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REPÚBLICA DE COLOMBIA

MANUAL DE CAPACIDAD Y NIVELES DE SERVICIO PARA CARRETERAS

IM27

UNIVERSIDAD DEL CAUCA Instituto de Estudios de Posgrado en Ingeniería Civil

MINISTERIO DE TRANSPORTE Instituto Nacional de Vías

DE DOS CARRILES - SEGUNDA VERSIÓN -

POPAYÁN 1996

TABLA DE CONTENIDO Pág. PRÓLOGO PRESENTACIÓN PARTE 1. DEFINICIONES Y PRINCIPIOS BASICOS .................................................. 1-1 1.1. 1.1.1. 1.1.1.1. 1.1.1.2. 1.1.1.3. 1.1.2. 1.1.2.1. 1.1.2.2.

DEFINICIONES ................................................................................................ 1-1 Carretera de dos carriles ............................................................... . ............ 1-1 Tipos de terreno ........................................................................................... 1-1 Características de la vía .............................................................................. 1-2 Definición de tramo y sector ...................................................................... 1-3 Capacidad y niveles de servicio ................................................................. 1-4 Capacidad .................................................... .:. ............................................. 1-4 Nivel de servicio y parámetros que lo describen....................................... 1-5

1.2. 1.2.1. 1.2.2. 1.2.3.

PRINCIPIOS BÁSICOS DEL MANUAL .......................................................... 1-7 Separación del cálculo de capacidad y nivel de servicio .......................... 1-7 La importancia de los factores geométricos sobre los de tránsito 1-7 Velocidad media de recorrido como medida de efectividad para el nivel de servicio ......................................................................................... 1-7 Aplicación de los factores de corrección .................................................... 1-8 Uso de solamente una curva en la corrección por curvatura ................. 1-8

1.2.4. 1.2.5. 1.3. 1.3.1. 1.3.2.

IDENTIFICACIÓN DE LOS FACTORES QUE INFLUYEN EN LA OPERACIÓN VEHICULAR EN CARRETERAS DE DOS CARRILES .......... 1-9 Características de operación fundamentales ............................................. 1-9 Factores que influyen en la circulación del tránsito .................................. 1-9

1.4.

TIPOS DE ANÁLISIS ...................................................................................... 1-14

PARTE 2. METODOLOGÍA Y SOPORTE TECNICO .................................................... 2-1

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2.1.

IDENTIFICACIÓN DE SECTORES CRÍTICOS Y TÍPICOS ............................ 2-1

2.2. 2.2.1. 2.2.2.

DATOS DE ENTRADA .................................................................................... 2-1 Variables relativas a la vía ............................. ................................................ 2-2 Variables relativas al tránsito ......................................................................... 2-3

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2.3. 2.3.1. 2.3.2.

MÉTODO PARA EL CÁLCULO DE LA CAPACIDAD .................................... 2-5 Descripción de los factores de ajuste ............................................................ 2-5 Aplicación de los factores de corrección ...................................................... 2-7

2.4. 2.4.1. 2.4.2. 2.4.3.

MÉTODO PARA EL CÁLCULO DEL NIVEL DE SERVICIO .......................2-8 Indicador de efectividad .....................................................................................2-8 Descripción de los factores de ajuste ..............................................................2-8 Aplicación de los factores de corrección ......................................................2-11

2.5.

INVESTIGACIONES DE SOPORTE DEL MANUAL .........................................2-14

PARTE 3. PROCEDIMIENTO DE APLICACIÓN .................................................................3-1 t 3.1. 3.1.1. 3.1.2.

DETERMINACIÓN DE LOS SECTORES DE ANÁLISIS ....................................3-1 Sectores críticos .................................................................................................3-1 Sectores típicos ..................................................................................................3-3

3.2. 3.2.1. 3.2.2.

ANÁLISIS DE SECTORES ..................................................................................3-5 Cálculo de la capacidad .....................................................................................3-5 Cálculo del nivel de servicio ............................................................................3-11

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PARTE 4. EJEMPLO DE APLICACIÓN ............................................................................. 4-1

PARTE 5. GUÍA DEL PROGRAMA DE COMPUTADOR 5.1.

CNS97 ..........................5-1

INTRODUCCIÓN ..................................................................................................5-1 I. *'■ E.,

5.2.

INSTALACIÓN DEL PROGRAMA .......................................................................5-2

5.3. 5.3.1. 5.3.2.

INSTRUCCIONES BÁSICAS DE MANEJO ........................................................5-2 Inicio del programa ..............................................................................- ........... 5-3 Módulos del paquete ..........................................................................................5-3

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BIBLIOGRAFÍA

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LISTA DE FIGURAS

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FIGURA 1. ................................................................................................... Nivel funcional de la superficie de rodadura .......................................................................... 1-15 FIGURA 2. Volumen de la hora pico versus TPDS 2-4 FIGURA 3. Hoja de trabajo N°. ........................................... 1 3-4 FIGURA 4. Hoja de trabajo N°. ........................................... 2 3-14 FIGURA 5. Hoja de trabajo N°. ......................1 - ejemplo . 4-7 FIGURA 6. Hoja de trabajo N°. ........................................... 2 ejemplo 4-8 FIGURA 7. Menú principal del programa CNS97 ................................... 5-2 FIGURA 8. ................................................................................................... Opciones del menú RED_VIAL ................................................................................................... 5-3 FIGURA 9. Acceso a las bases de datos de configuración 5-5 FIGURA 10. ................................................................... Información requerida 5-6 FIGURA 11. ................................................... Resultados por sector de análisis 5-6 FIGURA 12. ........................................................ Opciones del menú cálculos 5-7 FIGURA 13. ...................................Efectuar cálculos en una sección aislada 5-8 FIGURA 14. .......................................................................... Menú de informes 5-9 FIGURA 15. ...................................... Formulación de petición para informes 5-10 FIGURA 16. ........................................................Modelo de informe resumido 5-10 FIGURA 17. ................................................................................................. Modelo de informe detallado ..................................................................................................... 5-11 FIGURA 18. ........................................................................ Menú salir al D.O.S 5-11

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LISTA DE TABLAS

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TABLA 1. Factores de corrección a la capacidad por pendiente ................................. 3-6 TABLA 2. Factores de corrección a la capacidad por distribución por sentidos ....................................................................................................... 3-7

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TABLA 3. Factores de corrección a la capacidad por efecto combinado del ancho de carril y berma ....................................................................... 3-7 *

TABLA 4. Factores de corrección a la capacidad por presencia de vehículos pesados en pendientes ascendentes ....................................... 3-8 TABLA 5. Factores de pico horario basados en períodos de cinco minutos suponiendo llegadas de vehículos aleatorias............................ 3-11

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TABLA 6. Velocidad media ideal de automóviles a flujo libre en pendientes ascendentes .............................................................................. 3-15 TABLA 7. Factores de corrección al nivel de servicio por efecto de la utilización de la capacidad .......................................................................... 3-15 TABLA 8. Factores de corrección al nivel de servicio por el estado de la superficie de rodadura........................................................................ 3-16

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TABLA 9. Factores de corrección al nivel de servicio por efecto combinado del ancho de carril y berma...................................................... 3-16

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TABLA 10. Factores de corrección al nivel de servicio por la presencia de vehículos pesados en pendientes ascendentes ................................... 3-17

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TABLA 11. Factores de corrección por la presencia de vehículos pesados ..........................................................................................................3-20 TABLA 12. Velocidad máxima que permite la curva más cerrada del sector ....................................................................................................... 3-21 ÍV

TABLA 13. Velocidades en km/h que determinan los niveles de servicio por tipo de terreno ........................................................................................ 3-21

VIII

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GUIDO RADELA T EGÜES Las entidades y personas relacionadas directa o indirectamente con el programa de Maestría en Ingeniería de Tránsito y Transporte de la Universidad del Cauca así como el grupo interinstitucional e interuniversitario vinculado a la investigación de Capacidad, Niveles de Servicio y Mejoras de Carreteras de Dos Carriles, expresan especial reconocimiento por los ínvaluables y desinteresados servicios que presta a estos proyectos el doctor Guido Radelat Egües quien ininterrumpidamente es su asesor desde 1987. Su dinamismo, sapiencia y don de liderazgo hacen posible que no sólo se adapte tecnología sino que estimula permanentemente a la creación de nuevos procedimientos fundamentados en las condiciones propias del medio. Gracias doctor Radelat.

Leonardo Zúñiga Caicedo Coordinador General de la Investigación de Capacidad Vial Popayán, noviembre de 1996

IX

PRÓLOGO En Colombia se desarrolló, en la década de los 80, el programa para el desarrollo de los posgrados y de la Capacidad de Investigación bajo la dirección y coordinación del Instituto Colombiano para el Fomento de la Educación Superior (ICFES). Dentro de este programa la Universidad del Cauca, por intermedio de su Instituto de Vías, realizó durante dos ocasiones, el Magister en Ingeniería de Tránsito y Transporte, el cual incluyó entre sus trabajos de investigación el estudio de la “Capacidad y Niveles de Servicio en Carreteras de Dos Carriles”. Esta labor se llevó a cabo bajo la dirección y asesoría del doctor Guido Radelat Egües. Es de destacar que el Ministerio de Obras Públicas y Transporte (MOPT) y el Instituto Nacional de Transporte (INTRA) estuvieron vinculados estrechamente a los programas de posgrado y a los proyectos de investigación. Los primeros resultados del trabajo de los ingenieros Pedro Guárdela, Jorge Nieves y Luis Enrique Moreno se presentaron en el Segundo Simposio Colombiano de Tránsito y Transporte, celebrado en Popayán. Posteriormente los avances de la investigación se dieron a conocer en el Sexto Congreso Panamericano de Ingeniería de Tránsito y Transporte (Popayán-1990) y en el año de 1991 en el Congreso Panamericano de Carreteras de Montevideo- Uruguay. Más adelante en el año 1992, con la autoría de Guido Radelat E., María Consuelo López A. y Flor Angela Cerquera E. se publicó la primera versión del Manual de Capacidad y Niveles de Servicio para Carreteras de Dos Carriles. El Instituto Nacional de Vías, nacido a la vida institucional en 1994, consideró de gran valor el trabajo realizado y decidió continuar con la investigación y la aplicación de la metodología en los estudios de la red carretera nacional. Con estos propósitos efectuó estudios por intermedio de los Administradores de Mantenimiento Vial y formalizó el desarrollo investigativo con las Universidades: del Cauca; Pedagógica y Tecnológica de Colombia (UPTC); Nacional Sede Medellín; Militar Nueva Granada; Javeriana y Quindío.

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Gracias a la dedicación y gestión de la Oficina de Investigaciones y Desarrollo Tecnológico del INVIAS y del aporte intelectual y académico de Guido Radelat E. y los profesores universitarios se da a conocer la Segunda Versión del Manual. Se espera que este documento contribuya efectivamente al conocimiento y por ende a la mejora de las carreteras, y en particular, sirva de ejemplo como resultado de un trabajo investigativo útil elaborado con el esfuerzo de muchas personas y el apoyo de varias entidades. A todos el Instituto Nacional de Vías les expresa reconocimiento por su trabajo y perenne gratitud.

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HERNÁN OTONIEL FERNÁNDEZ ORDÓÑEZ Secretario General Técnico

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PRESENTACIÓN En Colombia, como en la mayoría de los países latinoamericanos, para analizar la capacidad y los niveles de servicio, se ha venido utilizando la metodología expuesta en el manual de capacidad norteamericano1, pero debido a las notables diferencias entre las condiciones colombianas y las norteamericanas, desde hace unos años se vienen adelantando investigaciones para obtener una metodología propia, lo que llevó a la preparación del Manual Colombiano de Capacidad y Niveles de Servicio para carreteras de dos carriles. Este manual contiene un procedimiento de análisis que proporciona información y estimaciones sobre el comportamiento operacional de una carretera de dos carriles en Colombia, con base en condiciones conocidas de la vía y del tránsito, observadas en un gran número de carreteras del país. Específicamente calcula la capacidad y el nivel de servicio de sectores de ese tipo de vías. Este manual, en su segunda versión, contiene ajustes y mejoras respecto a la primera versión; sin embargo, conserva el enfoque y filosofía del anterior. Es así como este documento es el resultado de un laborioso trabajo de investigación que busca proporcionar al ingeniero o planificador un medio para valorar aspectos críticos de las vías. Este procedimiento no debe interpretarse como norma y los resultados que brinda no deben prevalecer sobre el juicio profesional, sino que deben usarse como información adicional que sirva de base parcial a ese juicio. Las aplicaciones que tendrá el manual consisten esencialmente en estimar la capacidad y el nivel de servicio de tramos de vías y como parte de análisis de planeación, diseño y operaciones. Estas aplicaciones se describen más adelante. 1

^ TRANSPORTATION RESEARCH BOARD. Highway capacity manual: Special Report 209. Edición de 1985. Washington. D.C. : TRB, 1985.

Al expresar la capacidad y el nivel de servicio, es esencial determinar las condiciones imperantes de la vía y del tránsito. Es bien sabido, que además de estas condiciones existen otras que también afectan la capacidad y el nivel de servicio. Entre esas otras condiciones se encuentran las atmosféricas como son el frío, el calor, la lluvia, los vientos, la niebla, la visibilidad, etc.; sin embargo, debido a que los datos disponibles sobre ellas son limitados, la cuantificación de su efecto no se tuvo en cuenta en la segunda versión. Esta segunda versión del manual es posible gracias ai interés del Ministerio de Transporte, a través del Instituto Nacional de Vías, que mediante una acción continua y progresiva de sus directivos ha apoyado esta línea de investigación, en procura de dotar al país de tecnología apropiada.

XIII

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1.1.

DEFINICIONES

1.1.1. Carretera de dos carriles. Una carretera de dos carriles puede definirse como la que tiene una calzada con un carril para cada sentido de circulación. Estas carreteras representan el mayor kilometraje de la infraestructura vial del país. Se utilizan para cumplir con una gran variedad de funciones en todas las regiones geográficas y satisfacen gran parte de las necesidades de acceso a fuentes de recursos económicos, culturales, recreativos, etc. Comunican núcleos generadores de tránsito proporcionando movilidad que es, en general, aceptable2. Un factor que influye poderosamente en las características, costo y servicio que proporcionan las carreteras de dos carriles es el tipo de terreno que atraviesan éstas.

1.1.1.1. Tipos de terreno. Teniendo en cuenta las condiciones de relieve se consideran cuatro categorías de terreno. Se han tomado en su mayor parte las definiciones propuestas por el ingeniero Rubén Darío Olarte3, para diferenciar los tipos de terreno existentes en el país: •

Terreno plano. De ordinario tiene pendientes transversales a la vía menores de 5 grados. Exige mínimo movimiento de tierras en la construcción de carreteras, y no presenta dificultad ni en su trazado ni en su explanación, por lo que las pendientes longitudinales de las vías son normalmente menores del 3%.

•

Terreno ondulado. Se caracteriza por tener pendientes transversales a la vía de 6 a 9 grados. Requiere moderado movimiento de tierras, lo que permite alineamientos más o menos rectos, sin mayores dificultades en el

2

lbid.. p. 270. OLARTE R., Rubén. Sistema troncal andino. Bogotá: Subdirección de Proyectos, División de Diseños, Ministerio de Obras Públicas. Anexo 3. Marzo 13, 1989, s.p.

3

1-1

r E trazado y en la explanación, así como pendientes longitudinales típicamente del 3 al 6%. • Terreno montañoso. Las pendientes transversales a la vía suelen ser de 13 a 40 grados. La construcción de carreteras en este terreno supone grandes movimientos de tierras, por lo que presenta dificultades en el trazado y en la explanación. Pendientes longitudinales de las vías del 6 al 8% son comunes. • Terreno escarpado. Aquí las pendientes del terreno transversales a la vía pasan con frecuencia de 40 grados. Para construir carreteras se necesita máximo movimiento de tierras y existen muchas dificultades para el trazado y la explanación, pues los alineamientos están prácticamente definidos por divisorias de aguas, en el recorrido de la vía. Por lo tanto, abundan las pendientes longitudinales mayores del 8%.

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1.1.1.2. Características de la vía. Las características de la vía son todos aquellos elementos físicos propios del diseño geométrico, que tienen influencia directa o indirecta en la capacidad y el nivel de servicio, como los que se mencionan a continuación: £ ¡c • Alineamiento horizontal y vertical. En el diseño en planta o alineamiento horizontal, la velocidad de diseño es norma de control para los radios de curvatura, los peraltes y las distancias de visibilidad que determinan la seguridad en el tránsito. Esa velocidad, por razones de economía en la explotación, debe ser la más uniforme y alta que permitan las condiciones topográficas de la zona escogida y los recursos con que se cuente para la construcción. En el diseño en perfil o alineamiento vertical, la influencia de las pendientes es notable en la restricción de las velocidades que puedan desarrollar los vehículos, particularmente los de mayor peso. El criterio general básico es el de buscar la mayor armonía posible entre ellos para lograr un proyecto debidamente equilibrado de características tales que el conductor normal pueda sin ninguna dificultad mantener una velocidad de operación que siendo próxima a la velocidad de diseño, le ofrezca ciertas condiciones mínimas de seguridad y de comodidad. •

Calzada. Es la zona de la carretera destinada a la circulación normal de los vehículos. En carreteras de dos carriles con circulación en ambos sentidos, el ancho de la calzada está dado por la suma de los anchos de esos dos carriles.

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En el país existen especificaciones sobre el ancho de carril dependiendo del tipo de carretera; los anchos más usuales son: 3.65 m, 3.5 m, 3.3 m, 3.0 m y 2.7 m, según Falla4. •

Berma. Es la parte exterior del camino, destinada a la parada eventual de vehículos, tránsito de peatones, bicicletas, etc., de manera que éstos no interfieran con la circulación normal de los demás vehículos. También proporcionan soporte lateral al pavimento y a veces pueden incrementar el ancho efectivo de la calzada. Los anchos de bermas más utilizados en el país son : 1.8 m, 1.5 m, 1.2 m, 1.0 m y 0.5 m5

•

Obstáculos laterales. Todo obstáculo lateral tal como muros, árboles, postes, señales, etc., debe situarse a una distancia superior de 1.80 m6 del borde de la calzada para disminuir el riesgo de choques contra ellos y para que no constituyan una obstrucción psicológica a la circulación normal de los vehículos, lo cual puede reducir el nivel de servicio y la capacidad de la vía.

1.1.1.3. Definición de tramo y sector. Las carreteras del país han sido clasificadas mediante un sistema determinado por el antiguo Ministerio de Obras Públicas7, así: •

Ruta: Es aquella carretera cuya función primordial es la integración de índole nacional o regional. Se identifica con dos dígitos.

•

Tramo (o segmento): Subdivisión de una ruta con longitud no mayor de 150 km numeradas en forma continua. Los puntos de iniciación y terminación de cada tramo deben corresponder en lo posible a sitios o poblaciones de importancia. Se identifica con cuatro dígitos de los cuales los dos primeros son los de la ruta a la que pertenece. Para los fines de este documento se hacen las siguientes definiciones:

4

FALLA LOZANO, Jaime. Criterio geométrico para el diseño de carreteras. Bogotá: Ministerio de Obras Públicas y Transporte, 1970. p.lV-1. s ]bjd, IV-2. 6 lbid. IV-1. 7 MINISTERIO DE OBRAS PUBLICAS Y TRANSPORTE. Nomenclatura Vial. Oficina de Programación de Carreteras, 1990. 30 p.

1-3

•

Sector: Es la parte de un tramo definido para realizar un estudio de capacidad y niveles de servicio. Se identifica con el número del tramo y las abscisas inicial y final.

•

Sectores críticos: Son aquéllos que presentan factores, tales como características geométricas deficientes (altas pendientes, radios de curvatura pequeños, carriles y bermas angostas) y mal estado de la superficie de rodadura, que influyen adversamente en las velocidades de los vehículos y por ende en la capacidad de la vía. Cuando se presente gran demanda en el tramo, éste sería el primer sector en congestionarse.

•

Sectores típicos: Son los que representan un conjunto medio de condiciones que generalmente se repiten a lo largo de un TRAMO (o segmento) de una vía. Sus características se encuentran dentro de ciertos límites preestablecidos por el usuario; por ejemplo: pendientes del 3.5 al 4.4 %, carriles de 3.20 a 3.40 m, ancho de berma entre 1.60 y 1.80 m, etc. En los sectores típicos se estudia como parámetro fundamental el nivel de servicio.

1.1.2. Capacidad y niveles de servicio 1.1.2.1. Capacidad. Se define la capacidad de una carretera de dos carriles como el máximo número de vehículos que puede circular, por un punto o tramo uniforme de la vía en los dos sentidos, durante cierto período de tiempo, en las condiciones imperantes de vía y de tránsito. La capacidad se expresa en vehículos por hora, aunque puede medirse en períodos menores de una hora. El valor de la capacidad depende de la duración del período en que se mida. Este valor de la capacidad definido para "condiciones imperantes" difiere del volumen máximo que puede circular por la vía en un momento dado. El volumen máximo posible depende de factores tales como la composición vehicular, la velocidad de circulación y las condiciones atmosféricas, que pueden cambiar en cualquier momento. Si el volumen máximo posible disminuye y resulta momentáneamente menor que la demanda del tránsito, ocurrirá congestión, al no poder pasar por un punto de la vía todos los vehículos que llegan a ese punto. En este caso muchos vehículos deberán detenerse, formar una cola y ponerse en movimiento nuevamente, circulando con un volumen menor que el volumen que llegaba antes de la detención, lo que disminuye la velocidad de la corriente vehicular y por ende el volumen máximo posible. Estas circunstancias suelen originar una onda perturbadora de detenciones vehiculares que se propaga corriente arriba hasta que la falta de demanda la disipe. Por consiguiente, es muy peligroso que la demanda de tránsito se aproxime a la capacidad de una vía. La proximidad a este límite se

1-4

mide por la relación entre el volumen de demanda y la capacidad, relación que muchos llaman factor de utilización de la capacidad. Pocas son las carreteras de dos carriles en Colombia donde se alcance la capacidad. Mucho antes de llegar a ese extremo, la calidad del servicio que prestan esas vías es tan deficiente que generalmente se buscan y encuentran otras alternativas. • Cálculo de la capacidad. Se parte de una capacidad máxima en condiciones ideales, la que disminuye a medida que las condiciones particulares de la vía en estudio se apartan de éstas. Las condiciones ideales son aquéllas en las que no existen restricciones geométricas, de tránsito ni ambientales.

1.1.2.2. Nivel de servicio y parámetros que lo describen. Se define el nivel de servicio de un sector de una carretera de dos carriles como la calidad del servicio que ofrece esta vía a sus usuarios, que se refleja en grado de satisfacción o contrariedad que experimentan éstos al usar la vía. Se establecieron dos medidas de efectividad que reflejan esa calidad de servicio, siendo la principal la velocidad media de los vehículos que transitan por la carretera, y como medida auxiliar la relación entre el volumen que circula y la capacidad. La velocidad media describe el grado de movilidad, mientras que la relación volumen/capacidad permite vigilar la proximidad a la congestión. Se han definido seis niveles para Colombia que van desde el A al F, así: •

Nivel de servicio A. Representa flujo libre en una vía cuyas especificaciones geométricas son adecuadas. Hay libertad para conducir con la velocidad deseada y la facilidad de maniobrar dentro de la corriente vehicular es sumamente alta, al no existir prácticamente interferencia con otros vehículos y contar con condiciones de vía que no ofrecen restricción por estar de acuerdo con la topografía de la zona.

•

Nivel de servicio B. Comienzan a aparecer restricciones al flujo libre o las especificaciones geométricas reducen algo la velocidad. La libertad para conducir con la velocidad deseada y la facilidad de maniobrar dentro de la corriente vehicular se ven disminuidas, al ocurrir ligeras interferencias con otros vehículos o existir condiciones de vía que ofrecen pocas restricciones. Para mantener esta velocidad es preciso adelantar con alguna frecuencia otros vehículos. El nivel general de libertad y comodidad que tiene el conductor es bueno. Nivel de servicio C. Representa condiciones medias cuando el flujo es estable o empiezan a presentarse restricciones de geometría y pendiente. La libertad para conducir con la velocidad deseada dentro de la corriente vehicular se ve afectada al presentarse interferencias tolerables con otros vehículos o existir deficiencias de la vía que son en general aceptables. El nivel general de libertad y comodidad que

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1-5

tiene el conductor es adecuado. •

Nivel de servicio D. El flujo todavía es estable y se presentan restricciones de geometría y pendiente. No existe libertad para conducir con la velocidad deseada dentro de la corriente vehicular, al ocurrir interferencias frecuentes con otros vehículos, o existir condiciones de vía más defectuosas. El nivel general de libertad y comodidad que tiene el conductor es deficiente.

•

Nivel de servicio E. Representa la circulación a capacidad cuando las velocidades son bajas pero el tránsito fluye sin interrupciones. En estas condiciones es prácticamente imposible adelantar, por lo que los niveles de libertad y comodidad son muy bajos. La circulación a capacidad es muy inestable, ya que pequeñas perturbaciones al tránsito causan congestión. Aunque se han tomado estas condiciones para definir el nivel E, este nivel también se puede alcanzar cuando limitaciones de la vía obligan a ir a velocidades similares a la velocidad a capacidad, en condiciones de inseguridad.

•

Nivel de servicio F. Representa la circulación congestionada, cuando el volumen de demanda es superior a la capacidad de la vía y se rompe la continuidad del flujo. Cuando eso sucede, las velocidades son inferiores a la velocidad a capacidad y el flujo es muy irregular. Se suelen formar largas colas y las operaciones dentro de éstas se caracterizan por constantes paradas y avances cortos. También condiciones sumamente adversas de la vía pueden hacer que se alcancen velocidades e irregularidades en el movimiento de los vehículos semejantes a las descritas anteriormente.

Cálculo del nivel de servicio. Este se realiza independientemente del estimativo de la capacidad. Al igual que la capacidad, el nivel de servicio se calcula partiendo de una velocidad en condiciones casi ideales, la que se va reduciendo mediante la aplicación de distintos factores de corrección.

1-6

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1.2.

PRINCIPIOS BÁSICOS DEL MANUAL

En este numeral se incluyen algunos de los principios básicos que se tuvieron en cuenta para la preparación del presente manual.

1.2.1. Separación del cálculo de capacidad y nivel de servicio. Uno de los cambios más sobresalientes del manual con respecto al método del capítulo 8 del HCM8, es el cálculo separado de la capacidad y el nivel de servicio, principio que rige la formulación del método colombiano. Los parámetros para el cálculo de la capacidad y el nivel de servicio son distintos. Para la capacidad se usa el volumen, cuyo inverso es el intervalo medio; para el nivel de servicio se utiliza la velocidad media de recorrido. El intervalo se compone del paso (que varía proporcionalmente a la velocidad) y la brecha (que es bastante insensitiva a los cambios de velocidad), de manera que las variaciones en la velocidad no producen variaciones proporcionales en el intervalo medio y por ende en el volumen máximo. Por ello se usan factores de corrección diferentes y su cálculo se efectúa por separado. Sin embargo, el calcular en forma independiente la capacidad y el nivel de servicio no significa que no hay relación entre ellos; el nexo está en que para encontrar el nivel de servicio se necesita el factor de utilización de capacidad, por lo que ésta debe calcularse primero. Así se eliminan algunas imprecisiones que presenta el método del Manual de Capacidad de Estados Unidos.

1.2.2. La importancia de los factores geométricos sobre los de tránsito. Los factores geométricos ejercen una gran influencia en los resultados de capacidad y niveles de servicio, y su efecto es generalmente superior a los efectos que ocasionan las variables relacionadas con el tránsito. Esta situación refleja una realidad colombiana, verificada por muchos de los Administradores de Mantenimiento Vial.

1.2.3. Velocidad media de recorrido como medida de efectividad para el nivel de servicio. No es posible definir el nivel de servicio teniendo en cuenta todas las variables que lo caracterizan. Para ello, en la práctica, se selecciona uno o dos parámetros que estén relacionados con esas variables y se establecen límites de los valores de esas variables que demarcan cada nivel de servicio. Observando los datos tomados en las diferentes carreteras del país se notó que la velocidad media de recorrido reflejaba mejor la calidad del servicio que ofrecían las condiciones de la vía y las condiciones del tránsito. Por ello se seleccionó este parámetro como el indicador de efectividad para los niveles de servicio, teniendo en cuenta además, que es posible traducirlo a valores 8

TRANSPORTATION RESEARCH BOARD. Highway Capacity Manual. Especial Report 209. Edición de 1985. Washington, D.C. : T.R.B, 1985.

monetarios. En países donde la vía apenas impone limitaciones a la circulación y el tránsito es intenso, también se usa como indicador del nivel de servicio el porcentaje de tiempo en que los vehículos van demorados por otros más lentos que los preceden. Sin embargo, se ha llegado a la conclusión que la velocidad promedio es el indicador más adecuado cuando no existen congestiones generalizadas en la red, sino que son los factores geométricos y de superficie los limitantes principales de la movilidad, como en el caso de Colombia. Se establecieron escalas distintas para cada tipo de terreno, teniendo en cuenta la variación en la tolerancia del usuario según la diversidad del relieve.

1.2.4. Aplicación de los factores de corrección. Para el cálculo de la capacidad, la aplicación de los factores de corrección se realiza en forma simultánea. Por el contrario, la aplicación de los factores de corrección para el cálculo del nivel de servicio se efectúa en forma consecutiva. En este caso, en cualquier orden que se realicen las correcciones siempre habrá pequeños errores, pero éstos son mucho menores que si se aplican todos los factores simultáneamente. Se trata de encontrar una secuencia de aplicación de los factores que introduzcan las menores variaciones.

1.2.5. Uso de solamente una curva en la corrección por curvatura. Uno de los cambios introducidos en la Segunda Versión del Manual está relacionado con el efecto de la curvatura, en el cálculo de la capacidad. Debido a que las velocidades a capacidad son relativamente bajas (poco más de 40 km/h en condiciones ideales), es difícil que la curvatura las disminuya apreciablemente, por tanto su efecto en los intervalos medios, en caso que se presenten, es bajo. Este resultado simplifica el procedimiento de cálculo de la capacidad y permite la aplicación simultánea de los factores de corrección. Por el contrario, el efecto de la curvatura en la velocidad, y por consiguiente en el nivel de servicio, se sigue considerando en forma similar a la

establecida en la primera versión del manual, pero con factores de corrección basados en una extensa base de datos colombianos, y no en una fórmula de diseño como se hizo originalmente. Para ello, se usa solamente la curva de menor radio del sector estudiado, y cuando la curvatura condiciona la velocidad de los vehículos su efecto se distribuye a lo largo de la sección que se estudia.

1.3. IDENTIFICACIÓN DE FACTORES QUE INFLUYEN EN LA OPERACIÓN VEHICULAR

1.3.2. Factores que influyen en la circulación del tránsito:

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EN CARRETERAS DE DOS CARRILES 1.3.1. Características de operación fundamentales. En carreteras de dos carriles, el adelantamiento a vehículos más lentos requiere de la utilización del carril del sentido opuesto. Para poder efectuar esta maniobra con seguridad es preciso disponer de una distancia suficiente en el carril de sentido opuesto libre de vehículos y de una distancia de visibilidad adecuada. A medida que aumentan los volúmenes de tránsito y/o las restricciones geométricas, disminuye la posibilidad de adelantar, lo que da lugar a la formación de pelotones, al estar obligados los conductores a ajustar su velocidad de recorrido individual para igualaría a la del vehículo más lento que los preceda. •

Efectos de curvatura y peralte. El radio de una curva, su peralte y el coeficiente de fricción entre las llantas de los vehículos y la superficie de rodadura, limitan la velocidad segura a la que la curva se puede recorrer9.

•

Efectos de las pendientes. Las pendientes pueden afectar la velocidad de los vehículos de diversas formas. - Pendientes ascendentes. Para hacer avanzar a un vehículo en rasantes horizontales, la potencia de su motor debe vencer: la resistencia del aire, la que opone el pavimento a la rodadura y las resistencias internas del propio vehículo. Estas resistencias aumentan en distinta proporción según aumenta la velocidad del vehículo, por lo tanto, producen el efecto de limitar su velocidad. Sin embargo, en pendientes ascendentes el vehículo tiene otra resistencia que vencer: la componente de su peso, paralela a la

9

AMERICAN ASSOCIATION OF STATE HIGHWAY AND TRANSPORTATION OFFICIALS. Washington 1994. A Policy on Geometric Design of Highway and Streets., p.153.

superficie, que limita aún más su velocidad. Por consiguiente, la capacidad para desarrollar velocidades cuesta arriba es menor que en el plano horizontal y disminuye con lo empinado de la pendiente. Por otra parte, cuando un vehículo empieza a subir una pendiente ascendente partiendo de un sector horizontal, de una pendiente descendente, o de una ascendente menos empinada, en virtud de las leyes de la inercia, puede empezar a subir la cuesta a una velocidad mayor de la que la cuesta le permite. Luego, cuando ha recorrido cierta distancia en la pendiente, la energía cinética adicional que llevaba se consume y no podrá avanzar a mayor velocidad de la que le permiten la pendiente, su potencia y las otras resistencias, que es lo que se llama "velocidad de régimen". Por lo tanto, si suponemos constantes los demás factores, la velocidad máxima de un vehículo cuesta arriba está determinada principalmente por: La relación peso/potencia del vehículo. La inclinación de la cuesta. La longitud de la cuesta. La velocidad con que inicia el ascenso. Como los camiones suelen tener mayores relaciones peso/potencia que otros vehículos, el efecto de la pendiente es muy pronunciado en la velocidad de éstos. - Pendientes descendentes. En estas pendientes, la componente del peso paralela a la superficie es una fuerza que favorece su movimiento. Allí el vehículo puede desarrollar mayores velocidades que en rasantes horizontales o pendientes ascendentes. Sin embargo, muchas veces los conductores de los vehículos no quieren desarrollar las velocidades máximas que les permiten las pendientes por razones de seguridad. En primer lugar, las curvas y otros elementos de la vía los obligan a limitar la velocidad en la misma forma que lo hacen en rasantes horizontales. En segundo lugar, en pendientes descendentes no se tiene control tan completo del vehículo como en sectores planos debido a que la componente del peso paralela a la superficie se suma a la inercia del vehículo, mientras que disminuye la componente normal y por lo tanto la fuerza de fricción disponible para frenar, por lo que muchas veces el conductor modera su velocidad cuesta abajo más de lo que obligan las restricciones de la vía. En tercer lugar, si la inclinación y el largo de la pendiente descendente pueden impulsar el vehículo y hacerle alcanzar velocidades tan altas que se pierda el control del mismo, el conductor

1-10

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preferirá efectuar el descenso a velocidades algo menores a la máxima posible, para tener un margen de seguridad. Esto se aplica principalmente a los camiones. En pendientes descendentes muy largas e inclinadas, los camiones deben circular con relaciones de cambio bajas, para que la compresión de su motor limite su velocidad, sin que haya que aplicar mucho los frenos. Si éstos se aplican excesivamente, pueden recalentarse y perder su efecto, lo que es una condición muy peligrosa que se trata de evitar. Por lo tanto, en pendientes muy fuertes (generalmente de más del 8 por ciento) los camiones descienden cautelosamente a una velocidad casi igual a la que las ascienden. • Efectos de los camiones. Los camiones tienen, en general, mayor tamaño y mayor relación peso/potencia que los demás vehículos, lo que se traduce en las siguientes características que afectan apreciablemente la circulación: Ocupan más espacio en la vía. Aceleran más lentamente. Desarrollan menores velocidades. Al ocupar mayor espacio, necesitan mayor tiempo para recorrer su propia longitud, es decir, su paso demora más, lo que reduce la capacidad de la vía. También su mayor longitud limita más las maniobras de sobrepaso. La aceleración más lenta de los camiones es un impedimento grande al tránsito urbano, pero tiene poco efecto en carreteras de dos carriles. La menor velocidad de los camiones obliga a los conductores que los siguen a circular a velocidades menores de las que éstos desean, especialmente cuando las oportunidades de sobrepaso son pocas. El resultado es que se reduce la velocidad de la corriente vehicular y por ende el nivel de servicio que ofrece la vía. Al reducirse esta velocidad también aumentan los intervalos entre vehículos, lo que significa que el número de vehículos que transita por hora disminuye y merma la capacidad de la vía. Para tener en cuenta el mayor efecto que ejercen los vehículos pesados sobre las características del tránsito, se acostumbra a usar las llamadas equivalencias en automóviles, que son unos índices que expresan el número de automóviles que causaría el mismo efecto que un vehículo pesado en particular, sobre cierta característica del tránsito. En este manual las equivalencias en automóviles están implícitas en los factores de corrección condensados en las tablas que representan el efecto de los vehículos pesados.

1-11

• Efecto del estado de la superficie de rodadura. El deterioro de la superficie de rodadura afecta el nivel de servicio, la velocidad, comodidad, economía y principalmente a la seguridad. Actualmente se han aplicado en el país métodos más precisos para hacer la evaluación funcional de la superficie de una vía, que arrojan parámetros estandarizados a nivel internacional, y factores de medida cuantitativa de daños, que reflejan en forma más objetiva el grado de deterioro. Para evaluar el efecto del estado de la superficie de rodadura en la circulación de los vehículos, se utiliza en orden de prioridad y dependiendo de la disponibilidad que de él se tenga, uno de los siguientes parámetros: 1. El valor del IRI (índice de Rugosidad Internacional). 2. El porcentaje de área afectada. 3. El nivel funcional. 1. índice de rugosidad internacional (IRI) utilizando el APL (Analizador del Perfil Longitudinal) que mide las desviaciones en el perfil de la vía. El IRI es un indicador del estado de la superficie de rodadura. 2. Porcentaje de área afectada. Este parámetrp es bastante objetivo y relativamente fácil de determinar. Se trata de medir el área de pavimento deteriorado que deberá ser removida en el momento de rehabilitar la vía, debido a que afecta la vida útil del pavimento, la comodidad y la seguridad del usuario. 3. Calificación visual del nivel funcional. Tomando la clasificación del estado de la vía propuesta en el documento "Hacia una política de vías pavimentadas en Colombia"10, que es la siguiente: a) Nivel Funciona! 5: Vía pavimentada en buen estado con calzada adaptada ai tránsito, al clima y a la subrasante y zonas laterales que ofrecen seguridad y comodidad al usuario así como protección eficaz al pavimento. Es el estado en el que la vía ofrece al usuario una superficie duradera y adecuada al volumen total del tránsito. (Ver la figura 1a).

10

MINISTERIO DE OBRAS PUBLICAS Y TRANSPORTE. Hacia una política de vías pavimentadas en Colombia. Grupo de Apoyo y Mantenimiento Vial. Bogotá, 1982, s.p.

b) Nivel Funcional 4: Vía pavimentada con problemas superficiales solamente a nivel de capa de rodadura y con muy pocos defectos en el drenaje y zonas laterales (la capa de rodadura ha sufrido cierto desgaste y los dispositivos de drenaje han empezado a cargarse de materiales). (Ver la figura 1b). c) Nivel Funcional 3: Vía pavimentada con problemas de deterioro en la calzada caracterizados principalmente por agrietamientos y pequeñas deformaciones que afectan la capacidad de soporte de la estructura (daños estructurales facilitados por acumulación de fallas superficiales). Defectos pequeños o medianos en el drenaje o zonas laterales. (Ver la figúrale). d) Nivel Funcional 2: Vía pavimentada con mayores problemas de deterioro en la calzada caracterizados por fallas de todo tipo que provocan incomodidad al usuario hasta presentar riesgos para su seguridad. Zonas laterales y drenajes en cualquier condición. Este estado de la vía conlleva grandes pérdidas de tiempo y altos costos de operación de los vehículos. (Ver la figura 1d).

Se recomienda utilizar los dos primeros parámetros (el valor del IRI y el porcentaje de área afectada) que son más precisos, y reflejan cuantitativamente el estado de la superficie de rodadura. • Efectos por interacción vehicular. Con bajos volúmenes de tránsito los conductores pueden llegar a circular a la máxima velocidad que permite la vía, debido a que la demanda de adelantamiento es baja y el porcentaje de tiempo demorado en tales condiciones es casi nulo. A medida que los volúmenes se acercan a la capacidad, crece la demanda de sobrepaso mientras que disminuyen las oportunidades para adelantar por lo que se forman pelotones de vehículos cada vez más largos y se producen demoras cada vez más altas. 11

11 Efectos de la distribución por sentido. La distribución por sentidos afecta la eficacia con que funciona una carretera de dos carriles. Si esta distribución es muy desigual, es posible que un sentido de la vía se sature y alcance su capacidad mientras que el otro sentido esté lejos de saturarse. Es decir, que el volumen (en ambos sentidos) a que ocurre la capacidad está afectado por la distribución por sentidos del tránsito. 1-13

• Zonas de no rebase11. El adelanto consiste generalmente en dos cambios de carril. Primero, el conductor de un vehículo adelantante se aproxima al vehículo (o vehículos) que quiere adelantar (vehículos adelantados), se cerciora de que no venga un tercer vehículo en sentido contrario (vehículo opuesto) en una distancia que considera “prudencial”, pasa al carril izquierdo, sobrepasa al otro vehículo (o vehículos) y luego regresa al carril derecho. La variable que interviene en el cálculo de la capacidad se refiere al porcentaje de longitud de la vía donde el conductor no encuentra una distancia prudencial para adelantar, y se denomina porcentaje de zonas de no rebase en el tramo.

1.4. TIPOS DE ANÁLISIS Como regla general, los niveles de servicio de vías se utilizan para realizar análisis de planeación, diseño y operaciones. Este manual no es una excepción a la regla y se puede utilizar para esos tres tipos de análisis. Sin embargo, es posible que una versión simplificada del manual resulte más efectiva para trabajos de planeación. Uno de los primeros interrogantes que surgen en torno a las aplicaciones del manual es lo relativo a la longitud de la vía que 'debe someterse al análisis. Tanto la definición de capacidad como la de nivel de servicio se aplican a un sector de la vía. No obstante, si bien parece lógico promediar los niveles de servicio que se van encontrando a lo largo de una vía, la capacidad de toda una porción aislada de la misma está determinada por el punto de menor capacidad de esa porción; por lo tanto, no tiene sentido promediar capacidades. En la parte más poblada de Colombia, debido a las condiciones de relieve predominante, los tipos de terreno que se presentan a lo largo de una carretera entre dos poblaciones varían constantemente; ello obliga a que se definan porciones de vía que reflejen estas variaciones. 12

12

RADELAT EGUES, Guido. Manual ingeniería de tránsito. Libro en preparación.

1-15

FIGURA I. NIVEL FUNCIONAL DE LA SUPERFICIE DE RODADURA

1-16

METODOLOGÍA Y SOPORTE TÉCNICO

En este capítulo se presentan los componentes básicos del método de análisis a aplicar a la carretera en estudio. Se incluyen aquí razones y ecuaciones que explican el modo de proceder. En la parte final se hace un breve recuento de los trabajos que han servido de soporte para preparar cada una de las tablas contenidas en el manual.

2.1.

IDENTIFICACIÓN DE SECTORES CRÍTICOS Y TÍPICOS

Ante la imposibilidad de analizar todos los sectores de un tramo, se recomienda que este método se aplique solamente a sectores críticos y típicos. Si se desea estimar la capacidad, el análisis se aplica a un sector crítico uniforme de la vía donde aparentemente ésta ofrezca la menor capacidad de un tramo. Si hay que estimar el nivel de servicio, éste se puede aplicar a sectores que no sean uniformes, pero cuyas pendientes sean todas ascendentes en un sentido con discrepancia total en inclinación menor del 2%. Estos sectores, llamados típicos, deben ser representativos de todo un tramo. En este caso deben utilizarse en el análisis las medias ponderadas (por longitud) de las características del sector o combinación de sectores analizados Es preciso advertir que aún en los casos en que sólo interese estimar el nivel de servicio de sectores típicos, hay que calcular también la capacidad a fin de conocer la utilización de la misma, que es factor de corrección a la velocidad media de recorrido, parámetro que define el nivel de servicio.

2.2.

DATOS DE ENTRADA

Los datos que se deben conocer para obtener la información de entrada y posterior aplicación del método son sencillos y relativamente fáciles de obtener a partir de la información estadística que está a disposición de los ingenieros de vías colombianos. Estos datos son los siguientes:

2-1

2.2.1. Variables relativas a la vía • Ancho de carril y ancho de berma. Normalmente la obtención de estos datos no presenta problemas, pero se debe mencionar que cuando se habla de ancho de bermas se trata del ancho de la berma a un solo lado de la calzada, pues se supone una vía con bermas iguales a ambos lados. No se ha previsto el caso de una vía con bermas a un solo costado. En el caso de vías tortuosas es importante cerciorarse que en las curvas se tenga el sobreancho necesario. De no ser este el caso, se recomienda tomar el valor de ancho de corona en la curva más cerrada, restarle el ancho de bermas y sobreanchos y dividir entre dos para obtener el valor del ancho de carril, pues son frecuentes carreteras de alta montaña con diseños insuficientes en este sentido y donde las mediciones hechas en alineamientos rectos pueden producir errores. El efecto del ancho de carril y del ancho de bermas en la capacidad es pequeño, pero puede ser importante en el nivel de servicio. • Radio de la curva más cerrada del sector. La información relativa a los radios de curvatura en las carreteras nacionales ha sido recabada por los administradores viales en los últimos dos años. • Tipo de terreno. Se debe recordar que, aparte de la pendiente longitudinal de la vía, la pendiente transversal o pendiente del terreno también influye en la determinación de este dato, con ei fin de no confundir un sector horizontal corto que se encuentre en un ascenso fuerte con un terreno plano. Se recomienda en casos como ése que se utilice el tipo de terreno que esté de acuerdo con la topografía general de la zona y no solamente con la pendiente longitudinal de la vía en el sector estudiado. • Estado de la superficie de rodadura. En caso de requerirse extrapolar este dato hacia el futuro, se deja a criterio del diseñador la evaluación del deterioro del estado de la superficie de rodadura a medida que pasa el tiempo, de acuerdo a los recursos para mantenimiento que se espere recibir. Su influencia sobre la capacidad es poca, en cambio sobre la velocidad es notoria. 13

13 Porcentaje de zonas de no rebase. Esta variable es difícil de medir en el campo, y representa las zonas donde no es prudente realizar operaciones de adelantamiento. Una primera aproximación para su estimación es observando la demarcación horizontal de la vía. En la Parte III del manual se 2-2

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proponen valores promedios por tipo de terreno, que pueden utilizarse en caso de no disponer de información más precisa. • Puentes. Los datos geométricos y de superficie de rodadura del tablero de los puentes se utilizan en este manual sin diferenciarlos de los que provienen de la carretera propiamente dicha, aunque es posible que los puentes ejerzan un efecto psicológico más restrictivo sobre los conductores. Si se trata de puentes estrechos que pueden acomodar dos carriles, sus tableros constituyen de por sí sectores críticos que limitan la capacidad y disminuyen el nivel de servicio en proporción a su longitud. Si son puentes de un solo carril no se pueden analizar por este método.

2.2.2. Variables relativas al tránsito • Volumen total en ambos sentidos. En Colombia este dato es difícil de obtener. Se han utilizado, con resultados aceptables, los volúmenes de hora pico extraídos de las libretas de campo de los conteos de una semana de duración, que realiza anualmente el Instituto Nacional de Vías (INV) en la red nacional, salvo cuando se indique (ó se deduzca de una serie de Tránsitos Promedios Diarios o TPDS) que el conteo fue anormal, especialmente en el caso de derrumbes u otras circunstancias que provoquen congestión. En caso de no disponerse de otra información distinta del TPDS, se puede usar la figura 2, que se ha obtenido a partir de los conteos semanales del año 1995 en la red de carreteras del antiguo Ministerio de Obras Públicas y Transporte (MOPT).

2-3

VOL. HORA PICO (vehículos/hora)

VOLUMEN HORA PICO Vs. TPDS 1995

•

Porcentaje de tránsito cuesta arriba. La precisión en su determinación puede influir en la exactitud de las conclusiones que se alcanzan al utilizar el manual . En primer lugar, la distribución asimétrica del tránsito es típica de las carreteras congestionadas en las entradas a las ciudades (las famosas "operaciones retomo" son un ejemplo), y se debe tener en cuenta que este parámetro influye sobre la capacidad de la vía tanto o más que la pendiente, por lo que su corrrecta determinación es de suma importancia. En segundo lugar, es posible que al analizar una carretera, los peores niveles de servicio no correspondan a la situación de la hora pico. Suele suceder que la operación en los días laborables esté caracterizada por la presencia de vehículos pesados en grandes cantidades (es típica la cifra de 50% de buses y camiones) con distribuciones por sentido cercanas al 50%, y su influencia sobre la velocidad puede ser mayor que la de los volúmenes de fin de semana con gran desequilibrio por sentidos (del orden del 80%) pero compuestos principalmente por automóviles. Es por lo tanto conveniente en este tipo de vías analizar ambas situaciones: (1) cuando el volumen de tránsito es máximo y (2) cuando el número de camiones es máximo.

•

Porcentaje de vehículos pesados. Esta información se debe obtener tanto para la hora pico como para toda la semana, al igual que en el caso anterior, en aquellas vías que presenten grandes' fluctuaciones de este valor, especialmente en las carreteras en las que existen restricciones al paso de vehículos pesados los fines de semana.

2.3.

MÉTODO PARA EL CÁLCULO DE LA CAPACIDAD

2.3.1. Descripción de los factores de ajuste. Con base en observaciones de campo, se considera que la capacidad de una carretera de dos carriles en Colombia, en condiciones ideales, C„ es de 3200 automóviles por hora en ambos sentidos. Los requisitos que definen las condiciones ideales son los siguientes: -

Repartición del tránsito por igual en ambos sentidos. Terreno plano y rasante horizontal. Carriles de no menos de 3.65 metros de ancho. Bermas de no menos de 1.80 metros de ancho, con superficie de rodadura de calidad inferior a la de la calzada y distinta inclinación. Superficie de rodadura en condiciones óptimas. Alineamiento recto. Ausencia de vehículos pesados.

2-5

-

Visibilidad adecuada para adelantar. Señalización horizontal y vertical óptimas.

En el método propuesto, la capacidad para condiciones ideales, C¡, se multiplica por varios factores de corrección, que reflejan el grado en que no se cumplen los requisitos que definen esas condiciones. Los factores transforman esa capacidad ideal en capacidad para las condiciones estudiadas. Las características de vía y tránsito que tienen en cuenta esos factores de corrección son las siguientes: •

Pendientes. Las pendientes reducen la velocidad de los vehículos con respecto a la velocidad que pueden desarrollar en rasante horizontal. La reducción se traduce en un aumento en los intervalos entre vehículos que están en un pelotón y, por ende, en una disminución de la capacidad. Su efecto se considera en el factor de corrección Fpe de la tabla 1.

•

Distribución del tránsito por sentidos. Una carretera de dos carriles puede saturarse cuando tenga un carril saturado, aunque el volumen de tránsito sea muy bajo en el otro carril. Además, se deben considerar las verdaderas oportunidades de adelantamiento que ofrece el tramo en análisis, basándose en el porcentaje de zonas de no rebase. El efecto de estas dos variables se considera con el factor de corrección Fd de la tabla 2. Anchos de carril y berma utilizable. Los carriles y bermas estrechos, y la ausencia o malas condiciones de éstas, restan confianza a los conductores, lo que se traduce en una disminución de la velocidad, un aumento en los intervalos entre sus vehículos, y la consiguiente reducción de la capacidad de la vía. El factor que cuantifica este efecto es el Fcb de la tabla 3. Presencia de vehículos pesados. La capacidad se puede definir como el número máximo de intervalos entre vehículos que pasan por un punto de una vía en una hora. Los vehículos pesados reducen ese número de intervalos: - Porque su paso demora más debido a su mayor longitud y á la menor velocidad que desarrollan. - Porque retardan el paso de vehículos más rápidos que los siguen al obligarlos a reducir su velocidad; y

2-6

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'HWMiÚ ~ J i linil"l 'HlPH Wt*BP"' "

- Porque el aumento del paso de un vehículo produce un incremento del intervalo14. El efecto de la reducción en capacidad que causan los vehículos pesados está dado por el factor Fp de la tabla 4.

2.3.2. Aplicación de ios factores de corrección. Para el cálculo de la capacidad los factores de corrección se aplican en forma simultánea. Por tanto, la capacidad en vehículos mixtos por hora, C<¡o, para esas condiciones, suponiendo que no hay variaciones aleatorias del volumen durante esa hora, está dada por la siguiente expresión: • Variaciones aleatorias del volumen de tránsito. Cuando el volumen horario que circula

y 60

Capacidad en vehículos mixtos/hora sin considerar variaciones aleatorias

3200 *Fpe*F d *Fcb*F P

por un sector uniforme de una vía se acerca a su capacidad, sin alcanzarla, debido a que existen siempre variaciones aleatorias en la demanda de tránsito, puede suceder que en ciertos momentos la demanda exceda la capacidad y se produzca congestión. Las consecuencias adversas de estas congestiones momentáneas suelen prolongarse mucho más allá de los momentos donde hay déficit de capacidad y por ese motivo se trata de evitarlas hasta donde sea posible. Para tener en cuenta esas variaciones aleatorias del volumen de demanda, en los análisis de capacidad se puede: - Utilizar el volumen de demanda horario que corresponda al máximo volumen que ocurra normalmente en una fracción de la hora o, -

Reducir la capacidad para tener en cuenta ese pico dentro de la hora.

En este método se ha optado por la segunda alternativa.

14

Como el intervalo (espaciamiento en tiempo entre vehículos), es la suma del paso (tiempo que tarda un vehículo en recorrer su propia longitud) y la brecha (separación en tiempo entre vehículos), que es virtualmente independiente de la velocidad, un aumento del paso causa automáticamente un incremento del intervalo.

2-7

La fracción de hora elegida es de cinco minutos y para reducir la capacidad se procede a multiplicar la capacidad horaria por un factor menor que la unidad, que la disminuye en una magnitud igual al aumento aleatorio normal del volumen durante el período de cinco minutos de mayor demanda. Este factor es el factor de pico horario FPH, que se debe estimar tomando el valor correspondiente de la tabla 5. Multiplicando la capacidad C«> por FPH se calcula la capacidad C5 en vehículos mixtos (livianos y pesados) por hora, para las condiciones estudiadas, compensando las variaciones aleatorias normales que ocurren durante períodos de cinco minutos. 2.4. MÉTODO PARA EL CÁLCULO DEL NIVEL DE SERVICIO Capacidad en vehículos = Coo15FPH mixtos/hora considerando variaciones aleatorias 2.4.1. Indicador de efectividad. El indicador de efectividad principal que se ha escogido para determinar el nivel de servicio es la velocidad media de recorrido de los vehículos que integran la corriente vehicular, que comprende vehículos ligeros y pesados. Otro indicador que se debe observar es el grado de saturación o utilización de la capacidad, que se halla dividiendo el volumen horario de demanda entre la capacidad Cs, a fin de conocer si la vía está próxima a saturarse o si ya está saturada. No se incluye en el método el porcentaje de tiempo demorado16, pues no se ha establecido su relación con otros parámetros conocidos, pero este indicador puede ser útil para determinar la interferencia del tránsito independientemente de la influencia de las condiciones de la vía. Si hay interés en conocerlo, habría que medirlo directamente en vías existentes. C5

2.4.2. Descripción de los factores de ajuste. La manera de calcular el nivel de servicio es similar a la empleada para estimar la capacidad: se parte de una velocidad para condiciones casi ideales que se va multiplicando por distintos factores de corrección menores que la unidad, hasta convertirla en la velocidad representativa de las condiciones que se estudian. La velocidad ideal, según mediciones de campo, es de 90 kilómetros por hora. Los requisitos que

15 Estado de la superficie de rodadura. La incidencia del estado del pavimento en la velocidad es también mayor que en la capacidad, y esta incidencia se acentúa conforme aumenta la velocidad, pues a muy bajas EI porcentaje de tiempo demorado en un sector representaría el por ciento del tiempo en el sector en que el '• ' vehículo promedio no pudiera desarrollar la velocidad que desease su conductor por estar demorado por un vehículo más lento que lo preceda. Como este valor es muy difícil de observar, se mide en la práctica registrando el porcentaje de vehículos que siguen a otros a intervalos menores de cinco segundos. 16

2-8

caracterizan las condiciones ideales respecto al nivel de servicio son los mismos que los relativos a la capacidad, más la ausencia de interacción vehicular. Las características de vía y tránsito que se tienen en cuenta en el cálculo de la velocidad media para las condiciones que se estudian son las siguientes: • Pendientes. Las pendientes ejercen un efecto directo en el nivel de servicio al influir en la velocidad de los vehículos. Las pendientes ascendentes reducen la velocidad y las descendentes pueden aumentarla o disminuirla, pero generalmente las ascendentes son las críticas y así se consideran en este método. A fin de evitar un paso, la tabla 6 da directamente la velocidad a flujo libre de los automóviles para pendientes de distintas longitudes e inclinaciones. Es la velocidad media que se ha observado en Colombia cuando los automóviles transitan sin interferencia en vías con características ideales excepto que su rasante no es siempre horizontal. Puede considerarse que esta velocidad V, se desarrolla en condiciones casi ideales y su determinación es el punto de partida para el cálculo del nivel de servicio. • Utilización de la capacidad. Cualquiera que sean las características de la vía que influyen en la velocidad media de una corriente vehicular, la variedad que existe entre las velocidades a que quieren ir los distintos conductores de vehículos causa interacciones entre ellos. Los conductores más lentos retardan a los más rápidos, mientras que los rápidos no obligan a acelerar a los lentos y, por lo tanto, el efecto de las interacciones es reducir la velocidad media de la corriente vehicular. Cuando los conductores rápidos pueden adelantar a los lentos, el efecto de las interacciones no es tan grande, pero a medida que la vía se va saturando, los sobrepasos van siendo más difíciles y la velocidad media va disminuyendo. Además, parece que conforme aumenta la densidad los conductores van perdiendo confianza y reducen su velocidad. Lo cierto es que la utilización de la capacidad, medida por la relación volumen/capacidad, ejerce un efecto innegable sobre la velocidad de los vehículos. Este efecto está representado por el factor fu de la tabla 7. Como se trata de un factor de corrección al nivel de servicio medio que se brinda durante una hora, la relación volumen/capacidad se calcula dividiendo el volumen de demanda entre la capacidad Cao sin multiplicarla por el factor de pico horario FPH. Esta relación es menor que la relación volumen/Cs que se utiliza para observar la probabilidad de ser superada la capacidad durante un pico de cinco minutos. •

2-9

velocidades es prácticamente nula. Está representada por el factor de corrección 4 de la tabla 8. •

Anchos de carril y berma. Los efectos de las deficiencias en los anchos de carril y berma se hacen sentir más en la velocidad que en la capacidad. Por esta razón los factores de corrección 4> de la tabla 9, que tienen en cuenta ese efecto, son menores que los correspondientes F^, de la tabla 3.

•

Presencia de vehículos pesados. Estos vehículos desarrollan menores velocidades que los vehículos ligeros y su presencia los retarda. La magnitud de este retardo depende de: - La velocidad de los automóviles a flujo restringido, Vh pues mientras más rápidamente vayan, mayor será su retardo; - La inclinación y longitud de la pendiente del sector que se estudia, ya que ambos factores determinan la velocidad de los vehículos pesados; - El porcentaje de vehículos pesados, porque según aumenta este porcentaje se eleva la probabilidad de que causen interferencia al resto de los vehículos; y, - El volumen de tránsito en ambos sentidos, que al aumentar disminuye las oportunidades de sobrepaso e incrementa la longitud de los pelotones detrás de los camiones. El efecto de los vehículos pesados en el tránsito se tiene en cuenta determinando un factor fp mediante el producto de los factores fp1 y fp2, que aparecen en las Tablas 10 y 11.

•

Curvatura. Para tener en cuenta la curvatura hay que comparar la velocidad en tangente, con la máxima velocidad que permite la curva más cerrada del sector. Este valor máximo, Vc, aparece en la tabla 12. Si la velocidad en tangente es mayor que Vc es necesario calcular la velocidad media teniendo en cuenta la longitud del sector, procedimiento que se contempla en la Hoja de Trabajo No. 2. 17 mejora de algunas características de la vía (ancho de carril, berma, radio de curvatura, etc.) se puede modificar el nivel de servicio.

2.4.3. Aplicación de los factores de corrección. Los factores de corrección para el cálculo del nivel de servicio se aplican en forma consecutiva. El procedimiento es el 17 Determinación del Nivel de Servicio. Una vez conocido el valor de la velocidad media V, se determina el nivel de servicio de la tabla 13. Esta tabla ofrece una escala separada para cada tipo de terreno y para el nivel de servicio, tiene en cuenta que las exigencias de los conductores disminuyen a medida que la topografía se va haciendo más abrupta. La tabla refleja con facilidad pequeños cambios en el diseño detallado de un sector. Mediante la 2-10

siguiente: •

Tomar la velocidad ideal de automóviles a flujo libre, V¡, de la tabla 6 conociendo la inclinación de la pendiente ascendente en estudio y su longitud. Se obtiene la velocidad media de automóviles, en condiciones ideales (excepto por pendiente).

•

Tomar el factor de corrección por el efecto de la utilización de la capacidad fUí de la tabla 7, conociendo la relación volumen/capacidad. Ambas variables son las correspondientes a sesenta minutos. Ese volumen se designa con el símbolo Q. Factor de utilización (v/c) = Q/Ceo Multiplicar la velocidad ideal a flujo libre, V¡, por el factor fu, para obtener la velocidad de automóviles a flujo restringido, en condiciones ideales (excepto por pendiente).

v^vrfu •

Tomar el factor de corrección por el estado de la superficie de rodadura, /»-, de la tabla 8 utilizando como velocidad, la primera velocidad a flujo restringido, V1t y el parámetro de estado de superficie de rodadura. Este parámetro se escoge siguiendo un orden de prioridad y dependiendo de la disponibilidad que de él se tenga, así: 1. El valor del IRI. 2. El porcentaje de área afectada. 3. El Nivel Funcional. Los dos primeros parámetros son más precisos, ya que reflejan cuantitativamente el estado de la superficie de rodadura. 18

18 Tomar el factor de corrección por efecto combinado del ancho de carril y berma, fcb, de la tabla 9, conociendo el ancho utilizable de la berma y el del carril. 2-11

•

Multiplicar la velocidad V-¡ por el factor k y por el factor fCb, para encontrar la velocidad de automóviles a flujo restringido para las condiciones que se estudian, V2.

•

Tomar el valor inicial del factor de corrección por la presencia de vehículos pesados,

— 'ÍWr'»s».5-“

■ W'

fpU de la tabla 10, conociendo la inclinación y longitud de la pendiente en estudio y utilizando la velocidad corregida, V2, como velocidad media de automóviles. •

Tomar de la tabla 11 el factor de corrección, fp2, conociendo el porcentaje de vehículos pesados y el volumen total en ambos sentidos Q.

Multiplicar entre sí los factores fp1 y fp2, para hallar el factor de corrección total por la presencia de vehículos pesados fp. Si este factor resulta ser mayor que la unidad, se debe hacer igual a uno. fP = fPi * fP2; si fp> 1 entonces fp = 1 Multiplicar el factor de corrección fp por la velocidad de automóviles a flujo restringido V2 para obtener la velocidad del tránsito mixto a flujo restringido, para las condiciones estudiadas y en tangente, V3. V3 — V2 * fp •

Hallar la velocidad máxima que permite la curva más cerrada del sector en estudio, Vc, de la tabla 12, conociendo su radio de curvatura.

•

Comparar V3 con Ve. Si Vc resulta menor que V3, habrá que calcular la velocidad media de recorrido V con la Hoja de Trabajo N°. 2. Si Vc resulta mayor o igual que V3 se deja V3 = V. Si V3 < Vc, V = V3

Es decir, se compara la velocidad V3 (en tangente) con la velocidad Vc (en curva), si la curva condiciona la velocidad, su efecto se debe' ponderar atendiendo el procedimiento contenido en la Hoja de Trabajo N° 2, así:

Si V 3 > V c , calcular V siguiendo el procedimiento indicado en la Hoja de Trabajo N° 2. Esta velocidad V, corresponde a la velocidad media del tránsito mixto, a flujo restringido, en condiciones estudiadas, en todo el sector de análisis.

2-12

•

Con el valor de la velocidad media V, entrar a la tabla 13 y determinar el nivel de servicio.

•

Cálculo de la velocidad media cuando la curvatura la limita. Con este cálculo se pretende ponderar el efecto de la curva más cerrada a lo largo del sector estudiado. A partir de las velocidades V3 y Vc se hallan los tiempos necesarios para recorrer las tangentes y la curva y para acelerar y decelerar. Con estos tiempos y la longitud del sector se determina la velocidad promedio V. Para formular estas expresiones se han utilizado las ecuaciones de la mecánica, adoptando los resultados de tasas de deceleración y aceleración obtenidas en numerosas curvas de Colombia Se han definido las siguientes variables19.: 4

P2 - Punto de la vía 130 metros antes del PC. PC = Punto de comienzo de la curva. PM = Punto medio de la curva. PT = Punto de terminación de la curva. V3 = Velocidad en tangente (Hoja de Trabajo No. 1). 1/ = Velocidad en el PC de la curva = 0.96 * V, V = Velocidad eñ el PM de la curva = 0.92 *V2 rM VpT = Velocidad en el PT de la curva = 0.93 *V2 d1 = Deceleración en la sección P2-PC = -0.19 m/s2 d2 = Deceleración en la sección PC-PM = -0.30 m/s2 a = Aceleración en la sección PM-PT = + 0.10 m/s2 R = Radio de la curva más cerrada del sector (m) Lc = Longitud de la curva más cerrada del sector (m) Df = Ángulo de deflexión expresado en radianes L = Longitud total del sector = Lda + LV3 Ldg = Longitud decelerando y acelerando = (130 + Lc) LV3 = Longitud con velocidad V3 = 1000 * L-(130 + LC) t3 = Tiempo con velocidad V3 =3.6 * (Ls/V3) t. = Tiempo decelerando y acelerando = L, + f + t da

19

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3

d1 d2 a

PRIETO RODRIGUEZ, Germán Antonio. Efecto de la Curvatura en la Velocidad. Popayán: 1996. Tesis (Magister en Ingeniería de Vías Terrestres). Universidad del Cauca. Instituto de Estudios de Posgrado en Ingeniería Civil.

2-13

! Donde:

td1 - [- 0.278 V, + (0.077 * V32 - 49.4 )'¿] *2 ■

0.19

tri7 = - 0.267 V ^ + [ 0 . 0 7 1 * V * - 0.60 *LC]1/2 - 0.30

t _ - 0.256 1/ +[0.065 * l/,2 + 0.20 *Lc 0. 10 En la Hoja de Trabajo N° 2 se presenta la disposición adecuada para realizar estos cálculos.

2.5.

INVESTIGACIONES DE SOPORTE DEL MANUAL

A continuación se presenta para cada uno de los factores de corrección las investigaciones y procedimientos que han servido de soporte para su inclusión dentro del Manual de Capacidad.

2-14

MANUAL DE CAPACIDAD COLOMBIANO FACTORES DE CORRECCIÓN Y SU SOPORTE INDICADOR 1. NIVELES DE SERVICIO

FACTOR

SOPORTE

V¡ = Velocidad media ideal de automóviles a flujo libre en pendientes ascendentes.

- Valores inferidos de datos de camp

fu = Factor por efecto de la utilización de la capacidad.

- Inferidos de la relación volumen/vel con datos de campo colombianos

feto = Factor por ancho de carril y berma.

2-15

fsr = Factor por estado de la superficie de rodadura.

fPi - fP2 - Factores por presencia de vehículos pesados. Vc = Velocidad máxima en curva.

- Velocidades en km/h que determinan los niveles de servicio.

- Tomados del Manual de Capacidad (HCM). - Factor propio no incluido en el HCM colombianos.

- Obtenidos de datos colombianos. S analítico. - Factor propio no incluido en el HCM obtuvieron de datos colombianos

- Definidas para las condiciones colo

MANUAL DE CAPACIDAD COLOMBIANO FACTORES DE CORRECCIÓN Y SU SOPORTE

* i

INDICADOR

FACTOR

SOPORTE

1 1. CAPACIDAD

Q = 3200 veh/hora

- Medición en carreteras colombianas.

Fpe = Factor de corrección a la capacidad por pendiente.

- Inferidos de datos colombianos.

M en

i

Fa = Factor por distribución por sentidos y zonas de no rebase.

-

Basados en investigaciones Colombianas

FCb = Factor por ancho de carril y berma.

- Tomados del Manual de Capacidad Norteamericano (HCM) y transformados en factores de capacidad.

Fp - Factor por presencia de vehículos pesados.

- Valores calculados con datos colombianos, utilizando utilizando un modelo analítico.

FPH = Factor de pico horario.

- Factor adicional, calculado analíticamente a partir de las distribuciones binomial y poisson.

PROCEDIMIENTO DE APLICACIÓN

En este capítulo se detallan las instrucciones necesarias para llevar a cabo los cálculos del análisis de capacidad y nivel de servicio en un sector de una carretera de dos carriles.

3.1.

DETERMINACIÓN DE LOS SECTORES DE ANÁLISIS

El procedimiento para identificar los sectores de análisis donde las características de la vía son uniformes se puede realizar de dos formas: •

En la oficina, consultando planos topográficos de la carretera en estudio.

•

En la vía, mediante consultas, inspección ocular y toma de datos.

3.1.1. Sectores críticos. Para determinar en la vía los sectores críticos de un tramo, se puede proceder de la siguiente manera: • Labor de oficina Se realiza en tramos existentes o inexistentes de los cuales se conocen datos sobre sus características geométricas y la composición del tránsito. Se divide el tramo (o segmento) en subtramos (o subsegmentos), cada uno de los cuales debe cumplir la condición de estar localizado en un mismo tipo de terreno: plano, ondulado, montañoso o escarpado. Es necesario precisar las abscisas de estas subdivisiones, que pueden coincidir o no con la sectorización de la red vial nacional. Dentro de cada subtramo se organiza en el sentido de abscisado de la vía la información sobre volumen horario pico, distribución por sentido, porcentaje de

3-1

vehículos pesados, pendiente longitudinal, radios de curvatura, ancho de carril y bermas y estado de la superficie de rodadura. Se identifican y delimitan por sus abscisas, los "cuellos de botella” o sectores críticos, donde las características de la carretera limitan la velocidad. También se deben tener en cuenta las características del tránsito, aunque normalmente se supone que son constantes a lo largo de un tramo. Estos sectores (que son excluyentes con los sectores típicos) sirven para estudiar la capacidad. El método de este manual se aplica a cada uno de los sectores así identificados. Aquellos sectores que tengan características muy similares se pueden agrupar para fines de cálculo. Los sectores que tengan menor capacidad o menor nivel de servicio serán los críticos.

• Labor de campo Se realiza solamente en tramos existentes donde se desee analizar el efecto de cambios en las características de la vía o el tránsito. Mediante varios recorridos por la vía se identifican los sectores que parezcan ofrecer mayores limitaciones a la velocidad de los vehículos que los recorren. La cooperación de un ingeniero que conozca el tramo es de suma importancia. Una vez realizada esta identificación preliminar, la condición crítica de los sectores se puede identificar midiendo la velocidad a flujo libre en ellos. En estas vías la velocidad a flujo libre se puede determinar así: a) Detener el vehículo observador en la berma antes del sector a estudiar y, esperar a que pasen todos los vehículos que estén transitando. b) Arrancar el vehículo cuando la vía esté despejada. c) Pedir al conductor del vehículo que comunique cuando vaya a la velocidad deseada y cuando lo exprese, observar el velocímetro anotando el valor correspondiente de la velocidad. Desde luego hay que calibrar previamente tanto el velocímetro como el conductor. Se acostumbra a calibrar el velocímetro comparando sus lecturas con medidas de la velocidad puntual realizadas simultáneamente. El conductor se calibra haciéndolo circular por un sector despejado donde transiten otros vehículos y hallando la relación entre el promedio de las observaciones de su velocidad a flujo libre, en un punto de la vía, y el de la de otros conductores. Es aconsejable observar la velocidad de por lo menos 30 conductores distintos y

i

estar seguro que todos ellos transitan sin ningún impedimento cuando se hacen las observaciones. Cuando estén plenamente identificados los sectores críticos hay que conocer sus características geométricas, no solamente para calcular la velocidad y el nivel de servicio, sino también para saber si las limitaciones a velocidad a flujo libre se deben a causas transitorias (por ejemplo: bermas o pavimentos en mal estado), o a causas más permanentes (como pendientes y curvas). También es preciso conocer estimativos del volumen de tránsito en los dos sentidos y la composición vehicular.

3.1.2. Sectores típicos. Se utilizan para estimar el nivel de servicio medio de un tramo de carretera de dos carriles que se compone de cierto número de sectores uniformes. Una vez definidos los sectores críticos, en lo restante de cada subtramo por procedimiento de campo o de oficina, se selecciona al menos un sector típico que sea representativo por condiciones de vía y tránsito, dentro del cual no se presenten intersecciones con otras vías. Estos sectores típicos servirán para determinar el nivel de servicio del subtramo. La longitud total de los sectores estudiados (críticos mas típicos), debe fluctuar entre 10% y 20% de la longitud total del tramo. Cuando se use más de un sector típico, para determinar el nivel de servicio del subtramo se calculará la velocidad media, ponderada respecto a la longitud. 3.1.3. Dilígenciamiento de la Hoja de trabajo N° 1. La información de entrada y los cálculos pertinentes se consignan en la Hoja de Trabajo N°. 1, que se muestra en la figura 3. Se debe indicar el tramo y el sector de la carretera en estudio, de acuerdo con la nomenclatura vial fijada por el Ministerio de Transporte (Resolución N°. 3700 de junio 8 de 1995). A continuación se debe indicar si se refiere a un sector crítico o típico, así como el nombre del tramo, las iniciales o nombre del ingeniero encargado de los cálculos y de la persona que revisa los cálculos y la fecha respectiva. A continuación se consignan los datos geométricos y de tránsito correspondientes al sector de análisis. La secuencia y ecuaciones de cálculo se dan preimpresas en la hoja de cálculo y el analista deberá consignar los diferentes factores de ajuste que determinará haciendo uso de las tablas contenidas en el manual.

3-3

CARRETERAS DE DOS CARRILES DETERMINACIÓN DE CAPACIDAD Y NIVELES DE SERVICIO TRAMO: __________________ SECTOR: _________________ SECTOR: TÍPICO NOMBRE: ________________________ ___________________ CRÍTICO CALCULÓ : REVISÓ : FECHA : ________ 1. DATOS GEOMÉTRICOS Y DE TRÁNSITO ESTADO SUPERFICIE RODADURA: IRI _________ (mm/m) o ÁREA AFECTADA ______ (%) o N.F._____ (2 a 5)

m

BERMA CALZADA

TIPO DE TERRENO (P.O.M.E): PENDIENTE (%): LONGITUD (km): RADIO DE LA CURVA MÁS CERRADA (m): DEFLEXIÓN DE LA CURVA (grados):

m

BERMA

m

VOLUMEN TOTAL EN AMBOS SENTIDOS (Q): ________________________ veh/h DISTRIBUCIÓN POR SENTIDOS (Ascenso/Descenso): ___________________ / ___________% COMPOSICIÓN DEL TRÁNSITO: A:_____________ % 8: ___________ % C: ___________ % B+C: ___________ % ZONAS DE NO REBASE: ________ % 2. CÁLCULO DE LA CAPACIDAD (Cso y Cs) Fd x (TABLA 2)

Fpe X (TABLA 1)

Fcb X (TABLA 3)

Fp x (TABLA 4)

c¡

C(j0 (veh/h)

(veh/h) 3.200

C<}0 (veh/h)

FPH

X

C5 (veh/h)

(TABLA 5)

Q+

II

O 0> O

HOJA DE TRABAJO N° 1 FIGURA 3.

Q+

Q/Cso

3. CÁLCULO DEL NIVEL DE SERVICIO

3-4

.-i**-*?

C5 =

Q/Cs

3.2. ANÁLISIS DE SECTORES 3.2.1. Cálculo de la capacidad. Se toma el valor C, de la capacidad en condiciones ideales (3200 automóviles por hora en ambos sentidos), y se multiplica por varios factores de corrección hasta transformarla en capacidad para las condiciones estudiadas en vehículos de todas clases por hora. El procedimiento a seguir se describe en la Hoja de Trabajo No. 1 y es el siguiente: C, = 3.200 automóviles/hora/ambos sentidos • Registrar los datos de vía y tránsito del sector estudiado en la Hoja de Trabajo N°1. • Tomar el factor de corrección por pendiente />, de la tabla 1, conociendo la pendiente correspondiente al sentido ascendente. • Tomar el factor de corrección por distribución por sentidos Fd de la tabla 2, conociendo el porcentaje de zonas de no rebase y la distribución por sentidos. Si no se dispone de información relacionada con el porcentaje de zonas de no rebase, se puede utilizar la siguiente:

PORCENTAJE DE ZONAS DE NO REBASE, % 0-20 20-40 40-100

TIPO DE TERRENO Plano Ondulado Montañoso y escarpado

• Tomar el factor de corrección por ancho de carril y berma, Fcb, de la tabla 3, conociendo el ancho utilizable de la berma y el del carril. • Tomar el factor de corrección por la presencia de vehículos pesados en pendientes ascendentes, Fp, de la tabla 4, conociendo la pendiente ascendente, su longitud y el porcentaje de vehículos pesados (buses más camiones). 20

20 Multiplicar el valor de C, (3200 automóviles/hora en ambos sentidos) por los factores anteriores para calcular la capacidad, C6o, expresada por el volumen mixto (vehículos livianos y pesados) máximo que pueda circular durante la hora pico sin causar congestión, suponiendo que no hay variaciones aleatorias en ese volumen.

3-5

C60 = 3200 * Fpe * Fd * Fcb * Fp • Multiplicar C6
TABLA 1. Factores de corrección a ia capacidad por pendiente (Fpc)*

PEND. ASC.

LONGITUD DE LA PENDIENTE (km)

%

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

4.5

5.0

5.5

6.0

0 1 2 3 4 5

1.00 0.99 0.99 0.98 0.98 0.98

1.00 0.99 0.98 0.97 0.96 0.95

1.00 0.99 0.98 0.96 0.95 0.94

1.00 0.99 0.98 0.96 0.94 0.92

1.00 0.98 0.97 0.95 0.94 0.92

1.00 0.98 0.97 0.95 0.94 0.92

1.00 0.98 0.97 0.95 0.93 0.92

1.00 0.98 0.97 0.95 0.93 0.92

1.00 0.98 0.97 0.95 0.93 0.91

1.00 0.98 0.97 0.95 0.93 0.91

1.00 0.98 0.97 0.95 0.93 0.91

1.00 0.98 0.97 0.95 0.93 0.91

6 7

0.97 0.96

0.95 0.93

0.92 0.91

0.91 0.89

0.91 0.89

0.90 0.87

0.90 0.87

0.90 0.87

8 9

0.96 0.94 0.92

0.92 0.89 0.85

0.89 0.85

0.87 0.83 0.79

0.86 0.82 0.78

0.85 0.81 0.77

0.84 0.80 0.76

0.84 0.80 0.75

0.89 0.86 0.84 0.80 0.75

0.89 0.86 0.84 0.80 0.74

0.89 0.86 0.83 0.80 0.74

0.89 0.86 0.84 0.80 0.74

0.90 0.87

0.81 0.76

0.73 0.68

0.72 0.67

0.71 0.64

0.70 0.64

0.69 0.63

0.69 0.63

0.68 0.61

0.68 0.61

0.68 0.61

10 11 12

0.81 0.76 0.71

* Inferidos de datos de campo colombianos.

3-6

TABLA 2. Factores de corrección a la capacidad por distribución por sentidos (Fd)* PORCENTAJE DE ZONAS DE NO REBASE DISTRIBUCIÓN POR SENTIDOS A/D

0

20

40

60

80

100

50/50 60/40 70/30 80/20 90/10 100/00

1.00 0.90 0.82 0.75 0.69 0.64

1.00 0.89 0.80 0.72

1.00 0.87 0.78 0.70 0.64 0.58

1.00 0.86 0.76 0.67

1.00 0.85 0.74 0.65 0.58 0.53

1.00 0.83 0.71 0.63 0.56 0.50

0.66 0.61

0.61 0.56

* Tomados de un Trabajo de grado de Arciniegas y Sepúlveda1.

TABLA 3. Factores de corrección a la capacidad por efecto combinado del ancho de carril y berma (Fcb)* 21

ANCHO UTILIZABLE DE LA

ANCHO DEL CAR RIL(m)

BERMA EN METROS

3.65

1.80

1.00

1.50 1.20 1.00 0.50 0.00

3.50

3.30

3.00

2.70

0.99

0.98

0.96

0.92

0.99 0.99

0.99 0.98

0.98 0.97

0.95 0.95

0.91 0.91

0.99

0.98

0.97

0.94

0.90

0.98 0.97

0.97 0.96

0.96 0.95

0.93 0.92

0.89 0.88

* Tomados del HCM2 y transformados en factores de capacidad.

21

2

ARCINIEGAS RUEDA, Ismael Enrique y SEPULVEDA SÁNCHEZ, Daniel. Estudio sobre el efecto de la distribución por sentidos en la capacidad para carreteras de dos carriles. Santafé de Bogotá 1994, 300 p : il. Trabajo de grado (ingeniero civil) Pontificia Universidad Javeriana. Facultad de Ingeniería. TRANSPORTATION RESEARCH BOARD. Highway Capacity Manual. Special Report 209. Edición de 1985. Washington, D.C.T.R.B, 1985, p. 8-11.

3-7

TABLA 4. Factores de corrección a la capacidad por la presencia de vehículos pesados en pendientes ascendentes (Fp)* PENDIENTE ASCENDENTE EN POR CIENTO

LONGITUD DELA PENDIENTE (km)

10

20

30

40

50

60

0

TODAS

0.95

0.90

0.87

0.84

0.81

0.78

0.5 1.0 1.5

0.95 0.94 0.93

0.90 0.89

0.87 0.86 0.85

0.84 0.83

0.78 0.77 0.77

2.0 3.0 4.0 ¿5.0

0.92 0.91 0.91 0.90

0.81 0.80 0.80 0.79 0.79 0.78 0.78

0.5 1.0 1.5

0.94 0.93 0.92

0.80 0.79 0.79

0.77 0.76 0.76

2.0 3.0 4.0 >5.0

0.90

0.78

0.75

0.76 0.75 0.74

0.73 0.72 0.72

0.78 0.77

0.75 0.75

0.75 0.74 0.73 0.72 0.72

0.73 0.71 0.70 0.70 0.69

0.76 0.74 0.72 0.70 0.68 0.68 • 0.67

0.74 0.71 0.69 0.68 0.66 0.65 0.64

1

PORCENTAJE DE VEHÍCULOS PESADOS

0.88 0.87 0.87 0.87 0.87

0.85 0.84 0.84 0.83

0.81 0.83 0.82 0.81 0.80 0.79 0.78 0.77

0.88 0.87 0.86

0.90 0.88 0.88 0.86 0.85 0.84 0.83

0.82 . 0.81 0.80

0.94 0.92

0.89 0.87

0.84 0.83

3

0.5 1.0 1.5 2.0 3.0 4.0 ¿5.0

0.89 0.87 0.86 0.85 0.84

0.81 0.80 0.79 0.78 0.78

4

0.5 1.0 1.5 2.0 3.0 4.0 ¿5.0

0.93 0.89 0.84 0.83 0.82 0.81

0.85 0.83 0.82 0.81 0.80 0.88 0.83 0.81 0.79 0.78 0.77 0.77

0.81 0.80 0.78 0.77 0.76 0.75 0.75

0.83 0.80 0.77 0.76 0.75 0.74 0.73

0.80 0.77 0.74 0.73 0.71 0.71 0.70

2

0.80

3-8

0.85 0.85 0.84

0.82 0.82 0.82 0.81

0.83

0.76 0.76 0.75 0.75

Continuación tabla 4. 1 PENDIENTE I . LONGITUD ASCENDENTE DELA PENDIENTE' EN POR CIENTO (km)

PORCENTAJE DE VEHÍCULOS PESADOS 10

20

30

40

50

60

0.92 0.85

0.78 0.74

0.75 0.71

0.73 0.69

0.82 0.80 0.79 0.78 0.77

0.86 0.80 0.78 0.77 0.75 0.74 0.74

0.82 0.77

5

0.5 1.0 1.5 2.0 3.0 4.0 >5.0

0.75 0.73 0.72 0.71 0.70

0.71 0.70 0.69 0.68 0.67

0.69 0.67 0.66 0.65 0.64

0.65 0.63 0.63 0.62 0.62

6

0.5 1.0 1.5 2.0 3.0 4.0 £5.0

0.90 0.81 0.79 0.77 0.76 0.75 0.75

0.84 0.77 0.75 0.74 0.72 0.72 0.71

0.79 0.73 0.71 0.70 0.69 0.68 0.67

0.76 0.70 0.68 0.67 0.66 0.65 0.64

0.73 0.67 0.65 0.64 0.63 0.63

0.70 0.65 0.63 0.62 0.61 0.60 0.59

7

0.5 1.0 1.5 2.0 . 3.0 4.0 >5.0

0.89 0.78 0.76 0.74 0.72 0.71 0.71

0.82 0.74 0.72 0.70 0.68 0.67 0.67

0.78 0.71 0.68 0.67 0.67 0.64 0.63

8

0.5 1.0 1.5 2.0 3.0 4.0 £5.0

0.87 0.76 0.73 0.71 0.69 0.68 0.67

0.81 0.72 0.69 0.67 0.65 0.64 0.63

0.76 0.68 0.65 0.63 0.61 0.60 0.60

0.74 0.67 0.65 0.63 0.61 0.60 0.60 0.73 0.65 0.62 0.60 0.58 0.57 0.56

3-9

0.62 0.71 0.64 0.62 0.60 0.58 0.57 0.57 0.70 0.62 0.59 0.57 0.55 0.54 0.53

0.68 0.61 0.59 0.57 0.56 0.55 0.54 0.67 0.59 0.56 0.53 0.53 0.52 051

Continuación tabla 4. PENDIENTE LONGITUD DE LA ASCENDENTE EN POR CIENTO PENDIENTE' (km)

PORCENTAJE DE VEHÍCULOS PESADOS 10

20

30

40

50

9

0.5 1.0 1.5 2.0 3.0 4.0 >5.0

0.86 0.74 0.71 0.70 0.68 0.67 0.66

0.79 0.70 0.67 0.66 0.64 0.63 0.62

0.74 0.67 0.64 0.62 0.60 0.59 0.58

0.71 0.64 0.60 0.59 0.57 0.56 0.55

0.68 0.60 0.57 0.56 0.54 0.53 0 52

0.65 0.58 0.55 0.53 0.51 0.50 0.50

10

0.5 1.0 1.5 2.0 3.0 4.0 >5.0

0.83 0.70 0.68 0.66 0.65 0.64 0.63

0.76 0.66 0.64 0.62 0.61 0.60 0.59

0.72 0.62 0.61 0.58 0.57 0.56 0.55

0.68 0.59 0.58 0.55 0.54 0.53 0.52

0.65 0.56 0.55 0.52 0.51 0.50 0.49

0.59 0.52 0.50 0.48 0.47 0.46 0.45

11

0.5 1.0 1.5 2.0 3.0 4.0 25.0

0.79 0.69 0.66 0.64 0.63 0.62

0.72 0.65 0.62 0.60 0.59 0.58 0.57

0.68 0.61 0.58 , 0.57 0.55 0.54 0.53

0.65 0.58 0.55 0.54 0.52 0.51 0.50

0.62 0.55 0.52 0.51 0.49 0.48 0.47

0.59 0.52 0.50 0.48 0.47 0.46 0.45

0.69 0.62 0.60 0.58 0.57 0.56 0.55

0.65 0.59

0.62 0.55

0.59 0.52

0.56 0.50

12

0.5 1.0 1.5 2.0 3.0 4.0 25.0

0.56 0.55 0.53 0.53 0.52

0.53 0.52 0.50 0.49 0.49

0.50 0.49 0.48 0.47 0.46

0.48 0.46 0.45 0.44 0.43

0.61 0.77 0.66 0.64 0.62 0.61 0.60 0.59

60

* Tomada del trabajo de investigación de Herrera3.

3

HERRERA, Juan Carlos. Determinación de factores de equivalencia vehicular para carreteras de dos carriles en Colombia. Popayán: 1991. II: tesis (Magister en Ingeniería de Tránsito y Transporte). Universidad del Cauca. Instituto de Vías, p. 82.

3-10

TABLA 5. Factores de pico horario basados en períodos de cinco minutos suponiendo llegadas de vehículos aleatorias (FPH)*

VOLUMEN HORARIO FACTOR DE VOLUMEN HORARIO FACTOR DE PICO TOTAL veh/h (C60) PICO HORARIO TOTAL veh/h (CG0) HORARIO 100 200 300

0.68 0.70 0.72

400

0.74

600

0.78

800 1000

0.81 0.84

1200 1400

0.86 0.89

1600

0.90

1800 2000

0.92

2200 2400

0.95

2600

0.96

2800 >3000

0.97

0.93 0.95

0.97

* Calculados usando las distribuciones de poisson y binomial y calibrados por la Universidad Tecnológica y Pedagógica de Colombia (UPTC) - Tunja.

3.2.2. Cálculo del nivel de servicio. Como el indicador de efectividad principal para determinar el nivel de servicio es la velocidad media de recorrido de la corriente vehicular mixta o velocidad media espacial (que comprende vehículos livianos y pesados), el procedimiento consiste en determinar esa velocidad. Para ello, se empieza por encontrar la velocidad de los automóviles a flujo libre en condiciones casi ideales, y transformarla en el parámetro deseado como se explica a continuación: • Tomar la velocidad ideal de automóviles a flujo libre, V¡, de la tabla 6 conociendo la inclinación de la pendiente ascendente en estudio y su longitud. Se obtiene la velocidad media de automóviles, en condiciones ideales (excepto por pendiente). • Tomar el factor de corrección por el efecto del factor de utilización fu, de la tabla 7, conociendo la relación volumen/capacidad. Ambas variables son las correspondientes a sesenta minutos. Ese volumen se designa con el símbolo Q. Factor de utilización (v/c) = Q / C 6 o Multiplicar la velocidad ideal a flujo libre, V¡, por el factor fu, para obtener la velocidad de automóviles a flujo restringido. •

v^vrtu Tomar el factor de corrección por el estado de la superficie de rodadura, /*., de la tabla 8 utilizando como velocidad de entrada, la primera velocidad a flujo restringido, Vh y el parámetro de estado de superficie de rodadura, el cual se escoge según el siguiente orden de prioridad, dependiendo de la disponibilidad que se tenga:

3-11

1. El valor del IRI. 2. El porcentaje de área afectada. 3. El Nivel Funcional. Los dos primeros parámetros son más precisos, ya que reflejan cuantitativamente el estado de la superficie de rodadura. •

Tomar el factor de corrección por efecto combinado del ancho de carril y berma, fcb, de la tabla 9, conociendo el ancho utilizable de la berma y el del carril.

•

Multiplicar la velocidad Vf por el factor fsr y por el factor fcb, para encontrar la velocidad de automóviles a flujo restringido para las condiciones que se estudian y en tangente, V2.

•

Tomar el valor inicial del factor de corrección por la presencia de vehículos pesados, fpU de la tabla 10, conociendo la inclinación y longitud de la pendiente en estudio y utilizando la segunda velocidad corregida, V2, como velocidad media de automóviles.

•

Tomar de la tabla 11 el factor de corrección, fp2, conociendo el porcentaje de vehículos pesados y el volumen total en ambos sentidos Q.

V 2 = Vr f S r* fc b

Multiplicar entre sí los factores fp1 y fp2, para hallar el factor de corrección total por la presencia de vehículos pesados fp. Si este factor resulta ser mayor que la unidad, se debe hacer igual a uno. fP = fpi * fp2; si fp> 1 entonces fp = 1 Multiplicar el factor de corrección fp por la velocidad de automóviles a flujo restringido V2 para obtener la velocidad del tránsito mixto a flujo restringido, para las condiciones estudiadas y en tangente, V3. V3 = V2*fp •

Hallar la velocidad máxima que permite la curva más cerrada del sector en estudio, Vc, de la tabla 12, conociendo su radio de curvatura.

3-12

•

Comparar V3 con Vc. Si Vc resulta menor que V3, habrá que calcular la velocidad media de recorrido l/con la Hoja de Trabajo No. 2, que se presenta en la figura 4. Si Vc resulta mayor o igual que V3, se designa V3 como V. Si V3 < Ve, V = V3 Si V3 > Vc, calcular V siguiendo el procedimiento indicado en la Hoja de Trabajo No. 2.

Esta velocidad V, corresponde a la velocidad media del tránsito mixto, a flujo restringido para las en condiciones estudiadas, en todo el sector de análisis. •

Con el valor de la velocidad media V, entrar a la tabla 13 y determinar el nivel de servicio.

3-13

CARRETERAS DE DOS CARRILES ESTIMACIÓN DE CAPACIDAD Y NIVELES DE SERVICIO VELOCIDAD MEDIA CUANDO LA CURVATURA LA LIMITA | DESCRIPCIÓN VARIABLE

PROCEDENCIA

VALO SÍMBOLO R UNIDAD

Longitud del sector Deflexión de la curva

Hoja de Trabajo N° 1 Hoja de Trabajo N° 1

Df =

km 0

Velocidad en tangente

Hoja de Trabajo N° 1

V3 =

km/h

Radio de la curva

Hoja de Trabajo N° 1

R=

m

Le = Lda =

m m

Longitud curva Longitud acelerando y decelerando

R*D,*1j/180 130 + Le

Recorrido con velocidad V3 1000 * L - Lda si L3 < 0 -» Velocidad media = Ve

L=

L3 =

V=

m km/h

si L3 > 0 proseguir los cálculos Tiempo de velocidad V3

3.6 * L3 / V3

T3 =

s

Tda =

s

^ (- 0.278 V + (0.077 * V3 - 49.40)1/2] ‘2 tdi = 3 3 -0.19

- 0.267 V + (0.071 * V2 - 0.60 Lc)1/2 td? = 3 3 J

-0.30

Tiempo decelerando y acelerando

- 0.256 V + (0.065 * V2 + 0.20 * Le)1/* tds = 3 3 0.10

Tda = tdi + td2 + tda Tiempo total de recorrido Velocidad media

T3+ Tda 3600 * L/T

T= V=

HOJA DE TRABAJO N° 2 FIGURA 4.

3-14

TABLA 8. Factores de corrección al nivel de servicio por el estado de la superficie de rodadura (fsr)*

s km/h

VELOCIDAD

IRI > 6 mm/m ÁREA AFECTADA

IRI 4 a 6 mm/m ÁREA AFECTADA

IRI 2 a 4 mm/m ÁREA AFECTADA

(km/h) Vi

Mayor del 30 % Nivel Funcional 2

Del 15 al 30 % Nivel Funcional 3

Menor del 15 % Nivel Funcional 4 ó 5

20 30

1.00 0.99

1.00 0.99

1.00 1.00

40

0.97

0.98

1.00

50

0.93

0.95

1.00

60

0.88

0.92

0.98

70 80 90

0.81 0.73 0.63

0.87 0.82 0.75

0.97 0.96 0.94

* Valores inferidos de datos de campo colombianos.

TABLA 9. Factores de corrección al nivel de servicio por efecto combinado del ancho de carril y berma (fcb)*

ANCHO DEL CARRIL (m)

ANCHO UTILIZABLE DE LA BERMA (m) 1.80 1.50 1.20 1.00 0.50 0.00

3.65

3.50

3.30

3.00

1.00 0.98 0.96

0.97 0.95 0.93

0.93 0.91 0.89

0.85 0.83

0.95

0.92

0.91 0.88

0.88 0.85

0.88 0.84 0.81

0.81 0.80 0.76 0.73

vi 0.73 0.71 0.70 0.69 ' 0.66 0.63

* Interpolados de los valores del HCM 4. Nota: Se han realizado mediciones de velocidades altas en anchos de carril superiores a 3.65 m 6 bermas incorporadas a la calzada superiores a 1.80 m y con pavimento en buen estado.

4

Transportation Research Board. Op. Cit. p. 8-9

Continuación tabla 10. PENDIENTE ASCENDENTE %

5

6

7

8

LONGITUD DELA PENDIENTE (km) 0.5

VELOCIDAD MEDIA DE LOS AUTOMÓVILES EN km/h, (V2) 2 80

70

60

50

30

á 20

0.81 0.70

0.85 0.76

0.89

0.95 0.89

0.68 0.67 0.66

0.73 0.72 0.71

0.81 0.79 0.78 0.77

1.00 0.99

1.00 1.00

1.00 1.00

0.87 0.86 0.86

0.97 0.97 0.96

1.00 1.00 1.00

1.00 1.00 1.00

3.0 >3.5

0.66 0.66

0.71 0.70

0.77 0.76

0.85 0.85

0.96 0.95

1.00 1.00

1.00 1.00

0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 >3.5

0.75 0.64

. 0.79 0.69

0.84 0.75

0.98 0.92

1.00 1.00

1.00 1.00

0.63 0.62 0.62 0.62 0.61

0.67 0.67 0.66 0.66 0.66

0.73 0.72 0.71 0.71 0.71

0.90 0.82 0.80 0.80 0.79 0.79 0.78

0.90 0.90 0.90 0.90 0.89

1.00 1.00 1.00 1.00 1.00

1.00 1.00 1.00 1.00 1.00

0.5

0.72

1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 >4.0

0.61 0.60 0.59 0.59 0.59 0.59 0.58

0.76 0.65

0.81 0.70

0.86 0.76

0.94 0.87

1.00 1.00

1.00 1.00

0.63 0.63 0.62 0.62 0.62 0.61

0.69 0,68 0.67 0.67 0.67 0.66

0.75 0.74 0.73 0.73 0.73 0.73

0.85 0.84 0.83 0.83 0.83 0.82

0.99 0.98 0.97 0.97 0.97 0.96

1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00

0.5

0.68 0.58

0.72

0.77 0.65

0.82 0.72

0.90 0.80

1.00 0.95

1.00 1.00

0.64 0.63 0.63 0.62 0.62 0.62 0.62

0.70 0.69 0.68 0.68 0.68 0.67 0.67

0.78 0.77 0.76 0.76 0.75 0.75 0.75

0.92 0.91 0.90 0.89 0.89 0.89 0.89

1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00

1.0 1.5 2.0 2.5

1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 24.5

0.57 0.56 0.56 0.56 0.56 0.56 0.55

0.61 0.60 0.59 0.59 0.59 0.58 0.58 0.58

3-18

40

S'j

TABLA 6. Velocidad media ideal de automóviles a flujo libre en pendientes ascendentes (V¡)*

PEND. ASC. %

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5 *

3.0

3.5

4.0

4.5

5.0

5.5

6.0

0 1 2 3 4 5

90 88 86 83 82 81 80 85 76 70 66 61 55

90 86 82 79 77 74

90 86 81 77 74 70

90 85

90 85

90 85

90 85

90 85

90 85

90 85

90 85

80 75 69 64

80 75 69 64

80 75 68 64

80

69 66 59 52

63 60 52 46

60 55 49 42

59 54 48 41

80 75 70 66 62 56 52 46 40

80 75 69 65

67

80 75 70 66 63

80 75 69 65

73

90 86 81 76 72 68 65

61 55 51 44 39

61 55 51 44 38

60 54 50 43 38

60 54 50 43 37

60 54 49 43 37

60 54 49 43 37

46 39

39 34

38 30

35 29

34 27

33 27

31 26

31 26

30 25

30 25

30 25

6 7 8

g 10 11

I

12

LONGITUD DE LA PENDIENTE (km)

75 68 64

* Valores inferidos de datos de campo colombianos.

TABLA 7. Factores de corrección al nivel de servicio por el efecto de la utilización de la capacidad (fu)* RELACIÓN VOLUMEN/CAPACIDAD Q/C60

FACTOR DE CORRECCIÓN

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5

0.99 0.98 0.96 0.92 0.87

0.6 0.7 0.8 0.9 1.0

0.82 0.75 0.68 0.59 . 0.50

* Inferidos de la relación volumen/velocidad determinada con datos de campo colombianos.

3-15

■•í

TABLA 10. Factores de corrección al nivel de servicio por la presencia de vehículos pesados en pendientes ascendentes (fp1)*

PENDIENTE ASCENDENTE % 0

1

2

3

4

LONGITUD DELA PENDIENTE (km) Todas

VELOCIDAD MEDIA DE LOS AUTOMÓVILES EN km/h, (V2) £ 90

80

70

60

50

<40

0.85

0.88 0.88 0.84

0.92

0.97

1.00

1.00

0.91 0.89

1.00 1.00

1.00 1.00

0.82 0.82 0.81

0.88 0.88 0.88

0.81 0.81

0.88 0.88

0.96 0.95 0.95 0.95 0.95 0.95 0.95

1.00 1.00 1.00 1.00 1.00

1.00 1.00 1.00 1.00 1.00

0.5 1.0 1.5

0.84 0.80 0.76

2.0 2.5 3.0 >3.5

0.75 0.75 0.75 0.75 ■

0.5

X

0.00

0.91

0.95

1.00

1.00

1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 >3.5

X

0.87 0.82 0.79 0.79 0.78 0.77

0.87 0.85 0.84 0.84 0.84 0.84

0.93 0.92 0.92 0.92 0.92 0.92

1.00 0.99 0.98 0.98 0.98 0.98

1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00

0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 >3.0

X

0.84 0.79 0.75 0.74 0.73 0.73

0.88 0.84 0.80 0.80 0.79 0.79

0.92 0.89 0.87 0.87 0.87 0.86

0.98 0.97 0.95 0.95 0.95 0.95

1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00

0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 >3.5

X

0.82 0.77 0.72 0.72 0.71 0.71 0.70

0.86 0.81 0.77 0.77 0.76 0.75 0.74

0.91 0.87 0.84 0.83 0.83 0.82 0.82

0.97 0.95 0.92 0.92 0.91 0.91 0.91

1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00

X X X X X

X X X X X

X X X X X X

3-17

3^

I

TABLA 12. Velocidad máxima que permite la curva más cerrada del sector (Vc)*.

RADIO DE CURVATURA (m)

VELOCIDAD MÁXIMA** (km/h)

20 40

37 46

60 80 100 150

51 54 57

200 300

62 66 71

400 500

74 77

* Se supone que la curva tiene peralte adecuado. ** Valores basados en datos de campo tomados en carreteras colombianas.

TABLA 13. Velocidades en km/h que determinan los niveles de servicio por tipo de terreno *

NIVELES DE SERVICIO

Tipo eje Terreno (Pendiente longitudinal)

A

B

C

D

E

F

62-72

52-62

42-52

<42

43-51

34-43

<34

33 39

26-33

¿26

23-27

18-23

< 18

Plano (< 3%)

> 83

72-83

Ondulado (> 3 - < 6%)

> 68

59-68

Montañoso (> 6 - < 8%)

> 52

45-52

51 59 39-45

Escarpado (> 8%)

> 36

31 - 36

27-31

* Valores basados en datos de campo tomados en carreteras colombianas.

3-21

; i

EJEMPLO DE APLICACIÓN

4 RUTA : 90 San Bernardo del Viento - Paraguachón TRAMO : 05 San Onofre - El Amparo (Cartagena) SECTOR : Cruz del Viso (km 62) - Arjona (km 81) ABSCISA : km 76+100 i

• Características de la vía

■1 3.50 m 1.80 m Plano, 0% 2 km 40 m 60° IRI = 4.0 mm/m

Ancho de carril Ancho de berma Tipo de terreno y pendiente promedio Longitud del sector Radio de la curva más cerrada Deflexión de la curva Estado de la superficie de rodadura

• Características del tránsito

*3 5

Distribución por sentidos Porcentaje de zonas de no rebase : 20% Composición vehicular % automóviles % buses y camiones Volumen horario total ambos sentidos (Q)

• •

: 50/50

: 60 : 40 : 247 veh/h

¿ Cuál es la capacidad ? ¿ Qué nivel de servicio brinda el sector de vía ?

4-1

3

SOLUCIÓN

• CÁLCULO DE LA CAPACIDAD Capacidad en condiciones ideales (C,) en ambos sentidos a)

= 3200 veh/hora

Fpe = 1.00 (tabla 1, pendiente 0%, tránsito cuesta arriba 50 %)

b) Fd = 1.00 (tabla 2, zonas de no rebase 20%, distribución por sentidos 50 %) c) Fcb = 0.99 (tabla 3, ancho berma 1.80 m y ancho de carril 3.50 m) d) Fp = 0.84 (tabla 4, pendiente 0%, longitud del sector 2 km, porcentaje vehículos pesados 40%)

CAPACIDAD DEL SECTOR EN VEHÍCULOS MIXTOS POR HORA EN AMBOS SENTIDOS, SIN TENER EN CUENTA VARIACIONES ALEATORIAS e)

Ceo = C¡ * Fpg * F¡¡ * Fd, * Fp Cea = 3200 * 1.00 * 1.00 * 0.99 * 0.84 = 2661 veh/h

CAPACIDAD DEL SECTOR EN VEHÍCULOS MIXTOS POR HORA EN AMBOS SENTIDOS, TENIENDO EN CUENTA LAS VARIACIONES DEL VOLUMEN DURANTE EL PERIODO DE CINCO MINUTOS DE LA HORA PICO f)

CS = C6O*FPH FPH = 0.963 (tabla 5, volumen horario Ceo = 2661 veh/h) Cs = 2661 * 0.963 = 2563 veh/h

g) Q/Ceo = 247/2661 = 0.09 h) Q / C s =247 / 2563 = 0.10 Ver figura 5 (formato de Hoja de Trabajo No. 1).

4-2

• CÁLCULO DEL NIVEL DE SERVICIO a) V¡ = 90 km/h (tabla 6, pendiente 0%, longitud del sector 2 km) b) fu = 0.99 (tabla 7,Q/C« = 0.09) Volumen total en ambos sentidos (Q) = 247 veh/h Capacidad Ceo = 2661 veh/h, entonces: Q/C«, = 247/2661 =0 .09 c) Vi = V, *fu Vi = 90 *0.99 = 89.1 km/h d) fsr= 0.756 (tabla 8, IRI = 4.0 mm/m, velocidad V{. 89.1 km/h) e) fcb = 0.97 (tabla 9, ancho berma 1.80 m y ancho de carril 3.50 m) f)

V2=V1*fsr*fcb V2 = 89.1 * 0.756 * 0.97 = 65.3 km/h

9)^ = 0 .945 (tabla 10, velocidad V2: 65.3 km/h, longitud del sector 2 km y pendiente 0%) h) fp2 = 0 .975 (tabla 11,40 % de vehículos pesados, volumen en ambos sentidos: 247 veh/h) i)

fP = fPi * f P2; si fp> 1 entonces fp = 1 fp = 0.945 * 0.975 = 0.921

j)

V3=V2'fp

V3 = 65.3 *0.921 = 60.14 km/h k) Vc = 46 km/h (tabla 12, radio de la curva más cerrada del sector 40 m) l)

Se compara V3 con Vc

4-3

/

r2üt£X„

^L

i

Continuación tabla 10. PENDIENTE ASCENDENTE %

9

10

11

LONGITUD DE LA PENDIENTE (km)

VELOCIDAD MEDIA DE LOS AUTOMÓVILES EN km/h, (V2) ¿70

60

40

30

20

£10

0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5

0.65 0.57 0.56 0.56

0.70 0.61 0.59 0.59

0.75 0.66 0.64 0.63

0.83 0.74 0.72 0.71

0.95 0.86 0.83 0.82

1.00 1.00 1.00 1.00

1.00 1.00 1.00 1.00

0.55 0.55 0.55

0.58 0.58 0.58

0.63 0.62 0.62

0.70 0.70 0.69

0.31 0.81 0.81

1.00 1.00 1.00

1.00 1.00 1.00

>4.0

0.55

0.57

0.62

0.69

0.80

1.00

1.00

0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 ¿4.0

0.61 0.55

0.65 0.58

0.79 0.69

0.53 0.52 0.52 0.52 0.52 0.51

0.57 0.55 0.55 0.55 0.55 0.54

0.71 0.62 0.61 0.59 0.59 0.59 0.58 0.58

0.67 0.65 0.65 0.64 0.64 0.63

0.91 0.80 0.77 0.76 0.75 0.74 0.74 0.73

1.00 1.00 0.97 0.95 0.94 0.93 0.93 0.92

1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00

0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 >4.0

X

0.60 0.55 0.53 0.52

0.65 0.59 0.57 0.56

0.73 0.64 0.62 0.61

0.85 0.74 0.71 0.69

1.00 0.93 0.88 0.86

1.00 1.00 1.00 1.00

0.52 0.51 0.51 0.51

0.55 0.55 0.55 0.54

0.60 0.60 0.59 0.59

0.68 0.68 0.67 0.67

0.85 0.84 0.84 0.83

1.00 1.00 1.00 1.00

X X X X X X X

50

3-19

\

Continuación tabla 10. PENDIENTE ASCENDENTE %

12

LONGITUD DE VELOCIDAD MEDIA DE L OS AUTOMÓVILES EN km/h, LA v2) PENDIENTE 40 30 20 ¿10 ¿60 50 (km) 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 >4.5

0.55 0.51 0.50 0.49 0.49 0.49 0.48 0.48 0.48

0.59 0.54 0.53 0.52 0.52 0.51 0.51 0.51 0.51

0.65 0.60 0.58 0.57 0.56 0.56 0.55 0.55 0.55

0.75 0.67 0.65 0.63 0.63 0.62 0.62 0.62 0.61

0.94 0.83 0.79 0.78 0.77 0.75 0.75 0.75 0.74

1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00

* Esta tabla está basada en el trabajo de investigación realizado por Herrera 22. Se ha calculado suponiendo un volumen de 400 vehículos por hora en ambos sentidos y 30% de vehículos pesados. Los factores de corrección para otras condiciones se obtienen multiplicando estos valores por los factores de la tabla 11. x: Significa que la pendiente y su longitud no permiten que se alcance la velocidad especificada.

TABLA 11. Factores de corrección por ia presencia de vehículos pesados (fp2) PORCENTAJE DE VEHÍCULOS PESADOS 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

VOLÚMENES EN AMBOS SENTIDOS (veh/h) ¿50

100

200

300

400

500

600

800

¿1000

1.10 1.07 1.04

1.10 1.07 1.04

1.10 1.07 1.03

1.10 1.07 1.03

1.10 1.02 0.97

1.10 1.00 0.96

1.01 0.99 0.97 0.94 0.92 0.91 0.89 0.88

1.00 1.00 0.98 0.97 0.95 0.93 0.93 0.92 0.91 .. 0.91 0.90 0.90 0.89 0.89 0.88 0.88

1.10 1.05 1.01 0.98

1.10 1.04 0.99

1.02 1.00 0.98 0.95 0.93 0.92 0.89 0.88

1.10 1.06 1.02 1.00 0.96 0.93 0.92 0.91 0.90 0.89 0.88

0.97

0.96

0.95

0.95 0.93 0.92 0.91 0.90 0.89 0.88

0.94 0.93 0.92 0.91 0.90 0.89 0.88

0.94 0.93 0.92 0.91 0.90 0.89 0.88

0.94 0.93 0.92 0.91 0.90 0.89 0.88

* Basada en el trabajo de investigación realizado por Herrera6.

22

Herrera. Og. Cit., p. 99. lbid„ p. 101.

8

3-20

Si > Vc, calcular l/siguien do el procedimiento indicado en la Hoja de Trabajo No. 2. (figura 6). 60.14 > 46, entonces se calcula V con la Hoja de Trabajo N°. 2.

• PROCEDIMIENTO INDICADO EN LA HOJA DE TRABAJO No. 2 m) Cálculo de la longitud U, longitud de la curva: Lc = R *Df (m) Lc = 40 * (60 *11 /180) Lc = 40 * 1.047 = 42 m n) Cálculo de la longitud Lda, requerida para decelerar y acelerar en la entrada y salida a una curva:

i #

Lda = (130 + Lc) (m) Lda = (130 + 42) = 172 m o) Longitud L3, del sector que se recorre con velocidad (V3) no limitada por la curvatura: > , L3 = 1000 *L-Lda (m)

L3 = 1000 *2-172 = 1828 m Si L3 < 0 -> Velocidad media = Vc y por lo tanto se continúa con el paso t). En caso contrario si L3 > 0 -» Proseguir cálculos, paso p). 1828 m > 0 p)

Cálculo del tiempo de recorrido (T3) con velocidad en tangente (V3)

T3 = 3.6 *L 3 /V 3 ( S )

• j;í

T3 = 3.6 *1828 / 60.14 = 109.4 s

/Í.’

4-4

!'

q) Cálculo de los tiempos de recorrido en curva, en aceleraciones y deceleraciones td1 = [- 0.278 V3 + (0.077 *V32- 49.4 )%] *2 -0.19

td2 = -0.267 V3+[0.071 * V32 - 0.60 * Lc fA -0.30 tm = - 0.256 Vy + [0.065 * V2 + 0.20 *Lc f2

0.10

td1 _ [- 0.278 * 60.14 + ( 0.077 * 60.142 - 49.4 .0.19

] * 2 = •, 6 7 s

t«2 _ - 0.267 * 60.14 + [ 0.071 * 60.142 - 0.60 * 42 )V* = 2 8 s __

ta _ - 0.256 * 60.14 + [ 0.065 * 60.142 + 0.20 * 42 ]1/a=21s*

0.10 Td, = tdi + td2 + ta (s) Tda= 16.7 + 2.8 + 2.1 = 21.6 s r) El tiempo total (7) invertido para recorrer el sector es la suma de los tiempos anteriores: . T=T3 + Tda (s) 7=109.4 + 21.6 = 131.2 s

it ■ ■1

4-5

CARRETERAS DE DOS CARRILES DETERMINACIÓN DE CAPACIDAD Y NIVELES DE SERVICIO TRAMO: 9005 _________________ SECTOR: 03 __________________ SECTOR: TÍPICO _________ NOMBRE: Cruz del Viso - Ariona _______________________________ CRÍTICO X CALCULÓTLFAP REVISÓ: CAAV FECHA : Sep. 29/96 1. DATOS GEOMÉTRICOS Y DE TRÁNSÍTO ESTADO SUPERFICIE RODADURA: IRI 4JD (mm/m) o ÁREA AFECTADA ____ (%) P m i TIPO DE TERRENO (P.O.M.E): 0 'PENDIENTE (%): 2 7.0 m LONGITUD (km): 40 RADIO DE LA CURVA MÁS CERRADA(m): 60 DEFLEXIÓN OE LA CURVA (grados): BERMA 1.8 m VOLUMEN TOTAL EN AMBOS SENTIDOS (Q): 247 veh/h DISTRIBUCIÓN POR SENTIDOS (Ascenso/Descenso): 50 ______ / 50 o N.F. ___ (2 a 5) COMPOSICIÓN DEL TRÁNSITO: A: 60 % B: 10 % C: 30 % ZONAS DE NO REBASE: 20 % % 2. CÁLCULO DE LA CAPACIDAD (Cea y C5) ~B+C: 40 % c, C60 F pe X Fa X FCb x F„ x (TABLA 1) (TABLA 2) (TABLA 3) (TABLA 4) (veh/h) (veh/h) 1.8

BERMA CALZAD A

1.00

1.00

0 99

C 60 X (veh/h)

0.84

3.200

c5

FPH (TABLA 5)

(veh/h)

0.963

2.563

2.661

2.661

HOJA DE TRABAJO N° 1 FIGURA 5.

Q+ 247

Ceo 2.661

Q/Cso

Q247

0.09

C5 =

Q/Cs

2563

0.10

3. CÁLCULO DEL NIVEL DE SERVICIO

V¡ x (TABLA 6) 90

Íp1 X (TABLA 10) 0.945

fu . = (TABLA 7) 0.99

(TABLA 8) 0.756

89.1

f p2 = (TABLA 11)

0.975

fsr X feb

Vi (km/h)

DE X' 0.921

0.97

V2 =

fp X 65.3

X (TABLA 9)

V3 <2) (km/h)

V, = (km/h) 89.1

V2 X (km/h) 65 3

Ve (km/h) (TABLA 12) 46

60.14 COMPARAR

Si fp > 1.00 hacer fp = 1 00 SiV3 í Ve, V= V3 (DE ®) Si V3 > Ve , CALCULAR V CON LA HOJA DE TRABAJO No 2 $

V

(DE ® Ó <3>) 54.88

4-7

NIVEL DE SERVICIO (TABLA 13)

VELOCIDAD MEDIA DEL TRÁNSITO MIXTO A FLUJO RESTRINGIDO s) La velocidad media de recorrido (V) será entonces: V = 3600 23L / T (km/h) V = 3600 * 2 /131.2 = 54.88 km/h • NIVEL DE SERVICIO t)

Entrando a la tabla 13, conociendo tipo de terreno (plano) y velocidad media V = 54.88 km/h, se obtiene un nivel de servicio D.

El sector Cruz del Viso - Arjona ofrece un nivel de servicio D. Ver figura 5 (formato Hoja de Trabajo N°. 1) y figura 6 (formato Hoja de Trabajo N°. 2)

• COMENTARIOS A LOS RESULTADOS: Los resultados obtenidos demuestran que las relaciones volumen/capacidad son menores a 0.10, situación que normalmente se presenta en carreteras Colombianas. En cuanto a los resultados encontrados en el nivel de servicio se pueden analizar varios aspectos:

• Las condiciones de la vía parecen ser adecuadas; sin embargo, el estado de la superficie de rodadura es deficiente, razón por la cual la velocidad ideal de 90 km/h se reduce en cerca de un 25%.

• El porcentaje de vehículos pesados (buses + camiones) es alto: 40 %. • El efecto de la curva más cerrada reduce en aproximadamente 10% la velocidad. • Este ejemplo es una buena muestra de la preponderancia de los factores relacionados con la vía sobre los del tránsito. Esta vía ofrece un nivel de servicio D a pesar de que los volúmenes son muy bajos.

23 La medida recomendada para elevar el nivel de servicio es el mejoramiento de la superficie de rodadura.

3>

CARRETERAS DE DOS CARRILES ESTIMACIÓN DE CAPACIDAD Y NIVELES DE SERVICIO VELOCIDAD MEDIA CUANDO LA CURVATURA LA LIMITA DESCRIPCIÓN VARIABLE

PROCEDENCIA

Longitud del sector

VALO SÍMBOLO R UNIDAD

Hoja de Trabajo N° 1

L=

Hoja de Trabajo N° 1 (Df* U /180)

Df =

1.047

rad

Velocidad en tangente

Hoja de Trabajo N° 1

V3 =

60.14

km/h

Radio de la curva

Hoja de Trabajo N° 1

R=

40

m

Le = Lda =

42 172

m m

L-3 = v=

1828 -

Deflexión de la curva

Longitud curva Longitud acelerando y decelerando

R * Df (radianes) 130 +Le

Recorrido con velocidad V3 1000 * L - Lda si L3 < 0 -> Velocidad media = Ve

2

km

m km/h

si L3 > 0 proseguir los cálculos Tiempo de velocidad V3

3.6 * L3 / V3

T3 = 109.4

s

., [- 0.278 V + (0.077 * V2 - 49.40)y2] * 2 tdi = 3 3 -0.19

- 0.267 V + (0.071 * V2 - 0.60 Lc)1/2 td? = 3 3 -0.30

Tiempo decelerando y acelerando

Tda =

21.6

s

‘S

- 0.256 V + (0.065 * V2 + 0.20 * Le)Vi tda = 3 3 0.10

* Tda = tdi + td2 + tda Tiempo total de recorrido Velocidad media

T3+ Tda 3600 * L/T

T = 131.2 V = 54.88

s km/h

HOJA DE TRABAJO N° 2 FIGURA 6. *

4-8

GUÍA DEL PROGRAMA DE COMPUTADOR CNS97

5.1.

INTRODUCCIÓN

Este programa fue diseñado en el marco de la Investigación de Capacidad, Niveles de Servicio y Mejoras de Carreteras de Dos Carriles (1a. Etapa), con los propósitos de estructurar las bases de datos con la información de entrada requerida, efectuar los cálculos de capacidad y niveles de servicio, y obtener informes personalizados con el nivel de detalle que necesite el usuario. El paquete se concibe con una perspectiva dinámica, en el sentido que permite actualizar las bases de datos, o trabajar con tramos aislados, dependiendo del interés del usuario. El CNS97 está cifrado en lenguaje QUICK BASIC, es de fácil manejo, y no requiere de un instructivo especial. En su desarrollo se utilizaron todas las ventajas que ofrecen los microcomputadores actuales. El programa ofrece dos opciones:

• Trabajar con la nomenclatura vial del Instituto Nacional de Vías (INV), considerando la red a su cargo, para lo cual se dispone de una base de datos con la información promedio respecto a características de vía y tránsito, obtenida de los registros suministrados por los Administradores de Mantenimiento Vial. Esta información puede ser actualizada por el usuario.

• Como un sector aislado, independiente de la red del INV. En ambos casos los cálculos y resultados se presentan de una manera similar.

5-1

5.2.

INSTALACIÓN DEL PROGRAMA

El programa cabe en un disco flexible de alta densidad y instalarse en el disco duro del computador, mediante la siguiente instrucción: A:\>INSTALA C: con la que se crea el directorio CNS97, que contiene el programa del mismo nombre.

5.3.

INSTRUCCIONES BÁSICAS DE MANEJO

5.3.1. Inicio del programa. Para iniciar el programa debe accederse al directorio CNS97 y digitar el nombre del archivo ejecutable: CNS97.

• Encienda la computadora. • Ingrese al directorio CNS97, así: C:\>CD CNS97 y “enter”. • Escriba CNS97 y “enter”. El usuario visualizará una pantalla con la apariencia que se muestra en la figura 7.

FIGURA 7. Menú principal del programa CNS97

5-2

5.3.2. Módulos del paquete. El paquete contiene cuatro módulos básicos: • • • •

Red_Vial Cálculos Resultados Salir

A cada uno de éstos se puede acceder a travez de las opciones del menú principal, e incluyen los aspectos que se escriben a continuación:

• Red_Vial. Este módulo permite la consulta, actualización o creación de registros de carreteras; en la figura 8 se muestra el menú de acceso al mismo, que ofrece cinco opciones: -

Rutas Regionales Tramos Sectores Secciones

FIGURA 8. Opciones del menú RED_VIAL - Rutas. Permite la consulta de las carreteras cuya función primordial es la integración de índole nacional o regional. Se identifican mediante un código de dos dígitos y el nombre. Se pueden listar las rutas existentes en la base de datos presionando la tecla F1, y solicitar información sobre una de ellas seleccionándola y presionando la tecla “enter”.

5-3

Regionales. Permite la consulta de las dependencias a nivel regional del Instituto Nacional de Vías. Se identifican mediante un número de dos cifras y el nombre. Se pueden listar las regionales existentes en la base de datos presionando la tecla F1, y acceder a la información de una de ellas seleccionándola y presionando la tecla “enter”. Tramos (o segmentos). Corresponde a la información de rutas con longitud no mayor de 150 kilómetros, numeradas en forma continua. Se identifican mediante un código de dos dígitos, la descripción, el código de la ruta, el tipo y las abscisas que comprende. Se pueden listar las carreteras existentes en la base de datos presionando la tecla F1, y acceder a uno de los tramos seleccionándolo y presionando la tecla “enter”. Sectores. Permite la consulta de partes de tramos con características de vía, tránsito y terreno, uniformes. Se identifican mediante un código del tramo conformado por dos dígitos, el sector, la descripción, el código de la regional y las abscisas que comprende. Se pueden listar primero el tramo al que pertenece y luego el sector que se requiere, presionando la tecla F1; ubicándose en el tramo deseado y presionando “enter” aparecerán los sectores a seleccionar. Al seleccionar una de las cuatro opciones artteriores el usuario podrá entrar a definir las bases de configuración de la Red Vial a cargo del Instituto Nacional de Vías, y se encontrará con una pantalla con la apariencia de la que se muestra en la figura 9.

FIGURA 9. Acceso a las bases de datos de configuración 5-4

v

En la parte inferior de la pantalla que se muestra en la figura 9 se presentan las siguientes opciones:

F1- Listar

Permite apreciar por pantalla todos los registros de la base solicitada.

F2 - Crear

Permite crear un nuevo registro en la base.

F3 - Modificar

Permite modificar la información referente a un registro ya creado.

F4 - Borrar

Permite eliminar un registro ya creado.

F6 - Indexar

Permite ordenar la base de datos solicitada.

F10 - Esc

Permite regresar al Menú Principal.

- Secciones. Corresponde a los trechos de un sector. Se identifican mediante un código y el sector correspondiente. Se pueden listar todas las secciones existentes en la base de datos presionando la tecla F1; de cada sección aparece la descripción, y al ubicarse sobre ella y presionar la tecla “enter” dos veces se desplegarán sus características. Cualquier actualización o corrección de la base de datos se puede realizar en esta pantalla. Presionando la tecla F6 se obtienen las Hojas de Trabajo y con la teda F8 se aprecian sólo los resultados de capacidad, nivel de servicio y velocidad media, tal como se aprecia en las figuras 10 y 11.

5-5

-

Regionales. Permite la consulta de las dependencias a nivel regional del Instituto Nacional de Vías. Se identifican mediante un número de dos cifras y el nombre. Se pueden listar las regionales existentes en la base de datos presionando la tecla F1, y acceder a la información de una de ellas seleccionándola y presionando la tecla “enter”.

-

Tramos (o segmentos). Corresponde a la información de rutas con longitud no mayor de 150 kilómetros, numeradas en forma continua. Se identifican mediante un código de dos dígitos, la descripción, el código de la ruta, el tipo y las abscisas que comprende. Se pueden listar las carreteras existentes en la base de datos presionando la tecla F1, y acceder a uno de los tramos seleccionándolo y presionando la tecla “enter”.

-

Sectores. Permite la consulta de partes de tramos con características de vía, tránsito y terreno, uniformes. Se identifican mediante un código del tramo conformado por dos dígitos, el sector, la descripción, el código de la regional y las abscisas que comprende. Se pueden listar primero el tramo al que pertenece y luego el sector que se requiere, presionando la tecla F1; ubicándose en el tramo deseado y presionando “enter” aparecerán los sectores a seleccionar. Al seleccionar una de las cuatro opciones anteriores el usuario podrá entrar a definir las bases de configuración de la Red Vial a cargo del Instituto Nacional de Vías, y se encontrará con una pantalla con la apariencia de la que se muestra en la figura 9.

•j

FIGURA 9. Acceso a las bases de datos de configuración 5-4

vme

>4f

CNS97 INSTITUTO NACIONAL DE VIAS UNIVERSIDAD DEL CAUCA CAPACIDAD Y NIVELES DE SERUICIO

PP v2.0-Oct-1996

U ---- — .......... ......... ...... ; ----------------------------------------------- ------------ —-f SLCCIONLSní—

íjl Código Tramo : 1001 j ^ i »-•> r, ; i. I j|; Sector : 01 > '"V Ü o -'J n : 11 Tipo Terreno IPOMEI : P Ariuliu Carril <m> : 6.5 Audio Berma <m> : 1.1 Pendiente : 3.99 Radio Curva nác Cerrada <m> : 32.69 Defl exión <°) : 37 Estado Superficie de Rodadura [1. .31 : 1 Valor Estado : 3.28 Volumen en Anhos Sentidos
'

Composición Vehicular = Estación de Canteo : 1135 y.ñ : 71 y.II : 5 xC : 24 Tipo Sección [C/T/Ol : T Fecha Evaluación Idmal • 27/09/96

FIGURA 10 - Información requerida para calcular la capacidad y el nivel de servicio

CNS97 INSTITUTO NACIONAL DE UIAS. - UNIVERSIDAD DEL'CAUCA '■ CAPACIDAD Y NIVELES DE SERVICIO

g|U&J¿¿*3 > . ......- -

; v2.0-Oct-1996

•m

Código Trano : 100i. Sector : 01 Jl‘M¡ ------------- Sección : 01 |—

fl br: I n i c i a 1 - 0 Ancho Carril : 6.5

SECCIONES

tpfr-rr>»:n-i:i. ICVI.SO

CO - ü ,.:Jn CU* :i¡ Longitud : 1.1

ra ti. .31 : 1 2,164 : 85 2.048 Aseen so) : 50 0.04 i-base : 20 0.04 50.06 i* = Es tación de t xA : 71 xB : 5

I

0

- t 1 iiínlri I

Tipo Terreno IPOHEl : P Pendiente <x> : 3.99

3o : 1135 xC : 24

Tipo Sección IC/I/01 : í Fecha Evaluación Idmal : 27/09/96

FIGURA 11 - Resultados por sector de análisis Cálculos. Esta opción procesa la información de secciones existentes en la Red Vial Nacional o de secciones nuevas; para utilizarla, el usuario dispone de una pantalla de trabajo como la que se muestra en la figura 12, que ofrece cuatro alternativas:

5-6

í . { I

FIGURA 12. Opciones del menú cálculos -

Cálculo CNS (secciones nuevas o modificadas). Recalcula los parámetros de capacidad y niveles de servicio correspondiente a sectores del INV que hayan sido modificados o creados en la sesión de trabajo.

Cálculo CNS (todas la secciones). Recalcula los parámetros de capacidad y niveles de servicio a todos los sectores de la red carretera del INV. -

Mostrar resultados. Presenta el listado de todas las secciones, con los resultados de capacidad, nivel de servicio, velocidad media y las características de los mismos.

-

Cálculo de CNS de una sección. Permite calcular los parámetros de capacidad y niveles de servicio para una sección aislada. Esta opción del programa es equivalente a su antecesor el paquete MANOLO. El sector se identifica mediante un código. Se pueden listar todas las secciones en la base de datos presionando la tecla F1; de cada sección aparece la descripción, y puede seleccionarse ubicándose sobre ella y presionando “enter”. Cualquier actualización o corrección de la base de datos se puede realizar en esta pantalla. Si la sección es nueva se dígita su código y se introducen los datos. Presionando la tecla F6 se obtienen la Hojas de Trabajo y con la tecla F8 se aprecian sólo los resultados de capacidad, nivel de servicio y velocidad media.

j j í

;

j | í ¡ ,j j! :¡

j| Ii 5-7

Al entrar a esta opción, se pregunta inicialmente por el código de la sección; al introducirlo, se solicita la información requerida para efectuar los cálculos. Lo anterior se efectúa en una pantalla como la que se muestra en la figura 13.

Tipo Terreno IJ’OME] : ¡‘endiente < X > :

fthsc_Inicial' <m> : sSí ?sA Longitudtkm) : fincho Carril <m> : fincho Herma <m> : fiadlo Curva- más Cerrada : Deflexión <“> : Estado Superficie de Rodadura [±..33 : Uo lumen en fimbos Sentidos r

Ualor Estado :

Composición Uellicular = Estación de Conteo :

xñ : Tipo Sección IC/T/'O] :

y.B :

xC :

Fecha Evaluación ídnal :

FIGURA 13. Efectuar cálculos en una sección aislada Resultados. Este módulo permite presentar y organizar los informes finales, bien sea de secciones de la Red Vial Nacional o nuevas; la pantalla de trabajo tiene la apariencia de la mostrada en la figura 14.

FIGURA 14. Menú de informes

5-8

Para entrar a una cualquiera de estas opciones, el usuario debe realizar previamente los cálculos correspondientes.

Límites para informes. Hace relación a parámetros específicos para estructurar el informe. Se identifica con un código, y medíante una pantalla que facilita la introducción de datos, permite la creación de informes personalizados que contienen únicamente los datos que desea el usuario. En la figura 15 se presenta la pantalla de trabajo correspondiente a la formulación de las peticiones o límites para preparar los archivos de reporte. La presentación de resultados se puede realizar por pantalla o en papel. Además, se origina un archivo de texto, que puede ser leído por un procesador de palabras. CNS97

1NSIIIUT0 NOCIONAL DE UIAS -UNIUERSIDADíDEL CAUCA CAPACIDAD V NIUELES DE SERUICIO v2.H-0ct-19V6

f f r r * B T t f T p ’ i R f s u i u i i u s nrswr:~^ . v .1

. y.

1

\ J R .............. .......... j reGional --- -- ------- -- -------- Ir ano Código I.ínites —— ------------------- -- —— ------- ------------ —— ------ 10001J Tipo de tEr 1*0110 IPJ , Estado de sUyerficie Tipo de sección

1 í**~ ,

. ' -

I

' *' >

'^

¡

Longitud

Ancbo de Carril fincliu de Berna <m> Pendiente aNclio de Calzada Un lumen Distribución por Sentidos <X> Capacidad C60 Capacidad C5 Niuel de Seruicio ICI 5-9

FIGURA 15. Formulación de peticiones para informes

'4

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