Controles de diseño. Antecedentes

Transcripción

1 Controles de diseño 4 Además de la clasificación funcional, hay un número de controles de diseño que afectan la geometría de una carretera. (Rt. 71, IL) Antecedentes Para diseñar los elementos básicos de una carretera, incluyendo su alineamiento y sección transversal, el proyectista debe comprender los controles y criterios básicos de diseño asociados con la carretera. Uno importantísimoclasificación funcional- se trató en el Capítulo 3. Otros importantes controles de diseño incluyen, pero no están limitados, a los siguientes: La velocidad de diseño de la vía El grado aceptable de congestión (o sea, el nivel de servicio de la hora pico del año de diseño) en la vía Las características físicas del vehículo de diseño (el vehículo más grande que probablemente use la vía con frecuencia considerable) El comportamiento del vehículo de diseño (particularmente importante en términos de acomodar los camiones grandes en terreno montañoso, o buses y vehículos recreacionales en zonas sujetas a altos niveles de actividad turística) Las aptitudes del conductor típico a lo largo de la vía (es decir, los residentes locales que usan las calles de la vecindad a bajas velocidades, versus los viajeros interestatales en autopistas rurales) Las demandas de tránsito existente y del año de diseño para ubicar en la vía (p.e., volúmenes de tránsito diario y de hora-pico, la mezcla de vehículos de pasajeros y camiones en la vía). Dos de los más importantes de estos factores son la velocidad de diseño y el nivel de servicio en la hora-pico; sin embargo, el factor de hora pico sólo sirve como un factor de control para un pequeño número de carreteras. En la mayoría de ellas -después de establecida la clasificación funcional y la asociada velocidad de diseño de una carretera dada- el grado de flexibilidad que dispone el proyectista se reduce significativamente. [ 39 ]

2 Los límites de velocidad no son los mismos que la velocidad de diseño. Hay límites regulatorios aplicables por ley. Velocidad de Diseño AASHTO define la velocidad de diseño en el Libro Verde:... la máxima velocidad segura que puede mantenerse sobre una especificada sección de carretera cuando las condiciones son tan favorables que gobiernan las características de diseño. Tabla 4.1 Relación entre Controles de Diseño y Características de Diseño Características Controles de Diseño del Diseño Clasificación Datos de Terreno Velocidad Funcional Tránsito de Diseño Ancho carril, rural X X X Ancho carril, urbano X X Ancho banquina rural, tipo X X Ancho banquina urbana, tipo X X Retranqueo baranda de defensa X X Grado de curva X Pendientes X X X Gálibos puente (horizontal y vertical) X X Distancia de visibilidad de detención X Peralte X Ensanchamiento en curvas X Velocidades de diseño rurales X X X Velocidades de diseño urbanas X X Fuente: Location and Design Manual, Vol. 1, Roadway Design, Ohio DOT Todos los elementos de diseño de la carretera están de alguna manera afectados por la velocidad de diseño seleccionada. Algunos elementos de diseño están directamente relacionados y varían apreciablemente con la velocidad de diseño; por ejemplo, curvatura horizontal, peralte, distancia de visibilidad y pendiente (ver Tabla 4.1) Otros elementos están menos relacionados con la velocidad de diseño: los anchos de pavimento y banquina, y las separaciones a muros y barreras de tránsito. Sin embargo, el diseño de estas características puede afectar significativamente las velocidades de operación de los vehículos, por lo que generalmente para ellas se recomiendan los criterios más rigurosos en las carreteras con las más altas velocidades de diseño. [ 40 ]

3 En la selección de una velocidad de diseño particular influyen: La clasificación funcional de la carretera El carácter del terreno La densidad y carácter de los usos de la tierra adyacente Los volúmenes de tránsito previstos Las consideraciones económicas y ambientales. Típicamente, una carretera arterial justifica una velocidad de diseño más alta que un camino local; una carretera ubicada en terreno plano justifica una velocidad de diseño más alta que una en terreno montañoso; una carretera en una zona rural justifica una velocidad de diseño más alta que una en zona urbana; y una carretera con un alto volumen de tránsito justifica una velocidad de diseño más alta que una con bajos volúmenes. (Izquierda) Las velocidades más bajas de diseño son adecuadas en calles de ciudad. (Derecha) En las carreteras rurales con altos volúmenes de trán-sito deberían usarse altas velocidades de diseño. Como se trató en el Capítulo 3, la mayoría de Estados y localidades adoptaron un rango de velocidades de diseño aceptables para cada una de las clases principales de carreteras y calles (autopistas, otros caminos arteriales, colectores y locales). La Tabla 4.2 ilustra típicas velocidades de diseño mínimas para varios tipos de carreteras ubicadas en terreno plano, ondulado y montañoso. Tabla 4.2 Típicas Velocidades de Diseño Mínimas para Varios Tipos de Carreteras (km/h) Terreno Autopistas Velocidad de Diseño Rural Urbano Llano Ondulado Montañoso Carreteras Arteriales Llano Ondulado Montañoso Caminos Colectores y Rurales Llano Ondulado Montañoso Fuente: Traffic Engineering Handbook (Fourth Edition) ITE, Washington, DC, 1992, p.156. Nota: 1 mph = km/h [ 41 ]

4 Los valores presentados en la Tabla 4.2 son velocidades de diseño mínimas aceptables para varias condiciones de terreno y volúmenes de tránsito asociadas con carreteras nuevas o reconstruidas. Los proyectistas necesitan equilibrar las ventajas de una más alta velocidad de operación obtenida por medio del uso de una velocidad de diseño más alta, versus la pérdida de flexibilidad en el diseño. Puede ser más importante retener la máxima flexibilidad posible, de modo que se diseñe un camino sensible al contexto y mas tono con las necesidades de la comunidad usando una velocidad de diseño más baja. Según se usa aquí, la expresión sensible al contexto se refiera al uso de la tierra y a las condiciones ambientales adyacentes a la carretera. Por ejemplo, para cualquier carretera particular distinta de autopista o camino arterial principal, en tanto la densidad del uso de la tierra crece, típicamente la velocidad de diseño decrecería. La velocidad de diseño de una calle colectora urbana que pasa por una vecindad residencial debería ser apreciablemente menor que la de una carretera rural con la misma clasificación funcional. Esto también reconoce el hecho de que sería más probable que ciclistas y peatones usen una ruta ubicada en una zona urbana. Similarmente, en zonas de significativo interés histórico o cualidad visual, en reconocimiento de velocidades de operación más bajas y por la necesidad de evitar afectar esos recursos históricos o estéticos, puede ser adecuada una velocidad de diseño más baja. El Libro Verde está de acuerdo con esta filosofía. Donde sea posible deberían usarse valores superiores a los mínimos, pero en vista de las numerosas restricciones encontradas a menudo, deberían reconocerse y usarse valores prácticos. Alo largo de calles arteriales, el factor de control de la velocidad de diseño se aplica en un menor grado que en carreteras rurales o vías urbanas de alto tipo, tales como autopistas o expresos. En muchas calles arteriales ubicadas en grandes zonas urbanas, por varias horas del días las máximas velocidades de operación pueden estar limitadas a las que los recurrentes volúmenes de períodos pico pueden acomodar. Así, las velocidades pueden estar gobernadas por la presencia de otros vehículos que viajan en masa -en y a través de los carriles de viaje-, y por los dispositivos de control de tránsito, más que por las características físicas de la calle. Durante los períodos fuera de los picos de baja a moderada demanda de tránsito, las velocidades de operación vehicular están gobernadas por factores tales como límites de velocidad, giros a mitad de cuadra, giros en intersecciones, número de accesos a propiedad y entradas, espaciamiento de semáforos y duración de sus fases. Como resultado, cuando se planea el mejoramiento de una calle arterial, la selección de la adecuada velocidad de diseño debe equilibrarse en función de factores tales como límites de velocidad, restricciones físicas y económicas, y los probables excesos de velocidad que puedan cometerse durante las horas fuera de las pico. Aunque la mayoría de los Estados adoptaron un rango de velocidades de diseño admisibles, -adecuadas a cada una de las varias clasificaciones funcionales para usar en el diseño de carreteras nuevas o reconstruidas-, pueden surgir situaciones donde aun el uso del valor menor típicamente aceptable pudiera resultar en inaceptables altos costos de construcción o zona de camino, o inaceptables impactos en la propiedades adyacentes. En tales casos, puede emplearse el proceso de excepción de diseño tratado en el Capitulo 2. Por ejemplo, la reconstrucción de una ruta arterial de dos carriles a través de una zona plana pero ambientalmente sensible podría necesitar el empleo de una velocidad de diseño de 80 km/h, en lugar del valor recomendado para esta clasificación funcional de 100 km/h mostrado en la Tabla 4.2. [ 42 ]

5 Nivel de Servicio de la Hora-Pico Seleccionada la adecuada velocidad de diseño, los otros elementos básicos de definición de la carretera (número de carriles y la configuración básica de los empalmes con otras carreteras) puede determinarse por medio de la aplicación del concepto de aceptable nivel de servicio de hora-pico. El nivel de servicio es un sistema escalonado para medir la congestión, usando la letra A para representar el menor grado de congestión y la F para referir el mayor. Para un tratamiento completo de este tema, refiérase al Highway Capacity Manual. La Tabla 4.3 representa una breve descripción de las características de operación asociadas con cada nivel de servicio. Tabla 4.3 Características de los Niveles de Servicio Nivel de Servicio A B C D E F Descripción Flujo libre con volúmenes bajos y velocidades altas. Flujo razonablemente libre, pero las velocidades comienzan a ser restringidas por las condiciones de tránsito, Zona en flujo estable, pero la mayoría de los conductores están restringidos en la libertad de elegir sus propias velocidades. Aproximándose a flujo inestable; los conductores tienen poca libertad para seleccionar sus propias velocidades. Flujo inestable; puede haber cortas paradas. Congestión inaceptable; pare y siga; flujo forzado. Fuente: Libro Verde de AASHTO HCM (Special Report 209), TRB, Washington, actualizado en En tanto la congestión se aproxima a la capacidad, la velocidad de operación disminuye. [ 43 ]

6 El adecuado grado de congestión (nivel de servicio) a usar en la planificación y diseño de mejoramientos de carreteras se determina mediante la consideración de una variedad de factores: deseos de los motoristas, tipo de uso de la tierra adyacente e intensidad de desarrollo, factores ambientales, y valores estéticos e históricos. Los factores deben sopesarse contra los recursos financieros disponibles para satisfacer los deseos de los motoristas. La Tabla 4.4 presenta la relación adecuada entre el tipo de carretera y la ubicación y nivel de servicio para el diseño, sugerida por el Libro Verde. Considerando el tránsito específico y las condiciones ambientales, el organismo vial responsable debería intentar proveer un nivel de servicio razonable y de costo efectivo. Tabla 4.4 Guía para Seleccionar el Nivel de Servicio de Diseño Tipo de Tipo de Zona y Nivel de Servicio Adecuado Carretera Rural Rural Rural Urbano y Plano Ondulado Montañoso Suburbano Autopista B B C C Arterial B B C C Colector C C D D Local D D D D Fuente: Adaptada del Libro Verde de AASHTO. En tanto el Highway Capacity Manual provee la base analítica para los cálculos y decisiones de diseño, debe usarse el juicio en la selección del nivel de servicio adecuado para la vía en estudio. Seleccionado el nivel de servicio, todos los elementos de la plataforma deberían diseñarse coherentemente con ese nivel. Por ejemplo, a lo largo de rutas recreacionales objeto de demandas de tránsito ampliamente variables según la época del año, en respuesta a consideraciones ambientales o de uso de la tierra el proyectista puede concluir que puede ser adecuada la selección del nivel de servicio menor que el usualmente recomendado. La selección del nivel de servicio deseado debe sopesarse cuidadosamente dado que la total adecuación de la vía depende de esta decisión. Asuntos Aplicación de la Velocidad de Diseño Adecuada Para algunos proyectos, la comunidad residente puede percibir una desequilibrio entre la escala del mejoramiento estimado adecuado por los proyectistas viales y el considerado adecuado por la comunidad afectada. Gran parte de este conflicto puede deberse a la velocidad de diseño. Por ejemplo, un viejo camino rural de dos-carriles con un límite de velocidad señalizado de 75 km/h puede ser adecuado para acomodar las demandas de tránsito actuales y previstas, excepto en una corta sección que contiene varias curvas cerradas con una alta incidencia de accidentes. Si esta vía fuera clasificada como un camino arterial menor, unos criterios Estatales de diseño podrían sugerir que la reconstrucción de la sección deficiente de plataforma utilice una velocidad de diseño mínima en el rango de 100 a 112 km/h. [ 44 ]

7 Si se siguieran estos criterios, la sección reconstruida podría tener una velocidad de diseño significativamente mayor (y consecuentes mayores velocidades de operación y magnitud de impacto físico sobre sus alrededores) que las secciones inmediatamente adyacentes de la carretera, resultando una condición insegura. Solución Un enfoque para evita este problema podría ser aplicar una uniforme velocidad de diseño más baja sobre toda la longitud de la ruta. Esto podría sugerir la aplicación de una velocidad de diseño de 80 km/h hasta el proyecto de reconstrucción para preservar la continuidad de diseño y el carácter de la ruta. Un enfoque similar puede adoptarse durante el diseño de la Ruta Estatal 9A en la Ciudad de Nueva York par integrar mejor el proyecto con sus alrededores. Aunque esta vía está clasificada como una calle arterial urbana principal con una velocidad de diseño admisible tan alta como de 97 km/h según los criterios de diseño del Departamento de Transporte del Estado de Nueva York, se usó una velocidad de diseño de sólo 64 km/h. La capacidad de la vía permanece sin cambios y opera con seguridad y eficiencia. Advierta que la velocidad de diseño debe ser más alta que la velocidad señalizada y también debería ser mayor que la velocidad de operación de la vía, independientemente de la velocidad señalizada. [ 45 ]

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