I. El volumen de tránsito - Máster Sergio J. Navarro … · Nivel de Servicio F : Flujo forzado,...

Recopilado por Ing. Sergio Navarro Hudiel - UNI Norte - Agosto

Unidad V: Niveles de Servicio Las estimaciones de Capacidad y Niveles de Servicio son necesarias para la mayoría de las decisiones de la Ingeniería de Tráfico y del planeamiento del transporte. El análisis de Capacidad da respuesta a cuestiones tales como: ¿Cuál es la calidad de servicio proporcionada por una infraestructura existente durante la hora de máxima demanda, y cuál es la cantidad de tráfico que aún puede soportar? ¿Qué tipo de carretera o instalación de transporte colectivo son necesarios para acomodar un flujo dado de personas o vehículos? ¿Qué configuración de carriles es necesaria para distintos niveles de TPDA en autopistas o carreteras?. Cuál es el tipo de carreteras y calles (y con qué capacidad) necesarias para dar servicio a un desarrollo territorial a planificar? Existen cuatro actividades de Ing. De tráfico necesarias y fundamentales que dependen del análisis de la Capacidad y del Nivel de Servicio: ü Cuando se planifican nuevas infraestructuras o se amplían las existentes, se debe determinar sus dimensiones en términos de ancho o número de carriles. ü Cuando se consideran instalaciones para su rehabilitación, ya sea, mediante la ampliación o mediante cambios de operaciones del tráfico, se deben evaluar sus características operativas (volumen, velocidad y densidad) o sea la evaluación de la fluidez del flujo vehicular, y sus niveles de servicio. ü Cuando se planifican nuevos desarrollos territoriales, se necesitan análisis de capacidad y niveles de servicio, para identificar los cambios necesarios de circulación y de la carretera. ü Los estudios de las condiciones operacionales y de los niveles de servicio, proporcionan valores base para determinar los cambios a los usuarios de las carreteras, en los costos de operación vehicular y de las concentraciones de agentes de polución ambiental. Un objetivo básico del análisis de Capacidad es la estimación del máximo número de vehículos a los que una vía puede dar servicio con seguridad razonable dentro de un período de tiempo. El análisis de Capacidad proporciona una forma de estimar la

máxima cantidad de flujo vehicular a la que se puede dar servicio en una vía. El análisis de capacidad es un conjunto de procedimientos de estimación de las posibilidades de la vía, para transportar el flujo en condiciones de operación definidas. Hay dos medidas de funcionamiento que describen la calidad de servicio en una carretera de dos vías: El porcentaje de tiempo utilizado en seguir un vehículo y la velocidad promedio de viaje. Estas dos medidas definen el nivel de servicio de una carretera. El porcentaje de tiempo utilizado en seguir un vehículo, es aquel porcentaje promedio de tiempo de viaje que un vehículo debe viajar en una fila detrás de un vehículo a velocidad lenta, debido a no poder rebasar. La velocidad promedio de viaje refleja la movilidad dentro de una carretera de dos vías. Tres parámetros básicos pueden ser utilizados para describir el tránsito inentrurrumpido: ü Volumen o razón de flujo ü Velocidad ü Densidad.

I. El volumen de tránsito es definido como el número de vehículos que pasan en un determinado punto durante un intervalo de tiempo. La unidad para el volumen es simplemente “vehículos” o “vehículos por unidad de tiempo”. Un intervalo común de tiempo para el volumen es un día, descrito como vehículos por día. Los volúmenes diarios frecuentemente son usados como base para la planificación de las carreteras. Para los análisis operacionales, se usan los volúmenes horarios, ya que el volumen varía considerablemente durante el curso de las 24 horas del día. La hora del día que tiene el volumen horario más alto es llamada “hora pico” . Los volúmenes de hora pico son usados como la base para el diseño de carreteras y para varios tipos de análisis operacionales. Para períodos menores a una hora, generalmente el volumen se expresa como un equivalente horario de las razones de flujo. Por ejemplo: 1,000 vehículos observados en un período de 15 minutos se puede expresar como: 1000 vehículos /0.25 hora. = 400 vehículos por hora

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La razón de flujo (v) es 4,000 veh/hr en un intervalo de 15 minutos, en el cual fueron observados 1,000 vehículos. Nota el volumen horario no es 4,000 veh/hr La razón de flujo podrá ser calculada, como ejemplo, de la siguiente manera

II. La velocidad es definida como una razón de movimiento, en distancia por unidad de tiempo, generalmente como kilómetros por hora (km/h). El HCM 2,000 usa la velocidad promedio de viaje como la medida de velocidad, ya que es fácil de calcular observando cada vehículo dentro del tránsito y es la medida estadística más relevante en relación con otras variables. La velocidad promedio de viaje se calcula dividiendo el largo de la carretera, sección o segmento bajo consideración entre el tiempo promedio de viaje de los vehículos que pasan por dicho segmento.

III. La Capacidad de una infraestructura de transporte, refleja su facultad para acomodar un flujo móvil de vehículos Es una medida desde el punto de vista de la oferta de una infraestructura de transporte. El Nivel de Servicio, es una medida de la calidad del flujo. Como la densidad incrementa, la curva sugiere que la velocidad decrece significantemente antes que la capacidad sea alcanzada. La capacidad es alcanzada cuando el producto de la densidad y la velocidad resultan en el máximo volumen. Esta condición se muestra como velocidad óptima So (velocidad crítica), densidad óptima Do (densidad crítica) y máximo volumen Vm. La gráfica de velocidad – densidad es usada mayormente para trabajos teóricos, y las otras dos gráficas son usadas para definir el nivel de servicio III. Capacidad: Se define como capacidad de una vía, al máximo flujo horario al que se puede razonablemente esperar que atraviesen un punto o sección uniforme de un carril o carretera durante un período determinado de tiempo, sometido a las condiciones prevalecientes de la carretera, el flujo y los sistemas de control. La capacidad se define para las condiciones prevalecientes de la carretera, la circulación, y los sistemas de control; los que deben ser uniformes para un tramo de vía, cualquier cambio en las condiciones impactaran directamente en la capacidad del tramo de vía, la definición asume buen estado climático, del pavimento, y la inexistencia de accidentes viales. La capacidad de las carreteras, expresada en términos del máximo número de vehículos que pueden cruzar una sección o tramo dado, es una función de las características geométricas de la carretera, la composición y distribución del tránsito y el entorno de la vía. Las características geométricas y el entorno de la vía forman parte del inventario vial, mientras que las características del tránsito se determinan sobre la base del análisis de la demanda. La capacidad se refiere a una sección o segmento uniforme de vía, la que tiene condiciones uniformes de la circulación, la vía y los sistemas de control, y dado que la capacidad depende de estos factores, las vías con distintas condiciones tendrán capacidades diferentes. La capacidad se refiere a una tasa de flujo vehicular durante un período específico de tiempo que

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a menudo son 15.0 minutos de la hora de máxima demanda. Niveles de Servicio CONCEPTO DE NIVEL DE SERVICIO q • Medida cualitativa que describe las condiciones de operación de un flujo vehicularq • Se describe en términos como velocidad, tiempo de recorrido, libertad de maniobra y seguridad vial q • Factores que afectan el NDS: internos y externos q • HCM 2000, estableció seis niveles de servicio clasificándolos con letras de la “A” a la “F”. El concepto de nivel de servicio utiliza medidas cualitativas que caracterizan, tanto las condiciones de explotación del tráfico vial como su percepción por los conductores. La descripción de los NS individuales Nivel de Servicio B : Flujo libre razonable, pero la velocidad empieza a se restringida por las condiciones del tránsito (80 km/hr). La demora de los conductores no es mayor al 50% del total del tiempo de viaje y la razón de flujo total para ambas direcciones es de 780 veh/hr.

Nivel de Servicio C : Se mantiene en zona estable, pero muchos conductores empiezan a sentir restricciones en su libertad para seleccionar su propia velocidad (70 Km./hr). La demora de los conductores alcanza el 65% del total del tiempo de viaje y la razón de flujo total para ambas direcciones es de 1,190 veh/hr.

Nivel de Servicio D : Acercándose a flujo inestable, los conductores tienen poca libertad para maniobrar. La velocidad se mantiene alrededor de los 60 Km./hr.demora de los conductores es cercana al 80% del total del tiempo de viaje y la razón de flujo total para ambas direcciones es de 1,830 veh/hr. Nivel de Servicio E: Flujo inestable, suceden pequeños congestionamientos. La velocidad cae hasta 40 Km./hr. La demora de los conductores es mayor al 80% del total del tiempo de viaje.

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a menudo son 15.0 minutos de la hora de máxima

• Medida cualitativa que describe las operación de un flujo vehicular

• Se describe en términos como velocidad, tiempo de recorrido, libertad de maniobra y seguridad

• Factores que afectan el NDS: internos y

• HCM 2000, estableció seis niveles de servicio

El concepto de nivel de servicio utiliza medidas cualitativas que caracterizan, tanto las condiciones de explotación del tráfico vial como su percepción por los conductores. La descripción de los NS individuales

caracteriza estas condiciones en términos de factores tales como la velocidad y el tiempo de recorrido, la libertad de maniobra, las interrupciones a la circulación, el confort y la seguridad. Nivel de Servicio A : Flujo libre de vehículos, bajos volúmenes de tránsito y velocidades de operación (90 km/hr o más). La demora de los conductores no es mayor al 35% del total del tiempo de viaje y la razón de flujo total para ambas direcciones es de 490 veh/hr.

Flujo libre razonable, pero la velocidad empieza a se restringida por las condiciones del tránsito (80 km/hr). La demora de los conductores

mayor al 50% del total del tiempo de viaje y la razón de flujo total para ambas direcciones es de 780

Se mantiene en zona estable,

pero muchos conductores empiezan a sentir libertad para seleccionar su propia

velocidad (70 Km./hr). La demora de los conductores alcanza el 65% del total del tiempo de viaje y la razón de flujo total para ambas direcciones es de 1,190

Acercándose a flujo inestable, los para maniobrar. La

velocidad se mantiene alrededor de los 60 Km./hr. La demora de los conductores es cercana al 80% del total

de viaje y la razón de flujo total para

Flujo inestable, suceden pequeños congestionamientos. La velocidad cae hasta

La demora de los conductores es mayor al


condiciones en términos de factores tales como la velocidad y el tiempo de recorrido, la libertad de maniobra, las interrupciones a la circulación, el confort y la seguridad.

Flujo libre de vehículos, bajos relativamente altas

velocidades de operación (90 km/hr o más). La demora de los conductores no es mayor al 35% del total del tiempo de viaje y la razón de flujo total para ambas direcciones es de 490 veh/hr.

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Nivel de Servicio F : Flujo forzado, condiciones de “pare y siga”, congestión de tránsito.capacidad.

Se define para cada tipo de vía los NS, en base a uno o las calidades de explotación de ese tipo de vía.

Medidas de Eficiencia, para los diferentes Niveles de Servicio

Tipo de Estructura

Autopista

Segmento Básico de Autopista

carreteras Multicarriles

Carreteras de dos Carriles

Intersecciones sanforizadas

Intersecciones sin semáforos Condiciones Ideales: Una condición Ideal es cuando su mejora no produce incremento alguno en la capacidad. En condiciones ideales se asume la existencia de buenas condiciones de clima, pavimento, usuarios habituados a la circulación por la vía y sin obstrucciones en el flujo.


Flujo forzado, condiciones de “pare y siga”, congestión de tránsito. La vía ha explotado. No ti

Se define para cada tipo de vía los NS, en base a uno o más parámetros operativos, que son los que mejor describen las calidades de explotación de ese tipo de vía.

Medidas de Eficiencia, para los diferentes Niveles de Servicio

Medida de Eficiencia

Densidad (vl/km/c)

Velocidad media de recorrido (kph)

Densidad (vl/h)

Demoras en tiempo (Porcentajes)

Demoras total media en parada (seg/v)

Demoras total media (seg/v)

Una condición Ideal es cuando su mejora no produce incremento alguno en la capacidad. En condiciones ideales se asume la existencia de buenas condiciones de clima, pavimento, usuarios habituados a la circulación por la vía y sin obstrucciones en el flujo.


La vía ha explotado. No tiene

parámetros operativos, que son los que mejor describen

Demoras total media en parada (seg/v)

Una condición Ideal es cuando su mejora no produce incremento alguno en la capacidad. En condiciones ideales se asume la existencia de buenas condiciones de clima, pavimento, usuarios habituados a la

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Las condiciones ideales para vías de flujos ininterrumpidos son las siguientes: • Anchos de Carriles de 3.66 m • Hombros de 1.80 m • Velocidad de Diseño de 112.0 kph, en carreteras Multicarriles y 96.0 kph en carreteras de dos carriles. • Solamente vehículos livianos dentro de la corriente del tráfico. • Terreno plano. Podemos resumirlas de la siguiente manera: • Flujo ininterrumpido, 3.60 metros de ancho de carril, 1.80 metros de distancia mínima lateral (ancho de hombro), Sin vehículos pesados, Velocidad de diseño ≥ 90 Km./hr, Carencia de restricciones en la distancia de visibilidad de rebase, Sin interferencia de paso de peatones, En ambas direcciones el tránsito debe ser igual (50/50). En la mayoría de los análisis de capacidad, las condiciones prevalecientes no son las ideales y los cálculos de capacidad y NS se deben de introducir correcciones para reflejar la ausencia de estas condiciones ideales. Condiciones de la vía: Las condiciones que afectan a la vía comprenden las condiciones geométricas y los elementos del proyecto. Los factores que afectan la vía son: • Tipo de vía y el medio ambiente urbano en que está inmersa. • El ancho del carril • Ancho de hombros y las obstrucciones laterales. • Velocidad de diseño • Alineamiento vertical y horizontal. • Disponibilidad de espacio para esperar en cola en las intersecciones. El ancho del carril y de hombros, tienen impactos significativos en la circulación, los carriles estrechos obligan a los vehículos a circular más cerca unos de otros en el sentido lateral, de lo que la mayoría de los conductores lo desearan, reduciendo las velocidades o aumentando el espacio con el vehículo delantero lo cual reduce la capacidad y el NS. Los hombros estrechos y las obstrucciones laterales ocasionan dos impactos importantes, la mayoría de los conductores reaccionan alejándose del borde de la mediana o de los objetos de la obstrucción lateral y los obliga a juntarse mas los conductores de los carriles adyacentes, generando las mismas consecuencias descritas anteriormente. Las velocidades de diseño restringidas, afectan la operación y el NS de la vía, los conductores se ven obligados a desplazarse a velocidades bajas y a estar atentos a las condiciones de geometría que imponen estas velocidades. Las vías de flujo ininterrumpido categorizan el terreno en tres categorías: Terreno Plano (Level Terrain): es cualquier combinación de alineamiento horizontal y vertical que permita a los vehículos pesados mantener aproximadamente la misma velocidad que los autos de pasajeros. Esto por lo general incluye cortas pendientes de no más de 1 al 2%. Terreno Ondulado (Rolling Terrain) : Terreno ondulado es cualquier combinación de alineamiento horizontal y vertical que causa que los vehículos pesados reduzcan su velocidad sustancialmente menos que los vehículos de pasajeros, pero no opera a velocidades lentas en cualquier longitud significativa o a intervalos frecuentes. Generalmente esto incluye cortos intervalos de pendientes de no más del 4 por ciento. Segmentos con longitudes sustanciales con pendientes de más del 4% deberán analizarse por separado. Terreno montañoso: Es toda combinación de trazo que obliga a los vehículos pesados a circular a una velocidad sostenida en la pendiente durante distancias considerables o a intervalos frecuentes.

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El MTI a través de su órgano vialidad a inventario todos los corredores del país. Esta información podrá obtenerse y así determinar el tipo de terreno del tramo en estudio. Velocidad Sostenida en Pendiente, es la máxima velocidad sostenida que los veh. Pesados pueden mantener en una alineación larga de una pendiente dada. Velocidad: La velocidad y el tiempo de recorrido son una medida de la calidad de servicio proporcionado por la vía a los usuarios, por lo que se usa como medida de eficiencia en los NS, en muchos tipos de facilidades como las carreteras de dos carriles, los tramos de autopistas y otras. La velocidad se define como la tasa de movimiento expresada como distancia por unidad de tiempo. Para efectos de cuantificar NS, se utiliza la velocidad media de recorrido, la que se calcula tomando la longitud del segmento de carretera o tramo de calle dividiéndolo entre el tiempo medio de los vehículos que atraviesan el segmento. Si se toman los tiempos de recorridos de “n” vehículos, t1,t2,t3,…tn que atravesaron el segmento de longitud “L”, la velocidad media de recorrido sería:

Donde: V: Velocidad media de recorrido (kph) L: Longitud del tramo (km) t i: Tiempo de recorrido del i-ésimo vehículo que cruza el segmento (h) n: Número de tiempos de recorridos observados. Densidad: La densidad se define como el número de vehículos que ocupan un tramo de longitud de carril o carretera en instante determinado y se expresa en (vpk). La densidad se puede calcular mediante la velocidad media de recorrido y la intensidad de circulación, entonces la densidad es: D = I/V, donde: D: Es la Densidad I: La intensidad (vpk) V: Velocidad Media (kph). La densidad es un parámetro crítico en las vías de flujos ininterrumpidos, por que caracteriza las operaciones de circulación, describiendo la proximidad entre los vehículos y refleja la capacidad de maniobra dentro de la corriente del tráfico. Un segmento de carretera con una intensidad de 1,000.0 vph y una velocidad de 50.0 kph, tendrá una Densidad de: D = 1,000 (vph)/50.0 (kph) = 20.0 (vpk). Condiciones de circulación: Las condiciones de circulación que condicionan la capacidad y los NS, son los vehículos entre carriles y por sentido. Tipos de Vehículos: Cuando la circulación comprende vehículo distintos a los vehículos livianos, que incluyen también camiones pequeños, furgonetas y los vehículos pesados, los que se definen como los que tienen más de cuatro ruedas en contacto con el pavimento. Los vehículos pesados impactan negativamente en la circulación de dos maneras; son más grandes que los vehículos Livianos, ocupan más espacio vial y tiene deficientes capacidades operativas (aceleración, desaceleración y la poca capacidad para mantener velocidades en pendientes).

)/())/(/(11 åå ==

==n

ii

n

ii tnLntLV

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Volumen e intensidad: El volumen e intensidad, son dos medidas que cuantifican la cantidad de circulación que pasa por un punto o sección de un carril o de una carretera, durante un intervalo de tiempo determinado, y se definen como sigue: Volumen: Es el número total de vehículos que pasan por un punto o sección de un carril o de una carretera, durante un intervalo de tiempo dado, los volúmenes, pueden expresarse en horarios, diarios, anuales o en períodos inferiores a una hora (15 min.). Intensidad: Es la tasa horaria equivalente a la que los vehículos pasan por un punto o sección transversal o por un tramo de un carril o carretera durante un intervalo de tiempo dado inferior a una hora, usualmente 15.0 minutos. El volumen y la intensidad son las variables que se utilizan para cuantificar la Demanda. Esto es el número de vehículos que pueden hacer uso de una infraestructura vial, durante un período de tiempo. El congestionamiento influencia los patrones de la demanda y los volúmenes observados son un reflejo de las restricciones de la capacidad, que la demanda real. Es importante diferenciar el volumen de la intensidad, el primero es la cantidad real de vehículos observados o que pasan o van a pasar por la sección de vía durante un período de tiempo definido. La Intensidad en el número de vehículos que pasan por una sección de vía en un intervalo de tiempo inferior a una hora. La intensidad se calcula tomando el número de vehículos observados en un período inferior a una hora (15 min.) y dividido entre el tiempo (en horas). Un volumen de 100 veh. Contados y clasificados en un período de 15.0 min. Implica una intensidad de 100/0.25hrs. = 400.0 vph. Ejemplo: En un estudio de conteo y clasificación vehicular, con duración de una hora se tomaron los siguientes aforos. Los volúmenes se aforaron en períodos de 15.0 min. Período de Tiempo Volumen Intensidad

05:00 - 05:15 1000 4000 05:15 - 05:30 1200 4800 05:30 - 05:45 1100 4400 05:45 - 06:00 1000 4000 05:00 - 6:00 4300

El volumen total es de 4,300.0 vph, la intensidad varía para cada intervalo de 15.0 min., en el período de las 05:15 – 05:30, el volumen es de 1,200.0 vph, y la intensidad es de 1200/0.25 igual a 4,800.0 vph, porque se presenta la tasa de flujo máxima de la hora en ese período de 15.0 min. La intensidad máxima o de punta, se relaciona con los volúmenes horarios a través del FACTOR DE HORA PUNTA (PHF), este factor se define como la relación entre el volumen total horario y la intensidad máxima en la hora. PHF = (Volumen Horario/Intensidad Máxima (de la hora)). Si se utilizan en períodos de 15.0 min. El PHF se calcula como: PHF = Q/(4*Q15), Donde: PHF: Factor de hora pico. Q: Volumen Horario (vph). Q15: Volumen en el período de máxima demanda de 15.0 min. Dentro de la hora (v/15.0 min.) Análisis de Segmento General de Terreno.

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La metodología para estos tramos calcula las medidas de funcionamiento del tráfico a lo largo de un tramo de carretera, basándose en el tipo medio de terreno, en el trazo y las condiciones de tráfico. La características geométricas de la carretera, incluyen un descripción general de las características de la sección longitudinal e información específica de sobre la sección transversal. Las características de la sección longitudinal, se define por el porcentaje medio del tramo de carretera sujeto a zonas de adelantamientos prohibidos. Se utiliza la media de ambos sentidos. Los datos de la sección transversal incluyen el ancho de carril y de hombros. Los datos de tráfico incluyen el volumen horario total de la calzada, el factor de hora pico (PHF), y la distribución del tráfico por sentido. Sobre la base del HCM, el cálculo de capacidad se realiza por separado para carreteras de dos carriles y carreteras multicarriles. Como quiera que algunas carreteras de dos carriles en la red en estudio atraviesan áreas urbanas, se requiere algunas consideraciones especiales para estos casos dado que el HCM solo contempla carreteras de dos carriles rurales; es decir, sin efectos importantes de vehículos incorporándose y egresando del flujo principal o atravesando la vía. La expresión básica es la Ecuación descrita; para el análisis de estos componentes es la siguiente: Sfi = 2800x (v/c) x fd x fw x fhv Donde: Sfi : Es el Volumen de servicio para el nivel de Servicio i, expresado en vph en ambos sentidos de circulación. 2800: Es la capacidad en condiciones ideales en ambas direcciones (2800 vph) (v/c) : Máxima relación Volumen / capacidad asociada al nivel de servicio i. Relación Volumen/Capacidad del nivel de servicio. Este está en función de las restricciones de rebase y del tipo de terreno. fd : Factor de ajuste por efecto de distribución direccional del tránsito. fw : Factor de restricciones en el ancho de carril y hombros o distancias a obstáculos laterales. Fhv : Factor de ajuste para la presencia de vehículos pesados en el flujo vehicular. Este factor lo calculamos utilizando la siguiente fórmula: Fhv : 1/[1+PT(ET-1)+PR(ER-1)+PB(EB-1)] Donde: PT: Porcentaje de camiones (Trucks). PB: Porcentaje de buses. PR: Porcentaje de vehículos recreativos. ET: Numero equivalente de camiones para carros de pasajeros. ER: Numero equivalente de vehículo recreativo para auto. EB: Numero equivalente de buses para carros de pasajeros. Para el análisis de Pendientes Especificas se obtiene de la siguiente expresión: fvp = [PP+PVP +EVP]-1 Siendo PP , PVP, las proporciones de automóviles y vehículos pesado s y EVP, los automóviles equivalentes por vehículos pesado, determinados por la expresión: EVP = 1 + (0.25 + PC/VP) (E-1)

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Donde PC/VP, es la proporción de camiones en relación de con el total de vehículos pesados y E los automóviles equivalentes. Cuyos datos son los siguientes: • Velocidad de Proyecto: Definida (kph) • Ancho de Carril: Variable( m) • Ancho de Hombros: Variable (m) • Número de Carriles: 1 por Sentido. • Porcentaje de Camiones: Composición del TPDA • Porcentaje de Buses: Composición del TPDA • Relación v/c: Tabla 8.1 (HCM) • Factor fd: Tabla 8.4 (HCM) • Factor fa: Tabla 8.5 (HCM) • Factor fvp: Se calcula con Ec. N° 8.2. Estas tablas extraidas del HCM se muestran en detalle en este documento. Ver tablas 1,2,3, 4 Ejemplo 1 Calcule el nivel de servicio de un tramo carretero cuyo datos de aforo vehicular por un periodo de 12 horas fue: El procedimiento de cálculo para las capacidades y niveles de servicio en carreteras de dos carriles se basan en metodología establecida por el HCM en su versión 1994.

1. Partimos de los datos de estudio de tráfico y de las características geométricas de las carreteras. Estos son: ü Volumen de transito de hora pico, Vhp ü Factor pico horario ü Composición del trafico (porcentaje de vehículos livianos, buses, camiones, recreativos) ü Distribución direccional del trafico. ü Tipo de terreno ü Velocidad de diseño

Vel. Proyecto: 80kph

Rebase Restringido: 20%

Ancho de Calzada/Corona: 6.6/7.8

Terreno: Plano

Composición Vehicular (Autos, Buses, Camiones, Recreativos)(%): 0.68 0.07 0.24 0.002

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El volumen máximo horario identificado de 422 vehículos por hora correspondientes al periodo de 05:00-06:00 p.m. El factor pico horario se obtiene del cálculo fph = Vhp/4q15 o bien estimarse de tabla de HCM. Traducción a español. Capitulo 8-11. Tabla 8.3 pagina 287.

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2. Convertir el flujo de demando horario en flujo equivalente mediante la expresión V = Vhp/fph, este volumen será que se comparará con los niveles de servicio obtenidos a fin de poder identificar el nivel de servicio al que opera la vía.

Volumen Máximo Horario (vph) FPH Volumen de Demanda Máxima (vph)

422 0.91 464

3. Calculo del flujo de servicio de la carretera usando la formula: Sfi = 2800x (v/c) x fd x fw x fhv Sus valores se explicaron anteriormente. Debido a que el flujo vehicular así como las condiciones de vía no son las ideales usaremos los factores de ajuste para determinar el nivel de servicio. El procedimiento de cálculo de cada uno de los valores se muestra a continuación. 3.1 Los valores de la relación V/C están en función de las restricciones de rebase. Según tabla siguientes Factores de relación V/C para carreteras de dos carriles Nivel de Servicio (NS)

Terreno plano Terreno Ondulado Terreno Montañoso

Restricción de paso, % Restricción de paso, % Restricción de paso, %

0 20 40 60 80 100 0 20 40 60 80 100 0 20 40 60 80 100

A 0.15 0.12 0.09 0.07 0.05 0.04 0.15 0.10 0.07 0.05 0.04 0.03 0.14 0.09 0.07 0.04 0.02 0.01

B 0.27 0.24 0.21 0.19 0.17 0.16 0.26 0.23 0.19 0.17 0.15 0.13 0.25 0.20 0.16 0.13 0.12 0.10

C 0.43 0.39 0.36 0.34 0.33 0.32 0.42 0.39 0.35 0.32 0.30 0.28 0.39 0.33 0.28 0.23 0.20 0.16

D 0.64 0.62 0.60 0.59 0.58 0.57 0.62 0.57 0.52 0.48 0.46 0.43 0.58 0.50 0.45 0.40 0.37 0.33

E 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 0.97 0.94 0.92 0.91 0.90 0.90 0.91 0.87 0.84 0.82 0.80 0.78

Fuente: HCM. 1994

Dado que el terreno es plano los valores V/C serán:

Nivel de Servicio (NS) V/C

A 0.12

B 0.24

C 0.39

D 0.62

E 1.00

3.2 Calcularemos ahora el factor de ajuste direccional Fd para ello nos apoyamos en al siguiente Tabla Factores direccionales para carreteras de dos carriles

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Separación Direccional Factor

(%)

50/50 1

60/40 0.94

70/30 0.89

80/20 0.83

90/10 0.75

100/0 0.71

Fuente: HCM. 1994

Dado que la distribución direccional de estudio es 42/58 al interpolar nos da que el factor es de 0.99 3.3 Calcularemos ahora el factor de ajuste por ancho de carriles y hombros Fw para ello nos apoyamos en la siguiente tabla: Fatores de ajuste por ancho de carril y hombros fw

Hombro (m)

Carril de 3.65m Carril de 3.35m Carril de 3.05m Carril de 2.75m

NS A-D NS E NS A-D NS E NS A-D NS E NS A-D NS E

1.8 1 1 0.93 0.94 0.83 0.87 0.7 0.76

1.2 0.92 0.97 0.85 0.92 0.77 0.85 0.65 0.74

0.6 0.81 0.93 0.75 0.88 0.68 0.81 0.57 0.7

0 0.7 0.88 0.65 0.82 0.58 0.75 0.49 0.66 Nuestro ancho de carril es de 3.3 metros y ancho de hombros de 0.60 m. Interpolando el ancho de hombros con el ancho de carril, obtenemos que para los nivele A-D el factor es 0. 75 y para nivel E será de 0.88.

fw

0.75

0.75

0.75

0.75

0.88

3.4 Debemos encontrar el factor de ajuste por vehículos pesados para ello debemos usar la relación Fhv : 1/[1+PT(ET-1)+PR(ER-1)+PB(EB-1)] Sabemos la composición vehicular del estudio. Tipo Vehículos % del Total

Vehiculos Liv 0.68

Buses 0.07

Camiones 0.24

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Recreativos 0.002 Los valores de equivalencia se obtienen de la siguiente tabla: Factor de ajuste por tipo de vehículo (Vehículos equivalentes)

Tipo de Vehiculo Nivel

Servicio

Tipo de Terreno

Plano Ondulado Montañoso

Camiones, EC A 2.0 4.0 7.0

B-C 2.2 5.0 10.0 D-E 2.0 5.0 12.0

Buses, EB A 1.8 3.0 5.7

B-C 2.0 3.4 6.0 D-E 1.6 2.9 6.5

Vehiculos Recreativos, ER

A 2.2 3.2 5 B-C 2.5 3.9 5.2 D-E 1.6 3.3 5.2

En resumen usaremos los siguientes valores: NS Autos Equivalentes

EC EB ER

A 2.0 1.8 2.2

B 2.2 2.0 2.5

C 2.2 2.0 2.5

D 2.0 1.6 1.6

E 2.0 1.6 1.6

Debemos hacer el cálculo de los factores de ajuste por tipo de vehículo, Así el factor de ajuste de vehículos pesados por nivel de servicio será: Fhv : 1/[1+PT(ET-1)+ PB(EB-1) + PR(ER-1)] Pt: Porcentaje de camiones, PR: Porcentaje Recreativos, EB: porcentaje de buses Tipo Vehículos Código % del Total

Vehiculos Liv - 0.68

Buses EB 0.07

Camiones ET (Truck) 0.24

Recreativos ER 0.002

De manera simple para calcular los factores se harán por nivel de servicio teniendo como dato constante los valores de porcentajes de la composicion vehicular. Por ejemplo Fhv Nivel A : 1 /(1+(0.24 * (2-1))+(0.002* (1.8-1))+(0.07*(2.2-1)) = 0.7543 Los valores ET, ER y EB se sacan de tabla anterior para cada nível de servicio.. Asi para

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Fhv Nivel B : 1 /(1+(0.24 * (2.2-1))+(0.002* (2-1))+(0.07*(2.5-1)) =0.7168 Fhv Nivel C : 1 /(1+(0.24 * (2.2-1))+(0.002* (2-1))+(0.07*(2.5-1)) =0.7168 De igual manera: Fhv Nivel D : 1 /(1+(0.24 * (2-1))+(0.002* (1.6-1))+(0.07*(1.6 -1)) = 0.779 Fhv Nivel E : 1 /(1+(0.24 * (2-1))+(0.002* (1.6-1))+(0.07*(1.6 -1)) =0.779 Note que no se corrigen los porcentajes de vehículos livianos, pues esta es la condición ideal. Finalmente se calcularan los volúmenes para niveles de servicio Sfi = 2800x (v/c) x fd x fw x fhv Asi por ejemplo el volumen para nivel A será: Sfi Nivel A = 2800x (v/c) x fd x fw x fhv Sfi Nivel A = 2800x 0.12 X 0.99 X 0.75 X 0.75 = 187 Vehículos/ hora Así sucesivamente los volúmenes para cada nivel de servicio serán:

NS

VS

A 187

B 359

C 584

D 1,005

E 1,903

En resumen

Al comparar el volumen de máxima demanda que es de 464 , nos damos cuenta que la vía está operando con un nivel de servicio C+ La capacidad de la vía es de 1903 vehículos por hora.

Ejemplo 2

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Tabla 1.

Tabla 2

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Tabla 3

Tabla 4

Tabla 5. Factor equivalente por tipo de vehiculo

Tipo de Vehiculo Nivel Servicio

Tipo de Terreno

Plano Ondulado Montañoso

Camiones, Et A 2.0 4.0 7.0 B-C 2.2 5.0 10.0 D-E 2.0 5.0 12.0

Buses, Eb A 1.8 3.0 5.7 B-C 2.0 3.4 6.0 D-E 1.6 2.9 6.5

Vehiculos Recreativos, ER

A 2.2 3.2 5 B-C 2.5 3.9 5.2 D-E 1.6 3.3 5.2

La presencia de vehículos pesados en el flujo de tráfico disminuye la Velocidad de Flujo Libre FFS. Debido a que se asume como condición base que el flujo de tráfico consiste únicamente de vehículos de pasajeros (que es una rara ocurrencia). Por lo tanto deben de realizarse ajustes en las tasas de flujo equivalentes expresadas como vehículos de pasajeros por hora. Estos ajustes se hacen por medio del factor fHV.

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Heavy-Vehicle Adjustment Factor § Una vez que se han determinado los valores de ET y ER, se calcula el factor de ajuste por vehículos pesados con la siguiente ecuación 20-4:

Análisis de Pendientes Específicas La segunda metodología de cálculo utilizada, es el análisis de pendientes mayores del 3.0 %, cuyo procedimiento es el siguiente: El análisis en carreteras de dos carriles de pendiente especificas, es más amplio y más complejo que para el segmento general de terreno. El procedimiento de análisis asume que la proximidad de la pendiente está a nivel. En estas pendientes, la operación de los vehículos subiendo es sustancialmente impactada, mientras tanto vehículos descendiendo experimentan mucho menor impacto. Cuando una composición de pendientes está presente, el promedio de las pendientes es usado en el análisis. La pendiente promedio es la elevación total en pies, de la composición de pendiente, dividido por la longitud horizontal de la pendiente en pies, multiplicado por 100 para ajustar decimal a porcentaje. El promedio de la velocidad en subida en el cual la capacidad ocurre, varia entre 40 y 64 Km/hr., dependiendo de el porcentaje de pendiente del porcentaje de zonas de no rebase, y otro factores, porque las condiciones operacionales varían para cada pendiente, el resultado de la capacidad no es sencillo como el cálculo de la Tasa de Flujo de Servicio para los niveles de servicios entre A y D. Para análisis de Pendientes Especificas, cuya pendiente ascendente sea de 3.0% o más, la determinación de la Capacidad o Volumen de Servicio a nivel E no se puede hacer en forma directa, ya que la velocidad a la que ocurre depende de la pendiente y de la longitud de esta. Esta velocidad (Vc) en kph. depende de la Intensidad (Ic) y es expresada por la Ecuación siguiente: Vc = 40+6*(IC/1000)2

Por lo tanto, para determinar la Capacidad deberá encontrarse la intersección de la Curva representada por la Expresión anterior, valida hasta para velocidad 64.0 Kph. y la de volumen - Velocidad asociada a los obtenidos con la expresión básica.

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Carriles de ascenso. Como caso particular, el HIGHWAY CAPCITY MANUAL (SPECIAL REPORT 209 - 1998), en el capítulo No. 8, aborda el caso de los carriles especiales de ascenso para vehículos pesados, estableciendo las siguientes condiciones para la justificación de estos carriles: a. Volúmenes de servicio mayores a 200 vph. b. Flujo de camiones en la pendiente mayor de 20 vph. c. Que alguna de las siguientes ocurrencias sucedan: i Que la pendiente opere en nivel de servicio E o F. ii Que el camión tipo reduzca su velocidad en menos de 16.0 kph. iii Que el nivel de servicio en la pendiente tenga dos o más niveles más pobres que en la aproximación de ella.

La densidad de puntos de acceso es encontrada dividiendo el total de intersecciones a ambos lados del tramo en estudio entre la longitud. Una intersección podría no incluirse si no afecta al flujo de tráfico, puntos de acceso no formales para los conductores o con una pequeña actividad no deberán ser considerados

El factor de ajuste por pendientes, fG, toma en cuenta el efecto del tipo e terreno en la velocidad de viaje y en el porcentaje de tiempo siguiendo, aunque no hayan vehículos pesados presente.

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Conforme al HCM ü los valores del FHP Tienen un Rango de 0.95 y 0.75 ü Valores más bajos, significaría una gran variación en el flujo durante la hora pico. ü Para áreas rurales se recomienda utilizar un FPH de 0.88. ü Para áreas urbanas es valor del FPH recomendado es de 0.92. ü Cuando no se dispone de información de campo se puede utilizar en análisis de carreteras un valor de 0.90.

Las carreteras de dos carriles se clasifican en: Clase I Estas son carreteras en donde los conductores esperan viajar a una velocidad relativamente alta. Son las principales arterias que conectan los mayores generadores de tránsito. Este tipo de carretera la mayoría de veces sirve para hacer viajes largos. Entre estas están las de tipo CA. Para el cálculo del LOS para este tipo de clasificación se usa el porcentaje de tiempo utilizado en seguir un vehículo y la velocidad promedio de viaje. Clase II Estas son carreteras en donde los conductores no necesariamente esperan viajar a una velocidad alta. Estas funcionan como acceso a las carreteras de clase I, son rutas recreacionales que no son arterias primarias. Este tipo de carretera la mayoría de veces sirve para hacer viajes cortos. Para el cálculo del LOS para este tipo de clasificación se usa únicamente el porcentaje de tiempo utilizado en seguir un vehículo, ya que la movilidad es menos crítica. Una vez que el factor de flujo libre base se ha estimado, se deben hacer ajustes a la velocidad por la influencia del ancho de carril y el ancho de hombros, además de la densidad de puntos de acceso. La base para los ajustes de ancho de rodamiento y ancho de hombres es con una vía de 3.6m de carril y 1.8m de hombros. Ajustes por el ancho del carril de rodamiento y ancho de hombros:

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Recopilado por Ing. Sergio Navarro Hudiel Recopilado por Ing. Sergio Navarro Hudiel - UNI Norte - Agosto

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Referencias La primera edición del HCM en 1950 por el BPR (Oficina de Caminos Públicos de los Estados Unidos.En 1965 El Consejo para la Investigación del Transporte TRB, por sus siglas en ingles, Boards, publicó la segunda edición. La tercera edición, publicada por el TRB en 1985, reflejó más de dos décadas de investigación.Como un resultado continuo de investigación acerca de la capacidad, se puso al día la tercera edición del HCM en 1994 y 1997. La actualización de 1997 incluye revisiones extensivas.Para producir el HCM 2000, el Comité sobre Carreteras Capacidad y Calidad de Servicio deprograma integral de investigación bajo la conducción del NCHRP, Program


La primera edición del HCM en 1950 por el BPR (Oficina de Caminos Públicos de los Estados Unidos.En 1965 El Consejo para la Investigación del Transporte TRB, por sus siglas en ingles, Transportation Research

La tercera edición, publicada por el TRB en 1985, reflejó más de dos décadas de investigación.ado continuo de investigación acerca de la capacidad, se puso al día la tercera edición del HCM en

1994 y 1997. La actualización de 1997 incluye revisiones extensivas. Para producir el HCM 2000, el Comité sobre Carreteras Capacidad y Calidad de Servicio deprograma integral de investigación bajo la conducción del NCHRP, National Cooperative Highway Research


La primera edición del HCM en 1950 por el BPR (Oficina de Caminos Públicos de los Estados Unidos. Transportation Research

La tercera edición, publicada por el TRB en 1985, reflejó más de dos décadas de investigación. ado continuo de investigación acerca de la capacidad, se puso al día la tercera edición del HCM en

Para producir el HCM 2000, el Comité sobre Carreteras Capacidad y Calidad de Servicio del TRB desarrolló un National Cooperative Highway Research

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