Temario 1. 2. 3. 4. 5. 6. Introducción a los caminos Elementos de la ingeniería de tránsito Velocidad Aforos vehiculares Volúmenes de tránsito Capacidad y nivel de servicio INTRODUCCIÓN A LOS CAMINOS Historia de los caminos en el mundo Desde que existe el hombre como nómada sobre la corteza terrestre poco más de 100 000 años de acuerdo a los vestigios encontrados en los valles de los ríos: Nilo, Éufrates y Ganges se tiene esa edad. Mas sin embargo concretamente la civilización floreció hace unos 6000 años y fue en egipcia. Con la aparición de la rueda probablemente en Mesopotamia aprox. Hace 50 000 años se originó la necesidad de construir superficies de rodamiento capaces de permitir una circulación para el tránsito de ese entonces. Como ejemplo en la tumba de la Reyna en las minas de la ciudad de Ur, en Mesopotamia se encontraron carreteras de cuatro ruedas de hace aprox. 3000 años. Los primeros caminos fueron construidos por los asirios y los egipcios quienes iniciaron su propio desarrollo. Existen indicios que señala la existencia de una ruta entre Asia y Egipto, probablemente la ruta de la ceda. Los cartagineses construyeron un sistema de caminos de piedra a lo largo de la costa del sur del mediterráneo aprox. 500 años ac. Según la historia los romanos fueron los primeros en construir caminos con ciertas técnicas para el traslado de sus tropas aprox. 312 años ac. Primeros caminos en américa En américa la cultura maya, los toltecas y los incas dejaron una gran técnica en avance de construcción de caminos. El imperio azteca pudo extenderse desde la costa del golfo de México hasta el pacifico gracias a las rutas trazadas por los indígenas. Nacimiento del transporte Ing. Del transporte Personas Particular Publico Productos Granel Procesado Líquidos Polvo Madera Ing. De tránsito Circulación rápida, eficiente y segura. Peatón, Vehículo y camino. VIAJE: transportarse de un lugar a otro. Durante los siglos I II y III de nuestra era el imperio romano tuvo una gran comunicación con sus colonias y hasta china pero en los siglos IV, V y VI se da la caída del imperio y con ello la desaparición de la red caminera. En el siglo VII el sistema feudal propicio la reducción de la población y con ello el número de viajes. A mediados de este siglo se abandona todo esfuerzo por conservar las rutas imperiales. En el siglo VIII regresa al comercio por ruta terrestre. En el siglo IX la economía, las guerras civiles y las invasiones contrarrestan los esfuerzos por extender el comercio y conservar las rutas terrestres. En el siglo XX plena iniciación de la edad media se registró un incremento en la población y se extiende el comercio con el lejano oriente. En el siglo XI las cruzadas contribuyen a la apertura de nuevos caminos, al incremento de la población y al incremento de los viajes. En el siglo XII las ciudades crecen extraordinariamente, surgiendo nuevas rutas vinculadas con el comercio, su trazo es geométrico y en forma de cuadricula como tablero de ajedrez. En este siglo varios factores contribuyeron a la reducción en el tránsito en los caminos como los asaltos, la gran peste y la invasión de los turcos. En el siglo XV el número de viajes fue restringido en 1473 por la guerra de 100 años entre Francia e Inglaterra. En el siglo XVI la población en Europa se duplica, así como el número de viajes y surgen los primeros mapas de caminos. A mediados de este siglo los conquistadores españoles inician la construcción de caminos en América como un recurso para extender la colonización y explotar los recursos. En el siglo XVII se mejoran los caminos existentes multiplicándose el número de viajes. Sebastián de Aparicio construyo la primera carretera en América entre 1540 y 1550, más tarde construyo la carretera México-Zacatecas. En el siglo XVIII inicia la era moderna, el transito se incrementa y con ello el número de viajes, en donde se requiere conservar los caminos, introduciéndose el cobro de cuota por viaje para construcción y conservación. En el siglo XIX época de oro de las diligencias de 1800-1830 se da un incremento potencial en la población y se inicia la utilización del vapor como fuerza polsulsora. El ferrocarril progresa, se desarrolla y se coloca a la vanguardia de los medios de transporte dejando de lado el camino. Historia de los caminos en México Los españoles al llegar a la nueva España encontraron que sus pobladores desconocían del uso de la rueda, pero a pesar de ello contaban con un buen número de caminos. Destacando ampliamente los aztecas y los mayas. Debido a la colonización se construyeron nuevos y mejores caminos, con el propósito de transportar el comercio hacia el viejo continente. Durante la guerra de independencia se frenó la construcción y modernización de los caminos. Al término de la guerra de independencia se crearon algunas leyes relativas a las vías terrestres y se creó la dirección general de colonización e industria que una de sus prioridades era la de construir y conservar caminos. En 1853 esta dirección fue sustituida por la secretaria de fomento cuyo presupuesto provenía del impuesto del peaje. El 19 de noviembre de 1867 el presidente Juárez creo un impuesto para la conservación de caminos sustituyendo al peaje. El 13 de mayo de 1891 el general Porfirio días crea la secretaria de comunicaciones y obras públicas. La revolución en 1910 provoco una disminución e impidió la construcción de caminos. Con la llegada del automóvil a México en 1906 y al término de la revolución se tiene un desarrollo carretero 400 veces más que años anteriores, en 1925 se crea la comisión nacional de caminos por el presidente Plutarco Elías Calles. Otorgándosele un impuesto del 3% para la construcción y conservación de caminos. En 1970 se crea la secretaria de obras públicas sustituyendo a la comisión nacional de caminos. En 1980 se crea la secretaria de asentamientos humanos y obras públicas que ya abarcaba construcción de caminos, puentes y asentamientos humanos. En 1990 se crea la actual secretaria de comunicaciones y transportes SCT ELEMENTOS DE LA ING. DE TRANSITO Generalidades Esta importante rama de la ingeniería forma parte de la ing. del transporte ya que el transito es una fase del transporte. Debido a que la sociedad cada vez es más compleja se ha incrementado la necesidad de unir las diferentes especialidades en busca de un mayor aprovechamiento de las técnicas para llevarle los servicios básicos. Por ejemplo si una determinada área urbana o rural desea crecer y prosperar, será necesario planear, estudiar, proyectar, construir, operar, conservar y administrar nuevos sistemas lo suficientemente aptos tanto como para el transporte público como el privado, que peritan conectar e integrar las actividades que se desarrollan en los diferentes lugares de la región, mediante la movilización de personas y mercancías, dichos sistemas deberán de ser manejados u operados de tal forma que los máximos flujos de transito sean óptimos. Transportar es llevar algún producto o persona de un lugar a otro, de una parte a otra por un precio convenido. Transitar es pasar de un punto a otro por una vía, calle o pasaje público. Transito es la acción de transitar en el sitio por donde se pasa de un lugar a otro. Trafico es el tránsito de personas y la circulación de vehículos por una calle carretera o camino. La ing. del 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 objetivo de proveer la movilización de personas y mercancías de una manera rápida eficiente y segura, además económica y compactible con el medio ambiente. La ing. de transito es aquella fase de la ing. del transporte que tiene que ver con la planeación, el proyecto geométrico y la operación del tránsito por calles y carreteras, sus redes y terminales y su relación con otros modos de transporte. La ing. de transito se define como la rama de la ing. del transporte que se dedica al estudio del movimiento de personas y vehículos en calles caminos y carreteras, con el propósito de hacerlo rápido eficiente y seguro. El problema del transito El problema del tránsito radica básicamente en la gran disparidad que existe entre los vehículos modernos y los caminos sobre los cuales se tienen que mover. Así también las ciudades se trazan en forma de cuadricula y el vehículo se mueve con mayor eficiencia en curvas. Muchos caminos fueron construidos en los años 50 y cumplían satisfactoriamente con las exigencias del tránsito de aquel entonces, pero el desarrollo del vehículo ha crecido de forma potencial. Entonces los principales factores que intervienen en un problema del tránsito son: diferentes tipos de vehículos en una misma vialidad y sentido, vías de comunicación en mal estado u obsoletas, falta de planeación en el tránsito y falta de cultura para atender el reglamento de tránsito. Soluciones al problema del transito Las soluciones pueden ser variadas, pero van a depender de la situación puntual. Se tienen tres soluciones básicas: 1. Solución integral. Consiste en crear nuevos tipos de caminos que sirvan al vehículo moderno, proyectar ciudades con nuevos trazos, mejorar las vialidades en su superficie de rodamiento. Esta solución es muy costosa y se requiere de una inversión muy alta. 2. Solución parcial de alto costo. Esta solución trata de beneficiar al camino realizando cambios que requieren de fuertes inversiones, por ejemplo, ampliación de calles, construcción de avenidas canalizadoras, semáforos de acción controlados, construcción de estacionamiento, entre otros. 3. Solución parcial de bajo costo. Consiste en tomar como base la infraestructura existente con el mínimo de obras, materiales y aplicando una buena regulación funcional del tránsito, colocando semáforos, señales y canalizando el tránsito a vialidades principales. Cualesquiera de las soluciones antes mencionadas se deben de tomar en cuenta 3 elementos: 1. La ing. de transito 2. La educación vial 3. La legislación y la vigilancia policiaca Los elementos básicos que componen a la ing. de transito son: el usuario (peatón y conductor), el vehículo y el camino Elementos de la ing. de transito Están considerados tres elementos en la ing. de tránsito. 1. El usuario. Es el elemento pensante en el sistema vial y está representado por: a) El peatón Está representado por la población en general, desde un niño de tres años hasta una persona adulta mayor. Dentro del sistema vial se le asigna un espacio para circulación, el ancho es variable y depende de la densidad o del tráfico de personas. Se puede establecer un nivel de servicio para la circulación de peatones El peatón es considerado como el elemento flexible en el sistema vial con capacidad de adaptarse a las circunstancias del tránsito de una manera rápida y eficiente. b) El conductor Es la persona responsable de todo lo que acontece en el viaje, una vez que se encuentra en el volante de él depende la velocidad, el itinerario la ruta y toda la atmosfera que la rodea. Por ser la persona u elemento más importante y del que dependen hasta vidas humanas se le debe de estudiar desde el punto de vista físico y emocional. Es decir, el conductor puede presentar restricciones físicas o condiciones emocionales: -Restricciones físicas. Tienen que ver con la falta de alguna extremidad que le impida conducir por ejemplo, un brazo o una pierna. La visión es una capacidad de las más importantes y de los sentidos que tiene el conductor. A través de la visión el conductor se da cuenta de todo lo que sucede a su alrededor y puede tomar las precauciones necesarias antes del acontecimiento. La visión a través del ojo se asemeja al funcionamiento de una cámara, reacciona también a la luz en fracciones de segundo y varía según la edad, el estado físico y mental del conductor. En términos generales se requieren de 1.25 seg para voltear hacia ambos lados y enfocar. La visión normal abarca un ángulo de 180° viendo al frente y sin distinguir detalles en los extremos. Los detalles se pueden distinguir en un ángulo entre 120° y 160°. La velocidad del vehículo también interviene en el cono de visión, es decir a medida que la velocidad aumenta el cono de visión disminuye, y si la velocidad disminuye el cono aumenta. -Enfermedades de la visión. Dentro de las enfermedades más comunes está el astigmatismo, la miopía y daltonismo. Las dos primeras se pueden corregir utilizando anteojos. -condiciones o reacciones psicológicas o emocionales. Una reacción condicional en el conductor está relacionada con el desarrollo de ciertos hábitos, por ejemplo, un conductor que acostumbra a pasar siempre por una misma ruta, se vuelve diestro para evitar obstáculos. Las reacciones psicológicas son un proceso intelectual que culmina en un juicio, después de obtener una reacción y llegar a una decisión para actuar. Las facultades de un individuo se pueden alterar por fatiga, alguna enfermedad, el consumo de alcohol, bajo el efecto de alguna droga, el clima, altura sobre el nivel del mar, entre otras. Dentro de las condiciones emocionales y psicológicas que representa un conductor se encuentra el modelo o sistema PIEV (Percepción Intelección Emoción Voluntad) =tiempo de reacción 2.5 seg 2. El vehículo. Es el elemento motriz para que el sistema vial funcione, es el medio a través del cual se pueden realizar el traslado de personas y/o productos. El vehículo se clasifica de acuerdo al número de ejes y a la capacidad de carga, de la sig. manera: 1) Vehículos tipo A. Son los vehículos ligeros o particulares de dos ejes y se subclasifican de la sig. manera: a) Tipo A2. Es un vehículo ligero de dos ejes con una capacidad de carga de hasta 1 ton. b) Tipo A’2. Es un vehículo de dos ejes con una capacidad de carga de hasta 3.5 ton. 2) Vehículos tipo B. son vehículos para el transporte del personal que se clasifican de la sig. manera: a) Tipo B2. Autobús de dos ejes. b) Tipo B3. Autobús de tres ejes. 3) Vehículos tipo C. son vehículos para el transporte de carga, se subclasifican de la sig. manera: a) Tipo C2. Vehículo de carga de dos ejes. b) Tipo C3. Vehículo de carga de tres ejes. 4) Vehículos articulados. Son vehículos especializados para el transporte de carga y están compuestos de la sig. manera T-Tractor R-Remolque S-semirremolque Y se clasifican de la sig. manera: T2 T3-Tractor de 2 ejes, Tractor de tres ejes R1 R2 R3 R4- Remolque de # ejes S1 S2 S3 S4-Semirremolque de # ejes Vehículo de proyecto Es un vehículo hipotético que refiere a las características geométricas de los vehículos, se puede considerar que dependiendo del vehículo tipo se tendrán los elementos básicos para considerar el diseño de los elementos viales. Los vehículos tipo de diseño son los sig. DE-335 DE-450 DE-610 DE-1220 A continuación se muestra de forma gráfica y esquemática cada uno de los DE-1525 vehículos mencionados. Radio de giro del vehículo. Es la trayectoria que sigue la rueda trasera interna ultima durante su recorrido en una curva horizontal Cuando son vehículos articulados habrá que hacer un ajuste. Hay vehículos con dos puntos de inflexión o hasta de tres puntos de inflexión. Relación peso-potencia La relación peso-potencia de un vehículo está relacionada con la capacidad de ascender o descender sin disminuir en un 20% su relación peso-potencia. Las pendientes longitudinales, como pendiente gobernadora y pendiente máxima están en función de la relación peso potencia del vehículo para cada tipo de camino. 3. El camino. Se entiende por camino a la parte de la corteza terrestre acondicionada para el tránsito vehicular. Se entiende como pavimento a la superficie especialmente tratada con materiales procedentes de banco y que permiten un tránsito rápido, eficiente y seguro. Sección transversal. La sección transversal de un camino es la representación gráfica en un corte transversal al eje del proyecto. Se tienen 3 tipos de sección transversal: 1) Sección en corte 2) Sección en terraplén 3) Sección mixta o balcón 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. Pavimento: Se entiende como pavimento a la superficie especialmente tratada con materiales procedentes de banco y que permiten un tránsito rápido, eficiente y seguro. Definiciones de algunos términos de una sección transversal Calzada. Es el ancho de la superficie de rodamiento sin incluir los acotamientos. Corona. Superficie que incluye a la calzada y los acotamientos. Es la dist Comprendida entre los hombros de una carretera. Acotamientos. Son superficies laterales que sirven de confinamiento a la superficie de rodamiento y que eventualmente se pueden utilizar como estacionamiento provisional, en casos de emergencia. Hombro. Es el punto de intersección de las líneas definidas por el talud del terraplén y de la corona o por la corona y el talud interior de la cuneta. Cunetas. Son obras hidráulicas destinadas para facilitar o captar el agua pluvial que llegue al camino. Contra cunetas. Son obras hidráulicas auxiliares destinadas para facilitar y captar el escurrimiento de agua por el talud del corte (escalón) Talud. Son superficies laterales inclinadas comprendidas entre la cuneta y el terreno natural. Generalmente en secciones de terraplén tienen una relación 1.5:1. En corte la inclinación del talud dependerá del ángulo de reposo del material Rasante. Es la proyección vertical del desarrollo del eje del camino e incluye toda la estructura. Sub-rasante. Es la superficie de terreno especialmente acondicionada para recibir la estructura del pavimento. Sección transversal Corte transversal de una sección tipo en balcón o mixta Sección tipo de construcción Corte transversal de una sección tipo terraplén. Sección transversal de un camino Sección transversal en obras de drenaje. Las obras de drenaje son un factor decisivo en el proyecto de la línea sub-rasante, y en caminos sobre terrenos planos que llegan a definirlo. La elevación que necesita la línea sub-rasante con respecto al terreno natural para alojar dichas obras, deberá de marcarse en el perfil como otro punto de control. Antes de proyectar las obras de drenaje se debe de tener definido el tipo de obra a emplear y las dimensiones de la obra. También tener calculadas las secciones transversales de construcción sobre elevación y ampliación en cada una de las estaciones incluidas en cruces con cauces. Por ejemplo Donde: e=ensanche en m b=espesor de revestimiento (base, subbase y carpeta) en m t=talud de la cuneta =3 s=sobreelevación que entra a la formula en valor decimal y con signo Esta fórmula es utilizada también al calcular el sobre ancho secciones en terraplén donde “t” Clasificación de los caminos A partir de 1925 se vio la necesidad de construir más y mejores caminos, al principio era fácil la determinación de la decisión para construir un camino, pero a medida que la red caminera fue creciendo dicha decisión fue más compleja. La política de cualquier gobierno en cuestión de caminos siempre ha sido la sig.: mantener en buen estado la red existente, terminar las obras iniciadas, construir nuevos caminos que sirvan a núcleos de poblaciones incomunicadas y construir ampliaciones y modernizaciones, así como autopistas. La conservación es muy importante en los caminos más transitables, reconstruyendo los daños que ocasiona el tráfico intenso. Un plan vial razonable es complementar la red troncal, la red alimentadora y la red secundaria. Para efectos de planeación se debe de tomar en cuenta las diferentes actividades que se desarrollan en la sociedad. Para tal efecto los caminos se clasifican de la sig. manera 1. 2. 3. 4. 5. Clasificación socio económico político Clasificación por operación Clasificación funcional Clasificación administrativa Clasificación técnico oficial 1. Clasificación socio económico político. Esta clasificación consiste en evaluar el potencial económico bajo un cuidadoso análisis de la inversión de la infraestructura. Se subdivide en tres categorías: 1) Caminos de función social. Estos caminos se recomiendan en regiones con escaso potencial económico, donde existen núcleos de población importantes, donde la decisión de invertir es de carácter social ya que la construcción del camino proporcionará un cambio y mejoramiento en la imagen urbana de la comunidad. El criterio de selección de este tipo de caminos es la magnitud de la inversión contra el número de habitantes censados. por tratarse de un camino de este tipo se proyectará con especificaciones mínimas. Para determinar el número de habitantes, se obtiene una zona de influencia para el camino, donde esta es aquella zona en la que residen las personas que se consideran pueden ser servidas en función de la máxima distancia que un habitante puede recorrer usando cualquier medio dentro de una jornada para llegar a una carretera y entrarse con la red nacional. 2) Caminos de penetración económica. El criterio de selección para estos caminos es el de costo beneficio. Son caminos que se construyen en regiones que se encuentran aisladas y que cuentan con explotación y producción de recursos naturales, de tal manera que con la modernización o ampliación del camino se mejoren las condiciones económicas de la población. La zona de influencia está determinada por la región donde se registrará un aumento notable en la producción como resultado del camino. El valor de la producción se considera como el índice del beneficio que obtendrá la comunidad mediante la inversión. El índice de productividad se calcula con la sig. expresión Ip=Valor de producción/costo de construcción. 3) Caminos en zonas en vías de desarrollo. El criterio de selección para estos caminos es el de rentabilidad. Debido a que las inversiones realizadas traerán como consecuencia una reducción en los costos del transporte con beneficio en la colectividad. El estudio de las propuestas para este tipo de caminos implica la necesidad de caracterizar, establecer o definir reglas sobre su evolución y determinar el ahorro que obtendrán los usuarios según el tipo de vehículo y de acuerdo al método sig.: a) Estimación del número de usuario b) Estimación de los beneficiarios en cuanto a sus ahorros en tiempo y costo c) Estimación de los beneficios totales d) Estimación de os costos totales e) Balance entre el beneficio y el costo El índice de rentabilidad se determina con la sig. expresión: IR=Valor actualizado entre la suma de beneficios/valor actualizado de suma de gastos 2. Clasificación por operación. Esta clasificación es de acuerdo con las especificaciones del proyecto y el tipo de superficie de rodamiento, y a su vez se clasifican en: a) Brechas. Son caminos improvisados que carecen de especificaciones técnicas y de construcción, por tal motivo son caminos que pueden ser transitados todo el año o solo en algunas épocas b) Caminos revestidos. Son caminos que cuentan con una estructura de terracería, de bajas especificaciones, con obras de drenaje básicas y una superficie de rodamiento sin pavimentar. Este tipo de caminos son el tipo de los caminos rurales cuya función principal es la de comunicar a pequeñas comunidades con la red federal c) Caminos pavimentados. Son caminos que tienen una infraestructura bien definida, técnica de construcción de acuerdo a las especificaciones, una superficie de rodamiento que permite un tránsito rápido eficiente y seguro. Son caminos que permiten un tránsito en cualquier época del año. 3. Clasificación funcional. Las carreteras de manera funcional se clasifican en: 1) Vialidades principales (arterias) 2) Vialidades secundarias (colectoras) 3) Vialidades locas La clasificación funcional es importante en el proceso de planeación, ya que agrupa distintas carreteras en sistemas, de acuerdo a servicio que se espera que presten. Esta clasificación contribuye también a la solución de algunos problemas de tránsito, por ejemplo: 1) 2) 3) 4) 5) 6) En la determinación de la importancia de la vialidad En el establecimiento de las bases para la asignación de los niveles de servicio o especificaciones del proyecto En la evaluación de las deficiencias del servicio En la determinación de las necesidades futuras En la determinación de los costos En establecer sistemas viales integrales 4. Clasificación administrativa 5. Clasificación técnico oficial. La Secretaria de Comunicaciones y Transportes (SCT) especifica una clasificación, dependiendo de algunos factores como geometría, velocidad, superficie de rodamiento, alineamiento horizontal y vertical. Dado a lo anterior se tiene la siguiente clasificación: 1) Carreteras tipo A. Son carreteras pavimentadas de dos o más carriles de circulación, ancho de carril de 3.65 m, acotamientos de 1.50 m en ambos lados, control total y salidas, entronque a nivel y desnivel. Por el número de carriles estas carreteras se clasifican a su vez de la siguiente manera. a) Carreteras tipo A2. Estas carreteras cuentan con dos carriles de circulación, uno por sentido, ancho de acotamiento de 1.50 m en ambos lados, la separación de sentidos se hace mediante una línea amarilla. La velocidad de proyecto es de 90 km/hr. b) Carreteras tipo AS2. Son de dos carriles de circulación uno por sentido, ancho de acotamiento de 1.50 m en ambos lados. El ancho de la faja separadora central es de 1 m. esta carretera es de cuerpos separados para evitar la invasión en el carril contrario. c) Carreteras tipo A4. Son carreteras de cuatro carriles dos por sentido, ancho de carril de 3.65m. con faja separadora central de 1 m. d) Carreteras tipo AS4. Son carreteras de cuatro carriles dos por sentido, con una barrera separadora central o un camellón con un ancho mínimo de 1 m. esta carretera es de cuerpos separados. 2) Carreteras tipo B. Son caminos pavimentados con dos carriles de separación, uno por sentido, con acotamientos de 1 m de ancho en ambos sentidos. Estos caminos son el prototipo de las carreteras troncales cuyo objetivo es el de comunicar a la capital del estado con sus ciudades centrales el ancho del carril es de 3.50m. 3) Carreteras tipo C. Son caminos pavimentados con dos carriles de circulación, uno por sentido, ancho del carril de 3.35m sin acotamientos. 4) Carreteras tipo D. Son caminos pavimentados con dos carriles de circulación uno por sentido, sin acotamientos y ancho de carril de 3.15m. 5) Carretas tipo E. Son caminos revertidos que carecen de especificaciones técnicas de proyecto y de construcción. El ancho de corona es de 6.10m. VELOCIDAD La velocidad se ha convertido en uno de los principales indicadores que se utilizan para medir la calidad de la operación a través de un sistema de transporte. los conductores de manera individual miden parcialmente la cantidad del servicio. Por su habilidad y libertad de conservar una velocidad uniforme. La importancia de la velocidad como elemento básico para el proyecto de un sistema vial queda establecido, por ser un parámetro de cálculo en la mayoría de los demás elementos del proyecto. La velocidad en los vehículos actuales ha sobrepasado los límites del proyecto motivo por el cual alguna de estas resultan absolutas. En la ing. de transito se tienen los sigs. tipos de velocidad: 1. Velocidad de punto, velocidad puntual. Es la velocidad de un vehículo a su paso por un determinado punto por una carretera. Como estas velocidades son dos también se les llama velocidad instantánea. 2. Velocidad media titular. Es la media __ de velocidades de punto que pasa una__ 3. Velocidad media espacial. Es la media aritmética de las velocidades de punto de todos los vehículos que en un instante dado se encuentran en un tramo de carretera se dice entonces que se tiene una distribución espacial de las velocidades del punto. Esta velocidad es más para ser utilizado en el análisis. 4. Velocidad de corrida. Llamada también velocidad global o de viaje. La distancia recorrida desde el principio hasta el final entre el tiempo total que se emplea en recorrerla en el tiempo. Están incluidas todas aquellas__ por reducción de__por la propia vía, el tránsito y los dispositivos de __ajenos a la voluntad de conductores, aquellas demoras fuera de la vía, por ejemplo: gasolineria, restaurante, regresión, esta sirve para comparar condiciones de fluidez en ciertas rutas ya sea__ 5. Velocidad de marcha. También llamada velocidad. Es el resultado de__entre el tiempo en que el vehículo estuvo en movimiento. En un viaje normal se desconoce todo aquel tiempo en el que el vehículo estuvo detenido por cualquier causa. 6. Velocidad de proyecto. También llamada de diseño o de seguridad. Es la máxima velocidad a la cual pueden circular los vehículos con seguridad, sobre una sección específica del camino, bajo condiciones atmosféricas y de tránsito normales. Esta velocidad es parametrobaje para la de los elementos geométricos del proyecto, por ejemplo: alineamiento horizontal y vertical, radios de curvatura, pendiente, gobernadora y distancia de parce, de parada, ampliación y sobreelevación. La selección de velocidad de proyecto depende de la importancia o categoría del camino de los volúmenes de tránsito, de la topografía del uso del suelo y de las condiciones económicas. 7. Velocidad de operación. Es la velocidad a la que circulan los vehículos en un tramo de carretera especifico basado condiciones del flujo de atmosféricas normales. 8. Velocidad del proyecto ordenada. Es la velocidad de un vehículo en sub-tramo de un tramo de carretera. Estudios de velocidad puntual El objetivo de estos estudios es el de determinar la velocidad a la que circulan los vehículos en una sección determinada de un camino durante un tiempo determinado y durante un periodo a consideración del proyectista. Estos estudios se utilizan en el proyecto geométrico de carreteras, de intersecciones y en la entrada o salida de escuelas, hospitales, centros comerciales, entre otros. Los métodos para determinar la velocidad puntual son lo s sig.: 1. Método manual o directo. Consiste en ubicar estratégicamente a personas u observadores en una sección de un camino, en tangente y a nivel y condiciones de operación y atmosféricas favorables. Los observadores se encargarán de registrar el tiempo que tarda un vehículo en recorrer una distancia conocida. Este método es el más confiable y más económico, la desventaja principal es el horario nocturno y los días lluviosos. 2. Método del uso del radarmetro. Este método es el más práctico y el de mayor uso. Consiste en tomar la velocidad instantánea de los vehículos en una sección determinada del camino, haciendo uso del equipo llamado radarmetro. La desventaja de este método es el costo del equipo. AFOROS VEHICULARES Un aforo vehicular es un método que se utiliza para contabilizar vehículos, clasificarlos por números de ejes, tipo de vehículo y obtener el volumen de tránsito. Se tienen tres métodos para realizar un aforo vehicular : 1. Método directo. Este método consiste en ubicar estratégicamente en el sitio de estudio personas que contabilicen a los vehículos y al mismo tiempo los clasifiquen por número de ejes. Este método presenta las sigs. ventajas: es el más preciso ya que al mismo tiempo clasifica y cuantifica a los vehículos y es el más económico. Las desventajas de este método es el horario nocturno y los días lluviosos. 2. Método mecánico. Consiste en colocar una manguera de neopreno de alta densidad sobre la superficie de rodamiento, las cuales se rellenan de aire a temperatura y se conectan a un contador mecánico. Las ventajas de este método son: una vez instalado el sistema funciona las 24hr del día, sin importar horarios nocturnos o días lluviosos. Las desventajas son: contabiliza los vehículos, pero no los clasifica, el sistema puede dejar de funcionar por fatiga o por vandalismo. Puede también tener una mala instalación. 3. Método electromecánico. Este método consiste en colocar un sistema electromecánico en la superficie de rodamiento. Las ventajas son: contabilizan el vehículo y por el peso del mismo nos proporciona un aproximado del tipo de vehículo, funciona las 24hr por todo el periodo del aforo. Las desventajas son: el costo. Estudios de origen y destino Estos estudios son un complemento a los aforos mecánicos. Consiste en ubicar en una sección de un camino vía tangente y a nivel y bajo condiciones atmosféricas y de operación normales, una estación de aforo vehicular. Se tienen 3 métodos para realizar estos estudios: 1. Encuesta directa al conductor. Este método es el más usado, consiste en realizarle una entrevista al conductor, de manera directa, a base de preguntas sencillas pero eficientes, con el objetivo de analizar la zona económica en desarrollo. Estos estudios también sirven para el trazo de nuevas rutas. 2. Entrevista indirecta al conductor. Este método consiste en elaborar una encuesta y entregársela al copiloto para que este a su vez se la realice al conductor y la entregue en otra estación de aforo en el camino. 3. Encuesta mediante el servicio postal. Este método consiste en enviar la encuesta al domicilio del conductor, el cual la regresara por el mismo medio una vez que la haya contestado. De los 3 métodos señalados el más usado es el método directo ya que proporciona información certera. En zonas urbanas se tiene el método de las placas el cual tiene como propósito ubicar estacionamientos, dar sentido a las calles en zonas de interés turístico. CAPACIDAD VIAL Volúmenes de tránsito Las carreteras, calles o cualquier tipo de vialidad son sistemas viales dinámicos que están sujetos a ser solicitados por una demanda vehicular, los cuales poseen características espaciales, es decir que ocupan un lugar temporal y que consumen tiempo. El proyecto y diseño de una carretera depende fundamentalmente de los sigs. aspectos: 1. 2. 3. 4. Volumen de transito Variaciones del transito Tasa de incremento Composición vehicular Se entiende por volumen de tránsito a la cantidad de vehículos que pasan por una carretera mediante un periodo de tiempo determinado. Los conceptos asociados al volumen de transito son: 1. 2. 3. 4. 5. Transito anual TA. Es el número total de vehículos que circulan por una carretera durante un año Transito mensual TM. Es el número total de vehículos que circulan por una carretera durante un mes Transito diario TD. Es el número total de vehículos que circulan por una carretera durante un día Transito horario TH. Es el número total de vehículos que circulan por una carretera durante una hora Taza de flujo Q. Es el número total de vehículos que circulan por una carretera durante un periodo inferior a una hora. Volúmenes de transito diario promedio Es el número total de vehículos que circulan por una carretera durante un periodo igual o menor a 1 año y mayor a 1 día, dividido entre el número de días del periodo. Este volumen tiene la sig. clasificación: 1. Transito diario promedio anual TDPA. Es el transito que circula por una carretera durante 1 año dividido entre 365. 2. Transito diario promedio mensual TDPM. Es el transito que circula por una carretera durante 1 mes dividido entre 30. 3. Transito diario promedio semanal TDPS. Es el transito que circula por una carretera durante una semana dividido entre 7. Volúmenes de transito horario Con base a la hora seleccionada se definen los sigs. volúmenes expresados en vehículos por hora 1. Volumen horario máximo anual VHMA. Es el máximo volumen horario que ocurre en una sección de un camino durante 1 año determinado. Es la hora de mayor demanda de las 8760hr que tiene un año. 2. Volumen horario de máxima demanda VHMD. Es el máximo número de vehículos que circulan por un camino durante 60 min consecutivos. Es el representativo de los periodos de máxima demanda que se pueden presentar durante un día en particular. 3. Volumen horario de proyecto VHP. Es el volumen de transito horario que se utiliza para determinar las características geométricas de un camino. Importancia y uso de los volúmenes de transito La evaluación de un sistema vial recurre a distintas aplicaciones de la ing. de caminos que son las sig.: 1. Planeación. Permite realizar las sigs. actividades: a) Clasificar sistemáticamente la red carretera, estimar los cambios del volumen de tránsito y asignar modelos de distribución vehicular b) En el desarrollo de proyectos de observación, modernización y análisis económico. c) En la estimación de la calidad del aire. d) En la estimación del consumo de combustible. 2. Proyecto. Permite analizar y aplicar lo sig. a) Las normas de proyecto geométrico b) Los requerimientos para nuevas carreteras c) Analizar la estructura del pavimento 3. Ing. de tránsito. Permite analizar los sigs. aspectos: a) Análisis de la capacidad y nivel de servicio b) Caracterización de los flujos vehiculares c) Zonificación de vialidades d) Análisis de las necesidades para la colocación de sistemas automatizados para el control vehicular e) Estudios para estacionamientos 4. Seguridad. Permite calcular el índice de accidentabilidad para modernizar y/o actualizar la legislación o reglamentación de tránsito. Importancia de los volúmenes de transito por unidad de tiempo 1. Transito anual. Permite determinar lo sig.: a) Los patrones de viaje sobre áreas geográficas b) Los costos de operación c) El índice de accidentabilidad d) La variabilidad por tendencia de los volúmenes de tránsito en carreteras de cuota 2. Volúmenes de transito diario promedio. Permite realizar, analizar y determinar las sigs. actividades: a) Volúmenes de tránsito y densidades b) Evaluar el flujo vehicular con respecto a un sistema vial c) Definir el sistema vial d) Localizar áreas donde se necesiten vialidades o modernizar las actuales e) Participar en el programa de mejoramiento urbano 3. Volumen de transito horario. Permite analizar lo sig.: a) Determinar el periodo de máxima demanda b) Evaluar las deficiencias de la capacidad c) Establecer los dispositivos para el control de transito d) Proyectar geométricamente un camino 4. Tasa de flujo. Permite analizar lo sig.: a) Las variaciones a la hora de máxima demanda b) Las limitaciones de la capacidad c) Caracterizar los volúmenes máximos Características de los volúmenes de transito Los volúmenes de transito siempre deben de ser considerados como sistemas dinámicos, ya que únicamente son precisos durante el periodo del aforo vehicular. Se requiere de un conocimiento en cuanto a las características del flujo vehicular, para prever una situación y actuar en consecuencia. Por lo tanto, es necesario conocer las variaciones periódicas de los volúmenes de transito dentro de las horas de máxima demanda, su distribución por carril, por sentido y por camino. Dentro de estas características se tiene el factor horario de máxima demanda. Este factor es la relación del volumen horario de máxima demanda entre el flujo máximo a la hora de máxima demanda. Se determina con la sig. expresión Dónde: VHMD=volumen horario de máxima demanda qmax=volumen de máxima demanda N=número de periodos en la hora de máxima demanda Ejemplo: Volúmenes de tránsito a futuro Los volúmenes de tránsito a futuro son la relación entre el volumen horario de proyecto (VHP) y el transito diario promedio anual (TDPA) de un análisis al realizarse una relación de los volúmenes de transito horarios durante todo un año en orden descendiente sería posible determinar el volumen horario de máxima demanda mediante esa gráfica. Una forma de determinar el volumen horario de proyecto es realizando una gráfica donde se indique la variación de los volúmenes de transito horarios durante todo un año. Capacidad vial Para determinar la capacidad en un sistema vial es necesario obtener las características físicas y geométricas del camino, así como las de operación. Al mismo tiempo obtener las condiciones necesarias para determinar la calidad en el servicio. Por lo antes expuesto un estudio de capacidad vial es al mismo tiempo un estudio cuantitativo y cualitativo del servicio que ofrece el camino en las distintas fases de un proyecto geométrico. El volumen de transito presente o futuro se considera como una cantidad conocida a través del volumen de servicio. Una medida de la eficiencia con la que un sistema vial ofrece un servicio es la capacidad. De igual manera resulta determinar de forma cuantitativa el servicio que ofrece un camino que determinar su calidad. Capacidad vial se define como el máximo número de vehículos que pueden circular por un camino durante un periodo determinado, bajo condiciones de transito normales y atmosféricas tranquilas. Circulación continua Las condiciones de circulación continua pueden ser de dos tipos: 1. Condiciones de circulación continua. Son aquellas condiciones que no presentan elementos fijos externos que provocan interrupciones periódicas al tránsito vehicular. 2. Condiciones de circulación discontinua. Son aquellas condiciones que si presentan elementos fijos externos que producen interrupciones periódicas al tránsito vehicular. Dependiendo del tipo de vialidad se procederá a establecer un procedimiento para el cálculo de la velocidad, de la capacidad y obtener el nivel de servicio. Se entiende por congestionamiento vehicular a la restricción que tiene un conductor de libertad de maniobras con diferentes volúmenes de tránsito. Condiciones prevalecientes del tr ansito La capacidad vial es un ejercicio de la probabilidad por lo que puede ser mayor o menor en un instante dado, a su vez la capacidad define las condiciones prevalecientes del tránsito que son factores que al variar modifican el volumen de servicio hasta alcanzar la capacidad. Estas condiciones se describen a continuación: 1. Condiciones de infraestructura vial. Son las relacionadas a las características físicas del camino. Por ejemplo: ancho de carril, ancho de acotamiento, número de carriles por sentido, distancia a obstáculos laterales, entre otros. 2. Condiciones de tránsito. Se refiere a la distribución en tiempo y espacio de la composición vehicular. 3. Condiciones de control. Hace referencia a los dispositivos para el control vehicular. Finalmente podemos concluir que la capacidad de un camino es una forma cuantitativa de evaluar la calidad de servicio y depende fundamentalmente de las tres condiciones antes mencionadas y de la superficie de rodamiento, que esta se encuentre en buenas condiciones de transitabilidad. Nivel de servicio Se entiende por nivel de servicio a la medida cualitativa que describe las condiciones de operación de un flujo vehicular, dada la percepción del usuario. Dichas condiciones se describen para un camino como factores por ejemplo: velocidad, tiempo de recorrido, libertad de maniobras, comodidad, nivel de conveniencia y seguridad. De los factores que afectan el nivel de servicio se tienen los externos e internos. Los factores internos son aquellos que corresponden a las variaciones en la velocidad, volumen de servicio y la composición vehicular. Los factores externos son características físicas del camino como ancho de calzada ancho de carril, ancho de acotamiento, número de carriles por sentido, distancia a obstáculos laterales y pendiente longitudinal. Los factores antes mencionados (externos e internos) afectan la calidad en el servicio. Para otorgar una calificación al nivel de servicio adquirido se tiene la sig. clasificación y tipos de nivel de servicio. Se tienen 6 niveles de servicio identificados por letras desde la A hasta la F indicando el mejor y el peor. Las condiciones de operación para estos niveles de servicio son las sig.: 1. Nivel de servicio A. representa una circulación de flujo libre, libertad de selección de velocidad, libertad de maniobras y el nivel de comodidad y de conveniencia es excelente. 2. Nivel de servicio B. esta dentro del rango del flujo estable aunque se observa la presencia de otros vehículos, el nivel de comodidad y de conveniencia es ligeramente inferior al de nivel del servicio A. la velocidad y libertad de maniobras son casi inafectadas pero inferiores a las descritas en el nivel de servicio A. 3. Nivel de servicio C. Pertenece al rango de flujo estable, pero marca el inicio donde la operación se ve afectada por la interacción entre vehículos. La velocidad y libertad de maniobras comienza a ser restringida, el nivel de comodidad y de conveniencia desciende notablemente. 4. Nivel de servicio D. Representa una circulación de densidad elevada pero estable, la velocidad y libertad de maniobras son restringidas. El nivel de comodidad y de conveniencia es bajo. Los incrementos en el flujo vehicular ocasionan problemas de funcionamiento. 5. Nivel de servicio E. representa el límite de la capacidad, la velocidad y libertad de maniobras es difícil, solo se logra “cediendo el paso”. Los niveles de comodidad y conveniencia son muy bajos. La circulación es muy inestable debido al aumento en el flujo vehicular produciéndose colapsos 6. Nivel de servicio F. representa las condiciones de un flujo vehicular forzado Criterios de análisis para la capacidad y nivel de servicio Los factores externos que afectan el nivel de servicio pueden ser medidos a una hora conveniente del día, ya que se tratan de las características físicas o geométricas del camino. Por ejemplo: ancho de carril, ancho de calzada, ancho de acotamiento, distancia a obstáculos laterales y pendiente longitudinal. Por otro lado, los factores internos como son variables dependen del flujo vehicular y son medidos a la hora de máxima demanda. Por lo general los estudios de capacidad se determinan para asignar el nivel de servicio y en determinadas ocasiones para calcular la densidad vehicular. En función del nivel de servicio está el número de vehículos por unidad de tiempo que puede soportar una carretera a determinada hora del día, a esto se le llama volumen de servicio. El volumen de servicio va en aumento mientras el nivel de servicio va disminuyendo, hasta alcanzar el nivel de servicio E o la capacidad. Condiciones ideales para el cálculo de la capacidad El cálculo de la capacidad depende de las sigs. condiciones: 1. Tipo de camino 2. Condiciones prevalecientes del tránsito y de la operación 3. Características físicas y geométricas del camino Para fines de interpretación se han establecido los sigs. criterios: a) El flujo y la capacidad vehicular se analizan bajo condiciones prevalecientes de transito expresados en vehículos mixtos por hora y por sentido. b) El nivel de servicio aplica solo para el tramo en estudio c) Los factores determinantes en el cálculo de un volumen de servicio son los sig.: 1) Ancho de carril 2) Ancho de acotamiento 3) Ancho de calzada 4) Restricciones laterales 5) Pendiente longitudinal 6) intersecciones d) los elementos usados para medir el nivel de servicio son los sig.: 1) velocidad 2) densidad 3) volumen de servicio 4) tipo de vehículo En el análisis que comúnmente se realiza se permite determinar el efecto de los factores externos e internos en la capacidad ideal de cierto tramo de carretera y el volumen de servicio que corresponde a un nivel de servicio determinado. Los análisis de capacidad sirven para aislar y poder medir estos factores. La determinación de estos factores y los procedimientos de análisis varean dependiendo del tipo de camino por ejemplo, para autopistas se emplean factores diferentes que para vías rápidas o para carreteras de usos múltiples, y para carreteras de dos carriles se emplea otros factores La capacidad de una carretera es tan variable como pueden ser las condiciones físicas del mismo o las condiciones del tránsito. Por esta razón los análisis de capacidad vial se realizan aislando las diversas partes del sistema vial. Por ejemplo un tramo en tangente, un tramo con curvas, un tramo con pendientes, el acceso a una intersección o un tramo de entrecruzamiento. Interpretación y metodología de una capacidad vial Para fines de interpretación uniforme y una metodología ordenada se han establecido los sigs. criterios: 1) el flujo y la capacidad vial se analizan bajo las condiciones prevalecientes de operación en vehículos mixtos por hora por carril y por sentido. 2) El nivel de servicio se aplica a un tramo significativo de la carretera, dicho tramo puede variar en sus condiciones de operación, en diferentes puntos debido a las variaciones en el flujo vehicular o en su capacidad. Las variaciones en el flujo vehicular se originan por cierta cantidad de vehículos que entran y salen del tramo en ciertos puntos a lo largo de este. Por lo tanto, el nivel de servicio debe tomar en cuenta el efecto de todas estas limitaciones 3) Los elementos usados para medir la capacidad y nivel de servicio son variables. En lo que respecta a la capacidad se requiere de obtener el tipo de camino, sus características geométricas, la velocidad de operación, la composición vehicular y las variaciones del flujo vehicular. Para el nivel de servicio los factores adicionales son: la densidad vehicular, la velocidad de recorrido, las demoras y la relación volumen-capacidad. 4) Por razones prácticas se han fijado valores de densidad, velocidad de recorrido, demoras y la relación volumencapacidad. Que estas definen el nivel de servicio para autopistas, carreteras con carriles de usos múltiples, carreteras de 2 carriles, intersecciones con semáforos e intersecciones sin semáforos o de prioridad. 5) El criterio utilizado para identificar un nivel de servicio estable que se debe de considerar las medidas de eficiencia mostradas en la sig. tabla: Los segmentos básicos de una autopista son secciones transversales de 2 o más carriles por sentido con control total de accesos o salidas, que no haya afectaciones con movimiento por convergencia o divergencia en rampas cercanas de enlace o por movimientos de entrecruzamiento. Las características básicas se proponen para un conjunto de condiciones reales definidas de la sig. manera: 1) 2) 3) 4) Ancho de carril de 3.60 m min Distancia a obstáculo laterales de 1.80 m min, medida del borde de la calzada al obstáculo Todos los vehículos son considerados como ligeros Las condiciones de operación deben de ser las de un día normal. Cuando el ancho de carril inferior es mayor a 3.60m los conductores se ven forzados a guardar una distancia lateral inferior y tienden a compensar esto con un mayor espaciamiento entre vehículos igualmente cuando existen obstáculos laterales cerca del borde de la calzada, el conductor tiende a alejarse de ellos, produciéndose un efecto de carril angosto. Cuando los conductores conservan mayor espaciamiento para una velocidad dada la taza de flujo disminuye al igual que la capacidad. Cualquier condición prevaleciente que digiera en la capacidad y nivel de servicio por lo que se realizara un nuevo estudio. ANEXOS Ordinario 1. Diferencia entre Ing. de transporte e Ing. de transito 2. Mencione y explique la clasificación socio-económico-político} 3. Explique el factor horario de máxima demanda FHMD y su formula 4. 5. Extra 1. 2. 3. 4. 5. Mencione y explique que es una reacción acondicionada en el conductor Mencione la clasificación del vehículo de proyecto Mencione las características y condiciones del vehículo de proyecto Que es un camino, y mencione sus clasificaciones En ing. de tránsito, que es la velocidad de proyecto Adicional 1.
