Libro de transito 2010

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Libro de transito 2010

  1. 1. 2010 Recopilado por: Ing. Sergio Navarro Hudiel 28/09/2010 Apuntes de Ingeniería de Tránsito
  2. 2. Universidad Nacional de Ingeniería (UNI - Norte) Ing. Sergio Navarro Hudiel 2 Índice Reseña Histórica de las carreteras y actualidad ....................................................................................3 Generalidades..........................................................................................................................................6 1. Introducción ........................................................................................................................................8 2. Definiciones .........................................................................................................................................9 3. Elementos de la ingeniería de Tránsito ...........................................................................................12 3.1 El peatón..........................................................................................................................................12 3.2 El Conductor ...................................................................................................................................13 3.2.2 Visión ............................................................................................................................................14 3.2.3 Reacciones Física y Psicológica....................................................................................................14 3.3 Vehículo...........................................................................................................................................15 3.3.1 Vehículos representativos.............................................................................................................15 3.4 La Vía ..............................................................................................................................................17 3.4.1 Definiciones...................................................................................................................................18 3.4.2 Otros términos..............................................................................................................................18 4. Distancia Mínima de frenado............................................................................................................19 5. Volúmenes de tránsito.......................................................................................................................22 5.1 Volúmenes de Transito Horario .....................................................................................................24 5.2 Hora pico y sus variaciones.............................................................................................................24 5.3 Factor de Hora de Máxima Demanda (FHMD) o Factor Pico Horario .......................................24 5. 3 Composición de los volúmenes de tránsito ....................................................................................27 5.4 Características de los volúmenes de tránsito.................................................................................29 5.4.1 Distribución y composición del volumen de tránsito...................................................................30 5.5 Volúmenes a futuro .........................................................................................................................32 5.6 Incremento del tránsito...................................................................................................................34 5.6.1 El crecimiento normal del tránsito (CNT)...................................................................................35 5.6.1 El tránsito generado (TG)............................................................................................................35 5.6.2 El tránsito desarrollado (TD).......................................................................................................36 5.6.3 Tránsito a futuro ..........................................................................................................................36 5.7 Tránsito Promedio Diario (TPDA) .................................................................................................37 5.8 Ejercicios .........................................................................................................................................38 5.9 Clasificación de la Carreteras.........................................................................................................44 Clasificación vial en el ámbito urbano .................................................................................................52 Por tipo de superficie o de Construcción .....................................................................................54 Por su funcionalidad .........................................................................................................................54 Por competencia ................................................................................................................................54 Inventario vial:......................................................................................................................................55
  3. 3. Universidad Nacional de Ingeniería (UNI - Norte) Ing. Sergio Navarro Hudiel 3 Reseña Histórica de las carreteras y actualidad Las carreteras son una vía de comunicación que por lo general mantiene la autoridad gubernamental para el paso de vehículos, personas o animales. Las carreteras se pueden clasificar en varias categorías y según la importancia de los centros de población que comunican. Estas son una inversión a largo plazo, por lo que se construyen pensando en necesidades futuras. Las carreteras tienen una importancia calve en el crecimiento de una zona. El conjunto de todas las carreteras constituyen el sistema o red vial de la nación, unas se complementan de otras y por tanto ninguna es de menor importancia. La vía Apia fue construida hace más de 2.200 años. Aunque estos grandes bloques de piedra volcánica tal vez no formen parte del material original, la calzada no ha sido modificada desde su construcción. Desde la antigüedad, la construcción de carreteras ha sido uno de los primeros signos de civilización avanzada. Cuando las ciudades de las primeras civilizaciones empezaron a aumentar de tamaño y densidad de población, la comunicación con otras regiones se tornó necesaria para hacer llegar suministros alimenticios o transportarlos a otros consumidores. Entre los primeros constructores de carreteras se encuentran los mesopotámicos, hacia el año 3500 a.C.; los chinos, que construyeron la Ruta de la Seda (la más larga del mundo) durante 2.000 años, y desarrollaron un sistema de carreteras en torno al siglo XI a.C., y los incas de Sudamérica, que construyeron una avanzada red de caminos que no pueden ser considerados estrictamente carreteras, ya que los incas no conocían la rueda. Esta red se distribuía por todos los Andes e incluía galerías cortadas en rocas sólidas. En el siglo I, el geógrafo griego Estrabón registró un sistema de carreteras que partían de la antigua Babilonia; los escritos de Heródoto, historiador griego del siglo V a.C., mencionan las vías construidas en Egipto para transportar los materiales con los que construyeron las pirámides y otras estructuras monumentales levantadas por los faraones. Según la ley romana toda persona tenía 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 la 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 empezó a desaparecer. A mitad del siglo XVII, el gobierno francés instituyo un sistema para reforzar el trabajo local en las carreteras, y con este método construyo aproximadamente 24,000Km. de carreteras principales. Más o menos al mismo tiempo, el parlamento instituyo un sistema de conceder
  4. 4. Universidad Nacional de Ingeniería (UNI - Norte) Ing. Sergio Navarro Hudiel 4 franquicias a compañías privadas para el mantenimiento de las carreteras, permitiendo a las compañías que cobraran un peaje o cuatas por el uso de las mismas. Durante las tres primeras décadas del siglo XIX dos ingenieros británicos, Thomas Telford y John Loudon McAdam, y un ingeniero de camino francés, Pierre Marie Jerome Tresaguet perfeccionaron los métodos y técnicas de construcción 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 desagüe. La parte superior de la carretera consistía en una capa de 15 cm de piedra quebrada compactada. McAdam mantenía que la tierra bien drenada soportaría cualquier carga. En el método de construcción de carretera de Mc Adam 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 macadamización, se adopto 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 de carga pesada se adopto el sistema de Telford, ya que proporcionaba una mejor distribución de la carga de la carretera sobre el subsuelo subyacente. Programa de Construcción de Carreteras en el siglo xx. La popularidad de la bicicleta, que comenzó en la década de 1880 y la introducción del automóvil una década mas tarde llevaron a la necesidad de tener más y mejores carreteras. El considerable aumento del tráfico de automóviles durante la siguiente década demostró la ineficacia de los viejos métodos de pavimentación. Como medida correctiva se utilizaron alquitrán de hulla, alquitrán y aceites en primer lugar como aglomerantes de superficie y en segundo lugar como soportes de penetración en el pavimento macadán. El pavimento bituminoso se utilizaba mucho en las ciudades; este tipo de material consistía en tallas niveladas de piedra quebrada que se recubría antes de colocarlas con un material bituminoso, como el asfalto o el alquitrán y se apisonaban después con rodillos pesados. El pavimento bituminoso es más duradero que el pavimentación macadán con soportes aglomerantes. Durante la I guerra mundial la construcción de carreteras incluía el drenaje del subsuelo, una cimentación adecuada una base de hormigón y una capa superficial adicional de hormigón o pavimento bituminoso para soportar el repentino aumento del tráfico pesado. El sistema italiano de autostradas constituyo la primera red de autopistas construidas durante la década de 1920 como calzadas con tres carriles individuales. El sistema de autopistas verdaderamente moderno fue el autobahn alemán, construido en los años treinta. Consiste en tres rutas Norte –Sur, tres rutas Este- Oeste y calzadas de dos carriles, la red auto van fue diseñada para grandes volúmenes de tráfico (sobre todo militares) y velocidades que sobrepasaran los 165 kilómetros por hora. Hacia 1950 la mayoría de los países europeos tenía una red de carreteras principales de los cuales la de Alemania era las más avanzada Las variables más importantes a tener en cuenta en la ingeniería de caminos moderna son la inclinación de la tierra sobre la que se construye la carretera, la capacidad del pavimento para soportar la carga esperada, la predicción de la intensidad de uso de la carretera, la naturaleza del suelo que la sostiene y la composición y espesor de la estructura de pavimentación. El
  5. 5. Universidad Nacional de Ingeniería (UNI - Norte) Ing. Sergio Navarro Hudiel 5 pavimento puede ser rígido (permitiendo poca latitud de flexión) o flexible. El pavimento flexible utiliza una mezcla de agregado grueso o fino (piedra machacada, grava y arena) con material bituminoso obtenido del asfalto o petróleo y de los productos de la hulla. Esta mezcla es compacta pero lo bastante plástica para absorber grandes golpes y soportar un elevado volumen de Tráfico pesado. Los pavimentos rígidos se construyen con una mezcla de cemento Pórtland y agregado grueso y fino. El espesor del pavimento puede variar de 15 a 45 cm, dependiendo del volumen de Tráfico que deba soportar y a veces se utiliza un refuerzo de acero para evitar la formación de grietas, bajo el pavimento se emplea arena o grava fina como base para reforzarlo. Las principales características de algunas autopistas y autovías modernas son señales luminosas adecuadas para la conducción nocturna, amplios arcenes carriles con distintas velocidades, carriles para autobuses, señales reflectoras, marcas en el pavimento y señales de control de tráfico, entre otras. Por necesidad los primeros vehículos fueron de tipo peatonal (veredas) que las tribus nómadas formaban al deambular por las regiones que les proporcionaban sus alimentos, posteriormente al tornarse en sedentarias estos caminos peatonales tuvieron finalidades religiosas, comerciales y de conquista; en América y México en particular se tuvieron ejemplos de estos caminos en las civilizaciones Maya y Azteca en forma respectiva. Con la invención de la rueda apareció la carreta jalada, ya fuera por humanos o por bestias, para la cual fue necesario acondicionar los caminos para que el transito se desarrollara lo mas rápido y cómodo que fuera posible, allí los espartanos y fenicios construyeron los primeros caminos de que se tiene noticia como en varios puntos de Europa de África y Asia para poder extender sus dominios. Cuando en los caminos peatonales las tribus tenían terrenos blandos o de lodazales, seguramente que trataba de mejorar las condiciones colocando piedras en el camino que les evitaran resbalar o que sus pies se sumergieran en el lodo; los caminos de carreteras fueron revestidos de tal forma que las ruedas no se incrustaban en el terreno , estos revestimientos fueron desde piedras machacadas, hasta empedrados, como los de la vía Apia en los que se realizaban carreras de carretas, estas piedras de los caminos peatonales en lodazales de los vestimientos tenia la finalidad de recibir cargas sin rupturas estructural y de distribuir los esfuerzos en las zonas cada vez mas amplias , para que pudiera ser soportado por el terreno natural que son las funciones de los pavimentos actuales. Aún antes de que se reconociera la ingeniería de tránsito como una profesión, se han estado tratando de aplicar principios científicos para caracterizar “debidamente” los fenómenos de la circulación vehicular, o para ayudar a la solución de problemas de tránsito mediante el enfoque científico. Para ello ha sido preciso muchas veces simplificar y hacer más regular la concepción de corrientes vehiculares, idealizándolas en forma de lo que llamamos flujos vehiculares, a fin de poder representar ciertos aspectos de las mismas mediante funciones matemáticas. Todo esto ha dado origen a una rama científica que se ha llamado teoría del flujo vehicular o teoría del flujo de tráfico. Se ha definido esta subdisciplina como la descripción del mecanismo del tránsito, principalmente por medio de la aplicación de las leyes de la física, las matemáticas y la teoría de las probabilidades. Es importante resaltar la importancia de la estadística en la ingeniería de tránsito debido al carácter aleatorio de todos los eventos de tránsito.
  6. 6. Universidad Nacional de Ingeniería (UNI - Norte) Ing. Sergio Navarro Hudiel 6 Generalidades Los estudios sobre volúmenes de tránsito se realizan con el propósito de obtener datos reales relacionados con el movimiento de vehículos y/o personas, sobre puntos o secciones específicas dentro de un sistema vial de carreteras o calles. Dichos datos se expresan en relación con el tiempo, y de su conocimiento se hace posible el desarrollo de metodologias que permiten estimar de manera razonable, la calidad la cálida del servicio que el sistema presta a los usuarios. Los estudios varían desde un amplio conocimiento del sistema vial, hasta los sencillos en los lugares específicos, como lo son: intersecciones aisladas, puentes, peajes, etc. El tipo de datos recolectados durante este estudio depende de la utilización que se le valla a dar. Así por ejemplo, algunos estudios requieren de talles de la composición vehicular y los movimientos direccionales mientras que otros sólo exigen los volúmenes totales. También, en algunos casos, solo son indispensables los conteos durante periodos de una hora o menos, otras veces de un día, una semana, un mes o inclusive un año. Las distintas formas para obtener los volúmenes de tránsito, varían desde el uso de aparatos de medición de diversa índole; otras, se basan en el conteo manual a cargo de personas que se interesan especialmente en los movimientos direccionales en las intersecciones, los volúmenes por carriles y la composición vehicular. También tenemos los conteos por combinación de métodos manuales y mecánicos; dispositivos mecánicos, los cuales automáticamente contabilizan y registran los ejes de los vehículos; y los conteos con utilización de técnicas sofisticadas como cámaras fotográficas, filmaciones y equipos adaptados a computadoras. Es un hecho que el aumento tanto de la población como la actividad económica y social en un territorio o zona trae como consecuencia problemas en la circulación vehicular, lo que se manifiesta en un aumento de la densidad vehicular, el número y la gravedad de accidentes. El transporte tiene una gran importancia desde el punto de vista económica principalmente por que aumenta la cantidad de bienes y servicios, los hace mas barato y aumenta su calidad. Desde el punto de vista social y político el transporte reviste también gran importancia por que es un factor de difusión cultural y de unificación nacional. La planeación consiste en hacer las consideraciones conducentes a determinar si conviene o no conviene construir un camino. La planificación tiene como meta el mejoramiento de la situación económica, el desarrollo de más oportunidades de trabajo y el mejoramiento de la calidad de vidas. Así mismo la ingeniería de transito es la rama de la ingeniería que estudia la forma de dar al usuario una circulación segura y eficiente tanto para la forma peatones como vehículos por las vías terrestres y es la llamada a contribuir a solucionar estos problemas mediante acciones coordinadas que tomen en cuenta los impactos económicos, sociales y ambientales. Por tal razón la realización de los inventarios de los medios de transporte se pueden realizar para los datos sobre el volumen de Tráfico y las características de las redes viales y son necesarios para comprobar la información que se utiliza en el modela de transporte. A nivel general las carreteras de Nicaragua fueron construidas con especificaciones modestas y de bajo costo lo cual ha provocado que se deterioren en poco tiempo. Esto trajo como
  7. 7. Universidad Nacional de Ingeniería (UNI - Norte) Ing. Sergio Navarro Hudiel 7 consecuencia la aplicación de políticas de priorización en cuanto a mantenimiento y mejores controles de calidad en la ejecución de los proyectos viales. Toda la problemática anterior se evitaría si se dotaran a nuestras carreteras de especificaciones que respondan a las demandas de tráfico actuales y proyecciones futuras. Los rangos de las características fisiogeométricas de las carreteras pavimentadas del país se detallan a continuación: CARACTERÍSTICAS RANGO Ancho de corona: 6 – 10 mt Ancho de pavimento: 6 –7.3 mt Derecho de via : 20 – 40 mt Bombeo: 2 – 3 mt Velocidad de diseño: 60 - 80 Kmp Pendiente máxima: 3 - 8 % Pendiente ponderada: 0.5 – 4.5 % Carga de puente: HS 15 – 44, HS –20 –44,HS 20- 44 + 25% Extensión de la red vial La red vial de Nicaragua ha estado ligada al desarrollo económico del país. Desde 1939, año en que se dieron los primeros pasos para la construcción de la carretera panamericana, el ascenso de la red vial ha obedecido a la necesidad de explotar zonas o polos de desarrollo que a su vez necesitan de la existencia de tan importante medio para lograr los objetivos propuestos. Actualmente la Red Vial Nacional está constituida por: 18,418 kms de carretera 163 kms son adoquinados (0.9%) 2,018 kms asfaltados (11%) 2,764 kms caminos revestidos (15%) 5,981 kms camino de todo tiempo (32.5%) 7,491 kms de estación seca (40.7 %). En los últimos años se presta una mayor atención al movimiento fluido de los vehículos de transporte público y se tiende a compartir los automóviles. Son objetivos que están alcanzándose de diversas formas. Hay carriles para la utilización exclusiva del autobús y, en algunas ciudades, para automóviles con más de un ocupante; las calles del centro de la ciudad pueden reservarse sólo a autobuses o a determinados tipos de vehículos. También se usan sistemas de señales de tráfico que detectan y dan preferencia a los autobuses. El uso general de las autopistas se restringe mediante las autopistas de peaje para reducir la contaminación atmosférica y la circulación.
  8. 8. Universidad Nacional de Ingeniería (UNI - Norte) Ing. Sergio Navarro Hudiel 8 1. Introducción El objetivo de los estudios de tráfico es el de obtener a través de métodos sistemáticos de colecta de datos, datos relativos a los elementos fundamentales del tráfico (Hombre (conductor y peatón), vehículo y vía, aunque hoy en día se debe tomar en consideración el entorno ambiental y su interrelación. Por medio de los estudios de tráfico es posible conocer el número de vehículos que circulan por una vía en un determinado período, sus interacciones, las zonas de estacionamiento, los sitios de incidencia de accidentes, permiten el cálculo de la Capacidad y Niveles de Servicio de las vías y en consecuencia la recomendaciones de los medios constructivos que permitan la mejoría de la circulación vehicular y de la operativa de la vía. A través de investigaciones se pueden conocer los diferentes orígenes y destinos desde donde se originan los vehículos, haciendo posible la determinación de las líneas de deseos de viajes de losa pasajeros y las mercancías. En conjunto con las investigaciones de campo, que proporcionan los datos sobre el tráfico actual y a través del conocimiento de la forma de generación y/o atracción de ese tráfico, se obtienen los pronósticos de las necesidades de circulación en el futuro, dato fundamental para la planificación de la red de vías. Los datos de tráfico obtenidos generalmente durante la etapa de la Planificación Sectorial y de la ejecución de estudios de Factibilidades Técnicas, Económicas, ambientales y los Diseños finales de una carretera o vía, debido a su utilización en los análisis económicos. En los casos en que el proyecto final de Ingeniería no fue precedido de estudios de Factibilidad o porque su plazo de diseño fue demasiado corto, la obtención de los datos de tráfico pueden ser restringidas a los siguientes aspectos:  Elaboración de Flujogramas de Intersección; indicándose los volúmenes de tráfico por tipo de vehículo, mostrándose los volúmenes por giro.  Cuantificar los ejes de repetición o ejes equivalentes, para la determinación del paquete estructural de la carretera.  Verificación mediante estudios de Capacidades y Niveles de Servicio, de la eficiencia y compatibilidad del diseño de la sección típica con el nivel de servicio que se está estableciendo para iniciar la operación de la vía y su decrecimiento en el tiempo de vida útil. En resumen los estudios de tráfico se constituyen en el instrumento de que se sirve a la ingeniería de Tráfico para cumplir con sus objetivos, definidos como la planificación de la red viaria y la circulación del tránsito vehicular por las mismas, de cara a su empleo para la transportación de personas y mercancías de forma eficiente, económicas y segura.
  9. 9. Universidad Nacional de Ingeniería (UNI - Norte) Ing. Sergio Navarro Hudiel 9 De existir estudios de Factibilidad, la obtención de los datos en la fase de diseño podrán ser únicamente para fines de actualización o comprobación de los datos levantados en la fase de factibilidad. En los casos de proyectos de mejoramiento o rehabilitación de carreteras existentes, con miras a mejorar la capacidad vial, los estudios de tráfico deberán ser iguales a los realizados en la etapa de factibilidad. La red vial actualmente no tiene un estándar de seguridad vial adecuado, debido al rápido crecimiento de la flota vehicular y la mezcla del tráfico entre vehículos, peatones y animales. Es deber de los planificadores de transporte estudiar el comportamiento del tránsito y aplicar criterios de diseños adecuados a nuestra realidad. Nicaragua carece de recursos suficientes para conservar y mantener en buen estado el buen funcionamiento de una red vial integral acorde con las necesidades, planes de desarrollo y progreso del país. Las asignaciones financieras que el gobierno destina para el mantenimiento y conservación de caminos provienen de la recaudación de los impuesto y por lo general son ilimitados e insuficientes para que las autoridades encargadas de la gestión vial cumplan con las expectativas de proveer vías transitables por los usuarios con bajos costos de operación. Ante tal situación y con el convencimiento de que la tarea de hoy es dar el mantenimiento sostenido a la infraestructura vial a fin de preservar las inversiones realizadas con anterioridad. El estudio de transito y el inventario vial son un paso preliminar y una herramienta muy importante para la toma de decisiones . El objetivo de estos estudios es proveer a la administración vial de una completa, actualizada y exacta información en atención a la ubicación, descripción física y geométrica de los caminos y carreteras que integran nuestra red vial, así mismo una información actualizadas de las obras físicas de drenaje mayor y menor, permitiendo de esta forma la selección y priorización de ayuda para un planeamiento futuro con la disponibilidad económica y las necesidades de progreso y desarrollo de nuestro país. 2. Definiciones El Proyecto Geométrico de calles y carreteras, es el proceso de correlación entre sus elementos físicos y las características de operación de los vehículos, mediante el uso de las matemáticas, la física y la geometría. En este sentido, vialidad queda definida geométricamente por el proyecto de su eje en planta (alineamiento horizontal) y en perfil (alineamiento vertical), y por el proyecto de su sección transversal. Algunas expresiones utilizadas en estudios de tráfico, carecen de una definición precisa, estas definiciones fueron elaboradas para un pequeño grupo de términos empleados en los estudios de tráfico. Ingeniería de Transporte: Es la aplicación de los principios tecnológicos y científicos a la planeación, al proyecto funcional, a la operación y a la administración de las diversas partes de cualquier modo de transporte, con el fin de proveer la movilización de personas y mercancías
  10. 10. Universidad Nacional de Ingeniería (UNI - Norte) Ing. Sergio Navarro Hudiel 10 de una manera segura, rápida, confortable, conveniente, económica y compatible con el medio ambiente. Ingeniería de Tránsito: Es aquella fase de la ingeniería de transporte que tiene que ver con la planeación, el proyecto geométrico y la operación del tránsito por calles y carreteras, sus redes, terminales, tierras adyacentes y su relación con otros modos de transporte. Es decir que la Ingeniería de Tránsito es un subconjunto de la Ingeniería de Transporte, y a su vez el Proyecto Geométrico es una etapa de la Ingeniería de Tránsito. Carriles de Transito: La parte de la carretera asignada al movimiento de los vehículos. Capacidad: Es el número máximo de vehículos que pueden pasar por un determinado espacio de una vía durante un período de tiempo, bajo las condiciones reales predominantes de vía y tráfico. Curvas Horizontales: Son aquellas que se utilizan como acuerdo entre dos alineaciones rectas, con el objetivo de suavizar las deflexiones en las alineaciones de los ejes de la carretera. Curvas Verticales: Las curvas verticales serán parábolas de eje vertical y están definidas por su longitud y por la diferencia algebraica de las pendientes de las tangentes verticales que unen. Las curvas verticales son las que se utilizan para servir de acuerdo entre la rasante de distintas pendientes en los ferrocarriles, carreteras y otros caminos. Tiene como objetivo suavizar el cambio en el movimiento vertical, es decir, que en su longitud se efectúe el paso gradual de la pendiente de la tangente de entrada a la de la tangente de salida. Casi siempre se usan arcos parabólicos, en vez de arcos circulares como en las curvas horizontales. Densidad: Es el número de vehículos que ocupan una unidad de longitud de carretera en un instante dado. Por lo general se expresa en vehículos por kilómetro. Derecho de Vía: Es la superficie de terreno cuyas dimensiones fija el MTI, que se requiere para la construcción, reconstrucción, ampliación, protección y en general para el uso adecuado de una vía de comunicación y/o de sus servicios auxiliares. Este se mide de cerca de cerca de la via, y se hace cambios de sección si se nota una variación de 1 mt. Espaciamiento: Distancia entre dos vehículos sucesivos. Factor de Hora Pico (FHP): Es el volumen de la hora de máxima demanda horaria, dividido entre el flujo de 15.0 min. de la hora de máxima demanda. Intervalo de Tiempo: Es el tiempo transcurrido entre el paso de dos vehículos sucesivos, por un punto determinado. Pendiente: Es la relación entre el desnivel y la distancia horizontal que hay entre dos puntos. Superficie de Rodamiento: La capa superior de la estructura de un pavimento diseñada para soportar las cargas de tránsito y resistir el deslizamiento de los vehículos y la brasión que ellos producen, así como el intemperismo.
  11. 11. Universidad Nacional de Ingeniería (UNI - Norte) Ing. Sergio Navarro Hudiel 11 Tiempo de Viaje: Período de tiempo durante el cual un vehículo recorre un determinado espacio de vía, e incluye los tiempos de parada. Transito promedio diario anual ( TPDA) : Consiste en convertir los valores de los conteos realizados durante periodos de tiempo limitados a valores característicos y representativos del ciclo anual. Dicho de otra manera es el numero de vehículos que pasan por un lugar dado durante un año, dividido entre el numero de días. Velocidad: Es la relación existente entre el espacio recorrido por un vehículo “d” y el tiempo en recorrerlo “t”, entonces: Velocidad Directriz: o Velocidad de Proyecto: Es la velocidad seleccionada para fines de proyecto, de la cual se derivan los valores mínimos de determinadas características físicas y geométricas de la carretera. Normalmente es la velocidad con que un vehículo puede ser recorrido un trecho de vía con seguridad, cuando el vehículo estuviese sometido a las condiciones geométricas de la carretera. Velocidad de Flujo Libre: Es la velocidad media de los vehículos cuando presentan volúmenes bajos de tráfico, y no hay imposición de restricciones de sus velocidades, ni por interrupción vehiculares ni por regulaciones del tráfico. Velocidad Instantánea: Velocidad de un vehículo en un instante determinado, correspondiente a un trecho de vía, cuya longitud tiende a cero. Velocidad Media de Recorrido: Velocidad en un trecho de vía, determinada por la razón de la longitud del trecho, por el tiempo medio utilizado para recorrerlo, incluyendo solamente los tiempos en que los vehículos están en movimiento. Velocidad media de Viaje: Es la velocidad en un trecho de vía determinada por la razón de la longitud del trecho, por el tiempo medio gastado en recorrerlo, incluyendo los tiempos en que los vehículos están detenidos. Velocidad de Operación: Es la velocidad mas alta con que el vehículo puede recorrer una vía atendiendo las limitaciones impuestas por el tráfico, bajo las condiciones favorables de tiempo. No puede exceder la velocidad de proyecto. Velocidad Puntual: Velocidad instantánea de un vehículo cuando pasa por un punto determinado o sección de vía. Tráfico Promedio Diario Anual (TPDA): Es el tráfico medio que recorre la vía por un día durante un cierto período de tiempo, que generalmente es un año, una semana, un mes. Volumen de Tráfico: Número de vehículos que pasan por una sección de vía o un carril durante una unidad de tiempo. Puede ser una hora, día, una semana un mes o un año. Trigésimo Volumen Horario Más Alto: El volumen horario que es excedido sólo por 29 volúmenes horarios durante un año dado.
  12. 12. Universidad Nacional de Ingeniería (UNI - Norte) Ing. Sergio Navarro Hudiel 12 Volumen Horario de Diseño (VHD): Es el volumen horario futuro utilizado para diseño. Por lo general se usa el trigésimo volumen horario más alto para el año futuro de diseño. Relación entre el Volumen Horario de Diseño (VHD) y el Volumen Medio Diario (VMD): El volumen horario de diseño se expresa a menudo como un porcentaje del volumen medio diario. El rango normal está entre un 10 % y un 18 % para ambos sentidos, y un 16% a un 24% para un solo sentido. Distribución Direccional: Es el volumen durante una hora en particular en el sentido predominante expresado como un porcentaje del volumen en ambos sentidos durante la misma hora. Composición del Tránsito: Vehículos pesados o de transporte público expresados (excluyendo vehículos livianos, con una relación peso/potencia similar a vehículos privados) como un porcentaje del volumen horario de diseño. 3. Elementos de la ingeniería de Tránsito La Ingeniería de Transito es una rama de la ingeniería que estudia los elementos del tránsito, tiene que ver con la planeación, el proyecto geométrico, carreteras y calles. Estos elementos hacen que se produzcan los flujos de transito y que por lo tanto interactúen entre si, estos elementos son los siguientes: 3.1 El peatón Se puede considerar como peatón potencial a la población en general, también puede decirse que el número de peatones equivale casi equitativamente en un país al censo de la población. Es cualquier ser humano o persona que circula por la vía pública y que no conduce vehículos, incluyendo a niños y discapacitados. Es importante evaluar la presencia de los peatones en las inmediaciones de las intersecciones y tramos de vía, utilizadas generalmente por éstos para cruzar. En algunos casos donde se presentan elevados volúmenes peatonales y serios conflictos peatón - vehículo, puede ser necesario construir pasos peatonales a desnivel o implementar medidas específicas para garantizar la seguridad de las personas que circulan a pie facilitando su circulación, como lo es la implementación del paso peatonal regulado por un semáforo. Para fines del análisis de programación de los semáforos comúnmente se considera una velocidad de marcha de los peatones de 1,2 a 1,5 m/s y un tiempo de reacción de 5,0 a 7,0 segundos. Los diseños de los planes semafóricos se realizan de acuerdo con la demanda vehicular y peatonal en cada una de las intersecciones a lo largo del día, garantizando la seguridad de los peatones al cruzar la vía. Por ser el más vulnerable dentro de los elementos de tráfico, es indispensable tomar en consideración todas las medidas de seguridad en un diseño vial. Por Ejemplo: El diseño De barandillas en los puentes, la señalización, cruce peatonal, etc.
  13. 13. Universidad Nacional de Ingeniería (UNI - Norte) Ing. Sergio Navarro Hudiel 13 3.2 El Conductor Toda persona natural que conduce un vehículo del tipo para que esta autorizada, de conformidad a la licencia de conducir. Es importante conocer las principales características de los conductores para lograr un buen proyecto y una operación eficaz del sistema del transporte, sobre todo en lo relacionado con su interacción con el vehículo y el resto del tránsito. Un conductor se enfrenta a múltiples decisiones en un recorrido dado, las cuales son tomadas con base en su experiencia en situaciones similares y la influencia de una serie de factores externos, de cierta variabilidad, como la presencia de otros vehículos y las condiciones climatológicas y en general al entorno. El conductor requiere de una serie de condiciones físicas para realizar la acción de conducir entre estas tenemos: condiciones ópticas, sensaciones acústicas, odoríficas y musculares. La información que percibe un conductor influye en su tiempo de reacción. En general, el tiempo de reacción aumenta con la complejidad de la decisión que se debe tomar y la información recibida. Cuando se espera o se prevé un suceso, el tiempo de reacción es menor que ante una situación súbita e inesperada. Para el caso de una reacción súbita e inesperada, el tiempo de reacción de los conductores puede variar de 1 a 4,5 segundos. Mientras mayor sea el tiempo de reacción mayor será la probabilidad de cometer un error en la conducción de un vehículo. La respuesta de los conductores es muy variable y éstos se toman más tiempo cuando las decisiones son complejas o cuando se enfrentan a situaciones inesperadas. Los tiempos de percepción-reacción de los conductores generalmente aumentan con los siguientes factores: • Fatiga • Enfermedades o deficiencias físicas • El alcohol y las drogas • Estado emocional • El clima • Época del año • Edad • Condiciones del tiempo • Altura sobre el nivel del mar • El cambio del día a la noche y viceversa. Cuando una persona ha consumido substancias alcohólicas o drogas antes de conducir un vehículo comúnmente no se percata que su tiempo de percepción-reacción aumenta a más tres veces el correspondiente a una condición normal. Ésta es una de las razones por las que se incrementa significativamente la probabilidad de accidentes viales. La velocidad de circulación reduce el ángulo visual, restringe la visión periférica y limita el tiempo disponible para que un conductor reciba y procese información. El campo de visión aguda o clara, en el cual se pueden leer adecuadamente los textos en una señal vial, varía normalmente de 3 a 5 grados en el sentido vertical, con respecto a la línea central de los ojos.
  14. 14. Universidad Nacional de Ingeniería (UNI - Norte) Ing. Sergio Navarro Hudiel 14 Para efectos de reconocimiento de formas y colores, el campo de visión aumenta entre 10 y 12 grados. El campo de la visión periférica varía entre 120 y 180 grados para la mayor parte de las personas, aunque esta última variable depende de la velocidad. Por las anteriores razones es importante reducir la saturación de información al conductor, y así minimizar la posibilidad de errores de su parte, pero al mismo tiempo se debe proporcionar la información suficiente para auxiliarlo a guiar correctamente su vehículo. 3.2.2 Visión El órgano visual se asemeja mucho a una cámara fotográfica. De la facultad de enfocar depende el reaccionar, significa que el mensaje es enviado del ojo al cerebro y este ordena el movimiento a los músculos para accionar. Los defectos más comunes son: miopía, presbicia, astigmatismo y estrabismo, todos estos se pueden corregir con uso de lentes. El Daltonismo es la dificultad de distinguir ciertos colores y en grado crítico no distinguen ningún color. Por lo que se llego al cuerdo para que la luz de la parte superior fuera roja y de esta manera evitar accidentes. La visión normal abarca un ángulo de 180 grados. Los detalles se identifican absolutamente en un ángulo más cerrado, llamado ángulo central de visión periférica que varia entre 120 y 160 grados. También hay personas que padecen de visión de túnel, consiste en que no distinguen absolutamente nada fuera de cierto cono de visión. Si la visión de túnel es menor de 140 no debe manejar. Algo semejante a la visión de túnel les ocurre a todos los conductores a alta velocidad. 3.2.3 Reacciones Física y Psicológica Hay dos tipos de reacciones en el individuo: La reacción condicionada, es cuando el conductor ha desarrollado ciertos hábitos o habilidades, el conductor de un vehiculo reacciona de acuerdo con los hábitos buenos o malos que se ha formado. Por lo general el hábito o la experiencia que ha adquirido el usuario, es la mejor defensa contra los accidentes. La reacción psicológica, en cambio es un proceso intelectual que culmina, en un juicio. Se trata de estímulos que son percibidos y enviados al cerebro. Después de obtener una reacción se llega a una decisión para actuar. Son reacciones intelectuales del individuo pero están afectadas por las emociones y otras causas que pueden modificar las facultades del mismo. Existe un tiempo mínimo de reacción en estos procesos. Este tiempo de reacción es el que corresponde al Estimulo Simple. No a una situación complicada, si no a una situación sencilla cuando existe un estimulo único.
  15. 15. Universidad Nacional de Ingeniería (UNI - Norte) Ing. Sergio Navarro Hudiel 15 Se llama es este caso, estimulo a cualquier emergencia que se presenta a n la carretera o en la calle. Por ejemplo: Un peatón que cruza la calle, un animal, cualquier obstáculo, etc. Es el estímulo que percibe el usuario y que lo anima a cruzar. El tiempo mínimo de reacción que se ha encontrado en el promedio de los individuos cuando el vehiculo no esta en movimiento, es de 0.25 ; este es el tiempo que tarda un conductor que esta parado en espera del cambio de luz del semáforo, para reaccionar y coloque velocidad. Factores que pueden modificar las facultades del individuo en el tiempo de reacción son los siguientes:  La fatiga  Las enfermedades  El clima  Las condiciones del tiempo  El alcohol y las drogas  Su estado emocional  La época del ano  La altura sobre el nivel del mar  El cambio del día a la noche y viceversa. 3.3 Vehículo Es todo aparato que circule por la vía pública, excepto los comprendidos en la definición de peatón. Estos por su naturaleza se dividen en tres grandes grupos: a) Tracción Animal: movidos por animales de tiro, silla o cualquier clase, tales como coche, o carreta. b) Tracción Humana: Los que se impulsan por fuerza muscular del hombre, como carretillas o carretones de mano, bicicletas Velocípedos. c) Tracción Mecánica: Los movidos por cualquier fuerza motriz, provengan o no de acción exterior, tales como: automóviles, camiones, buses y motos. 3.3.1 Vehículos representativos En general, se establecen vehículos representativos de cada categoría principal, a los cuales se les denomina vehículos de proyecto. Estos vehículos tienen el peso, las dimensiones y las características de operación utilizadas para fijar las variables de control para el proyecto de la infraestructura vial, de tal manera que representen a todos los vehículos de la categoría respectiva. En cuanto a las categorías básicas de vehículos, la principal división utilizada es la de automóviles (o vehículos ligeros), buses (o transporte público) y camiones (o vehículos pesados). La primera clasificación incluye a los vehículos compactos, así como a todos los vehículos ligeros y las camionetas. Los buses están representados como los que son utilizados para el
  16. 16. Universidad Nacional de Ingeniería (UNI - Norte) Ing. Sergio Navarro Hudiel 16 transporte de pasajeros y la categoría identificada como camiones abarca a las unidades utilizadas para transportar carga. En el caso de los camiones, las altas relaciones peso/potencia se traducen en las condiciones más desfavorables de operación y generalmente se presentan en los vehículos sobrecargados que exceden los límites legales de peso. La presencia de vehículos con diferentes capacidades de aceleración en el tránsito mixto es una condición frecuente que no permite un manejo eficiente de la infraestructura vial. Estos problemas se perciben más claramente en las intersecciones semaforizadas con alta proporción de vehículos pesados en el tránsito y en tramos con pendiente longitudinal positiva. En general, se establecen vehículos representativos de cada categoría principal, a los cuales se les denomina vehículos de proyecto. Estos vehículos tienen el peso, las dimensiones y las características de operación utilizadas para fijar las variables de control para el proyecto de la infraestructura vial, de tal manera que representen a todos los vehículos de la categoría respectiva. En cuanto a las categorías básicas de vehículos, la principal división utilizada es la de automóviles (o vehículos ligeros), buses (o transporte público) y camiones (o vehículos pesados). La primera clasificación incluye a los vehículos compactos, así como a todos los vehículos ligeros y las camionetas. Los buses están representados como los que son utilizados para el transporte de pasajeros y la categoría identificada como camiones abarca a las unidades utilizadas para transportar carga. En el caso de los camiones, las altas relaciones peso/potencia se traducen en las condiciones más desfavorables de operación y generalmente se presentan en los vehículos sobrecargados que exceden los límites legales de peso. La presencia de vehículos con diferentes capacidades de aceleración en el tránsito mixto es una condición frecuente que no permite un manejo eficiente de la infraestructura vial. Estos problemas se perciben más claramente en las intersecciones semaforizadas con alta proporción de vehículos pesados en el tránsito y en tramos con pendiente longitudinal positiva. Como veremos más adelante todos tienen su clasificación, en el caso de Nicaragua, el MTi ha codificado los pesados de carga.
  17. 17. Universidad Nacional de Ingeniería (UNI - Norte) Ing. Sergio Navarro Hudiel 17 * Fuente Ministerio de Transporte e Infraestructura 3.4 La Vía Se considera Vía o Red Vial, a toda superficie terrestre, pública o privada, por donde circulan peatones y vehículos, que está señalizada y bajo jurisdicción de las autoridades nacionales y/o municipales, responsables de la aplicación de las leyes de tránsito. Los elementos principales, podrán estar diseñados en forma de autopistas, semiautopistas, rutas nacionales o provinciales,
  18. 18. Universidad Nacional de Ingeniería (UNI - Norte) Ing. Sergio Navarro Hudiel 18 caminos vecinales, avenidas, calles, veredas y plazas de zona urbana y rural. Se incluyen también, elementos secundarios, como son: Los puentes, las rotondas, las plazas públicas, y todo tipo de construcción vial, que utilicemos las personas o vehículos para circular. 3.4.1 Definiciones Acera: La orilla de la calle o de otra vía pública, generalmente urbana, sita junto al parámetro de las casas o a la baranda de los puentes y destinada para el tránsito de peatones. Avenida: Vía pública de una zona urbana de más de un carril por mano. La característica de las avenidas, es su ancho mayor que las calles. Bocacalle: Entrada o embocadura de alguna calle. Corresponde al nacimiento de una calle, generalmente numeradas, figurando siempre los números impares en la vereda derecha, y los impares en la vereda izquierda, teniendo en cuenta como crece la numeración, desde la bocacalle con el número 1, hasta que finaliza la misma. Calle: Acera más calzada; espacio afectado a la vía pública y sus instalaciones anexas; comprendido entre líneas municipales de propiedades frentistas o espacios públicos en áreas urbanizadas. Calzada: Parte de la vía pública destinada al tránsito de vehículos. Parada: Lugar señalado para ascenso y descenso de pasajeros, de automotores del servicio público. Senda peatonal: La prolongación longitudinal de la acera sobre la calzada, esté delimitada o no y el espacio demarcado en la calzadas, destinado al cruce peatonal. Separador de transito: Obra o espacio vial destinado a otorgar mayor seguridad a la circulación y distribución del desplazamiento vehicular. 3.4.2 Otros términos Ciclista: Otro elemento importante que de alguna manera, debe desplazarse de un lugar a otro, sobre facilidades exclusivas o mezclado con el transito peatonal o vehicular. Con el crecimiento poblacional y el aumento de la contaminación ambiental debido a los vehículos automotores, son necesarios medios no motorizados. Para que esto se logre las Ciclovías y los carriles para ciclistas deberán llenar todos los requisitos necesarios en su diseño y operación, de tal manera que su vulnerabilidad sea la más mínima posible. La ciclovía es el nombre genérico dado a ala infraestructura pública u otra área destinada de forma exclusiva para la circulación de bicicletas. Los criterios de diseño, son algo similares a los de las calles y carreteras, pero gobernadas por las características de las bicicletas. Las consideraciones de diseño para que se consideren seguras incluyen:  El ancho de la vía  La velocidad del proyecto.  El alineamiento: horizontal, vertical.
  19. 19. Universidad Nacional de Ingeniería (UNI - Norte) Ing. Sergio Navarro Hudiel 19 Por el contrario un carril para bicicleta es aquella parte de la carretera o calle específicamente reservada también para el uso exclusivo o preferencial de los ciclistas. Los carriles para bicicletas pueden delimitarse con franjas, señaladas o marcas en el pavimento. Estos carriles siempre deben seguir el mismo sentido del tránsito. Ventajas que justifican el uso de la bicicleta  Disminución de la contaminación atmosférica  Disminución de la congestión vehicular  Ahorro de costos de transporte  N se congestiona, el tiempo de desplazamiento  Ecológicamente sostenible.  No se requiere de la construcción de infraestructura costosa. 4. Distancia Mínima de frenado La distancia total para detener un vehículo llamada distancia de Parada Dp, depende de los tiempos de Percepción, de Reacción y de Frenado. Se expresa como: Dp= dp+dr+df dp = distancia recorrida durante el tiempo de percepción. dr = distancia recorrida durante el tiempo de reacción. df = distancia recorrida durante el tiempo de frenado. La distancia recorrida durante los tiempos de percepción y reacción ( dp+dr = dpr). Se lleva cabo mediante el proceso denominado PIEV (Percepción, Intelección, Emoción, Volición), que describe los cuatro componentes de la reacción en respuesta un estímulo exterior: 1. Percepción Impresión material producida en los sentidos por un estímulo exterior. Es una recepción sensorial de información; se percibe la situación. Para un conductor, es el intervalo de tiempo comprendido entre la aparición del objeto exterior y su reconocimiento a través de una sensación visual. 2. Intelección Acto de entender o concebir, se entiende la situación. Es el tiempo requerido para comparar y registrar las nuevas sensaciones. 3. Emoción Agitación del ánimo producto de la percepción y el entendimiento de la situación. Durante este tiempo el conductor utiliza el juicio y la experiencia para tomar una actitud o llegar a una decisión. 4. Volición
  20. 20. Universidad Nacional de Ingeniería (UNI - Norte) Ing. Sergio Navarro Hudiel 20 Acto por el cual la voluntad determina hacer algo. Es el tiempo necesario para llevar a la acción la decisión tomada. Los diferentes componentes para el cálculo de la distancia de parad Dp, Aparecen esquematizados en la siguiente figura: Distancia para detener un vehículo Dependiendo de la complejidad del problema y de las características del conductor, el tiempo de percepción – reacción tpr, o tiempo durante el PIEV, TPIEV, varía entre 0.5 y 4.0 segundos. Según la AASTO 13, tanto en estudios anteriores como en investigaciones recientes, muestra que en un tiempo de percepción reacción de 2.5 segundos para situaciones de distancias de paradas, ante presencia de obstáculos, quedan incluidas las características de la mayoría de los conductores. Por lo tanto, el uso de un tiempo de percepción reacción de 2.5 segundos, excede el percentil (página 26 del libro de estadística para ingenieros) 90 de los tiempos de percepción – reacción de todos los conductores, y por consiguiente se recomienda para fines de proyecto. Durante este tiempo se considera que la velocidad del vehículo Vo, se mantiene constante, pues su variación es muy pequeña. Por lo tanto, la distancia de percepción – reacción dpr, para movimiento uniforme, en general se expresa como: dpr = V0 (tpr) Que para el caso de distancia de parada, ante obstáculos, se convierte en: dpr = V0 (t PIEV) Reemplazando a t PIEV por 2.5 segundos, para la velocidad V0 en kilómetros por hora y la distancia dpr en metros, se tiene: V0 (km/h)(2.5 s)(1000m/1 km)(1 h/3600 s) = 0.694 Vo Posición inicial: Percibe la situación Aplica los frenos Posición final: Para o continúa Vo Vo Vf F P dp + dr df Dp F1
  21. 21. Universidad Nacional de Ingeniería (UNI - Norte) Ing. Sergio Navarro Hudiel 21 La distancia de frenado df, depende de muchos factores: la fricción entre llantas y pavimento; el peso del vehículo; el número de ejes; el tipo de pavimento; etc. Sin embargo, estableciendo ciertas condiciones, es posible calculas dicha distancia. La potencia de frenado del vehículo y la fricción longitudinal de las llantas y el pavimento, controlan su capacidad para disminuir la velocidad o parar. Un vehículo que se aproxima a un ALTO con el motor desengranado y sin la aplicación de los frenos, es desacelerado solamente por la resistencia al rodamiento y la resistencia del aire. Cuando la anterior maniobra es realizada por el vehículo con el motor engranado, la desaceleración se lleva a cabo con la resistencia al rodamiento, la resistencia del aire y la resistencia del motor. Ensayos hechos para medir la desaceleración con el vehículo engranado y sin la aplicación de los frenos, indican que ella varía de 3.5 km / h / s a 1.4 km / h / s, para velocidades comprendidas entre 110 km / h y 30 km / h, respectivamente. Adicionalmente, si se aplican los frenos, aparece una cuarta resistencia, denominada resistencia por fricción de frenado. En el caso de que los frenos sean aplicados súbitamente, las llantas quedaran bloqueadas o inmovilizadas y el vehículo derrapara. La longitud de las huellas dejadas por las llantas sobre el pavimento, permitirá conocer la velocidad que traía el vehículo al inicio del derramamiento. Por lo tanto, la distancia de frenado df, es recorrida por el vehículo en movimiento uniformemente desacelerado, y puede ser calculada a partir de la acción mecánica de pisar los frenos en una superficie horizontal, despreciando las resistencias al rodamiento, del aire y el motor En la siguiente figura ilustra la relación que existe entre la velocidad, el tiempo y la distancia, en movimiento uniformemente desacelerado. Esta demostración según al y Mayor La ecuación de la recta es igual a V = V0 - at Donde : v = Velocidad después de un tiempo v0 = Velocidad en el momento de aplicar los frenos a = tasa de desaceleración Si al final del frenado se tiene una velocidad vf, entonces V = V0 - at: El área bajo la recta representa la distancia de frenado, esto es: df = vf t + 1/2(V0 - Vf) Finalmente, df = V0 (tpr) + V2 0 254 (f1 ± p) Donde tpr representa el tiempo de percepción - reacción de la situación específica analizada Para fines de proyectos pueden tomarse estos coeficientes de fricción. Para condiciones de pavimento mojado y sin pendiente se pueden considerar estas Velocidad de Percepción reacción Coeficiente de fricción Distancia de Distancia de parada Dp (metros)
  22. 22. Universidad Nacional de Ingeniería (UNI - Norte) Ing. Sergio Navarro Hudiel 22 proyecto Tiempo Distancia longitudinal frenado km /h t pr (s) d (pr) m f1 df (m) calculada proyecto 30 2.5 20.8 0.400 8.9 29.7 30 40 2.5 27.8 0.380 16.6 44.4 45 50 2.5 34.7 0.360 27.3 62 60 60 2.5 41.6 0.340 41.7 83.3 85 70 2.5 48.6 0.325 59.4 108 110 80 2.5 55.5 0.310 81.3 136.8 135 90 2.5 62.5 0.305 104.6 167.1 165 100 2.5 69.4 0.300 131.2 200.6 200 110 2.5 76.3 0.295 161.5 237.8 240 120 2.5 83.3 0.290 195.5 278.8 280 5. Volúmenes de tránsito Se define como volumen de transito, como el número de vehículos que pasan por un punto o sección transversal dado, durante un periodo de tiempo y se expresa como: Q= N/T donde, Q: es el número de vehículos que pasan por unidad de tiempo N: es el número de vehículos que pasan T: es el periodo determinado (Unidad de tiempo). Dependiendo de la duración del lapso de tiempo se tienen los siguientes volúmenes de transito:  Transito Anual  Transito mensual  Transito semanal  Transito diario  Transito horario  TQ (Inferior a una hora) Transito Promedio Diario (TPD): se define como el numero de vehículos que pasan durante un periodo dado (en días completos) igual o menor que un año y mayores que un día, dividido por el numero de días del periodo. De manera general este se expresa como: TPD = N/(T) ; 1 dia < T < 1 año N: representa el numero de vehiculos que pasan durante T dias. De acuerdo al numero de dias del periodo, se representan los siguientes volumenes de transito promedio diario, dados en vehiculos por dia. Transito Promedio Diario Anual (TPDA): TPDA = TA/365 Transito Promedio Diario Mensual (TPDM) : PTDM = TM/30 Transito Promedio Diario Semanal (TPDS): TPDS = TS/7 Los medios físicos y estáticos del transito tales como las carreteras, calles, intersecciones entre otros. Están sujetos a ser solicitados y cargados por volúmenes de transito. Las distribuciones temporales de los volúmenes de transito son el producto de los estilos y formas de vida que hacen que la gente sigan determinando patrones de viaje basados en el tiempo, realzando sus
  23. 23. Universidad Nacional de Ingeniería (UNI - Norte) Ing. Sergio Navarro Hudiel 23 desplazamientos en ciertas épocas del año y en determinados días de la semana e incluso a horas especificas de la misma. Al proyectar la construcción de una carretera o calle, la selección del tipo de vialidad, las intersecciones y los servicios dependen fundamentalmente del volumen de transito o demanda que circulara durante un intervalo de tiempo dado, de su variación, de su tasa de crecimiento y de su composición. El volumen de tráfico y su comportamiento son los que definen los alcances y las demandas de un proyecto vial, por lo que se debe dar importancia a la determinación del volumen de tránsito, los tipos de vehículos, el comportamiento de éstos y sus formas de operación, como así también a las características socioeconómicas de los usuarios, a las características particulares de los vehículos y a las formas de explotación de los mismos. Las estimaciones de las cantidades y características del tráfico se logran sobre la base de las características topográficas de los tramos de carretera, de la geometría de la vía, de las condiciones del flujo vehicular, y de la circulación vial y peatonal la carretera en estudio. Para la determinación y proyección del volumen de tráfico y los tipos de vehículos que circulan por la vía en estudio, se pueden realizar análisis de la información existente en el Sistema Nacional de Conteos Volumétricos de Tránsito (SNCVT), desarrollado por el Ministerio de Transporte e Infraestructura (MTI). Debemos reconocer que El mejoramiento sostenido de la economía nacional genera el incremento de la circulación vehicular en los diferentes corredores del país. También es necesario conocer la clasificación vehicular del MTI en función de los diagramas de carga permisible, esta clasificación puede verse en la tabla siguiente: Los errores que se comenten en la determinación de estos datos ocasionarán que la carretera o calle funcione durante un periodo de proyecto, bien con volúmenes de transito muy inferiores a aquellos para los que se proyecto, o mal con problemas de congestionamiento por volúmenes de transito alto muy superiores a los proyectados. Conteo o Aforo: en ingeniería de transito, la medición básica mas importante es el conteo o aforo, ya sea de vehículos, ciclistas, pasajeros y/o peatones. Los conteos se realizan con el fin de obtener estimaciones de:  Volumen  Tasa de flujo  Demanda  Capacidad Estos cuatro parámetros se relacionan estrechamente entre si y se expresan en las mismas unidades similares, sin embargo no significan lo mismo. El volumen: es el numero de vehículos o personas que pasan por un punto durante un tiempo especifico. Tasa de flujo: es la frecuencia a la cual pasan vehículos durante un tiempo menor a una hora. La demanda: es el número de vehículos que desean viajar y pasan por un punto en un tiempo específico.
  24. 24. Universidad Nacional de Ingeniería (UNI - Norte) Ing. Sergio Navarro Hudiel 24 La capacidad: es el numero máximo de vehículos que pueden pasar por un punto durante un tiempo determinado. En general los volúmenes pueden ser: 1. Tránsito anual (TA): Es el número total de vehículos que pasan durante un año. En este caso T=1 año. 2. Tránsito mensual (TM): Es el número total de vehículos que pasan durante un mes. En este caso T=1 mes. 3. Tránsito semanal (TS): Es el número total de vehículos que pasan durante una semana. En este caso T=1 semana. 4. Tránsito diario (TD): Es el número total de vehículos que pasan durante un día. En este caso T=1 día. 5. Tránsito horario (TH): Es el número total de vehículos que pasan durante una hora. En este caso T=1 hora. 5.1 Volúmenes de Transito Horario Con base en la hora seleccionada se definen los siguientes volúmenes de transito horario, dados en vehículos por hora: 1. Volumen Horario Máximo Anual (VHMA): es el máximo volumen horario que ocurre en un punto o sección de un carril o de una calzada durante un año determinado. Es la hora de mayor volumen de las 8760 horas del año. 2. Volumen Horario de Máxima Demanda(VHMD): es el máximo numero de vehículos que pasan por un punto o sección de un carril o de una calzada durante 60 minutos consecutivos. 3. Volumen Horario de Proyecto (VHP): es el volumen de transito horario que servirá de base para determinar las características geométricas de la vía. Básicamente este se proyecta como un volumen horario pronosticado. 5.2 Hora pico y sus variaciones La hora pico es la hora máxima demanda vehicular , para una calle, puede llegar a ser repetitiva durante varios días de la semana. Sin embargo, puede ser diferente de un tipo de calle a otro para el mismo periodo máximo. Por lo que es necesario realizar la planeación de los controles de transito tales como:  Prohibiciones de estaciones  Prohibiciones de ciertos movimientos de vueltas  Disposiciones de los tiempos de semáforos. 5.3 Factor de Hora de Máxima Demanda (FHMD) o Factor Pico Horario
  25. 25. Universidad Nacional de Ingeniería (UNI - Norte) Ing. Sergio Navarro Hudiel 25 Se le llama así a la relación entre el volumen horario de máxima demanda (VHMD) y el volumen máximo (Vmax) que se representa durante un periodo dado dentro de dicha hora, este se representa a través de la ecuación: FHMD = VHMD/(N * Vmax) Donde, N: es el número de periodos durante la hora de máxima demanda. Los periodos dentro de la hora de máxima demanda pueden ser de 5,10 o 15 minutos, utilizando este último con mayor frecuencia en cuyo caso de la hora de máxima demanda es FMHD = VHMD/ (4 * V15 max) Para el periodo de 5 minutos el factor de la hora de máxima demanda es FHMD = VHMD/ (12 * V5 max) El factor de la hora de máxima demanda es un indicador de las características del flujo de transito en periodos máximos. Su mayor valor es la unidad, lo que significa i que existe una distribución uniforme de flujos máximos durante toda la hora. Valores bastantes menores que la unidad indican concentraciones de flujos máximos en periodos cortos dentro de la hora. Es común estudiar esta variación que no es cíclica solo para las horas pico ni para todas las vias urbanas. Las variaciones en la intensidad del tráfico durante la hora pico puede tener valores bastante altos en algunas fracciones de la hora y relativamente bajos en otras. Este comportamiento se cuantifica a través del factor pico horario. Este es un indicador de las características del flujo de transito en periodos de máxima demanda. Teóricamente el Fph varía entre 0.25 -1. Un fph de 1 indica un tráfico completamente uniforme en toda la hora pico. Valores menores indican concentraciones de flujos máximos en periodos cortos dentro de la hora. En general este está alrededor de 0,85; este es un valor aproximado del 30 % del volumen total de la hora pico. El factor pico horario como se menciono anteriormente es el 30 % del volumen total de la hora pico. Este factor es de vital importancia en el diseño de semáforos e intersecciones. Por supuesto, la variación de este estará en función del tamaño de la ciudad, ya que cuanto menor sea esta, menor será la duración del periodo pico. Es importante mencionar la importancia de la nomenclatura de las horas picos ya que la práctica común es a identificar esta en periodos de una hora cerrados ejemplo de 04:00-05:00, 05:00-06;00. Para efectos de ejemplo y por la cantidad de datos presentes trabajaremos en periodos de cinco y quince minutos. Ejemplo. Determine la hora pico para los siguientes valores.
  26. 26. Universidad Nacional de Ingeniería (UNI - Norte) Ing. Sergio Navarro Hudiel 26 Hora Volumen (Q5) V15 12:00 12:05 102 314 12:05 12:10 104 12:10 12:15 108 12:15 12:20 152 476 12:20 12:25 158 12:25 12:30 166 12:30 12:35 171 550 12:35 12:40 187 12:40 12:45 192 12:45 12:50 206 693 12:50 12:55 223 12:55 13:00 264 13:00 13:05 327 825 13:05 13:10 291 13:10 13:15 207 13:15 13:20 146 363 13:20 13:25 112 13:25 13:30 105 Total 3221 Volumen Hora Pico 2544 V15 = 825 FPH = 0.77 V5 = 327 FPH = 0.65 El hecho de que el factor pico horario sea menor para intervalos de cinco minutos indica que el flujo de paso es corto en periodos cortos. Existe un flujo más uniforme al estudiar periodos de quince minutos. Gráficamente puede apreciarse mejor el comportamiento vehicular.
  27. 27. Universidad Nacional de Ingeniería (UNI - Norte) Ing. Sergio Navarro Hudiel 27 0 50 100 150 200 250 300 350 Volumen (Q5) Determine el factor pico horario y cree los histogramas Hora Vol Dia 1 Dia 2 07:00 - 07:05 81 50 07:05-07:10 58 50 07:10-07:15 58 42 07:15 – 07:20 122 27 07:20 – 07:25 97 63 07:25-07:30 83 63 07:30-07:35 114 63 07:35-07:40 78 49 07:40-07:45 78 49 07:45-07:50 78 38 07:50-07:55 63 38 07:55-08:00 93 38 08:00-08:05 112 38 08:05-08:10 89 123 08:10-08:15 51 160 08:15-08:20 28 102 08:20-08:25 28 74 08:25-08:30 55 25 Gráficamente los histogramas se aprecian en la siguiente tabla Dia V5 V15 VTHP FPh Real V5 FPh Real V15 I 122 302 1065 0.727 0.882 II 160 385 835 0.435 0.542
  28. 28. Universidad Nacional de Ingeniería (UNI - Norte) Ing. Sergio Navarro Hudiel 28 07:15–07:20 07:20–07:25 07:25-07:30 07:30-07:35 07:35-07:40 07:40-07:45 07:45-07:50 07:50-07:55 07:55-08:00 08:00-08:05 08:05-08:10 08:10-08:15 08:15-08:20 08:20-08:25 08:25-08:30 Volumen de Vehiculos Dia 1 Volumen de Vehiculos 07:15–07:20 07:20–07:25 07:25-07:30 07:30-07:35 07:35-07:40 07:40-07:45 07:45-07:50 07:50-07:55 07:55-08:00 08:00-08:05 08:05-08:10 08:10-08:15 08:15-08:20 08:20-08:25 08:25-08:30 Volumen de Vehiculos Dia 2 Volumen de Vehiculos
  29. 29. Universidad Nacional de Ingeniería (UNI - Norte) Ing. Sergio Navarro Hudiel 29 5. 3 Composición de los volúmenes de tránsito La composición vehicular se mide en términos de porcentaje con respecto al volumen total por ejemplo el porcentaje buses, camiones, etc. En los países de desarrollados con mayor grado del parque automotor, los porcentajes de autobuses y camiones en los volúmenes de transito son bajos. Caso contrario en los países poco desarrollados en los cuales este porcentaje es mayor, el que a su ves constituye vehículos representativos usados como indicadores para diseños de carreteras. Observemos la siguiente tabla donde se muestra una clasificación realizada por una consultroa Tipo de Vehículos Malpaisillo – Los Zarzales TPDA 2005 % Vehículos de Pasajeros: AP2 Autos 84 9.77 CJV2 Camionetas/Jeep/Van 396 46.04 MB2 Buses pequeños 36 4.19 AB2 Buses/Autos Camiones dos Ejes 87 10.12 Vehículos de Carga: C2LI V Camiones C2 Liviano (dos ejes) 81 9.42 C2 Camiones C2 (dos ejes) 100 11.63 C3 Camiones C3 (tres ejes) 15 1.74 TS32 Camiones Tx-Sx (<=5e)* 61 7.09 TOTAL 860 100 * Fuente: Consultora Prointec & Edico, S.A. Existe información histórica existente de las Estaciones de Conteos Volumétricos de Tráfico del Sistema de Administración de Pavimentos – SAP, de la División General de Planificación - DGP del Ministerio de Transporte e Infraestructura - MTI, localizadas en la red de Carreteras que aportarán parte de sus flujos vehiculares actuales a la corriente vehicular de las Carreteras. Estos archivos podrán descargarse desde los enlaces de ubicados en el blog docente. 5.4 Características de los volúmenes de tránsito Los volúmenes de tránsito siempre deben ser considerados como dinámicos, por lo que solamente son precisos para el periodo de duración de los aforos. Sin embargo, debido a que sus variaciones son generalmente rítmicas y repetitivas, es importante tener un conocimiento de sus características, para así programar aforos, relacionar volúmenes en un tiempo y lugar con volúmenes de otro tiempo y lugar, y prever con la debida anticipación la actuación de las fuerzas dedicadas al control del tránsito y labor preventiva, así como las de conservación.
  30. 30. Universidad Nacional de Ingeniería (UNI - Norte) Ing. Sergio Navarro Hudiel 30 Por lo tanto, es fundamental, en la planeación y operación de la circulación vehicular, conocer las variaciones periódicas de los volúmenes de tránsito dentro de las horas de máxima demanda, en las horas de día, en los días de la semana y en los meses del año. Aún más, también es importante conocer las variaciones de los volúmenes de tránsito en función de su distribución por carriles, su distribución direccional y su composición. En los estudios de volúmenes de tránsito es muy útil conocer la composición y variación de los distintos tipos de vehículos. La composición vehicular se mide en términos de porcentajes sobre el volumen total. Por ejemplo, porcentaje de automóviles, de autobuses y de camiones. En los países más adelantados, con un mayor grado de motorización, los porcentajes de autobuses y camiones en los volúmenes de tránsito son bajos. En cambio, en países con menor grado de desarrollo, el porcentaje de estos vehículos grandes y lentos es mayor. El transito que circula por una infraestructura vial no es uniforme a través del tiempo ni con respecto al espacio, ya que hay variaciones de un mes a otro, variaciones diarias, variaciones horarias, variaciones en intervalos de tiempo menor a la hora y variaciones en la distribución del transito en los carriles. Estas variaciones son el reflejo de las actividades sociales y económicas de la zona en estudio. Es de suma importancia considerar estas fluctuaciones en la demanda del transito si se desea que las infraestructuras viales sean capaces de dar cabida a las demandas vehiculares máximas. Variaciones en el tiempo  Estaciónales y mensuales  Diarias  Horarias  Intervalos menores a la hora Variaciones en el espacio  Distribución por sentidos  Distribución por carriles Variación en composición  Automobiles y pick up  Vehículos recreativos  Camiones  Autobuses 5.4.1 Distribución y composición del volumen de tránsito. La distribución de los volúmenes de tránsito por carriles debe ser considerada, tanto en el proyecto como en la operación de calles y carreteras. Tratándose de tres o más carriles de operación en un sentido, el flujo se asemeja a una corriente hidráulica. Así, al medir los volúmenes de tránsito por carril, en zona urbana, la mayor velocidad y capacidad, generalmente se logran en el carril del medio; las fricciones laterales, como paradas de autobuses y taxis y las vueltas izquierdas y derechas causan un flujo más lento en los carriles extremos, llevando el menor volumen el carril cercano a la acera.
  31. 31. Universidad Nacional de Ingeniería (UNI - Norte) Ing. Sergio Navarro Hudiel 31 En carretera, a volúmenes bajos y medios suele ocurrir lo contrario, por lo que se reserva el carril cerca de la faja separadora central para vehículos más rápidos y para rebases, y se presentan mayores volúmenes en el carril inmediato al acotamiento. En autopistas de tres carriles con altos volúmenes de tránsito, rurales o urbanas, por lo general hay mayores volúmenes en el carril inmediato a la faja separadora central. En cuanto a la distribución direccional, en las calles que comunican el centro de la ciudad con la periferia de la misma, el fenómeno común que se presenta en el flujo de tránsito es de volúmenes máximos hacia el centro en la mañana y hacia la periferia en las tardes y noches. Es una situación semejante al flujo y reflujo que se presenta los fines de semana cuando los vacacionistas salen de la ciudad el viernes y sábado y regresan el domingo en la tarde. Este fenómeno se presenta especialmente en arterias del tipo radial. En cambio, ciertas arterias urbanas que comunican centros de gravedad importantes, no registran variaciones direccionales muy marcadas en los volúmenes de tránsito. La distribución direccional es bastante equilibrada, tanto en las horas de máxima demanda de la mañana, como en las de la tarde, es decir, no hay mucha diferencia entre los volúmenes en uno u otro sentido. Se han estudiado cuáles son los días de la semana que llevan los volúmenes normales de tránsito. Así, para carreteras principales de lunes a viernes los volúmenes son muy estables los máximos, generalmente se registran durante el fin de semana, ya sea el sábado o el domingo, debido a que durante estos días por estas carreteras circula una alta demanda de usuarios de tipo turístico y recreacional. En carreteras secundarias de tipo agrícola, los máximos volúmenes se presentan entre semana. En las calles de la ciudad, la variación de los volúmenes de tránsito diario no es muy pronunciada entre semana, esto es que están más o menos distribuidos en los días laborales, sin embargo, los más altos volúmenes ocurren el viernes. El patrón de variación de cualquier vialidad no cambia grandemente de año a año, a menos que ocurran cambios importantes en suelo, en los usos de la tierra, o se construyan nuevas calles o carreteras que funcionen como alternas. También vale la pena mencionar, con referencia a la variación diaria de los volúmenes de tránsito tanto a nivel urbano como rural, que se presentan máximos en aquellos días de eventos especiales como Semana Santa, Navidad, fin de año, competencias deportivas nacionales e internacionales, etc. Hay meses que las calles y carreteras llevan mayores volúmenes que, presentando variaciones notables. Los más altos volúmenes de tránsito se registran en Semana Santa, en las vacaciones escolares y a fin de año por las fiestas y vacaciones navideñas del mes de diciembre. Por razón los volúmenes de tránsito promedio diarios que caracterizan cada mes son diferentes, dependiendo también, en cierta manera, de la categoría y del tipo de servicio que presten las calles y carreteras.
  32. 32. Universidad Nacional de Ingeniería (UNI - Norte) Ing. Sergio Navarro Hudiel 32 5.5 Volúmenes a futuro El objetivo principal es la cuantificación de los volúmenes de tránsito que serán atraídos, generados y desarrollados por el proyecto. La práctica normal de las proyecciones del tráfico es desarrollada en base a estimaciones de viajes. Algunos factores utilizados para las proyecciones del tráfico y que impactan fuertemente; son el crecimiento poblacional, el consumo de combustible, el parque automotor y el Producto Interno Bruto (PIB). Mínimas variaciones en los datos que se asumen para los crecimientos de las TAC (Tasa Anual de Crecimiento) poblacionales y de crecimiento económico, pueden provocar cambios significativos en el volumen vehicular proyectado y su composición. Estas premisas son de mucha importancia para el diseño de los espesores de pavimento, debido a que estos cambios provocan alteraciones en las concentraciones e intensidades del tráfico. Es por ello que los volúmenes de tráfico en el año horizonte, su comportamiento y composición, son los elementos que definen las características geométricas y estructurales con que será diseñada la nueva vía. El comportamiento de cualquier fenómeno ó suceso estará naturalmente mucho mejor caracterizado cuando se analiza todo su universo. En este caso, el tamaño de su población está limitado en el espacio y en el tiempo por las variables asociadas al mismo. Con respecto a volúmenes de tránsito, para obtener el tránsito promedio diario anual, TPDA, es necesario disponer del número total de vehículos que pasan durante el año por el punto de referencia, mediante aforos continuos a lo largo de todo el año, ya sea en periodos horarios, diarios, semanales ó mensuales. Muchas veces esta información anual es difícil de obtener, al menos en todas las vialidades por los costos que ello implica, sin embargo se pueden obtener datos en las casetas de cobro para las carreteras de cuota y mediante contadores automáticos instalados en estaciones maestras de la gran mayoría de las carreteras de la red vial primaria de la nación. Las variaciones del tránsito dependen del tipo de la ruta, según las actividades que prevalezcan en ellas (agrícola, turística, comercial, etc). Así las Zonas Agrícolas presentan variaciones periódicas dentro de la época de cosecha extraordinaria poco transito en ciertas horas de la noche y en algunas horas del día puede llegar a saturarse el Tráfico. En el caso de las turísticas durante de los días de semanas existe un tráfico normal pero los sábado y domingos puede llegar a volúmenes En Zonas urbanas para el caso de intersecciones, se acostumbra a tomar datos de volúmenes de transito según sus movimientos direccionales. Uno de los factores más importantes que debe considerarse en el análisis de la sección transversal de un camino y en general en un proyecto de todo tipo de obra vial es estimar el volumen de transito que circula y circulara a lo largo de la misma. El monitoreo permanente de las infraestructuras viales proporciona la información básica para la toma de decisiones respecto a su mantenimiento y ampliación. Existen dos métodos básicos de aforo, el mecánico, que es aquel que realiza los aforos automáticamente y el manual.
  33. 33. Universidad Nacional de Ingeniería (UNI - Norte) Ing. Sergio Navarro Hudiel 33 Los anteriores métodos permiten conocer el grado de ocupación y las condiciones en que operan las vialidades; así como el análisis de la evolución histórica de la demanda permite definir las tendencias de crecimiento y el momento a partir del cual ciertos segmentos dejaran de prestar un servicio adecuado, convirtiéndose en cuellos de botella que propicien el estancamiento del desarrollo en lugar de propiciarlo. Con el objeto de actualizar y detallar las características de transito, en un tramo de carretera deben realizarse aforos de corta duración bajo la observación de importantes aspectos locales como puede ser el entorno agrícola, en cuyo caso ha de procurarse realizar aforos en las épocas de siembra y cosecha; o si la zona es de influencia turística, estudiar los periodos normales y los de mayor afluencia del turismo. No se ha establecido una duración estándar para efectuar un aforo de transito, esto supone una cierta libertad para elegirlo. El criterio que debe seguirse en la elección debe considerar el grado de precisión que se desee y la variabilidad de los volúmenes a lo largo de la semana, en general, se recomienda periodos de tres horas y cinco o siete días. Los aforos de tres horas se realizan dentro del periodo de mayor demanda y sirven para determinar el volumen de la hora de máxima demanda, así como para estimar la composición vehicular. Los aforos de 15 horas se realizan de siete de la mañana a diez de la noche en lugares con gran variabilidad en él transito durante el transcurso del día. Los aforos de 48 horas se efectúan con medios mecánicos y deben realizarse en días hábiles. Los aforos de cinco o siete días se efectúan también con medios mecánicos y deben abarcar también los días sábado y domingo. Los puntos de medición o estaciones de aforo han de corresponder a puntos importantes y representativos del tramo. Una carretera entre dos centros de población puede tener dos caminos alimentadores, en este caso se recomienda contar con tres puntos de medición, con este sistema se puede determinar de manera confiable los niveles promedio de transito en ambas direcciones. La demanda de transporte es producto de la interacción en el espacio de las actividades socioeconómicas y él pronostico de su magnitud es decisivo para predecir los volúmenes de Tráfico que se manifestaran en una instalación de transporte cualquiera. El estudio de la evolución de la demanda de transporte puede efectuarse a partir de dos perspectivas: desagregada y agregada. La primera, que se basa en el análisis del comportamiento individual para estimar la magnitud de la demanda total de un sistema, constituye un enfoque de reciente aparición que aun no se aplica en forma generalizada en países en vías de desarrollo. Por sus menores requerimientos en materia de información, en estos países se usa el enfoque desagregado que pronostica directamente la demanda futura a partir de los valores conocidos de variables de interés. En el campo de las carreteras, algunos modelos de frecuente utilización son los siguientes: A. Modelos de crecimiento lineal Es un método que supone en la demanda en base a una tasa de interés simple. Es el método que actualmente emplea la Secretaria de Comunicaciones y Transportes, su expresión matemática es: Tn = To (1 + r / 100 * n) Donde:
  34. 34. Universidad Nacional de Ingeniería (UNI - Norte) Ing. Sergio Navarro Hudiel 34 Tn: transito en el año To: transito en el año o r: tasa de crecimiento anual del tránsito en porcentaje B. Modelos de crecimiento exponencial Son los modelos que anteriormente se usaban, y son de la forma: Tn = To (1 + r / 100)^n Donde: Tn: transito en el año n To: transito en el año o r: tasa de crecimiento anual del tránsito en porcentaje C. Modelos logísticos Su expresión analítica es la siguiente: Tn = Tmax / (1 + e + Bn) Donde: Tn: transito en el año n Tmax: transito máximo que puede atender la instalación analizada B: parámetros estadísticos e: 2.71828 Según este modelo, independientemente del valor de n, Tn nunca podrá exceder el valor de Tmax. D. Modelos de crecimiento por analogía La evolución de la demanda en una instalación dada se aplica en función del crecimiento ya registrado en alguna otra instalación o país determinado, con condiciones análogas a las de la instalación en estudio pero en un estado más avanzado de desarrollo. E. Modelos de crecimiento con base en variables. Variables de mayor jerarquía, tales como producto interno bruto (PIB), población (P), empleo, etc. en estos casos, el crecimiento del tránsito se escribe como: Tn = f (PIB, P, etc) Y el problema consiste, por una parte, en predecir la evolución de las variables agregadas, y por otra parte determinar la expresión matemática que sirva para predecir tránsitos de manera confiable, lo que generalmente se lleva a cabo con ayuda técnica estadística. 5.6 Incremento del tránsito Según Cal y Mayor el incremento del tránsito (IT) es el volumen de tránsito que se espera use la nueva carretera en el año futuro seleccionado como de proyecto. Este incremento se compone del crecimiento normal del tránsito (CNT) del tránsito generado (TG) y del tránsito desarrollado. Es importante describir que el Tránsito Actual: Es el volumen de transito que usara la nueva carretera o una carretera mejorada. Este se compone del tránsito existente (TE) antes de las
  35. 35. Universidad Nacional de Ingeniería (UNI - Norte) Ing. Sergio Navarro Hudiel 35 mejoras; más el transito atraído (TAt) a ella de otras, una vez finalizada (TD). Es el tráfico que se produce en la vía independiente de las condiciones existentes geométricas y estructurales. Cuando se lleva a cabo la sustitución de una carretera S por otra C en mejor estado, sirviendo ambas a los mismos centros de población, se tiene la existencia de un transito de vehículos, previo a la construcción de la nueva carretera o a la modernización de la existente, llamado transito normal. Si no se construye la carretera C, él transito en la carretera actual aumentara de acuerdo a una tasa de crecimiento dada, cuyo valor seria completamente distinto si se llevara a cabo el proyecto. De estas observaciones se ha determinado la existencia de tres conceptos básicos en la tipología del transito relacionado con cualquier proyecto. Estos son Tránsito normal: Es aquel que circula normalmente por la carretera. El crecimiento normal del tránsito es el incremento del volumen debido al aumento en número y uso de vehículos de motor. El crecimiento del tránsito debido al desarrollo normal del tránsito. Transito inducido: Es aquel transito que no se hubiera presentado sin el proyecto; aparecen gracias a la disminución de los costos de operación de los vehículos y debido al mejoramiento en el uso del suelo adyacente al camino. Transito desviado: Corresponde a aquel existente en otras vías de transporte como rutas alternas, ríos, ferrocarriles y aviones, que dada la reducción de los costos de operación en la nueva carretera se transfiere a esta. 5.6.1 El crecimiento normal del tránsito (CNT) Es el incremento del volumen de tránsito debido al aumento normal en el uso de los vehículos. El deseo de las personas por movilizarse, la flexibilidad ofrecida por el vehículo y la producción industrial de más vehículos cada día, hacen que esta componente del tránsito siga aumentando. Sin embargo, deberá tenerse gran cuidado en la utilización de los indicadores del crecimiento del parque vehicular nacional para propósitos de proyecto, ya que no necesariamente reflejan las tasas de crecimiento en el área local bajo estudio, aunque se ha comprobado que existe cierta correlación entre el crecimiento del parque vehicular y el crecimiento del TPDA. El incremento del tránsito (IT) se expresa así: IT = CNT + TG + TD 5.6.1 El tránsito generado (TG) Consta de aquellos viajes vehiculares, distintos a los del transporte público, que no se realizarían si no se construye la nueva carretera. El tránsito generado se compone de tres categorías: el tránsito inducido, o nuevos viajes no realizados previamente por ningún modo de transporte; el tránsito convertido, o nuevos viajes que previamente se hacían masivamente en taxi, autobús, tren, avión o barco, y que por razón de la nueva carretera se harían en vehículos particulares; y el tránsito trasladado, consistente en viajes previamente hechos a destinos completamente diferentes, atribuibles a la atracción de la nueva carretera y no al cambio en el uso del suelo. Al tránsito generado se le asignan tasas de incremento entre el 5 y el 25 % del
  36. 36. Universidad Nacional de Ingeniería (UNI - Norte) Ing. Sergio Navarro Hudiel 36 tránsito actual, con un periodo de generación de uno ó dos años después de que la carretera ha sido abierta al servicio. Es el tráfico compuesto por los viajes que se producirán debido al desarrollo de nuevas áreas en la zona de influencia del proyecto o por mejoramiento de las condiciones socioeconómicas del país. 5.6.2 El tránsito desarrollado (TD) Es el incremento del volumen de tránsito debido a las mejoras en el suelo adyacente a la carretera. A diferencia del tránsito generado, el tránsito desarrollado continua actuando por mucho años después que la nueva carretera ha sido puesta al servicio. El incremento del tránsito debido al desarrollo normal del suelo adyacente forma parte del crecimiento normal del tránsito, por lo tanto, éste no se considera como una parte del tránsito desarrollado. Pero la experiencia indica que en carreteras construidas con altas especificaciones, el suelo lateral tiende a desarrollarse más rápidamente de lo normal, generando valores del orden del 5 % del tránsito actual. 5.6.3 Tránsito a futuro Los volúmenes de tránsito futuro (TF), para efectos de proyecto se derivan a partir del tránsito actual (TA) y del incremento del tránsito (IT), esperado al final del periodo ó año meta seleccionado. De acuerdo a esto, se puede plantear la siguiente expresión: TF = TA + IT Sustituyendo en la ecuación del tránsito futuro (TF), encontramos que: TF = TA + IT TF = (TE + TAt) + (CNT + TG + TD)
  37. 37. UNI (Norte) - Ingeniería de Tránsito – Ing. Sergio Navarro Hudiel Ing. Sergio Navarro Hudiel 37 El pronóstico de los volúmenes de transito futuro, por ejemplo el TPDA del año 201, deberá basarse no solamente en el volumen normales actuales, sino también en los incrementos del transito que se espera utilicen la nueva carretera proyectada o la existente. Los volúmenes de transito futuro (TF) para efectos de proyecto se obtendrán de apartir del transito actual (TA) y del incremento del transito (IT) esperados al final del periodo o anos metra que seleccionemos. En base a esto podemos plantear que: TF= TA+IT Para la estimación del transito atraído se debe tener un conocimiento completo de las condiciones locales motivados por una mejora en los tiempos de recorrido y en la comodidad. A este volumen de transito también se le conoce transito desviado. En base a lo antes mencionado establecemos que: TA=TE+TAt .Por lo tanto: T=CNT+TG+TD Sustituyendo: TF=(TE+TAT)+(CNT+TG+TD) También se define el factor de proyección FP del transito como la relación del TF al TA FP= TF/TA FP= TA+IT/TA= TA+CNT+TG+TD/TA FP=1+CNT/TA+TG/TA+TD/TA El factor de la proyección FP, deberá especificarse para cada ano futuro. El valor utilizado sobre la base de un periodo de proyecto de 20 anos (intervalo de 1.5 a 2.5) TF= (FP)(TA) 5.7 Tránsito Promedio Diario (TPDA) Este es uno de los elementos primarios más importantes, el cual se define cono el volumen total de vehículos que pasan por un punto o sección en un tiempo determinado, el cual es mayor de un día o menor o igual a un año, dividido por el número de días comprendidos en dicha medición. El TPDA se ha tomado como un indicador numérico para diseño, tanto por constituir una medida característica de la circulación de vehículos como por su facilidad de obtención. Es muy valioso indicador en la cantidad de vehículos de diferentes tipos y funciones que se sirve de la carretera existente como su tránsito normal y que continuar haciendo uso de dicha carretera una vez que esta sea ampliada o mejorada, o bien la que se estima utilizara la carretera al entrar en servicio para los usuarios. El cálculo del TPDA para cada uno de los corredores de Nicaragua sirve como parámetro para la planeación de las futuras intervenciones en la red vial.
  38. 38. UNI (Norte) - Ingeniería de Tránsito – Ing. Sergio Navarro Hudiel Ing. Sergio Navarro Hudiel 38 Aun y cuando la mayoría de los accidentes son causados por el comportamiento de conductores y peatones, la probabilidad de accidentes y su severidad puede ser reducida con el uso de equipos para el control de tránsito y un buen diseño Geométrico. Se define el volumen de tránsito promedio diario (TPD), como el número total de vehículos que pasan durante un periodo dado igual o menor a un año y mayor que un día, dividido entre el número de días del periodo. De a cuerdo al número de días de este periodo, se presentan los siguientes volúmenes de transito promedio diarios, dados en vehículos por día. Tránsito promedio diario anual (TPDA) TPDA = TA/365 Transito promedio diario mensual (TPDM) TPDM = TM/30 Transito promedio diario semanal (TPDS) TPDS = TS/7 5.8 Ejercicios En la siguiente tabla se muestran los volúmenes de tránsito de un mes Determine el tránsito promedio diario mensual. Determine el tránsito promedio diario semanal. Mes/ días Semanas Tránsito semanal (vehs mixtos / día) Julio (31) 1 20418 2 26514 3 25761 4 28661 5 25091 a) TPDM = 31 4 1    n i iTS b) TPDS1 = díaveh Ts i / 7  Relación entre los volúmenes de tránsito promedios diario anual y semanal. El desarrollo de cualquier suceso o fenómeno estará naturalmente mucho mejor caracterizado cuando se analiza todo su universo. En este caso de volúmenes, el tamaño de su población está limitado en el espacio y en el tiempo por las variables asociadas al mismo.
  39. 39. UNI (Norte) - Ingeniería de Tránsito – Ing. Sergio Navarro Hudiel Ing. Sergio Navarro Hudiel 39 Para obtener el transito promedio diario anual es necesario disponer del número total de vehículos que pasan durante un año por el punto de referencia, mediante aforos continuos a lo largo de todo el año, ya sea en periodos horarios, diarios, semanales o mensuales. Muchas veces esta información es difícil de obtener, al menos en todas las vialidades, por los costos que ellos implican. Sin embargo, se pueden conseguir datos en las casetas de cobro para las carreteras de cuotas y mediante contadores automáticos instalados en estaciones deseadas de la nación. En estas situaciones, muestras de los datos sujetas a las mismas técnicas de análisis permiten generalizar el comportamiento de la población. No obstante antes de generalizar los resultados, se debe analizar la variabilidad de la muestra para así estar seguros, con cierto nivel de confiabilidad, que esta se puede aplicar a otro número de casos no incluidos y que forman parte de las características de la población. Por tanto, en el análisis de volúmenes de tránsito, la media poblacional o tránsito promedios diario anual (TPDA), se estima con base en la media muestral o TPDS según la siguiente ecuación: TPDA = TPDS  A Donde: A: máxima diferencia entre TPDA y TPDS Nota: Como se puede observar, el valor de A, sumado o restado del TPDS, define el intervalo de confianza dentro del cual se encuentra el TPDA. Para un determinado nivel de confianza el valor de A es: A = K E Donde: K: # de desviaciones estándar correspondiente al nivel de confiabilidad deseado. E: error estándar de la media. E =    : Estimador de la desviación estándar poblacional ( )            1N nN n S   Donde: S: desviación estándar de la distribución de los volúmenes de tránsito diario o desviación estándar muestral. N: tamaño de la población en # de días del año. n: tamaño de la población en # de días del aforo. Por tanto, la desviación estándar muestral (S) se calcula mediante la siguiente expresión:
  40. 40. UNI (Norte) - Ingeniería de Tránsito – Ing. Sergio Navarro Hudiel Ing. Sergio Navarro Hudiel 40 S = 1 )( 1 2   n TPDSTD n i i TD i: volumen de tránsito del día i Finalmente, la relación entre los volúmenes de tránsito promedio diario anual y semanal es: TPDA = TPDS  A = TPDS  K E = TPDS  K   Nota: en la distribución normal, para niveles de confiabilidad del 90% y 95%, los valores de la constante (K) son 1.64 y 1.96 respectivamente. Se desea determinar, para los niveles de confiabilidad del 90% y 95%, los intervalos en que se encuentra el TPDA en función del TPDS, utilizando los volúmenes diarios totales que se muestran a continuación obtenidos para los 7 días desde el sábado hasta el viernes. sábado domingo lunes martes miércoles jueves viernes 12 307 11 147 10 121 9 630 8 546 9 849 10 918 a) TPDS = 7  TD t TS b) Determinación de la desviación estándar muestral (S) S = 1 )( 1 2   n TPDSTD n i i c) Determinación del estimador de la desviación estándar poblacional ( )            1N nN n S   d) Determinación de los intervalos del TPDA para niveles de confiabilidad del 90% y 95%. Para nivel de confiabilidad del 90% (K = 1.64) y para el 95 % (K = 1.96) Valor máximo y mínimo TPDA = TPDS  K   Valor mínimo  TPDA  Valor máximo
  41. 41. UNI (Norte) - Ingeniería de Tránsito – Ing. Sergio Navarro Hudiel Ing. Sergio Navarro Hudiel 41 Se presentan los volúmenes semanales en tres meses del año y se quiere determinar el intervalo del tránsito promedio diario anual en la provincia de Holguín para los niveles de confianza del 90 y 95%. De los tres meses que se presentan, cuál usted considera que es el adecuado para determinar el tránsito promedio diario anual. Justifique su respuesta. Mes Semana Tránsito Semanal Numero de días Número (Veh/semana) Marzo 1 12425 31 2 11624 3 13719 4 12824 5 12327 1 25091 Agosto 2 35220 31 3 32474 4 31823 31 1 27624 2 30784 3 22000 4 29463
  42. 42. UNI (Norte) - Ingeniería de Tránsito – Ing. Sergio Navarro Hudiel Ing. Sergio Navarro Hudiel 42 Cálculo de factores de Expansión Mes Semana Tránsito SemanalMes Semana Tránsito Semanal 1 15424 27 23418 2 16728 28 25614 3 16415 29 27516 4 14827 30 26618 5 10424 31 25091 6 11728 32 35220 7 10439 33 32474 8 11314 34 31823 9 12425 35 29427 10 11624 36 26324 11 13719 37 24715 12 12824 38 22074 13 12327 39 21981 14 28472 40 19424 15 34214 41 18716 16 27628 42 19418 17 24482 43 18473 18 18431 44 20422 19 19157 45 19744 20 18472 46 18429 21 19454 47 17716 22 21623 48 26428 23 22613 49 27624 24 22714 50 30784 25 23408 51 33424 26 23718 52 29463 TA (veh/año) = ∑TS = ∑TM = ∑TD = ∑TH 1126964 Veh/año Mes TM TPDM (veh/dia) Enero 63394 2045 Febrero 43905 1568 Marzo 62919 2030 Abril 114796 3827 Mayo 97137 3133 Junio 92453 3082 Julio 128257 4137 Agosto 128944 4159 Septiembre 95094 3170 Octubre 76031 2453 Noviembre 76311 2544 Diciembre 147723 4765 Abril Octubre Mayo Noviembre DiciembreJunio Enero Julio Febrero Agosto Marzo Septiembre
  43. 43. UNI (Norte) - Ingeniería de Tránsito – Ing. Sergio Navarro Hudiel Ing. Sergio Navarro Hudiel 43 Mes Enero 63445 2046 0.89 1.12 Febrero 61918 2211 0.97 1.04 Marzo 66258 2137 0.93 1.07 Abril 72101 2403 1.05 0.95 Mayo 69542 2243 0.98 1.02 Junio 62527 2084 0.91 1.10 Julio 72907 2351 1.03 0.97 Agosto 70897 2287 1.00 1.00 Septiembre 67880 2262 0.99 1.01 Octubre 74011 2387 1.04 0.96 Noviembre 72531 2417 1.05 0.95 Diciembre 82374 2657 1.16 0.86 836391 2291 2290 La diferencia es en truncado de TPDM El factor mensual toma las variaciones del trafico a lo lago de todo el año Lunes 1278 0.96 1.04 Martes 1083 0.81 1.23 Miércoles 1014 0.76 1.31 Jueves 1079 0.81 1.23 Viernes 1389 1.04 0.96 Sábado 1636 1.23 0.81 Domingo 1831 1.38 0.73 9310 1330 Para propositos de diseno podemos proyectar y encontrar el TPDA. Por ejemplo El dia Jueves 08 de Marzo se realizo un aforo de 24 horas cuyo volumen se indica. TPD proyecto? Datos TD (veh/dia) = 2800 Dia Lunes Fm = 0.95 Mes Noviembre Fd = 1.04 TP(Veh/dia)= 2762 TPDA =∑ TPDM/12 TMMes TPDM TPDM/ TPDA Fm = 1/TPDM/TPDA TPDA =∑ ™/365 TPD = Tdi (Fm) Fd TPD = Td Jueves (Fm Noviembre) Dia Transito Diario TD/ TPDS Fd = 1/TD/TPDS TS =∑ TD (veh/Semana) TPDS =∑ TD/7 (veh/dia)

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