Sistemas de transporte no guiados o de organización espontánea

Transcripción

1 Sistemas de transporte no guiados o de organización espontánea Análisis de sistemas de transporte Departamento de Transporte Facultad de Ingeniería - UBA Ing. Arturo Papazian apapazian@fi.uba.ar

2 Teoría del flujo vehicular Modelos de flujo vehicular Variables microscópicas Variables macroscópicas Diagrama espacio-tiempo

3 Teoría del flujo vehicular Alternativas Modelos de Flujo vehicular: Guiado: ferrocarril, subterráneo, tranvía No guiado: automotor carretero Con sobrepaso: desvíos ffcc, multicarriles Sin sobrepaso: vía única, zonas c/prohibición sobrepaso Interrumpido: semáforos, estaciones No interrumpido: tramos extensos sin detenciones Programado: Ferrocarril, subterráneo, buses Organización espontánea: automotor carretero 3

4 Teoría del flujo vehicular Principales variables VEHÍCULO (variables microscópicas): Espaciamiento (spacing) Intervalo (headway) Velocidad (speed) FLUJO (variables macroscópicas): Volumen (flow): Cantidad de vehículos pasantes por un punto durante un período de tiempo. q = N / T (veh/hora) Concentración (concentration): Cantidad de vehículos en un determinado segmento de la vía. k = N / L (veh/km) Velocidad media (mean speed) 4

5 Teoría del flujo vehicular Características microscópicas y macroscópicas v v 2 1 s i L 1 Espaciamiento (medio) s = = = N N k h i T 1 Intervalo (medio) h = = = N N q s u = h = h s v s Ejemplo: FLUJO UNIFORME SIN SOBREPASO espaciamiento: dado: k = 20 veh/km s = 1/20 km = 0,05km = 50m intervalo: dado: u = 72 km/h = 20 m/s h = 50m / 20 m/s = 2,5s volumen: q = 1 veh / 2,5s = 0,4 veh/s q = veh/h 5

6 Teoría del flujo vehicular Características microscópicas y macroscópicas La velocidad temporal media (instantánea) es la media aritmética de las velocidades de los vehículos que pasan por un punto dado: u 1 La velocidad media espacial es el promedio de las velocidades de los vehículos en una sección (basada en el promedio de los tiempos que los vehículos tardan en atravesar la sección) u 1 N us = N. x u 2 N us = N 1/ ui ti i= 1 En todo momento (salvo c/velocidad uniforme) u s <u t u = 1 N t u i N i= 1 i= 1 u 3 u 4 u 2 u 3 u 4 6

7 Flujo vehicular Características microscópicas y macroscópicas Ejemplo: para un tramo de 1km Vehículo velocidad tiempo 1 40 km/h 1,50 min 2 60 km/h 1,00 min 3 80 km/h 0,75 min promedio 60 km/h 1,08 min Velocidad temporal media = 60 km/h Velocidad media espacial = 55,4 km/h 7

8 Diagramas espacio tiempo Ejemplo fotografía observador estacionario Fuente: Transportation Egeneering & Planning C.S. Papacostas y P.D. Prevedouros 8

9 Diagramas espacio tiempo Ejemplo: Vía única en ambos sentidos 9

10 Diagramas espacio tiempo Ejemplo: Flujo autopista (carril externo) 10

11 Tránsito Tránsito medio diario Variaciones estacionales Conteos permanentes y de cobertura Factores estacionales Datos de Tránsito DNV

12 Tránsito Definiciones Volumen de tránsito: Es el número de vehículos que pasa por una sección de un camino durante un tiempo determinado. Se utiliza para: Diseño geométrico Diseño estructural Planificación vial Ejemplos: Estudios de Capacidad y Nivel de Servicio Estudios de Factibilidad (mejoras, peaje, etc.) Identificación de lugares peligrosos Estudios de operación y gestión de tránsito Estudios de necesidades viales Tránsito medio diario anual: Promedio diario anual de tránsito TMDA 365 Vi = 1 = i 365 Donde V i es el número de vehículos del día i 12

13 Tránsito Definiciones Variaciones del volumen de tránsito: Variación mensual (o estacional) caminos turísticos: picos en los meses de verano o vacaciones caminos rurales: picos en los meses de cosecha Variación diaria caminos recreacionales: picos en los fines de semana Variación horaria Autopistas y caminos urbanos: picos por la mañana y por la tarde Variación dentro de la hora pico Variación dentro de una hora, con intervalos de 15 FACTOR DE HORA PICO: FHP = volumen horario total/( 4 x volumen máximo 15 ) 0,9 13

14 Tránsito Variación mensual 14

15 Tránsito Variación horaria 15

16 Tránsito Variación dentro de la hora pico 16

17 Capacidad, costo y nivel de servicio Punto clave 17 PC 17 Las relaciones entre capacidad, costo y nivel de servicio - la indivisibilidad de la inversión sumada al efecto del palo de hockey en la función de nivel de servicio cuando el volumen se acerca a la capacidad - son los principales desafíos del diseño de sistemas de transporte. Desafíos del diseño de sistemas de transporte: Si sub-invertimos en capacidad, nuestro nivel de servicio puede resultar no competitivo. Si sobre-invertimos, el nivel de servicio puede resultar adecuado, pero los costos se incrementarán y nuestros precios pueden no ser competitivos. 17

18 Capacidad, costo y nivel de servicio Punto clave 17 PC 17 Funciones de oferta típicas 18

19 Variación de la demanda en horas pico Punto clave 18 PC 18 Hora pico de la demanda: la capacidad de diseño es una cuestión fundamental - con qué frecuencia no satisfaremos la demanda? Diferentes decisiones de capacidad 19

20 Tránsito Conteos Sistema permanente de recopilación y elaboración de datos En general, se cuenta con un sistema permanente de recopilación y elaboración de datos de tránsito, con: Estaciones Permanentes: 365 días al año volumen y/o clasificación Estaciones de Cobertura 24/48/72 horas volumen y/o clasificación 20

21 Tránsito Contadores de tránsito Para medir los volúmenes de tránsito se utilizan contadores automáticos que constan de: detectores piezoeléctricos o de tubo (mangueras) bucles cámaras de video registradores El sistema se completa con: comunicaciones software de procesamiento. 21

22 Tránsito Contadores de tránsito 22

23 Tránsito Contadores de tránsito 23

24 Tránsito Contadores de tránsito 24

25 Tránsito Contadores de tránsito Dependiendo de la configuración de los detectores, se puede medir y registrar: Volumen: número de vehículos (ejes, pares de ejes) Avance: tiempo entre 2 vehículos entre los ejes delanteros de 2 vehículos que circulan en la misma dirección (piezoeléctricos) o entre la parte delantera de un vehículo y la parte delantera del siguiente (bucles) Separación: tiempo, entre 2 vehículos entre el eje trasero de un vehículo y el eje delantero siguiente (piezoeléctricos) o entre la parte trasera de un vehículo y la parte delantera del siguiente (bucles) Clase de eje: clasificación x tipo en función de la distancia entre ejes Velocidad Longitud 25

26 Tránsito Contadores de tránsito t 1 v 1 v 2 L 2 t 2 L 1 t 3 t 4 Clase 12 Auto velocidad (v 1, v 2 ) longitud (L1, L2) avance = t3 - t1 separación = t3 - t2 26

27 Tránsito Contadores de tránsito Tipos de estudio: Volumen Clase (clasificaciones de eje) Velocidad (intervalos de velocidad) Longitud (intervalos de longitud) 27

28 Tránsito Clasificación Vehicular (DNV) SIN ACOPLADO LIVIANOS OMNIBUS CON ACOPLADO SEMIRREMOLQUE 28

29 Tránsito Clasificación Vehicular (DNV) 29

30 Tránsito Estimación del TMDA Estimación TMDA muestreo Muestreo espacial: no se necesita contar en todos los puntos de la red, sino sólo en algunos puntos representativos Muestreo temporal: no se necesita contar todos los días del año, sino sólo algunos días (u horas) 30

31 Tránsito DNV - Estaciones Permanentes Las estaciones permanentes, comúnmente llamadas puestos - que utilizan espiras magnéticas como sensores - además de brindar el "valor verdadero" del TMDA en el lugar de emplazamiento, tienen básicamente dos objetivos: Determinar los patrones de flujo de tránsito por ejemplo: variaciones estacionales, diarias, horarias, etc. Permitir la elaboración de la serie histórica para así determinar la "tendencia en el uso del camino en el largo plazo DNV : 140 contadores permanentes electromecánicos o electrónicos de última generación. 31

32 Tránsito DNV - Estaciones Permanentes Centros de Control de Tránsito (Ce.Co.T.) Grupos de trabajo con funciones específicas para desarrollar todas las tareas de tránsito codificadas. Unidades de Operación (U. de Op.) atienden en su jurisdicción la recolección de datos de los puestos permanentes y realizan censos siguiendo un programa anual elaborado por la División Tránsito. 32

33 Tránsito DNV - Estaciones de Cobertura Red Nacional de Caminos: 1200 tramos. En los tramos que no cuentan con una Estación Permanente se realizan censos de cobertura de 2 días de duración, una vez al año o cuatro veces al año. Capacidad operativa: 500 censos por año. En tres, cuatro o cinco años todos los tramos quedan cubiertos con 4 censos anuales. Los nuevos equipos, además de medir el volumen del tránsito en vehículos, registran: tipo, la velocidad y la direccionalidad de los mismos. 33

34 Tránsito DNV Censos de clasificación Se realizan semestralmente en las Estaciones Permanentes durante días hábiles, preferentemente martes, miércoles, y jueves, durante 48 horas consecutivas, utilizando mangueras como sensores. En estos censos, se clasifican los vehículos según las siguientes siluetas: automóviles camionetas ómnibus (*) camiones simples (*) camiones con acoplado (*) semi-remolques (*) (*) discriminados según el número de ejes 34

35 Tránsito DNV Información de tránsito 35

36 Tránsito DNV Información de tránsito 36

37 Tránsito DNV Información de tránsito %P=31% TMDA =22% 37

38 Tránsito DNV Información de tránsito 38

39 Tránsito Definiciones Tránsito medio diario mensual: Promedio diario mensual de tránsito. Para un mes dado m será: TMDM 30 Vi = 1 = i Donde V i es el número de vehículos del día i del mes m Factor mensual: Es la relación entre el tránsito medio diario anual y el tránsito medio diario mensual. Factor de ajuste que permite desestacionalizar una medición, o quitar la influencia del mes en el que se realizó el conteo. f = M, m m 30 TMDA TMDM m 39

40 Tránsito Estimación del TMDA Tránsito medio diario anual: TMDA = TMDC. f. f. f donde: TMDA: Tránsito Medio Diario Anual TMDC: Tránsito Medio Diario Conteo f est Factor de estacionalidad f C Factor de clasificación f G Factor de crecimiento est C G con f = est, m TMDA TMDMh m TMDMh m : TMDM de días hábiles (mes m ) 40

41 Ejemplo Tránsito Se desea estimar el TMDA y los VKM para un tramo de camino de cuatro carriles, para el año El tramo a estudiar tiene una longitud de 24 km. Se dispone de la información para el año 2002 de una Estación Permanente de conteo volumétrico, ubicada en un tramo adyacente al tramo a estudiar, cuyo comportamiento se considera afín. Para la Estación Permanente, calcular: a) TMDA b) El volumen horario de diseño c) Dado un mes m, el TMDM m, el factor mensual y el factor de estacionalidad. d) Para el mes m, el patrón horario del día medio y del día medio hábil. 41

42 Ejemplo Tránsito Para estimar el Tránsito Medio Diario Anual para el año de diseño (2006), se utilizan los datos de una Estación de Cobertura, correspondiente a un conteo de 72 horas con clasificación. A partir de los datos de la Estación de Cobertura: e) Calcular el TMDC f) Calcular la composición del tránsito g) Calcular el Factor de Clasificación h) Estimar el TMDA y el VKMA para el año de diseño. 42

43 Ejemplo Tránsito Formato del archivo de datos de la EP (TP1AE2X.TXT) FECHA SCT /01/2002 Z00 xxx xxx xxx xxx 02/01/2002 Z00 xxx xxx xxx xxx... 31/12/2002 Z00 xxx xxx xxx xxx a) TMDA (Estación Permanente) 24 V i = VH k k = 1 TMDA, i 365 Vi = 1 = i 365 V i = número de vehículos día i = sumatoria volúmenes horarios VH k,i 43

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

45 Ejemplo Tránsito c) TMDM m y el factor de estacionalidad Para el mes dato m, para todos los días: TMDM m 30 Vi = 1 = i 30 f = M, m TMDA TMDM m Idem, para los días hábiles únicamente: TMDMh m ndh V i, h i= = 1 ndh V i,h = número de vehículos día hábil i ndh = número de días hábiles mes m f = est, m TMDA TMDMh m 45

46 Ejemplo Tránsito d) Patrón horario Volumen horario día medio, para la hora j VHDM j 30 V j = 1 = i 30 Patrón horario DM j (%) = VHDM j / TMDM m Volumen horario día medio hábil, para la hora j VHDMh j ndh i= = 1 V ndh j Patrón horario DMH j (%) = VHDMH j / TMDM H,m 46

47 Ejemplo Tránsito e) Tránsito Medio Diario de Conteo TMDC n i= = 1 n V i Donde V i es el número de vehículos diarios del día i, y n es la cantidad de días del conteo f) Composición del tránsito: Para cada clase c de vehículo: % V C = n i= 1 V i, c n TMDC Donde V i,c es el número de vehículos de clase c diarios del día i, y n es la cantidad de días del conteo 47

48 Ejemplo Tránsito g) Factor de Clasificación: 14 F c = 2 / ( %V c * NE c ) c=1 donde: NE c es el número de ejes de la clase de vehículo c h) Tránsito Medio Diario Anual: TMDA = TMDC. f est. f C. f G con: f C = 1 f G = (1+r) a, con r=5% anual y a=cantidad de años 48

49 Factor de Clasificación Ejemplo Clase Descripción Ejes/veh Vehículos % Ejes 1 Automóvil ,0% Camioneta ,9% Omnibus ,4% Camión ,7% Camión ,4% Camión c/acoplado ,0% Camión c/acoplado ,6% Camión c/acoplado ,2% Camión c/acoplado ,2% Semirremolque ,4% Semirremolque ,8% Semirremolque ,3% Semirremolque ,0% Semirremolque ,2% ,0% TMDC Fc = 0,88 49

50 Capacidad de caminos Teoría del flujo vehicular Capacidad Nivel de servicio Manual de Capacidad de Caminos Segmento básico de autopista Caminos de dos carriles y dos sentidos de circulación

51 Flujo vehicular Características microscópicas y macroscópicas Características macroscópicas: Volumen Velocidad Densidad Características microscópicas: Espaciamiento Intervalo o headway 51

52 Flujo vehicular Características microscópicas y macroscópicas Volumen: es el número total de vehículos que pasan por un punto o sección de un carril o calzada durante un dado período de tiempo. Puede ser expresado en vehículos anuales, diarios, horarios o períodos menores a una hora. Volumen horario equivalente: es la relación horaria equivalente a la cual los vehículos pasan por un punto o sección de carril, de un carril o de una calzada, durante un determinado período de tiempo, inferior a la hora (generalmente de 15 minutos). 52

53 Flujo vehicular Características microscópicas y macroscópicas Ejemplo: 8:00-8: veh. 8:15-8: veh. 8:30-8: veh. 8:45-9: veh. Volumen horario equivalente v = 4800 veh veh. Volumen, V Factor de Hora Pico (FHP): V volumen FHP = --- = = = 0,9 v volumen horario equivalente

54 Flujo vehicular Características microscópicas y macroscópicas La velocidad temporal media (instantánea) es la media aritmética de las velocidades de los vehículos que pasan por un punto dado: u 1 La velocidad media espacial es el promedio de las velocidades de los vehículos en una sección (basada en el promedio de los tiempos que los vehículos tardan en atravesar la sección) u 1 N us = N. x u 2 N us = N 1/ ui ti i= 1 En todo momento (salvo c/velocidad uniforme) u s <u t u = 1 N t u i N i= 1 i= 1 u 3 u 4 u 2 u 3 u 4 54

55 Flujo vehicular Características microscópicas y macroscópicas Ejemplo: para un tramo de 1km Vehículo velocidad tiempo 1 40 km/h 1,50 min 2 60 km/h 1,00 min 3 80 km/h 0,75 min promedio 60 km/h 1,08 min Velocidad temporal media = 60 km/h Velocidad media espacial = 55,4 km/h 55

56 Flujo vehicular Características microscópicas y macroscópicas Densidad: la relación entre la cantidad de vehículos en un determinado segmento de carretera y la longitud del segmento. Se expresa en veh/km: D = ν u t k = q u Espaciamiento: es la distancia entre vehículos sucesivos de la corriente de tránsito, medida desde un punto de un vehículo hasta el mismo punto del vehículo precedente o siguiente. Intervalo (o headway): es el tiempo transcurrido entre dos vehículos sucesivos que pasan por un punto de un carril o calzada, medido desde el mismo punto. 56

57 Diagramas de flujo de tráfico q = u k 57

58 Modelos de flujo de tráfico

59 Modelos de flujo de tráfico

60 Modelos de flujo de tráfico Modelos multi-régimen Compuestos por combinaciones de modelos anteriores 60

61 Modelos de flujo de tráfico Modelo Lineal

62 Capacidad Introducción La CAPACIDAD de un camino refleja su aptitud para dar cabida al flujo de tránsito, tanto vehicular como peatonal: es una medida de la oferta de ese camino. La demanda del camino está asociada a los vehículos que ingresan y aquellos que se alejan de la sección analizada. Es por ello que la capacidad de un camino es el elemento fundamental para lograr un adecuado diseño geométrico: es necesario un método práctico y racional para poder determinarla. 62

63 Capacidad Definición La CAPACIDAD de un camino es el máximo volumen horario equivalente de peatones o vehículos que tiene una razonable probabilidad de pasar por un punto o una sección uniforme de un carril o de una calzada, durante un dado período de tiempo, bajo las condiciones prevalecientes de calzada, tránsito y control. pax/hora pers/hora veh/hora 63

64 Capacidad Manual de Capacidad de Caminos - HCM 2000 HIGHWAY CAPACITY MANUAL 2000 Transportation Research Board (TRB) HCM 2000 Partiendo de los datos recogidos en el terreno, basados en estudios efectuados desde 1940 acerca de la velocidad y el espaciamiento entre los vehículos, así como de las relaciones entre el volumen de vehículos, su velocidad, y la densidad de tránsito, que fueron realizados en distintos caminos de los EEUU, se publicó en 1950 la primer edición del Manual. Le subsiguieron nuevas ediciones: 1965 (se introdujo el concepto de nivel de servicio), 1985 actualizada en 1992, 1994 y 1997 y la última versión del año

65 Capacidad Manual de Capacidad de Caminos Fuente: Highway Capacity Manual

66 Nivel de Servicio Manual de Capacidad de Caminos El concepto de NIVEL DE SERVICIO está asociado a una serie de medidas cualitativas que caracterizan las condiciones de operación dentro de la corriente de tránsito, y su percepción por parte de los conductores y pasajeros, generalmente en términos de velocidad, tiempos de viaje, libertad de maniobra, interrupción del tránsito y confort. Los métodos analíticos del HCM2000 están orientados a predecir el máximo volumen - de cada uno de los elementos analizados - para cada nivel de servicio (excepto el F). 66

67 Factores que afectan la capacidad y el nivel de servicio Condiciones de calzada Tipo de camino y el medio ambiente Ancho y cantidad de carriles Ancho de las banquinas y las distancias a las obstrucciones laterales Velocidad de diseño Alineamiento horizontal y vertical Disponibilidad de espacio para las colas de espera en las intersecciones Características topográficas: terreno llano, ondulado, montañoso Condiciones del tránsito Condiciones de control Tipo de vehículo Distribución de vehículos entre carriles y por sentido. Semáforo Señal de PARE Prohibición de estacionamiento Restricciones a los movimientos de giro 67

68 Nivel de Servicio Caracterización NIVEL A (s=167m) NIVEL B (s=100m) NIVEL C (s=67m) NIVEL D (s=50m) NIVEL E NIVEL F Fuentes: C.S. Papacostas / HCM 2000 Flujo libre, bajas densidades, sin restricciones. Prevalece la velocidad de flujo libre (VFL). Elevado nivel de confort físico y psicológico. Flujo estable, razonablemente libre. Se mantiene la VFL. Capacidad de maniobra apenas restringida. Flujo estable, con restricciones medias. Velocidad próxima a la VFL. Capacidad de maniobra restringida. Comienza a declinar la velocidad, con incrementos del flujo y de la densidad Libertad de maniobra limitada Operación a capacidad Flujo inestable, con restricciones Capacidad de maniobra muy limitada Colas y congestión ante incidentes Congestión, interrupciones frecuentes del flujo Bajas velocidades de operación Volúmenes por encima de la capacidad 68

69 Nivel de Servicio Caracterización 69

70 Capacidad Condiciones ideales La mayoría de los procedimientos utilizados por el Manual de Capacidad proporcionan fórmulas o presentaciones simples en forma de gráficos o tablas para una serie de condiciones básicas, las que deben ser ajustadas a los efectos de tener en cuenta aquellas condiciones prevalecientes que no coincidan con ellas. Esas condiciones básicas son denominadas condiciones ideales. Una condición ideal es aquella para la cual cualquier mejora que se introduzca en el elemento considerado, no produce incremento alguno de la capacidad. 70

71 Flujo vehicular Tipos de operación El Manual clasifica a los distintos tipos de caminos en dos categorías o tipos de operación del flujo vehicular: Flujo ininterrumpido Los caminos que poseen las características de flujo ininterrumpido no tienen elementos externos a la corriente del tránsito, tales como semáforos, que puedan interrumpir el mismo. Las características de operación de los vehículos que por él circulan son el resultado de la interacción entre los vehículos existentes, las características geométricas y el medio ambiente. Flujo interrumpido Los caminos que poseen las características de flujo interrumpido poseen elementos fijos que pueden interrumpir la corriente vehicular: semáforos, señales de pare o cualquier otro dispositivo, cuya presencia origina la detención periódica de los vehículos (o disminución significativa de la velocidad) independientemente de los volúmenes de tránsito existentes. 71

72 Flujo vehicular Tipos de operación FLUJO ININTERRUMPIDO: Autopista: Segmento básico Sección de entrecruzamiento Ramas Camino multicarril Camino de dos carriles FLUJO INTERRUMPIDO Intersección semaforizada Intersección no semaforizada Arteria urbana Transporte público Peatones Aceras Bicicletas - Bicisendas Un camino de calzadas separadas con control total de accesos y con dos o más carriles, por sentido de circulación para el uso exclusivo del tránsito Un camino de dos carriles consiste en una calzada no dividida de dos carriles, uno para casa sentido de circulación de la corriente vehicular. 72

73 Tramo básico de autopista Ejemplo de cálculo Para un tramo básico de autopista de 4 carriles (2 por dirección), en zona rural, terreno ondulado y velocidad límite máxima de 120 km/h, calcular: Nivel de servicio durante la hora pico; y Volúmenes máximos de servicio correspondientes a cada nivel Datos: Ancho de carril - A C (m) Obstáculos del lado derecho - OL (m) Volumen Hora Pico - V HP (veh/h por sentido) Porcentaje de camiones y ómnibus - P C (%) Porcentaje de vehículos recreacionales - P R (%) Factor de Hora Pico - FHP Longitud del segmento - L (km) Cantidad de Intercambiadores en el tramo - N I 73

74 Tramo básico de autopista Nivel de servicio El parámetro que se utiliza para determinar el Nivel de Servicio de un segmento de autopista es su densidad. Rango de Nivel de Densidades Servicio (aut/km/carril) A 0-7 B >7-11 C >11-16 D >16-22 E >22-28 F >28 74

75 Tramo básico de autopista Nivel de servicio 75

76 Tramo básico de autopista Nivel de servicio - u = f ( q ) Fuente: Highway Capacity Manual

77 Nivel de servicio En función de la oferta y la demanda PC 9 Nivel de servicio = f (volumen); oferta de transporte. A medida que el volumen transportado se acerca a la capacidad, el nivel de servicio se deteriora drásticamente - el fenómeno del "palo de hockey. 77

78 Tramo básico de autopista Metodología Fuente: Highway Capacity Manual

79 Tramo básico de autopista Metodología VFL Datos Condiciones de calzada Ancho de carril Obstrucciones laterales Nº carriles Nº puntos de ingreso Longitud tramo Tipo de terreno Condiciones de Tránsito Volumen horario de diseño % pesados FHP VFLR Velocidad de flujo libre f AC f OL f N f ID v Volumen horario equivalente V FHP N f VP f P Curva S=f(v) LOS (NS) 79

80 Tramo básico de autopista Velocidad en Flujo Libre Velocidad de flujo libre (VFL): es la velocidad media de los automóviles cuando circulan en presencia de volúmenes equivalentes de tránsito bajos o moderados (<1.300 autos/h/carril ), que pueden ser servidos por una sección uniforme de autopista en las condiciones prevalecientes de calzada y tránsito. Si se mide en el campo, refleja el efecto neto de las condiciones de calzada, y no necesita correcciones. Para condiciones ideales, se puede estimar en: 110 km/h en zona urbana 120 km/h en zona rural 80

81 Tramo básico de autopista Velocidad en Flujo Libre Determinación de la velocidad de flujo libre: VFL = VFLR f AC f OL f N f ID VFL velocidad en flujo libre calculada (km/h) VFLR velocidad en flujo libre de referencia estimada: - zona urbana: 110 km/h - zona rural: 120 km/h f AC factor de ancho de carril (figura 23-4) f OL factor de obstrucciones laterales (figura 23-5) f N factor de ajuste por número de carriles (figura 23-6) f ID factor de intensidad de distribuidores (figura 23-7) 81

82 Tramo básico de autopista Ajustes por ancho de carril y obstrucciones laterales Factor de ancho de carril f AC Factor de obstrucciones laterales f OL 82

83 Tramo básico de autopista Ajustes por Número de Carriles e Intensidad de Distribuidores Factor de ajuste por Nº carriles f N Factor de intensidad distribuidores f ID 83

84 Tramo básico de autopista Volumen equivalente Determinación del volumen equivalente: v P = V FHP N f VP f p v p V volumen horario equivalente de 15 min (veh/h-carril) volumen horario, medido o estimado (veh/h) FHP factor de hora pico (varía entre 0.80 y 0.95) N número de carriles f VP f P factor de ajuste por la presencia de vehículos pesados factor que toma en cuenta el tipo de conductores (varía entre 0.85 y 1.00) 84

85 Tramo básico de autopista Ajuste por vehículos pesados Factor de ajuste por presencia de vehículos pesados: f VP = 1 + P C ( E C 1 1) + P R ( E R 1) P C P R E C E R proporción de camiones en la corriente de tránsito (expresada en forma decimal) proporción de vehículos recreacionales Equivalente en automóviles para camiones y ómnibus (figura 23-8) Equivalente en automóviles para vehículos recreacionales (figura 23-8) 85

86 Tramo básico de autopista Ajuste por vehículos pesados Automóviles equivalentes, en segmento de autopista E C, E R 86

87 Tramo básico de autopista Ajuste por vehículos pesados Automóviles equivalentes, en rampas ascendentes E C 87

88 Tramo básico de autopista Ajuste por vehículos pesados Automóviles equivalentes, en rampas ascendentes E C continuación 88

89 Tramo básico de autopista Ajuste por vehículos pesados Automóviles equivalentes, en rampas ascendentes E R 89

90 Tramo básico de autopista Ajuste por vehículos pesados Automóviles equivalentes, en rampas descendentes E C 90

91 Tramo básico de autopista Nivel de servicio Determinación del nivel de servicio: D = vp D Velocidad = v S P D v p V densidad en aut/km-carril volumen horario equivalente de 15 min, en aut/h-carril Velocidad promedio (obtenida gráficamente) 91

92 Camino de dos carriles Ejemplo de cálculo Calcular el nivel de servicio durante la hora pico de un camino de dos carriles y doble sentido de circulación, con las siguientes características: Volumen - V (veh/h) Porcentaje de camiones y ómnibus - P C (%) Porcentaje de vehículos recreacionales - P R (%) Factor de Hora Pico - FHP Ancho de carril - A C (m) Ancho útil de banquinas - A B (m) Tipo de terreno (ondulado, llano, montañoso) % zona de prohibición de paso Distribución direccional = 50/50 Velocidad de flujo libre - VFL (km/h) Longitud del tramo - L (km) Cantidad de puntos de ingreso - N I (1/km) 92

93 Camino de dos carriles Clases de camino CAMINO DE DOS CARRILES: Las condiciones de circulación u operación en los caminos de dos carriles difieren de aquellas experimentadas en los otros tipos de caminos de flujo ininterrumpido: el cambio de carril y el sobrepaso son posibles únicamente en función del tránsito que se aproxima por el carril de sentido opuesto. Para describir la calidad del servicio de los caminos de dos carriles, se utilizan dos medidas del comportamiento de la corriente vehicular: el porcentaje del tiempo perdido por viajar en pelotón y la velocidad media de viaje. Clase II Clase I 93

94 Camino de dos carriles Definición Nota: Los caminos de dos carriles emplazados en terrenos montañosos o aquellos que tengan rampas cuya pendiente sea igual o mayor del 3% y con una longitud de 960m o más, no pueden ser analizados como tramos de dos sentidos de circulación. Deben ser considerados como rampas específicas, ascendentes y descendentes, empleando para ellos el análisis para tramos direccionales. La capacidad de un camino de dos carriles es de aut/h para cada sentido de marchas, y de aut/h para ambos sentidos. 94

95 Camino de dos carriles Criterios de Nivel de Servicio Criterios Nivel Servicio para Clase I LOS I Criterios Nivel Servicio para Clase II LOS II 95

96 Camino de dos carriles Criterios de Nivel de Servicio 96

97 Camino de dos carriles Criterios de Nivel de Servicio 97

98 Camino de dos carriles Criterios de Nivel de Servicio 98

99 Camino de dos carriles Metodología Fuente: Highway Capacity Manual

100 Camino de dos carriles Metodología VFL-VMV Datos Condiciones de calzada Ancho de carril Ancho banquinas Nº carriles Nº puntos de ingreso Longitud tramo Tipo de terreno Condiciones de Tránsito Volumen horario de diseño % pesados FHP VFLR Distribución direccional Condiciones de control % zonas con prohibición de paso Velocidad de flujo libre f CB f DA Velocidad media viaje v V =f(f VP, FHP, f R ) f VP, f R = f(v V ) f NP PTPP % Tiempo Perdido Pelotón v P =f(f VP, FHP, f R ) f VP, f R = f(v V ) f D/NP LOS (NS) 100

101 Tramo básico de autopista Velocidad en Flujo Libre Velocidad de flujo libre (VFL): es la velocidad media de los automóviles cuando circulan en presencia de volúmenes equivalentes de tránsito bajos o moderados (<200 autos/h en ambos sentidos). Si se mide en el campo, y los volúmenes son superiores, se aplica una corrección: V VFL = VFL + 0, 0125 medida Observado Para condiciones ideales, se puede estimar entre 70 y 110 km/h f VP 101

102 Camino de dos carriles Velocidad de Flujo Libre Determinación de la velocidad de flujo libre: El paso más importante para la determinación del NS de un camino de dos carriles lo constituye la determinación de la velocidad de flujo libre (VFL) en función de una VFLR (velocidad de flujo libre de referencia). VFL = VFLR f CB f DA VFL valor estimado de la velocidad de flujo libre, en km/h VFLR valor de referencia de la VFL f CB f DA factor de ajuste por ancho de carril y de banquina (Figura 20-5) factor de ajuste por densidad de accesos (Figura 20-6) 102

103 Camino de dos carriles Ajustes por ancho de carril/banquina y por densidad de accesos Factor de ajuste por ancho de carril y de banquina f CB Factor de ajuste por densidad de accesos f DA 103

104 Camino de dos carriles Volumen Equivalente Determinación del volumen equivalente: v P = V FHP f R f VP v p V volumen horario equivalente de 15 min (autos/h) volumen horario (veh/h) FHP factor de hora pico (varía entre 0.80 y 0.95) f VP f R factor de ajuste por la presencia de vehículos pesados factor de ajuste por la presencia de rampa (Figura 20-7) 104

105 Camino de dos carriles Ajuste por vehículos pesados Factor de ajuste por presencia de vehículos pesados: f VP = 1+ P C ( E C 1 1) + P R ( E R 1) P C P R E C E R proporción de camiones en la corriente de tránsito (expresada en forma decimal) proporción de vehículos recreacionales Equivalente en automóviles para camiones y ómnibus (figura 20-9) Equivalente en automóviles para vehículos recreacionales (figura 20-9) 105

106 Camino de dos carriles Ajuste por presencia de rampa Factor de ajuste por rampa p/velocidad f R Factor de ajuste por rampa p/ptpp f R 106

107 Camino de dos carriles Ajuste por vehículos pesados Automóviles equivalentes, en camino de dos carriles p/velocidad E C, E R Automóviles equivalentes, en camino de dos carriles p/ptpp E C, E R 107

108 Camino de dos carriles proceso iterativo Proceso de iteración: Paso 1: adoptar un volumen equivalente inicial: v P = V FHP Paso 2: estimar f VP (E C y E R ) y f P Paso 3: calcular el nuevo volumen equivalente v P = V FHP f R f VP Si v P <límite superior del rango adoptado -> OK 108

109 Camino de dos carriles Velocidad Media de Viaje Determinación de la velocidad media de viaje: VMV = VFL ( v P ) f np VMV velocidad media de viaje en ambas direcciones combinada en km/h VFL velocidad de flujo libre f np v P factor de ajuste por porcentaje de zonas con prohibición de sobrepaso (figura 20-11) volumen horario equivalente de 15 min, en aut/h 109

110 Camino de dos carriles Ajuste por zonas con prohibición de sobrepaso Factor de ajuste por % de zonas con prohibición de sobrepaso f np 110

111 Camino de dos carriles Porcentaje de tiempo perdido por viajar en pelotón Determinación del porcentaje de tiempo perdido por viajar en pelotón: PTPP = PTPPR + f d / np PTPP PTPPR f d/np con: porcentaje del tiempo perdido por viajar en pelotón porcentaje del tiempo perdido por viajar en pelotón de referencia factor de ajuste por el efecto combinado de la distribución direccional del tránsito y el porcentaje de zonas con prohibición de sobrepaso (figura 20-12) PTPPR = 100 ( ) v 1 e p 111

112 Camino de dos carriles Ajuste por distribución direccional y zonas con prohibición de sobrepaso Factor de ajuste por el efecto combinado de distribución direccional del tránsito y el % de zonas con prohibición de sobrepaso f d/np Fuente: Highway Capacity Manual

113 Camino de dos carriles Ajuste por distribución direccional y zonas con prohibición de sobrepaso Factor de ajuste por el efecto combinado de distribución direccional del tránsito y el % de zonas con prohibición de sobrepaso f d/np Fuente: Highway Capacity Manual

114 Camino de dos carriles Ajuste por distribución direccional y zonas con prohibición de sobrepaso Factor de ajuste por el efecto combinado de distribución direccional del tránsito y el % de zonas con prohibición de sobrepaso f d/np Fuente: Highway Capacity Manual