Operación y Control de Sistemas de...

1© Roberto D. Agosta - Arturo Papazian - Febrero de 2006

Operación y Controlde

Sistemas de Transporte

Ing. Roberto D. [email protected]

Ing. Arturo [email protected]

Trabajo Práctico


Ejercicio 1Datos

Características prestación MRM MRR'MVelocidad máxima de operación Vmx 120 km/h 108 Aceleración / deceleración a 0,55 m/s2 0,39 Deceleración normal dn 1,00 m/s2 0,70 Deceleración emergencia de 1,20 m/s2 0,84 Coche M - MotorCapacidad (pasajeros sentados) CM,S 66 pasajeros 66 Capacidad (pasajeros parados) CM,P 171 pasajeros 171 Longitud LM 25,50 metros 25,50 Coches M x unidad M 2 coches 2 Coche R - RemolcadoCapacidad (pasajeros sentados) CR,S 72 pasajeros 72 Capacidad (pasajeros parados) CR,P 180 pasajeros 180 Longitud LR 25,00 metros 25,00 Coches R x unidad R 1 coches 2 Unidades x tren 2 unidades 2 Frecuencia f 1/6 trenes/minuto 1/8Intervalo h 6 minutos 8 Tiempo de parada estaciones tPE 30 segundos 30 Tiempo de parada en cabecera tPC 6 minutos 8


Ejercicio 1a) Longitud mínima de plataforma

Longitud mínima de plataforma de estaciones MRM MRR'MLongitud unidades LU 76 metros 101 Longitud tren LT 152 metros 202 Longitud mínima de plataforma de estaciones Lp 152 metros 202


Ejercicio 1b) Distancia mínima entre estaciones

Distancia mínima e/estaciones p/alcanzar Vmx MRM MRR'MVelocidad máxima vMAX 33 m/segundos 30 tiempo para alcanzar Vmx =vMAX/a 60,6 segundos 77,9 distancia p/alcanzar Vmx =vMAX

2/2a 1.010 metros 1.169 tiempo de frenado =vMAX/dn 33,3 segundos 42,9 distancia frenado =vMAX

2/2dn 556 metros 643 Distancia mínima entre estaciones dEmín 1.566 metros 1.812


Ejercicio 1c) Características viaje

CASO MRMV elocidad máxima VMAX 120 km/h 33,33333 m/s Veloc idad promedio de marcha Vpm = 72 k m/hA celeración a 0,55 m/s2 V elocidad comercial Vc = 57 k m/hDeceleración normal dn 1,00 m/s2

Distancia mínima e/estaciones DE 1.566 metros Tiempo de viaje tV = 34 minutosDistanc ia aceleración DA 1.010 metrosDistancia f renado DF 556 metros

ESTACION Progr DE DE > DEmín DA DVma x DF tA tVma x tF tRECORRIDO tP tTOTAL

CONSTITUCION 0,0 (2x/a)1/2 x/v (2x/d)1/2

H. IRIGOYEN 2,8 2.800 s í 1.010 1.234 556 60,6 37,0 33,3 131,0 30,0 161,0AVELLANEDA 3,8 1.000 no 645 0 355 48,4 0,0 26,6 75,1 30,0 105,1GERLI 6,4 2.600 s í 1.010 1.034 556 60,6 31,0 33,3 125,0 30,0 155,0LANUS 9,0 2.600 s í 1.010 1.034 556 60,6 31,0 33,3 125,0 30,0 155,0R. DE ESCALA DA 11,2 2.200 s í 1.010 634 556 60,6 19,0 33,3 113,0 30,0 143,0BANFIELD 13,0 1.800 s í 1.010 234 556 60,6 7,0 33,3 101,0 30,0 131,0LOMAS DE ZAMORA 15,0 2.000 s í 1.010 434 556 60,6 13,0 33,3 107,0 30,0 137,0TEMPERLEY 16,8 1.800 s í 1.010 234 556 60,6 7,0 33,3 101,0 30,0 131,0TURDERA 19,4 2.600 s í 1.010 1.034 556 60,6 31,0 33,3 125,0 30,0 155,0LAVALLOL 21,7 2.300 s í 1.010 734 556 60,6 22,0 33,3 116,0 30,0 146,0LUIS GUILLON 23,5 1.800 s í 1.010 234 556 60,6 7,0 33,3 101,0 30,0 131,0M. GRA NDE 25,8 2.300 s í 1.010 734 556 60,6 22,0 33,3 116,0 30,0 146,0EL JAGUEL 29,0 3.200 s í 1.010 1.634 556 60,6 49,0 33,3 143,0 30,0 173,0EZEIZA 32,4 3.400 s í 1.010 1.834 556 60,6 55,0 33,3 149,0 30,0 179,0

32.400 1.627,7 420,0 2.047,727,1 7,0 34,1


Ejercicio 1c) Características viaje

Características viaje MRM MRR'MVelocidad promedio de marcha Vpm 72 km/h 61 Velocidad comercial Vc 57 km/h 50 Tiempo de viaje tV 34 minutos 39 Tiempo de viaje redondo tVR 68 minutos 78


Ejercicio 1d) Seguridad - Régimen “c”

Intervalo:v v NL+x0

h = tPE + (2NL/a)1/2 + ( δ + - + )2dS 2dD v

Régimen c MRM MRR'MTiempo de percepción/reacción δ 1 segundos 1Velocidad v2/2dS 33,33 m/s 30,00Desaceleración vehículo delantero dD = ? 1,E+99 m/s2 1,E+99Desaceleración vehículo siguiente dS = de 1,20 m/s2 0,84 Distancia percepción/reacción vδ 33,3 m 30,0Distancia frenado vehículo siguiente v2/2dS 463,0 m 535,7Distancia frenado vehículo delantero v2/2dD 0,0 m 0,0Longitud del tren NL 152,0 m 202,0Distancia de seguridad x0 5,0 m 5,0Espaciamiento mínimo (FNI) S 653,3 m 772,7Intervalo mínimo (FNI) hFNI 19,6 segundos 25,8Tiempo de liberación de plataforma (2NL/a)1/2 23,5 segundos 32,4Tiempo de parada estaciones tPE 30,0 segundos 30,0Intervalo mínimo (FI) hFI,b 1,218 minutos 1,5

Verifica Verifica


Ejercicio 1e) Tamaño de la flota

Tamaño de la flota MRM MRR'MTrenes por hora 10 trenes/hora 8 Tiempo de viaje redondo + t cabecera TVR = tVR+tPC 74 minutos 86 Flota F=q.TV 12,38 trenes 10,76 Disponibilidad = Pdisponible / Ptotal 90% 90%Flota adoptada FT 14,00 trenes 12,00 - Coches M motores FM 56,00 coches M 48,00 - Coches R remolcados FR 28,00 coches R 48,00


Ejercicio 1f) Oferta / capacidad

Oferta MRM MRR'MTrenes por hora 10 trenes/hora 8 Pasajeros sentados x unidad 204 pasajeros 276 Pasajeros parados x unidad 522 pasajeros 702 Unidades x tren 2 unidades 2 Pasajeros x tren 1.452 pasajeros/tren 1.956 Pasajeros x hora x sentido 14.520 pasajeros/hora 14.670

Capacidad máxima MRM MRR'MIntervalo mínimo Régimen "a" hFI,a 76 segundos 92Trenes por hora 47 trenes/hora 39Pasajeros x hora x sentido 68.244 pasajeros/hora 76.284


Ejercicio 1Condiciones de tránsito, control y calzada

• Listar y describir las condiciones de tránsito, control y calzada que se presentan en la sección de camino correspondiente al acceso a la vivienda de cada integrante del grupo.

• Identificar la ubicación y hacer un croquis.


Ejercicio 2Tránsito

d) Patrón horarioVolumen horario día medio, para la hora “j”

30

VHDMj = ∑ Vj / 30i=1

Patrón horario DMj (%) = VHDMj / TMDMm

Volumen horario día medio hábil, para la hora “j”

ndh

VHDMHj = ∑ Vj / ndhi=1

Patrón horario DMHj (%) = VHDMHj / TMDMH,m



Se desea estimar el TMDA y los VKM para un tramo de camino de cuatro carriles, para el año 2006.El tramo a estudiar tiene una longitud de 24 km.Se dispone de la información para el año 2002 de una Estación Permanente de conteo volumétrico, ubicada en un tramo adyacente al tramo a estudiar, cuyo comportamiento se considera afín.Para la Estación Permanente, calcular:

a) TMDAb) El volumen horario de diseñoc) Dado un mes “m”, el TMDMm, el factor mensual y el factor de estacionalidad.d) Para el mes “m”, el patrón horario del día medio y del día medio hábil.



Para estimar el Tránsito Medio Diario Anual para el año de diseño (2006), se utilizan los datos de una Estación de Cobertura, correspondiente a un conteo de 72 horas con clasificación.A partir de los datos de la Estación de Cobertura:

e) Calcular el TMDCf) Calcular la composición del tránsitog) Calcular el Factor de Clasificaciónh) Estimar el TMDA y el VKMA para el año de diseño.



Formato del archivo de datos de la EP (TP1AE2X.TXT)

FECHA SCT 00-01 01-02 ..... 22-23 23-2401/01/2002 Z00 xxx xxx xxx xxx02/01/2002 Z00 xxx xxx xxx xxx.....31/12/2002 Z00 xxx xxx xxx xxx

a) TMDA (Estación Permanente)

24

Vi = ∑ VHk,ik=1

365

TMDA = ∑ Vi / 365i=1

Vi = número de vehículos día “i” = sumatoria volúmenes horarios VHk,i



b) El Volumen Horario de Diseño (VHD)Es el volumen de tránsito correspondiente a la hora 30 más cargada (de las 8760 horas del año ordenadas por volumen decreciente)



c) TMDMm y el factor de estacionalidadPara el mes dato “m”, para todos los días:

30

TMDMm = ∑ Vi / 30i=1

fE,m = TMDA / TMDMm

Idem, para los días hábiles únicamente:

ndh

TMDMH,m = ∑ Vi,h / ndhi=1

fEH,m = TMDA / TMDMH,m

Vi,h = número de vehículos día hábil “i”ndh = número de días hábiles mes “m”



e) TMDC

n

TMDC = ∑ Vi / ni=1

f) Composición del tránsito:Para cada clase “c” de vehículo:

n

%Vc = ( ∑ Vi,c / n ) / TMDCi=1

Donde Vi es el número de vehículos diarios del día “i”, y n es la cantidad de días del conteo



g) Factor de Clasificación:

14

Fc = 2 / ( ∑ %Vc * NEc )c=1

donde:NEc es el número de ejes de la clase de vehículo “c”

h) Tránsito Medio Diario Anual:

TMDA = TMDC . fest . fC . fG

con:fC = 1fG = (1+r)a , con r=5% anual y a=cantidad de años


Factor de ClasificaciónEjemplo

Clase Descripción Ejes/veh Vehículos % Ejes1 Autom óvil 2 16.129 76,0% 32.2582 Cam ioneta 2 607 2,9% 1.2143 Om nibus 2 1.575 7,4% 3.1504 Cam ión 11 2 371 1,7% 7425 Cam ión 12 3 289 1,4% 8676 Cam ión c/acoplado 11-11 4 205 1,0% 8207 Cam ión c/acoplado 11-12 5 123 0,6% 6158 Cam ión c/acoplado 12-11 5 46 0,2% 2309 Cam ión c/acoplado 12-12 6 47 0,2% 282

10 Sem irrem olque 111 3 287 1,4% 86111 Sem irrem olque 112 4 372 1,8% 1.48812 Sem irrem olque 113 5 913 4,3% 4.56513 Sem irrem olque 122 5 204 1,0% 1.02014 Sem irrem olque 123 6 46 0,2% 276

21.214 100,0% 48.388

TMDC 7.071 Fc = 0,88


Ejercicio 4Camino de dos carriles

Calcular el nivel de servicio durante la hora pico de un camino de dos carriles con las siguientes características:

– Volumen - V (veh/h)– Porcentaje de camiones y ómnibus - PC (%)– Porcentaje de vehículos recreacionales - PR (%)– Factor de Hora Pico - FHP– Ancho de carril - AC (m)– Ancho útil de banquinas - AB (m)– Tipo de terreno (ondulado, llano, montañoso)– % zona de prohibición de paso– Distribución direccional = 50/50– Velocidad de flujo libre - VFL (km/h)– Longitud del tramo - L (km)– Cantidad de puntos de ingreso - NI (1/km)



CAMINO DE DOS CARRILES:Las condiciones de circulación u operación en los caminos de dos carriles difieren de aquellas experimentadas en los otros tipos de caminos de flujo ininterruimpido: el cambio de carril y el sobrepaso son posibles únicamente en función del tránsito que se aproxima por el carril de sentido opuesto.

Para describir la calidad del servicio de los caminos de dos carriles, se utilizan dos medidas del comportamiento de la corriente vehicular:

– el porcentaje del tiempo perdido – por viajar en pelotón y

– la velocidad media de viaje.Clase IClase I

Clase IIClase II



Nota: Los caminos de dos carriles emplazados en terrenos montañosos o aquellos que tengan rampas cuya pendiente sea igual o mayor del 3% y con una longitud de 960m o más, no pueden ser analizados como tramos de dos sentidos de circulación.

Deben ser considerados como rampas específicas, ascendentes y descendentes, empleando para ellos el análisis para tramos direccionales.

La capacidad de un camino de dos carriles es de 1.700 aut/h para cada sentido de marcha.


Criterios Nivel Servicio para Clase I

LOSI

Criterios Nivel Servicio para Clase II

LOSII



Ejercicio 4Metodología

Fuente: Highway Capacity Manual 2000


Determinación de la velocidad de flujo libre:El paso más importante para la determinación del NS de un camino de dos carriles lo constituye la determinación de la velocidad de flujo libre (VFL) en función de una VFLR (velocidad de flujo libre de referencia).

VFL valor estimado de la velocidad de flujo libre, en km/hVFLR valor de referencia de la VFLfCB factor de ajuste por ancho de carril y de banquina

(Figura 20-5)fDA factor de ajuste por densidad de accesos

(Figura 20-6)

DAcb ffVFLRVFL −−=



Factor de ajuste por ancho de carril y de banquina

Factor de ajuste por densidad de accesos

fCB

fDA



Determinación del volumen equivalente:

vp volumen horario equivalente de 15 min (autos/h)V volumen horario (veh/h)FHP factor de hora pico

(varía entre 0.80 y 0.95)N número de carrilesfVP factor de ajuste por la presencia de vehículos pesadosfR factor de ajuste por la presencia de rampa

(Figura 20-7)


VPRP ffFHP

Vv⋅⋅

=


Factor de ajuste por presencia de vehículos pesados:

PC proporción de camiones en la corriente de tránsito(expresada en forma decimal)

PR proporción de vehículos recreacionalesEC Equivalente en automóviles para camiones y ómnibus

(figura 20-9)ER Equivalente en automóviles para vehículos recreacionales

(figura 20-9)

)1E(P)1E(P11f

RRCCVP −⋅+−⋅+

=




Factor de ajuste por rampap/velocidad

Factor de ajuste por rampap/PTPP

fR

fR



Automóviles equivalentes,en camino de dos carrilesp/velocidad

EC , ER

Automóviles equivalentes,en camino de dos carrilesp/PTPP

EC , ER


Proceso de iteración:

Paso 1: adoptar un volumen equivalente inicial:

Paso 2: estimar fVP (EC y ER) y fP

Paso 3: calcular el nuevo volumen equivalente

Si vP<límite superior del rango adoptado -> OK

FHPVvP =

VPRP ffNFHP

Vv⋅⋅⋅

=



Determinación de la velocidad media de viaje:

VMV velocidad media de viaje en ambas direcciones combinadaen km/h

VFL velocidad de flujo librefnp factor de ajuste por porcentaje de zonas con prohibición

de sobrepaso (figura 20-11)vP volumen horario equivalente de 15 min, en aut/h

npP f)v01242.0(VFLVMV −⋅−=




Factor de ajuste por % de zonas con prohibición de sobrepaso

fnp


Determinación del porcentaje de tiempo perdido por viajar en pelotón:

PTPP porcentaje del tiempo perdido por viajar en pelotónPTPPR porcentaje del tiempo perdido por viajar en pelotón

de referenciafd/np factor de ajuste por el efecto combinado de la

distribución direccional del tránsito y el porcentajede zonas con prohibición de sobrepaso(figura 20-12)

con: ( )pv000879.0e1100PTPPR ⋅−−⋅=

np/dfPTPPRPTPP +=




Factor de ajuste por el efecto combinado de distribución direccional del tránsito y el % de zonas con prohibición de sobrepaso

fd/np





fd/np



Ejercicio 5Tramo básico de autopista

• Para un tramo básico de autopista de 4 carriles (2 por dirección), en zona rural, terreno ondulado y velocidad limite máxima de 120 km/h, calcular: • Nivel de servicio durante la hora pico; y• Volúmenes máximos de servicio correspondientes a cada nivel (identificar el volumen correspondiente a la capacidad)• Datos:

– Ancho de carril - AC (m)– Obstáculos del lado derecho - OL (m)– Volumen Hora Pico - VHP (veh/h por sentido)– Porcentaje de camiones y ómnibus - PC (%)– Porcentaje de vehículos recreacionales - PR (%)– Factor de Hora Pico - FHP– Longitud del segmento - L (km)– Cantidad de Intercambiadores en el tramo - NI


Nivel de Servicio

Rango de Densidades

(aut/km/carril)A 0-7B >7-11C >11-16D >16-22E >22-28F >28


•El parámetro que se utiliza para determinar el Nivel de Servicio de un segmento de autopista es su densidad.

•Velocidad de flujo libre (VFL): es la velocidad media de los automóviles cuando circulan en presencia de volúmenes equivalentes de tránsito bajos o moderados, que pueden ser servidos por una sección uniforme de autopista en las condiciones prevalecientes de calzada y tránsito.


Ejercicio 5Metodología



•Determinación de la velocidad de flujo libre:

–VFL velocidad en flujo libre calculada (km/h)–VFLR velocidad en flujo libre de referencia estimada:

- zona urbana:110 km/h- zona rural: 120 km/h

–fACfactor de ancho de carril (figura 23-4)–fOLfactor de obstrucciones laterales (figura 23-5)–fN factor de ajuste por número de carriles (figura 23-6)–fID factor de intensidad de distribuidores (figura 23-7)

IDNOLAC ffffVFLRVFL −−−−=



Factor de ancho de carril


Factor de obstrucciones laterales

fAC

fOL



Factor de ajuste por Nºcarriles

Factor de intensidad distribuidores

fN

fID


Determinación del volumen equivalente:

vp volumen horario equivalente de 15 min (veh/h-carril)V volumen horario, medido o estimado (veh/h)FHP factor de hora pico

(varía entre 0.80 y 0.95)N número de carrilesfVP factor de ajuste por la presencia de vehículos pesadosfP factor que toma en cuenta el tipo de conductores

(varía entre 0.85 y 1.00)

pVPP ffNFHP

Vv⋅⋅⋅

=



Factor de ajuste por presencia de vehículos pesados:

PC proporción de camiones en la corriente de tránsito(expresada en forma decimal)

PR proporción de vehículos recreacionalesEC Equivalente en automóviles para camiones y ómnibus

(figura 23-8)ER Equivalente en automóviles para vehículos recreacionales

(figura 23-8)

)1E(P)1E(P11f

RRCCVP −⋅+−⋅+

=




Automóviles equivalentes,en segmento de autopista

EC , ER



Automóviles equivalentes, en rampas ascendentes

EC




continuación

EC




ER



Automóviles equivalentes, en rampas descendentes

EC


Determinación del nivel de servicio:

D densidad en aut/km/carrilvp volumen horario equivalente de 15 min, en aut/h/carrilV Velocidad promedio (obtenida gráficamente)

VelocidadvD P=


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