unidad iii 1

ING. EDWIN PARILLO ESCARSENA

Ingeniera de Transporte

1

Universidad Andina Nstor Cceres Velsquez Facultad de Ingenieras y Ciencias Puras

C. A. P. de Ingeniera Civil Asignatura de Ing. Transporte



UNIDAD III

VOLMENES DE TRNSITO CAPACIDAD

VIAL Y NIVELES DE SERVICIO

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4.1.1- ASPECTOS GENERALES

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4.1.2- DEFINICIONES 4.1.2.1 Volumen de Trnsito

Se define volumen de trnsito, como el nmero de vehculos que pasan por un punto o seccin transversal dados,

de un carril o de una calzada, durante un perodo determinado. Se expresa como:

Donde :

Q = Vehculos que pasan por unidad de tiempo (vehculos/perodo)

N = Nmero total de vehculos que pasan (vehculos)

T = Perodo determinado (unidades de tiempo)

4.1.2.2 Volmenes de Trnsito Absoluto o Totales.

Es el nmero total de vehculos que pasan durante el lapso de tiempo determinado. Dependiendo de la duracin

del lapso de tiempo determinado, se tienen los siguientes volmenes de trnsito absolutos o totales:

Trnsito anual (TA) Es el nmero total de vehculos que pasan durante un ao. En este caso, T = 1 ao.

T

NQ

4





Trnsito mensual (TM)

Es el nmero total de vehculos que pasan durante un mes. En este caso, T = 1 mes.

Trnsito semanal (TS)

Es el nmero total de vehculos que pasan durante una semana. En este caso, T = 1 semana.

Trnsito diario (TD)

Es el nmero total de vehculos que pasan durante un da. En este caso, T = 1 da.

Trnsito horario (TH)

Es el nmero total de vehculos que pasan durante una hora. En este caso, T = 1 hora.

Tasa de flujo o flujo (q)

Es el nmero total de vehculos que pasan durante un perodo inferior a una hora. En este caso, T < 1

hora.

En todos los casos anteriores, los perodos especificados, un ao, un mes, una semana, un da, una hora y menos

de una hora, no necesariamente son de orden cronolgico. Por lo tanto, pueden ser 365 das seguidos, 30 das

seguidos, 7 das seguidos, 24 horas seguidos, 60 minutos seguidos y perodo en minutos seguidos inferiores a

una hora. 5



4.1.2.3 Volmenes de Trnsito Promedio Diarios Se define el volumen de trnsito promedio diario (TPD), como el nmero total de vehculos que

pasan durante un perodo dado (en das completos) igual o menor a un ao y mayor que un da, dividido entre el nmero de das del perodo. De acuerdo al nmero de das de este perodo, se presentan los siguientes volmenes de trnsito promedio diarios, dados en vehculos por da:

1. Trnsito promedio diario anual (TPDA). Este parmetro es tambin conocido como Indice Medio Diario

Anual o IMDA. 2. Trnsito promedio diario mensual (TPDM) 3. Trnsito promedio diario semanal (TPDS)

365

TATPDA

30

TMTPDM

7

TSTPDS

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4.1.2.4 Volmenes de Trnsito Horarios Con base en la hora seleccionada, se definen los siguientes volmenes de trnsito horarios, dados en vehculos por

hora: 1. Volumen horario mximo anual (VHMA) Es el mximo volumen horario que ocurre en un punto o seccin de un carril o de una calzada durante un ao

determinado. En otras palabras, es la hora de mayor volumen de las 8760 horas del ao 2. Volumen horario de mxima demanda (VHMD) Es el mximo nmero de vehculos que pasan por un punto o seccin de un carril o de una calzada durante 60 minutos

consecutivos. Es el representativo de los perodos de mxima demanda que se pueden presentar durante un da en particular.

3. Volumen horario-dcimo, vigsimo, trigsimo - anual (10VH, 20 VH, 30VH) Es el volumen horario que

ocurre en un punto o seccin de un carril o de una calzada durante un ao determinado, que es excedido por 9,10 y 29 volmenes horarios, respectivamente. Tambin se le denomina volumen horario de la 10a, 20ava y 30ava. hora de mximo volumen

4. Volumen horario de proyecto (VHP) Es el volumen de trnsito horario que servir para determinar las caractersticas geomtricas de la vialidad. Fundamentalmente se proyecta con un volumen horario pronosticado. No se trata de considerar el mximo nmero de

vehculos por hora que se puede presentar dentro de un ao, ya que exigira inversiones demasiado cuantiosas, sino un volumen horario que se pueda dar un nmero mximo de veces en el ao, previa convencin al respecto.

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4.1.1- EJEMPLO DE DISEO

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USO DE LOS VOLUMNES DE TRANSITO

De una manera general, los datos sobre volmenes de trnsito se utilizan

ampliamente en los siguientes campos :

1. Planeacin Clasificacin sistemtica de redes de vas Estimacin de los cambios anuales en los volmenes de trnsito Modelos de asignacin y distribucin de trnsito Desarrollo de programas de mantenimiento, mejores y prioridades. Anlisis econmicos Estimaciones de la calidad del aire Estimaciones del consumo de combustibles. 2. Proyecto Aplicacin a normas de proyecto geomtrico. Requerimientos de nuevas vas. Anlisis estructural de superficies de rodamiento. 3. Ingeniera de Trnsito Anlisis de capacidad y niveles de servicio en todo tipo de vialidades. Caracterizacin de flujos vehiculares. Zonificacin de velocidades Necesidades de dispositivos para el control de trnsito Estudio de estacionamientos.

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4. Seguridad Clculo de ndices de accidentes y mortalidad. Evaluacin de mejoras por seguridad. 5. Investigacin Nuevas metodologas sobre capacidad. Anlisis e investigacin en el campo de los accidentes y la seguridad. Estudio sobre ayudas, programas o dispositivos para el cumplimiento de las

normas de trnsito. Estudios de antes y despus Estudios sobre el medio ambiente y la energa. 6. Usos Comerciales Hoteles y restaurantes Urbanismo Autoservicios Actividades recreacionales y deportivas

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USO DE LOS VOLUMNES DE TRANSITO

4.1.4- CARACTERISTICAS DE LOS VOLUMENES DE TRANSITO:

Los volmenes siempre deben ser considerados como dinmicos, por lo que solamente son precisos para el perodo de duracin de los aforos. Sin embargo, debido a que sus variaciones son generalmente rtmicas y repetitivas, es importante tener un conocimiento de sus caractersticas, para as programar aforos, relacionar volmenes en un tiempo y lugar con volmenes de otro tiempo y lugar, y prever con la debida anticipacin la actuacin de las fuerzas dedicadas al control de trnsito y labor preventiva, as como las de conservacin.

Por ejemplo, si se sabe que en Semana Santa se va a tener el mayor nmero de

accidentes de trnsito, se debe planear una campaa preventiva para actuar antes y durante esa semana. Por otro lado, en esta semana no se deben realizar trabajos de reparacin normal en la calle o carretera, pues pueden estorbar o resultar peligrosos.

Por lo tanto, es fundamental, en la planeacin y operacin de la circulacin vehicular,

conocer las variaciones peridicas de los volmenes de trnsito dentro de las horas de mxima demanda, en las horas del da, en los das de la semana y en los meses del ao.

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4.1.4.1 Distribucin y Composicin del Volumen de Trnsito: La distribucin de los volmenes de trnsito por carriles debe ser considerada, tanto

en el proyecto como en la operacin de calles y vas. Tratndose de tres o ms carriles de operacin en un sentido, el flujo se semeja a una corriente hidrulica. As, al medir los volmenes de trnsito por carril, en zona urbana, la mayor velocidad y capacidad, generalmente se logran en el carril del medio; las fricciones laterales, como paradas de autobuses y taxis y las vueltas izquierdas y derechas causan un flujo ms lento en los carriles extremos, llevando el menor volumen el carril cercano a la acera. En carretera, a volmenes bajos y medios suele ocurrir lo contrario, por lo que se reserva el carril cerca de la faja separadora central para los vehculos ms rpidos y para rebases, y se presentan mayores volmenes en el carril inmediato al acotamiento. En autopistas de tres carriles con altos volmenes de trnsito, rurales o urbanas, por lo general hay mayores volmenes en el carril inmediato a la faja separadora central. la semana y en los meses del ao.

En cuanto a la distribucin direccional, en las calles que comunican el centro de la ciudad con la periferia de la misma, el fenmeno comn que se presenta en el flujo de trnsito es de volmenes mximos hacia el centro en la maana y hacia la periferia en las tardes y noches. Es una situacin semejante al flujo y reflujo que se presenta los fines de semana cuando los veraneantes salen de la ciudad el viernes y sbado y regresan el domingo en la tarde.

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4.1.4.2 Variacin del volumen de trnsito en la hora de mxima demanda: En zonas urbanas, la variacin de los volmenes de trnsito dentro de una misma hora de

mxima demanda, para una calle o interseccin especfica, puede llegar a ser repetitiva y consistente durante varios das de la semana. Sin embargo, puede ser bastante diferente de un tipo de calle o interseccin a otro, para el mismo perodo mximo. En cualquier a de estos casos, es importante conocer la variacin del volumen dentro de las horas de mxima Demanda y cuantificar la duracin de los flujos mximos, para as realizar la planeacin de los controles del trnsito para estos perodos durante el da, tales como prohibicin de estacionamientos, prohibicin de ciertos movimientos de vuelta y disposicin de los tiempos de los semforos.

Un volumen horario de mxima demanda, a menos que tenga una distribucin uniforme, no

necesariamente significa que el flujo sea constante durante toda la hora. Esto significa que existen perodos cortos dentro de la hora con tasas de flujo mucho mayores a las de la hora misma. Para la hora mxima demanda, se llama factor de la hora de mxima demanda, FHMD, a la relacin entre el volumen horario de mxima demanda, VHMD, y el flujo mximo, qmax, que se presenta durante un perodo dado dentro de dicha hora. Matemticamente se expresa como:

N = nmero de periodos durante la hora de mxima demanda Los perodos dentro de hora de mxima demanda pueden ser de 5, 10 15 minutos,

utilizndose ste ltimo con mayor frecuencia, en cuyo caso el factor de la hora de mxima demanda es:

max)(qN

VHMDFHMD

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Para perodos de 5 minutos, el factor de la hora de mxima demanda es: El factor de la hora de mxima demanda es un indicador de las caractersticas del

flujo de trnsito en perodos mximos. Indica la forma como estn distribuidos los flujos mximos dentro de la hora. Su mayor valor es la unidad, lo que significa que existe una distribucin uniforme de flujos mximos durante toda la hora. Valores bastante menores que la unidad indican concentraciones de flujos mximos en perodos cortos dentro de la hora.

)max(4 15q

VHMDFHMD

)max(12 5q

VHMDFHMD

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4.1.12- EJEMPLO DE DISEO

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4.1.4.3 Variacin horaria del volumen de trnsito: Las variaciones de los volmenes de trnsito a lo largo de las horas del da,

dependen del tipo de ruta, segn las actividades que prevalezcan en ella, puesto que hay rutas de tipo turstico, agrcola, comercial, etc.

Un volumen horario de mxima demanda, a menos que tenga una distribucin

uniforme, no necesariamente significa que el flujo sea constante durante toda la hora. Esto significa que existen perodos cortos dentro de la hora con tasas de flujo mucho mayores a las de la hora misma. Para la hora mxima demanda, se llama factor de la hora de mxima demanda, FHMD, a la relacin entre el volumen horario de mxima demanda, VHMD, y el flujo mximo, qmax, que se presenta durante un perodo dado dentro de dicha hora. Matemticamente se expresa como:

En las ciudades se tiene variacin tpica de la siguiente manera: la madrugada

empieza con bajo volumen de vehculos, el cual se va incrementando hasta alcanzar cifras mximas entre las 7:30 y las 9:30 horas. De las 9:30 a las 13:00 horas vuelve a bajar y empieza a ascender para llegar a otro mximo entre las 14:00 y las 15:00 horas. Vuelve de nuevo a disminuir entre las 14:00 y las 18:00 horas, cuando asciende otra vez para alcanzar un tercer valor mximo entre las 18:00 y las 20:00 horas. De esta hora en adelante tiende a bajar al mnimo en la madrugada.

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4.1.4.4 Variacin diaria del volumen de trnsito: Se han estudiado cules son los das de la semana que llevan los volmenes normales de

trnsito. As, para vas principales de lunes a viernes los volmenes son muy estables; los mximos, generalmente se registran durante el fin de semana, ya sea el sbado o el domingo, debido a que durante estos das por estas carreteras circula una alta demanda de usuarios de tipo turstico y recreacional. En vas secundarias de tipo agrcolas, los mximos volmenes se presentan entre semana. En las vas de la ciudad, la variacin de los volmenes de trnsito diario no es muy pronunciada entre semana, esto es, estn ms o menos distribuidos en los das laborables, sin embargo, los ms altos volmenes ocurren el viernes.

Tambin vale la pena mencionar, con referencia a la variacin diaria de los volmenes de trnsito

tanto a nivel urbano como rural, que se presentan mximos en aquellos das de eventos especiales como Semana Santa, Navidad, fin de ao, competencias deportivas nacionales, e internacionales, etc.

4.1.4.5 Variacin mensual del volumen de trnsito: Hay meses que las calles y vas llegan mayores volmenes que otros, presentando variaciones

notables. Los ms altos volmenes de trnsito se registran en Semana Santa, en las vacaciones escolares y a fin de ao por las fiestas y vacaciones navideas del mes de diciembre.

Por esta razn los volmenes de trnsito promedio diarios que caracterizan cada mes son

diferentes, dependiendo tambin, en cierta manera, de la categora y del tipo de servicio que prestan las calles y vas . Sin embargo, el patrn de variacin de cualquier vialidad no cambia grandemente de ao a ao, a menos que ocurran cambios importantes en su diseo, en los usos de la tierra, o se construyan calles o vas que funcionen como alternas.

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4.1.5- VOLUMENES DE TRANSITO FUTURO:

4.1.5.1 Relacin entre el volumen horario de proyecto y el trnsito promedio diario anual:

Si se hiciera una lista de los volmenes de trnsito horario que se presentan en el

ao, en orden descendente, sera posible determinar los volmenes horarios de la 10a, 20ava, 30ava, 50ava, 70ava o 100ava hora de mximo volumen. Una gua para determinar el volumen horario de proyecto, VHP, es precisamente una curva que indique la variacin de los volmenes de trnsito horario durante el ao.

La Figura muestra tres curvas que relacionan los volmenes horarios ms altos del

ao y el trnsito promedio diario anual, TPDA.

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Comnmente se utiliza el volumen de la 30ava hora, estimado al futuro, para fines de proyecto. Por lo tanto, como se puede apreciar en estas curvas, el volumen horario de proyecto para esta hora est comprendido entre el 8% y el 16% del TPDA. As para vas colectoras, el volumen de proyecto de la 30ava hora es aproximadamente el 57% de la hora de mximo volumen (8% 14%), para vas arteriales el 46% (12% 26%) y para vas expresas el 42% (16% 38%). Estos porcentajes significan un ahorro considerable en el proyecto de la seccin transversal con un buen criterio en la seleccin del volumen horario pronosticado. En ocasiones quiz convenga considerar la 50ava hora de mximo volumen, como norma de proyecto, en condiciones de presupuestos muy limitados.

De acuerdo a lo anterior en los proyectos de vialidad, el volumen horario de proyecto, VHP, para el ao de proyecto en funcin del trnsito promedio diario anual, TPDA, se expresa como:

VHP = k (TPDA) Donde : K = valor esperado de la relacin entre el volumen de la n-ava hora mxima

seleccionada y el TPDA del ao de proyecto. Por lo tanto, tomando como referencia las tres curvas anteriores, si se selecciona el

volumen de la 30ava hora como el de proyecto, para proyecciones a aos futuros en vas, se recomiendan los:

siguientes valores de k: Para vas colectoras k = 0.08 Para vas arteriales k = 0.12 Para vas expresas k = 0.16

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4.1.5.2 Relacin entre los volmenes de trnsito promedio diario anual y semanal:

El comportamiento de cualquier fenmeno o suceso estar naturalmente mucho mejor caracterizado cuando se analiza todo su universo. En este caso, el tamao de su poblacin est limitada en el espacio y en el tiempo por las variables asociadas al mismo.

Con respecto a volmenes de trnsito, para obtener el trnsito promedio anual,

TPDA, como se vio anteriormente es necesario disponer del nmero total de vehculos que pasan durante el ao por el punto de referencia, mediante aforos continuos a lo largo de todo el ao, ya sea en perodos horarios, diarios, semanales o mensuales. Muchas veces, esta informacin anual es difcil de obtener, al menos en todas las vialidades, por los costos que ello implica. Sin embargo, se pueden conseguir datos en las casetas de cobro para las carreteras de peaje y mediante contadores automticos instalados en estaciones maestras de la gran mayora de las carreteras de la red vial primaria de la nacin.

Por anterior, en el anlisis de volmenes de trnsito, la media poblacin o trnsito

promedio anual, TPDA, se estima con base en la media muestral o trnsito promedio diario semanal, TPDS, segn la siguiente expresin:

TPDA = TPDS A Donde : A = mxima diferencia entre el TPDA y el TPDS

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Estadsticamente se ha demostrado que las medias de diferentes muestras, tomadas de la misma poblacin, se distribuyen normalmente alrededor de la media poblacional con una desviacin estndar equivalente al error estndar. Por lo tanto, tambin se puede escribir que:

Donde : = estimador de la desviacin estndar poblacional () Una expresin para determinar el valor estimado de la desviacin estndar

poblacional, , es la siguiente: Donde : S = desviacin estndar de la distribucin de los volmenes de trnsito diario o

desviacin estndar muestral. n = tamao de la muestra en nmero de das del aforo N = tamao de la poblacin en nmero de das del ao

E

1N

nN

n

S

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Donde : TDi = volumen de trnsito del da i Finalmente, la relacin entre los volmenes de trnsito promedio diario anual y semanal es: En la distribucin normal, para niveles de confiabilidad del 90% y 95% los valores de la constante K son 1.64 y 1.96, respectivamente.

1

)(1

2

n

TPDSTD

S

n

i

i

KTPDS

KETPDS

ATPDSTPDA

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unidad iii 1

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