guia de estudio hcm editada

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE PANAMÁ

FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL

LICENCIATURA EN INGENIERÍA CIVIL

INGENIERÍA DE TRANSPORTE I

GUÍA DE ESTUDIO DEL

MANUAL DE CAPACIDAD VIAL

HCM2000

PREPARADO POR DANIEL ABADIA

EDICIÓN:

ING. IVET ANGUIZOLA

ING. ANGELINO HARRIS

2009

Guía de Estudio Manual de Capacidad Vial – HCM2000

Ingeniería de Transporte I 1

CONTENIDO

I. Introducción

II. Carreteras de Dos Carriles

III. Carretera de Múltiples Carriles

IV. Segmentos Básicos de Autopistas

V. Pendientes Equivalentes

Anexo A. Hojas de Trabajo



I. INTRODUCCIÓN

El Manual de Capacidad Vial, “Highway Capacity Manual – HCM”, es un documento

completo que presenta un sistema de técnicas para la evaluación de la calidad del servicio

que prestan las infraestructuras viales conocidas. El Manual de Capacidad Vial del año

2000 es reconocido a nivel mundial y su validez e importancia se extienden a todas las

infraestructuras viales del mundo.

Este trabajo consiste en la recopilación y resumen de tres metodologías de análisis de

infraestructuras viales contenidos en el HCM 2000 que se dictan como parte de la cátedra

de Ingeniería de Transporte I. Estas son: las carreteras de dos carriles, las carreteras de

múltiples carriles y los segmentos básicos de autopistas.

El objetivo de este documento es el de servir de guía didáctica para el desarrollo de

problemas relacionados a esta materia facilitando la comprensión de los mismos mediante

la traducción y resumen de las metodologías del HCM 2000.

Esta guía contiene las tablas, ecuaciones y gráficos extraídos fielmente del Manual de

Capacidad con el propósito de facilitarle al usuario la búsqueda en el mismo, para lo cual se

hace la referencia al HCM mediante los números entre paréntesis en cada tabla y ecuación.

Se han utilizado las actualizaciones de las Tablas y ecuaciones aprobadas en 2004 por el

TRB Committee AHB40, Highway Capacity and Quality of Service.

Cada capítulo de esta guía, es una de las metodologías mencionadas y al final de cada

uno de ellos se presenta uno de los problemas de ejemplo del Manual pero desarrollados de

una forma más explícita. Para el capítulo de carreteras de dos carriles se presenta un

problema por cada tipo de metodología, ya sea segmento de dos direcciones o segmentos

direccionales.

Además de las tres metodologías para el análisis de infraestructuras se presenta un

capítulo que desarrolla la metodología de pendientes específicas, también contenido en el

Manual de Capacidad Vial 2000 y el desarrollo de un ejemplo.



CARRETERAS DE DOS CARRILES

1.1. Introducción

Este capítulo presenta un resumen del análisis de la operación de las carreteras de dos

carriles de acuerdo a la metodología presentada en el Capítulo 20 del Manual de Capacidad

Vial 2000. Antes de comenzar es importante aclarar algunos conceptos utilizados en la

metodología como lo es la clasificación de las carreteras de dos carriles, el alcance y las

limitaciones de la metodología.

Las carreteras de dos carriles pueden ser clasificadas en dos clases para el análisis:

Clase I: Son carreteras de dos carriles sobre la cual los conductores esperan

viajar a altas velocidades (relativamente). Son las principales rutas entre ciudades,

principalmente arterias que conectan los mayores generadores de tráfico, rutas diarias de

conductores que viajan a sus trabajos, o conexiones principales en redes de carreteras

estatales o nacionales. Las infraestructuras de Clase I a menudo sirven para viajes de largas

distancias o proveen conexión entre facilidades que sirven para viajes de larga distancia.

Clase II: Estas son carreteras de dos carriles sobre la cual los conductores no

necesariamente esperan viajar a altas velocidades. Carreteras de dos carriles que funcionan

como rutas de acceso a infraestructuras Clase I, sirven como rutas recreacionales o

panorámicas que no son arterias primarias, o que atraviesan terrenos escarpados, son

asignados a la Clase II. Las infraestructuras Clase II muy a menudo sirven para viajes

relativamente cortos, la parte inicial y final de viajes largos o viajes para los cuales la

visibilidad juega un papel significante.

RESUMEN DEL ALCANCE DE LA METODOLOGÍA

El análisis operacional de las carreteras de dos carriles que se presenta en el Manual de

Capacidad Vial considera dos condiciones en el que se puede estudiar segmentos de la

carretera de dos carriles tomando en cuenta las dos direcciones en conjunto y segmentos

por dirección.



Los segmentos de dos direcciones pueden incluir secciones más largas de carretera de

dos carriles con secciones transversales homogéneas y una relativamente constante

demanda de volumen y mezcla de vehículos sobre toda la longitud del segmento. Los

segmentos de dos direcciones pueden estar localizados en terrenos planos u ondulados. Las

carreteras de dos carriles que se encuentran en terreno montañoso o con pendientes de 3% o

más para longitudes de 1.0 kilómetro o más no pueden ser analizadas como segmentos de

dos direcciones. En su lugar, pueden ser analizadas como pendientes específicas. La

metodología para el análisis del segmento de dos direcciones aplica para ambas direcciones

de viajes combinadas.

Los segmentos direccionales se enfocan en una dirección de viaje de una carretera de

dos carriles con secciones transversales homogéneas y una demanda relativamente

constante de volumen y mezcla de vehículos. Cualquier segmento de carretera puede ser

evaluado con el procedimiento de segmento direccional, pero el análisis separado por

dirección de viaje puede ser particularmente apropiado para pendientes empinadas y para

segmentos que contengan carriles para rebasar.

El análisis operacional de los segmentos direccionales aplica para terrenos planos u

ondulados y pendientes específicas. Cuando solo una dirección de viaje es analizada bajo

la metodología de segmento de dos direcciones, debe usarse el procedimiento para

segmento direccional en terrenos planos u ondulados. Todos los segmentos direccionales

en terrenos montañosos y todas las pendientes de 3% o más con longitudes de 1.0 km o más

debe ser analizado como pendiente específica.

La metodología para el análisis de pendientes específicas se explica en el Capítulo V de

este documento.

Las medidas de desempeño determinadas por la metodología de segmentos

direccionales aplican solamente para la dirección de viaje que está siendo analizada. Sin

embargo, las medidas de desempeño del tráfico para el análisis direccional están

influenciadas por la tasa de flujo y las características del tráfico de la dirección opuesta.



RESUMEN DE LAS LIMITACIONES DE LA METODOLOGÍA

Algunas carreteras de dos carriles, particularmente aquellas que involucran la

interacción entre varios carriles para rebasar o para ascender, son muy complejos para ser

tratados con los procedimientos de esta metodología.

El análisis operacional de esta metodología tampoco aplica para carreteras de dos

carriles con intersecciones semaforizadas. Las intersecciones semaforizadas aisladas en

carreteras de dos carriles deben ser analizadas con la metodología del Capítulo 16

“Intersecciones Semaforizadas” del Manual de Capacidad Vial 2000.

Las carreteras de dos carriles en áreas urbanas y suburbanas con múltiples

intersecciones semaforizadas espaciadas cada 3.2 km o menos pueden ser evaluadas con la

metodología del Capítulo 15 “Calles Urbanas” del Manual de Capacidad Vial 2000.



1.2. Metodología

La Figura 2.1 resume la metodología básica para las carreteras de dos carriles.

FIGURA 2.1. METODOLOGÍA PARA LAS CARRETERAS DE DOS CARRILES. (Exhibit 20.1)

Datos:

Datos Geométricos

Volumen de demanda

Velocidad medida en campo (SFM) o

velocidad de flujo libre base (BFFS)

Velocidad Promedio

Porcentaje de tiempo que se gasta

siguiendo otro vehículo

Ajuste de BFFS:

Ancho de carril

Ancho de hombros

Densidad de puntos de acceso

Ajuste de SFM:

Tasa de flujo

Vehículos pesados

Calcular velocidad

de flujo libre

Ajuste de volumen de demanda

para velocidad promedio:

Factor de hora pico

Vehículos pesados

Pendientes

Calcular tasa de flujo

Calcular velocidad promedio

de viaje

Ajuste de volumen de demanda

para porcentaje de tiempo que

se gasta siguiendo otro

vehículo:

Factor de hora pico

Vehículos pesados

Pendientes


Calcular velocidad promedio

de viaje

Determinar Nivel de Servicio y otras

medidas de desempeño

Clase I

Clase II



CAPACIDAD

La capacidad de una carretera de dos carriles es de 1,700 pc/h para cada dirección de

viaje por tanto la capacidad no debe exceder 3,200 pc/h para ambas direcciones de viaje

combinadas. Para longitudes cortas de carreteras de dos carriles, como túneles o puentes,

una capacidad de 3,200 a 3,400 pc/h para ambas direcciones de viajes combinadas puede

ser aceptada pero no puede ser esperada para una longitud extensa.

NIVEL DE SERVICIO

Las medidas de servicio para carreteras de dos carriles están definidas por la velocidad

promedio de viaje (ATS) y el porcentaje de tiempo que se gasta siguiendo otro vehículo

(PTSF). En carreteras Clase I, una movilidad eficiente es de gran importancia y el nivel de

servicio (LOS) es definido en términos del PTSF y el ATS. En carreteras Clase II, la

movilidad es menos crítica y el LOS es definido solamente en términos del PTSF sin

considerar ATS.

Los criterios de LOS mostrados en las Tablas 2.1 y 2.2, así como en la Figura 2.2

aplican a todos los tipos de carreteras de dos carriles.

TABLA 2.1. CRITERIOS DE NIVEL DE SERVICIO PARA CARRETERAS DE DOS CARRILES

CLASE I. (Exhibit 20.2)

LOS

Porcentaje de Tiempo que se gasta

siguiendo otro vehículo

PTSF

Velocidad promedio de

viaje

ATS (km/h)

A < 35 > 90

B > 35-50 > 80-90

C > 50-65 > 70-80

D > 65-80 > 60-70

E > 80 < 60

Nota: El LOS F aplica siempre que la tasa de flujo exceda la capacidad del segmento



FIGURA 2.2. CRITERIOS DE NIVEL DE SERVICIO (GRÁFICO) PARA CARRETERAS DE DOS

CARRILES CLASE I. (Exhibit 20.3)

TABLA 2.2. CRITERIOS DE NIVEL DE SERVICIO PARA CARRETERAS DE DOS CARRILES

CLASE II. (Exhibit 20.4)

LOS

Porcentaje de Tiempo que se

gasta siguiendo otro vehículo

PTSF

A < 40

B > 40-55

C > 55-70

D > 70-85

E > 85

Nota: El LOS F aplica siempre que la tasa de flujo exceda la capacidad del segmento



1.2.1. SEGMENTOS DE DOS DIRECCIONES

Recordar que esta metodología aplica para terreno clasificado como plano u ondulado

según se describe más adelante. Para terreno montañoso aplica el análisis operacional

basado en la metodología de pendientes específicas.

El análisis operacional de segmentos de dos direcciones para una carretera de dos

carriles involucra varios pasos, los cuales serán descritos a continuación:

A. Determinación de la Velocidad de Flujo Libre

Para determinar la velocidad de flujo libre (FFS por sus siglas en inglés de Free-Flow

Speed) en una carretera de dos carriles se pueden utilizar dos métodos generales:

A.1. Medida en campo:

La FFS de una carretera puede ser determinada directamente de un estudio de velocidad

realizada en campo. De este modo si se tiene la velocidad medida en campo (SFM por sus

siglas en inglés de Speed Field Measured), la FFS puede ser calculada de estos datos de

campo como se muestra en la Ecuación 2.1

(2.1)(Ec. 20-1)

Donde

FFS = Velocidad de flujo libre estimada (km/h)

SFM = Velocidad del tráfico medida en campo (km/h)

Vf = Tasa de flujo observada para el periodo cuando los datos de campo fueron

obtenidos (veh/h)

fHV = factor de ajuste por vehículos pesados, determinado como se muestra en la

Ecuación 2.4.

A.2. Velocidad de flujo libre estimada:

La FFS puede ser estimada indirectamente si no hay datos de campo disponibles. Este

es un mayor reto para las carreteras de dos carriles que para otros tipos de infraestructuras



de flujo ininterrumpido debido a que la FFS para una carretera de dos carriles puede variar

en un rango de 70 a 110 km/h.

Para determinar FFS, el analista debe caracterizar las condiciones de operación de la

infraestructura en términos de la velocidad de flujo libre base (BFFS por sus siglas en

inglés de Base Free-Flow Speed). La velocidad de diseño y la velocidad establecida como

límites de velocidad que se marcan en la señalización vertical a orillas de las carreteras

pueden ser consideradas para determinar la BFFS. Una vez que la BFFS es estimada, se

procede a ser ajustada por los efectos del ancho de carril, ancho de hombro y densidad de

puntos de acceso. La FFS es estimada usando la Ecuación 2.2.

(2.2)(Ec. 20-2)

Donde


BFFS = Velocidad de flujo libre base (km/h)

fLS = Ajuste por ancho de carril y hombros (Ver Tabla 2.3)

fA = Ajuste por puntos de acceso (Ver Tabla 2.4). La densidad de puntos

de acceso se encuentra dividiendo el número total de intersecciones o

caminos en ambos lados del segmento de la carretera, entre la longitud del

segmento, en kilómetros.

TABLA 2.3. AJUSTE (fLS) POR ANCHO DE CARRIL Y HOMBROS. (Exhibit 20.5)

Ancho de Carril

(m)

Reducción en FFS (km/h)

Ancho de Hombro (m)

> 0.0 < 0.6 > 0.6 < 1.2 > 1.2 < 1.8 > 1.8

2.7 < 3.0 10.3 7.7 5.6 3.5

> 3.0 < 3.3 8.5 5.9 3.8 1.7

> 3.3 < 3.6 7.5 4.9 2.8 0.7

> 3.6 6.8 4.2 2.1 0.0



TABLA 2.4. AJUSTE (fA) POR DENSIDAD DE PUNTOS DE ACCESO. (Exhibit 20.6)

Puntos de Acceso por km Reducción en FFS (km/h)

0 0.0

6 4.0

12 8.0

18 12.0

> 24 16.0

B. Determinación de la Tasa de Flujo de Demanda

El volumen de demanda horario debe ser ajustado por tres factores, ya sea que este

basado en conteos vehiculares o estimada, para llegar a la tasa de flujo equivalente a

vehículos de pasajeros usado en el análisis de del LOS. Estos tres ajustes son el Factor de

Hora Pico (por sus siglas en inglés PHF de Peak-Hour Factor), el factor de ajuste por

pendiente y el factor de ajuste por vehículos pesados. Estos ajustes son aplicados de

acuerdo a la Ecuación 2.3.

(2.3)(Ec. 20-3)

Donde:

vp = Tasa de flujo equivalente en autos de pasajeros para los 15 minutos

de mayor volumen de la hora pico (pc/h)

V = Volumen de demanda para la hora pico completa (veh/h)

PHF = Factor de Hora Pico

fG = factor de ajuste por pendientes

fHV = factor de ajuste por vehículos pesados

FACTOR DE HORA PICO

El PHF representa la variación del flujo vehicular en una hora. El PHF puede ser

calculado a partir de datos de campo, o pueden ser seleccionados valores apropiados por



omisión de los valores tabulados que se presentan en el Capítulo 12 del HCM2000, estos

valores son presentados en la Tabla 2.5:

TABLA 2.5. VALORES POR OMISIÓN DEL PHF

Área PHF

Rural 0.88

Urbana 0.92

FACTOR DE AJUSTE POR PENDIENTE

El factor de ajuste por pendiente, fG, toma en cuenta el efecto del terreno sobre la

velocidad de viaje y el porcentaje de tiempo que se gasta en seguir a otro vehículo, aun si

no hay vehículos pesados presentes. El valor del factor de ajuste por pendiente se lista en la

Tabla 2.6 para estimar la velocidad promedio de viaje y en la Tabla 2.7 para estimar el

porcentaje de tiempo que se gasta siguiendo otro vehículo.

TABLA 2.6. FACTOR DE AJUSTE POR PENDIENTE (fG) PARA DETERMINAR LA VELOCIDAD EN

SEGMENTOS DE DOS DIRECCIONES Y SEGMENTO DIRECCIONAL. (Exhibit 20.7)

PARA CARRETERAS DE DOS CARRILES CLASE I

Rango de la Tasa de Flujo

para las dos direcciones

(pc/h)

Rango de la Tasa

de Flujo por

dirección (pc/h)

Tipo de Terreno

Plano Ondulado

0 – 600 0 – 300 1.00 0.71

> 600 – 1200 > 300 – 600 1.00 0.93

> 1200 > 600 1.00 0.99

TABLA 2.7. FACTOR DE AJUSTE POR PENDIENTE (fG) PARA DETERMINAR EL PTSF EN

SEGMENTOS DE DOS DIRECCIONES Y SEGMENTO DIRECCIONAL. (Exhibit 20.8)

PARA CARRETERAS DE DOS CARRILES CLASE I y CLASE II

Rango de la Tasa de Flujo

para las dos direcciones

(pc/h)

Rango de la Tasa

de Flujo por

dirección (pc/h)

Tipo de Terreno

Plano Ondulado

0 – 600 0 – 300 1.00 0.77

> 600 – 1200 > 300 – 600 1.00 0.94

> 1200 > 600 1.00 1.00



AJUSTE POR VEHÍCULO PESADO

La presencia de vehículos pesados en la corriente vehicular hace que decrezca el FFS,

debido a que en condiciones base se asume que la corriente vehicular sólo consiste de

vehículos de pasajeros. Por tanto, los volúmenes de tráfico deben ser ajustados a una tasa

de flujo expresado en vehículos de pasajeros por hora (pc/h).

El ajuste por vehículos pesados considera los camiones y vehículos recreacionales, los

buses están incluidos con los camiones. Los equivalentes en vehículos de pasajeros para

segmentos de dos direcciones están determinados en la Tabla 2.8 para estimar la velocidad,

en la Tabla 2.9 para estimar el porcentaje de tiempo que se gasta siguiendo otro vehículo.

TABLA 2.8. EQUIVALENTE DE VEHÍCULOS DE PASAJEROS PARA CAMIONES Y VEHÍCULOS

RECREACIONALES PARA DETERMINAR LA VELOCIDAD EN SEGMENTOS DE DOS

DIRECCIONES Y SEGMENTO DIRECCIONAL. (Exhibit 20.9)


Tipo de

Vehículos

Rango de la Tasa de

Flujo para las dos

direcciones (pc/h)

Rango de la Tasa

de Flujo por

dirección (pc/h)

Tipo de Terreno

Plano Ondulado

0 – 600 0 – 300 1.7 2.5

Camiones, ET > 600 – 1200 > 300 – 600 1.2 1.9

> 1200 > 600 1.1 1.5

0 – 600 0 – 300 1.0 1.1

RV’s, ER > 600 – 1200 > 300 – 600 1.0 1.1

> 1200 > 600 1.0 1.1



TABLA 2.9. EQUIVALENTE DE VEHÍCULOS DE PASAJEROS PARA CAMIONES Y VEHÍCULOS

RECREACIONALES PARA DETERMINAR PTSF EN SEGMENTOS DE DOS DIRECCIONES Y

SEGMENTO DIRECCIONAL. (Exhibit 20.10)


Tipo de

Vehículos

Rango de la Tasa de

Flujo para las dos

direcciones (pc/h)

Rango de la Tasa

de Flujo por

dirección (pc/h)

Tipo de Terreno

Plano Ondulado

0 – 600 0 – 300 1.1 1.8

Camiones, ET > 600 – 1200 > 300 – 600 1.1 1.5

> 1200 > 600 1.0 1.0

0 – 600 0 – 300 1.0 1.0

RV’s, ER > 600 – 1200 > 300 – 600 1.0 1.0

> 1200 > 600 1.0 1.0

Terreno Plano

El terreno plano es cualquier combinación de alineamientos verticales y horizontales

que permite a los vehículos pesados mantener aproximadamente la misma velocidad que un

vehículo de pasajeros, esto generalmente incluye pendientes cortas de no más de 1 ó 2

porciento.

Terreno Ondulado

El terreno ondulado es cualquier combinación de alineamientos verticales y

horizontales que provoca que los vehículos pesados reduzcan substancialmente su

velocidad por debajo de la de los vehículos de pasajeros pero no a una velocidad muy lenta,

esto incluye pendientes de longitudes cortas a medianas de no más de 4 porciento.

Segmentos con longitudes substanciales con pendientes de más de 4 porciento deben ser

analizados con los procedimientos de pendientes específicas para segmentos direccionales.

Factor de Ajuste por Vehículos Pesados

Una vez que los valores de ET y ER han sido determinados, el factor de ajuste por

vehículos pesados puede ser calculado usando la Ecuación 2.4.



(2.4)(Ec. 20-4)

Donde:

PT = Proporción de camiones en el flujo vehicular, expresado como

decimal

PR = Proporción de vehículos recreacionales en el flujo vehicular,

expresado como decimal

ET = Equivalente en vehículos de pasajeros para camiones, obtenido de la

Tabla 2.8 ó 2.9

ER = Equivalente en vehículos de pasajeros para vehículos recreacionales,

obtenido de la Tabla 2.8 ó 2.9

Cálculos Iterativos

Las Tablas de 2.6 a 2.9 clasificadas según la tasa de flujo, sin embargo, hasta que la

Ecuación 2.3 sea aplicada la tasa de flujo no es conocida. Por lo tanto, una aproximación

iterativa debe ser aplicada para determinar la tasa de flujo equivalente en vehículos de

pasajeros vp, y de ahí, tanto la velocidad de viaje y el porcentaje de tiempo que se gasta

siguiendo otro vehículo.

Primero, se determina la tasa de flujo en veh/h con la fórmula V/PHF. Segundo, se

seleccionan valores de fG, ET y ER apropiados de las tablas según la tasa de flujo calculada.

Entonces, se determina el vp con estos valores usando la Ecuación 2.3 y 2.4. Si el valor

calculado de vp es menor que el límite superior del rango de la tasa de flujo seleccionado

para los cuales fG, ET y ER fueron determinados, entonces el valor de vp debe ser usado. Si

el vp es mayor que el límite superior del rango de la tasa de flujo seleccionado, se repite el

proceso para el rango mayor sucesivo hasta que un valor aceptable de vp sea encontrado.

C. Determinación de la Velocidad Promedio de Viaje

La velocidad promedio de viaje es estimada de FFS, la tasa de flujo de demanda y un

factor de ajuste para el porcentaje de zonas de no pasar.



La velocidad promedio de viaje se estima usando la Ecuación 2.5.

(2.5)(Ec. 20-5)

Donde:

ATS = Velocidad promedio de viaje para ambas direcciones de viaje

combinadas (km/h)

fnp = Ajuste por porcentaje de zonas de no pasar (Ver Tabla 2.10)

vp = Tasa de flujo equivalente en vehículos de pasajeros para los 15

minutos de mayor flujo de la hora pico (pc/h)

La FFS usado en la Ecuación 2.5 es el valor estimado con la Ecuación 2.1 ó 2.2

TABLA 2.10. AJUSTE (fnp) POR EFECTO DE LAS ZONAS DE NO PASAR EN LA ATS EN

SEGMENTOS DE DOS DIRECCIONES. (Exhibit 20.11)


Tasa de Flujo en dos

direcciones, vp (pc/h)

Reducción en la Velocidad Promedio de Viaje

Zonas de No Pasar (%)

0 20 40 60 80 100

0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0

200 0.0 1.0 2.3 3.8 4.2 5.6

400 0.0 2.7 4.3 5.7 6.3 7.3

600 0.0 2.5 3.8 4.9 5.5 6.2

800 0.0 2.2 3.1 3.9 4.3 4.9

1000 0.0 1.8 2.5 3.2 3.6 4.2

1200 0.0 1.3 2.0 2.6 3.0 3.4

1400 0.0 0.9 1.4 1.9 2.3 2.7

1600 0.0 0.9 1.3 1.7 2.1 2.4

1800 0.0 0.8 1.1 1.6 1.8 2.1

2000 0.0 0.8 1.0 1.4 1.6 1.8

2200 0.0 0.8 1.0 1.4 1.5 1.7

2400 0.0 0.8 1.0 1.3 1.5 1.7

2600 0.0 0.8 1.0 1.3 1.4 1.6

2800 0.0 0.8 1.0 1.2 1.3 1.4

3000 0.0 0.8 0.9 1.1 1.1 1.3

3200 0.0 0.8 0.9 1.0 1.0 1.1



D. Determinación del Porcentaje de Tiempo que se Gasta Siguiendo Otro Vehículo

El porcentaje de tiempo que se gasta siguiendo otro vehículo se calcula usando la

Ecuación 2.6.

(2.6)(Ec. 20-6)

Donde:

PTSF = Porcentaje de tiempo que se gasta siguiendo otro vehículo.

BPTSF= Porcentaje de tiempo base que se gasta siguiendo otro vehículo para

ambas direcciones de viaje combinadas, se calcula utilizan la Ecuación 2.7.

(2.7)(Ec. 20-7)

fd/np = Ajuste por el efecto combinado de la distribución direccional del

tráfico y del porcentaje de zonas de no pasar sobre el porcentaje de tiempo

que se gasta siguiendo otro vehículo (Ver Tabla 2.11)

E. Determinación del Nivel de Servicio

En primer paso en la determinación del Nivel de Servicio (LOS) es comparar la tasa de

flujo equivalente en vehículos de pasajeros (vp) con la capacidad de las dos direcciones de

3,200 pc/h. Si vp es mayor que la capacidad, entonces la carretera está sobresaturada y el

LOS es F. Similarmente, si la tasa de flujo de demanda en cualquier dirección de viaje (sea

determinada de la tasa de flujo en dos direcciones y la distribución direccional) es mayor de

1,700 pc/h, entonces la carretera es sobresaturada y el LOS es F. En el LOS F, el PTSF es

cercano a 100% y las velocidades son altamente variables y difíciles de estimar.

Cuando un segmento de infraestructura Clase I tiene una demanda menor que la

capacidad, el LOS se determina ubicando un punto sobre la Figura 2.2, que corresponde al

PTSF estimado y al ATS. Si un segmento de infraestructura Clase II tiene una demanda

menor que la capacidad, el LOS se determina comparando el PTSF con los criterios de la

Tabla 2.2



TABLA 2.11. AJUSTE (fd/np) POR EL EFECTO COMBINADO DE LA DISTRIBUCIÓN DIRECCIONAL

DEL TRÁFICO Y EL PORCENTAJE DE ZONAS DE NO PASAR SOBRE EL PTSF EN SEGMENTOS

DE DOS DIRECCIONES. (Exhibit 20.12 Actualizada)


Tasa de Flujo en

dos direcciones,

vp (pc/h)

Incremento en PTSF (%)


0 20 40 60 80 100

Distribución Direccional = 50/50

< 200 9.0 29.2 43.4 49.4 51.0 52.6

400 16.2 41.0 54.2 61.6 63.8 65.8

600 15.8 38.2 47.8 53.2 55.2 56.8

800 15.8 33.8 40.4 44.0 44.8 46.6

1400 12.8 20.0 23.8 26.2 27.4 28.6

2000 10.0 13.6 15.8 17.4 18.2 18.8

2600 5.5 7.7 8.7 9.5 10.1 10.3

3200 3.3 4.7 5.1 5.5 5.7 6.1


< 200 11.0 30.6 41.0 51.2 52.3 53.5

400 14.6 36.1 44.8 53.4 55.0 56.3

600 14.8 36.9 44.0 51.1 52.8 54.6

800 13.6 28.2 33.4 38.6 39.9 41.3

1400 11.8 18.9 22.1 25.4 26.4 27.3

2000 9.1 13.5 15.6 16.0 16.8 17.3

> 2600 5.9 7.7 8.6 9.6 10.0 10.2


< 200 9.9 28.1 38.0 47.8 48.5 49.0

400 10.6 30.3 38.6 46.7 47.7 48.8

600 10.9 30.9 37.5 43.9 45.4 47.0

800 10.3 23.6 28.4 33.3 34.5 35.5

1400 8.0 14.6 17.7 20.8 21.6 22.3

> 2000 7.3 9.7 15.7 13.3 14.0 14.5


< 200 8.9 27.1 37.1 47.0 47.4 47.9

400 6.6 26.1 34.5 42.7 43.5 44.1

600 4.0 24.5 31.3 38.1 39.1 40.0

800 4.8 18.5 23.5 28.4 29.1 29.8

1400 3.5 10.3 13.3 16.3 16.9 32.2

> 2000 3.5 7.0 8.5 10.1 10.4 10.7


< 200 4.6 24.1 33.6 43.1 43.4 43.6

400 0.0 20.2 28.3 36.3 36.7 37.0

600 -3.1 16.8 23.5 30.1 30.6 31.1

800 -2.8 10.5 15.2 19.9 20.3 20.8

< 1400 -1.2 5.5 8.3 11.0 11.5 11.9



F. Otras Medidas de Desempeño

La relación v/c para un segmento de dos direcciones puede ser calculado usando la

Ecuación 2.8. (2.8)(Ec. 20-8)

Donde:

v/c = Relación volumen-capacidad

c = Capacidad del segmento de dos direcciones (normalmente 3,200

pc/h) para un segmento de dos direcciones combinadas y 1,700 para un

segmento direccional)

vp = Tasa de flujo equivalente en vehículos de pasajeros para os 15

minutos de mayor volumen en la hora pico (pc/h)

El viaje total sobre el segmento de dos direcciones durante los 15 minutos de mayor

volumen en la hora pico se calcula usando la Ecuación 2.9.

(2.9)(Ec. 20-9)

Donde:

VkmT15 = Viaje total en el segmento de análisis durante los 15 min de mayor

volumen en la hora pico (veh-km).

Lt = Longitud total del segmento de análisis (km)

El viaje total en el segmento de dos direcciones durante la hora pico se calcula usando

la Ecuación 2.10

(2.10)(Ec. 20-10)

Donde:

VkmT60 = Viaje total en el segmento de análisis durante la hora pico (veh-km)



La ecuación 2.11 puede ser usada para calcular el tiempo total de viaje durante los 15

minutos de mayor volumen en la hora pico, usando la Ecuación 2.5 y 2.9

(2.11)(Ec. 20-11)

Donde:

TT15 = Tiempo total de viaje para todos los vehículos en el segmento de

análisis durante los 15 min de mayor volumen en la hora pico (veh-h)

1.2.2. SEGMENTOS DIRECCIONALES

La metodología para segmentos direccionales es análoga a la metodología para

segmentos de dos direcciones, excepto que éste estima las medidas de desempeño del

tráfico y el LOS para una dirección de viaje a la vez.

La metodología para el segmento direccional aplica para terrenos planos u ondulados,

usualmente en secciones de carretera de al menos 3.0 km. Cualquier pendiente de 3

porciento o más y al menos 1.0 km de longitud debe ser tratado con los procedimientos

para pendientes específicas. Terrenos montañosos son llevados a través de un análisis

individual de pendientes positivas o negativas.

Es decir, el análisis direccional usualmente es aplicado para segmentos de > 3 km, o

para pendientes > 3% y > 1 km de longitud.

A. Determinación de FFS

El primer paso en el análisis de un segmento direccional es el determinar FFS, usando

los métodos para los segmentos de dos direcciones. Estos métodos deben ser aplicados

sobre la bases de una dirección en lugar de las dos direcciones combinadas.



B. Determinación de la Tasa de Flujo de Demanda

La tasa de flujo de demanda para los 15 min de mayor volumen en la hora pico en la

dirección de análisis es determinada con la Ecuación 2.12, la cual es análoga a la Ecuación

2.3.

(2.12)(Ec. 20-12)

Donde:

vd = Tasa de flujo equivalente en autos de pasajeros para los 15 minutos

de mayor volumen de la hora pico, en la dirección analizada, (pc/h)

V = Volumen de demanda para la hora pico completa, en la dirección

analizada, (veh/h)

fG = factor de ajuste por pendientes


El análisis direccional requiere considerar la tasa de flujo de demanda en la dirección

opuesta. La tasa de flujo de demanda de la dirección opuesta se calcula con la Ecuación

2.13, la cual es análoga a la Ecuación 2.12

(2.13)(Ec. 20-13)

Donde:

vo = Tasa de flujo equivalente en autos de pasajeros para los 15 minutos

de mayor volumen de la hora pico, en la dirección opuesta a la analizada,

(pc/h)

Vo = Volumen de demanda para la hora pico completa, en la dirección

opuesta a la analizada, (veh/h)

Los valores de PHF y fHV usados en la ecuación 2.13 también deben aplicar a la

dirección opuesta de viaje.



FACTOR DE HORA PICO

El PHF usado en los procedimientos para segmentos direccionales debe ser la misma a

aquella aplicada a una sola dirección de viaje. Si es posible, el PHF debe ser determinado

de datos de campo locales, pero si no son disponibles se pueden usar los valores mostrados

en la Tabla 2.5.

FACTOR DE AJUSTE POR PENDIENTE Y VEHÍCULOS PESADOS

El ajuste por presencia de vehículos pesados en un segmento direccionales es análogo a

aquel para segmento de dos direcciones. Sin embargo, el procedimiento para determinar

los valores de ET y ER difiere para los segmentos direccionales y las pendientes específicas.

Los valores de ET y ER para segmentos direccionales terrenos planos u ondulados son

determinados de las Tablas 2.8 y 2.9 basados en la metodología de segmento de dos

direcciones. Para segmentos direccionales, el valor del factor de ajuste por pendiente, fG

esta dado en las Tablas 2.6 y 2.7.

Análisis de Pendientes Positivas

Cualquier pendiente positiva de 3% o más de y una longitud de 0.4 km o más debe ser

analizada como pendiente positiva específica; sin embargo, cualquier pendiente de 3% o

más y una longitud de 1.0 km o más debe ser analizada como pendiente positiva específica.

Esto incluye todas las pendientes positivas de segmentos direccionales en terreno

montañoso. Si las pendientes varían, deben ser analizadas como un pendiente simple

compuestas, usando un promedio que se calcula dividiendo el cambio total de elevación

entre la longitud total de la pendiente y expresando el resultado como porcentaje según la

Ecuación 2.14

(2.14)

Donde:



gprom = Pendiente promedio (%)

li = Longitud de cada pendiente

gi = Pendientes individuales

Análisis de Pendientes Negativas

Cualquier pendiente negativa de 3% o más y una longitud de 1.0 km o más debe ser

analizado como pendiente negativa específica. Esto incluye todas las pendientes negativas

de segmentos direccionales en terrenos montañosos. Si las pendientes varían, deben ser

analizadas como una pendiente simple compuesta calculada según la Ecuación 2.14

Para la mayoría de las pendientes específicas negativas el factor de ajuste por

pendientes (fG) es 1.0 y el factor de ajuste por vehículos pesados (fHV) es determinado con

las equivalencias de vehículos de pasajeros de las Tablas 2.8 y 2.9

Algunas pendientes negativas específicas son lo suficientemente largas y empinadas

que algunos vehículos pesados pueden viajar a velocidad de arrastre para evitar perder el

control. Cuando esto ocurre, el factor de ajuste por presencia de vehículos pesados fHV,

usado para determinar ATS debe estar basado en la Ecuación 2.15 en lugar de la Ecuación

2.4.

(2.15)(Ec. 20-14)

Donde:

PTC = Porción (expresada como decimal) de todos los camiones en el flujo

vehicular que viajan a velocidad de arrastre en una pendiente específica

negativa.

ETC = Equivalente en vehículos de pasajeros para camiones viajando a

velocidad de arrastre, obtenido de la Tabla 2.12



TABLA 2.12. EQUIVALENTE EN VEHÍCULOS DE PASAJEROS PARA ESTIMAR EL EFECTO

SOBRE ATS EN CAMIONES QUE OPERAN A VELOCIDAD DE ARRASTRE EN PENDIENTES

NEGATIVAS LARGAS Y EMPINADAS. (Exhibit 20.18)

Diferencia entre

FFS y Velocidad

de Arrastre (km/h)

Equivalente para Camiones a Velocidad de Arrastre, ETC

Rango de Tasa de Flujo Direccional, vd (pc/h)

0 – 300 > 300 – 600 > 600

< 20 4.4 2.8 1.4

40 14.3 9.6 5.7

> 60 34.1 23.1 13.0

Debido a que la definición de pendientes específicas positivas y negativas son similares,

la dirección opuesta de de cualquier pendiente específica positiva debe ser analizada como

pendiente específica negativa.

Los valores del factor fG de ajuste por pendiente usados para estimar ATS para

pendientes específicas, son presentados en la Tabla 2.13; los valores de este factor para

estimar el PTSF para las pendientes específicas se presentan en la Tabla 2.14.

El equivalente en vehículos de pasajeros para camiones (ET) usados para calcular ATS

y PTSF se presentan en la Tabla 2.15 y 2.16 respectivamente. La Tabla 2.17 presenta los

valores del equivalente en vehículos de pasajeros para vehículos recreacionales (ER) para

calcular el ATS en pendientes específicas. Para estimar el PTSF, ER siempre es 1.0. como

se muestra en la Tabla 2.16.



TABLA 2.13. FACTOR DE AJUSTE POR PENDIENTE (fG) PARA ESTIMAR ATS EN PENDIENTES

ESPECÍFICAS PARA CARRETERAS DE DOS CARRILES CLASE I. (Exhibit 20.13)

Pendiente

(%)

Longitud de

la Pendiente

(km)

Factor de Ajuste por Pendiente, fG

Rango de la Tasa de Flujo Direccional vd (pc/h)

0 – 300 > 300 – 600 > 600

> 3.0 < 3.5

0.4 0.81 1.00 1.00

0.8 0.79 1.00 1.00

1.2 0.77 1.00 1.00

1.6 0.76 1.00 1.00

2.4 0.75 0.99 1.00

3.2 0.75 0.97 1.00

4.8 0.75 0.95 0.97

> 6.4 0.75 0.94 0.95

> 3.5 < 4.5

0.4 0.79 1.00 1.00

0.8 0.76 1.00 1.00

1.2 0.72 1.00 1.00

1.6 0.69 0.93 1.00

2.4 0.68 0.92 1.00

3.2 0.66 0.91 1.00

4.8 0.65 0.91 0.96

> 6.4 0.65 0.90 0.96

> 4.5 < 5.5

0.4 0.75 1.00 1.00

0.8 0.65 0.93 1.00

1.2 0.60 0.89 1.00

1.6 0.59 0.89 1.00

2.4 0.57 0.86 0.99

3.2 0.56 0.85 0.98

4.8 0.56 0.84 0.97

> 6.4 0.55 0.82 0.93

> 5.5 < 6.5

0.4 0.63 0.91 1.00

0.8 0.57 0.85 0.99

1.2 0.52 0.83 0.97

1.6 0.51 0.79 0.97

2.4 0.49 0.78 0.95

3.2 0.48 0.78 0.94

4.8 0.46 0.76 0.93

> 6.4 0.45 0.76 0.93

> 6.5

0.4 0.59 0.86 0.98

0.8 0.48 0.76 0.94

1.2 0.44 0.74 0.91

1.6 0.41 0.70 0.91

2.4 0.40 0.67 0.91

3.2 0.39 0.67 0.89

4.8 0.39 0.66 0.88

> 6.4 0.38 0.66 0.87



TABLA 2.14. FACTOR DE AJUSTE POR PENDIENTE (fG) PARA ESTIMAR PTSF EN PENDIENTES

ESPECÍFICAS PARA CARRETERAS DE DOS CARRILES CLASE I y CLASE II. (Exhibit 20.14)

Pendiente

(%)

Longitud de

la Pendiente

(km)

Factor de Ajuste por Pendiente, fG


0 – 300 > 300 – 600 > 600

> 3.0 < 3.5

0.4 1.00 0.92 0.92

0.8 1.00 0.93 0.93

1.2 1.00 0.93 0.93

1.6 1.00 0.93 0.93

2.4 1.00 0.94 0.94

3.2 1.00 0.95 0.95

4.8 1.00 0.97 0.96

> 6.4 1.00 1.00 0.97

> 3.5 < 4.5

0.4 1.00 0.94 0.92

0.8 1.00 0.97 0.96

1.2 1.00 0.97 0.96

1.6 1.00 0.97 0.97

2.4 1.00 0.97 0.97

3.2 1.00 0.98 0.98

4.8 1.00 1.00 1.00

> 6.4 1.00 1.00 1.00

> 4.5 < 5.5

0.4 1.00 1.00 0.97

0.8 1.00 1.00 1.00

1.2 1.00 1.00 1.00

1.6 1.00 1.00 1.00

2.4 1.00 1.00 1.00

3.2 1.00 1.00 1.00

4.8 1.00 1.00 1.00

> 6.4 1.00 1.00 1.00

> 5.5 < 6.5

0.4 1.00 1.00 1.00

0.8 1.00 1.00 1.00

1.2 1.00 1.00 1.00

1.6 1.00 1.00 1.00

2.4 1.00 1.00 1.00

3.2 1.00 1.00 1.00

4.8 1.00 1.00 1.00

> 6.4 1.00 1.00 1.00

> 6.5

0.4 1.00 1.00 1.00

0.8 1.00 1.00 1.00

1.2 1.00 1.00 1.00

1.6 1.00 1.00 1.00

2.4 1.00 1.00 1.00

3.2 1.00 1.00 1.00

4.8 1.00 1.00 1.00

> 6.4 1.00 1.00 1.00



TABLA 2.15. EQ. EN VEH. DE PASAJEROS PARA CAMIONES (ET) PARA ESTIMAR ATS EN

PENDIENTES ESPECÍFICAS EN CARRETERAS DE DOS CARRILES CLASE I. (Exhibit 20.15)

Pendiente

(%)

Longitud de

la Pendiente

(km)

Equivalente en Vehículos de Pasajeros para Camiones, ET


0 – 300 > 300 – 600 > 600

> 3.0 < 3.5

0.4 2.5 1.9 1.5

0.8 3.5 2.8 2.3

1.2 4.5 3.9 2.9

1.6 5.1 4.6 3.5

2.4 6.1 5.5 4.1

3.2 7.1 5.9 4.7

4.8 8.2 6.7 5.3

> 6.4 9.1 7.5 5.7

> 3.5 < 4.5

0.4 3.6 2.4 1.9

0.8 5.4 4.6 3.4

1.2 6.4 6.6 4.6

1.6 7.7 6.9 5.9

2.4 9.4 8.3 7.1

3.2 10.2 9.6 8.1

4.8 11.3 11.0 8.9

> 6.4 12.3 11.9 9.7

> 4.5 < 5.5

0.4 4.2 3.7 2.6

0.8 6.0 6.0 5.1

1.2 7.5 7.5 7.5

1.6 9.2 9.0 8.9

2.4 10.6 10.5 10.3

3.2 11.8 11.7 11.3

4.8 13.7 13.5 12.4

> 6.4 15.3 15.0 12.5

> 5.5 < 6.5

0.4 4.7 4.1 3.5

0.8 7.2 7.2 7.2

1.2 9.1 9.1 9.1

1.6 10.3 10.3 10.2

2.4 11.9 11.8 11.7

3.2 12.8 12.7 12.6

4.8 14.4 14.3 14.2

> 6.4 15.4 15.2 15.0

> 6.5

0.4 5.1 4.8 4.6

0.8 7.8 7.8 7.8

1.2 9.8 9.8 9.8

1.6 10.4 10.4 10.3

2.4 12.0 11.9 11.8

3.2 12.9 12.8 12.7

4.8 14.5 14.4 14.3

> 6.4 15.4 15.3 15.2



TABLA 2.16. EQUIVALENTE EN VEHÍCULOS DE PASAJEROS PARA CAMIONES (ET) Y

VEHÍCULOS RECREACIONALES (ER) PARA ESTIMAR PTSF EN PENDIENTES ESPECÍFICAS

PARA CARRETERAS DE DOS CARRILES CLASE I y CLASE II. (Exhibit 20.16)

Pendiente

(%)

Longitud de

Pendiente

(km)

Equivalente para Camiones, ET

RVs, ER Rango de Tasa de Flujo Direccional vd (pc/h)

0 – 300 > 300 – 600 > 600

> 3.0 < 3.5

0.4 1.0 1.0 1.0 1.0

0.8 1.0 1.0 1.0 1.0

1.2 1.0 1.0 1.0 1.0

1.6 1.0 1.0 1.0 1.0

2.4 1.0 1.0 1.0 1.0

3.2 1.0 1.0 1.0 1.0

4.8 1.4 1.0 1.0 1.0

> 6.4 1.5 1.0 1.0 1.0

> 3.5 < 4.5

0.4 1.0 1.0 1.0 1.0

0.8 1.0 1.0 1.0 1.0

1.2 1.0 1.0 1.0 1.0

1.6 1.0 1.0 1.0 1.0

2.4 1.1 1.0 1.0 1.0

3.2 1.4 1.0 1.0 1.0

4.8 1.7 1.1 1.2 1.0

> 6.4 2.0 1.5 1.4 1.0

> 4.5 < 5.5

0.4 1.0 1.0 1.0 1.0

0.8 1.0 1.0 1.0 1.0

1.2 1.0 1.0 1.0 1.0

1.6 1.0 1.0 1.0 1.0

2.4 1.1 1.2 1.2 1.0

3.2 1.6 1.3 1.5 1.0

4.8 2.3 1.9 1.7 1.0

> 6.4 3.3 2.1 1.8 1.0

> 5.5 < 6.5

0.4 1.0 1.0 1.0 1.0

0.8 1.0 1.0 1.0 1.0

1.2 1.0 1.0 1.0 1.0

1.6 1.0 1.2 1.2 1.0

2.4 1.5 1.6 1.6 1.0

3.2 1.9 1.9 1.8 1.0

4.8 3.3 2.5 2.0 1.0

> 6.4 4.3 3.1 2.0 1.0

> 6.5

0.4 1.0 1.0 1.0 1.0

0.8 1.0 1.0 1.0 1.0

1.2 1.0 1.0 1.3 1.0

1.6 1.3 1.4 1.6 1.0

2.4 2.1 2.0 2.0 1.0

3.2 2.8 2.5 2.1 1.0

4.8 4.0 3.1 2.2 1.0

> 6.4 4.8 3.5 2.3 1.0



TABLA 2.17. EQUIVALENTE EN VEHÍCULOS DE PASAJEROS PARA VEHÍCULOS

RECREACIONALES (ER) PARA ESTIMAR ATS EN PENDIENTES ESPECÍFICAS PARA

CARRETERAS DE DOS CARRILES CLASE I. (Exhibit 20.17)

Pendiente

(%)

Longitud de

Pendiente

(km)

Equivalente para Vehículos Recreacionales, ER

Rango de Tasa de Flujo Direccional vd (pc/h)

0 – 300 > 300 – 600 > 600

> 3.0 < 3.5

0.4 1.1 1.0 1.0

0.8 1.2 1.0 1.0

1.2 1.2 1.0 1.0

1.6 1.3 1.0 1.0

2.4 1.4 1.0 1.0

3.2 1.4 1.0 1.0

4.8 1.5 1.0 1.0

> 6.4 1.5 1.0 1.0

> 3.5 < 4.5

0.4 1.3 1.0 1.0

0.8 1.3 1.0 1.0

1.2 1.3 1.0 1.0

1.6 1.4 1.0 1.0

2.4 1.4 1.0 1.0

3.2 1.4 1.0 1.0

4.8 1.4 1.0 1.0

> 6.4 1.5 1.0 1.0

> 4.5 < 5.5

0.4 1.5 1.0 1.0

0.8 1.5 1.0 1.0

1.2 1.5 1.0 1.0

1.6 1.5 1.0 1.0

2.4 1.5 1.0 1.0

3.2 1.5 1.0 1.0

4.8 1.6 1.0 1.0

> 6.4 1.6 1.0 1.0

> 5.5 < 6.5

0.4 1.5 1.0 1.0

0.8 1.5 1.0 1.0

1.2 1.5 1.0 1.0

1.6 1.6 1.0 1.0

2.4 1.6 1.0 1.0

3.2 1.6 1.0 1.0

4.8 1.6 1.2 1.0

> 6.4 1.6 1.5 1.2

> 6.5

0.4 1.6 1.0 1.0

0.8 1.6 1.0 1.0

1.2 1.6 1.0 1.0

1.6 1.6 1.0 1.0

2.4 1.6 1.0 1.0

3.2 1.6 1.0 1.0

4.8 1.6 1.3 1.3

> 6.4 1.6 1.5 1.4



Cálculos Iterativos

Como en el procedimiento para segmentos de dos direcciones, las Ecuaciones 2.12 y

2.13 deben ser aplicadas iterativamente en algunas situaciones para determinar los valores

apropiados de vd y vo. Este proceso iterativo para segmentos direccionales es análogo a

aquél para segmento de dos direcciones, pero con las siguientes diferencias:

Para segmentos en terrenos planos u ondulados y para pendientes específicas

negativas, la tasa de flujo direccional en las Tablas 2.6 a 2.9 son usadas en lugar de

las de dos direcciones;

Para pendientes específicas positivas, las Tablas 2.13 a 2.17 son usadas en lugar de

las Tablas 2.6 a 2.9; y

Para pendiente específicas negativas en la cual algunos camiones viajan a velocidad

de arrastre, la Ecuación 2.15 es usada en lugar de la Ecuación 2.4.

C. Determinación de la Velocidad Promedio de Viaje

La velocidad promedio de viaje es estimada a partid de la FFS, la tasa de flujo de

demanda, la tasa de flujo opuesto y un factor de ajuste por porcentaje de zonas de no pasar

en la dirección de análisis. La velocidad promedio de viaje es estimada usando la Ecuación

2.16

(2.16)(Ec. 20-15)

Donde:

ATSd = Velocidad promedio de viaje en la dirección de análisis, (km/h)

FFSd = Velocidad de flujo libre en la dirección de análisis, (km/h)

vd = Tasa de flujo equivalente en vehículos de pasajeros para los 15 min

de máximo volumen en la hora pico, en la dirección de análisis, (pc/h)

vo = Tasa de flujo equivalente en vehículos de pasajeros para los 15 min

de máximo volumen en la hora pico, en la dirección opuesta de análisis,

calculada con la Ecuación 2.13, (pc/h)

fnp = Ajuste por porcentajes de zonas de no pasar en la dirección de

análisis, (Ver Tabla 2.18)

TABLA 2.18. AJUSTE (fnp) POR PORCENTAJE DE ZONAS DE NO PASAR SOBRE EL ATS EN

SEGMENTOS DIRECCIONALES, PARA CARRETERAS DE DOS CARRILES CLASE I. (Exhibit 20.19)



Tasa de Flujo en la

dirección opuesta, vo (pc/h)


< 20 40 60 80 100

FFS = 110 km/h

< 100 1.7 3.5 4.5 4.8 5.0

200 3.5 5.3 6.2 6.5 6.8

400 2.6 3.7 4.4 4.5 4.7

600 2.2 2.4 2.8 3.1 3.3

800 1.1 1.6 2.0 2.2 2.4

1000 1.0 1.3 1.7 1.8 1.9

1200 0.9 1.3 1.5 1.6 1.7

1400 0.9 1.2 1.4 1.4 1.5

> 1600 0.9 1.1 1.2 1.2 1.3

FFS = 100 km/h

< 100 1.2 2.7 4.0 4.5 4.7

200 3.0 4.6 5.9 6.4 6.7

400 2.3 3.3 4.1 4.4 4.6

600 1.8 2.1 2.6 3.0 3.2

800 0.9 1.4 1.8 2.1 2.3

1000 0.9 1.1 1.5 1.7 1.9

1200 0.8 1.1 1.4 1.5 1.7

1400 0.8 1.0 1.3 1.3 1.4

> 1600 0.8 1.0 1.1 1.1 1.2

FFS = 90 km/h

< 100 0.8 1.9 3.6 4.2 4.4

200 2.4 3.9 5.6 6.3 6.6

400 2.1 3.0 3.8 4.3 4.5

600 1.4 1.8 2.5 2.9 3.1

800 0.8 1.1 1.7 2.0 2.2

1000 0.8 0.9 1.3 1.5 1.8

1200 0.8 0.9 1.2 1.4 1.6

1400 0.8 0.9 1.1 1.2 1.4

> 1600 0.8 0.8 0.9 0.9 1.1

FFS = 80 km/h

< 100 0.3 1.1 3.1 3.9 4.1

200 1.9 3.2 5.3 6.2 6.5

400 1.8 2.6 3.5 4.2 4.4

600 1.0 1.5 2.3 2.8 3.0

800 0.6 0.9 1.5 1.9 2.1

1000 0.6 0.7 1.1 1.4 1.8

1200 0.6 0.7 1.1 1.3 1.6

1400 0.6 0.7 1.0 1.1 1.3

> 1600 0.6 0.7 0.8 0.8 1.0

FFS = 70 km/h

< 100 0.1 0.6 2.7 3.6 3.8

200 1.5 2.6 0.5 6.1 6.4

400 1.5 0.8 3.2 4.1 4.3

600 0.7 0.5 2.1 2.7 2.9

800 0.5 0.5 1.3 1.8 2.0

1000 0.5 0.5 1.0 1.3 1.8

1200 0.5 0.5 1.0 1.2 1.6

1400 0.5 0.5 1.0 1.0 1.2

> 1600 0.5 0.5 0.7 0.7 0.9

D. Determinación del Porcentaje de Tiempo que se Gasta Siguiendo Otro Vehículo



El PTSF se calcula usando la Ecuación 2.17

(2.17) (Ec.20-16 Corregida)

Donde:

PTSFd = Porcentaje de tiempo que se gasta siguiendo otro vehículo en la

dirección analizada

BPTSFd = Porcentaje de tiempo base que se gasta siguiendo otro vehículo en la

dirección analizada, se calcula con la Ecuación 2.18

(2.18)(Ec. 20-17)

fnp = Ajuste por porcentajes de zonas de no pasar en la dirección de

análisis, (Ver Tabla 2.20)

Vd = Tasa de flujo direccional equivalente en vehículos de pasajeros (pc/h)

Vo = Tasa de flujo de la dirección opuesta equivalente en vehículos de

pasajeros (pc/h)

Los valores de los coeficientes a y b de la Ecuación 2.18, son determinados de la tasa de

flujo en la dirección opuesta de viaje como se muestra en la Tabla 2.19

TABLA 2.19. VALORES DE LOS COEFICIENTES USADOS PARA ESTIMAR EL PTSF EN

SEGMENTOS DIRECCIONALES, PARA CARRETERAS DE DOS CARRILES CLASE I y II.

(Exhibit 20.21 Actualizada)

Tasa de Flujo de la dirección

opuesta, vo (pc/h) a b

< 200 -0.0014 0.973

400 -0.0022 0.923

600 -0.0033 0.870

800 -0.0045 0.833

1000 -0.0049 0.829

1200 -0.0054 0.825

1400 -0.0058 0.821

> 1600 -0.0062 0.817

TABLA 2.20. AJUSTE (fnp) EN EL PTSF POR % DE ZONAS DE NO PASAR EN SEGMENTOS

DIRECCIONALES, PARA CARRETERAS DE DOS CARRILES CLASE I y II. (Exhibit 20.20)



Tasa de Flujo en la

dirección opuesta, vo (pc/h)


< 20 40 60 80 100

FFS = 110 km/h

< 100 10.1 17.2 20.2 21.0 21.8

200 12.4 19.0 22.7 23.8 24.8

400 9.0 12.3 14.1 14.4 15.4

600 5.3 7.7 9.2 9.7 10.4

800 3.0 4.6 5.7 6.2 6.7

1000 1.8 2.9 3.7 4.1 4.4

1200 1.3 2.0 2.6 2.9 3.1

1400 0.9 1.4 1.7 1.9 2.1

> 1600 0.7 0.9 1.1 1.2 1.4

FFS = 100 km/h

< 100 8.4 14.9 20.9 22.8 26.6

200 11.5 18.2 24.1 26.2 29.7

400 8.6 12.1 14.8 15.9 18.1

600 5.1 7.5 9.6 10.6 12.1

800 2.8 4.5 5.9 6.7 7.7

1000 1.6 2.8 3.7 4.3 4.9

1200 1.2 1.9 2.6 3.0 3.4

1400 0.8 1.3 1.7 2.0 2.3

> 1600 0.6 0.9 1.1 1.2 1.5

FFS = 90 km/h

< 100 6.7 12.7 21.7 24.5 31.3

200 10.5 17.5 25.4 28.6 34.7

400 8.3 11.8 15.5 17.5 20.7

600 4.9 7.3 10.0 11.5 13.9

800 2.7 4.3 6.1 7.2 8.8

1000 1.5 2.7 3.8 4.5 5.4

1200 1.0 1.8 2.6 3.1 3.8

1400 0.7 1.2 1.7 2.0 2.4

> 1600 0.6 0.9 1.2 1.3 1.5

FFS = 80 km/h

< 100 5.0 10.4 22.4 26.3 36.1

200 9.6 16.7 26.8 31.0 39.6

400 7.9 11.6 16.2 19.0 23.4

600 4.7 7.1 10.4 12.4 15.6

800 2.5 4.2 6.3 7.7 9.8

1000 1.3 2.6 3.8 4.7 5.9

1200 0.9 1.7 2.6 3.2 4.1

1400 0.6 1.1 1.7 2.1 2.6

> 1600 0.5 0.9 1.2 1.3 1.6

FFS = 70 km/h

< 100 3.7 8.5 23.2 28.2 41.6

200 8.7 16.0 28.2 33.6 45.2

400 7.5 11.4 16.9 20.7 26.4

600 4.5 6.9 10.8 13.4 17.6

800 2.3 4.1 6.5 8.2 11.0

1000 1.2 2.5 3.8 4.9 6.4

1200 0.8 1.6 2.6 3.3 4.5

1400 0.5 1.0 1.7 2.2 2.8

> 1600 0.4 0.9 1.2 1.3 1.7

E. Determinación del Nivel de Servicio



En primer paso en la determinación del Nivel de Servicio (LOS) es comparar la tasa de

flujo equivalente en vehículos de pasajeros (vd) con la capacidad de la carretera de 1,700

pc/h. Si vd es mayor que la capacidad, entonces la carretera está sobresaturada y el LOS es

F. En el LOS F, el PTSF es cercano a 100% y las velocidades son altamente variables y

difíciles de estimar.

Cuando un segmento de infraestructura Clase I tiene una demanda menor que la

capacidad, el LOS se determina ubicando un punto sobre la Figura 2.2, que corresponde al

PTSF estimado y al ATS. Si un segmento de infraestructura Clase II tiene una demanda

menor que la capacidad, el LOS se determina comparando el PTSF direccional con los

criterios de la Tabla 2.2

F. Otras Medidas de Desempeño

Las otras medidas de desempeño, incluyendo la relación v/c, viaje total, y el tiempo

total de viaje, pueden ser determinados de las Ecuaciones 2.8 a la 2.11, pero usando el

volumen, la tasa de flujo y la velocidad, de la dirección de análisis en lugar de el

equivalente en dos direcciones.

1.3. PROBLEMAS DE EJEMPLO

1. Encuentre el LOS para un segmento de dos direcciones de una carretera de dos carriles

Clase II. (Problema No.2 del Manual de Capacidad 2000 - Capítulo 20).

Datos:

1,050veh/h (volumen en dos direcciones)

5% de camiones y buses

PHF = 0.85

Terreno ondulado

Ancho de hombros = 0.6 m

60% de zonas de no pasar

Distribución direccional = 70/30

7% de vehículos recreacionales

BFFS = 90 km/h

Ancho de carril = 3.0 m

Longitud de la carretera = 10 km

6 puntos de acceso por kilómetro

Solución:

a. Calcular un valor aproximado de la tasa de flujo



b. A partir de este valor se selecciona el

equivalente de camiones y vehículos recreacionales y el factor de ajuste por pendiente

para calcular ATS, según una tasa de flujo mayor a 1,200 pc/h para comenzar la iteración:

fG = 0.99 Tabla 2.6

ET = 1.5 Tabla 2.8

ER = 1.1 Tabla 2.8

c. Con la Ecuación 2.4 se calcula el factor de ajuste por vehículos pesados:

d. Con la Ecuación 2.3, se calcula la tasa de flujo equivalente

e. Calcular la tasa de flujo para la distribución direccional mayor:

D/D = 70/30

vp*.70 = 1,288*0.70 = 902 pc/h

f. Verificar que la tasa de flujo direccional y la tasa de flujo de las dos direcciones sean

menores que los correspondientes valores de 1,700 pc/h y 3,200 pc/h para continuar con

los cálculos:

902 pc/h < 1700 pc/h ok

1,288 pc/h < 3,200 pc/h ok



g. Calcular FFS usando las Tablas 2.3 y 2.4 y aplicando la Ecuación 2.2:

fLS = 5.9 Tabla 2.3

fA = 4.0 Tabla 2.4

h. Con vp = 1,288 pc/h se interpola en la Tabla 2.10 para obtener el factor de ajuste por

zonas de no pasar, fnp y luego calcular ATS con la Ecuación 2.5:

fnp = 2.3 Tabla 2.10

i. Determinar el factor de ajuste por pendiente, el equivalente de camiones y vehículos

recreacionales por porcentaje de tiempo que se gasta siguiendo otro vehículo, según una

tasa de flujo mayor a 1,200 pc/h para comenzar la iteración:

fG = 1.00 Tabla 2.7

ET = 1.5 Tabla 2.9

ER = 1.1 Tabla 2.9

j. Calcular el factor de ajuste por vehículos pesados con la Ecuación 2.4

k. Calcular vp usando la ecuación 2.3:

l. Calcular la tasa de flujo direccional mayor:



D/D = 70/30

vp*.70 = 1,235*0.70 = 865 pc/h

m. Verificar que la tasa de flujo direccional y la tasa de flujo de las dos direcciones sean

menores que los correspondientes valores de 1,700 pc/h y 3,200 pc/h para continuar con

los cálculos:

865 pc/h < 1700 pc/h ok

1,235 pc/h < 3,200 pc/h ok

n. Calcular el BPTSF usando la Ecuación 2.7:

o. Calcular el PTSF usando la Ecuación 2.6 y la Tabla 2.11:

fd/np = 31.95 Tabla 2.11

p. Determinar el Nivel de Servicio usando la Tabla 2.2

PTSF = 98.15%

LOS = E

q. Otras medidas de desempeño:



r. Solución en la Hoja de Trabajo (ver página siguiente)



HOJA DE TRABAJO PARA SEGMENTOS DE DOS DIRECCIONES DE CARRETERAS DE DOS CARRILES

Información General Información del Sitio

Analista D.A. . Carretera State Highway 34 .

Agencia o Compañía UTP . Desde/Hacia US 24 / Creek Rd. .

Fecha del Análsis 17/11/08 . Jurisdicción .

Período de Tiempo . Año del Análsis 2008 .

X Operacional (LOS) Diseño (vp) Planeación (LOS) Planeación (vp)

Datos de Entrada

carretera clase I xcarretera clase II

Ancho de hombro 0.6 m Terreno Plano x Ondulado

Ancho de carril 3.0 m Volumen horario total 1,050 veh/h

Ancho de carril 3.0 m Show North

Arrow

Distribución direccional 70 / 30 .

Ancho de hombro 0.6 m Factor de hora pico, PHF 0.85 .

%Buses y camiones, PT 5 %

%Vehiculos recreacionales, PR 7 %

Longitud del segmento, Lt 10 km %Zonas de no pasar 60 %

Puntos de Acceso/km 6 /km

Velocidad promedio de Viaje

Factor de ajuste por pendiente, fG. (Exhibit 20.7) 0.99

Equivalente en vehiculos de pasajeros para camiones, ET (Exhibit 20.9) 1.5

Equivalente en vehiculos de pasajeros para RVs, ER. (Exhibit 20.9) 1.1

Factor de ajuste vehiculos pesados, fHV 0.969

Tasa de flujo en dos direcciones1, vp (pc/h)

1,288

vp* distribución direccional mayor (pc/h) 902

Velocidad de Flujo Libre Medida en Campo Velocidad de Flujo Libre Estimada

Velocidad medida en campo, SFM km/h Velocidad de flujo libre base, BFFS 90 km/h

Volumen observado, Vf veh/h Aj. por ancho de carril y hombros, fLS 5.9 km/h

Velocidad de flujo libre, FFS km/h Aj. por puntos de acceso, fA 4.0 km/h

Velocidad de flujo libre, FFS 80.1 km/h FFS=BFFS-fLS-fA

Ajuste por zonas de no pasar, fnp (km/h) . (Exhibit 20.11) 2.3

Velocidad promedio, ATS (km/h) ATS=FFS-0.0125vp-fnp 61.7

Pocentaje de Tiempo que se Gasta Siguiendo Otro Vehículo

Factor de ajuste por pendientes, fG. (Exhibit 20.8) 1.00

Equivalente en vehiculos de pasajeros para camiones, ET. (Exhibit 20.10) 1.0

Equivalente en vehiculos de pasajeros para RVs, ER. (Exhibit 20.10) 1.0

Factor de ajuste vehiculos pesados, fHV 1.000

Tasa de flujo en dos direcciones, vp (pc/h) 1,235

vp* distribución direccional mayor2 (pc/h) 865

Porcentaje base de tiempo que se gasta siguiendo otro vehiculo, BPTSF (%), 66.2

Aj. por distribución direccional y zonas de no pasar, fd/np (%). (Exhibit 20.12) 31.95

PTSF (%) PTSF=BPTSF+fd/np 98.15

Nivel de Servicio y Otras Medidas de Desempeño

Nivel de Servicio, LOS. (Exhibit 20.3 para Clase I o Exhibit 20.4 para Clase II) E

Relación volumen/capacidad, v/c v/c 0.40

VkmT15 (veh-km), 3,088

VkmT60 (veh-km), 10,500

TT15 (veh-h), 50.0



Notas

1. Si vp > 3,200 pc/h, termina el análisis – el LOS es F.

2. Si la distribución direccional mayor vp > 1,700 pc/h, termina el análisis – el LOS es F.



2. Encuentre el LOS para un segmento direccional de una carretera de dos carriles Clase I.

(Problema No.3 del Manual de Capacidad 2000 - Capítulo 20).

Datos:

1,200 veh/h (vol.en dirección de análisis)

14% de camiones y buses

4% vehículos recreacionales

BFFS = 100 km/h

Ancho de carriles = 3.3 m

Longitud de la carretera = 10 km

400 veh/h (vol. en la dirección opuesta)

PHF = 0.95

Terreno ondulado

Ancho de hombros = 1.2 m

50% de zonas de no pasar

12 puntos de acceso por km

Solución:

a. Calcular un valor aproximado de la tasa de flujo

b. A partir de estos valor se selecciona el equivalente de camiones y vehículos

recreacionales y el factor de ajuste por pendiente para calcular ATS, según una tasa

de flujo mayor a 600 pc/h para vd y en el rango de 300 -600 para vo:

Para vd Para vo

fG 0.99 0.93 Tabla 2.6

ET 1.5 1.9 Tabla 2.8

ER 1.1 1.1 Tabla 2.8

c. Con la Ecuación 2.4 se calcula el factor de ajuste por vehículos

pesados para la dirección de análisis:


Ingeniería de Transporte I 42 Daniel Abadía D.

d. Con la Ecuación 2.12, se calcula la tasa de flujo equivalente

e. Con la Ecuación 2.4 se calcula el factor de ajuste por vehículos pesados para la

dirección opuesta:

f. Con la Ecuación 2.13, se calcula la tasa de flujo equivalente en la dirección

opuesta:

g. Verificar que las tasas de flujo direccional sean menores que 1,700 pc/h para

continuar con los cálculos:

1370 pc/h < 1700 pc/h ok

512 pc/h < 1,700 pc/h ok

h. Calcular FFS usando las Tablas 2.3 y 2.4 y aplicando la Ecuación 2.2:

fLS = 2.8 Tabla 2.3

fA = 8.0 Tabla 2.4

i. Con vo = 512 pc/h se interpola en la Tabla 2.18 para obtener el factor de ajuste por

zonas de no pasar, fnp y luego calcular ATS con la Ecuación 2.16:

fnp = 2.7 Tabla 2.10



j. Determinar el factor de ajuste por pendiente, el equivalente de camiones y vehículos

recreacionales por porcentaje de tiempo que se gasta siguiendo otro vehículo, según

una tasa de flujo mayor a 600 pc/h para vd y en el rango de 300-600 para vo:

Para vd Para vo

fG 1.00 0.94 Tabla 2.7

ET 1.0 1.5 Tabla 2.9

ER 1.0 1.0 Tabla 2.9

k. Calcular el factor de ajuste por vehículos pesados para la dirección de análisis con la

Ecuación 2.4

l. Calcular vd usando la ecuación 2.12:

m. Calcular el factor de ajuste por vehículos pesados para la dirección opuesta con la

Ecuación 2.4

n. Calcular vo usando la ecuación 2.13:



o. Verificar que las tasas de flujo direccional sean menores que 1,700 pc/h para

continuar con los cálculos:

1,263 pc/h < 1,700 pc/h ok

479 pc/h < 1,700 pc/h ok

p. Calcular el BPTSF en la dirección de análisis usando la Ecuación 2.18 y la Tabla

2.19:

q. Calcular el PTSF usando la Ecuación 2.17 y la Tabla 2.20:

fnp = 11.7 Tabla 2.20

r. Determinar el Nivel de Servicio usando la Figura 2.2

ATSd = 63.0 km/h

PTSFd = 83.93%

LOS = E

s. Otras medidas de desempeño:



t. Solución en la Hoja de Trabajo (ver página siguiente)



HOJA DE TRABAJO PARA SEGMENTOS DIRECCIONALES DE CARRETERAS DE DOS CARRILES


Analista D.A. . Carretera State Highway 34 .

Agencia o Compañía UTP . Desde/Hacia US 24 / Creek Rd. .

Fecha del Análisis 17/11/08 . Jurisdicción .

Período de Tiempo . Año del Análsis 2008 .

X Operacional (LOS) Diseño (vp) Planeación (LOS) Planeación (vp)

Datos de Entrada

X carretera clase I carretera clase II

Ancho de hombro 1.2 m Terreno Plano x Ondulado

Ancho de carril 3.3 m Long. de la pendiente km Pendiente %

Ancho de carril 3.3 m Show North

Arrow

Factor de hora pico, PHF 0.95 .

Ancho de hombro 1.2 m %Buses y camiones, PT 14 %

%Vehiculos recreacionales, PR 4 %

%Zonas de no pasar 50 %

Longitud del segmento, Lt 10 km Puntos de Acceso/km 12 /km

Volumen de la dirección de análisis, Vd 1,200 veh/h Volumen en la dirección opuesta, Vo 400 veh/h

Velocidad Promedio de Viaje

Análsis Direccional (d) Dirección Opuesta (o)

Eq. en vehiculos de pasajeros para camiones, ET. (Exhibit 20.9 o 20.15) 1.5 1.9

Eq. en vehiculos de pasajeros para RVs, ER. (Exhibit 20-9 o 20.17) 1.1 1.1

Factor de ajuste vehiculos pesados5, fHV

0.931 0.885

Factor de ajuste por pendiente1, fG. (Exhibit 20.7 o 20-13) 0.99 0.93

Tasa de flujo direccional2, vi (pc/h)

1,370 512


Velocidad medida en campo, SFM km/h Velocidad de flujo libre base3, BFFS 100 km/h

Volumen observado, Vf veh/h Aj. por ancho de carril y hombros3, fLS 2.8 km/h

Velocidad de flujo libre, FFS km/h Aj. por puntos de acceso3, fA 8.0 km/h

Velocidad de flujo libre, FFS 89.2 km/h FFS=BFFS-fLS-fA

Ajuste por zonas de no pasar, fnp (km/h) . (Exhibit 20.19) 2.7

Velocidad promedio, ATSd (km/h) ATSd=FFSd-0.0125(vd+vo)-fnp 63.0


Eq en vehiculos de pasajeros para camiones, ET. (Exhibit 20.10 o 20-16) 1.0 1.5

Eq en vehiculos de pasajeros para RVs, ER. (Exhibit 20.10 o 20-16) 1.0 1.0

Factor de ajuste vehiculos pesados, fHV 1.000 0.935

Factor de ajuste por pendientes1, fG. (Exhibit 20.8 o 20-14) 1.0 0.94


1,263 479

Porcentaje base de tiempo que se gasta siguiendo otro vehiculo4, BPTSFd

(%), 75.45

Ajuste por zonas de no pasar, fnp. (Exhibit 20.20) 11.7

PTSFd (%) PTSFd=BPTSFd+fnp 83.93


Nivel de Servicio, LOS. (Exhibit 20.3 o 20-4) E

Relación volumen/capacidad, v/c v/c 0.81

VkmT15 (veh-km), 3,158

VkmT60 (veh-km), 12,000

TT15 (veh-h), 50.1

Notas



1. Si la carretera es un segmento extendido en terreno plano u ondulado, fG=1.0.

2. Si vi (vd o vo) > 1,700 pc/h, termina el análisis – el LOS es F.

3. Sólo para la dirección de análisis 4. La Tabla 2.19 provee los factores a y b 5. Usar la Ecuación 2.15 si algunos camiones operan a velocidad de arrastre en una pendiente específica negativa



II. CARRETERA DE MÚLTIPLES CARRILES

2.1. Introducción

Este capítulo presenta un resumen del análisis de la operación de las carreteras de dos

carriles de acuerdo a la metodología presentada en el Capítulo 20 del Manual de Capacidad

Vial 2000.

Los procedimientos de este capítulo determinan la reducción en la velocidad de viaje

que ocurre para condiciones menores a la condición base. Bajo condiciones base se logra

alcanzar la completa velocidad y capacidad de la carretera de múltiples carriles. La

condición base para carretera de múltiples carriles son las que se resumen a continuación:

Ancho mínimo de carril: 3.6 m;

Distancia lateral libre mínima total en la dirección de viaje: 3.6 m;

Solamente vehículos de pasajeros en el flujo vehicular;

Sin puntos de acceso directo a lo largo de la carretera;

Carretera dividida por una separación física central;

Velocidad de flujo libre (FFS) mayor a 100 km/h

Estas condiciones base representan el nivel de operación más alto para carreteras de

múltiples carriles en áreas rurales y suburbanas.

LIMITACIONES DE LA METODOLOGÍA

La metodología que aquí se presenta no toma en cuenta las siguientes condiciones:

Bloqueos temporales por causa de construcciones, accidentes o cruces de ferrocarril,

Interferencias causadas por estacionamientos en los hombros,

Solo se evalúan hasta seis carriles,

El efecto de carriles de almacenamiento al comienzo o al final del segmento,

Posibles demoras por colas,

Diferencia entre medianas con barrera y carriles de giro a la izquierda compartidos,

Velocidades de flujo libre menores a los 70 km/h y por encima de los 100 km/h



2.2. Metodología

La Figura 3.1 ilustra las entradas y el orden de los cálculos básicos del método que se

describe en este capítulo para las carreteras de múltiples carriles.

FIGURA 3.1. METODOLOGÍA PARA LAS CARRETERAS DE MÚLTIPLES CARRILES. (Exhibit 21.1)

Datos:

Datos Geométricos

Velocidad de flujo libre (FFS) medida en

campo o velocidad de flujo libre base (BFFS)

Volumen

Si se tiene BFFS

Ajuste de BFFS:

Ancho de carril

Tipo de mediana

Densidad de puntos de acceso

Distancia lateral libre

Calcular FFS

Definir curva de velocidad-flujo

Ajuste del volumen:

Factor de hora pico

Número de carriles

Tipo de conductor

Vehículos pesados


Si

se t

ien

e F

FS

med

ida

en c

amp

o

Determinar la velocidad usando la curva de velocidad-flujo

Calcular la densidad usando la tasa de flujo y la velocidad

Determinar LOS



NIVEL DE SERVICIO

Los criterios de nivel de servicio para carreteras de múltiples carriles se listan en la

Tabla 3.1.

TABLA 3.1. CRITERIO DE NIVEL DE SERVICIO PARA CARRETERAS DE MÚLTIPLES CARRILES.

(Exhibit 21.2)

LOS

FFS Criterio A B C D E

100 km/h

Densidad Máxima (pc/km/ln) 7 11 16 22 25

Velocidad promedio (km/h) 100.0 100.0 98.4 91.5 88.0

Máxima relación v/c 0.32 0.50 0.72 0.92 1.00

Máxima tasa de flujo de servicio (pc/h/ln) 700 1100 1575 2015 2200

90 km/h





80 km/h





70 km/h





Nota:

La relación matemática exacta entre la densidad y la relación volumen capacidad no siempre ha sido

mantenido en los límites del nivel de servicio debido al uso de valores redondeados. La densidad es el

principal determinante del nivel de servicio. El nivel de servicio F está caracterizado por un lujo de tráfico

altamente variable e inestable. Las predicciones exactas de la tasa de flujo, la densidad y la velocidad son

muy difíciles de obtener en un nivel de servicio F.

Usando la curva básica de velocidad flujo que se muestra en la Figura 3.2 se puede

analizar la relación entre el LOS, el flujo y la velocidad.

FIGURA 3.2. CURVA VELOCIDAD-FLUJO CON CRITERIO DE NIVEL DE SERVICIO. (Exhibit 21.3)



Tomado del Manual de Planeación y Diseño para la Administración del Tránsito y Transporte1

Nota:

Las densidades máximas para el LOS E ocurren a una relación v/c de 1.0. Estos son 25, 26, 27 y 28 pc/km/ln

a FFS de 100, 90, 80 y 70 km/h respectivamente. La capacidad varía por FFS. La capacidad es 2200, 2100,

2000 y 1900 pc/h/ln a FFS de 100, 90, 80 y 70 km/h respectivamente.

Para tasa de flujo (vp), vp > 1400 y

90 < FFS < 100, entonces

Para vp > 1400 y


Para vp > 1400 y


Para vp > 1400 y

FFS = 70, entonces

Para vp < 1400, entonces

S = FFS

1 Manual de Planeación y Diseño para la Administración del Tránsito y Transporte. Cal y Mayor y Asociados. Secretaría de Tránsito y

Transporte, Alcaldía Mayor de Bogotá D.C. Capítulo 3, Tomo III, p. 2-20




La FFS puede ser estimada indirectamente cuando no hay disponibles datos de campo

(3.1)(Ec. 21-1)

Donde

BFFS = Velocidad de flujo libre base (km/h)


fLW = Factor de ajuste por ancho de carril, de la Tabla 3.2 (km/h)

fLC = Factor de ajuste por distancia lateral libre, de la Tabla 3.3 (km/h)

fM = Factor de ajuste por tipo de mediana, de la Tabla 3.4 (km/h)

fA = Factor de ajuste por puntos de acceso, de la Tabla 3.5 (km/h)

Velocidad de Flujo Libre Base

Cuando no es posible usar datos de una carretera similar, puede ser necesario usar un

estimado basado en datos disponibles, experiencia y la consideración de una variedad de

factores que tienen un efecto identificado sobre la velocidad de flujo libre. Los límites de

velocidad son un factor que afecta la FFS. Existen investigaciones que sugieren que la

FFS, en carreteras de múltiples carriles bajo condiciones base, es aproximadamente 11

km/h mayor que el límite de velocidad de 65 y 70 km/h, y que es 8 km/h mayor que para

los límites de velocidad de 80 y 90 km/h.

Ajuste por Ancho de Carril

Las condiciones base para carreteras de múltiples carriles requieren carriles de 3.6 m de

ancho. La Tabla 3.2 presenta el ajuste para modificar la FFS estimada tomando en cuenta

carriles más cercanos.

TABLA 3.2. AJUSTE POR ANCHO DE CARRIL. (Exhibit 21.4)

Ancho de Carril (m) Reducción en FFS (km/h)

3.6 0.0

3.5 1.0

3.4 2.1

3.3 3.1

3.2 5.6

3.1 8.1

3.0 10.6



Ajuste por Distancia Lateral Libre

La Tabla 3.3 lista la reducción en la velocidad causado por la distancia lateral libre para

obstrucciones ubicadas a los lados de la carretera o en la mediana. La distancia lateral libre

está definida como:

(3.2)(Ec. 21-2)

Donde:

TLC = Distancia lateral libre total (m)

LCR = Distancia lateral libre (m) desde el borde derecho de los carriles de

viaje hasta la obstrucción al lado del camino (si es mayor a 1.8m, usar 1.8m)

LCL = Distancia lateral libre (m) desde el borde izquierdo de los carriles de

viaje hasta la obstrucción en la mediana de la carretera (si es mayor a 1.8 m,

usar 1.8m). Para carreteras no divididas no existe ajuste por distancia lateral

libre del lado izquierdo. El diseño de la carretera no dividida es tomado en

cuenta por el ajuste de tipo de mediana. Al usar la Tabla 3.3 para carreteras

no divididas, la distancia lateral libre en el borde izquierdo, es siempre 1.8m.

la distancia lateral libre en medianas de carreteras con carriles de giro a la

izquierda compartidos (TWLTL, por sus siglas en inglés) es considerado

como 1.8m.

TABLA 3.3. AJUSTE POR DISTANCIA LATERAL LIBRE. (Exhibit 21.5)

Carretera de Cuatro Carriles Carretera de Seis Carriles

Distancia Lateral

Libre Total2 (m)

Reducción en FFS

(km/h)

Distancia Lateral

Libre Total1 (m)

Reducción en FFS

(km/h)

3.6 0.0 3.6 0.0

3.0 0.6 3.0 0.6

2.4 1.5 2.4 1.5

1.8 2.1 1.8 2.1

1.2 3.0 1.2 2.7

0.6 5.8 0.6 4.5

0.0 8.7 0.0 6.3

2 La distancia lateral libre total es la suma de las distancia laterales libres de la mediana (si es mayor de 1.8 m, usar 1.8 m) y de los

hombros ( si es mayor de 1.8 m, usar 1.8 m). Por lo tanto, para propósitos de análisis, la distancia lateral libre total no puede exceder los

3.6 m.



Tipo de Mediana

Los valores presentados en la Tabla 3.4 indican que la velocidad de flujo libre promedio

debe disminuir en un 2.6 km/h para carreteras no divididas tomando en cuenta la fricción

causada por el tráfico opuesto en un carril adyacente.

TABLA 3.4. AJUSTE POR TIPO DE MEDIANA. (Exhibit 21.6)

Tipo de Mediana Reducción en FFS (km/h)

Carretera no dividida 2.6

Carretera dividida (incluyendo TWLTL) 0.0

Ajuste por Densidad de Puntos de Acceso

El ajuste por puntos de acceso se muestra en la Tabla 3.5. La densidad de puntos de

acceso se encuentra dividiendo el número total de intersecciones o caminos en el lado

derecho de la carretera, en la dirección del viaje, entre la longitud total del segmento, en

kilómetros.

TABLA 3.5. AJUSTE POR DENSIDAD DE LOS PUNTOS DE ACCESO. (Exhibit 21.7)

Puntos de Acceso/kilómetro Reducción en FFS (km/h)

0 0.0

6 4.0

12 8.0

18 12.0

> 24 16.0

B. Determinación de la Tasa de Flujo

La tasa de flujo para una carretera de múltiples carriles se calcula de acuerdo a la

Ecuación 3.3

(3.3)(Ec. 21-3)

Donde:


de mayor volumen de la hora pico (pc/h/ln)



V = Volumen horario (veh/h)

PHF = Factor de hora pico

N = Número de carriles

fp = factor de ajuste por tipo de conductor


Factor de Hora Pico

El factor de hora pico representa la variación del flujo vehicular en una hora.

Ajuste por Vehículos Pesados

El factor de ajuste por vehículos pesados se calcula de acuerdo a la Ecuación 3.4

(3.4)(Ec. 21-4)

Donde:

PT, PR = Proporción de camiones y buses, y vehículos recreacionales

respectivamente, en el flujo vehicular, expresado como decimal.

ET, ER = Equivalente en vehículos de pasajeros para camiones y buses y para

vehículos recreacionales respectivamente.

fHV = Factor de ajuste por vehículos pesados.

Encontrar el factor de ajuste por vehículos pesados requiere de dos pasos. Primero,

encontrar el factor de equivalente de camiones (ET) y el de vehículos recreacionales (ER)

para las condiciones prevalecientes de operación. Segundo, usando ET y ER, calcular un

factor de ajuste para todos los vehículos pesados en el flujo vehicular.

El equivalente en vehículos de pasajeros puede ser seleccionado para tres condiciones:

segmentos generales de carreteras, pendientes positivas y pendientes negativas

Segmentos Generales de Carreteras

Para segmentos largos de carreteras en el que no se encuentra ninguna pendiente que

tenga impacto significativo en la operación, se pueden usar los valores de los equivalentes

para camiones y buses (ET) y vehículos recreacionales (ER) que se muestran en la Tabla 3.6.



Un segmento largo de carretera de múltiples carriles puede ser clasificado como un

segmento general de carretera si una pendiente que sea mayor de 3% no es más larga de 0.8

km y si una pendiente de 3% ó menos no excede los 1.6 km.

TABLA 3.6. EQUIVALENTE ET Y ER EN SEGMENTOS GENERALES DE CARRETERA. (Exhibit 21.8)

Factor Tipo de Terreno

Plano Ondulado Montañoso

ET (Buses y camiones) 1.5 2.5 4.5

ER (Recreacionales) 1.2 2.0 4.0

Pendientes Específicas

Cualquier pendiente de 3% o menos que es más larga que 1.6 km o una pendiente

mayor que 3% que es más larga de 0.8 km debe ser tratada como una pendiente específica

aislada. Adicionalmente, las pendientes positivas y negativas deben ser tratadas

separadamente, debido a que el impacto de los vehículos pesados difieres substancialmente

en cada una de ellas.

Pendiente Específica Positiva

La Tabla 3.7 presenta los valores del equivalente en vehículo de pasajeros para los

camiones y buses (ET) en pendientes positivas uniformes, para carreteras de cuatro y seis

carriles. De igual forma la Tabla 3.8 presenta los valores de equivalente de vehículos de

pasajeros para los vehículos recreacionales (ER)

Pendiente Específica Negativa

Las condiciones en pendientes negativas para buses y camiones en carreteras de cuatro

y seis carriles son analizadas usando los equivalentes que se muestran en la Tabla 3.9. Para

toda pendiente negativa menor de 4%y pendientes más empinadas de menores o iguales a

3.2 km de longitud, se usa los equivalentes de vehículos de pasajeros para buses y camiones

en terreno plano que se presentan en la Tabla 3.6. Para pendientes de al menos 4% y

mayores a los 3.2 km, se usan los valores de la Tabla 3.9. Para todos los casos de RVs en

pendientes negativas, se usan los equivalentes en vehículos de pasajeros para terreno plano

dados en la Tabla 3.6.



TABLA 3.7. EQUIVALENTE ET EN PENDIENTES POSITIVAS UNIFORMES. (Exhibit 21.9)

Pendiente

(%)

Longitud

(Km)

ET

Porcentaje de Buses y Camiones

2 4 5 6 8 10 15 20 25

< 2 Todas 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5

> 2-3

0.0-0.4 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5

> 0.4-0.8 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5

> 0.8-1.2 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5

> 1.2-1.6 2.0 2.0 2.0 2.0 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5

> 1.6-2.4 2.5 2.5 2.5 2.5 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0

> 2.4 3.0 3.0 2.5 2.5 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0

> 3-4

0.0-0.4 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5

> 0.4-0.8 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 1.5 1.5 1.5

> 0.8-1.2 2.5 2.5 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0

> 1.2-1.6 3.0 3.0 2.5 2.5 2.5 2.5 2.0 2.0 2.0

> 1.6-2.4 3.5 3.5 3.0 3.0 3.0 3.0 2.5 2.5 2.5

> 2.4 4.0 3.5 3.0 3.0 3.0 3.0 2.5 2.5 2.5

> 4-5

0.0-0.4 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5

> 0.4-0.8 3.0 2.5 2.5 2.5 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0

> 0.8-1.2 3.5 3.0 3.0 3.0 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5

> 1.2-1.6 4.0 3.5 3.5 3.5 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0

> 1.6 5.0 4.0 4.0 4.0 3.5 3.5 3.0 3.0 3.0

> 5-6

0.0-0.4 2.0 2.0 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5

> 0.4-0.5 4.0 3.0 2.5 2.5 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0

> 0.5-0.8 4.5 4.0 3.5 3.0 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5

> 0.8-1.2 5.0 4.5 4.0 3.5 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0

> 1.2-1.6 5.5 5.0 4.5 4.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0

> 1.6 6.0 5.0 5.0 4.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5

> 6

0.0-0.4 4.0 3.0 2.5 2.5 2.5 2.5 2.0 2.0 2.0

> 0.4-0.5 4.5 4.0 3.5 3.5 3.5 3.0 2.5 2.5 2.5

> 0.5-0.8 5.0 4.5 4.0 4.0 3.5 3.0 2.5 2.5 2.5

> 0.8-1.2 5.5 5.0 4.5 4.5 4.0 3.5 3.0 3.0 3.0

> 1.2-1.6 6.0 5.5 5.0 5.0 4.5 4.0 3.5 3.5 3.5

> 1.6 7.0 6.0 5.5 5.5 5.0 4.5 4.0 4.0 4.0

TABLA 3.8. EQUIVALENTE ER EN PENDIENTES POSITIVAS UNIFORMES. (Exhibit 21.10)



Pendiente

(%)

Longitud

(Km)

ER

Porcentaje de Vehículos Recreacionales

2 4 5 6 8 10 15 20 25

< 2 Todas 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2

> 2-3 0.0-0.8 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2

> 0.8 3.0 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.2 1.2 1.2

> 3-4

> 0.0-0.4 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2

> 0.4-0.8 2.5 2.5 2.0 2.0 2.0 2.0 1.5 1.5 1.5

> 0.8 3.0 2.5 2.5 2.5 2.0 2.0 2.0 1.5 1.5

> 4-5

> 0.0-0.4 2.5 2.0 2.0 2.0 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5

> 0.4-0.8 4.0 3.0 3.0 3.0 2.5 2.5 2.0 2.0 2.0

> 0.8 4.5 3.5 3.0 3.0 3.0 2.5 2.5 2.0 2.0

> 5

> 0.0-0.4 4.0 3.0 2.5 2.5 2.5 2.0 2.0 2.0 1.5

> 0.4-0.8 6.0 4.0 4.0 3.5 3.0 3.0 2.5 2.5 2.0

> 0.8 6.0 4.5 4.0 4.0 3.5 3.0 3.0 2.5 2.0

TABLA 3.9. EQUIVALENTE ET EN PENDIENTES NEGATIVAS. (Exhibit 21.11)

Pendiente

(%)

Longitud

(km)

ET


5 10 15 20

< 4 Todas 1.5 1.5 1.5 1.5

4-5 < 6.4 1.5 1.5 1.5 1.5

4-5 > 6.4 2.0 2.0 2.0 1.5

> 5-6 < 6.4 1.5 1.5 1.5 1.5

> 5-6 > 6.4 5.5 4.0 4.0 3.0

> 6 < 6.4 1.5 1.5 1.5 1.5

> 6 > 6.4 7.5 6.0 5.5 4.5

Pendientes Compuestas

Cuando varias pendientes consecutivas de diferentes grados forman una pendiente

compuesta, un promedio o pendiente uniforme es calculada y usada en el análisis. La

pendiente promedio es comúnmente calculada como el total que se levanta desde el

principio de la pendiente dividida entre el total de la distancia horizontal sobre la cual se

extienden las pendientes.



La técnica de la pendiente compuesta es razonablemente acertada para segmentos de

1200 m o menos, o para pendientes de 4% o menos. Para pendientes más empinadas y

segmentos más largos, existe una técnica más exacta la cual se describe en el Apéndice A

del Capítulo 23 del Manual de Capacidad Vial 2000 y que será descrito en el Capítulo V de

este trabajo. Si ocurre un cambio muy grande en la pendiente para una longitud

significativa, el analista debe considerar segmentar la carretera para aplicar la técnica de

pendiente compuesta.

Algunas veces una sola pendiente muy empinada crea un efecto crítico que pueda no ser

identificado en una longitud de carretera analizado; en este caso, la técnica de pendiente

compuesta puede ser complementado por un análisis de pendiente específica.

Factor por Tipo de Conductor

El factor de ajuste fp refleja el efecto de conductores de fines de semana, recreacionales

y quizá de medio día sobre la infraestructura vial. El valor de fp se encuentra en el rango de

0.85 a 1.00. Típicamente, el analista debe seleccionar 1.00, lo cual refleja un tráfico que

viaja diariamente y conoce el camino, a menos que exista suficiente evidencia para que un

valor menor sea usado.

C. Determinación del Nivel de Servicio

El nivel de servicio en una carretera de múltiples carriles puede ser determinado

directamente de la Figura 3.2, sobre la base de la FFS y la tasa de flujo de servicio (vp)

están en pc/h/ln. El procedimiento es como sigue:

Paso 1. Definir el segmento de carretera apropiadamente.

Paso 2. Sobre la base de la FFS medida o estimada, construir apropiadamente

una curva velocidad-flujo de la misma forma que la curva típica mostrada en la

Figura 3.2. La curva debe interceptar el eje y en la FFS.

Paso 3. Basado en la tasa de flujo vp, leer hacia la curva de FFS identificada en

el Paso 2 y determinar la velocidad promedio de un vehículo de pasajeros y el

LOS correspondiente a ese punto.

Paso 4. Determinar la densidad del flujo de acuerdo a la Ecuación 3.5



(3.5)(Ec. 21-5)

Donde

D = Densidad (pc/km/ln)

vp = Tasa de flujo (pc/h/ln)

S = velocidad promedio de viaje de vehículo de pasajeros (km/h)

El LOS también se puede determinar comparando la densidad calculada con los rangos

de densidad que se presentan en la Tabla 3.1

2.3. PROBLEMA DE EJEMPLO

1. Encuentre la sección transversal requerida en un derecho de vía para lograr un nivel de

servicio adecuado. (Problema No.3 del Manual de Capacidad 2000 - Capítulo 21).

La Carretera: Un nuevo segmento de 3.2 km de carretera de múltiples carriles con un

derecho de vía de 27.4 m de ancho.

La Pregunta: ¿Cuál es la sección transversal requerida para lograr los criterios de diseño

para un LOS D? ¿Cuál es la velocidad de viaje esperada para vehículos de pasajeros?

Los Datos:

Tráfico promedio diario anual (AADT) = 60,000 Terreno ondulado

Límite de velocidad = 80.0 km/h 5% de camiones

El volumen en la hora pico es el 10% del tráfico diario (k) 6 puntos de acceso/km

El tráfico en la hora pico tiene una D/D de 55/45 PHF = 0.90

Comentarios:

Esta solución asume que el AADT es para el año de diseño y que los otros factores son

aceptados como representativos de las condiciones de diseño esperadas en el año.

Asumir que la velocidad de flujo libre base (BFFS) es 8.0 km/h más que la velocidad

límite. BFFS = 80.0 + 8.0 = 88.0 km/h

Solución:

a. Convertir AADT a volumen horario de diseño



b. Encontrar fHV, usar Tabla 3.6

Como PT = 0.05 ET = 2.5 (de la Tabla 3.6) y como PR = 0 ER = 0

c. Calcular FFS. Se diseña con criterios de condiciones base.

d. Con FFS = 84.0 km/h para un nivel de servicio deseado de D, el máximo vp de

acuerdo a la Figura 3.2, es de:

e. Con el máximo vp, determinar el mínimo número de carriles requerido, despejando

N de la Ecuación 3.3:

f. Calcular vp usando en número mínimo de carriles N=3

fLW = 0.0 Tabla 3.2

fLC = 0.0 Tabla 3.3

fA = 4.0 Tabla 3.4

fM = 0.0 Tabla 3.5



g. Determinar si las condiciones base a utilizar, caben dentro del derecho de vía

disponible, con una mediana de 3.6 m para en el futuro acomodar bahías para giro a

la izquierda.

Ancho de mediana = 3.6 m


Distancia lateral libre (hombros) = 1.8 m

Ancho total requerido = 3.6 + 6*3.6 + 2*1.8 = 28.8 m (mayor al ancho disponible)

h. Asumir un diseño diferente para que quepa dentro del derecho de vía disponible.

Usar una mediana de 1.8 m sin hombros:

Ancho de mediana = 1.8 m


Distancia lateral libre (hombros) = 1.8 m

Ancho total requerido = 1.8 + 6*3.6 + 2*1.8 = 27.0 m (cabe en el ancho disponible)

i. Calcular FFS con los nuevos valores.

j. Determinar el LOS y la velocidad S, usando la Figura 3.2, con vp = 1,314 pc/h/ln y

FFS = 84.0 km/h

fLW = 0.0 Tabla 3.2

fLC = 0.0 Tabla 3.3

fA = 4.0 Tabla 3.4

fM = 0.0 Tabla 3.5



LOS = C y S = 84.0 km/h

k. Calcular la densidad

l. Solución en la Hoja de Trabajo (ver página siguiente)

HOJA DE TRABAJO PARA CARRETERA DE MÚLTIPLES CARRILES




Analista D.A. . Carretera U.S 6 (N/E) .

Agencia o Compañía UTP . Desde/Hacia 31st / 156th St. .

Fecha del Análsis 17/11/08 . Jurisdicción .

Período de Tiempo P.M. . Año del Análsis 2008 .

x Operacional(LOS) Diseño(N) Diseño(vp) Planeación(LOS) Planeación(N) Planeación(vp)

Datos del Flujo

Volumen, V veh/h Factor de Hora Pico, PHF 0.9 .

Tráfico promedio diario anual, AADT 60,000 veh/día %Buses y camiones, PT 5 %

Porción de la hora pico del AADT, K 0.10 . %Vehiculos recreacionales, PR 4 %

Distribución direccional en la hora pico, D 55/45 . Terreno General

DDHV=AADT*K*D 3,300 veh/h Plano x Ondulado Montañoso

Tipo de conductor Pendiente: Long. km Grado %

x Acostumbrado/semanal Recreacional/fin de semana Número de carriles %

Cálculo de los Factores de Ajustes al Flujo

fp 1.00 . ER 0 .

ET 2.5 . 0.930 .

Datos de Velocidad Calcular Ajustes a la Velocidad y FFS

Ancho de carril, LW 3.6 / 3.6 m fLW 0.0 / 0.0 km/h

Distancia lateral libre total, TLC 3.6 m fLC 0.0 / 0.0 km/h

Puntos de acces, A 6 /km fA 4.0 / 4.0 km/h

Tipo de Mediana, M No Dividida x Dividida fM 0.0 km/h

FFS (medida) km/h FFS=BFFS - fLW - fLC - fA - fM 84.0 / 84.0 km/h

Velocidad de flujo libre base, BFFS 88.0 km/h

Operacional, Planeación (LOS); Diseño, Planeación (vp) Diseño, Planeación (N)

Operacional (LOS) o Planeación (LOS) Diseño (N) o Planeación (N) 1ra Iteración

Vp pc/h/ln N 2.8 Asumido

S km/h Vp 1,775 pc/h/ln

D=Vp/S pc/km/ln LOS D .

LOS .

Diseño (vp) o Planeación (vp) Diseño (N) o Planeación (N) 2da Iteración

LOS . N 3 Asumido

Vp pc/h/ln Vp 1,775 pc/h/ln

V=vp * PH F * N * fHV * fp veh/h LOS C .

S km/h S 84.0 km/h

D=Vp/S pc/km/ln D=Vp/S 15.6 pc/km/ln

Glosario Localización de los Factores

N – número de carriles S - velocidad ET – Exhibit 21-8, 21-9, 21-11 fLW - Exhibit 21-4

V – volumen horario D – densidad ER - Exhibit 21-8, 21-10 fLC - Exhibit 21-5

Vp – tasa de flujo FFS – velocidad de flujo libre

fp – Página 21-11 del Manual fM - Exhibit 21-6

LOS – nivel de servicio BFFS - velocidad de flujo libre base

LOS, S, FFS,vp -Exhibit 21-2, 21-3

fA - Exhibit 21-7

DDHV – volumen de diseño direccional horario

III. SEGMENTOS BÁSICOS DE AUTOPISTAS

Aplicación Entradas Salidas Operacional (LOS) FFS, N, vp LOS, S, D Diseño (N) FFS, LOS, vp N, S, D Diseño (vp) FFS, LOS, N vp, S, D Planeación (LOS) FFS, N, AADT LOS, S, D Planeación (N) FFS, LOS, AADT N, S, D Planeación (vp) FFS, LOS, N vp, S, D



3.1. Introducción

Este capítulo presenta un resumen del análisis de la operación en segmentos básicos de

autopistas de acuerdo a la metodología presentada en el Capítulo 23 del Manual de

Capacidad Vial 2000.

Para el procedimiento de análisis de este capítulo se asume que existen ciertas

condiciones base que sirven como puntos de partida para la metodología. Si alguna de

estas condiciones base fallan en existir, entonces, la velocidad, la capacidad y el nivel de

servicio del segmento de autopista tienden a ser reducidos.

Las condiciones base para los segmentos básicos de autopista son los que se resumen a

continuación:

Ancho mínimo de carril: 3.6 m;

Distancia lateral derecha libre mínima entre el borde del carril de viaje y el

obstáculo más cercano que influencie el comportamiento del tráfico: 1.8 m;

Distancia lateral libre de la mediana mínimo: 0.6 m;

Flujo vehicular compuesto enteramente de vehículos de pasajeros;

Cinco o más carriles para una dirección (en áreas urbanas solamente);

Espaciamiento entre intercambios de 3 km o más;

Terreno plano con pendientes no mayores a 2%; y

La población de conductores compuesta principalmente por usuarios regulares.

Estas condiciones base representan un nivel de operación alto, con una velocidad de

flujo libre (FFS) de 110 km/h o mayor.

LIMITACIONES DE LA METODOLOGÍA:

La metodología que aquí se presenta no aplica para tomar en cuenta las siguientes

condiciones:

Carriles especiales reservados para un solo tipo de vehículo;

Segmentos extendidos de túneles o puentes;

Segmentos cercanos a un puesto de peaje;

Velocidades de flujo libre menores a los 90 km/h o por encima de los 120 km/h;



Condiciones de demanda en exceso de la capacidad;

Influencia de bloqueos o colas en el segmento;

Límites de velocidad marcados, presencia de policías o sistemas de transporte

inteligentes de relacionadas a los vehículos o guía para los conductores;

3.2. Metodología

La Figura 4.1 ilustra la metodología que se describe en este capítulo para el análisis de

los segmentos básicos de una autopista.



FIGURA 4.1. METODOLOGÍA PARA SEGMENTOS BÁSICOS DE UNA AUTOPISTA. (Exhibit 23-1)

Datos:

Datos Geométricos

Velocidad de flujo libre (FFS) medida en campo o velocidad de flujo libre base (BFFS)

Volumen

Si se tiene BFFS

Ajuste de BFFS:

Ancho de carril

Número de carriles

Densidad de intercambios

Distancia lateral libre

Calcular FFS

Definir curva de velocidad-flujo

Ajuste del volumen:

Factor de hora pico

Número de carriles

Tipo de conductor

Vehículos pesados

Calcular tasa de flujo S

i se

tie

ne

FF

S m

edid

a en

cam

po

Determinar la velocidad usando la curva de velocidad-flujo

Calcular la densidad usando la tasa de flujo y la velocidad

Determinar LOS



NIVEL DE SERVICIO

Un segmento básico de autopista puede ser caracterizado por tres tipos de medidas de

de desempeño: densidad, en términos de vehículos de pasajeros por kilómetro por carril

(pc/km/ln); velocidad, en términos de la velocidad media de un vehículo de pasajero; y la

relación volumen capacidad (v/c). La medida usada para proporcionar un estimado del

nivel de servicio es la densidad como se resume en la Tabla 4.1

TABLA 4.1. DENSIDAD USADA PARA DEFINIR NIVEL DE SERVICIO

LOS Rango de Densidad (pc/km/ln)

A 0 – 7

B > 7 – 11

C > 11 – 16

D > 16 – 22

E > 22 – 28

F > 28

El criterio completo de nivel de servicio para un segmento básico de autopista se

presenta en la Tabla 4.2

TABLA 4.2. CRITERIO DE NIVEL DE SERVICIO PARA SEGMENTOS BÁSICOS DE AUTOPISTA.

(Exhibit 23-2)

Criterio LOS

A B C D E

FFS = 120 km/h

Densidad máxima 7 11 16 22 28

Velocidad mínima 120.0 120.0 114.6 99.6 85.7

Máxima v/c 0.35 0.55 0.77 0.92 1.00

Máxima tasa de flujo de servicio 840 1320 1840 2200 2400

FFS = 110 km/h



Máxima v/c 0.33 0.51 0.74 0.91 1.00


FFS = 100 km/h



Máxima v/c 0.30 0.48 0.70 0.90 1.00


FFS = 90 km/h



Máxima v/c 0.28 0.44 0.64 0.87 1.00




La Figura 4.2 muestra la relación entre velocidad, flujo y densidad para los segmentos

básicos de autopista. También muestra la definición de varios LOS sobre la base de valores

límites de densidad.

FIGURA 4.2. CURVA VELOCIDAD-FLUJO CON CRITERIO DE NIVEL DE SERVICIO. (Exhibit 23-3)

Tomado del Manual de Planeación y Diseño para la Administración del Tránsito3

Nota:

La capacidad varía con la velocidad de flujo libre. La capacidad es 2400, 2350, 2300 y 2250 pc/h/ln a una

FFS de 120, 110, 100 y 90 km/h respectivamente.

Para 90 < FFS < 120 y para tasa de flujo (vp),

(3100-15FFS) < vp < (1800 + 5FFS)

Para 90 < FFS < 120 y

vp < (3100 – 15FFS),

S = FFS

3 Manual de Planeación y Diseño para la Administración del Tránsito. Op.Cit p.2-38




La FFS puede ser estimada indirectamente cuando no hay disponibles datos de campo

(4.1)(Ec. 23.1)

Donde


BFFS = Velocidad de flujo libre base, 110 km/h (urbano) o 120 km/h (rural)

fLW = Ajuste por ancho de carril, de la Tabla 4.3 (km/h)

fLC = Ajuste por hombro lateral derecho libre, de la Tabla 4.4(km/h)

fN = Ajuste por número de carriles, de la Tabla 4.5 (km/h)

fID = Ajuste densidad de intercambios, de la Tabla 4.6 (km/h)

Velocidad de Flujo Libre Base

Para áreas urbanas = 110 km/h.

Para áreas rurales = 120 km/h.

Ajuste por Ancho de Carril

El factor de ajuste por ancho de carril, fLW, se presenta en la Tabla 4.3

TABLA 4.3. AJUSTE POR ANCHO DE CARRIL, fLW. (Exhibit 23-4)

Ancho de Carril (m) Reducción en FFS (km/h)

3.6 0.0

3.5 1.0

3.4 2.1

3.3 3.1

3.2 5.6

3.1 8.1

3.0 10.6

Ajuste por Distancia Lateral Libre

El ajuste por distancia lateral libre solamente refleja el ancho del hombro derecho,

como se observa en la Tabla 4.4



TABLA 4.4. AJUSTE POR DISTANCIA DE HOMBRO LATERAL DERECHO, fLC. (Exhibit 23-5)

Distancia lateral

del hombro

derecho (m)

Reducción en FFS (km/h)

Carriles en Una Dirección

2 3 4 > 5

≥1.8 0.0 0.0 0.0 0.0

1.5 1.0 0.7 0.3 0.2

1.2 1.9 1.3 0.7 0.4

0.9 2.9 1.9 1.0 0.6

0.6 3.9 2.6 1.3 0.8

0.3 4.8 3.2 1.6 1.1

0.0 5.8 3.9 1.9 1.3

Ajuste por Número de Carriles

La determinación de la cantidad de carriles es en una dirección y sólo se deben tomar en

cuenta los carriles principales. No se incluyen los carriles reservados específicamente para

transporte colectivo. El ajuste por número de carriles no aplica para autopistas en áreas

rurales, en el que típicamente se presentan dos carriles en cada dirección.

TABLA 4.5. AJUSTE POR NÚMERO DE CARRILES, fN. (Exhibit 23-6)

Número de Carriles (Una Dirección) Reducción en FFS (km/h)

> 5 0.0

4 2.4

3 4.8

2 7.3 Nota: para todos los segmentos de autopista en áreas rurales fN = 0.0

Ajuste por Densidad de Intercambios

Para determinar la densidad de los intercambios se usa un segmento de 10 km.

Un intercambio es definido si al menos tiene una rampa de entrada. Por lo tanto,

intercambios que tienen solamente rampas de salida no deben ser considerados en la

determinación de la densidad de intercambios.

El factor de ajuste por densidad de intercambios, fID se presenta en la Tabla 4.6



TABLA 4.6. AJUSTE POR DENSIDAD DE INTERCAMBIOS, fID. (Exhibit 23-7)

Intercambios/kilómetro Reducción en FFS (km/h)

< 0.3 0.0

0.4 1.1

0.5 2.1

0.6 3.9

0.7 5.0

0.8 6.0

0.9 8.1

1.0 9.2

1.1 10.2

1.2 12.1

B. Determinación de la Tasa de Flujo

La tasa de flujo para un segmento básico de autopista se calcula de acuerdo a la

Ecuación 4.2

(4.2) (Ec. 23.2)

Donde:


de mayor volumen de la hora pico (pc/h/ln)

V = Volumen horario (veh/h)

PHF = Factor de hora pico

N = Número de carriles

fp = factor de ajuste por tipo de conductor


Factor de Hora Pico

El factor de hora pico representa la variación del flujo vehicular en una hora. En

autopistas, el rango típico del PHF es de 0.80 a 0.95. PHF más bajos son característicos de

autopistas rurales o periodos no picos.



Ajuste por Vehículos Pesados

El factor de ajuste por vehículos pesados se determina con la Ecuación 4.3

(4.3) (Ec. 23.3)

Donde:

ET, ER = Equivalente en vehículos de pasajeros para camiones y buses y para

vehículos recreacionales respectivamente.

PT, PR = Proporción de camiones y buses, y vehículos recreacionales

respectivamente, en el flujo vehicular, expresado como decimal.

fHV = Factor de ajuste por vehículos pesados.

El efecto de los vehículos pesados en el flujo vehicular depende tanto de las

condiciones de pendientes como de la composición del tráfico. El equivalente en vehículos

de pasajeros puede ser seleccionado para una de tres condiciones: segmentos generales de

autopista, pendientes positivas y pendientes negativas

Equivalente para Segmento General de Autopista

Es a menudo apropiado considerar una longitud extendida de autopista que contenga un

número de pendientes y segmentos de terreno plano, como un segmento único uniforme. A

modo de guía se puede usar un segmento general de autopista cuando:

Ninguna pendiente de 3% o mayor es más larga que 0.5 km

Ninguna pendiente menor de 3% es más larga que 1.0 km

Cada vez que se utilice el análisis de segmento general de autopista, el terreno de la

autopista debe ser clasificado como plano, ondulado o montañoso.

TABLA 4.7. EQUIVALENTE ET Y ER EN SEGMENTOS GENERALES DE AUTOPISTA. (Exhibit 23-8)

Factor Tipo de Terreno

Plano Ondulado Montañoso

ET (Buses y camiones) 1.5 2.5 4.5

ER (Recreacionales) 1.2 2.0 4.0



Equivalente para Pendientes Específicas

Cualquier pendiente de autopista de más de 1.0 km para pendientes menores a los 3%, ó

5 km para pendientes de 3% ó más, deben ser considerados en segmentos separados. El

análisis para tales segmentos debe considerar las condiciones de pendientes positivas y

pendientes negativas; y si la pendiente es una sola y aislada de pendiente constante; o si es

parte de una serie que forman una pendiente compuesta.

Equivalente para Pendiente Específica Positiva

La Tabla 4.8 presenta los valores del equivalente en vehículo de pasajeros para los

vehículos recreacionales (ER) en segmentos de pendientes positivas uniformes. De igual

forma la Tabla 4.9 presenta los valores de equivalente de vehículos de pasajeros para

camiones y buses (ET) en segmentos de pendiente positiva.

TABLA 4.8. EQUIVALENTE ER EN PENDIENTES POSITIVAS UNIFORMES. (Exhibit 23-10)

Pendiente

(%)

Longitud

(Km)

ER

Porcentaje de Vehículos Recreacionales

2 4 5 6 8 10 15 20 25

< 2 Todas 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2

> 2-3 0.0-0.8 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2

> 0.8 3.0 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.2 1.2 1.2

> 3-4

> 0.0-0.4 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2

> 0.4-0.8 2.5 2.5 2.0 2.0 2.0 2.0 1.5 1.5 1.5

> 0.8 3.0 2.5 2.5 2.5 2.0 2.0 2.0 1.5 1.5

> 4-5

> 0.0-0.4 2.5 2.0 2.0 2.0 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5

> 0.4-0.8 4.0 3.0 3.0 3.0 2.5 2.5 2.0 2.0 2.0

> 0.8 4.5 3.5 3.0 3.0 3.0 2.5 2.5 2.0 2.0

> 5

> 0.0-0.4 4.0 3.0 2.5 2.5 2.5 2.0 2.0 2.0 1.5

> 0.4-0.8 6.0 4.0 4.0 3.5 3.0 3.0 2.5 2.5 2.0

> 0.8 6.0 4.5 4.0 4.0 3.5 3.0 3.0 2.5 2.0



TABLA 4.9. EQUIVALENTE ET EN PENDIENTES POSITIVAS UNIFORMES. (Exhibit 23-9)

Pendiente

(%)

Longitud

(Km)

ET


2 4 5 6 8 10 15 20 25

< 2 Todas 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5

> 2-3

0.0-0.4 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5

> 0.4-0.8 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5

> 0.8-1.2 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5

> 1.2-1.6 2.0 2.0 2.0 2.0 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5

> 1.6-2.4 2.5 2.5 2.5 2.5 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0

> 2.4 3.0 3.0 2.5 2.5 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0

> 3-4

0.0-0.4 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5

> 0.4-0.8 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 1.5 1.5 1.5

> 0.8-1.2 2.5 2.5 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0

> 1.2-1.6 3.0 3.0 2.5 2.5 2.5 2.5 2.0 2.0 2.0

> 1.6-2.4 3.5 3.5 3.0 3.0 3.0 3.0 2.5 2.5 2.5

> 2.4 4.0 3.5 3.0 3.0 3.0 3.0 2.5 2.5 2.5

> 4-5

0.0-0.4 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5

> 0.4-0.8 3.0 2.5 2.5 2.5 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0

> 0.8-1.2 3.5 3.0 3.0 3.0 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5

> 1.2-1.6 4.0 3.5 3.5 3.5 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0

> 1.6 5.0 4.0 4.0 4.0 3.5 3.5 3.0 3.0 3.0

> 5-6

0.0-0.4 2.0 2.0 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5

> 0.4-0.5 4.0 3.0 2.5 2.5 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0

> 0.5-0.8 4.5 4.0 3.5 3.0 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5

> 0.8-1.2 5.0 4.5 4.0 3.5 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0

> 1.2-1.6 5.5 5.0 4.5 4.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0

> 1.6 6.0 5.0 5.0 4.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5

> 6

0.0-0.4 4.0 3.0 2.5 2.5 2.5 2.5 2.0 2.0 2.0

> 0.4-0.5 4.5 4.0 3.5 3.5 3.5 3.0 2.5 2.5 2.5

> 0.5-0.8 5.0 4.5 4.0 4.0 3.5 3.0 2.5 2.5 2.5

> 0.8-1.2 5.5 5.0 4.5 4.5 4.0 3.5 3.0 3.0 3.0

> 1.2-1.6 6.0 5.5 5.0 5.0 4.5 4.0 3.5 3.5 3.5

> 1.6 7.0 6.0 5.5 5.5 5.0 4.5 4.0 4.0 4.0

Equivalente para Pendiente Específica Negativa

La Tabla 4.10 presenta los valores de ET en segmentos de pendiente negativa. Para

vehículos recreacionales, las pendientes negativas deben ser tratadas como terreno plano.



TABLA 4.10. EQUIVALENTE ET EN PENDIENTES NEGATIVAS. (Exhibit 23-11)

Pendiente

(%)

Longitud

(km)

ET


5 10 15 20

< 4 Todas 1.5 1.5 1.5 1.5

4-5 < 6.4 1.5 1.5 1.5 1.5

4-5 > 6.4 2.0 2.0 2.0 1.5

> 5-6 < 6.4 1.5 1.5 1.5 1.5

> 5-6 > 6.4 5.5 4.0 4.0 3.0

> 6 < 6.4 1.5 1.5 1.5 1.5

> 6 > 6.4 7.5 6.0 5.5 4.5

Equivalente para Pendiente Compuesta

El alineamiento vertical de muchas autopistas resulta en una continua serie de

pendientes. A menudo es necesario determinar el efecto de esta condición. La técnica más

común es la de calcular una pendiente promedio del punto en cuestión. La pendiente

promedio es comúnmente calculada como el total que se levanta desde el principio de la

pendiente dividida entre el total de la distancia horizontal sobre la cual se extienden las

pendientes.

La técnica de la pendiente compuesta es una aproximación acertada para pendientes en

el cual todas sus subsecciones son menores de 4% ó la longitud total de la pendiente

compuesta es menor de 1200 m. Para pendientes más empinadas y segmentos más largos,

existe una técnica más exacta la cual se describe en el Apéndice A del Capítulo 23 del

Manual de Capacidad Vial 2000 y que será descrito en el Capítulo V de éste trabajo.

Factor por Tipo de Conductor

El factor de ajuste fp refleja el efecto de conductores de fines de semana, recreacionales

y quizá de medio día sobre la infraestructura vial. El valor de fp se encuentra en el rango de

0.85 a 1.00. Típicamente, el analista debe seleccionar 1.00, lo cual refleja un tráfico que

viaja diariamente y conoce el camino, a menos que exista suficiente evidencia para que un

valor menor sea usado.



C. Determinación del Nivel de Servicio

El primer paso en determinar el nivel de servicio de un segmento básico de autopista

consiste en definir y segmentar la autopista apropiadamente. Segundo, sobre la base de

estimar o medir en campo la FFS, se construye una curva velocidad-flujo apropiadamente

de la misma forma de una curva típica como la que se muestra en la Figura 4.2. Sobre la

base de una tasa de flujo y la construcción de una curva velocidad-flujo, se lee la velocidad

promedio de un vehículo de pasajero en el eje Y de la curva. El próximo paso es calcular la

densidad usando la Ecuación 4.4

(4.4) (Ec. 23.4)

Donde

D = Densidad (pc/km/ln)

vp = Tasa de flujo (pc/h/ln)

S = velocidad promedio de viaje de vehículo de pasajeros (km/h)

El nivel de servicio LOS de un segmento básico de autopista es, entonces, determinado

comparando la densidad calculada con los rangos de densidad de la Tabla 4.2

3.3. PROBLEMA DE EJEMPLO

1. Encuentre el LOS para una autopista urbana existente de 6 carriles; encuentre el LOS

que ocurrirá en 3 años; además, encuentre cuándo la infraestructura excederá la

capacidad. (Problema No.3 del Manual de Capacidad 2000 - Capítulo 23).

La Carretera: Autopista existente de 6 carriles en un área urbana en crecimiento.

La Pregunta: ¿Cuál es en LOS actual durante la hora pico? ¿Qué LOS ocurrirá en 3 años?

¿Cuándo un cuarto carril debe ser adicionado en cada dirección para evitar el exceso de

demanda sobre la capacidad?



Los Datos:

V = 5,000 veh/h en una dirección (existente) 6 carriles

Terreno plano 10% de camiones

V = 5,600 veh/h en una dirección (en 3 años) PHF = 0.95

Más allá de los 3 años el tráfico crece a 4% anual FFS= 110 km/h medida en campo

Comentarios:

Como no existe información de posibles cambios a lo largo del tiempo, se asume que los

10% de vehículos pesados, el PHF y la FFS se mantienen constantes

Este problema lidia con una variedad de niveles de demanda se puede resolver más

fácilmente calculando el máximo volumen que puede acomodarse en cada nivel de

servicio.

Se asume 0% de buses y vehículos recreacionales

Se asume conductores experimentados.

Solución:

a. Calcular fHV usando la Ecuación 4.3 y la Tabla 4.7

b. Encontrar el máximo vp para cada LOS en la Tabla 4.2 para una FFS = 110 km/h

LOS vp (pc/h/ln)

A 770

B 1,210

C 1,740

D 2,135

E 2,350

c. Convertir la máxima tasa de flujo de servicio (pc/h/ln) para cada LOS en veh/h

usando la Ecuación 4.2 y calcular el volumen de demanda usando fp=1.0 y N=3



LOS V (veh/h)

A 2,089

B 3,283

C 4,721

D 5,793

E 6,376

d. Comparando los 5,000 veh/h 5,600 veh/h con los máximos volúmenes que pueden

acomodar los diferentes LOS calculados en la parte c, se observa que el LOS para

ambos casos es D.

e. Cuando el tráfico excede el LOS E = 6,376 veh/ h, se necesitará un cuarto carril en

cada dirección. Se utiliza una ecuación de interés compuesto para calcula los años,

usando la tasa de crecimiento de 4%.

f. Solución en la Hoja de Trabajo (ver página siguiente)



HOJA DE TRABAJO PARA SEGMENTOS BÁSICOS DE AUTOPISTAS


Analista D.A. . Carretera .

Agencia o Compañía UTP . Desde/Hacia .

Fecha del Análisis 17/11/08 . Jurisdicción .

Período de Tiempo P.M. . Año del Análsis 1999/2002 .

x Operacional(LOS) Diseño(N) Diseño(vp) x Planeación(LOS) Planeación(N) Planeación(vp)

Datos del Flujo

Volumen, V 5000/5600 veh/h Factor de Hora Pico, PHF 0.95 .

Tráfico promedio diario anual, AADT veh/día %Buses y camiones, PT 10 %

Porción de la hora pico del AADT, K . %Vehiculos recreacionales, PR 0 %

Distribución direccional en la hora pico, D . Terreno General

DDHV=AADT*K*D veh/h x Plano Ondulado Montañoso


x Acostumbrado/semanal Recreacional/fin de semana Número de carriles %


fp 1.00 . ER 0 .

ET 1.5 . 0.952 .


Ancho de carril, LW m fLW km/h

Distancia lateral derecha m fLC km/h

Densidad de intercambios /km fID km/h

Número de carriles . fN km/h

FFS (medida) 110 km/h FFS=BFFS - fLW - fLC - fA - fM km/h

Velocidad de flujo libre base, BFFS km/h



Vp pc/h/ln N Asumido

S km/h Vp pc/h/ln

D=Vp/S pc/km/ln LOS .

LOS D(existente)/D(3 años)


LOS C/D/F . N Asumido

Vp 1740/2135/2350 pc/h/ln Vp pc/h/ln

V=vp * PH F * N * fHV * fp 4721/5793/6376 veh/h LOS .

S km/h S km/h

D=Vp/S pc/km/ln D=Vp/S pc/km/ln


N – número de carriles

S - velocidad ET – Exhibit 23-8, 23-9, 23-11 fLW - Exhibit 23-4



fp - Página 23-12 del Manual fM - Exhibit 23-6



fA - Exhibit 23-7





IV. PENDIENTES EQUIVALENTES

Como se ha observado en los capítulos anteriores existe un procedimiento para calcular

una pendiente promedio para el análisis de varias pendientes consecutivas de diferentes

grados y longitudes. Este procedimiento aplica para pendientes que no sean mayores a los

4% o cuya longitud total no sea mayor a los 1200 m.

Para pendientes fuera de estos límites (pendientes mayores a los 4%, o una longitud

total mayor a los 1200 m, o ambas), se recomienda usar el procedimiento de pendientes

compuestas. El procedimiento de pendientes compuestas es usado para determinar una

pendiente equivalente que resultará en la misma velocidad final del camión que la que

tendría en una serie de pendientes variantes.

Éste método utiliza las curvas de aceleración y desaceleración que se presenta en la

Figura 5.1.

FIGURA 5.1. CURVAS DE DESEMPEÑO DE CAMIONES (120 kg/kW). (Exhibit A23-2)

Fuente: Manual de Capacidad HCM 2000



Para explicar mejor este procedimiento se desarrollará un ejemplo4 en el que existen

dos segmentos consecutivos con pendientes variables. El primer segmento con pendiente

de 4% tiene una longitud de 700 m. El segundo segmento con pendiente de 6% tiene una

longitud de 300 m. Como existe una pendiente de 6%, el procedimiento de la pendiente

promedio no aplica.

La solución a este problema se muestra gráficamente en la Figura 5.2. Se dibuja una

línea vertical a los 700 m que intercepte la curva de desaceleración de 4% (Punto 1). En

este punto (al final de la primera pendiente) la velocidad del camión es determinada

dibujando una línea horizontal que intercepta con el eje Y que marca una velocidad de 64

km/h (Punto 2). A esta velocidad, el camión entra en la pendiente de 6%, esto se representa

en la gráfica regresando por la línea horizontal antes dibujada, hasta que se intercepte con la

curva de desaceleración de 6% (Punto 3). En este punto se dibuja una línea vertical que

intercepta el eje X (Punto 4) que marca la distancia de referencia de 400 m.

A estos 400 m se le suman los 300 m de longitud que tiene esta pendiente de 6%. De

esta forma nos encontramos en los 700 m sobre el eje X (Punto 5). Ahora subimos

verticalmente hasta interceptar nuevamente la curva desaceleración de 6% (Punto 6) para

determinar la velocidad del camión en este punto. Esto se logra desplazándonos

horizontalmente sobre una línea que intercepta el eje Y, la cual marca una velocidad de 42

km/h (Punto 7).

Finalmente se determina la intersección de las líneas de la distancia de 1000 metros y la

de la velocidad de 42 km/h (Punto 8). Ya que este punto se sitúa sobre la curva de 6% de

pendiente, la pendiente equivalente es 6%; la cual en este ejemplo coincide con la última

pendiente de 6 % pero esto fue coincidencia, puesto que no siempre es así.



FIGURA 5.2. SOLUCIÓN AL PROBLEMA

2 1 3

4 5

5

6

5

7

5

8

5



Anexo A

Hojas de Trabajo

HOJA DE TRABAJO PARA SEGMENTOS DE DOS DIRECCIONES DE CARRETERAS DE DOS CARRILES


Analista . Carretera .

Agencia o Compañía . Desde/Hacia .

Fecha del Análisis . Jurisdicción .

Período de Tiempo . Año del Análisis .

Operacional (LOS) Diseño (vp) Planeación (LOS) Planeación (vp)

Datos de Entrada

carretera clase I carretera clase II

Ancho de hombro m Terreno Plano Ondulado

Ancho de carril m Volumen horario total veh/h

Ancho de carril m Show North

Arrow

Distribución direccional / .

Ancho de hombro m Factor de hora pico, PHF .

%Buses y camiones, PT %

%Vehiculos recreacionales, PR %

Longitud del segmento, Lt km %Zonas de no pasar %

Puntos de Acceso/km /km

Velocidad promedio de Viaje

Factor de ajuste por pendiente, fG. (Exhibit 20.7)

Equivalente en vehiculos de pasajeros para camiones, ET (Exhibit 20.9)

Equivalente en vehiculos de pasajeros para RVs, ER. (Exhibit 20.9)

Factor de ajuste vehiculos pesados, fHV

Tasa de flujo en dos direcciones1, vp (pc/h)

vp* distribución direccional mayor (pc/h)


Velocidad medida en campo, SFM km/h Velocidad de flujo libre base, BFFS km/h

Volumen observado, Vf veh/h Aj. por ancho de carril y hombros, fLS km/h

Velocidad de flujo libre, FFS km/h Aj. por puntos de acceso, fA km/h

Velocidad de flujo libre, FFS km/h FFS=BFFS-fLS-fA

Ajuste por zonas de no pasar, fnp (km/h) . (Exhibit 20.11)

Velocidad promedio, ATS (km/h) ATS=FFS-0.0125vp-fnp


Factor de ajuste por pendientes, fG. (Exhibit 20.8)

Equivalente en vehiculos de pasajeros para camiones, ET. (Exhibit 20.10)

Equivalente en vehiculos de pasajeros para RVs, ER. (Exhibit 20.10)


Tasa de flujo en dos direcciones, vp (pc/h)

vp* distribución direccional mayor2 (pc/h)

Porcentaje base de tiempo que se gasta siguiendo otro vehiculo, BPTSF

(%),

Aj. por distribución direccional y zonas de no pasar, fd/np (%). (Exhibit 20.12)

PTSF (%) PTSF=BPTSF+fd/np


Nivel de Servicio, LOS. (Exhibit 20.3 para Clase I o Exhibit 20.4 para Clase II)

Relación volumen/capacidad, v/c v/c

VkmT15 (veh-km),

VkmT60 (veh-km),

TT15 (veh-h),

Notas

1. Si vp > 3,200 pc/h, termina el análisis – el LOS es F.

2. Si la distribución direccional mayor vp > 1,700 pc/h, termina el análisis – el LOS es F.

HOJA DE TRABAJO PARA SEGMENTOS DIRECCIONALES DE CARRETERAS DE DOS CARRILES






Operacional (LOS) Diseño (vp) Planeación (LOS) Planeación (vp)

Datos de Entrada

carretera clase I carretera clase II

Ancho de hombro m Terreno Plano Ondulado

Ancho de carril m Long. de la pendiente km Pendiente %

Ancho de carril m Show North

Arrow

Factor de hora pico, PHF .

Ancho de hombro m %Buses y camiones, PT %

%Vehiculos recreacionales, PR %

%Zonas de no pasar %

Longitud del segmento, Lt km Puntos de Acceso/km /km

Volumen de la dirección de análisis, Vd veh/h Volumen en la dirección opuesta, Vo veh/h

Velocidad Promedio de Viaje

Análsis Direccional (d) Dirección Opuesta (o)

Eq. en vehiculos de pasajeros para camiones, ET. (Exhibit 20.9 o 20.15)

Eq. en vehiculos de pasajeros para RVs, ER. (Exhibit 20-9 o 20.17)

Factor de ajuste vehiculos pesados5, fHV

Factor de ajuste por pendiente1, fG. (Exhibit 20.7 o 20-13)



Velocidad medida en campo, SFM km/h Velocidad de flujo libre base3, BFFS km/h

Volumen observado, Vf veh/h Aj. por ancho de carril y hombros3, fLS km/h

Velocidad de flujo libre, FFS km/h Aj. por puntos de acceso3, fA km/h

Velocidad de flujo libre, FFS km/h FFS=BFFS-fLS-fA

Ajuste por zonas de no pasar, fnp (km/h) . (Exhibit 20.19)

Velocidad promedio, ATSd (km/h) ATSd=FFSd-0.0125(vd+vo)-fnp


Eq en vehiculos de pasajeros para camiones, ET. (Exhibit 20.10 o 20-16)

Eq en vehiculos de pasajeros para RVs, ER. (Exhibit 20.10 o 20-16)


Factor de ajuste por pendientes1, fG. (Exhibit 20.8 o 20-14)


Porcentaje base de tiempo que se gasta siguiendo otro vehiculo4, BPTSFd

(%),

Ajuste por zonas de no pasar, fnp. (Exhibit 20.20)

PTSFd (%) PTSFd=BPTSFd+fnp


Nivel de Servicio, LOS. (Exhibit 20.3 o 20-4)

Relación volumen/capacidad, v/c v/c

VkmT15 (veh-km),

VkmT60 (veh-km),

TT15 (veh-h),

Notas

1. Si la carretera es un segmento extendido en terreno plano u ondulado, fG=1.0.

2. Si vi (vd o vo) > 1,700 pc/h, termina el análisis – el LOS es F. 3. Sólo para la dirección de análisis 4. La Tabla 2.19 provee los factores a y b 5. Usar la Ecuación 2.15 si algunos camiones operan a velocidad de arrastre en una pendiente específica negativa

HOJA DE TRABAJO PARA CARRETERA DE MÚLTIPLES CARRILES






Operacional(LOS) Diseño(N) Diseño(vp) Planeación(LOS) Planeación(N) Planeación(vp)

Datos del Flujo

Volumen, V veh/h Factor de Hora Pico, PHF .

Tráfico promedio diario anual, AADT veh/día %Buses y camiones, PT %

Porción de la hora pico del AADT, K . %Vehiculos recreacionales, PR %


DDHV=AADT*K*D veh/h Plano Ondulado Montañoso


Acostumbrado/semanal Recreacional/fin de semana Número de carriles %


fp . ER 0 .

ET . .



Distancia lateral libre total, TLC m fLC km/h

Puntos de acces, A /km fA km/h

Tipo de Mediana, M No Dividida Dividida fM km/h

FFS (medida) km/h FFS=BFFS - fLW - fLC - fA - fM km/h





S km/h Vp pc/h/ln


LOS .


LOS . N Asumido

Vp pc/h/ln Vp pc/h/ln

V=vp * PH F * N * fHV * fp veh/h LOS .

S km/h S km/h



N – número de carriles S - velocidad ET – Exhibit 21-8, 21-9, 21-11 fLW - Exhibit 21-4



fp – Página 21-11 del Manual fM - Exhibit 21-6



fA - Exhibit 21-7



HOJA DE TRABAJO PARA SEGMENTOS BÁSICOS DE AUTOPISTAS






Operacional(LOS) Diseño(N) Diseño(vp) Planeación(LOS) Planeación(N) Planeación(vp)

Datos del Flujo

Volumen, V veh/h Factor de Hora Pico, PHF .

Tráfico promedio diario anual, AADT veh/día %Buses y camiones, PT %

Porción de la hora pico del AADT, K . %Vehiculos recreacionales, PR %


DDHV=AADT*K*D veh/h Plano Ondulado Montañoso


Acostumbrado/semanal Recreacional/fin de semana Número de carriles %


fp . ER 0 .

ET . 0.952 .



Distancia lateral derecha m fLC km/h

Densidad de intercambios /km fID km/h

Número de carriles . fN km/h

FFS (medida) km/h FFS=BFFS - fLW - fLC - fA - fM km/h





S km/h Vp pc/h/ln


LOS .


LOS . N Asumido

Vp pc/h/ln Vp pc/h/ln

V=vp * PH F * N * fHV * fp veh/h LOS .

S km/h S km/h



N – número de carriles

S - velocidad ET – Exhibit 23-8, 23-9, 23-11 fLW - Exhibit 23-4



fp - Página 23-12 del Manual fM - Exhibit 23-6



fA - Exhibit 23-7



guia de estudio hcm editada

Documents