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PROPUESTA A NIVEL DE PREFACTIBILIDAD: DISEÑO GEOMÉTRICO A TERCER
NIVEL DE LA INTERSECCIÓN AVENIDA BOYACÁ CON AVENIDA GAITÁN CORTÉS
EN LA CIUDAD DE BOGOTÁ
JUAN SEBASTIAN MARTINEZ CENDALES
YERLY PAOLA SERNA ARANGO
MARLLY JINNETH HERNÁNDEZ LINARES
DIEGO ALEXANDER PRIETO TUNARROSA
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSE DE CALDAS
FACULTAD DE MEDIO AMBIENTE Y RECURSOS NATURALES
ESPECIALIZACIÓN EN DISEÑO DE VÍAS URBANAS TRÁNSITO Y TRANSPORTE
BOGOTÁ D. C.
2016
PROPUESTA A NIVEL DE PREFACTIBILIDAD: DISEÑO GEOMÉTRICO A TERCER
NIVEL DE LA INTERSECCIÓN AVENIDA BOYACÁ CON AVENIDA GAITÁN CORTÉS
EN LA CIUDAD DE BOGOTÁ
Juan Sebastián Martínez Cendales
20152014014
Yerly Paola Serna Arango
20152014027
Marlly Jinneth Hernández Linares
20161014001
Diego Alexander Prieto Tunarrosa
20161014003
Este proyecto se presenta como requisito para optar al título de ESPECIALISTA EN DISEÑO
DE VÍAS URBANAS TRÁNSITO Y TRANSPORTE, bajo la dirección de Ing. Carlos Javier
González Vergara
ITV – Esp – MSc
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSE DE CALDAS
FACULTAD DE MEDIO AMBIENTE Y RECURSOS NATURALES
ESPECIALIZACIÓN EN DISEÑO DE VÍAS URBANAS TRÁNSITO Y TRANSPORTE
BOGOTÁ D. C.
2016
Nota de Aceptación
_________________________________
Firma director
_______________________________
Firma Jurado 1
_____________________________
Firma Jurado 2
___________________________
Agradecimientos
Agradecemos a los docentes Carlos González y Wilson Vargas por impartir sus
conocimientos y experiencias a nivel profesional, guiándonos en las diferentes etapas de éste
proceso. Adicionalmente, agradecemos a todos los profesores que hicieron parte de esta
profundización, ya que con sus enseñanzas académicas permitieron desarrollar nuestro criterio
profesional. De igual manera agradecemos a nuestros padres que con su apoyo constante y su
infinita confianza nos llenaron de fortaleza para alcanzar una nueva meta en nuestras vidas.
Diego Prieto, Marlly Hernández, Sebastián Martínez y Yerly Serna
CONTENIDO
1. Introducción ............................................................................................................. 1
2. Objetivo general ....................................................................................................... 2
Objetivos Específicos ..................................................................................................... 2
3. Marco teórico ........................................................................................................... 4
3.1 Localización .......................................................................................................... 4
3.2 Transporte ............................................................................................................. 6
3.2.1 Definición ......................................................................................................... 6
3.3 Tránsito ................................................................................................................. 6
3.3.1 Definición ......................................................................................................... 6
3.3.2 Volumen de Tránsito. ....................................................................................... 7
3.3.3 Estudio de volúmenes de tránsito. .................................................................. 13
3.3.4 Velocidad. ....................................................................................................... 14
3.3.5 Análisis del flujo vehicular. ............................................................................ 16
3.3.6 Capacidad y nivel de servicio. ........................................................................ 17
3.3.7 Análisis del flujo peatonal. ............................................................................. 19
3.3.8 Tiempos Semafóricos ..................................................................................... 19
3.4 Diseño Geométrico ............................................................................................. 20
3.4.1 Definición. ...................................................................................................... 20
3.4.2 Vía Urbana ...................................................................................................... 21
3.4.3 Intersección a Desnivel ................................................................................... 22
3.4.4 Velocidad del Proyecto. .................................................................................. 22
3.4.5 Enlace o Ramal ............................................................................................... 23
3.4.6 Carril de Aceleración ...................................................................................... 25
3.4.7 Carril de Desaceleración ................................................................................. 26
3.4.8 Sección de Entrecruzamiento ......................................................................... 26
3.4.9 Isletas .............................................................................................................. 28
3.4.10 Alineamiento horizontal. ........................................................................ 29
3.4.11 Curva espiral clotoide. ............................................................................ 30
3.4.12 Transición del peralte. ............................................................................ 35
3.4.13 Alineamiento vertical. ............................................................................ 36
3.4.14 Curvas verticales. .................................................................................... 36
3.4.15 Sección transversal. ................................................................................ 39
3.4.16 Cantidades de Obra. ................................................................................ 40
3.5 Señalización y Demarcación .............................................................................. 40
3.5.1 Señalización Vertical ...................................................................................... 41
3.5.2 Señalización Horizontal .................................................................................. 41
4. Metodología ........................................................................................................... 42
4.1 Tránsito ............................................................................................................... 42
4.1.1 Información secundaria .................................................................................. 42
4.1.2 Información primaria ...................................................................................... 42
4.1.3 Procesamiento de la información primaria ..................................................... 52
4.1.4 Procedimiento para elaborar las Modelaciones .............................................. 55
4.1.5 Tiempos Semafóricos ..................................................................................... 60
4.2 Diseño geométrico – Intersección a tercer nivel ................................................ 66
4.2.1 Información Secundaria. ................................................................................. 66
4.2.2 Modelo digital del terreno en AutoCAD. ....................................................... 67
4.2.3 Diseño Geométrico ......................................................................................... 67
4.3 Señalización y Demarcación .............................................................................. 79
4.3.1 Señalización Vertical ...................................................................................... 79
4.3.2 Demarcación ................................................................................................... 80
4.3.3 Tamaño de la señalización .............................................................................. 81
5. Resultados .............................................................................................................. 82
5.1 Tránsito ............................................................................................................... 82
5.1.1 Tránsito Actual (TAct) ................................................................................... 82
5.1.2 Tránsito Futuro (TF) ....................................................................................... 85
5.1.3 Velocidades .................................................................................................... 87
5.1.4 Fases Semafóricas ........................................................................................... 89
5.1.5 Modelación actual con volumen de tránsito actual ........................................ 91
5.1.6 Modelación actual con volumen de tránsito futuro ...................................... 100
5.1.7 Modelación diseño propuesto con volumen de tránsito actual ..................... 104
5.1.8 Modelación diseño propuesto con volumen de tránsito futuro ..................... 107
5.1.9 Análisis de colas ........................................................................................... 110
5.2 Diseño Geométrico – Intersección a tercer nivel .............................................. 114
5.2.1 Modelo Digital del Terreno .......................................................................... 114
5.2.2 Tipo de terreno .............................................................................................. 115
5.2.3 Tránsito ......................................................................................................... 115
5.2.4 Diseño en planta ........................................................................................... 116
5.2.5 Diseño vertical .............................................................................................. 120
5.2.6 Secciones transversales. ................................................................................ 122
5.3 Señalización y demarcación ............................................................................. 123
5.4 Planos................................................................................................................ 124
6. Conclusiones ........................................................................................................ 125
7. Recomendaciones ................................................................................................. 128
8. Bibliografía........................................................................................................... 130
Índice de Figuras
Figura 1. Localización General ................................................................................................. 4
Figura 2. Intersecciones de estudio ........................................................................................... 5
Figura 3. Intersección de estudio Av. Boyacá X Av. Gaitán Cortés ......................................... 5
Figura 4. Intersecciones complementarias en la Red de Estudio .............................................. 6
Figura 5. Volumen de tránsito futuro ...................................................................................... 12
Figura 6. Regresión lineal Simple ........................................................................................... 13
Figura 7. Velocidad de punto de un vehículo .......................................................................... 15
Figura 8. Zona de Entrecruzamiento ....................................................................................... 27
Figura 9 Isleta Canalizadora .................................................................................................... 29
Figura 10. Curva espiral clotoide ............................................................................................ 31
Figura 11. Elementos de las curvas verticales simétricas ........................................................ 36
Figura 12. Av. Boyacá X Av. Gaitán Cortés ........................................................................... 43
Figura 13. Av. Boyacá X Kr25 ................................................................................................ 43
Figura 14. Av. Gaitán Cortés X Dg 50A Sur .......................................................................... 44
Figura 15. Movimientos aforados – Av. Boyacá X Av. Gaitán Cortés ................................... 45
Figura 16. Movimientos aforados – Av. Boyacá X Kr 25 ....................................................... 46
Figura 17. Movimientos aforados – Av. Gaitán Cortés X Dg 50A Sur .................................. 46
Figura 18. Formato de campo - volúmenes vehiculares. ......................................................... 47
Figura 19. Movimientos Peatonales Intersección Principal .................................................... 48
Figura 20. Formato de campo – volúmenes peatonales........................................................... 49
Figura 21. Formato de campo - velocidad puntual .................................................................. 51
Figura 22.Volúmenes ingresados al programa Vissim ............................................................ 55
Figura 23. Composición Vehicular .......................................................................................... 56
Figura 24. Definición de rutas ................................................................................................. 56
Figura 25. Enlaces de salida y entrada tramos Av. Boyacá – Carrera 25 ................................ 57
Figura 26. Enlaces de salida y entrada tramos Av. Boyacá – Carrera 25 ................................ 57
Figura 27. Enlaces de salida y entrada tramos Av. Boyacá – Carrera 25 ................................ 58
Figura 28. Tiempos y fases semafóricas .................................................................................. 59
Figura 29. Geometría Av. Boyacá X KR 25 ........................................................................... 61
Figura 30. AV. Gaitán Cortes X DG 50 Sur ............................................................................ 62
Figura 31. Fases Av. Boyacá X KR 25 ................................................................................... 63
Figura 32. AV. Gaitán Cortes X DG 50 Sur ............................................................................ 63
Figura 33. Assembly típico anden derecho (Corredores Principales) ..................................... 77
Figura 34. Assembly Retorno con barreras ............................................................................. 78
Figura 35. Assembly Puente con barreras ............................................................................... 78
Figura 36. Diagrama de fases semafóricas Av. Boyacá X Carrera 25 .................................... 91
Figura 37. Modelación en Vissim ........................................................................................... 92
Figura 38. Av. Boyacá X Av. Gaitán Cortés ........................................................................... 93
Figura 39. Av. Boyacá X KR 25 ............................................................................................. 93
Figura 40. Av. Gaitán Cortés X Dg 50A Sur .......................................................................... 94
Figura 41. Nivel de Servicio Av. Boyacá con Av. Gaitán Cortés ........................................... 96
Figura 42. Av. Boyacá con Carrera 25 .................................................................................... 96
Figura 43. Av. Gaitán Cortes con Diagonal 50A Sur .............................................................. 97
Figura 44. Volúmenes Actuales Intersección Av. Boyacá X Av. Gaitán Cortés .................... 97
Figura 45. Volúmenes Actuales Intersección Av. Boyacá X Av. KR 25 ................................ 98
Figura 46. Volúmenes Actuales Intersección Av. Gaitán Cortés X DG 50A Sur ................... 98
Figura 47. Volúmenes Futuros Intersección Av. Boyacá X Av. Gaitán Cortés .................... 101
Figura 48. Volúmenes Futuros Intersección Av. Boyacá X KR 25 ...................................... 101
Figura 49. Volúmenes Futuros Intersección Av. Gaitán Cortés X Dg 50A Sur ................... 102
Figura 50. Av. Boyacá X Av. Gaitán Cortés ......................................................................... 104
Figura 51. Modelación en Vissim Geometría Propuesta Intersección Principal ................... 108
Figura 52. Av. Boyacá X Av. Gaitán Cortés ......................................................................... 108
Figura 53. Av. Boyacá X KR 25 ........................................................................................... 108
Figura 54. Av. Gaitán Cortés X Dg 50A Sur ........................................................................ 109
Figura 55. Modelo digital del terreno .................................................................................... 114
Figura 56. Plano con señalización y demarcación vial. ......................................................... 124
Índice de Tablas
Tabla 1. Número de intervalos de clase por tamaño de muestra .............................................. 16
Tabla 2. Niveles de Servicio .................................................................................................... 18
Tabla 3. Velocidad en Ramales de Enlace ............................................................................... 22
Tabla 4. Ancho de Carril sin posibilidad Adelantamiento (Ramal o Enlace) .......................... 24
Tabla 5. Longitud Mínima del Carril de Aceleración ............................................................. 25
Tabla 6. Longitud Mínima del Carril de Desaceleración ........................................................ 26
Tabla 7. Longitudes mínimas de Entrecruzamiento ................................................................. 27
Tabla 8. Factores de equivalencia vehicular ............................................................................ 28
Tabla 9. Radios mínimos para peraltes del 4% (Vías Urbanas) ............................................... 29
Tabla 10. Radios mínimos y peralte máximo para ramales ..................................................... 30
Tabla 11. Valores de la pendiente longitudinal para rampas de peraltes. ................................ 33
Tabla 12. Variación de la aceleración centrífuga J. ................................................................. 33
Tabla 13. Valores de K min según criterio de operación en curvas verticales ........................ 38
Tabla 14. Bombeo de la calzada .............................................................................................. 39
Tabla 15 Factor para giros a la izquierda ................................................................................. 64
Tabla 16 Factor por giros a la derecha ..................................................................................... 64
Tabla 17. Datos Generales de la Curva 1 (Alineamiento Av. Gaitán Cortés sentido W-E) .... 70
Tabla 18. Criterios para definir la Longitud de Espiral Mínima (Curva 1) ............................. 71
Tabla 19. Elementos Curva 1 (Alineamiento Av. Gaitán Cortés sentido W-E)....................... 71
Tabla 20. Volúmenes vehiculares futuros por tipo de vehículo en .......................................... 73
Tabla 21 Peraltes curva 1 (Alineamiento Av. Gaitán Cortés sentido W-E) ............................. 74
Tabla 22 Datos de entrada (Alineamiento Av. Gaitán Cortés sentido W-E) ........................... 75
Tabla 23 Cuadro de abscisas y cotas curva 3 (Alineamiento Av. Gaitán Cortés sentido W-E)
....................................................................................................................................................... 75
Tabla 24. Cálculo del FHP – Av. Boyacá X Av. Gaitán Cortés .............................................. 82
Tabla 25. Resumen estación maestra ....................................................................................... 85
Tabla 26. Cálculo Tránsito Futuro Av. Boyacá X Av. Gaitán Cortés ..................................... 85
Tabla 27. Volumen Futuro de las Intersecciones que componen la red de estudio ................. 86
Tabla 28. Distribución de frecuencias - Avenida Boyacá Sentido Sur - Norte ........................ 87
Tabla 29. Determinación de factores FHV, EVI y EVD: ........................................................ 89
Tabla 30. Cálculo de q (ADE/h) por acceso: ........................................................................... 90
Tabla 31. Cálculos de los tiempos de amarillo y rojo para cada fase ...................................... 90
Tabla 32. Tiempo total perdido ................................................................................................ 90
Tabla 33. Tiempos de ciclo ...................................................................................................... 91
Tabla 34. Nivel de servicio ...................................................................................................... 94
Tabla 35. Niveles de Servicio por Movimiento en la Geometría existente con volúmenes
actuales .......................................................................................................................................... 95
Tabla 36. Resumen Nivel de Servicio por Intersección – Geometría existente con volúmenes
actuales .......................................................................................................................................... 95
Tabla 37. Niveles de Servicio por Movimiento en la Geometría existente con volúmenes
futuros ......................................................................................................................................... 102
Tabla 38. Resumen Nivel de Servicio por Intersección – Geometría existente con volúmenes
futuros ......................................................................................................................................... 103
Tabla 39. Nivel de servicio para cada acceso tiempos semafóricos actuales ......................... 104
Tabla 40. Nivel de servicio para cada intersección tiempos semafóricos actuales ................ 105
Tabla 41. Nivel de servicio para cada acceso Tiempos Semafóricos modificados ................ 106
Tabla 42. Nivel de servicio para cada intersección Semafórica modificada .......................... 107
Tabla 43. Nivel de servicio para cada acceso ........................................................................ 109
Tabla 44. Nivel de servicio para cada intersección ................................................................ 110
Tabla 45. Cuadro comparativo – Análisis de Colas por movimiento .................................... 111
Tabla 46. Tabla de pendientes del terreno ............................................................................. 115
Tabla 47. Coordenadas alineamientos horizontales ............................................................... 116
Tabla 48. Radios y longitudes de las curvas .......................................................................... 117
Tabla 49. Transición del peralte, curva 1 - (Alineamiento Av. Gaitán Cortés sentido W-E) 119
Tabla 50. K y Lv de los alineamientos verticales .................................................................. 120
Tabla 51. Volúmenes Explanación ........................................................................................ 122
Tabla 52 Volumen Estructuras ............................................................................................... 123
Índice de Anexos
Anexo 1. Estudio de Transito
1.1 Aforos Vehiculares y peatonales
1.2 Estación Maestra
1.3 Procesamiento de la Información
1.3.1 Volúmenes vehiculares y peatonales
1.3.2 Calculo de Velocidades
1.3.3 Tiempos Semafóricos
1.4 Modelación
1.4.1 Geometría Actual - Volumen Actual
1.4.2 Geometría Actual - Volumen Futuro
1.4.3 Geometría Futura - Volumen Actual
1.4.4 Geometría Futura - Volumen Futuro (Semaforización Actual)
1.4.5 Geometría Futura - Volumen Futuro (Semaforización Futura)
1.4.6 Longitud de Colas
Anexo 2. Información Geográfica
2.1 Shapes IDECA
2.2 Cartografía DWG
Anexo 3. Diseño Geométrico
3.1 Planos Planta Perfil
3.2 Planos Secciones Transversales
3.3 Reportes
3.3.1 Geometría del Diseño
3.3.2 Volúmenes
3.3.3 Cartera de Chaflanes
Anexo 4. Señalización y Demarcación
Resumen
Actualmente, en la intersección de estudio, se evidencia la congestión y saturación vehicular
acompañada de bajas velocidades de operación, principalmente en el sentido Oeste-Este sobre la
Avenida Gaitán Cortés como consecuencia de la reducción en el número de carriles al cruzar
transversalmente la Avenida Boyacá y el incremento normal del parque automotor.
Adicionalmente el problema de saturación aumenta gracias a la ejecución del movimiento 7
(prohibido actualmente), y que realiza un alto porcentaje de vehículos que se movilizan desde el
Oeste de la intersección.
Buscando mejorar la movilidad del sector plantea reestructurar el diseño actual por medio de
la implementación de pasos a desnivel brindando la posibilidad a los usuarios de realizar todas
las maniobras de giro adicionales a las actuales (Giros Izquierdos).
El presente proyecto recoge todos los procesos y procedimientos desarrollados al momento de
realizar el diseño geométrico de una intersección a desnivel en la Avenida Boyacá con Avenida
Gaitán Cortés a nivel de pre-factibilidad; incluyendo georreferenciación, digitalización, estudios
de tránsito, análisis de capacidad y niveles de servicio mediante la modelación de la situación
actual y futura (con y sin proyecto), diseño geométrico y cálculo de volúmenes.
Después de un análisis de los datos obtenidos en las modelaciones, se puede afirmar que el
diseño propuesto es viable y soluciona los problemas de movilidad en la zona, así mismo que se
garantiza una operación con un nivel de servicio adecuado para 20 años.
Palabras Claves: Tránsito, capacidad, nivel de servicio, enlace o ramal, gálibo.
Abstract
Currently, at the intersection of study, it is evidenced the vehicular congestion and saturation
accompanied by low speeds of operation, mainly in the sense West-East on Avenue Gaitan
Cortes as a result of the reduction in the number of lanes when crossing across the Avenue
Boyaca and the normal increase of the vehicle fleet. Additionally the problem of saturation
increases thanks to the implementation of the Movement 7 (forbidden currently), and that
performs a high percentage of vehicles that are mobilized from the West of the intersection.
Looking to improve the mobility of the industry raises restructure the current design by
implementing overpasses providing users the possibility of carrying out all the additional turn
maneuvers to the current (turns left).
The present draft contains all of the processes and procedures developed at the time of
performing the geometric design of an intersection to unevenness in the Avenue Boyaca with
Avenue Gaitan Cortes at the level of pre-feasibility; including georeferencing, digitization,
studies of transit, analysis of capacity and levels of service through the modeling of the current
and future situation (with and without project), geometric design and calculation of volumes.
After an analysis of the data obtained in the modeling, it can be stated that the proposed
design is feasible and solves the problems of mobility in the area, also that an operation is
ensured by an adequate level of service for 20 years.
Key words: Transit, capacity, level of service, binding or stub, gauge.
1
1. Introducción
La movilidad urbana, definida como la capacidad y/o posibilidad de moverse en la ciudad; es
la resultante de correlacionar el uso del suelo, infraestructura vial, oferta de modos, servicios y
sistemas de gestión. Sin embargo, la falta de planificación conlleva a la imposibilidad de
incrementar la infraestructura vial en la misma proporción que el parque automotor, que según
estadísticas del año 2013 posee 15.800 kilómetros-carril, siendo las mismas condiciones de hace
una década, mientras que los vehículos usuarios han duplicado su cantidad con respecto al inicio
de siglo; trayendo como consecuencia el bajo nivel de servicio en múltiples sectores de la ciudad.
(EL TIEMPO, 2013)
Esto se asemeja a los inconvenientes presentados en la intersección de la Avenida Boyacá con
Avenida Gaitán Cortés donde se aportará el diseño de una intersección a desnivel a nivel de pre-
factibilidad con el fin de determinar si la solución presenta viabilidad al mejorar las condiciones
de operación actuales y futuras con respecto al diseño existente.
Para llevar a cabo dicho proyecto, fue necesario seguir diferentes procedimientos como lo
son: estudio del tránsito actual, digitalización y georreferenciación del terreno, análisis de
capacidad y niveles de servicio mediante la modelación de la situación actual y futura (con
proyecto y sin proyecto), diseño geométrico de la intersección y cálculo de volúmenes.
2
2. Objetivo general
Plantear una propuesta que permita mejorar las condiciones de operación en la intersección de
la Avenida Boyacá con Avenida Gaitán Cortés en la ciudad de Bogotá, mediante el diseño
geométrico de una intersección a tercer nivel.
Objetivos Específicos
Obtener la información de transito primaria y secundaria de las intersecciones Av.
Boyacá X Av. Gaitán Cortés, Av. Boyacá X Kr 25 y Av. Gaitán Cortés X Dg 50A sur.
Descargar la cartografía del área de estudio a través de la información digital contenida
en la plataforma de la Infraestructura de Datos Espaciales para el Distrito Capital -
IDECA.
Procesar la información de transito primaria y secundaria de las intersecciones que
conforman la zona de influencia.
Elaborar el diseño geométrico a nivel de pre-factibilidad de la intersección de estudio
(Av. Boyacá X Av. Gaitán Cortés) teniendo en cuenta los parámetros presentados en el
Manual de Diseño de Carreteras 2008 publicado por el Instituto Nacional de Vías-
INVIAS y el manual “A Policy on Geometric Desing of Highways ans Streets” – Aashto
2004
Modelar la red de estudio con su geometría actual por medio del software VISSIM con
base en el transito actual y su proyección futura, determinando las diferentes variables de
análisis en el estudio de tránsito.
Realizar la modelación de la red de estudio con la geometría propuesta por medio del
software VISSIM utilizando el transito actual y su proyección futura, con el fin de
3
determinar si la solución propuesta mejora las condiciones determinadas con la geometría
actual.
4
3. Marco teórico
3.1 Localización
La zona de análisis se ubica en la ciudad de Bogotá en la localidad No. 6 – Tunjuelito, unidad
de planeamiento zonal – UPZ 42 (Venecia) específicamente entre los barrios Muzú, San Vicente
Ferrer, El Carmen y Fátima. Ésta zona se caracteriza por tener uso del suelo residencial,
comercial e industrial.
Figura 1. Localización General
Fuente: Elaboración propia a partir de Google Earth
5
Figura 2. Intersecciones de estudio
Fuente: Elaboración propia a partir de Google Earth
La intersección principal objeto del diseño propuesto colinda al Noroeste con la empresa
Colmotores S.A. y en los demás costados con viviendas residenciales y comerciales, como se
puede apreciar en la Figura 3.
Figura 3. Intersección de estudio Av. Boyacá X Av. Gaitán Cortés
Fuente: Ortofoto Bogotá
6
Las intersecciones semaforizadas más cercanas a la intersección principal se encuentran
ubicadas al sur y al este de la misma, más específicamente en la Av. Boyacá X Kr 25 y en la Av.
Gaitán Cortés X Dg 50A Sur respectivamente.
Figura 4. Intersecciones complementarias en la Red de Estudio
Fuente: Ortofoto Bogotá
3.2 Transporte
3.2.1 Definición
De acuerdo con el manual de planeación de tránsito y transporte de Bogotá se define como el
movimiento de personas y bienes mediante unos elementos interrelacionados entre sí,
identificados para este propósito con el fin de permitir el movimiento de la economía de una
ciudad y un país, siendo útil en las unidades de tiempo y lugar, dependiendo de la velocidad, los
costos y la capacidad de la infraestructura.
3.3 Tránsito
3.3.1 Definición
Según el Código Nacional de Tránsito (Ley 769 del 2002), artículo 2° se define como “la
movilización de personas, animales o vehículos por una vía pública o privada abierta al público”.
7
El transito es integrado por el usuario, los vehículos, la infraestructura, medio ambiente y
dispositivos de control
3.3.2 Volumen de Tránsito.
El volumen de tránsito es el número de vehículos que pasan por un punto o sección
transversal dados, de un carril o de una calzada, durante un periodo determinado.
Dónde:
Q = Vehículos que pasan por unidad de tiempo (vehículos/período).
N = Número total de vehículos que pasan.
T = Periodo determinado.
3.3.2.1 Volúmenes de Tránsito Totales.
El volumen de tránsito total se define como el número total de vehículos que pasan durante un
lapso de tiempo determinado.
Dependiendo del lapso de tiempo se tiene los siguientes volúmenes de tránsito totales:
Tránsito Anual (TA): Es el número total de vehículos que pasan durante un año.
Tránsito Mensual (TM): Es el número total de vehículos que pasan durante un mes.
Tránsito Semanal (TS): Es el número total de vehículos que pasan durante una semana.
Tránsito Diario (TD): Es el número total de vehículos que pasan durante un día.
Tránsito Horario (TH): Es el número total de vehículos que pasan durante una hora.
Tasa de flujo (q): Es el número total de vehículos que pasan durante un periodo de tiempo
inferior a una hora. (Reyes Spíndola & Cárdenas Grisales, 2007)
8
3.3.2.2 Volúmenes de tránsito promedio diarios.
El volumen de tránsito promedio diario se define como el número total de vehículos que
pasan durante un periodo de tiempo dado (días completos) igual o menor a un año y mayor que
un día, dividido por el número de días del periodo.
Donde N representa el número de vehículos que pasan durante T días. De acuerdo con el
número de días del periodo, se presentan los siguientes volúmenes de tránsito promedio diario,
dados en vehículos por día.
- Tránsito promedio diario anual (TPDA)
- Tránsito promedio diario mensual (TPDM)
- Tránsito promedio diario semanal (TPDS)
9
3.3.2.3 Volúmenes de tránsito horarios.
Dependiendo de la hora seleccionada, se definen los siguientes volúmenes de tránsito horario
(vehículos por hora):
Volumen horario máximo anual (VHMA). Es el máximo volumen horario que ocurre en un
punto o sección de un carril o de una calzada durante un año determinado. Es la hora de
mayor volumen de las 8.760 horas del año.
Volumen horario de máxima demanda (VHMD). Es el número máximo de vehículos que
pasan por un punto o sección de un carril o de una calzada durante 60 minutos
consecutivos. Es el representativo de los periodos de máxima demanda que se pueden
presentar durante un día en particular.
Volumen horario-décimo, vigésimo, trigésimo-anual (10VH, 20VH, 30VH). Es el volumen
horario que ocurre en un punto o sección de un carril o de una calzada durante un año
determinado, que es excedido por 9, 19 y 29 volúmenes horarios respectivamente.
Volumen horario del proyecto (VHP). Es el volumen de tránsito horario que servirá de
base para determinar las características geométricas de la viabilidad. Se trata de considerar
un volumen horario que se pueda presentar un número máximo de veces en el año. (Reyes
Spíndola & Cárdenas Grisales, 2007)
3.3.2.4 Variación del volumen de tránsito en la hora de máxima demanda.
En un volumen horario de máxima demanda no significa que se conserve la misma frecuencia
del flujo durante toda la hora; esto significa que existen periodos cortos dentro de la hora con una
tasa de flujo mayor a la de la hora misma. El factor de la hora de máxima demanda FHMD o
factor de hora pico FHP es la relación entre el volumen horario de máxima demanda VHMD y el
10
volumen máximo q máx., que se presenta durante un periodo dado de dicha hora. (Reyes
Spíndola & Cárdenas Grisales, 2007)
Dónde, N representa el número de periodos durante la hora de máxima demanda.
El factor de la hora de máxima demanda es un indicador de las características del flujo de
tránsito en periodos máximos, además de expresar la forma como están distribuidos los flujos
máximos dentro de la hora.
Este valor se expresa en porcentaje; si el factor tiende a cero, significa que el tráfico es
inestable, pero si el factor tiende a al 100%, significa que es estable.
3.3.2.5 Pronóstico del volumen de tránsito futuro.
Los volúmenes de tránsito futuro (TF), para efectos de un proyecto se derivan a partir del
tránsito actual (TA) y del incremento del tránsito (IT), esperando al final del periodo.
El TA es el volumen de tránsito que usará la futura carretera o vía en el momento de darse
completamente el servicio. Este tipo de tránsito se puede establecer a partir de aforos vehiculares
sobre las vías de la zona que influyan en la nueva vía o carretera, estudios de origen y destino, o
utilizando parámetros socioeconómicos que se identifiquen plenamente con la economía de la
zona. El TA se compone del tránsito existente TE (antes del proyecto) y del tránsito atraído
(TAt) de otras vías una vez finalizado el proyecto, cabe resaltar que la cantidad de tránsito
atraído depende de la capacidad y de los volúmenes de las vías existentes.
11
El incremento del tránsito (IT) es el volumen de tránsito que se espera que use la nueva vía en
el año futuro del proyecto. Este incremento se compone del crecimiento normal del tránsito
(CNT), del tránsito generado (TG) y del tránsito desarrollado (TD).
El CNT es el incremento del volumen de tránsito debido al aumento normal en el uso de los
vehículos.
El TG consta de aquellos viajes vehiculares, distintos a los del transporte público que no se
realizarán si no se construye la nueva vía. Este tipo de transito se compone de tres categorías: el
tránsito inducido, o nuevos viajes no realizados previamente por ningún modo de transporte; el
tránsito convertido, o nuevos viajes que previamente se hacían masivamente en taxi, bus, etc., y
que por la nueva vía se harían en vehículos particulares; y el tránsito trasladado consiste en viajes
previamente hechos a distintos destinos completamente diferentes, atribuibles a la atracción de la
nueva vía. (Reyes Spíndola & Cárdenas Grisales, 2007)
El TD es el incremento del volumen de tránsito debido a las mejoras en el suelo adyacente a
la vía. Este tipo de tránsito continúa actuando por muchos años después que la nueva vía ha sido
puesta al servicio.
Por lo tanto, el tránsito final será:
12
Figura 5. Volumen de tránsito futuro
Fuente: Elaboración propia adaptado de Ingeniería de Tránsito, Cal y Mayor.
3.3.2.6 Regresión matemática para el cálculo de volúmenes de tránsito futuro.
Las regresiones lineales y curvilíneas se utilizan para la estimación de los volúmenes de
tránsito futuro, donde se cuenta con datos históricos de los volúmenes de tránsito promedio
diario (TPDS).
Regresión lineal simple (Línea de mínimos cuadrados)
Como se muestra en la Figura 6 a cualquier i le corresponde un valor observado xᵢ (real) y un
valor estimado ŷᵢ (teórico). Donde a representa el intercepto sobre el eje vertical y b la pendiente
de la línea de regresión. A la diferencia entre el valor estimado, se le denomina error δᵢ. (Reyes
Spíndola & Cárdenas Grisales, 2007, pág. 211)
13
Figura 6. Regresión lineal Simple
Fuente: Elaboración propia adaptado de Ingeniería de Tránsito, Cal y Mayor
El método de los mínimos cuadrados dice que para n valores observados, la suma de los
cuadrados de los errores, alrededor de la línea de regresión debe ser mínima:
El coeficiente de correlación r es el siguiente.
3.3.3 Estudio de volúmenes de tránsito.
Son realizados con el propósito de obtener cantidades relacionados con el movimiento de
vehículos y/o personas, sobre secciones específicas de un sistema vial de carreteras y calles.
Dichos datos se expresan con relación al tiempo, y de su conocimiento se hace posible el
14
desarrollo de metodologías que permiten estimar de manera razonable la calidad del servicio que
el sistema presta a los usuarios.
Existen diversas formas para obtener los recuentos de volúmenes de tránsito, estas formas
incluyen los aforos manuales a cargo de personas, los cuales son particularmente útiles para
conocer el volumen de los movimientos direccionales en intersecciones, los volúmenes por
carriles individuales y la composición vehicular. (Reyes Spíndola & Cárdenas Grisales, 2007,
pág. 223)
Otras formas incluyen los aforos por combinación de métodos manuales y mecánicos, tales
como el uso de contadores mecánicos accionados manualmente por observadores. Los aforos con
el uso de dispositivos mecánicos, los cuales automáticamente contabilizan y registran los ejes de
los vehículos. Y por último los aforos con la utilización de técnicas tan sofisticadas como las
cámaras fotográficas, las filmaciones y los equipos electrónicos adaptados a computadores.
3.3.4 Velocidad.
La velocidad se define como la relación entre el espacio recorrido y el tiempo que se tarda en
recorrerlo; para un vehículo representa su relación de movimiento, usualmente expresada en
kilómetros por hora (km/h).
Dónde:
v = velocidad constante (km/h)
d = distancia recorrida (km)
t = tiempo de recorrido (h)
15
3.3.4.1 Velocidad de Punto.
La velocidad de punto de un vehículo i, es la velocidad vᵢ a su paso por un determinado punto
o sección transversal de una carretera o de una calle.
Figura 7. Velocidad de punto de un vehículo
Fuente: Adaptado de Ingeniería de Tránsito, Cal y Mayor.
3.3.4.2 Estudios de velocidad de punto.
Los estudios de velocidad de punto están diseñados para medir las características de la
velocidad en un lugar específico, bajo condiciones prevalecientes del tránsito y del estado del
tiempo en el momento de llevar a cabo el estudio, lo mismo que permiten obtener la distribución
de velocidades por grupos de usuarios.
El método manual más utilizado para el registro de velocidades de punto es el de cronometro,
en el cual sobre una distancia determinada (de 25 a 80 metros, de acuerdo con la velocidad) que
se ha marcado con dos rayas de gris o pintura en el pavimento, se miden los tiempos que tardan
los vehículos en recorrerla. El observador se sitúa en un lugar conveniente entre las marcas.
Cuando las ruedas delanteras un determinado vehículo pasan sobre la primera marca, el
observador inicia la marcha del cronometro, y cuando el mismo vehículo toca la segunda marca
con las ruedas delanteras, se detiene la marcha del cronómetro.
16
La velocidad se obtiene dividiendo la distancia prefijada, en metros, entre el tiempo que se
requirió para recorrerla, en segundos y en centésimas de segundo. El resultado obtenido, en
metros por segundo, se convierte a kilómetros por hora (km/h).
Tabla 1. Número de intervalos de clase por tamaño de muestra
Tamaño de la
muestra n Número de Intervalos N
50 - 100 7 - 8
100 - 1000 10 - 11
1000 - 10000 14 - 15
10000 - 100000 17 - 18
Mayor de 100000 1+3.3Log₁₀(n) Fuente: Elaboración propia adaptado de Ingeniería de Tránsito, Cal y Mayor.
De la curva de frecuencia observada y acumulada de velocidades de punto, se obtienen los
percentiles P15, P50, P85 y P98. El percentil 15, P15, se refiere al límite inferior de la velocidad.
El percentil 50, P50, es utilizado como una medida de la calidad de flujo vehicular y es
aproximadamente igual a la velocidad media. El percentil 85, P85, se refiere a la velocidad
crítica a la cual debe establecerse el límite máximo de velocidad en conexión con los dispositivos
de control del tramo que la deben restringir. Por último, el percentil 98, P98, se utiliza para
establecer la velocidad del proyecto o de diseño.
3.3.5 Análisis del flujo vehicular.
Con el análisis del flujo vehicular se obtienen las características y el comportamiento del
tránsito, como resultado se puede cuantificar y describir la circulación de los vehículos en
cualquier tipo de vía, con el fin de determinar su nivel de funcionalidad.
17
El volumen es el número real de vehículos observados, donde la intensidad representa el
número de vehículos en un intervalo de tiempo menor a 1 hora; por medio de éstas dos se
cuantifica el flujo vehicular en un determinado tiempo.
Adicionalmente se tiene en cuenta la variable velocidad asumiendo que ésta es constante, y la
densidad como el número de vehículos que circulan en una distancia determinada.
3.3.5.1 Tasa de flujo (q).
Es la frecuencia a la cual pasan los vehículos por un punto o sección transversal de un carril o
de una calzada. Se calcula con la siguiente expresión:
Dónde:
N = Número de vehículos durante un intervalo de tiempo.
T = Intervalo de tiempo específico inferior a 1 hora.
3.3.6 Capacidad y nivel de servicio.
La capacidad es el máximo número de vehículos o peatones que pasan por un punto o sección
uniforme durante un intervalo de tiempo, bajo las condiciones prevalecientes de la
infraestructura vial, del tránsito y de los dispositivos de control. Este debe ser cuantitativo
(suficiencia) y cualitativo (calidad del servicio) y puede ser expresada en términos de vehículos o
peatones. Dicha capacidad debe tener en cuenta las características físicas, geométricas y de flujos
vehiculares en el sistema vial.
El nivel de servicio es la medida cualitativa que describe las condiciones de operación de un
flujo vehicular y de su percepción por parte de los usuarios. Este nivel de servicio se describe en
términos de factores internos y externos, siendo los factores internos: la variación en la
18
velocidad, el volumen, la composición del tráfico, entre otros; y los factores externos son: el
ancho de carril, distancia lateral libre, pendientes, etc.
El nivel de servicio se clasifica de la A a la F, siendo A el que representa las mejores
condiciones operativas, y F las peores condiciones operativas. Estos se encuentran explicados en
la Tabla 2. (Ingeniería de Tránsito, 2012)
Tabla 2. Niveles de Servicio
Nivel de
Servicio Descripción
A
Representa la circulación a flujo libre. Los usuarios poseen
libertad para maniobrar a las velocidades deseadas dentro de
la corriente vehicular. El nivel de comodidad y conveniencia
es excelente.
B
Se encuentra dentro del rango de flujo libre, la libertad de
seleccionar la velocidad deseada es afectada por
especificaciones geométricas, disminuyendo la liberad de
maniobra. El nivel de comodidad y conveniencia es bueno.
C
Flujo estable, la operación de los usuarios individuales se ve
afectada de forma significativa por las interacciones con
otros usuarios y restricciones por geometría y pendiente de
la vía. La libertad de maniobra comienza a ser restringida. El
nivel de comodidad y conveniencia es adecuado, pero
limitado.
D
La densidad de circulación es elevada pero estable, sin
embargo, la velocidad de circulación no puede ser elegida
por el conductor. El nivel de comodidad y conveniencia es
deficiente, gracias al alto incremento del flujo.
E
El funcionamiento se da a capacidad, no existe libertad de
maniobra, produciendo bajos niveles de comodidad y
conveniencia y circulación inestable.
F
Sus condiciones de flujo son forzados, excediendo la
capacidad de la vía, formando largas colas con operación
interrumpidas y avances cortos, produciendo un flujo
altamente inestable.
Fuente: Elaboración propia adaptado de Ingeniería de Tránsito, Cal y Mayor.
19
3.3.7 Análisis del flujo peatonal.
Los flujos peatonales deben ser tomados durante periodos representativos, con el fin de
garantizar un análisis adecuado y una muestra característica del sector.
Robertson, ha recomendado realizar la toma de información durante dos horas en un periodo
pico, cuatro horas para periodos picos en la mañana y en la tarde, seis horas para periodos en la
mañana, medio día y tarde y 12 horas para el tiempo diurno (7:00 a.m. – 7:00 p.m.), con
intervalos de tiempo (generalmente) de 15 minutos, o de acuerdo al ciclo semafórico en
intersecciones controladas por éste.
Los datos deben ser totalizados según la dirección y/o sentido, por acceso e intersección con
el fin de elaborar tablas y esquemas de resumen, brindando la posibilidad de desarrollar los
análisis respectivos al sector.
3.3.8 Tiempos Semafóricos
Los semáforos son dispositivos de señalización que regulan el paso de vehículos, bicicletas y
peatones, estos asignan la prelación de paso mediante indicaciones de luces (rojo, amarillo y
verde), estos dispositivos de control son operadas por una unidad electrónica que regula sus
tiempos dependiendo del nivel de tráfico y la hora del día. (Vargas, 2015)
3.3.8.1 Funciones
Al instalar un semáforo cumple con las siguientes funciones
• Interrumpir periódicamente el paso vehicular y peatonal para permitir el paso de otro
flujo vehicular
• Controlar la velocidad de los vehículos para así garantizar una velocidad constante y un
flujo constante de vehículos.
• Minimizar los índices de accidentalidad en el paso semaforizado
20
3.3.8.2 Clasificación de los semáforos
Los semáforos se clasifican de acuerdo al mecanismo de operación de sus unidades de control
(control de tránsito vehicular, pasos peatonales y pasos especiales)
Los semáforos para el control del tránsito vehicular a su vez se clasifican en dos grupos
• Semáforos de tiempos fijos, estos dependen exclusivamente del tiempo
• Semáforos activados por el tránsito, son activados y regulados de acuerdo al volumen
vehicular de la intersección.
Para la instalación de semáforos en intersecciones se recomienda recopilara la siguiente
información.
• Volumen vehicular que ingresa a la intersección en periodos de 15 minutos, por 16 horas
consecutivas durante tres días, el periodo de toma de información debe contener el mayor
porcentaje de transito del día.
• El volumen vehicular de la muestra se clasifica por movimientos y tipo de vehículos
(autos, buses y camiones).
• Volumen peatonal en periodos de 15 minutos para cada cruce, durante la hora de máxima
demanda.
• Toma de velocidades para cada acceso.
3.4 Diseño Geométrico
3.4.1 Definición.
Proceso mediante el cual se correlacionan entre sí elementos físicos y características de
operación de los vehículos, mediante el uso de diferentes áreas: matemáticas, física y geometría
(Reyes Spíndola & Cárdenas Grisales, 2007).
Los elementos geométricos de una vía deben estar relacionados, para garantizar una operación
21
cómoda, segura y eficiente a una velocidad de operación continua, acorde con las condiciones
propuestas para el diseño de la vía.
3.4.2 Vía Urbana
Son aquellas que atraviesan, demarcan o circunscriben áreas urbanas consolidadas, aportando
movilidad, conectividad y accesibilidad en el área urbana.
Según el Plan de Ordenamiento Territorial – POT de Bogotá el subsistema vial urbano se
compone por:
3.4.2.1 Malla Vial Arterial
Vías de mayor jerarquía que consolida la estructura del área urbana, de expansión y rural, se
compone por las mallas de integración regional, principal, complementaria y sus intersecciones,
tiene como función brindar movilidad a grandes volúmenes de tráfico. (IDU, 2008)
Malla Vial Arterial de Integración Regional:
Red de vías que conecta el sistema vial urbano con el regional y los ejes de la estrategia
espacial urbana propuesta en el POT 2012.
Malla Vial Arterial Principal
Es la malla vial que soporta el subsistema de transporte en su componente de transporte
masivo, sirve a los principales centros de actividad de las áreas urbanas, se constituyen como
corredores con altos volúmenes de tránsito y largas distancias.
Malla Vial Arterial Complementaria
Articula operacionalmente los subsistemas de la malla arterial principal, facilitando la
movilidad de mediana y larga distancia, siendo articulador a escala urbana.
22
Malla Vial Arterial Intermedia
Se compone por tramos viales que se integran a las mallas arteriales principales y
complementarias, convirtiéndose en una alternativa de circulación ante estas, permitiendo el
acceso y fluidez de la ciudad a escala zonal.
3.4.2.2 Malla Vial Local
Se conforma por segmentos viales que tienen como función dar accesibilidad a las unidades
de vivienda.
3.4.3 Intersección a Desnivel
Intercambiador vial con separaciones a desnivel que brinda conexión a dos o más vías, sin
conectar las plataformas que se cruzan entre sí, permitiendo el flujo continuo en la intersección,
adicionalmente elimina los puntos de conflicto que posee una intersección a nivel.
3.4.4 Velocidad del Proyecto.
Velocidad máxima a la cual pueden circular los vehículos con seguridad sobre una sección
específica de una vía, cuando las características geométricas del proyecto gobiernan la
circulación. (Reyes Spíndola & Cárdenas Grisales, 2007, pág. 250)
Para el caso de los ramales de enlace utilizados, la velocidad de los mismos dependerá de la
velocidad de diseño del corredor principal, determinada a partir de los criterios estimados en la
Tabla 3.
Tabla 3. Velocidad en Ramales de Enlace
Fuente: Notas de Clase Ing. Carlos Javier González
23
Sus elementos geométricos (radios, pendientes, distancias de visibilidad, peraltes, ancho de
calzada, etc.) dependen de la velocidad del proyecto.
3.4.5 Enlace o Ramal
Segmento vial que brinda conexión directa a dos vías, con el fin de solucionar y generar giros
izquierdos y derechos de forma continua, sus características geométricas dependen
exclusivamente de la velocidad de diseño adoptada y el vehículo de mayor tamaño que transitará
sobre la infraestructura.
El enlace se utiliza para conectar vías diferente nivel, mientras que el ramal se utiliza para dar
unión a dos vías que se encuentren a nivel.
24
Tabla
4. A
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4.
25
3.4.6 Carril de Aceleración
Es un carril paralelo a la vía principal que tiene como finalidad igualar la velocidad de
operación de los vehículos que convergen a esta.
Su dimensión longitudinal se obtiene con base en la velocidad de la vía principal y el ramal
del cual diverge, Tabla 5 - Tabla 6.1 (INVIAS, 2008).
El ancho de carril debe ser igual al ancho de carril de la vía adyacente, pero no inferior a 3.3
metros.
Tabla 5. Longitud Mínima del Carril de Aceleración
Fuente: Manual de diseño geométrico de carreteras – INVIAS 2008.
26
3.4.7 Carril de Desaceleración
Es un carril paralelo a la vía principal que tiene como finalidad disminuir la velocidad de
operación de los vehículos que divergen de la calzada principal y convergen a un ramal o enlace
de salida.
Su dimensión longitudinal se obtiene con base en la velocidad de la vía principal y el ramal al
cual converge, Tabla 6 – Tabla 6.2 (INVIAS, 2008).
El ancho de carril debe ser igual al ancho de carril de la vía adyacente, pero no inferior a 3.3
metros.
Tabla 6. Longitud Mínima del Carril de Desaceleración
Fuente: Manual de diseño geométrico de carreteras – INVIAS 2008.
3.4.8 Sección de Entrecruzamiento
Es un tramo de vía en el cual se mezclan dos o más corrientes de tráfico, las cuales circulan en
el mismo sentido y no son controladas por dispositivos de control de tránsito.
Estas zonas se forman gracias a la existencia de una zona confluencia seguida de una de
convergencia, o en el caso de existir un ramal de entrada a continuación de uno de salida y
unidos por un carril auxiliar.
27
Figura 8. Zona de Entrecruzamiento
Fuente: Notas de Clase Ing. Wilson Vargas.
Cuando existe un único punto de convergencia seguido por un punto de divergencia, se
considera una zona de entrecruzamiento simple, cuando existen dos o más puntos de
convergencia con un único punto de divergencia (o viceversa) se conocen como zonas múltiples
de entrecruzamiento.
La configuración de la zona junto con la longitud y ancho de la misma intervienen en la
operación del carril auxiliar.
La longitud mínima para este carril auxiliar es determinada en la Tabla 7 - Tabla 6.8
(INVIAS, 2008).
Tabla 7. Longitudes mínimas de Entrecruzamiento
Fuente: Manual de diseño geométrico de carreteras – INVIAS 2008.
Dicha distancia es determinada con base en el volumen vehicular que se entrecruza en la
sección, determinado en automóviles directos equivalentes (ade).
28
Para realizar la conversión del volumen vehicular en vehículos mixtos a vehículos directos
equivalentes se utilizan los factores de equivalencia estimados en la Tabla 8 – Tabla 6.9
(INVIAS, 2008), aplicando los factores propuestos por el departamento de Transporte de Gran
Bretaña.
Tabla 8. Factores de equivalencia vehicular
Fuente: Manual de diseño geométrico de carreteras – INVIAS 2008.
3.4.9 Isletas
Áreas demarcadas y/o construidas entre dos carriles de circulación, tienen por objeto canalizar
el flujo vehicular. La segunda brinda una zona de refugio a los peatones o dispositivos de
control.
29
Figura 9 Isleta Canalizadora
Fuente: Manual de diseño geométrico de carreteras – INVIAS 2008.
3.4.10 Alineamiento horizontal.
Se constituye por segmentos rectos y segmentos de circulo (curvas horizontales) que permiten
una transición cómoda y segura a la velocidad de diseño al transitar de alineamientos rectos a
curvas o viceversa.
La determinación de los radios mínimos y peraltes máximos empleados para elaborar el
diseño en planta de los enlaces y ramales tipo oreja se obtienen de las tablas ilustradas a
continuación:
Tabla 9. Radios mínimos para peraltes del 4% (Vías Urbanas)
Fuente: Manual Aashto 2004.
30
Tabla 10. Radios mínimos y peralte máximo para ramales
Fuente: Manual Aashto 2004.
3.4.11 Curva espiral clotoide.
Son alineaciones de curvatura variable en su recorrido. Este tipo define el empalme entre una
recta y arco circular de radio RC. Es el empalme básico para conformar los diferentes tipos de
curvas espiralizadas;
La espiral clotoide corresponde a la espiral con más uso en el diseño de carreteras ya que sus
bondades con respecto a otros elementos geométricos curvos permiten obtener carreteras
cómodas, seguras y estéticas.
Con el empleo de las espirales se mejora considerablemente la apariencia en relación con
curvas circulares únicamente. En efecto, mediante la aplicación de espirales se suprimen las
discontinuidades notorias al comienzo y al final de la curva circular. (INVIAS, 2008)
31
Figura 10. Curva espiral clotoide
Fuente: Manual de diseño geométrico de carreteras – INVIAS 2008.
Sus puntos geométricos son:
PI = Punto de intersección de los alineamientos.
TE = Punto Tangente – Espiral.
EC = Punto Espiral – Circulo.
CE = Punto Circulo – Espiral.
ET = Punto Espiral – Tangente.
O = Origen desplazado del empalme.
3.4.11.1 Elementos geométricos de curvas espirales.
Criterios mínimos para la longitud de la espiral (Le)
Caso I: Variación de la aceleración centrifuga.
Dónde:
32
VCH = Velocidad específica de la curva horizontal
J = Variación de la aceleración centrífuga. Ver Tabla 12
Rc = Radio
= Peralte (Ver Tabla 9)
Caso II: Variación de peralte
Dónde:
a = Ancho de carril
Δs = Pendiente relativa en rampa. Ver Tabla 11
Caso III:
(a) Percepción y estética.
(b) Ángulo de giro mínimo.
Longitud máxima de la espiral:
Le asumido: El valor de Le asumido debe ser mayor al máximo de los criterios mínimos
del Le, y menor a la longitud máxima de la espiral.
33
Tabla 11. Valores de la pendiente longitudinal para rampas de peraltes.
Fuente: Manual de diseño geométrico de carreteras – INVIAS 2008.
Tabla 12. Variación de la aceleración centrífuga J.
Fuente: Manual de diseño geométrico de carreteras – INVIAS 2008.
Delta (Δ):
Parámetro de la espiral (A):
Ángulo de deflexión de la espiral (e):
Ángulo central de la curva circular (Δc):
34
Coordenadas cartesianas del EC (X):
Coordenadas cartesianas del EC (Y):
Disloque (ΔR):
Ordenada media (XM):
Tangente de la espiral (Te):
Externa espiral (Ee):
Tangente larga (TL):
Tangente corta (Tc):
35
Cuerda larga (CL):
Deflexión al EC (φ):
3.4.12 Transición del peralte.
Para curvas espiralizadas la longitud de transición (L) es igual a la longitud de la espiral (Le).
En curvas circulares simples la longitud de transición se calcula con respecto al ancho de carril,
peralte de la curva y el respectivo.
La longitud de transición, se considera a partir del punto donde el borde exterior del
pavimento comienza a levantarse, partiendo de un bombeo normal, hasta el punto donde se
conforma el peralte total para cada curva; la longitud de transición corresponde a la longitud de
la espiral más la longitud de aplanamiento (N), distancia requerida de acuerdo con la pendiente
de la rampa de peraltes, para levantar el borde externo del bombeo normal (BN) hasta nivelarlo
con el eje. (González Vergara, Rincón Villalba, & Vargas Vargas, 2012, pág. 181)
36
3.4.13 Alineamiento vertical.
El alineamiento vertical es la proyección del eje de la carretera sobre una proyección X, Y
siendo X la abscisa y Y la altura; está formado por una serie de rectas enlazadas por arcos
parabólicos, a los que dichas rectas son tangentes, denominándose como rasante. La inclinación
de las tangentes verticales y la longitud de las curvas dependen principalmente la topografía de la
zona, del alineamiento horizontal, la visibilidad, velocidad del proyecto, costos de construcción,
costos de operación y la pendiente máxima permitida. (INVIAS, 2008).
La rasante (terreno natural) es la proyección vertical del desarrollo del eje real de la superficie
de rodamiento de la vía, y la subrasante (cota roja) es la superficie sobre la cual se apoya el
pavimento. (INVIAS, 2008).
3.4.14 Curvas verticales.
Son arcos que enlazan dos tangentes consecutivas del alineamiento vertical, teniendo como
propósito generar una vía de operación segura y confortable, con apariencia agradable y
características de drenaje adecuadas. Estas curvas pueden ser cóncavas o convexas. (González
Vergara, Rincón Villalba, & Vargas Vargas, 2012, pág. 227)
Figura 11. Elementos de las curvas verticales simétricas
Fuente: Manual de Diseño de Carreteras 2008
Dónde los elementos geométricos de la curva son:
PCV = Punto común de la tangente y el inicio de la curva vertical.
PTV = Punto común de la tangente y el final de la curva vertical.
37
PIV = Punto de intersección de dos tangentes consecutivas.
3.4.14.1 Cálculo de curvas convexas y cóncavas.
Como parámetro inicial se encuentra la longitud mínima de la curva vertical (Lv), para ello es
necesario verificar los criterios de operación y seguridad, el primero establece que:
Dónde:
VCV es la velocidad de diseño de la curva vertical.
Para el criterio de seguridad es necesario establecer si la longitud mínima de la curva es
menor o mayor que la distancia de visibilidad que se requiera analizar. (González Vergara,
Rincón Villalba, & Vargas Vargas, 2012, pág. 245)
En este parámetro se debe tener en cuenta primero que todo, la pendiente de entrada (m1) y la
pendiente de salida (m2) que presente la curva, para calcular la diferencia de nivel (A) que esta
presenta.
Existen dos tipos de criterios según la distancia de parada (Dp) determinada a partir de la
tabla de valores para Kmin (ver Tabla 13), que permiten determinar la Lv de la curva, pero estos
casos varían si es curva convexa o cóncava. Para las curvas convexas:
Caso 1. Dv > Lv
Caso 2. Dv < Lv
38
Caso 3. K
Para las curvas cóncavas:
Caso 1. Dv > Lv
Caso 2. Dv < Lv
Caso 3. K
El criterio de operación para ambos casos es dado a partir de:
Tabla 13. Valores de K min según criterio de operación en curvas verticales
Fuente: Notas de Clase Ing. Carlos González
39
3.4.15 Sección transversal.
La sección trasversal de una carretera es un corte vertical normal al alineamiento horizontal,
es decir, un plano perpendicular al eje (González Vergara, Rincón Villalba, & Vargas Vargas,
2012, pág. 267)
3.4.15.1 Elementos de la sección transversal
Derecho de vía. Es la faja de terreno destinada para la construcción, servicios de
seguridad y desarrollo paisajístico, es decir, es el ancho total de la vía. Esta zona es de
derecho y uso público.
Explanación. Es la zona que delimita el movimiento de tierras para cada sección
transversal determinando la zona de afectación transversal del proyecto.
Corona. Está constituida por los carriles y las bermas.
Calzada. Esla zona constituida por los carriles de tránsito y destinada a la
circulación de los vehículos.
Berma. Es la zona comprendida entre el borde de calzada y la cuneta. Cumple con
la función de aumentar la seguridad de la vía, además de servir de confinamiento para el
pavimento. La berma interior en vías de doble calzada tendrá anchos menores a los de las
bermas exteriores.
Bombeo. Es la pendiente transversal de la vía su función es drenar del agua hacia
las cunetas.
Tabla 14. Bombeo de la calzada
Fuente: Manual de diseño geométrico de carreteras – INVIAS 2008.
40
Taludes. Son los planos que limitan el movimiento de tierras considerando talud
de corte (excavaciones) y talud de relleno (terraplén) según corresponda.
Chaflán. Es el punto en el que el talud de corte o terraplén corta con el terreno
natural.
Separadores de calzada. Son las zonas de independización del tránsito de cada
calzada.
3.4.16 Cantidades de Obra.
El proceso del cálculo de cantidades de obra para cada actividad constructiva es conocido
comúnmente como cubicación, siendo esto la estimación del volumen de un cuerpo en unidades
cúbicas, y requiere de una metodología que permita obtener la información de una manera
ordenada y ágil, y que adicionalmente, ofrezca la posibilidad de revisar, controlar y modificar los
datos que sea necesarios.
El proceso se llevará a cabo con ayuda del software AutoCAD Civil 3D, que permite calcular las
cantidades de materiales y el movimiento de tierras según el diseño geométrico propuesto.
3.5 Señalización y Demarcación
Teniendo como base el diseño geométrico definitivo (horizontal, vertical y transversal) de la
intersección, se realizó el estudio de señalización y demarcación de tal forma que exista armonía
y se garantice la fluidez, orientación y seguridad para los usuarios, ajuntándose a las normas
exigidas en el Manual de Señalización Vial. Dispositivos uniformes para la regulación del
tránsito en calles, carreteras y ciclo rutas de Colombia del 2015.
En este manual se establecen las especificaciones para el diseño, ubicación y aplicación de los
dispositivos para la regulación del tránsito en calles, carreteras y ciclorrutas, que busca
41
proporcionar a las autoridades responsables de la señalización vial, la forma correcta de utilizar
los diferentes dispositivos para la regulación del tránsito, con el fin de prevenir accidentes y
mejorar la movilidad por las vías públicas.
3.5.1 Señalización Vertical
Caben dentro de éste grupo todos los dispositivos de control de tránsito dispuestos a lo largo
del camino con el objetivo de transmitir un mensaje o información a los diferentes usuarios,
mediante palabras, símbolos o pictogramas, advertir sobre peligros en la vía y su entorno,
informar y guiar sobre rutas, destinos, lugares de interés y servicios. (INVIAS, 2008)
3.5.2 Señalización Horizontal
Las marcas viales de la vía están conformadas por las líneas, símbolos y letras pintadas sobre
el pavimento, bordes y estructuras a lo largo del camino o adyacentes a él, así como por los
dispositivos dispuestos sobre la superficie de rodamiento con el fin de regular, canalizar el
tránsito o indicar la presencia de obstáculos o zonas de mayor alerta. (INVIAS, 2008)
42
4. Metodología
4.1 Tránsito
Para realizar el análisis del tránsito, se utilizaron dos tipos de información: primaria y
secundaria, con el fin de realizar el procesamiento de la información correspondiente al estudio
de tránsito (análisis de flujo vehicular, peatonal y análisis capacidad y niveles de servicio) de la
intersección.
4.1.1 Información secundaria
Para realizar un estudio y análisis completo del tránsito de la intersección, se contó con
información de los conteos vehiculares de diferentes años, realizados por las estaciones maestras
que presenta la ciudad de Bogotá. Para lograr una adecuada proyección del tránsito y un análisis
de este en el tiempo, se adquirió información vehicular desde el año 2011 hasta el año 2015,
facilitada por la Secretaría de Movilidad de Bogotá.
La estación maestra que se tuvo en cuenta para el procesamiento de los datos de tránsito fue la
estación maestra ubicada en la AC_68_S_X_AK_51 (Av. Gaitán Cortes X Av. Villavicencio),
archivo que contenía los datos de diferentes días de aforo en los años mencionados, esta
información permitió determinar la hora de máxima demanda (VHMD), comprendida entre las
6:00am y las 7:00am, que se utilizó posteriormente en el procesamiento, cálculo y análisis del
tránsito y de esta forma, poder estimar la hora en la cual se realizaría el aforo. (Ver Anexo 1. 2)
4.1.2 Información primaria
Con la información tomada en campo, resultado de los aforos, se tienen los conteos
vehiculares realizados en la intersección, los puntos aforados fueron:
43
Av. Boyacá X Av. Gaitán Cortés Figura 12
Figura 12. Av. Boyacá X Av. Gaitán Cortés
Fuente: Ortofoto Bogotá
Av. Boyacá X Kr 25Figura 13
Figura 13. Av. Boyacá X Kr25
Fuente: Ortofoto Bogotá
44
Av. Gaitán Cortés X Dg 50A Sur Figura 14
Figura 14. Av. Gaitán Cortés X Dg 50A Sur
Fuente: Ortofoto Bogotá
El aforo se realizó el día jueves 31 de marzo de 2016, desde las 6:00am hasta las 7:00am, los
periodos de aforo se dividieron en 4 periodos de 15 minutos, esto, para calcular el volumen que
circula actualmente en la intersección, teniendo presente los sentidos con los que cuenta cada una
de las intersecciones aforadas; para el caso de la Av. Gaitán Cortés con Av. Boyacá, se aforaron
los movimientos 1, 9(1), 2, 9(2), 3, 9(3), 4, 9(4), y al observar en campo que los vehículos
realizan el giro a la izquierda sentido Oeste – Norte (Movimiento prohibido), se aforo el
movimiento 7, como se muestra en la Figura 15.
En la Av. Boyacá con KR 25, se tuvo en cuenta el movimiento 1, 5, 2, 9(2), 8 y 9(4), como se
muestra en la Figura 16 y finalmente para la intersección de la Av. Gaitán Cortés (TV 30) con
DG 50 A Sur, se realizan los movimientos 1, 9(1), 5, 9(2), 6, 3, 9(3) y 4, como se muestra en la
Figura 17.
45
Toda la información fue registrada mediante el formato de campo (Figura 18) estipulado en el
Manual de Planeación y Diseño para la Administración del Tránsito y el Transporte, Tomo II;
siguiendo la metodología establecida en el capítulo 5, Manual para Estudio de Volúmenes de
Tránsito (Secretaría de Movilidad, 1988). En dichos formatos se realizó una clasificación
adecuada de los vehículos que transitan por las vías aforadas, siguiendo la clasificación general
de camiones del Ministerio de Transporte, Instituto Nacional de Vías (INVIAS). Toda la
información correspondiente a los aforos vehiculares (formatos de campo y archivos digitales),
se encuentra en medio digital en el Anexo 1.1 .
Figura 15. Movimientos aforados – Av. Boyacá X Av. Gaitán Cortés
Fuente: Elaboración propia.
1
2
46
Figura 16. Movimientos aforados – Av. Boyacá X Kr 25
Fuente: Elaboración propia
Figura 17. Movimientos aforados – Av. Gaitán Cortés X Dg 50A Sur
Fuente: Elaboración propia
4
47
ESTUDIO DE VOLÚMENES
VEHICULARES
FORMATO DE CAMPO
Fecha: (D.M.A.)____________________ Intersección: _____________________________ Hoja: _____ De: _____
Hora Inicio: ___________ Hora Final:_____________ __________________________
Condición Climática: ____________________________ Movimientos Aforados:
Aforador:______________________________________ __________________________
Supervisor: ____________________________________
Movim. Camiones
No. C2 C3 C4 C5 >C5
_____ ______
TOTAL
_____ ______
TOTAL
_____ ______
TOTAL
_____ ______
TOTAL
Observaciones:
Firma Supervisor: ______________________ Firma Aforador: ________________________
ESTUDIO DE TRÁNSITO - ESPECIALIZACIÓN
DISEÑO DE VÍAS URBANAS, TRÁNSITO Y
TRANSPORTE
Período Autos Buses
UNIVERSIDAD DISTRITAL
FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS
Motos
Croquis
Figura 18. Formato de campo - volúmenes vehiculares.
Fuente: Manual para estudios de volúmenes de tránsito.
48
Por otro lado, se realizó la toma de información de volúmenes peatonales con un aforador por
movimiento en la misma fecha y hora establecidas anteriormente, en periodos de 15 minutos.
Los movimientos existentes y aforados se ilustran en la Figura 19.
4-1
4-2
1-1 1-2
2-1
3-2
3-1
N
2-2
Figura 19. Movimientos Peatonales Intersección Principal
Fuente: Elaboración propia.
La información se registró en el formato de campo (Figura 20) estipulado en el Manual de
Planeación y Diseño para la Administración del Tránsito y el Transporte, Tomo II; de acuerdo
con la metodología descrita en el capítulo 11, Manual para Estudio de Volúmenes Peatonales
(Secretaría de Movilidad, 1988).
49
ESTUDIO DE VOLÚMENES
VEHICULARES
FORMATO DE CAMPO
Fecha: (D.M.A.)____________________ Intersección: _____________________________ Hoja: _____ De: _____
Hora Inicio: ___________ Hora Final:_____________ __________________________
Condición Climática: ____________________________ Movimientos Aforados:
Aforador:______________________________________ __________________________
Supervisor: ____________________________________
Movim. Camiones
No. C2 C3 C4 C5 >C5
_____ ______
TOTAL
_____ ______
TOTAL
_____ ______
TOTAL
_____ ______
TOTAL
Observaciones:
Firma Supervisor: ______________________ Firma Aforador: ________________________
ESTUDIO DE TRÁNSITO - ESPECIALIZACIÓN
DISEÑO DE VÍAS URBANAS, TRÁNSITO Y
TRANSPORTE
Período Autos Buses
UNIVERSIDAD DISTRITAL
FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS
Motos
Croquis
Figura 20. Formato de campo – volúmenes peatonales
Fuente: Manual para estudios de volúmenes peatonales
50
Para establecer la velocidad de operación actual se realizaron los conteos de velocidad de una
muestra representativa de vehículos (70 vehículos por sentido en la intersección principal),
utilizando el procedimiento de cronómetro y longitud base. Determinando una zona, un día y un
horario en el cual los vehículos transitaran a flujo libre y teniendo una distancia fija de 45 metros
en promedio, se realizó la toma del tiempo de marcha de diferentes tipos de vehículos, mientras
recorrían la distancia asignada; esto con el fin de calcular la velocidad a flujo libre de cada uno
de los vehículos. (Ver Anexo 1.3.2).
Para el registro de la información tomada en campo se utiliza el formato para estudios de
velocidades puntuales con cronómetro o con radar (Figura 21), del Manual para Estudios de
Velocidades y Tiempos de Recorrido (Secretaría de Movilidad, 1988), para el posterior
procesamiento de la información, siguiendo lo estipulado en el manual anteriormente
mencionado.
Adicionalmente, fue necesario tomar los tiempos semafóricos de las diferentes intersecciones,
con el fin de obtener un modelo acorde a la situación actual de la red.
51
ESTUDIO DE VELOCIDAD PUNTUAL
FORMATO DE CAMPO
Fecha: (D.M.A.)__________________________________ Localización: _____________________________________ Hoja: _____ De: _____
Hora Inicio: ___________ Hora Final:_____________ Estado del pavimento: _____________________________ Sentido: ________________
Condición Climática: _____________________________ Longitud Base (si se usó): ________________ metros Procedimiento: ___________
Aforador:_______________________________________ Supervisor: _____________________________________ ________________________
NºLectura
1
[Seg.] - [KPH]
Tipo de
Vehículo 2 Nº
Lectura 1
[Seg.] - [KPH]
Tipo de
Vehículo 2 Nº
Lectura 1
[Seg.] - [KPH]
Tipo de
Vehículo 2 Nº
Lectura 1
[Seg.] - [KPH]
Tipo de
Vehículo 2
1 26 51 76
2 27 52 77
3 28 53 78
4 29 54 79
5 30 55 80
6 31 56 81
7 32 57 82
8 33 58 83
9 34 59 84
10 35 60 85
11 36 61 86
12 37 62 87
13 38 63 88
14 39 64 89
15 40 65 90
16 41 66 91
17 42 67 92
18 43 68 93
19 44 69 94
20 45 70 95
21 46 71 96
22 47 72 97
23 48 73 98
24 49 74 99
25 50 75 100
Notas:
1 Depende de si se miden tiempos de recorrido o velocidaddes (empleando Cronómetro o Radar respectivamente).
Constituyen un "pelotón" los vehículos que se siguen a corta distancia. en él, se mide solamente la velocidad del que encabeza el pelotón.
Observaciones:
Firma Supervisor: ___________________________ Firma Aforador: ____________________________
2 L = Automóviles a flujo libre; B = Bus o Buseta a flujo restringido; BL = Bus o Buseta a flujo libre; C = Camión a flujo restringido; CL = Camión a flujo libre; Si se trata de
un automóvil a flujo restringido, no se registra nada.
ESPACIO PARA CONSIGNAR EL NOMBRE DEL
ESTUDIO A ADELANTAR MEDIDAS DE VELOCIDAD O TIEMPO DE RECORRIDO
ESPACIO PARA CONSIGNAR LA RAZON SOCIAL Y/O
LOGOTIPO DE LA ENTIDAD CONTRATANTE Y DE LA FIRMA
CONSULTORA
Figura 21. Formato de campo - velocidad puntual
Fuente: Manual para estudios de velocidades y tiempos de recorrido.
52
4.1.3 Procesamiento de la información primaria
De acuerdo a la información tomada en campo, se realiza el procesamiento de los datos, con
el fin de calcular diferentes componentes: Volúmenes Vehiculares, Composición Vehicular,
Factor de hora pico (FHP), VHMD y TF (TAt – TG); y por otro lado: la Velocidad de cada
sentido de la intersección, Frecuencia Observada, Frecuencia Acumulada, Velocidad Media y
Velocidad de Diseño, proceso realizado para la intersección principal, con el fin de conocer y
analizar el comportamiento del tránsito.
4.1.3.1 Cálculo del factor de hora pico.
Para obtener el FHP se calcula el volumen total presentado en la hora de aforo (6:00am a
7:00am), siendo éste el VHMD de las intersecciones. Posteriormente, se determina el periodo de
15 minutos que presenta el mayor flujo vehicular, y con base en estos valores se aplica la
ecuación (9).
Lo anterior se realiza para cada acceso e intersección aforada, obteniendo el FHP de cada
intersección.
4.1.3.2 Cálculo del tránsito desarrollado.
Tomando como referencia el 2016 como año de planeación del proyecto, y de construcción de
la intersección y 20 años de vida útil del proyecto (2036),
El cálculo del TD se hace con el fin de encontrar un valor proyectado de este, desde el 2016
hasta el 2036 (año de vital útil del proyecto); con el dato obtenido para este año, es posible
determinar una apropiada capacidad y nivel de servicio de la intersección.
Para determinar el valor del TD, se adopta el siguiente procedimiento:
53
Como primera