2.5.- FACTOR DE HORA PICO (FHP) 1035.1.2.6.- FACTOR DE AJUSTE POR PRESENCIA DE VEHCULOS PESADOS 103

5.1.2.6.1.-104

MTODO DEL MANUAL DE CAPACIDAD DE CARRETERAS DE LOS ESTADOS UNIDOS

(Highway Capacity Manual, Special Report 209, Edicin 1998)

EQUIVALENCIAS DE VEHCULOS LIGEROS PARA SEGMENTOS GENERALES DE AUTOPISTAS

FACTORES QUE AFECTAN A LA VELOCIDAD A FLUJO LIBRE


XXV

5.1.2.6.2.-105

5.1.2.6.3.-107

5.1.2.6.4.-108

5.1.2.7.-109

5.1.2.8.- AJUSTE POR POBLACIN DE CONDUCTORES.. 1095.1.2.9.- DETERMINACIN DE LA VELOCIDAD A FLUJO LIBRE.. 110

5.1.2.9.1.- ANCHO DE CARRIL. 1105.1.2.9.2.- ESPACIOS LATERALES. 1115.1.2.9.3.- NMERO DE CARRILES. 1115.1.2.9.4.- INTERCAMBIO DE DENSIDAD. 1125.1.2.9.5.- DETERMINACIN DEL NIVEL DE SERVICIO. 112

5.1.3.- PROCEDIMIENTO DE APLICACIN.. 1135.1.3.1.- SEGMENTO BSICO DE AUTOPISTA.. 1145.1.3.2.- PASOS DE CLCULO. 1145.1.3.3.- ANLISIS DE PLANEAMIENTO.. 116

5.1.4.- PROBLEMAS RESUELTOS 1175.1.5.- APNDICE I.. 128

5.2.- REAS DE ENTRECRUZAMIENTO. 1315.2.1.- INTRODUCCIN. 131

5.2.1.1.- LONGITUD DE ENTRECRUZAMIENTO 1325.2.1.2.- CONFIGURACIN DE ENTRECRUZAMIENTOS. 133

5.2.1.2.1.- REA DE ENTRECRUZAMIENTO TIPO A. 1335.2.1.2.2.- REA DE ENTRECRUZAMIENTO TIPO B. 1345.2.1.2.3.- REA DE ENTRECRUZAMIENTO TIPO C. 135

5.2.1.3.- DETERMINACIN DEL TIPO DE CONFIGURACIN. 1365.2.1.4.- ANCHO Y TIPO DE OPERACIN DE UN ENTRECRUZAMIENTO 137

5.2.1.5.-138

5.2.2.- METODOLOGA. 139

5.2.2.1.-140

5.2.2.2.- DETERMINACIN DEL TIPO DE FUNCIONAMIENTO. 143

5.2.2.3.-144

5.2.2.4.- CRITERIO DE NIVEL DE SERVICIO. 1455.2.3.- PROCEDIMIENTO DE APLICACIN.. 146

5.2.3.1.- REAS DE ENTRECRUZAMIENTO SIMPLE 1465.2.3.2.- REAS DE ENTRECRUZAMIENTO MLTIPLE.. 150

5.2.4.- PROBLEMAS RESUELTOS 1525.3.- RAMPAS Y UNIONES DE RAMPA.. 174

5.3.1.- INTRODUCCIN.. 1745.3.1.1.- COMPONENTES DE LA RAMPA 1745.3.1.2.- CARACTERSTICAS OPERACIONALES.. 1755.3.1.3.- LONGITUD DE ACELERACIN Y DESACELERACIN.. 176

5.3.2.- METODOLOGA.. 1775.3.2.1.- PREDICCIN DEL FLUJO DE ENTRADA EN LOS CARRILES 1 Y 2 178

EQUIVALENCIA DE VEHCULOS LIGEROS PARA BAJADAS ESPECFICAS EQUIVALENCIA DE VEHCULOS LIGEROS PARA PENDIENTES COMPUESTAS

EQUIVALENCIA DE VEHCULOS LIGEROS PARA PENDIENTES ESPECFICAS

CLCULO DEL FACTOR DE AJUSTE POR PRESENCIA DE VEHCULOS PESADOS

PARMETROS QUE AFECTAN EL FUNCIONAMIENTO DE LAS REAS DE ENTRECRUZAMIENTO

PREDICCIN DE VELOCIDADES DE ENTRECRUZAMIENTO Y NO-ENTRECRUZAMIENTO

LMITES DE FUNCIONAMIENTO DE LAS REAS DE ENTRECRUZAMIENTO


XXVI

5.3.2.1.1.- MODELO GENERAL. 1795.3.2.1.2.- MODELOS ESPECFICOS 180

5.3.2.2.- VALORES DE CAPACIDAD.. 1845.3.2.2.1.- REAS DE CONVERGENCIA.. 1845.3.2.2.2.- REAS DE DIVERGENCIA. 185

5.3.2.3.- CRITERIO DE NIVEL DE SERVICIO.. 1865.3.2.3.1.- PREDICCIN DE LA DENSIDAD.. 1885.3.2.3.2.- PREDICCION DE LA VELOCIDAD. 188

5.3.3.- PROCEDIMIENTOS DE APLICACIN 1905.3.3.1.- RAMPA DE ENTRADA Y SALIDA DE UN SOLO CARRIL 1905.3.3.2.- RAMPA DE INGRESO DE DOS CARRILES 1935.3.3.3.- RAMPA DE SALIDA DE DOS CARRILES. 1955.3.3.4.- RAMPAS DE ENTRADA Y SALIDA POR LA IZQUIERDA 1975.3.3.5.- EFECTOS DE LA GEOMETRA DE UNA RAMPA 1975.3.3.6.- CAPACIDAD DE LA RAMPA.. 198

5.3.4.- PROBLEMAS RESUELTOS 1995.4.- CARRETERAS MULTICARRIL.. 218

5.4.1.- INTRODUCCIN. 2185.4.1.1.- CARACTERSTICAS DE LAS CARRETERAS MULTICARRIL. 2185.4.1.2.- RELACIN ENTRE TIPOS DE CARRETERAS.. 2185.4.1.3.- VELOCIDAD A FLUJO LIBRE.. 2195.4.1.4.- RELACIONES VELOCIDAD-FLUJO Y DENSIDAD-FLUJO.. 2205.4.1.5.- CONDICIONES IDEALES.. 2215.4.1.6.- AJUSTES DE LA VELOCIDAD A FLUJO LIBRE .. 2225.4.1.7.- FACTORES DE VOLUMEN 222

5.4.2.- METODOLOGA.. 2235.4.2.1.- VELOCIDAD A FLUJO LIBRE.. 2235.4.2.2.- CRITERIO DE NIVEL DE SERVICIO.. 2245.4.2.3.- DETERMINACIN DE LA VELOCIDAD A FLUJO LIBRE.. 228

5.4.2.3.1.- MEDICIN EN TERRENO 2285.4.2.3.2.- ESTIMACIN DE LA VELOCIDAD A FLUJO LIBRE 229

5.4.2.4.- DETERMINACIN DEL FLUJO 2335.4.2.5.- DETERMINACIN DEL NIVEL DE SERVICIO 2395.4.2.6.- SEGMENTO DE CARRETERA PARA EL ANLISIS 240

5.4.3.- PROCEDIMIENTO DE APLICACIN.. 2405.4.3.1.- ANLISIS OPERACIONAL.. 2405.4.3.2.- ANLISIS DE DISEO.. 2435.4.3.3.- ANLISIS DE PLANEAMIENTO. 245

5.4.4.- PROBLEMAS RESUELTOS 2495.5.- CARRETERAS DE DOS CARRILES 266

5.5.1.- INTRODUCCIN. 2665.5.1.1.- NIVELES DE ANLISIS. 2665.5.1.2.- CARACTERSTICAS OPERACIONALES 2675.5.1.3.- CONDICIONES IDEALES.. 268

5.5.2.- METODOLOGA. 2695.5.2.1.- NIVELES DE SERVICIO.. 2695.5.2.2.- ANLISIS OPERACIONAL.. 273

5.5.2.2.1.- FACTOR DE HORA PICO (FHP) 2735.5.2.2.2.- ANLISIS DE SEGMENTOS DE TERRENO GENERA. 2755.5.2.2.3.- RELACIN GENERAL.. 2765.5.2.2.4.- ANLISIS DE PENDIENTES ESPECFICAS 279

5.5.2.3.- ANLISIS DE PLANEAMIENTO 287


XXVII

5.5.3.- PROCEDIMIENTO DE APLICACIN.. 289

5.5.3.1.-290

5.5.3.2.- ANLISIS OPERACIONAL EN PENDIENTES ESPECFICAS. 2925.5.3.3.- ANLISIS DE PLANEAMIENTO 2965.5.3.4.- CONSIDERACIN DE UN CARRIL O VA LENTA.. 296

5.5.4.- PROBLEMAS RESUELTOS 297

5.6.-315

5.6.1.- ANLISIS DE LA CAPACIDAD DE INTERSECCIONES CON SEMFORO 315

5.6.2.-317

5.6.2.1.- NIVEL DE SERVICIO "A" 3185.6.2.2.- NIVEL DE SERVICIO "B" 3185.6.2.3.- NIVEL DE SERVICIO "C" 3185.6.2.4.- NIVEL DE SERVICIO "D" 3185.6.2.5.- NIVEL DE SERVICIO "E" 3195.6.2.6.- NIVEL DE SERVICIO "F" 319

5.6.3.-320

5.6.3.1.- MDULO DE ENTRADA.. 3205.6.3.1.1.- CONDICIONES GEOMTRICAS 3215.6.3.1.2.- CONDICIONES DE TRNSITO. 3215.6.3.1.3.- CONDICIONES DE LOS SEMFOROS 3225.6.3.1.4.- VALORES SUSTITUTIVOS POR OMISIN. 323

5.6.3.2.- MDULO DE AJUSTE DE VOLMENES.. 3245.6.3.3.- MDULO DEL FLUJO DE SATURACIN. 3255.6.3.4.- MDULO DE ANLISIS DE CAPACIDAD 3315.6.3.5.- MDULO DEL NIVEL DE SERVICIO.. 332


5.7.- CARRETERAS DE DOS CARRILES 3425.7.1.- ASPECTOS GENERALES 3425.7.2.- TIPOS DE TERRENO 3425.7.3.- CARACTERSTICAS DE LA VA. 3435.7.4.- 3435.7.5.- CLASIFICACIN DEL ESTADO DE LA VA.. 344

5.7.5.1.- NIVEL FUNCIONAL "5".. 3445.7.5.2.- NIVEL FUNCIONAL "4".. 3455.7.5.3.- NIVEL FUNCIONAL "3".. 3455.7.5.4.- NIVEL FUNCIONAL "2".. 3455.7.5.5.- NIVEL FUNCIONAL "1".. 346

5.7.6.- METODOLOGA.. 3465.7.6.1.- CLCULO DE LA CAPACIDAD.. 346

5.7.6.1.1.-346

MTODO DEL MINISTERIO DE OBRAS PBLICAS Y TANSPORTE DE COLOMBIA

UNIVERSIDAD DEL CAUCA (1997 - 1998)

ANLISIS OPERACIONAL DE SEGMENTOS DE TERRENO GENERAL

INTERSECCIONES CON SEMFORO BAJO CONDICIONES DE CIRCULACIN DISCONTNUA

ANLISIS DEL NIVEL DE SERVICIO DE INTERSECCIONES CON SEMFORO

METODOLOGA DEL ANLISIS OPERACIONAL DE INTERSECCIONES CON SEMFORO

FACTORES QUE INFLUYEN EN LA CIRCULACIN DEL TRNSITO

CONDICIONES IDEALES PARA UNA CARRETERA DE DOS CARRILES


XXVIII

5.7.6.1.2.-

3475.7.6.1.2.1.-PENDIENTES 347

5.7.6.1.2.2.-347

5.7.6.1.2.3.-ANCHOS DE CARRIL Y BERMA UTILIZABLE . 3485.7.6.1.2.4.-PRESENCIA DE VEHCULOS PESADOS.. 348

5.7.6.1.2.5.-351

5.7.6.2.- CLCULO DEL NIVEL DE SERVICIO.. 352

5.7.6.2.1.-

3535.7.6.2.1.1.-PENDIENTES. 3535.7.6.2.1.2.-UTILIZACIN DE LA CAPACIDAD 3545.7.6.2.1.3.-ESTADO DE LA SUPERFICIE DE RODADURA . 3545.7.6.2.1.4.-ANCHOS DE CARRIL Y BERMA.. 3555.7.6.2.1.5.-PRESENCIA DE VEHCULOS PESADOS.. 3565.7.6.2.1.6.-CURVATURA 361

5.7.6.2.1.7.-361


6.-TEORA DE FILAS 3696.1.- DEMORAS Y FILAS ASOCIADAS 369

6.1.1.- CAUSAS POR LAS QUE SE GENERA UNA DEMORA. 3696.1.2.- CAUSAS POR LAS QUE SE GENERA UNA FILA. 369

6.2.- TIPOS DE FILA.. 3706.3.- ELEMENTOS QUE CARACTERIZAN A LA FILA.. 371

6.3.1.- 3716.3.2.- 3716.3.3.- EL PROCEDIMENTO DE SERVICIO O DISCIPLINA DE LA COLA 371

6.4.- ANLISIS PROBABILSTICO DE LINEAS DE ESPERA 3716.4.1.- 3726.4.2.- 374

6.5.- PROBLEMAS RESUELTOS. 376

7.-SEMFOROS 3907.1.- DEFINICIN Y FUNCIN DE LOS SEMFOROS.. 3907.2.- COMPONENTES DE UN SEMFORO.. 3907.3.- TIPOS DE SEMFORO PARA TRNSITO VEHICULAR.. 391

7.3.1.- SEMFOROS DE TIEMPO FIJO 3917.3.2.- SEMFOROS ACCIONADOS POR EL TRFICO. 3927.3.3.- SEMFOROS CON CONTROL CENTRALIZADO. 392

7.4.- TRMINOS BSICOS O PARMETROS DE TIEMPO.. 392

7.5.-394

7.5.1.- INTERVALO DE CAMBIO DE BASE.. 3947.5.2.- LONGITUD DE CICLO. 395

VARIACIONES ALEATORIAS DEL VOLMEN DE TRNSITO

CARACTERSTICAS DE VA Y TRNSITO PARA EL CLCULO DE LA VELOCIDAD MEDIA PARA LAS CONDICIONES QUE SE ESTUDIAN

CALCULO DE LA VELOCIDAD MEDIA CUANDO LA CURVATURA LA LIMITA ..

SISTEMA DE LINEAS DE ESPERA CON UNA ESTACIN DE SERVICIO SISTEMA DE LINEAS DE ESPERA CON VARIAS ESTACIONES DE

LAS LLEGADAS (DEMANDAS) O CARACTERSTICAS DE ENTRADA LOS SERVICIOS (CAPACIDAD) O CARACTERISTICAS DE SALIDA

FACTORES QUE TRANSFORMAN LA CAPACIDAD PARA CONDICIONES IDEALES (ci) EN CAPACIDAD PARA CONDICIONES ESTUDIADAS

DISTRIBUCIN DEL TRNSITO POR SENTIDOS

CLCULO DE LOS TIEMPOS DEL SEMFORO DE TIEMPO FIJO Y SU REPARTO EN LAS DIFERENTES FASES


XXIX

7.5.3.- VEHCULOS EQUIVALENTES. 3967.5.4.- FLUJO DE SATURACIN O TIEMPO PERDIDO.. 3977.5.5.- ASIGNACIN DE TIEMPOS VERDES 400

7.5.6.-401

7.6.- PROBLEMAS RESUELTOS. 404

BIBLIOGRAFA . 419

RESUMEN: PROCEDIMIENTO PARA EL CLCULO DE LOS TIEMPOS DEL SEMFORO

Aspectos Generales Texto Gua Ingeniera de Trfico

1

CAPITULO 1.

ASPECTOS GENERALES 1.1.- HISTORIA DE LA EVOLUCIN DEL TRANSPORTE 1.1.1.- APARICIN DE LA RUEDA El trfico motorizado es un medio de transporte novedoso que se acaba de incorporar a nuestra vida diaria, para la cual se har una breve resea histrica de la evolucin y beneficios de la rueda y caminos hasta nuestra poca actual. Las ruedas ms antiguas que se conocen fueron construidas en la antigua Mesopotamia, entre el ao 3500 A.C. y el 3000 A.C. Se cree que los vehculos de ruedas aparecieron despus de la invencin del torno de alfarero, y el carro no tard en sustituir al trineo como medio de transporte. En su forma ms simple la rueda era un disco slido de madera fijado a un eje circular mediante espigas de madera. Luego se eliminaron secciones del disco para reducir el peso y los radios empezaron a emplearse en torno al ao 2000 antes de Cristo. La invencin de la rueda fue un importante punto de inflexin en el avance de la civilizacin humana. La rueda llev a un uso ms eficiente de la fuerza animal en la agricultura y otros terrenos, y se convirti en un sistema mecnico insustituible para controlar el flujo y la direccin de la fuerza. Las aplicaciones de la rueda en la vida y tecnologa modernas son casi infinitas. 1.1.2.- APARICIN DE LOS PRIMEROS CAMINOS Desde la antigedad, la construccin de carreteras ha sido uno de los primeros signos de civilizacin avanzada. Cuando las ciudades de las primeras civilizaciones empezaron a aumentar de tamao y densidad de poblacin, la comunicacin con otras regiones se torn necesaria para hacer llegar suministros alimenticios o transportarlos a otros consumidores. Entre los primeros constructores de carreteras se encuentran los mesopotmicos, hacia el ao 3500 A.C.; los chinos, que construyeron la Ruta de la Seda (la ms larga del mundo) durante 2.000 aos, y desarrollaron un sistema de carreteras en torno al siglo XI A.C., y los incas de Sudamrica, que construyeron una avanzada red de caminos que no pueden ser considerados estrictamente carreteras, ya que los incas no conocan la rueda. Esta red se distribua por todos los Andes e inclua galeras cortadas en rocas slidas. En el siglo I, el


2

gegrafo griego Estrabn registr un sistema de carreteras que partan de la antigua Babilonia; los escritos de Herdoto, historiador griego del siglo V A.C., mencionan las vas construidas en Egipto para transportar los materiales con los que construyeron las pirmides y otras estructuras monumentales levantadas por los faraones. De las carreteras an existentes, las ms antiguas fueron construidas por los romanos. La va Apia empez a construirse alrededor del 312 A.C., y la va Faminia hacia el 220 A.C. En la cumbre de su poder, el Imperio romano tena un sistema de carreteras de unos 80.000 km, consistentes en 29 calzadas que partan de la ciudad de Roma, y una red que cubra todas las provincias conquistadas importantes, incluyendo Gran Bretaa. Las calzadas romanas tenan un espesor de 90 a 120 cm., y estaban compuestas por tres capas de piedras argamasadas cada vez ms finas, con una capa de bloques de piedras encajadas en la parte superior. Segn la ley romana toda persona tena derecho a usar las calzadas, pero los responsables del mantenimiento eran los habitantes del distrito por el que pasaba. Este sistema era eficaz para mantener las calzadas en buen estado mientras existiera una autoridad central que lo impusiera; durante la edad media (del siglo X al XV), con la ausencia de la autoridad central del Imperio romano, el sistema de calzadas nacionales empez a desaparecer. A mitad del siglo XVII, el gobierno francs instituy un sistema para reforzar el trabajo local en las carreteras, y con este mtodo construy aproximadamente 24.000 Km. de carreteras principales. Ms o menos al mismo tiempo, el Parlamento instituy un sistema de conceder franquicias a compaas privadas para el mantenimiento de las carreteras, permitiendo a las compaas que cobraran un peaje o cuotas por el uso de las mismas. Durante las tres primeras dcadas del siglo XIX, dos ingenieros britnicos, Thomas Telford y John Loudon McAdam, y un ingeniero de caminos francs, Pierre-Marie-Jrme Trsaguet, perfeccionaron los mtodos y tcnicas de construccin de carreteras. El sistema de Telford implicaba cavar una zanja e instalar cimientos de roca pesada. Los cimientos se levantaban en el centro para que la carretera se inclinara hacia los bordes permitiendo el desage. La parte superior de la carretera consista en una capa de 15 cm. de piedra quebrada compacta. McAdam mantena que la tierra bien drenada soportara cualquier carga. En el mtodo de construccin de carreteras de McAdam, la capa final de piedra quebrada se colocaba directamente sobre un cimiento de tierra que se elevaba del terreno circundante para asegurarse de que el cimiento desaguaba. El sistema de McAdam, llamado macadamizacin, se adopt en casi todas partes, sobre todo en Europa. Sin embargo, los cimientos de tierra de las carreteras macadamizadas no pudieron soportar los camiones pesados que se utilizaron en la I Guerra Mundial. Como resultado, para construir carreteras


3

de carga pesada se adopt el sistema de Telford, ya que proporcionaba una mejor distribucin de la carga de la carretera sobre el subsuelo subyacente. Durante el periodo de expansin del ferrocarril en la ltima mitad del siglo XIX, el desarrollo de las carreteras sufri su correspondiente declive. Tambin en este periodo se introdujeron el ladrillo y el asfalto como pavimento para las calles de las ciudades. 1.1.3.- APARICIN DEL AUTOMVIL Las ltimas dcadas del siglo XIX ven la aparicin del automvil con motor de gasolina y renace el deseo de conservar en buen estado los caminos que haban sido abandonados una vez ms. Puede afirmarse que el vehculo de motor de combustin interna en la forma que lo conocemos actualmente, forma parte y naci con el siglo XX. Al iniciar su vida y considerado como un artefacto de lujo y deporte, encontr serios obstculos por los malos caminos y leyes anacrnicas, adems de la natural oposicin de las empresas y particulares habituados al ferrocarril y los carruajes tirados por animales, por lo que hubo que esperar para su florecimiento hasta principios del siglo XX. Los grandes desarrollos en transporte han neutralizado relativamente el obstculo espacio con la reduccin de distancias expresada en disminucin de tiempos de viaje, permitiendo la integracin de las distintas zonas y funciones de la ciudad y de esta con reas adyacentes e incluso distantes, lo cual influy en la progresiva ampliacin de las concentraciones urbanas. 1.2.- NACIMIENTO DE LA INGENIERA DE TRFICO Despus de la aparicin del vehculo automvil, las carreteras se proyectaban teniendo en cuenta nicamente el movimiento de vehculos aislados, debido a que circulaba un nmero muy bajo de ellos para entonces y bastaba que cada uno pudiera moverse a una velocidad razonable y segura para que la carretera cumpliera con todos sus objetivos. Pero ya hacia 1920 el nmero de vehculos en circulacin era lo suficientemente elevado como para establecer medidas de regulacin que evitasen las dificultades de circulacin. El objetivo principal de las medidas fue mejorar la seguridad basndose en su comienzo con la prctica de la polica, pronto fue necesario adoptar medidas mas eficientes por lo que 1920 y 1930 en los Estados Unidos nace la Ingeniera de Trfico con el fin de mejorar la explotacin de las redes viarias existentes, pocos aos despus la Ingeniera de Trfico se introdujo tambin en el proyecto de nuevos caminos.


4

Actualmente el incremento en nmero y velocidad del trfico motorizado contribuye a satisfacer los deseos y las necesidades de los habitantes de las ciudades, sin detenerse a analizar que ese es tambin el causante de uno de los aspectos mas conflictivos del sistema urbano en funcin a su sostenibilidad: la contaminacin ambiental en sus diferentes formas, la ocupacin extensiva del suelo y la seguridad del trfico. Se hace necesaria entonces la planeacin integral del transporte: integracin del transporte y los usos del suelo, la cual debe abordar la relacin entre movilidad/accesibilidad y los modelos de crecimiento urbano. Por tanto se ve la necesidad de la realizacin de estudios, procedimientos de aplicacin de las diferentes metodologas y desarrollos en este campo cuyo modelo de crecimiento urbano, se manifiesta en la congestin del trfico vehicular. 1.3.- DEFINICIONES Para entender el concepto tanto tcnico como cientfico de la Ingeniera de trfico y transporte tenemos las siguientes definiciones: - Transportar: Llevar una cosa de un lugar a otro. Llevar de una parte a otra por el porte o precio convenido. - Transporte o transportacin: Accin o efecto de transportar o transportarse. - Transitar: Ir o pasar de un punto a otro por vas, calles o parajes pblicos. - Trnsito: Accin de transitar. Sitio por donde se pasa de un lugar a otro. - Trfico: Trnsito de personas y circulacin de vehculos por calles, carreteras, caminos, etc. - Ingeniera de Trfico: Se define como la rama de la ingeniera que trata del planeamiento, el proyecto geomtrico y explotacin de las redes viarias, instalaciones auxiliares (aparcamientos, terminales, etc.) y zonas de influencia as como de su relacin con otros medios de transporte. 1.4.- OBJETIVOS Y ALCANCE DE LA INGENIERA DE TRFICO El objetivo principal de la Ingeniera de Trfico es conseguir que la circulacin de personas y mercancas sea segura, rpida y econmica. La Ingeniera de Trnsito analiza lo siguiente:


5

1.4.1.- CARACTERSTICAS DEL TRNSITO Se utilizan diversas magnitudes que renen las caractersticas de los vehculos y usuarios. Estas magnitudes son: la velocidad, el volumen, la densidad, la separacin entre vehculos sucesivos, intervalos entre vehculos, tiempos de recorrido y demoras, origen y destino del movimiento, la capacidad de las calles y carreteras, se analizan los accidentes, el funcionamiento de pasos a desnivel, terminales, intersecciones canalizadas, etc. Por otro lado se estudia al usuario todas las reacciones para maniobrar el vehculo como ser: rapidez de reaccin para frenar, para acelerar, su resistencia al cansancio, etc. 1.4.2.- REGLAMENTACIN DEL TRNSITO Se debe establecer los reglamentos del trnsito, como ser: la responsabilidad y licencias de los conductores, peso y dimensiones de los vehculos, control de accesorios obligatorios y equipo de iluminacin, acsticos y de sealamiento. Tambin se debe tomar en cuenta la prioridad de paso, trnsito en un sentido, tiempo de estacionamiento, el control policiaco en intersecciones, sanciones relacionadas con accidentes, etc. 1.4.3.- SEALAMIENTO Y DISPOSITIVOS DE CONTROL Su funcin principal es la determinar los proyectos, construccin, conservacin y uso de las seales. 1.4.4.- PLANIFICACIN VIAL Es necesario analizar y realizar investigaciones para poder adaptar el desarrollo de las calles y carreteras a las necesidades del trnsito, y de esta manera conocer los problemas que se presentan al analizar el crecimiento demogrfico, las tendencias del aumento en el nmero de vehculos y la demanda de movimiento de una zona a otra. Se debe establecer claramente los objetivos concretos y operacionales que se quiere alcanzar. 1.4.5.- ADMINISTRACIN Para tener buenos resultados se debe considerar varios aspectos tales como: econmicos, polticos, fiscales, de relaciones publicas, de sanciones, etc.


6

1.5.- SOLUCIN AL PROBLEMA DE TRANSITO Las soluciones se plantean a partir de un anlisis de factores que intervienen en el problema del trnsito, enunciaremos a continuacin los factores principales que inciden en el planteamiento de soluciones a los problemas del trnsito: - Diferentes tipos de vehculos en la misma vialidad Diferentes dimensiones, velocidades y caractersticas de aceleracin - Superposicin del trnsito motorizado en facilidades viales Pocos cambios en trazo urbano, carreteras que no han evolucionado. - Falta de planificacin en el trnsito Construccin de vas con especificaciones antiguas - El automvil no considerado como una necesidad pblica Falta de apreciacin de las autoridades y pblico en general a la importancia del vehculo automotor. - Falta de asimilacin por parte del gobierno y del usuario Legislacin y reglamentos no acordes a la evolucin del transporte, falta de educacin vial Descritos los factores que intervienen en el problema del trnsito, se plantean a continuacin los tres tipos de solucin que se pueden dar al problema del trnsito: 1.5.1.- SOLUCIN INTEGRAL Dadas las caractersticas del vehculo moderno se plantea construir nuevos tipos de vialidades que sirvan a este vehculo, es decir, que se busca el equilibrio de la oferta y la demanda, este tipo de solucin es casi imposible de aplicar en las ciudades actuales porque equivaldra a destruir todo lo existente y construir las vialidades con especificaciones modernas. 1.5.2.- SOLUCIN PARCIAL DE ALTO COSTO Esta solucin consiste en realizar cambios necesarios en las vialidades aprovechando al mximo lo que se tiene, cuyos cambios requerirn fuertes inversiones econmicas, por ejemplo: ensanchamiento de calles, modificaciones de intersecciones rotatorias, creacin de intersecciones canalizadas, sistemas de control automtico con semforos, estacionamientos pblicos y privados, etc.


7

1.5.3.- SOLUCIN PARCIAL DE BAJO COSTO Consiste en el aprovechamiento mximo de las condiciones existentes, con cambios que requieran poca inversin. En este tipo de solucin tiene una gran importancia y participacin la reglamentacin del trnsito as como la disciplina y educacin de parte del usuario.

Elementos del Trnsito Texto Gua Ingeniera de Trfico

8

CAPITULO 2.

ELEMENTOS DEL TRNSITO Existen 3 elementos bsicos que componen la Ingeniera de trfico que son:

- El Usuario. - El Vehculo. - La Va o Vialidad.

2.1.- EL USUARIO Es muy importante tener en cuenta el comportamiento del usuario para la planeacin, estudio, proyecto y operacin de un sistema de transporte automotor. El usuario esta relacionado con los peatones y conductores, que son los elementos principales a ser estudiados para mantener el orden y seguridad de las calles y carreteras. 2.1.1.- EL PEATN Peatn es considerado a toda la poblacin en general, son todas aquellas personas desde un ao hasta cien aos de edad. En la mayora de los casos las calles y carreteras son compartidos por los peatones y vehculos, excepto en la Autopistas el trfico de los peatones es prohibido. Los accidentes sufridos por peatones se deben a que no respetan las zonas destinadas a ellos, ya sea por falta de conocimiento u otro factor. Por lo tanto se deber estudiar al peatn no solamente por ser vctima, sino porque tambin es una de las causas, para la cual es necesario conocer las caractersticas del movimiento de los peatones y la influencia que tienen ciertas caractersticas como ser la edad, sexo, motivo de recorrido, etc. 2.1.2.- EL CONDUCTOR El conductor constituye el elemento de trnsito ms importante, ya que el movimiento y calidad de circulacin de los vehculos depender fundamentalmente de ellos para adaptarse a las caractersticas de la carretera y de la circulacin. Para el estudio de los conductores es necesario conocer el comportamiento o factores que influyen en sus condiciones fsicas y psquicas, sus conocimientos, su estado de nimo, etc. Se ha encontrado para el conductor un tiempo mnimo de reaccin para actuar que se detallara a continuacin:


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- Para un vehculo sin movimiento un tiempo promedio de 0.25 seg. , por ejemplo el tiempo de reaccin para arrancar el vehculo cuando el semforo cambia de rojo a verde.

- Para un vehculo sin movimiento en semforos aislados un tiempo de 0.25 seg. - Para un vehculo en movimiento en semforos aislados un tiempo de 0.83 seg. - En algunos casos podra llegar hasta 2 3 seg.

2.1.2.1.- Factores que pueden modificar las facultades del individuo en el tiempo de reaccin.

- La fatiga. - Las enfermedades o deficiencias fsicas. - El alcohol y las drogas. - Su estado emocional. - El clima. - La poca del ao. - Las condiciones del tiempo. - La altura sobre el nivel del mar. - El cambio del da a la noche y viceversa.

2.1.2.2.- Caractersticas del conductor Las decisiones y acciones de un conductor dependen principalmente de la informacin que transmiten los sentidos, cuya informacin llegan al conductor a travs de los ojos, odos y terminales nerviosas. A continuacin citaremos las caractersticas ms importantes del conductor:

- Cono de agudeza visual, se refiere a la visin ms ntida de una persona que esta concentrada dentro de un cono con un ngulo central de alrededor de 3 grados respecto a la horizontal. La agudeza visual es razonablemente ntida dentro de un ngulo cnico de hasta 10 grados aproximadamente.

- Visin perifrica, se refiere a que una persona puede percibir objetos perifricos dentro de un cono con ngulo central de hasta 160 grados.

- Informacin visual, se refiere a que el conductor mediante movimientos de la cabeza y los ojos aumenta la cantidad de informacin visual recibida.

- Encandilamiento, se refiere a la visin del conductor en condiciones de encandilamiento.

- Sensibilidad visual a la luz y al color (daltonismo). - La altura del ojo del conductor respecto a la superficie ser de 1,14 metros.


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- Percepcin del espacio, es decir, que al divisar un obstculo u objeto a velocidades altas la distancia de frenado ser mayor.

2.2.- EL VEHCULO En ciertos pases, la incorporacin de mayor cantidad de vehculos no solo ha mejorado el transporte, ya que tambin ha elevado el nivel econmico general del pas, por lo que se puede afirmar que la relacin de habitantes por vehculo es un indicador para apreciar el progreso de un determinado territorio. Por lo tanto, es indispensable que cada pas mejore las condiciones del transporte para su progreso y de esta manera poder transportar los bienes de consumo desde las fuentes de produccin hasta los mercados y de all comercializarlo a la poblacin. Actualmente, es inevitable que aumente el nmero de vehculos cada ao, lo que es deseable y conveniente, logrando as reducir ms la actual relacin de habitantes por vehculo. Por lo tanto, el segundo elemento componente del trnsito, el vehculo, irremediablemente va en aumento. 2.2.1.- CLASIFICACIN Y CARACTERISTICAS DEL VEHCULO DE PROYECTO Vehculo de proyecto es aquel tipo de vehculo hipottico, cuyo peso, dimensiones y caractersticas de operacin son utilizados para establecer los lineamientos que guiaran el proyecto geomtrico de las carreteras, calles e intersecciones, tal que estas puedan acomodar vehculos de este tipo. Los vehculos se clasifican en 2:

- Vehculos ligeros o livianos. - Vehculos pesados (Camiones y autobuses).

2.2.2.- VEHCULOS LIGEROS DE PROYECTO Los vehculos ligeros de proyecto pueden ser utilizados en:

- Intersecciones menores en zonas residenciales donde el nmero de vehculos que realizan vueltas no es significativo.

- Intersecciones mayores que dispongan de carriles de estacionamiento y cruces peatonales demarcados, que obliguen el uso de radios pequeos en las esquinas aun aceptables.


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- reas urbanas con intersecciones a nivel sobre calles arteriales, siempre que se disponga de carriles de cambio de velocidad y que las vueltas de camiones sea ocasional.

2.2.3.- VEHCULOS PESADOS DE PROYECTO Los vehculos pesados de proyecto pueden ser utilizados en:

- Terminales de pasajeros y de cargas. - Autopistas y arterias rpidas, siempre y cuando sea grande el nmero de

movimientos de vueltas. 2.2.4.- CLASIFICACIN DE VEHCULOS SEGN NORMA DE DISEO Segn el servicio nacional de caminos (S.N.C.) los vehculos del pas se clasifican en 4 grandes grupos detalladas en la tabla N 2.1.

Tabla N 2.1 Clasificacin se vehculos segn el Servicio Nacional de Caminos

GRUPO DE

CLASIFI-CACION

CARACTE-RSTICAS

DEL VEHCULO

ANCHO TOTAL

(m)

LARGO TOTAL

(m)

RADIO MNIMO DE LA RUEDA EXTERNA

DELANTERA (m)

RADIO MNIMO DE LA RUEDA

INTERNA TRASERA

(m)

DETALLES

VP

Automviles

2,10 5,80

7.30

4.70

Vehculos livianos como automviles, camionetas, vagonetas, minibuses, etc.

CO

Autobuses y

camiones

2,60 9,10

12.80

8.70

Vehculos comerciales de dos ejes, comprenden a camiones y autobuses comerciales, normalmente de dos ejes y 6 ruedas.

O Autobuses

interurbanos

2,60 12,20

12.80

7.10

Automviles y camiones de mayores dimensiones. Los autobuses empleados generalmente para viajes de largas distancias y turismo. Estos vehculos son de mayor longitud que las CO y pueden contar con 3 ejes.

SR

Camin semi remolque

2,60

16,80

13.70

6.00

Vehculo comercial articulado, compuesto normalmente de una unidad tractora y un semiremolque o remolque de 2 ejes o ms.

Ref. Servicio Nacional de Caminos (S.N.C.)


12

AU

TOM

OV

IL (V

P)

CA

MIO

N D

E D

OS

EJE

S (C

O)

BUS

INTE

RU

RB

AN

O (O

)

CA

MIO

N S

EM

IRE

MO

LQU

E (S

R)

CA

MIO

N S

EM

IREM

OL

QU

E (S

R)

Ref.

Serv

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Nac

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Cam

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(SNC

)Fi

gura

N 2

.1 E

sque

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ehc

ulos

seg

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rma

de d

iseo


13

2.2.5.- RADIO DE GIRO Se define como radio de giro al radio de la circunferencia descrita por su rueda delantera exterior al girar a pequea velocidad cuando su direccin ha sido girada totalmente. - Vueltas a baja velocidad (Velocidades 15 Km./hr.): El radio de las curvas es controlado por las huellas de giro mnimas de las velocidades, esta situacin se presenta en intersecciones agudas. - Vueltas a alta velocidad (Velocidades cercanas al 70% de la velocidad de proyecto): El radio de la curvas es controlado por el peralte y friccin lateral entre llantas y la superficie de rodamiento, esta situacin se presenta en las curvas a campo abierto y en las curvas de los enlaces en intersecciones importantes. - Razones por lo que un vehculo se sale de la curva:

- Porque el peralte de la curva no es suficiente para contrarrestar la velocidad produciendo el derrape o deslizamiento del vehculo.

- Por la presencia de hielo, arena, agua, aceite y otros elementos sobre el pavimento. 2.2.6.-FUERZA CENTRIFUGA Es la fuerza que tiende a conservar el movimiento en lnea recta si es que el vehculo cambia su trayectoria de movimiento rectilneo a curvilneo, es decir que tiende a desviar el vehculo hacia fuera de su trayectoria normal. El efecto centrfugo se elimina con la sobre elevacin o peralte, junto con el peso propio del vehculo y la friccin entre llantas y el pavimento, logrando la estabilidad del vehculo en la curva.


14

HORIZONTAL

1s

X

tF

yF

xF

xP

yPP

FCbba - BOLIVIA

CBA-125

Ref. Ingeniera de Trnsito de Rafael Cal y Mayor R. & James Crdenas G.

Figura N 2.2 Estabilidad del vehculo en curva

Segn las leyes de la dinmica esta fuerza es:

amF =

Donde: F = Fuerza Centrfuga m = Masa de vehculo a = Aceleracin radial

La relacin entre la masa m y la aceleracin radial a es:

gPm = ;

Rva

2

=


15

Donde: P = Peso del vehculo. g = Aceleracin debida a la gravedad. v = Velocidad del vehculo. R = Radio de la curva circular.

Reemplazando valores se tiene:

RgvPamF

2

==

En la figura N 2.2 se muestra un esquema de las fuerzas externas que actan en un vehculo que circula sobre una curva y que tiende a deslizarlo o volcarlo hacia la parte exterior de la curva. El efecto centrfugo se elimina a travs de:

- La Fuerza de friccin transversal Ft entre llantas y el pavimento que se opone al deslizamiento lateral del vehculo.

- La inclinacin transversal de la calzada, denominada sobre elevacin o peralte. - El peso propio del vehculo.

Con la ayuda de la figura N 2.2 realizamos:

0Fx =

0FFP txx =+

txx FPF = Puesto que: Fuerza de friccin transversal = Fuerza Normal x ft; (ft = Coef. de friccin transversal) Fuerza Normal = Fy + Py Entonces: ( ) tyyt fPFF +=

Por lo tanto: ( ) tyyxx fPFPF +=


16

Despejando ft:

( )yy xxt PFPF

f +=

Descomponiendo fuerzas se tiene:

cosFFx = ; senPPx =

senFFy = ; cosPPy =

Reemplazando las fuerzas anteriores en ft:

cosPsenFsenPcosFf t +

=

Dividiendo el numerador y el denominador entre cos : ( )

( ) PtanFtanPFf t +

= ; tan = sobre elevacin = s

Reemplazando RgvPF

2

= en la anterior ecuacin:

( )Ps

RgvP

sPRgvP

f2

2

t

+

=

Simplificando P:

1Rgsv

sRg

v

f2

2

t

+

=

( )sf1Rg

vfs t2

t =+ ; 0sf t en la prctica.

Rgvfs

2

t =+


17

Expresando la velocidad v en Km/h, el radio R en metros y sustituyendo g por 9.81 m/s2, se obtiene la siguiente expresin:

Rgv0,007865fs

2

t =+ (2.1) 2.2.7.- GRADO DE CURVATURA (G) Se define grado de curvatura como el valor del ngulo central correspondiente a un arco o una cuerda de determinada longitud, escogidos como arco unidad a cuerda unidad c (ver figura N 2.3).

PI

PTPC

ca

2G

GG

R

R


Figura N 2.3 Grado de curvatura de una curva circular. 2.2.8.- RELACIN ENTRE EL RADIO (R) Y EL GRADO DE CURVATURA (G) Se relacionan en base a dos sistemas:

- Sistema Arco Grado - Sistema Cuerda Grado.


18

2.2.8.1.- Sistema arco grado

RG

a

R

Ref. Elaboracin propia Figura N 2.4 Sistema Arco Grado.

Se tiene:

R2360

aG

=

Despejando G se tiene:

aR

180G =

El valor de a puede ser considerado 5 m, 10 m, 20 m, etc. Pero el valor ms utilizado es a = 20 metros, reemplazando el valor de y el valor de a en metros (el Radio R tendr unidades de metro), por lo tanto se obtiene la siguiente ecuacin:

20R..3,1415926.

180G =

R1145,92G = (2.2)


19

2.2.8.2.- Sistema cuerda grado

c2

2

R

G

G2

c

R

Ref. Elaboracin propia

Figura N 2.5 Sistema Cuerda Grado. Se tiene:

=R

c/22GSen

=

R2cSen

2G 1

=

R2

cSen2G 1 (2.3)

2.2.9.- SOBRE ELEVACIN MXIMA La tabla N 2.2 presenta las sobre elevaciones mximas de acuerdo a la zona y el porcentaje vehicular.

Tabla N 2.2 Sobre Elevaciones mximas Smax OBSERVACION 12 % En lugares sin heladas ni nevadas y porcentaje mnimo de vehculos pesados10 % En lugares sin nieve o hielo y gran porcentaje de vehculos pesados 8 % En lugares donde las heladas o nevadas son frecuentes 6 % En zonas urbanas


Establecida la sobre elevacin mxima Smax y la velocidad de proyecto v, se puede determinar el radio de curvatura mnima Rmin y el grado de curvatura mximo Gmax, mediante las siguientes ecuaciones:


20

tmax

2

min fSv0,007865R +

= (2.4)

2tmax

max v)f(S146000

G+= (2.5)

Haciendo uso de las dos ecuaciones anteriores, considerando diferentes valores para: el coeficiente de friccin lateral o transversal ft, sobre elevacin mxima Smax y para cada velocidad de proyecto v, se obtienen los radios mnimos y grados mximos de curvatura, que se detallara en la tabla 2.3:

Tabla N 2.3 Radios mnimos y Grados mximos de curvatura VALORES PARA PROYECTO

Smax=0,12 Smax=0,10 Smax=0,08 Smax=0,06 Velocidad

de Proyecto

v

Coeficiente de friccin

lateral ft Rmin Gmax Rmin Gmax Rmin Gmax Rmin Gmax

30 0,280 17,70 64,75 18,63 61,51 19,66 58,29 20,82 55,0440 0,230 35,95 31,88 38,13 30,05 40,59 28,23 43,39 26,4150 0,190 63,43 18,07 67,80 16,90 72,82 15,74 78,65 14,5760 0,165 99,35 11,53 106,85 10,72 115,57 9,92 125,84 9,11 70 0,150 142,74 8,03 154,15 7,43 167,56 6,84 183,52 6,24 80 0,140 193,60 5,92 209,73 5,46 228,80 5,01 251,68 4,55 90 0,135 249,83 4,59 271,09 4,23 296,31 3,87 326,70 3,51 100 0,130 314,60 3,64 341,96 3,35 374,52 3,06 413,95 2,77 110 0,125 388,43 2,95 422,96 2,71 464,23 2,47 514,41 2,23


Para radios R mayores que el radio mnimo Rmin, se realiza una reparticin inversamente proporcional:

minmax R

1S = ; R1s =

Igualando se tiene:

RsRS minmax =

Despejando s:

maxmin SR

Rs

= (2.6)


21

2.2.10.- DISTANCIA PARA DETENER UN VEHCULO 2.2.10.1.- Distancia de parada La distancia de parada o distancia total para detener un vehculo, depende de los tiempos de percepcin, de reaccin y de frenado. Por lo tanto la distancia de parada o distancia total se expresa:

fr pp d d d D ++= (2.7)

Donde: dp = Distancia recorrida durante el tiempo de Percepcin. dr = Distancia recorrida durante el tiempo de Reaccin. df = Distancia recorrida durante el tiempo de Frenado.

Fl

fV

0VV

0

P

F

para o continuaPosicin final:

frenosAplica los

percibe la situacinPosicin inicial:

Dp

d fp r

d + d


Figura N 2.6 Distancia de parada. 2.2.10.2.- Distancia recorrida durante el tiempo de percepcin y reaccin (dp + dr ) Estas distancias se llevan a cabo mediante el proceso denominado PIEV, que tiene 4 componentes de reaccin debido a un estimulo exterior, estos componentes son: Percepcin, Inteleccin, Emocin y Volicin. 1) Percepcin.- Impresin material producida en los sentidos por un estimulo exterior.

Para un conductor, es el intervalo de tiempo comprendido entre la aparicin del objeto exterior y su reconocimiento a travs de su sensacin visual.

2) Inteleccin.- Es el tiempo necesario para comparar y registrar las nuevas sensaciones,

es decir se entiende la situacin.


22

3) Emocin.- Es la agitacin del nimo producto de la percepcin y el entendimiento de la situacin. Durante este tiempo el conductor utiliza el juicio y la experiencia para tomar una actitud o llegar a una decisin.

4) Volicin.- Acto por el cual la voluntad determina hacer algo. Es el tiempo necesario

para llevar a la accin de decisin tomada. El tiempo total de percepcin y reaccin o tiempo durante el PIEV (tPIEV), es el tiempo que transcurre desde que el conductor recibe la informacin hasta que se inicia la respuesta del vehculo. Vara dependiendo del estado fsico y psquico del conductor. El tiempo de percepcin y reaccin varia entre 0,5 y 4 segundos. Para fines de proyecto y de clculo se emplea un valor promedio de 2,5 segundos, durante este tiempo la velocidad del vehculo v0 se considera constante. Por tanto se tiene:

dp + dr = v0 * tPromedio dp + dr = v0 * tPIEV

Sabemos que: tPIEV = 2,5 segundos v = Km/h dp + dr = metros

Finalmente se obtiene la siguiente expresin:

( ) ( ) ( )( )( )( )seg3600h1

km1m1000seg.2.5Km/hvdd 0rp =+

0rp v0,694dd =+ (2.8)

2.2.10.3.- Distancia de frenado (df) La distancia de frenado depende de:

- La friccin entre llantas y pavimento. - El peso del vehculo. - El nmero de ejes - El tipo de pavimento, etc.

La distancia de frenado df, es el recorrido del vehculo en movimiento uniformemente decelerado, por tanto:


23

2tatvd

2

0f=

Para movimiento uniformemente decelerado y cuando el vehculo se detiene se tiene que:

tav0 =

Despejando t :

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