Factores que afectan la circulación ing. de tránsito - ing. césar díaz 2015-ii uncsj
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El documento analiza los factores que afectan la capacidad de circulación de vehicular en diferentes tipos de vías, definiendo conceptos como capacidad básica, posible y práctica. Se presentan fórmulas y estudios que establecen cómo variables como velocidad, separación entre vehículos y características de la vía influyen en la capacidad de la circulación. Además, se describe el nivel de servicio, que mide la calidad del flujo vehicular en función de condiciones operacionales y percepciones de los conductores.
Factores que afectan la circulación ing. de tránsito - ing. césar díaz 2015-ii uncsj
- 2. FACTORES QUE AFECTAN LA CAPACIDADYVOLÚMENES DE CIRCULACIÓN CONTINUA
- 3. La capacidad de un carril es el máximo número de vehículos que puede pasar por él, suponiendo una velocidad uniforme, generalmente se expresa en vehículos/hora. Donde: v : velocidad en km/h s : separación media mínima en metros entre las partes frontales de dos vehículos sucesivos, para determinar la velocidad. 𝑐 = 𝑣 𝑆 𝑥100
- 4. Las variables v y s no son independientes. El valor de s es función de la longitud de los vehículos, del tiempo de reacción de los conductores y de la distancia de frenado, pudiendo expresarse en función de v por una fórmula del tipo: s = a + bv + cv2
- 5. El término independiente corresponde a la longitud de los vehículos, el término bv al tiempo de reacción de los conductores y el cv2 a la distancia de frenado. En un estudio realizado en Inglaterra por R.J. Smeed1, se encontró la siguiente fórmula para la separación más frecuente en función a la velocidad: s = 5.35 + 0.22v + 0.00094v2
- 6. En 1950, el Bureau of Public Roads de los Estados Unidosse publicó el Manual de Capacidad, del que se distribuyeron 30,000 ejemplares traducidos a 10 idiomas, la experiencia acumulada en este manual constituyó un paso decisivo para la Ingeniería de Tráfico, que dispuso de la posibilidad de analizar cuantitativamente y con cierta seguridad los problemas de circulación.
- 7. En este manual de cuyas ideas básicas continúan vigentes, se definían los siguientes tipos de capacidad: a) Capacidad básica, o máximo número de vehículos-tipo que pueden pasar por una sección dada de un carril durante una hora, en las condiciones óptimas tanto de la vía, como de los vehículos y de los agentes externos (condiciones atmosféricas y luz)
- 8. b) Capacidad posible, o máximo numero de vehículos- tipo que pueden pasar por una sección dada de un carril durante una hora en las condiciones existentes del tramo de la vía considerando el tráfico que circula por ella. c) Capacidad práctica, o máximo número de vehículos- tipo que puede pasar por una sección dada de un carril durante una hora sin que la intensidad del tráfico sea tan alta que cause pérdidas de tiempo, peligro o restricciones a la maniobrabilidad de los conductores más allá de lo razonable, en las condiciones existentes del tramo de via considerado y del trafico que pasa por ella.
- 9. Los valores indicados en el manual de 1950 para condiciones ideales de la vía y que a efectos de la capacidad posible se alcanzan normalmente para velocidades de 40 a 50 Km/h, son los siguientes: En calzadas de sentido único, la capacidad básica y posible en una vía ideal es de 2000 vehículos/hora por carril, y la capacidad práctica de 1000 vehículos/hora por carril en tramos rurales y de 1500 vehículos/hora en tramos urbanos.
- 10. En carreteras de dos carriles y doble sentido de circulación, la capacidad básica y posible para la circulación en dos sentidos es de 2000 vehículos/hora y la practica de 900 vehículos/hora y 1500 vehículos/hora entramos rurales y urbanos respectivamente.
- 11. La infraestructura vial, sea esta una vía rural o calle, puede ser de circulación continua o discontinua. Los sistemas viales de circulación continua no tienen elementos fijos externos al flujo de tránsito, tales como semáforos, que producen interrupciones en el mismo.
- 12. Los sistemas viales de circulación discontinua tienen elementos fijos que producen interrupciones periódicas del flujo de tránsito, tales como semáforos, las señales de alto y otros tipos de regulación Dependiendo del tipo de infraestructura a analizar se debe establecer un procedimiento para el cálculo de su capacidad.
- 13. Para medir la calidad del flujo vehicular se usa el concepto de nivel de servicio, que es una medida cualitativa que describe las condiciones de operación de un flujo vehicular, y de su percepción por los conductores y/o pasajeros. Estas condiciones se describen en términos de factores tale como velocidad y el tiempo de recorrido, la libertad de maniobras, la comodidad, la conveniencia y la seguridad vial.
- 14. El Manual de Capacidad de Carreteras de 1985, Special Report 209 del TRB, traducido al español por la Asociación Técnica de Carreteras de España, ha establecido seis niveles de servicio denominados: A, B, C, D, E y F, que van del mejor al peor. Las condiciones de operación de estos niveles, para sistemas viales de circulación continua se ilustran a continuación:
- 16. Los niveles de servicio de la a D se definen a partir de unos ciertos valores de la velocidad o tiempo de recorrido y del i/c. El nivel E corresponde a situaciones próximas a la saturación, y el F, se produce cuando por haberse rebasado la capacidad de la vía, las condiciones son inestables y tanto la velocidad como la intensidad pueden fluctuar considerablemente.
- 17. El Nivel A, corresponde a una situación de tráfico fluido, con intensidad de trafico baja y velocidades altas, sólo limitadas por las condiciones físicas de la vía. Los conductores no se ven forzados a mantener una determinada velocidad por causa de otros vehículos.
- 18. El nivel B, corresponde a una circulación estable, es decir, que no se producen cambios bruscos en la velocidad, aunque ya comienza a ser condicionada por los otros vehículos, pero los conductores pueden mantener velocidades de servicio razonables, y en general eligen el carril por donde circulan. Los límites inferiores de velocidad e intensidad que define a este nivel son análogos a los normalmente utilizados para el dimensionamiento de carreteras rurales.
- 19. El nivel C, corresponde también a una circulación estable, pero la velocidad y la maniobrabilidad están ya considerablemente condicionadas por el resto del tráfico. Los adelantamientos y cambios de carril son más difíciles, aunque las condiciones de circulación son todavía muy tolerables. El límite inferior de velocidad, que define este nivel, coincide en general con el que se recomienda para el dimensionamiento de arterias urbanas.
- 20. El nivel D corresponde a situaciones que empiezan a ser inestables, es decir, en que se producen cambios bruscos e imprevistos en la velocidad, y la maniobrabilidad de los conductores está ya muy restringida por el resto del tráfico. En esta situación unos aumentos pequeños de la intensidad obligan a cambios importantes en la velocidad.
- 21. Aunque la conducción ya no resulte cómoda, esta situación puede ser tolerable durante períodos no muy largos. El nivel E supone que la intensidad de tráfico es ya próxima a la capacidad de la vía, y las velocidades no pueden rebasar normalmente los 50 Km/h. Las detenciones son frecuentes, siendo inestables o forzadas las condiciones de circulación.
- 22. Por último el nivel F, corresponde a una circulación muy forzada a velocidades bajas y con colas frecuentes que obligan a detenciones que pueden ser prolongadas. El extremo de este nivel F es la absoluta congestión de la vía, lo que normalmente se alcanza durante las horas punta en muchas vías céntricas de las grandes ciudades.
- 23. La características de la mayor parte de las vías rurales y urbanas y del trafico que las utiliza difieren mas o menos de las que se consideran ideales desde el punto de vista de capacidad. Por ello es preciso aplicar una serie de factores de corrección para tener en cuenta la forma en que afectan la capacidad las diferencias que existen entre las circunstancias reales y las teóricas ideales. A veces, estos factores son a su vez función del nivel de servicio que se pretende.
- 24. Unos factores se refieren a las vías en si y otros a las características del tráfico, aunque no siempre son independientes, como por ejemplo en el caso de la influencia de las pendientes y de la proporción de camiones que utiliza una determinada vía.
- 25. a) Factores que se refieren a las características de las vías. i. Ancho de carriles El ancho ideal de un carril es de 3.50 m. Si es menor, en carreteras de dos carriles, el adelantamiento es algo más difícil y la maniobra suele ocupar durante más tiempo el carril destinado al tráfico que circula en sentido opuesto; en calzadas de varios carriles un porcentaje mayor de vehículos ocupa parte de los carriles adyacentes.
- 26. A continuación se presenta una tabla que relaciona el ancho del carril con el % de capacidad.
- 27. ii. Obstáculos laterales a la calzada y ancho de bermas Cualquier obstáculo lateral a la calzada próximo al borde, excepto un bordillo montable de 15 cm, produce cierto efecto de estrechamiento. Un ejemplo de la influencia de la influencia de los obstáculos laterales, se recoge de la tabla siguiente, para carreteras de dos carriles. En la práctica estos coeficientes se engloban en otros que reflejan conjuntamente el ancho de los carriles y que se dan al definir los niveles de servicio de los distintos tipos de vías.
- 29. Es fundamental la existencia de bermas que permitan situar fuera de la calzada los vehículos que hayan de detenerse momentáneamente, que no solo anulan un carril, si no que reducen la capacidad del carril adyacente por la existencia del obstáculo lateral que representa el vehículo detenido.
- 30. iii. Carriles auxiliares Además de los carriles principales en una calzada, muchas veces la existencia de carriles auxiliares mejora las condiciones de capacidad, por que eliminan de la calzada principal obstáculos y dificultades de circulación. Es el caso de carriles de aceleración o desaceleración, carriles para ciertos movimientos de giro, carriles auxiliares en los tramos de trenzado y carriles para trafico pesado.
- 31. iv. Estado del pavimento Un pavimento deficiente reduce considerablemente la capacidad y es incompatible con los niveles de servicio elevados. Sin embargo, no es normal que en las calzadas donde las intensidades de tráfico son tan altas que llega a preocupar su falta de capacidad, el pavimento no permita circular a 40 o 50 km/h velocidades a las que se alcanza la máxima capacidad.
- 32. V.Trazado Las características del trenzado tienen una influencia considerable en la velocidad de servicio y por tanto, en el nivel de servicio. En cuanto a su influencia en la capacidad no es importante ya que las velocidades que corresponden a intensidades del orden de la capacidad, son bajas.
- 33. vi. Pendientes. El efecto de las pendientes esta muy ligado al tráfico pesado. Desde el punto de vista de la capacidad, la pendiente solo tiene efectos favorables cuando obliga a reducir la velocidad de los camiones por debajo de 50 km/h a cuya velocidad se alcanza aproximadamente la máxima capacidad. El efecto sobre la velocidad de servicio se produce mucho antes y por tanto la pendiente influye considerablemente en los niveles de servicio, cuando el porcentaje de vehículos pesados es apreciable.
- 34. En carreteras de dos carriles, el efecto de la pendiente suele ir acompañado por el también desfavorable de una reducción de la visibilidad de adelantamiento. Por ello muchas veces es conveniente el establecimiento de carriles lentos para los camiones.
- 35. b) Factores que se refieren al tráfico i. Camiones Cualquier camión influye desfavorablemente en la capacidad, es decir, en el número total de vehículos/hora que pueden pasar por un tramo. Cada camión desplaza un cierto número de vehículos ligeros, cuyo número, que depende de circunstancias de cada caso, se representa por un coeficiente de equivalencia.
- 36. ii. Autobuses Los autobuses influyen desfavorablemente en la capacidad de forma análoga, aunque menos acusada, que los camiones.
- 37. iii. Distribución del tráfico en los carriles de una calzada La intensidad de trafico en cada uno de los carriles de una calzada de autopista o arteria principal no es la misma. Cuando se llega a situaciones próximas a la saturación, en una autopista con calzada de tres carriles, son típicas intensidades de 1700 vehículos/hora en el carril derecho, 2100 en el carril central y de 2200 en el carril izquierdo. En general se suelen usar los carriles izquierdos, sobre todo en los niveles de servicio más altos.
- 38. iv.Variación de la intensidad de tráfico dentro de una hora Las cifras de capacidad normalmente se refieren a intensidades horarias, aunque la intensidad de tráfico no es uniforme durante los 60 minutos de una hora. Con intensidades elevadas, las puntas acusadas dentro de la hora pueden reducir la capacidad horaria total. Para valorar este efecto, el manual de capacidad considera un factor de hora punta, que se determina en las autopistas por la relación entre el tráfico que pasa durante una hora y 12 veces el tráfico que pasa en 5 minutos de mayor intensidad.
- 39. Para carreteras rurales hay menos experiencias en la valoración de este fenómeno, que además no interesa tanto, generalmente por que en ellas no es frecuente que las intensidades de tráfico alcancen valores próximos a la capacidad.
- 40. v. Interrupciones de circulación. Cuando los vehículos están detenidos por cualquier interrupción, no es normal que puedan luego moverse a un ritmo superior a 1500 vehículos por carril. Como en condiciones de circulación continua la capacidad es de 2000 vehículos/hora es evidente que una brusca interrupción del tráfico, aunque sea corta, puede producir colas, ya que origina una disminución importante de la capacidad.