Ingeniería de tráfico

Los datos de tráfico y las características de los vehículos que utilizan las vías, al igual que la información topográfica y geológica de la zona donde se construirá el camino, constituyen, en su orden, los controles primordiales para el estudio y diseño de carreteras.

El Instituto de Ingenieros de Tráfico de los Estados Unidos ha definido la Ingeniería de Tráfico como "La rama de la Ingeniería que trata el planeamiento, trazado y funcionamiento de las calles y carreteras, así como de los aparcamientos, terrenos colindantes y zonas de influencia y de su relación con otros medios de transporte. Su objetivo es que el movimiento de personas y mercancías se realice de la forma más segura, eficaz y cómoda".

Flujos vehiculares.

Existen dos tipos de flujos vehiculares:

  • Continuos, poseen la característica de que la velocidad de circulación es constante, (más común en carreteras rurales).
  • Discontinuos, las velocidades no son constantes. Representan la circulación en áreas urbanas, con muchas interrupciones en dicho flujo.

Existen dos maneras de describir los flujos vehiculares:

  • Cuantitativamente. Mediante la definición del volumen de tráfico (V), la velocidad de circulación (v) y la concentración vehicular (K). Los flujos, cuantitativamente, dependen de la velocidad y la concentración.
  • Cualitativamente. Mediante la capacidad vial (números de vías) o mediante el nivel de servicio. Cuando se habla de congestionamiento u otro tipo de situaciones de dicho orden, se entiende como una situación cualitativa.

Volumen de tráfico.

El volumen de tráfico de una carretera está determinado por el número y tipo vehículos que pasan por un punto dado durante un periodo de tiempo especifico.

  • Si la unidad de tiempo en el tramo es el día, se define el Volumen de Tráfico Diario (T. D.).
  • Si la unidad de tiempo en el tramo es el año, se define el Volumen de Tráfico Anual (TA.).

El tráfico Anual (TA.) y el tráfico diario (TD.) están relacionados a la factibilidad y la estadística técnico-económica.

  • Si la unidad de tiempo en el tramo es la hora, se define el Volumen de tráfico Horario (TH.).

El Tráfico Horario está estrechamente ligado a la determinación de número de carriles, el ancho de plataforma y algunas características geométricas en el alineamiento horizontal y vertical de carreteras.

Tráfico promedio diario (TPD).

El Tráfico Promedio Diario (TPD), sirve para justificar el diseño, clasificar la categoría de camino y hacer estudios de justificación técnico-económica.

El TPD, en general, es representativo de los volúmenes vehiculares en determinada época del año. El período de conteo, debe ser superior a tres y menor a treinta días.

Tráfico promedio diário anual (TPDA).

El
Tráfico Promedio Diario Anual (TPDA) se establece mediante el método de conteo y es el resultado del conteo de vehículos durante 24 hrs. al día durante y los 365 días del año.

Los volúmenes de tráfico (TPDA) y (TPD), sirven para justificar el diseño, clasificar la categoría de camino y hacer estudios de justificación técnico-económica.

Diagrama de tráfico.

Cuando se tiene una idea exacta de las variaciones estaciónales del volumen de tráfico, se pueden hacer conteos durante una semana y afectarlos con un factor de expansión.

Métodos de determinación de volúmenes de tráfico.

Para la determinación de los volúmenes de tráfico de una vía existen varios métodos, los más comunes son:


 

Aforos o conteos.

Los Aforos son conteos vehiculares y pueden ser:

  • Aforos Cortos. Recomendables en proyectos cuya intensidad de tráfico vehicular es constante y no tiene mucha fluctuación en determinado período de tiempo, es decir, se hace un conteo en el período donde se tiene entendido que hay mayor flujo de vehículos.
  • Aforos Largos. Se hacen los registros vehiculares entre 12 y 16 horas al día y en períodos que oscilan entre 3 y 10 días.

Estos aforos definen los volúmenes de tráfico estaciónales y mensuales de donde se obtiene el TPD.

Aforos Continuos. Se hacen los registros vehiculares en períodos muy prolongados, en general, durante 24 hrs. al día y 365 días al año.

Para realizar los aforos, se utilizan instrumentos manuales e instrumentales
altamente sofisticados. Los más usados son:

a) Manuales: formularios de campo; diseñados para que el registro visual de un operador haga el conteo y/o clasificación.

b) Instrumentales: equipos mecánicos, electromecánicos, electrónicos, de radar satelital.

Encuestas de origen y destino.

Este método puede ser desarrollado en lugares donde existe infraestructura vial, pero cuando se trata de proyectos nuevos donde no existe camino, y el volumen de tráfico no es un dato conocido, de forma que este corresponde a la "creación" y "generación" de volúmenes de tráfico inexistentes al presente. Para ello se utiliza el método de las encuestas de origen y destino que pueden ser: encuestas domiciliarias en la zona de influencia del proyecto o bien encuestas en rutas próximas a los puntos del proyecto con los usuarios potenciales. Mediante encuestas, se puede encontrar la demanda de servicios de transporte, las líneas de rutas deseadas, el tipo de carga a ser transportada en el tramo, y las cuantificaciones normales de número de pasajeros, toneladas de transporte, así como el número de vehículos necesarios para el transporte.

Cualquiera de los métodos o instrumentos utilizados sirven para determinar el número de vehículos y, aproximadamente, la composición del tráfico mediante la composición vehicular. Dependiendo de la naturaleza del estudio que se esté realizando se pueden combinar ambos.

Intensidad de tráfico.

Es el número de vehículos que pasan por una determinada sección de calle o carretera en un tiempo determinado.

La intensidad de tráfico es continuamente variable y viene condicionada con la demanda, la cual varía de manera considerable en cada tramo.

Variaciones del volumen de tráfico.

Se controla mediante planillas de Volumen de Tráfico generado en la semana. A continuación se muestran las diferentes variaciones del volumen de tráfico.

  • Variaciones
    horarias. Existen variaciones horarias en el tráfico de acuerdo a la hora del día, es que decir existen horas pico de alto tráfico, horas de tráfico medio y horas de poco tráfico.
  • Variaciones diarias. El tráfico varía según el día durante la semana.
  • Variaciones estaciónales. El tráfico varía de acuerdo a la estación del año.

Volumen horario de diseño (VHD).

Es el volumen horario máximo que se considera para los fines de diseño geométrico.

La elección de VHD implica suponer que durante todas la horas con mayor volumen horario en el año, se producirá menor calidad de servicio que la prevista en el diseño geométrico del tramo.

Tráfico generado – proyecciones

El
tráfico generado es aquel que se produce por las mejoras del proyecto. Puede ser de diferente magnitud.

a) Generado por el proyecto. Una mejor superficie de rodadura o geometría más plana y recta, puede lograr la atracción de volúmenes adicionales de tráfico.

b) Tráfico generado atraído o transferido de otros medios de transporte. Son aquellos volúmenes de tráfico adicionales que normalmente circulaban por otro medio de transporte (aéreo, férreo, fluvial), o aun de aquellos tramos carreteros que se conectan al nuevo proyecto.

c) Generación de Tráfico debido a un polo de desarrollo. Son aquellos volúmenes que se generan por la producción industrial o por las facilidades que ofrece la carretera al desarrollo ganadero, agrícola, industrial, etc.

d) Tráfico generado desviado. Generalmente se aplican estos conceptos a volúmenes vehiculares que circulan por otros tramos carreteros y que ahora son desviados hacia el nuevo proyecto.

Diagrama de flujo de tráfico.

Para el estudio de tráfico de un proyecto carretero se debe efectuar un análisis de todos los volúmenes promedios diarios representativos para cada año en base a la tendencia de la nube de puntos que corresponde a una zona histórica.

En este gráfico se identifica la zona de proyección comprendida entre el año base de análisis y el año horizonte de diseño. En esta zona se definen las tendencias de crecimiento del tráfico normal y las tendencias de crecimiento del tráfico generado por los beneficios del proyecto.

Cargas y vehículos de diseño.

Las cargas de proyecto para el cálculo de la estructura son: cargas vivas, cargas muertas, cargas por impacto, presión de viento, peso de la nieve, esfuerzos longitudinales debido a la temperatura, etc.

Efectos del vehículo sobre el diseño geométrico.

Las características de los vehículos que circulan por una carretera condicionan, como es natural diversos aspectos del diseño geométrico de carreteras. A continuación se detallan los factores que condicionan y establecen los parámetros técnicos del diseño geométrico.

Ancho de los vehículos.

Principalmente los vehículos pesados, tienen influencia en el cálculo del sobre ancho de las curvas de la calzada principal, en la determinación del ancho de los carriles y radios mínimos internos y externos de las ramas de las interacciones.

Longitud total de los vehículos.

Influyen especialmente los vehículos pesados y largos, determinan el ancho de los canteros separadores de la calzada y la longitud de espera o bermas.

Relación potencia – peso.

La relación potencia - peso de los vehículos pesados tiene influencia en la determinación del valor de la rama máxima admisible, participa en la determinación de la necesidad de carriles adicionales de subida y, a los efectos de la determinación de volúmenes de servicio, incide en la equivalencia en número de automóviles.

Altura admisible.

Las alturas de los vehículos condicionan la altura admisible vertical, que es la que deben guardar todo tipo de estructuras que crucen por encima de la carretera, así como túneles y señalización vertical. Las alturas de los vehículos condicionan la altura admisible vertical, que es la que deben guardar todo tipo de estructuras que crucen por encima de la carretera, así como túneles y señalización vertical.

Velocidades máximas.

Las velocidades máximas que pueden desarrollar los vehículos livianos, tienen influencia en la elección de la velocidad directriz de la carretera.

Dimensiones mínimas.

Las dimensiones mínimas de los vehículos livianos, tienen influencia en la determinación de las distancias mínimas de visibilidad para el frenado y para el sobrepaso y, por lo tanto, condicionan el diseño del alineamiento vertical.

Elección del vehículo tipo.

De acuerdo con las características descritas en el punto anterior, la elección del vehículo tipo tiene marcada importancia en prácticamente todos los elementos del diseño geométrico, y mayor o menor gravitación según la naturaleza del elemento a diseñar.

En algunos de esos elementos, la elección del vehículo tipo de diseño se debe realizar identificando el más representativo dentro de la corriente de la carretera (como para el caso de los radios mínimos de curvas de enlace en intersecciones), siempre que se asegure que los otros vehículos, que exigirán mejoras en otros elementos del proyecto, queden satisfechos.

Deben utilizarse los parámetros mas críticos de los vehículos que circulan o circularan en el futuro, independientemente de cuan pequeña sea su participación en la composición actual o futura del tránsito; el caso más evidente es el de los gálibos verticales mínimos que deben preverse en el proyecto, para considerar las alturas máximas permitidas a los vehículos.

Para todas aquellas características de los vehículos que no están limitadas por las normas, la elección del o de los vehículos representativos de cada categoría, livianos, ómnibuses y pesados, debe realizarse no solo con una investigación del tránsito existente, sino que además deben basarse en el estudio de las tendencias que en el futuro modificaran dichas características.

Características de los Vehículos Tipo.

Se indican a continuación las dimensiones y radios de giro de los vehículos tipo definidos por el A.B.C. con la modificación que establece la norma brasileña para un ómnibus interurbano o camión rígido de mayor longitud.

En el cuadro se resumen los principales datos de los vehículos tipo, recomendados para aplicar en el diseño geométrico de carreteras, los cuales están basados en los vehículos tipo definidos por el A.B.C.


Datos básicos de los vehículos tipo

Características del vehículo 

Automóviles (VP)

Camiones y Ómnibuses convencional (CO) 

Ómnibuses interurbanos (O) 

Camión Semiremolque (SR) 

Ancho total 

2.10 

2.60 

2.60 

2.60 

Largo total 

5.80 

9.10 

12.20 

16.80 

Radio mínimo de la rueda externa delantera 

7.30 

12.80 

12.80 

13.70 

Radio mínimo de la rueda interna trasera

4.70 

8.70 

7.10 

6.00 

De acuerdo a lo observado, existen cuatro grupos básicos de vehículos, que serán adoptados en cada caso conforme a las características predominantes de tránsito:

VP.: Vehículos livianos, operativamente asimilables a automóviles, pick-ups, furgonetas y similares.

CO.: Vehículos comerciales rígidos, compuestos de unidades tractores simples; abarcan a los camiones y Ómnibuses comerciales, normalmente de dos ejes y seis ruedas.

O: Ómnibuses de mayores dimensiones, empleando normalmente para larga distancia y turismo; sirven también de referencia para considerar la existencia de camiones rígidos de mayor longitud que los CO
y que pueden contar con tres ejes.

SR:
Vehículo comercial articulado, compuesto normalmente de unidad tractor y un semiremolque de dos ejes.

Categorías de diseño.

El Servicio Nacional de Caminos establece una categorización de las vías para su diseño, tomando en cuenta las características del tipo de calzada, el control de accesos, el volumen de tráfico y además señala las velocidades directrices de diseño de la vía según su categoría.

Categorías de diseño para el trazado de carreteras en áreas rurales

Categoría de la carretera

Características 

Criterio de clasificación 

Velocidades Directrices (Km. /h.)

0 

Doble calzada dos o más carriles por dirección.

Control total de acceso. 

  • TMDA mayor de 1500.
  • VHD corresponde al nivel de servicio C.
  • Función de total prioridad: movilidad.


 


 


 

120 – 80 

I. A. 

Doble calzada dos o más carriles por dirección.

Control parcial de acceso. 

- TMDA mayor de 5000.

- VHD corresponde al nivel de servicio C. o superior.

- Función más importante, movilidad.  


 


 


 

120 – 70 

I. B. 

Calzada simple dos carriles.

Control parcial de acceso. 

- TMDA mayor de 1500.

- corresponde al nivel de servicio C o D 


 


 

120 – 70 

II 

Calzada simple dos carriles. 

-TDMA mayor de 700 

100 – 50 

III 

Calzada simple dos carriles. 

-TDMA mayor de 300 

80 – 40 

IV 

Calzada simple dos carriles.

-TDMA menor de 200 

80 – 30 

El usuario.

En la planificación y proyección de carreteras, como en el control y operación de los vehículos, se requiere el conocimiento de las características físicas y psicológicas del usuario como conductor. El comportamiento de usuario puede estar afectado por los siguientes aspectos:

  • La tierra y el polvo.
  • Obras viales.
  • La intensidad de tráfico.
  • Las condiciones atmosféricas.
  • Las condiciones de visibilidad.
  • La calidad de rodadura.
  • La señalización en la vía.

Visión del conductor

La visión del conductor, como el sentido más importante, debe ser primordialmente considerada para el diseño geométrico de una carretera, donde se tomarán en cuenta:

  • La agudeza visual.
  • La visión periférica.
  • La recuperación al deslumbramiento.
  • La percepción de colores y señalización.
  • La profundidad de percepción.

Ingeniería de tráfico Rating: 4.5 Diposkan Oleh: Ing. Civil

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