Aforos Veh.pdf

Capítulo 4

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CAPÍTULO 4

4.1

VOLUMEN DE TRAFICO. Se entiende por “Volumen de trafico”, como el numero de vehículos automotores que pasa por un tramo de carretera en un determinado tiempo. Las unidades de tiempo para este volumen de tráfico son: el año, el mes, el dia, la hora. Así se tiene el volumen de tráfico anual, volumen de tráfico mensual, volumen de tráfico diario, volumen de tráfico diario. En el estudio de carreteras, una de las unidades de medidas de volúmenes de tráfico mas frecuentemente utilizado es el PROMEDIO DIARIO de los volúmenes registrados durante un cierto periodo. Por ejemplo si el periodo es de un año completo, es decir, de 365 días se obtiene el PROMEDIO DIARIO de tráfico anual.

4.1.1

AFOROS.Se denomina aforo al proceso de medir la cantidad de vehículos y/o peatones que pasan por un tramo en una carretera en una unidad de tiempo. Las razones para efectuar los aforos son muy variables, mencionaremos por ejemplo las siguientes razones para aforos vehiculares:  Determinar el Trafico Promedio Diario Anual (TPDA), que es el promedio de 24 horas de conteo efectuados cada dia en un año. El TPDA se utiliza en varios analisis de trafico y transporte para:  Estimación del número de usuarios en una carretera.  Computo de los índices de accidentes.  Establecimiento de las tendencias del volumen del tráfico.  La evaluación de la viabilidad económica de la carretera proyectada.  Desarrollo de autopistas y sistemas arteriales de calles. 45

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 Desarrollo de programas de mejora y mantenimiento.  Determinar el Trafico Promedio Diario (TPD), que es el promedio de 24 horas de conteo efectuados en un número de días mayor a 1 pero menor a 1 año. El TPD se puede utilizar para:  Planeamiento de las actividades de la carretera.  Medición de la demanda actual.  Evaluación del flujo de tráfico existente.

 Determinar el Volumen Pico Horario (VPH), que es el número máximo de vehículos que pasan por un tramo de carretera durante un periodo de 60 minutos consecutivos. El VPH se utiliza para:  Clasificaciones funcionales de las carreteras.  Diseño de las características geométricas de la carretera, por ejemplo, numero de carriles, señalización de intersecciones o canalización.  Analisis de la capacidad.  Desarrollo de programas relacionados con las operaciones del tráfico, por ejemplo, sistemas de una calle unidireccional o el encaminamiento del tráfico.  Desarrollo de las regulaciones del estacionamiento.  Determinar la Clasificación Vehicular (CV), que registra el volumen con respecto al tipo de vehículos, por ejemplo, automóviles de pasajeros, automóviles de 2 ejes, automóviles de 3 ejes. La CV se utiliza en:  Diseño de características geométricas, con particular referencia a los requerimientos de radios de giro, pendientes máximas, anchos de carril.  Analisis de la capacidad, con respecto a los pasajeros de los automóviles. 46

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 Ajuste de los conteos de trafico obtenidos por maquinas.  Diseño estructural de pavimentos de la carretera, puentes, etc.  Determinar los Kilómetros Recorridos del Vehículo (KRV), es una medida del recorrido a lo largo de una sección del camino. Es el producto del volumen de tráfico (es decir, el volumen medio del día laborable o TPD) y de la longitud del camino, en los kilómetros a los cuales el volumen es aplicable. KRV se utiliza principalmente como base para asignar los recursos para el mantenimiento y la mejora de carreteras

4.1.2

METODOS DE AFORO.Existen diferentes tipos para obtener datos sobre volúmenes de tráfico, podemos mencionar:  Método Manual  Método Automático

METODOS MANUALES.Aforo de Trafico mediante el uso de planillas de conteo.- El conteo manual es un método para obtener datos de volúmenes de tráfico a través del uso de personal de campo conocido como aforadores de tráfico. Los aforos manuales son usados cuando la información deseada no puede ser obtenida mediante el uso de dispositivos mecánicos. El método manual permite la clasificación de vehículos por tamaño, tipo, número de ocupantes y otras características. Registro de movimiento de vueltas y otros movimientos, tanto vehiculares como de peatones. Los conteos manuales son usados frecuentemente para comprobar la exactitud de los contadores mecánicos. 47

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Este tipo de recuento tambien es necesario cuando los requisitos para el mismo son poco comunes. Por ejemplo, cuando se necesitan conteos durante periodos de tiempo corto. Algunas veces las malas condiciones de tiempo interfieren con el uso de contadores mecánico de trafico y, claro esta, si no se dispone de equipo automático, el aforo deberá realizarse manualmente. Una desventaja grande de este método de conteo, es la manutención de aforadores de trafico por tiempos prolongados, es costoso. El personal de campo registra los datos del conteo en formularios diseñados específicamente para cada caso particular. A continuación se presenta un modelo de formulario de conteo manual:

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AFORO DE VEHICULOS HOJA DE CAMPO UBICACIÓN:

FECHA:

AFORADORES:

HOJA Nº

HORAS DESDE - HASTA

TIPO

GIRA AL SUD

VA HACIA EL SUD

GIRA AL OESTE

VA HACIA EL OESTE

SUMA PARCIAL=

SUMA PARCIAL=

SUMA PARCIAL=

SUMA PARCIAL=

SUMA PARCIAL=

SUMA PARCIAL=

SUMA PARCIAL=

SUMA PARCIAL=

SUMA PARCIAL=

SUMA PARCIAL=

SUMA PARCIAL=

SUMA PARCIAL=

SUMA PARCIAL=

SUMA PARCIAL=

SUMA PARCIAL=

SUMA PARCIAL=

TOTALES

TOTALES

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Aforo de trafico mediante el uso de un contador manual electrónico.- El conteo manual implica a una o mas personas que registran los vehículos observados utilizando un contador. La Figura 5, muestra un contador manual electrónico TMC/48, que se puede utilizar para realizar conteos manuales de volúmenes de trafico en una intersección. Figura 5

Contador Manual Electrónico TMC/48

Con este tipo de contador, los movimientos de dar vuelta en la intersección y los tipos de vehículos pueden ser registrados usando más de un contador. Por ejemplo, los volúmenes de vehiculares se pueden recoger por una persona usando un contador mientras que los volúmenes de vehículos de pasajeros son registrados por otra persona usando otro contador. Observe que en general, la inclusión de camionetas y automóviles ligeros con cuatro neumáticos en la categoría de los vehículos de pasajeros no crea ninguna deficiencia significativa en los datos recogidos, puesto que las características de funcionamiento de estos vehículos son similares a las de los autobuses. En algunos casos, sin embargo, una interpretación más detallada de los vehículos comerciales puede ser requerida, que harían necesaria la recolección de datos según el número de ejes y/o del peso. Sin embargo, el grado de la clasificación del vehículo depende generalmente del uso anticipado de los datos recogidos.

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El contador manual electrónico TMC/48, producido por Time Lapse Inc., es proporcionado con dos baterías recargables incorporadas separadas, que se pueden recargar usando un enchufe de pared (CA 120V 60 Hz). Se cuenta con varios botones, cada uno de los cuales se puede utilizar para registrar los datos del volumen para diversos movimientos y diversos tipos de vehículos. Los datos para cada movimiento se separan automáticamente en 48 intervalos distintos del tiempo y se almacenan en una memoria de semiconductor. Los datos se pueden entonces leer manualmente hacia fuera directamente. Los números se demuestran secuencialmente en un indicador de cristal líquido en el frente del dispositivo. Alternativamente, un acoplador para la transmisión por vía telefónica transmitirá los datos con la ayuda de una línea telefónica. Entonces el uso de un paquete de software es necesario para transferir los datos a una computadora, donde se procesan y se imprimen. La Figura 1 demuestra la transmisión en circuito del equipo, del acoplador, y del módem en el extremo de la transmisión. Las desventajas principales del método manual de conteo electrónico son: (1) es dependiente de trabajo y puede por lo tanto ser costoso, (2) está ligado a las limitaciones de factores humanos, y (3) no puede ser utilizado por períodos largos de tiempo. METODOS AUTOMATICOS.Los métodos de conteo automáticos son métodos para obtener datos de volúmenes de trafico a través del uso de detectores superficiales tales como: detectores neumáticos, contacto eléctrico, fotoeléctrico, radar, magnético, ultrasónico, infrarrojo, etc. Estos detectan el vehículo que pasa y transmiten la información a un registrador, que está ubicado a un lado del camino.

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Aforo con detectores neumáticos (tubo atravesado en el camino).- Este dispositivo consta de un tubo flexible, fijo al pavimento y formando un ángulo recto con relación a la trayectoria de los vehículos. Un extremo del tubo esta cerrado y el otro extremo esta conectado a un interruptor que acciona bajo presión (Ver Figura 6). Al pasar las ruedas de un vehículo sobre el tubo desplazan un volumen de aire, de tal modo que crean una presión en el interruptor. Esta presión mueve los contactos del interruptor cerrando un circuito eléctrico y accionando el registrador. La aproximación de la detección de vehículos por medio de tubos neumáticos es de ± 5 %, dependiendo del número de camiones de tres o más ejes y del volumen de tráfico. El dispositivo tiene un bajo costo inicial y es fácil de instalar y de conservar. Es vulnerable a muchos riesgos del tráfico por ejemplo: llantas con cadenas, arados, cadenas de arrastre, frenadas de vehículos, vandalismo y robo. Una de sus mayores desventajas es la imposibilidad para detectar vehículos por carriles individuales. Figura 6

Tubo neumático atravesado en el camino

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Junior Counter.- La Figura 7 demuestra un contador menor típico (Junior Counter), con un dial visible y una batería de la pila seca. Este tipo de contador está conectado generalmente con los tubos neumáticos colocados a través del camino. Este determina el número total de los vehículos que pasan sobre el tubo neumático registrando un vehículo para cada segundo eje que pase. En este caso, el dial se debe leer al principio y fin de cada período de cuenta o bien reajustar a cero al principio de cada período de cuenta para obtener el volumen para ese período de cuenta. Es útil para los conteos de 24 horas. La desventaja principal de este tipo de contador es que no clasifica los vehículos, así que los volúmenes obtenidos tienen que ser ajustados considerando el porcentaje de los vehículos que tienen más de dos ejes, si este porcentaje es significativo. Por ejemplo, considerando los datos que se muestran en la tabla 5 recogidos manualmente y automáticamente con un contador menor para un cierto tramo de carretera. El número total de los vehículos registrados por el contador menor será 7310/2 que son 3655 vehículos, mientras que la cuenta manual es solamente 2870. Un coeficiente de corrección se puede calcular como 2870/3655, o 0.79, para este tramo de carretera. Cuando los contadores menores se utilizan para recoger volúmenes de tráfico, los volúmenes correctos deben por lo tanto ser obtenidos multiplicando el volumen registrado por el coeficiente de corrección. Tabla 5

Conteo Manual vs. Conteo Automático (Junior Counter)

Nº de ejes

Conteo Manual

Total de ejes

Nº de vehículos registrados por la maquina

Vehículos de pasajeros Camiones Camiones

2

1750

3500

1750

3

670

2010

1005

Totales

4

450 2870

1800 7310

900 3655

Tipo de vehículo

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Figura 7

Contador típico Junior Counter

Marksman 400.- Las características principales de este contador son: (1) un clasificador completo y funcional del tráfico, (2) un vehículo tipo, una velocidad, una longitud, y un clasificador del conteo de ejes, y (3) “Showman Lite” software para presentación de los datos de Microsoft Windows. Puede ser interconectado completamente con una PC de escritorio o una computadora portátil, un teclado y una pantalla LCD (Liquid Cristal Display) se puede utilizar en el campo. En la terminación del conteo de tráfico, los datos se pueden extraer a través del módulo de datos. Alternativamente, los archivos de datos se pueden transferir directamente a una computadora portátil o generar los informes e imprimirlos con una impresora de la interfaz en serie RS-232. Estos informes se pueden preparar usando el software “Showman Lite” para Windows. La interfaz estándar de Windows permite la selección de gráficos, de tablas y de un sistema fácil para utilizar el menú.

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Estos incluyen la clasificación de vehículos en variables dimensionales tales como velocidad, número de ejes, longitud, etc., o en órdenes multidimensionales tales como tipo de vehículo por velocidad del vehículo. La Figura 8 nos muestra el Marksman 400, y la Figura 9 nos muestra una disposición tipo de un detector superficial usando detectores neumáticos para un cierto tramo de carretera. Figura 8

Marksman 400

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Figura 9

Detector superficial neumático

Contacto eléctrico.- El detector de contacto usado en instalaciones permanentes consiste de una placa de acero cubierta por una capa de hule vulcanizado y moldeado que contiene una tira de acero flexible (Ver Figura 10). El espacio formado entre los dos contactos es llenado con un gas inerte y seco durante el montaje del pedal y sellado como una unidad durante el proceso de vulcanización. Al pasar cada eje de un vehículo sobre este dispositivo se cierra un circuito eléctrico. Con este tipo de detector es posible realizar recuentos de vehículos por carril. Un dispositivo de tipo provisional consiste de un contacto metálico separado por aire y un espaciador de goma resinosa (Ver Figura 11). Este ultimo dispositivo tiene las mismas ventajas y desventajas de los tubos neumáticos; es decir, es fácil de instalar pero es vulnerable a la acción del transito

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Figura 10

Figura 11

Detector eléctrico de contacto

Detector temporal eléctrico de contacto

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Fotoeléctrico.- El registro de objetos por medio de equipo fotoeléctrico se efectúa cuando un vehículo pasa a través de una fuente de luz y una fotocelda (dispositivo capaz de distinguir entre una luz o la falta de la misma). Varios tipos de contadores eléctricos de tráfico pueden ser conectados a la fotocelda y activados por sus circuitos (Ver Figura 12). La detección fotoeléctrica no es conveniente para recuento de dos o mas carriles, cuando se sabe de antemano que los volúmenes serán mayores a mil vehículos por hora. Debido a la gran variación de las características geométricas de los vehículos es muy difícil determinar la altura de la fuente luminosa con relación al terreno de tal forma que no cuente ejes de unidades articuladas o postes de las ventanas en los automóviles. Es un sistema simple y digno de confianza, pero esta limitado a caminos de volúmenes ligeros, debido a limitaciones en su exactitud y no permite distinguir los volúmenes por carril. Figura 12

Detector Fotoeléctrico

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Radar.- Un fenómeno natural que ocasiona que una señal de radio al ser reflejada por un objeto en movimiento cambie su frecuencia con relación a la señal de radio incidente, es lo que hace posible la detección de vehículos por medio del radar. Este fenómeno es conocido como el “efecto Doppler”. El equipo electrónico que utiliza el radar compara continuamente la frecuencia de la señal transmitida, con la frecuencia de la señal recibida. Siempre que exista una diferencia de frecuencias será detectado un vehículo (Ver Figura 13). Los dispositivos de radar no están sujetos a deterioro por la acción del transito. Los datos obtenidos son precisos y dignos de confianza, sin embargo, su costo inicial es mal alto que muchos otros dispositivos para aforo. Figura 13

Detector de Radar

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Magnético.- Una señal o impulso originado por un vehículo en movimiento, a través de un campo magnético, es la base para la detección magnética. Los detectores magnéticos son de dos tipos: los del tipo autogenerador y aquellos que necesitan una excitación. Los detectores autogeneradores constan de un embobinado de 5 cm. de diámetro y de 38.1 cm. de longitud, colocado en un tubo de fibra inmediatamente debajo de la superficie del pavimento (Ver Figura 14). El uso del tubo permite el ajuste lateral de la unidad, de tal forma que se ajuste la colocación del embobinado, con objeto de obtener mayor precisión en los conteos. El impulso o señal es causado por la distorsión de las líneas de fuerza normales al campo magnético terrestre en el área del vehículo en movimiento. Cuando esta distorsión tiene lugar, las líneas de fuerza en movimiento cortan las espirales en el solenoide y se genera un voltaje. Figura 14

Detector Magnético

La amplificación del voltaje proporciona una señal utilizada para detectar los vehículos. El detector de tipo magnético que necesita un estimulo o excitación usualmente necesita dos embobinados pero con el rendimiento ajustado para anular uno u otro bajo condiciones normales.

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Cuando un vehículo pasa sobre los embobinados, un desequilibrio en los rendimientos provoca una señal que es enviada al equipo de amplificación, dando por resultado la detección de un vehículo en movimiento. La unidad no esta sujeta a deterioro por la acción de la circulación y no es vulnerable a los riesgos de la nieve o el hielo. Sin embargo la falla de instalaciones eléctricas importantes, tanques de almacenamiento subterráneos, cables, etc. pueden dificultar o imposibilitar que los detectores magnéticos trabajen. Una variante del detector magnético es el lazo de inducción. Este dispositivo depende de un cambio en la inductancia eléctrica de un lazo de alambre, de forma rectangular, enterrado bajo la superficie pavimentada, que detecta el paso de un vehículo. La Figura 15 muestra el corte realizado en el pavimento previo a la instalación del alambre en forma de lazo. Figura 15

Corte con sierra para el detector de lazo de inducción

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Hi – Star NC-90A.- La operación de este contador se basa en la tecnología conocida como proyección de imagen magnética del vehículo (VMI), que utiliza el hecho básico que las líneas magnéticas de la fuerza pueden pasar la mayoría de los medios. En este caso, el sensor magnético detecta distorsiones en el campo de la tierra causado por un vehículo que pasa sobre o al lado de él. Las imágenes eléctricas reproducidas, representan las masas magnéticas de los diferentes vehículos que pasan. Estos datos son analizados por la computadora VMI para determinar la velocidad del vehículo, longitud del vehículo, etc. Este contador puede recoger simultáneamente datos sobre volumen, velocidad, longitud, la ocupación, y el tiempo. La Figura 16 demuestra el Hi – Star NC-90A, es accionado por baterías de níquel–cadmio recargables y puede funcionar en cualquiera de estos tres modos: verifique, marco o modo secuencial. Cuando está en el modo del verificar, los datos se recogen en los vehículos individuales mientras que el contador es conectado por el cable con una computadora de monitoreo. Esto permite que los datos sobre el volumen y la velocidad que se vean durante el proceso de la colección de datos, pero los datos no se almacenan. En el modo del marco, los datos se almacenan en los compartimientos de los intervalos preestablecidos, que se pueden transferir más adelante para el análisis. El modo secuencial permite los estudios profundizados que siguen los movimientos del vehículo en segundos del tiempo, y tiene la capacidad de seguir la velocidad y la longitud para cerca de 8000 vehículos por estudio. Figura 16

Hi – Star NC-90A

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Ultrasónico.- Una onda ultrasónica es generada por un diafragma en vibración. Esta onda es enfocada hacia la calzada y recogida por una celda. Al ser interrumpida la detección de la onda, se produce el cierre de un relevador. Este tipo de detector no solo detecta vehículos en movimiento, sino que puede detectar vehículos detenidos. En otras palabras, puede detectar la presencia de un vehículo. El detector no esta sujeto a la acción del transito o riesgos como la nieve o el hielo como puede verse en la Figura 17. Es muy preciso pero tiene un alto costo inicial. Figura 17

Detector Ultrasónico

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Infrarrojo.- El sistema de rayos infrarrojos usa una celda de captación similar a la celda fotoeléctrica pero la cual es sensible a las radiaciones de rayos infrarrojos mas que a la luz visible. Los detectores infrarrojos pueden ser activos o pasivos. Los detectores activos tienen una fuente de energía infrarroja mientras que los detectores pasivos detectan el calor radiado por el vehículo. En el sistema activo la energía infrarroja es enfocada a través de un flujo sobre la calzada y lo recoge por reflexión. Una interrupción a este flujo indica la presencia de un vehículo. De igual modo que el tipo fotoeléctrico y el tipo ultrasónico, el infrarrojo es capaz de advertir la presencia de vehículos o del movimiento en el trafico. Las unidades de detección infrarrojas no son vulnerables ni están sujetas al deterioro por la acción normal del trafico o de la nieve o el hielo, pero tienen un costo inicial relativamente alto. La Figura 18 muestra una instalación típica de un detector infrarrojo. Figura 18

Detector Infrarrojo

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4.1.3

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TIPOS DE CONTEOS DE VOLUMEN Diversos tipos de conteos de tráfico pueden ser realizados, dependiendo del uso anticipado de los datos a ser recogidos. Estos diversos tipos ahora serán discutidos brevemente. Conteo de Cordón.- Cuando la información requerida sobre la acumulación de vehículos dentro de un área de una ciudad, particularmente durante un momento especifico, una conteo de cordón esta debidamente justificado. El área incluida dentro de este lazo se define como el área del cordón. La Figura 19 demuestra tal área de estudio, incluida por el lazo imaginario ABCDA. La intersección de cada calle que cruza la línea del cordón se toma como estación de la cuenta, y se realizan conteos de volumen de vehículos y/o de personas, que entran y que salen del área del cordón. La información obtenida de tal cuenta es útil para las técnicas operacionales del planeamiento de las instalaciones de parqueo, de la evaluación del tráfico. Figura 19

Área de estudio en un conteo de cordón

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Conteo de línea de Pantalla.- En este tipo de conteo, el área del estudio es dividida en secciones grandes funcionando conocidas como líneas de pantalla. En algunos casos, las barreras naturales y artificiales, tales como ríos o pistas ferroviarias, se utilizan como líneas de la pantalla. Los conteos de tráfico entonces se toman en cada punto donde un camino cruza la línea de la pantalla. Es usual para las líneas de pantalla a ser diseñadas o escogidas que estas no se crucen mas de una vez en la misma calle. La recolección de datos en intervalos regulares de tiempo facilita la detección de variaciones en la dirección del volumen de tráfico y de la circulación debido a los cambios en el patrón del área de estudio. Conteos en Intersecciones.- Los conteos de intersecciones se utilizan para determinar clasificaciones de vehículos (movimientos y giros en las intersecciones). Estos datos se utilizan principalmente en la determinación de las longitudes de las señales horizontales y las duraciones de ciclos para las señalizaciones en las intersecciones, en el diseño para la canalización de las intersecciones, y en el diseño general de las mejoras en las intersecciones. Conteos de Volúmenes Peatonales.- Las cuentas de volumen de peatones se hacen en los lugares tales como estaciones, centros urbanos, y cruces de caminos. Los conteos se toman generalmente en estas localizaciones cuando se realiza la evaluación de instalaciones peatonales existentes o propuestas. Tales instalaciones pueden incluir los pasos a desnivel superiores o los pasos a desnivel inferiores. Conteos Periódicos de Volúmenes.- Para obtener ciertos datos del volumen de tráfico tales como TPDA, es necesario obtener datos continuamente. Sin embargo, no es factible recoger datos continuos sobre todos los caminos debido al costo que implica esto. Para hacer estimaciones razonables de las características anuales del volumen de tráfico en un ancho de área base, los diferentes tipos de conteos periódicos, con las duraciones del conteo extendiéndose a partir de 15 minutos a continua, los datos de estas diversas cuentas periódicas se utilizan determinar los valores que se utilizan para estimar características anuales del tráfico.

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Las cuentas periódicas conducidas generalmente son:  Conteos continuos  De control  De cobertura  Conteos continuos.- Estos conteos se toman continuamente usando contadores mecánicos o electrónicos. Las estaciones en las cuales se toman los conteos continuos son tomados como estaciones permanentes de conteo. Para seleccionar estaciones permanentes de conteo, la carretera, dentro del área del estudio debe ser primero clasificada correctamente. Cada clase debe consistir en lineamientos de la carretera con los patrones y las características similares de tráfico. Un lineamiento de la carretera se define para los propósitos del conteo de tráfico como una sección homogénea que tenga las mismas características del tráfico, tales como TPDA, diario, semanario, y las variaciones estacionales en volúmenes de tráfico, en cada punto. Los amplios sistemas de clasificación para las carreteras principales pueden incluir autopistas sin peaje, las autopistas, y las arterias importantes. Para los caminos de menor importancia, las clasificaciones pueden incluir las calles residenciales, comerciales, e industriales.  Conteos de control.- Estas cuentas se toman en las estaciones conocidas como estaciones de conteo de control, que se localizan en lugares estratégicos para poder adquirir muestras representativas del volumen de tráfico cada tipo de carretera o de calle. Los datos obtenidos de las estaciones de conteo de control se utilizan para determinar variaciones estacionales y mensuales de las características del tráfico para poder determinarse factores de expansión. Estos factores de expansión se utilizan para determinar valores medios a lo largo de todo el año de conteos cortos. Los conteos de control pueden ser divididos en conteos importantes y de menor importancia. Los conteos importantes son tomados mensualmente, con 24 horas de conteo directivas tomados por lo menos tres días durante la semana (martes, miércoles, y jueves) y también el sábado y domingo para obtener información de los volúmenes en el fin de semana. 82

Capítulo 4

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Es usual localizar por lo menos una estación importante de conteo de control en cada calle importante. Los datos recogidos proporcionan información sobre la elasticidad horaria, mensual, y variaciones estacionales de las características del tráfico. Las cuentas de menor importancia de control con 48 horas no directivas de conteos adquiridos en días laborables en los caminos de menor importancia por lo menos una vez cada 2 años.  Conteos de cobertura.- Estos conteos se utilizan para estimar TPD, usando los factores de expansión desarrollados por los conteos de control. El área del estudio se divide generalmente en las zonas que tienen características similares de tráfico. Por lo menos una estación del conteo de cobertura está situada en cada zona. Un conteo de 24 horas no directivas es tomado al menos una vez cada 4 años en cada estación de cobertura. Los datos indican cambios en las características del tráfico del área de estudio. 4.1.4

PRESENTACION DE LOS DATOS DE VOLUMEN DE TRAFICO.Los datos recogidos de los conteos de volumen de tráfico se pueden presentar de varias maneras, dependiendo del tipo de conteo conducido y del uso primario de los datos. Las descripciones de algunas de las técnicas convencionales de la presentación se indican a continuación. MAPAS DE CIRCULACION.Estos mapas demuestran volúmenes de tráfico en las rutas individuales. El volumen de tráfico en cada ruta es representado por la anchura de una banda, que se dibuja en proporción con el volumen que representa, proporcionando una representación gráfica que facilita la visualización de los volúmenes de tráfico relativos en las diversas rutas. Cuando los flujos son perceptiblemente diferentes en la dirección opuesta en una calle o una carretera particular, es recomendable proporcionar una banda separada para cada dirección.

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Para aumentar la utilidad de tales mapas, el valor numérico representado en cada banda se enumera cerca de la banda. La Figura 20 muestra un mapa típico de circulación. Figura 20

Mapa típico de circulación

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HOJAS RESUMES DE LAS INTERSECCIONES.Estas hojas son representaciones gráficas del volumen y direcciones de todos los movimientos del tráfico a través de una intersección. Estos volúmenes pueden ser TPD o VPH dependiendo del uso los datos. La Figura 21 muestra una hoja típica de resumen, exhibiendo el tráfico de la hora pico a través de una intersección. Figura 21

Hoja de resumen

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CARTAS TIEMPO DE DISTRIBUCION.Estas cartas muestran las variaciones de volúmenes de tráfico horarias, diarias, mensuales, anuales en un área o en una carretera particular. Cada volumen se da generalmente como porcentaje del volumen medio. Las Figuras 22, 23, 24 muestran cartas típicas de las variaciones mensuales, diarias y horarias. Figura 22

Variación mensual del tráfico

150

140

120

110

100

90

80

70

O ct ub re N ov ie m br e D ic ie m br e

Ag os to Se pt ie m br e

Ju lio

Ju ni o

o M ay

Ab ril

M ar zo

Fe br er o

60

En er o

Volumen (% del promedio diario)

130

Mes del año

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Figura 23

Variación diaria del tráfico

Volumen (% del promedio diario)

140 130 120 110 100 90 80 70 60 Domingo

Lunes

Martes

Miercoles

Jueves

Viernes

Sabado

Dia de la semana

Figura 24

Variación horaria del tráfico

14 12 10 8 6 4 2

9 9 -1 10 0 11 11 12 12 13 13 14 14 15 15 16 16 17 17 18 18 19 19 20 20 21 21 22 22 23 23 -2 4

-8

8

-7

7

-6

6

-5

5

-4

4

-3

3

-2

2

1

-1

0

0

Volumen (% del promedio diario)

16

Hora del dia

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TABLAS SUMARIAS.Estas tablas dan un resumen de los datos del volumen de tráfico tales como VPH, CV, y TPD en forma tabular. La tabla 6 muestra una tabla sumaria típica. Tabla 6

Resumen de los datos del volumen de tráfico para una sección de carretera VPH TPD Clasificación vehicular Vehículos de pasajeros Vehículos de dos ejes Vehículos de tres ejes Otros vehículos

4.1.5

430 5375 70 % 20 % 8% 2%

TAMAÑO DE LA MUESTRA Y AJUSTE DE CONTEOS PERIODICOS.La impracticabilidad de recoger datos continuamente cada día del año en todas las estaciones de conteo, se hace necesario entonces recoger datos de muestras de cada clase de carreteras, para estimar volúmenes de tráfico anuales de conteos periódicos. Esto implica la determinación del tamaño de muestra mínimo (número de las estaciones de la cuenta) para un nivel requerido de exactitud y la determinación de factores de expansión diarios, mensuales, y/o estacionales para cada clase de la carretera.

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DETERMINACION DEL NÚMERO DE LAS ESTACIONES DE CONTEO.El tamaño mínimo de la muestra depende del nivel de la precisión deseado. El nivel comúnmente usado de precisión para el conteo de volumen es 95 – 5. Cuando el tamaño de muestra es menor de 30 y la selección de estaciones de conteo es al azar, una distribución conocida como la distribución "t" del estudiante se puede utilizar para determinar el tamaño de muestra para cada clase de carreteras. La distribución "t" del estudiante es ilimitada, con una media de cero, y tiene una varianza que depende del parámetro de la escala, designada comúnmente como los grados de libertad (ν). Los grados de libertad (ν) son una función del tamaño de muestra; (ν) = N – 1 para la distribución "t" del estudiante. La varianza de la distribución "t" del estudiante es ν/ν – 2, que indica que mientras que (ν) se acerca al infinito, la varianza se acerca a 1. Las probabilidades (niveles de la confianza) para la distribución "t" del estudiante para diversos grados de libertad se dan a continuación en la Tabla 7.

 S2  t2 / 2, N 1 2  d    n  S2  1 1    t2 / 2, N 1  2  d  N  





Donde: n = Numero mínimo de las localizaciones de conteo requeridas t = Valor “t” de la distribución del estudiante con el nivel de la confianza (1α/2) nivel de confianza (N-1 grados de libertad) N = Número total de la población de la que una muestra debe ser seleccionada α = Nivel de significación S = Estimación de la desviación de estándar espacial de los volúmenes de la población d = Rango permisible de error

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Tabla 7

Valores críticos para la distribución “t” del estudiante Nivel de significación para un extremo de la prueba 0.250

0.100

0.050

0.025

0.010

0.005

0.0025

0.0005

Grados de libertad Nivel de significación para los dos extremos de la prueba 0.500

0.200

0.100

0.050

0.020

0.010

0.005

0.001

1 2 3

1.000 0.816 0.765

3.078 1.886 1.638

6.314 2.920 2.353

12.706 4.303 3.182

31.821 6.965 4.541

63.657 9.925 5.841

27.321 14.089 7.453

536.627 31.599 12.924

4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17

0.741 0.727 0.718 0.711 0.706 0.703 0.700 0.697 0.695 0.694 0.692 0.691 0.690 0.689

1.533 1.476 1.440 1.415 1.397 1.383 1.372 1.363 1.356 1.350 1.345 1.341 1.337 1.333

2.132 2.015 1.943 1.895 1.860 1.833 1.812 1.796 1.782 1.771 1.761 1.753 1.746 1.740

2.776 2.571 2.447 2.365 2.306 2.262 2.228 2.201 2.179 2.160 2.145 2.131 2.120 2.110

3.747 3.365 3.143 2.998 2.896 2.821 2.764 2.718 2.681 2.650 2.624 2.602 2.583 2.567

4.604 4.032 3.707 3.499 3.355 3.250 3.169 3.106 3.055 3.012 2.977 2.947 2.921 2.898

5.598 4.773 4.317 4.029 3.833 3.690 3.581 3.497 3.428 3.372 3.326 3.286 3.252 3.222

8.610 6.869 5.959 5.408 5.041 4.781 4.587 4.437 4.318 4.221 4.140 4.073 4.015 3.965

18 19 20

0.688 0.688 0.687

1.330 1.328 1.325

1.734 1.729 1.725

2.101 2.093 2.086

2.552 2.539 2.528

2.878 2.861 2.845

3.197 3.174 3.153

3.922 3.883 3.850

Fuente: Reproducido de Richard H. McCuen, Statistical Methods for Engineers, 1985

90

Capítulo 4

Texto Guía Ingeniería de Tráfico

Tabla 7

Valores críticos para la distribución “t” del estudiante Nivel de significación para un extremo de la prueba 0.250

0.100

0.050

0.025

0.010

0.005

0.0025

0.0005

Grados de libertad Nivel de significación para los dos extremos de la prueba 0.500

0.200

0.100

0.050

0.020

0.010

0.005

0.001

21 22 23

0.686 0.686 0.685

1.323 1.321 1.319

1.721 1.717 1.714

2.080 2.074 2.069

2.518 2.508 2.500

2.831 2.819 2.807

3.135 3.119 3.104

3.819 3.792 3.768

24 25 26 27 28 29

0.685 0.684 0.684 0.684 0.683 0.683

1.318 1.316 1.315 1.314 1.313 1.311

1.711 1.708 1.706 1.703 1.701 1.699

2.064 2.062 2.056 2.052 2.048 2.045

2.492 2.485 2.479 2.473 2.467 2.462

2.797 2.787 2.779 2.771 2.763 2.756

3.091 3.078 3.067 3.057 3.047 3.038

3.745 3.725 3.707 3.690 3.674 3.659

30

0.683

1.310

1.697

2.042

2.457

2.750

3.030

3.646

35 40 45 50 55 60 65

0.682 0.681 0.680 0.679 0.679 0.679 0.678

1.306 1.303 1.301 1.299 1.297 1.296 1.295

1.690 1.684 1.679 1.676 1.673 1.671 1.669

2.030 2.021 2.014 2.009 2.004 2.000 1.997

2.438 2.423 2.412 2.403 2.396 2.390 2.385

2.724 2.704 2.690 2.678 2.668 2.660 2.654

2.996 2.971 2.952 2.937 2.925 2.915 2.906

3.591 3.551 3.520 3.496 3.476 3.460 3.447

70 80 90 100 125 150 200

0.678 0.678 0.677 0.677 0.676 0.676 0.676

1.294 1.292 1.291 1.290 1.288 1.287 1.286

1.667 1.664 1.662 1.660 1.657 1.655 1.653

1.994 1.990 1.987 1.984 1.979 1.976 1.972

2.381 2.374 2.368 2.364 2.357 2.351 2.345

2.648 2.639 2.632 2.626 2.616 2.609 2.601

2.899 2.887 2.878 2.871 2.858 2.849 2.839

3.435 3.416 3.402 3.390 3.370 3.357 3.340

∞

0.6745

1.2816

1.6448

1.9600

2.3267

2.5758

2.8070

3.2905

Fuente: Reproducido de Richard H. McCuen, Statistical Methods for Engineers, 1985

91

Capítulo 4

Texto Guía Ingeniería de Tráfico

Para utilizar esta ecuación, se requieren las estimaciones de la media y la desviación estándar de los volúmenes de la población. Estas estimaciones pueden ser obtenidas tomando conteos de volumen en algunos sitios representativos o usando los valores conocidos para otras carreteras similares. Sin embargo, la administración federal de carreteras de Estados Unidos (The Federal Highway Administration, FHWA) ha sugerido que aunque es factible desarrollar una muestra estadística válida para los conteos de tráfico estatales independientes del sistema de supervisión de funcionamiento de carreteras (Highway Performance Monitoring System, HPMS), es más realista utilizar el diseño de muestra del HPMS. Esto da lugar mucho menos esfuerzo, porque la información está disponible, se define claramente, y se ha puesto en ejecución. El diseño de muestra del HPMS es una muestra simple estratificada escogida al azar basada en el TPDA, aunque se recogen cerca de 100 ítems de datos.* La población de quien se obtiene la muestra incluye todas las carreteras públicas o caminos dentro de un departamento pero excluye los caminos locales. El elemento de muestreo se define como sección del camino que incluya todos los carriles de recorrido y los volúmenes en ambas direcciones. Los datos son estratificados por:  El tipo individual del área (rural, urbano, individuales o areas urbanizadas).  La clase funcional, que en áreas rurales incluye las carreteras interdepartamentales, arterias principales, arterias de menor importancia, los colectores importantes, y los colectores de menor importancia, y que en áreas urbanas incluye las carreteras interdepartamentales, arterias principales, arterias de menor importancia, y colectores.

*

Highway Performance Monitoring Systems (HPMS) Field Manual, U.S. Department of Transportation, Federal Highway Aministration, Washington, D.C., April 1994. 92

Capítulo 4

Texto Guía Ingeniería de Tráfico

EJEMPLO.Para determinar un valor representativo para el TPD en 100 caminos que tienen características similares del volumen, se ha decidido recoger conteos de volumen durante 24 horas en una muestra de estos caminos. Las estimaciones de la media y la desviación estándar dan como resultado 32500 y 5500, respectivamente. Determine el número mínimo de estaciones en las cuales los conteos de volumen deben ser tomados si se requiere un nivel de precisión de 95 – 10. SOLUCION: α = (100 – 95) = 5 % S = 5500 m = 32500 d = 0.1*32500 = 3250 (Rango permisible de error) N – 1 = 100 – 1 = 99

t / 2.99  1.984  S2  t / 2, N 1 2  d    n  S2  1 1    t2 / 2, N 1  2  d  N   2



1.984  5500  3250  2

n



2

2

2 2  1  1.984  5500  1    32502  100  



11.27  10.1 1.11

Las cuentas se deben tomar en un mínimo de 11 estaciones. Cuando los tamaños de muestra son mayores de 30, la distribución normal se utiliza en vez de la distribución "t" del estudiante.

93

Capítulo 4

Texto Guía Ingeniería de Tráfico

AJUSTE DE CONTEOS PERIODICOS.Los factores de expansión, usados para ajustar conteos periódicos, se determinan de estaciones continuas de conteo o de estaciones de conteo de control. Factores de expansión de estaciones continuas de conteo.- Los factores de expansión horarios, diarios, y mensuales pueden ser determinados con los datos obtenidos en las estaciones continuas de conteo. Los factores de expansión horarios (HEF) son determinados por la fórmula: HEF = Volumen total para un periodo de 24 horas Volumen para una hora particular Estos factores son utilizados para ampliar conteos de volumen de duración menor a 24 horas a 24 horas, multiplicando el volumen horario para cada hora durante el período de la cuenta por el HEF para esa hora y encontrando la media de esos productos. Los factores de expansión diarios (DEF) son determinados por la formula: DEF = Promedio del volumen total para la semana Promedio del volumen para un dia particular Estos factores son utilizados para determinar volúmenes semanales de conteos de 24 horas de duración multiplicando el volumen de 24 horas por el DEF. Los factores de expansión mensuales (MEF) son determinados por la formula: MEF =

Trafico Promedio Diario Anual . Trafico Promedio Diario para un mes particular

El Trafico Promedio Diario Anual (TPDA) para un año dado se puede obtener del Trafico Promedio Diario (TPD) para un mes dado multiplicando este volumen por el MEF.

94

Capítulo 4

Texto Guía Ingeniería de Tráfico

Las Tablas 8, 9, y 10 dan factores de expansión para un camino primario particular en Virginia (Estados Unidos). Tales factores de expansión se deben determinar para cada clase de camino en el sistema de clasificación establecido para un área. Tabla 8

Factores de expansión Horarios para un camino primario articular

Hora

Volumen

HEF

Hora

Volumen

HEF

6:00 – 7:00 7:00 – 8:00

294 426

42.00 29.00

18:00 – 19:00 19:00 – 20:00

743 706

16.62 17.49

8:00 – 9:00 9:00 – 10:00 10:00 – 11:00 11:00 – 12:00 12:00 – 13:00

560 657 722 667 660

22.05 18.80 17.10 18.52 18.71

20:00 – 21:00 21:00 – 22:00 22:00 – 23:00 23:00 – 24:00 24:00 – 1:00

606 489 396 360 241

20.38 25.26 31.19 34.31 51.24

13:00 – 14:00 14:00 – 15:00 15:00 – 16:00 16:00 – 17:00 17:00 – 18:00

739 832 836 961 892

16.71 14.84 14.77 12.85 13.85

1:00 – 2:00 2:00 – 3:00 3:00 – 4:00 4:00 – 5:00 5:00 – 6:00

150 100 90 86 137

82.33 123.50 137.22 143.60 90.14

Volumen Total Diario = 12350

95

Capítulo 4

Tabla 9

Texto Guía Ingeniería de Tráfico

Factores de expansión Diarios para un camino primario particular

Dia de la semana

Volumen

DEF

Domingo Lunes Martes Miércoles Jueves Viernes Sábado

7895 10714 9722 11413 10714 13125 11539

9515 7012 7727 6582 7012 5724 6510

Volumen Total Semanal = 75122

Tabla 10

Factores de expansión Mensuales para un camino primario particular Mes

TPD

MEF

Enero Febrero

1350 1200

1.756 1.975

Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Septiembre Octubre Noviembre Diciembre

1450 1600 1700 2500 4100 4550 3750 2500 2000 1750

1.635 1.481 1.394 0.948 0.578 0.521 0.632 0.948 1.185 1.354

Volumen Total Anual = 28450 Media Volumen Diario = 2370 96

Capítulo 4

Texto Guía Ingeniería de Tráfico

EJEMPLO.Un ingeniero del tráfico necesita urgente determinar el TPDA en un camino primario rural que tenga las características de la distribución del volumen demostradas en las Tablas 8, 9, 10. El recogió los datos mostrados debajo del martes durante el mes de Mayo. Determine el TPDA del camino. 7:00 – 8:00 8:00 – 9:00 9:00 – 10:00 10:00 – 11:00 11:00 – 12:00

400 535 650 710 650

SOLUCION:  Estime el volumen de 24 horas para el Martes usando los factores dados en la Tabla 7:

400  29.0  535  22.05  650 18.80  710 17.10  650 18.52  11959 5

 Ajuste el volumen de 24 horas para el Martes un volumen promedio para la semana usando los factores dados en la Tabla 8: Volumen Total para 7 días =

11959 7.727

Volumen Promedio para 24 horas =

11959  7.727  13201 7

 Puesto que los datos fueron recogidos en Mayo, utilice el factor mostrado en la Tabla 9 para obtener el TPDA:

TPDA  132011.394  18402

97

Capítulo 4

4.2

Texto Guía Ingeniería de Tráfico

PROYECCION DEL TRAFICO VEHICULAR.Estimar el tráfico futuro para las carreteras modernas es un tema altamente complejo para el cual una piscina grande de información se ha desarrollado y está disponible en literatura contemporánea. La necesidad de datos, en base a las estimaciones del tráfico esperado para el diseño de carreteras modernas aumenta en función del costo de inversión. Las estimaciones confiables del tráfico futuro proporcionan la premisa en la cual los diseños económicos pueden ser desarrollados, así como la provisión de las bases para los diseños que estarán relacionadas con las demandas del tráfico. La U.S. Bureau of Public Roads† expresa tráfico futuro potencial en las carreteras urbanas en términos de cuatro componentes que sean definen como siguen: Tráfico Diverso.- Este componente abarca los viajes que tienen los mismos orígenes y destinos, ambos antes y después de la inauguración de la carretera nueva, pero para la cuál se transfiere la ruta a la nueva carretera. Tráfico Generado.- Dentro de los primeros años, que siguen a la terminación de una nueva vía urbana, allí aparece el tráfico, el cual no habría aparecido si la carretera nueva no hubiera sido construida. Estos viajes incluyen los hechos previamente por transporte público, y enteramente los nuevos viajes no hechos previamente por cualquier modo de transporte. Tráfico Inducido.- La disposición de una nueva vía puede hacer factible, a través de accesos más fáciles, el desarrollo de nuevas áreas residenciales, comerciales o industriales. Tales áreas inducen cambios en los orígenes o los destinos de un cierto tráfico. Este tráfico inducido, componente del tráfico potencial es dependiente de los factores externos a la carretera, y el índice del desarrollo del volumen de tráfico inducido esta directamente relacionado con el progreso de estos factores externos.

†

U.S. Bureau of Public Roads, GUIDE FOR FORECASTING TRAFFIC ON THE INTERSTATE SYSTEM 98

Capítulo 4

Texto Guía Ingeniería de Tráfico

Tráfico de Tendencia.- Los cambios en las tendencias socioeconómicas de la población, registros de vehículos automotores, y del uso de los vehículos automotores son los elementos que abarcan el tráfico de tendencia. Las estimaciones de la magnitud de este componente dependen de: el conocimiento de las condiciones locales, los elementos del planeamiento de la ciudad y del país, y los factores ambientales. El Ingeniero de Trafico haría bien para en buscar la ayuda de las autoridades competentes en las disciplinas socioeconómicas para la ayuda en la evaluación del componente de tráfico de tendencia. Para estimar el trafico futuro que comprenda un cierto numero de años no existe una formula o una regla que de un valor exacto. Las numerosas variables que intervienen en su determinación, solo permiten aproximaciones groseras. Existen muchas relaciones lineales, exponenciales y de otra índole que solo complica esta estimación. Nos permitimos proporcionar en este curso las siguientes expresiones que tampoco dan valores exactos, pero que buenamente pueden servir para determinar la proyección del trafico:  Tráfico Medio Diario Final:

V f  Vo  1  p  t   Tráfico Medio Diario (durante el periodo de proyecto):

Vm 

V f  Vo 2

 Numero Total de Vehículos (para el periodo de proyecto):

VT  365  p Vm

99

Capítulo 4

Texto Guía Ingeniería de Tráfico

Conociendo:  Tasa anual de crecimiento del trafico, t  Periodo del proyecto, p EJEMPLO.Determinar el numero total de vehículos que circulara en un tramo de carretera al cabo de 20 años con una tasa anual de crecimiento del trafico de 4 %, sabiendo que el volumen inicial de trafico es de 1100 vehículos/dia.  Tráfico Medio Diario Final:

V f  Vo  1  p  t  4   V f  1100  1  20   100  

V f  1980 Vehículos/día  Tráfico Medio Diario (durante el periodo de proyecto):

Vm 

Vm 

V f  Vo 2

1980  1100 2

Vm  1540 Vehículos/día

100

Capítulo 4

Texto Guía Ingeniería de Tráfico

 Numero Total de Vehículos (para el periodo de proyecto):

VT  365  p Vm VT  365  20 1540 VT  11.2 106 Vehículos 4.3

PROBLEMAS PROPUESTOS.1)

Determinar la resistencia total al movimiento, para un vehículo de peso P = 1400 Kg., que circula por una rampa tiene una pendiente del 1.5 %, con una velocidad de 60 Km./h, tiene un galibo de 2.5 m2, considerando un coeficiente k = 0.006, el vehículo cuenta con una fuerza motriz de 1700 Kg. además experimentalmente se observo que la resistencia interna del vehículo tiene un valor aproximado de 0.98 Kg./ton.

2)

Para un vehículo de peso P = 1500 Kg. que transita en una curva de un tramo de carretera con una velocidad de 85 Km./h. Determinar si el vehículo patina en la curva o no si dicha curva tiene un radio de curvatura de 100 m. y un peralte de 2 %.

3)

Aplicando el método manual de aforo, utilizando la planilla propuesta en este capitulo, realizar el aforo de una intersección de la ciudad de Cochabamba, la ubicación de dicha intersección será provista por el docente de la materia.

4)

Determinar el numero de vehículos que transitaran en un determinado tramo de carretera conociendo que el volumen inicial de vehículos es de 2500 vehículos/dia, la tasa de crecimiento es de 3.5 %, y el periodo de proyecto es de 20 años.

101

Capítulo 4

4.4

Texto Guía Ingeniería de Tráfico

BIBLIOGRAFIA. INGENIERIA DE TRANSITO – Rafael Cal y Mayor, I.C., I.T.  TRAFFIC AND HIGHWAY ENGINEERING – Nicholas J. Garber & Lester A. Hoel.  APUNTES DE LA MATERIA INGENIERIA DE TRAFICO – Ing. Jorge González González.  A POLICY ON GEOMETRIC DESIGN OF HIGHWAYS AND STREETS – American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO), Washington, D.C., 1990  MANUAL DE ESTUDIOS DE INGENIERIA DE TRANSITO – Asociación Mexicana de Caminos, A.C. y Representaciones y Servicios de Ingeniería, S.A.  THE GEOMETRIC DESIGN OF MODERN HIGHWAYS – John Hugh Jones, M.S.

102