Ingeniería de Tránsito

Es una rama de la ingeniería civil encargada de estudiar el movimiento de personas y/o vehículos en una vialidad o en un camino, tomando en cuenta siempre las demandas de la sociedad.

La ingeniería de tránsito forma parte de la ingeniería del transporte, ya que el tránsito es una fase del transporte. Es la aplicación de los principios tecnológicos y científicos a la planeación, al proyecto funcional, a la operación y a la administración de diversas partes de cualquier medio de transporte.

Se necesita planear, estudiar, proyectar, construir, operar, conservar y administrar nuevos sistemas tanto para el transporte público como para el privado, y que permitan conectar e integrar las actividades que se desarrollan en diferentes lugares.

Transportar significa llevar algo de un lugar a otro, o también es la acción de transportarse.

Transitar. Es pasar de un punto a otro por una viabilidad.

Tránsito. Es la acción de transitar

Tráfico. Es el tránsito de personas y/o vehículos por una vialidad.

Factores que intervienen en el problema del tránsito:

1.- Diferentes tipos de vehículo en una misma vialidad.

2.- Vías de comunicación en mal estado u obsoletas.

3.- Falta de planeación en el tránsito.

Soluciones al problema de tránsito:

1.- Solución integral. Crear nuevos tipos de caminos para el vehículo moderno, proyectar ciudades con nuevos trazos y mejorar la infraestructura. Es muy caro.

2.- Solución parcial de alto costo. Ampliación de una calzada, construcción de vialidades canalizadoras. Necesita una fuerte inversión.

3.- Solución parcial de bajo costo. Aprovechar las condiciones existentes realizando el mínimo de obras, para obtener una regulación funcional del tránsito.

Cualquiera de las soluciones anteriores debe de considerar 3 aspectos: Ingeniería de tránsito, educación vial y la legislación a la vigilancia policiaca.

La ingeniería de tránsito se divide en tres elementos:

El usuario. Es el elemento pensante, de fácil adaptación al medio ambiente, y es el que toma la decisión en un viaje. En el recae toda la responsabilidad de la seguridad de los acompañantes. Se subdivide en:

-Peatón. Está representado por el 100% de la población, desde el primer año de vida hast su muerte, se le destinan espacios para su circulación como banquetas o aceras. Cuyas dimensiones dependen del número de transitantes. Se considera 1.5 peatones por metro cuadrado a una velocidad promedio de 1 m/s.

-Conductor. El elemento que tiene la responsabilidad del viaje. De todos sus sentidos, la vista es el más importante. Puede tener restricciones físicas y restricciones emocionales.

Teoría P.I.E.V. Es un juicio que elabora el conductor en la parte intelectual para elegir la mejor opción que tiene éste cuando se encuentra frente a una situación o incidencia en su misma línea de acción o de circulación, o en el mismo carril de tránsito. Y dicha acción se lleva a cabo.

El vehículo. Es el medio a través del cual el conductor puede realizar el viaje, es el elemento mecánico de características y capacidades diferentes, pero que sin importar cual sea su condición, el objetivo es realizar el viaje.

Representa diferentes características físicas en cuanto a capacidad de volumen y de arrastre. Se clasifica atendiendo a sus necesidades.

De manera general se clasifican en:

-Vehículos tipo “A”. Corresponde a los particulares o vehículos ligeros. Se sub-clasifican en: Tipo A2 (capacidad de carga hasta 1tn) y Tipo A’2 (Capacidad de 3 ½ tn). Consta de dos ejes.-Vehículos tipo “B”. Es para el transporte de pasajeros y se sub-divide en: Tipo B2 (autobús de dos ejes) y Tipo B3 (autobús de 3 ejes). El eje trasero puede ser sencillo o tándem. -Vehículos tipo “C”. Son los vehículos para el servicio de carga. Se sub-dividen en: Tipo C2 y C3, y se les puede agregar un remolque.

Características de operación del vehículo

Tienen que ver con la relación peso/potencia del vehículo, generalmente se añaden a los requisitos del proyecto geométrico en lo referente con las pendientes. Esto en el alineamiento vertical.

Por tal motivo, una pendiente no debe ser tan prolongada, de tal manera que la relación peso/potencia no disminuya más del 20%. La pendiente depende del terreno, del vehículo de proyecto y velocidad del proyecto, además de la superficie de rodamiento.

Características geométricas del vehículo

Estas características tienen que ver con el radio de giro del vehículo.

El radio de giro es la línea de acción que sigue la rueda trasera interior última durante su recorrido en una curva, en el alineamiento horizontal de una carretera, el radio de giro del vehículo nos proporciona la ampliación de la calzada.

Vehículo de proyecto

Dependiendo del tipo de vehículo se tendrán los elementos básicos para considerarse en el diseño de los elementos viales. Los vehículos de proyectos se clasifican de acuerdo a la distancia entre ejes del vehículo. (D.E)

-Vehículo D-E 335. Vehículo con 335 cms de distancia entre ejes- Vehículo D-E 450. “ “ -Vehículo D-E 610. “ “-Vehículo D-E 1220. “ “- Vehículo D-E 1525 “ “

Algunas características a considerar en el vehículo de proyecto son:

-Ancho total del vehículo-Longitud total del vehículo-Altura del conductor-Altura de los faros-Distancia entre vías (Llanta y llanta)-Vuelo delantero-Vuelo trasero-Angulo de iluminación de los faros.

El camino. Se entiende por camino, a aquella franja de terreno acondicionada para el tránsito peatonal o vehicular.

El concepto de camino incluye a nivel rural las llamadas carreteras y a nivel urbano las calles, avenidas o calzadas de una ciudad, o simplemente vialidad.

El diseño geométrico de las carreteras y de calles incluye todos aquellos elementos relacionados con el alineamiento horizontal, alineamiento vertical y alineamiento transversal.

De manera funcional, las carreteras y vialidades urbanas se pueden clasificar en 3 grupos:

Vialidades o carreteras principales, también conocidas como arterias, carreteras secundarias o colectoras y las locales. La clasificación funcional contribuye a la solución de algunos problemas de tránsito. Por ejemplo:

1.- Determinación en importancia de las vialidades.2.- Establecimiento de bases para la asignación de los niveles de servicio3.- En la evaluación de deficiencias4.- Determinación de costos5.- Establecer sistemas integrados.

Elementos geométricos de una sección transversal

Se tienen 3 tipos de sección transversal:

1.- S.T en corte. Es aquella sección que queda alojada totalmente por debajo del terreno natural.

2.- S.T en balcón o mixta. Es aquella sección compuesta de corte y de terraplén.

3.- S.T en terraplén. Sección que queda totalmente por encima del terreno natural.

Una sección transversal es aquel corte transversal al eje del camino, en donde se indican todos los elementos geométricos que lo componen. La estructura de un camino está compuesta de las terracerías o cuerpo de terraplén, y la estructura del pavimento.

Calzada. Superficie de rodamiento.Corona. Ancho total del camino que incluye a la calzada y a los acotamientos.Acotamientos. Superficies laterales que sirven de confinamiento lateral.Hombro. Punto de intersección de las líneas definidas por el talud del terraplénCunetas. Obras hidráulicas destinadas a captar y facilitar el escurrimiento transversal del caminContra-cuneta. Con altura de 5m para evitar que los escurrimientos invadan la carreteraTaludes. Superficies laterales inclinadas que en corte están comprendidas entre las cunetas.Rasante. Proyección vertical del desarrollo del eje del camino.Sub-rasante. Superficie del terreno acondicionada para recibir la estructura del pavimento.

Clasificación de las carreteras

1.- Clasificación funcional. Se sub-clasifica en 3 grandes grupos: Vías principales o arterias, vías secundarias o colectoras y calles locales. Contribuye a la solución de problemas como la determinación de la importancia relativa, asignación de niveles de servicio, evaluación de deficiencias, determinación de necesidades, estimación de costos y establecimiento de sistemas integrados para el transporte.

2.- Clasificación por operación. Se sub-clasifica en brechas, caminos revestidos y caminos pavimentados. Las brechas son vías de comunicación que no tienen especificaciones técnicas. Los revestidos son vías que tienen una estructura de terracería de baja calidad y algunas obras de drenaje elementales, como caminos rurales y terracerías revestidas. Su función es comunicar a pequeñas localidades con la red carretera del país. Y los caminos pavimentados son vías que tienen superficie de rodamiento tratada y estructura definida. Normas SCT.

3.- Clasificación Socio-económica-política. Se desglosan en caminos de función social, caminos de penetración económica y caminos en vías de desarrollo. Los de función social son caminos que se realizan en regiones de escaso potencial económico, con núcleos de población importantes. Los de penetración económica son caminos que se construyen en regiones aisladas de las que se cuenta con un potencial económico. Las carreteras en vías de desarrollo su criterio de selección para estos caminos es el de la RENTABILIDAD, debido a que las inversiones traerán reducción en los costos de operación del transporte. Se requiere estimación del número de usuarios, estimación de ahorros, estimación de beneficios y de costos.

Técnico-Oficial

La SCT especifica una clasificación de caminos, dependiendo de factores tales como: Geometría, velocidad y estado físico de la superficie de rodamiento. Se clasifican de la siguiente manera:

Carreteras tipo “A”. Carreteras pavimentadas con 2 carriles de circulación, uno por sentido, con ancho de carril de 3.5 a 3.65 metros, y acotamientos revestidos de 1.5 m. Existen las Tipo A2. Mismas características que la tipo ATipo AS2. Dos carriles con cuerpos separados, 1 por sentido.Tipo A4. Cuatro carriles, dos por sentido y mismas características que el tipo ATipo AS4. Se denota separación.

Carreteras tipo “B”. Son caminos pavimentados con dos carriles de circulación, con un ancho de carril de 6.15 metros con acotamientos revestidos de 1.5 metros máximo. Son el prototipo de carreteras troncales, y trata de comunicar a los centros de producción con la capital.

Carreteras tipo “C”. Son caminos pavimentados, con 2 carriles, ancho de 3.05 m sin acotamien

Carreteras tipo “D”. Caminos pavimentados, 2 carriles, ancho de 3 m sin acotamientos

Carreteras tipo “E”. Caminos revestidos, no tienen características geométricas, ancho de 4 a 5

La importancia de la velocidad se da como elemento básico para el proyecto geométrico de carreteras de intersecciones y queda establecido como un parámetro de cálculo. Velocidad se entiende como “Relacion entre el espacio recorrido y el tiempo que tarda”

1era Velocidad de punto. Velocidad de un vehículo a su paso por un determinado camino, se toma en el preciso momento.

2da Media temporal. Media aritmética de las velocidades punto

3era Media espacial. Media de las velocidades de punto que en un instante dado se tomaron en un camino.

4ta Recorrido. Velocidad global y de viaje. Es el resultado de dividir la distancia recorrida desde el origen hasta el destino, entre el tiempo empleado.

Estudios de velocidad de punto

El objetivo de estos estudios es determinar la velocidad de un vehículo en una sección de una carretera en un instante determinado, durante un periodo a consideración del proyectista. Existe el método manual o directo y el método del radarmetro.

En el método manual consiste en ubicar una sección en un camino en tangente a nivel a una distancia dada en el cual un observador se encargará de registrar el tiempo que tarda un vehiculo en recorrer dicha distancia. Es el más confiable, excepto en días lluviosos

El método de radarmetro es más práctico, se toma la velocidad instantánea con el radármetro, es un poco impreciso y de alto costo.

Aforos vehiculares

Aforo es cuantificar los vehículos y si se puede, clasificar.

1.- Métodos directos o manuales. Económico, eficiente y seguro. Horario nocturno y días lluviosos2.- Métodos mecánicos. Pero no hay clasificación, la calidad del material colocado, el aire tiene que ser repuesto, mantenimiento constante.3.- Métodos electromagnéticos. Cuantifica y clasifica, es costoso.

Estudios de origen y destino

Son complemento para recabar información más certera de los aforos vehiculares. Tienen como objetivo clasificar el vehículo, determinar el tipo de carga y la frecuencia. Ya sea por entrevistas, encuestas, o placas.

Capacidad vial

Volúmenes de tránsito

El proyecto y diseño de una carretera depende fundamentalmente del volumen de tránsito, la variación, la taza de crecimiento y la composición vehicular.

Se entiende por volumen de transito al numero de vehículos que pasan por una sección de una carretera durante un periodo de tiempo determinado. Algunos conceptos asociados son:

-Transito Anual (T.A). Numero total de vehículos que pasan al año -Transito Mensual (T.M). “ “ por mes-Transito Semanal (T.S). “ “ por semana-Transito Diario (T.D). “ “ por un día-Transito Horario (T.H).” “ por una hora-Transito de flujo (T.Q). “ “ por un periodo inferior a una hora.

Volumen de tránsito diario promedio

Numero total de vehículos que pasan durante un periodo igual o menor a un año y mayor a un día, dividido entre el número de días del periodo. Podemos tener lo siguiente.

-Transito diario promedio anual. El tránsito que circula durante un año dividido entre 365-Transito diario promedio mensual. El tránsito que circula durante un mes dividido entre 30-Transito diario promedio semanal. El tránsito que circula durante una semana dividido entre 7

Volumenes de tránsito horario

Volumen horario máximo anual (V.H.M.A). Máximo volumen horario que ocurre en una sección de camino durante un año determinado. Es la hora de mayor demanda de las 8760 horas del año.

Volumen horario de máxima demanda. Máximo numero de vehículos que pasan por la sección de un camino durante 60 min

Volumen horario de proyecto. Es el volumen de transito que se utiliza para determinar las características geométricas de un camino

Importancia y uso de los volúmenes de transito

1.- Planeación. Proyecto de mantenimiento, modernización, análisis económicos y control del aire

2.- Proyecto. Aplicar las normas del proyecto geométrico.

3.- Ingeniería de tránsito. Analizar la capacidad y nivel de servicio

4.- Seguridad. Permite calcular el índice de accidentabilidad y mortalidad, modernizar la seguridad

5.- Investigación. Nuevas metodologías para determinar la capacidad vial

El tránsito anual permite estimar los costos de operación

El volumen de tránsito diario permite evaluar el flujo vehicular con respecto al sistema vial

El volumen de transito horario permite determinar el periodo de máxima demanda y las deficiencias de la capacidad

La tasa de flujo permite analizar el flujo máximo y características de los volúmenes máximos

Volumen de tránsito a futuro

Es la relación entre el volumen horario de proyecto y el transito diario promedio anual.

Capacidad y nivel de servicio

Capacidad vial. Es un estudio cuantitativo y cualitativo, el cual permite evaluar la superficie de manera cuantitativa, y la calidad de forma cualitativa del servicio ofrecido que es la oferta a los usuarios, que son la demanda.

Las condiciones de circulación de una vialidad pueden ser de dos tipos:

Condiciones de circulación continua. Son aquellas que no tienen elementos fijos externos, que interrumpan el flujo vehicular, por ejemplo semáforos.

Condiciones de circulación discontinua. Son aquellos que si tienen elementos fijos que producen interrupciones, como semáforos, señales de alto y otros tipos de regulación.

Condiciones prevalecientes del tránsito

1.- Condiciones de infraestructura vial. Condiciones físicas del camino, ancho del carril, acotamiento, corona, obstáculos, número de carriles.

2.- Condiciones del tránsito. Se refiere a la distribución en tiempo y en espacio, y a la composición vehicular, donde, cuando, y a que hora.

3.- Condiciones del control. Hace referencia a los dispositivos de control vehicular.

NIVEL DE SERVICIO

Es la medida cualitativa que describe las condiciones de operación de un flujo vehicular, dado la percepción del usuario.

Se puede ver afectado por los factores internos (variaciones en la velocidad, el volumen y la composición vehicular) y factores externos (características físicas de la vialidad, como ancho de carril, acotamiento, distancia a obstáculos laterales, pendientes)

Se tienen 6 niveles de servicio (A, B, C, D, E Y F) que van desde el mejor hasta el peor.

Nivel de servicio A. Representa una circulación de flujo libre, una libertad de selección de velocidad y de maniobras, En general la comodidad y la conveniencia es excelente.

Nivel de servicio B. Dentro del rango de flujo estable, se observa presencia de otros vehículos, la velocidad y libertad de maniobras siguen siendo inafectadas, pero es ligeramente inferior al nivel de servicio A.

Nivel de servicio C. Dentro del rango de flujo estable, pero marca el inicio donde la operación se ve afectada por la interaccion entre otros vehículos, la velocidad y libertad de maniobra comienza a ser restringida.

Nivel de servicio D. El nivel de comodidad y conveniencia es bajo. Representa una circulación de densidad elevada, pero estable. La velocidad y libertad de maniobra son restringidas.

Nivel de servicio E. El límite de la capacidad, la velocidad y libertad de maniobras es difícil, solo se logra cediendo el paso, los niveles de comodidad y conveniencia son muy bajos y la frustración es muy alta.

Nivel de servicio F. Representa las condiciones de flujo vehicular forzado.

Criterio de análisis de capacidad y de servicio

Los factores externos que afectan el nivel de servicio pueden ser medidos a una hora conveniente, en cambio, los internos como son variables pueden ser medidos en el periodo de mayor demanda o a la hora de máxima demanda.

Los estudios de capacidad se determinan para asignar un nivel de servicio y en determinadas ocasiones se hace el análisis para determinar con que flujo o volumen se llega a la capacidad vial.

En función del nivel de servicio està el numero de vehículos por unidad que soporta una carretera (Volumen de servicio). El volumen de servicio va aumentando y el nivel de servicio ba disminuyendo hasta llegar al nivel E o su capacidad.

Se tienen condiciones ideales para el cálculo de la capacidad, estos dependen de:

1.- El tipo de camino.

2.- De condiciones prevalecientes del tránsito o de operación.

3.- Características físicas o geométricas del camino.

Para fines de interpretación se han establecido:

1.- El flujo y la capacidad vehicular se analizaran bajo condiciones prevalecientes en vehículos mixtos por hora por sentido.

2.- El nivel de servicio aplica solo para el tramo en estudio

3.- Los factores determinados en el calculo de volumen de servicio son ancho de carril, acotamiento, pendientes y restricciones laterales e intersecciones.

4.- Los elementos usados para medir el nivel de servicio son velocidad, la cantidad y el tipo de vehiculo.

5.- El criterio utilizado es el siguiente:

Formula general

V.S= 2000(N)(V/C)(WL)(BL)(TL)

V.s es volumen de servicio

N es numero de carriles

V/C es relación volumen capacidad

WL es el factor de ajuste geométrico

BL es el factor de ajuste por autobús

TL es el factor de ajuste por camión

Circulación continua

El análisis de capacidad se realiza en función de 3 aspectos

1.- De la cantidad máxima de vehículos que pueden circular por sentido y por hora

2.- De las condiciones geométricas del camino, como ancho de carril (3.6 m) ancho de acotamientos (1 m) y distancia a obstáculos laterales (1.80 m o más)

3.- De las condiciones de operación del camino, como son primero velocidad del proyecto y de operación o de marcha, distribución de vehículos por tipo, camiones y autobuses.

Aunado a lo anterior se toma en cuenta el tipo de camino, autopistas, vías rápidas, carreteras con carriles de usos múltiples y carreteras de dos carriles.