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MATERIA: INGENIERA DE TRNSITO. 3er SEMESTRE.

PROF. M.I. JULIO ALEJANDRO CHVEZ CRDENAS.

TEMARIO. 1.-BREVE HISTORIA DE LOS CAMINOS. a).- HISTORIA DEL DESARROLLO DE LOS CAMINOS. b).- HISTORIA DE LOS CAMINOS EN MXICO. c).- CREACIN DE LA COMISIN NACIONAL DE CAMINOS, EN 1925. 2.- INVENTARIO DE LOS CAMINOS. a).- DIFERENTES METODOLOGAS PARA LLEVAR A CABO EL INVENTARIO. b).- APLICACIONES DEL INVENTARIO DE CAMINOS. 3.- PLANEACIN DE CAMINOS. a).- DIFERENTES CONSIDERACIONES DE LA PLANEACIN DE CAMINOS. 4.-INGENIERA DE TRNSITO. a).- Generalidades. b).- Factores que integran el trnsito. b.1.).- El problema del trnsito. b.2.).-Soluciones al problema del trnsito. c).- Elementos del trnsito. c.1.).- El usuario. c.2.1.).- El peatn. c.2.2).- El conductor. d.).- El vehculo. e).- El camino. f).- Ejercicios. 5.- VELOCIDAD. a).- Velocidad de proyecto. b).- Velocidad de operacin. c).- Velocidad de marcha. d).- Velocidad de punto. e).- Velocidad efectiva global. f).- Ejercicios del captulo. 6.- VOLUMEN DE TRNSITO. a).- Volumen promedio diario anual (VPDA). b).- Volumen Mximo horario anual (VMHA). c).- Trnsito diario promedio anual (TDPA). d).- Factor de hora de mxima demanda (FHMD). e).- Diferentes formas de llevar a cabo el conteo del trnsito. f).- Estudios de origen y destino. g).- Red de estaciones de aforo en Mxico.

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h).- Previsiones del trnsito. i).- Ejercicios. 7.- DENSIDAD DEL TRNSITO. a).- Densidad del trnsito. b).- Relacin entre densidad, volumen y velocidad del trnsito. c).- Ejercicios. 8.- DERECHO DE VA. a).- Derecho de va. b).- Artculos de la Ley de Vas Generales de Comunicacin. 9.- CAPACIDAD Y NIVEL DE SERVICIO. a).- Capacidad. b).- Nivel de servicio. c).- Volumen de servicio. d).- Capacidad y sus objetivos. e).- La velocidad en la capacidad. f).- Relaciones entre velocidad, volumen y densidad. g).- Capacidad `para condiciones de circulacin continua. h).- Factores que afectan la capacidad y el volumen de servicio. i).- Factores relativos al trnsito. j).- Caminos de varios carriles. h).- Ejercicios. 10.- DISTANCIA DE VISIBILIDAD. a).- Distancia de visibilidad de parada. b).- Distancia de visibilidad de rebase. c).- Distancia de visibilidad de encuentro. d).- Ejercicios del capitulo. BIBLIOGRAFA. 1.- MANUAL DE PROYECTOM GEOMTRICO DE CARRETERAS. S.C.T. CUARTA REIMPRESIN 1984. 2.-INGENIERA DE TRNSITO. Fundamentos y aplicaciones. Rafael Cal y Mayor y James Crdenas. EDIT. ALFAOMEGA. 3.- SECRETARA GENERAL DE OBRAS, COMISIN DE VAILIDAD Y TRANSPORTE URBANO, SISTEMA METROPOLITANO DE TRANSPORTE, DEPT. DEL D.F.. CIUDAD DE MXICO 1993. 4.- INSITUTE OF TRANSPORTATION ENGINEERS. 1991. WASHINGTON, D.C.

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5.- HOMBURGER, WOLFGANA S., KELL, JAMES H. AND PERKINS, DAVID D. Fundamentals of traffic engineering. California,1992. 6.- CRDENAS G., JAMES. DISEO GEOMETRCO DE VAS, ENCOE EDICIONES, UNIVERSIDAD DEL VALLE DEL CAUCA, COLOMBIA, 1993. 7.-INSTITUTO MEXICANO DEL TRANSPORTE, SECRETARA DE COMUNICACIONES Y TRANSPORTES. SISTEMA INTEGRAL DE TRANSPORTE, PUBLICACIN TCNICA N. 2. MXICO 1992. 8.- AMERICAN ASSOCIATION OF STATE HIGHWAY AND TRANSPORTATION OFFICIALS. A POLICY ON GEMETRIC DESIGN OF HIGHWAYS AND STREETS, WASHINGTON, D.C., 1990. 9.- SECRETARA DE COMUNICACIONES Y TRANSPORTES, SUBSECRETARA DE INFRAESTRUCTURA. Manual de Dispositivos para el Control del Trnsito en Calles y Carreteras. Quinta edicin, Direccin General de Servicios Tcnicos, Mxico, 1986. 10.- SECRETARA DE COMUNICACIONES Y TRANSPORTES, SUBSECRETARA DE INFRAESTRUCTURA. Manual de Sealamiento Turstico y de servicios. Primera edicin, Direccin General de Servicios Tcnicos, Proyectos y Concesiones, Mxico, 1992. 11.- COTREM, Comisin de Transporte y Vialidad del Estado de Mxico. Clasificacin de aforo vehicular segn nmero de ejes, Mxico, 1992.

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ANTECEDENTES. 1.- BREVE HISTORIA DE LOS CAMINOS El hombre como homo sapiens est en la tierra desde hace aproximadamente 100,000 aos, gracias a los vestigios encontrados en los valles de los Ros; Nilo, Eufrates y Ganges, sin embargo concretamente la civilizacin floreci hace unos 6,000 aos (Civilizacin Egipcia). Con la invencin de la rueda, probablemente en Mesopotamia (Asia Menor), hace unos 5,000 aos, se origin la necesidad de construir superficies de rodamiento capaces de permitir la circulacin del incipiente trnsito de entonces, en la tumba de la reina en la minas de la ciudad de Ur, en la Mesopotamia, se encontraron carretas de cuatro ruedas de aproximadamente 3,000 aos. 1.1.- Los primeros caminos. En esa poca los Asirios y los egipcios iniciaron el desarrollo de sus caminos. Los indicios de los primeros caminos, sealan la existencia de una ruta entre Asia y Egipto, probablemente la ruta de la seda., Los cartagineses construyeron un sistema de caminos de piedra a lo largo d3e la costa sur del Mediterrneo, 500 aos AC. Los Etruscos (850-350 AC), construyeron caminos antes de la fundacin de Roma, segn Herodoto, los caminos de piedra ms antiguos fueron construidos por el Faran Keops de Egipto, con los cuales se movilizaron los enormes bloques de las pirmides. No obstante, los primeros caminos construidos cientficamente fueron los construidos por los Romanos, por ejemplo es el caso de la va Appia, de Roma a Hidruntum, realizada por Appius Claudius en el 312 AC. En Amrica, la cultura Maya, los Toltecas, y los Incas dejaron huella de una avanzada tcnica en la construccin de caminos. El Imperio Azteca, pudo extenderse desde la costa del Golfo de Mxico hasta la zona costera del Pacfico, gracias a rutas trazadas por los indgenas. 1.2.- Nacimiento del transporte. Durante los siglos I, II, III de nuestra era, el Imperio Romano tuvo una gran comunicacin con sus colonias y hasta la China., pero los siglos IV, V y VI ven la cada del Imperio, la desaparicin de la red caminera y el retorno de la bestia de carga. En el siglo VII el sistema feudal propici la reduccin de la poblacin y los viajes y a mediados del siglo se abandona todo esfuerzo por conservar las rutas imperiales, en este siglo y el VIII, se realiza el comercio por rutas terrestres. En el siglo IX la economa feudal, las guerras civiles y las invasiones, incluyendo la de los turcos, contrarrestan los esfuerzos por extender el comercio y conservar las rutas terrestres. En el siglo X en plena iniciacin del a edad media, se registra un incremento de la poblacin, del comercio con el lejano Oriente. Las Cruzadas que principian en el siglo XI contribuyen a la

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apertura de muchos caminos, al incremento de la poblacin y al incremento de los viajes. En el siglo XII, las ciudades crecen extraordinariamente, emergiendo muchas nuevas rutas vinculadas en forma estrecha con el comercio, su trazo es bsicamente el de calles angostas agrupadas segn una cuadrcula geomtrica. Las ciudades griegas de Asia se planearon como un tablero de ajedrez. En este siglo, varios factores contribuyeron a reducir el trnsito en los caminos, como la poca proteccin a los viajeros, la multiplicacin de los asaltos, la gran peste (1348-1350) y la invasin por los Turcos. En el siglo XV, la poblacin, el volumen del trnsito fueron restringidos hasta el ao de 1453 por la guerra de los 100apos entre Inglaterra y Francia. En el siglo XVI la poblacin de Europa se duplica y el trnsito se multiplica surgiendo los primeros mapas de caminos y reaparecen los vehculos, los cuales haban sido desplazados por los caballos, es decir es hasta el siglo XVI cuando el vehculo vuelve a influir en la vida econmica de Europa. A mediados de este siglo, los conquistadores espaoles inician la construccin de caminos en Amrica como medio para extender su colonizacin y explotacin de recursos de la Nueva Espaa. Este siglo y el XVII, siguen hacindose esfuerzos por mejorar algunos existentes y se multiplica el nmero de vehculos tirados por animales. Sebastin de Aparicio construy la primera carretera del nuevo mundo, entre Mxico y Veracruz, entre 1540 -1550, mas tarde construy la carretera Mxico-Zacatecas. El siglo XVIII marca la iniciacin de la era moderna. El trnsito se incrementa con grandes esfuerzos, debido al mal estado de los caminos. A su desarrollo contribuye enormemente la introduccin del cobre de cuotas de peaje que permitieron la construccin y conservacin de estos, extendindose tanto en Europa como en las colonias americanas. En Estados Unidos, el desarrollo de estos caminos influye grandemente en la expansin de su territorio y a la vez en su fortalecimiento econmico, en este siglo las diligencias dominan el trnsito, extendiendo bastante las zonas de influencia de la industria y el comercio. El siglo XIX se inicia con un incremento inusitado de la poblacin y la poca de oro de las diligencias (1800-1830), se empieza con la utilizacin del vapor como fuerza propulsora, el ferrocarril de vapor inicia servicios comerciales en Inglaterra entre 1825 1830. De 1837 a 1876 el ferrocarril progresa, se desarrolla y se coloca a la vanguardia de los medios de trasporte, haciendo que los caminos queden relegados a segundo trmino. Con la aparicin de los vehculos de motor y por la tendencia a su uso privado, se fueron incrementando los problemas de trnsito urbano, debido a que paralelamente surgieron vehculos de trasporte pblico, como fueron los tranvas. El tren suburbano surgi en la ciudad ms grande del mundo de la poca, Londres, el 10 de enero de 1863, posteriormente Chicago y Nueva Cork construyeron su metro en 1867 y 1882 respectivamente.

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1.3.).- HISTORIA DE LOS CAMINOS EN MXICO. Los espaoles al llegar a la nueva Espaa encontraron que sus pobladores desconocan el uso de la rueda en vehculos de transporte y no disponan tampoco de animales de tiro y carga pero a pesar de ello contaban con un buen nmero de calzadas de piedra, as como tambin una buena cantidad de caminos, veredas y senderos. Destacando ampliamente en aztecas y mayas. En Yucatn por ejemplo caminos blancos. Por la colonizacin de la nueva Espaa se alzaron ms y mejores caminos, pero ya con el propsito de su explotacin comercial sobre todos los nuevos caminos iban de la costa del centro del Pas con objeto de hacer llegar a Espaa los productos que se explotaban. En la guerra de independencia se frenaron la construccin de caminos. En Junio de 1839, 2 de Diciembre de 1845 y 27 de Noviembre de 1846 se crearon algunas leyes relativas a las vas tenientes que concretaron con la creacin de la Direccin General de colonizacin e industria que una de sus misiones era la de construir y comenzar caminos. En 1853 esta direccin fue sustituida por la Secretaria de Fomento cuyo presupuesto provena del impuesto del peaje. El 19 de Noviembre de 1867 el Presidente Benito Jurez, creo un impuesto dedicado a la conservacin de caminos, sustituyendo al del peaje. El 13 de Mayo de 1891 el General Porfirio Daz, creo la Secretaria de Comunicaciones y Obras Publicas (SCOP). La reevaluacin de 1910 provoco una reaccin que por largos aos impidi la creacin de caminos. No fue posible llevar acabo planes a programas de obras materiales de algunas envergaduras. Al aparecer en Mxico el automvil en 1906 se empieza a registrar un tendiente crecimiento que dieron por consecuente un desarrollo carretero entre 1918 y 1920, en este periodo es mayor que en los 400 aos anteriores. 1.4).- CREACIN DE LA COMISIN NACIONAL DE CAMINOS, EN 1925. En 1925 se crea la CNC por Plutarco Elas Calles y se inicia en firme la construccin de caminos y conservacin de las carreteras con un impuesto de 3 centavos por ciento.

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CLASIFICACION DE LAS CARRETERAS

De acuerdo con las especificaciones de proyecto y de construccin, los caminos se clasifican en: a).- Pavimentados b).- Revestidos c).- Brechas Las brechas son vas de comunicacin improvisadas que carecen de especificaciones tcnicas y por lo mismo solo son transitables en algunas pocas del ao. Los caminos revestidos son vas de comunicacin que tienen terraceras reducidas y obras de drenaje elementales, generalmente permanentes. De este tipo de caminos, se distinguen 2 tipos:

- El camino rural, con seccin de 4m y una capa de revestimiento de 20 cm., de material de granulometra gruesa.

- Las terraceras revestidas, consideradas como paso previo a la pavimentacin con seccin entre 6 y 7 m, y una capa de revestimiento de material compactado de 20 a 30 cm, de espesor.

La funcin de los caminos rurales es la de comunicar pequeas localidades a la red de carreteras del pas; por sus caractersticas modestas son obras de longitud reducida y que permiten el acceso a zonas de produccin potencial. PARTES INTEGRANTES DE UNA CARRETERA.

CALZADA. O superficie de rodamiento. CORONA O ANCHO TOTAL, que incluye la calzada y los acotamientos, si los tiene, hasta los hombros, viene siendo la superficie terminada de una carretera entre sus hombros, por lo que incluye la calzada ms los acotamientos. ACOTAMIENTOS. Son fajas laterales que sirven de confinamiento lateral de la superficie de rodamiento y que eventualmente se pueden utilizar como estacionamiento provisional para alojar vehculos en casos de emergencia. HOMBRO. Es el punto de interseccin de las lneas definidas por el talud del terrapln y la corona, o por esta y el talud interior de la cuneta. CUNETAS. Estn destinadas para facilitar el escurrimiento del agua longitudinal al eje del camino. CONTRACUNETA. Se requiere en aquellos tramos, donde se prevea la necesidad de desviar las corrientes de agua y evitar que invadan la carretera o sobrecarguen la cuneta. TALUDES. Son las superficies laterales inclinadas, comprendidas entre las cunetas y el terreno natural. Generalmente en secciones en terrapln estos son; 1.5:1, mientras que en secciones en corte, para los cajones excavados los

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taludes dependern de estudios de estabilidad de dictamine el laboratorio de suelos en campo y que pueden ser de 0.25:1. Finalmente, la cuneta suele llevar un talud desde la conformacin del paquete del pavimento la interseccin del talud del corte de 3:1. RASANTE. Es la proyeccin vertical del desarrollo del eje real de la superficie de rodamiento de la carretera, y que incluye todo es espesor del paquete de pavimento, (en caso de pavimentos flexibles; base, sub-base, carpeta o tratamiento superficial asfltico, para el caso de los rgidos; base y losa de concreto).

SUBRASANTE. Es la superficie de terreno especialmente acondicionada sobre la cual se apoya la estructura del pavimento. A continuacin las diferentes secciones de construccin, en tangente:

SECCIN DE CONSTRUCCIN EN CORTE Y EN TANGENTE.

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SECCIN DE CONSTRUCCIN EN TERRAPLN Y EN TANGENTE

FIG. SECCIONES DE CONSTRUCCIN EN CORTE Y EN TERRAPLN.

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FIG. SECCIONES DE CONSTRUCCIN EN BANQUETA Y EN TERRAPLN, ESCALONES DE LIGA Se entiende como pavimento, la superficie especialmente tratada con materiales perdurables y que permiten un trnsito rpido, eficiente y sin polvo. Es importante tomar como base los volmenes horarios de trnsito, para fijar las normas geomtricas de la carretera. Lo bsico en la ingeniera de trnsito es tomar en cuenta, el volumen, el tipo de vehculo y la velocidad de proyecto, la tabla que se muestra, nos da los anchos mnimos de calzada en carreteras de dos carriles.

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VEL. DE PROY EN KPH

VEHCULO POR HORA 10 a 50 50 a 100 100 a 200 200 a 400 Ms de 400 A B A B A B A B A B

48 5.40 6.00 5.40 6.00 6.00 6.00 6.00 6.60 6.60 7.20 64 5.40 6.00 5.40 6.00 6.00 6.60 6.60 6.60 6.60 7.20 80 5.40 6.00 6.00 6.00 6.00 6.60 6.60 7.20 7.20 7.20 96 6.00 6.00 6.00 6.60 6.60 6.60 6.60 7.20 7.20 7.20 112 6.00 6.00 6.00 6.60 6.60 7.20 7.20 7.20 7.20 7.20 La tabla que se muestra presenta los anchos de corona, de calzada, de acotamientos y de la faja separadora central, de acuerdo a la clasificacin general tcnica oficial.

TIPO DE

CARRETERA

ANCHOS DE CORONA (Mts.)

CALZADA (Mts.)

ACOTAMIENTOS (Mts.)

FAJA SEPARADORA CENTRAL (M)

E 4.00 4.00 - - D 6.00 6.00 - - C 7.00 6.00 0.50 - B 9.00 7.00 1.00 -

A A2 A4 A4S

12.00 7.00 2.50 22.00 Mn 2 x 7.00 3.00 0.50

3.00 1.00 1.00 Mn

2 x 11.00 2 x 7.00 8.00 Mn.

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CLASIFICACION DE LAS CAMINOS DE ACUERDO CON LA SECRETARIA DE COMUNICACIONES Y TRANSPORTES (SCT). La secretaria de comunicaciones y transportes (SCT), especifica una clasificacin de los caminos, de acuerdo como se muestra en la siguiente tabla:

FUENTE: LIBRO DE PROYECTO GEOMETRICO DE LA SCT

CLASIFICACION DE LOS CAMINOS SEGN LA SUPERFICIE DE RODAMIENTO. El camino tipo E se considera dentro de las caractersticas que tiene el camino rural o de terracerias revestidas (caminos revestidos). Existen varios tipos de caminos pavimentados, desde el D que es el ms modesto de los caminos de 2 carriles con corona de 6m, hasta los caminos de carriles mltiples proyectados y construidos con altas especificaciones. Los caminos tipo C son caminos pavimentados, con 2 carriles de circulacin, carpeta de 6 a 7.3 m de ancho y sin acotamientos.

TDPA Veh/da

Km/h 30 40 50 60 70 30 40 50 60 70 40 50 60 70 80 90 100 50 60 70 80 90 100 110 60 70 80 90 100 110

m 30 40 55 75 95 30 40 55 75 95 40 55 75 95 115 135 155 55 75 95 115 135 155 175 75 95 115 135 155 175

m 135 100 225 270 315 180 225 270 315 360 405 450 225 270 315 360 405 450 495 270 315 360 405 450 495

60 30 17 11 7.5 60 30 17 11 7.5 30 17 11 7.5 5.5 4.25 3.25 17 11 7.5 5.5 4.25 3.25 2.75 11 7.5 5.5 4.25 3.25 2.75

CRESTA m/% 4 7 12 23 36 3 4 8 14 20 4 8 14 20 31 43 57 8 14 20 31 43 57 72 14 20 31 43 57 72

COLUMPIO m/% 4 7 10 15 20 4 7 10 15 20 7 10 15 20 25 31 37 10 15 20 25 31 37 43 15 20 25 31 37 43

m 20 30 30 40 40 20 30 30 40 40 30 30 40 40 50 50 60 30 40 40 50 50 60 60 40 40 50 50 60 60

% 7 6

% 10 9

m

m

m

m

m

%

%

%

m

EN EL HORIZONTE DE PROYECTO

TERRENOM ONTAOSO

LOM ERIO

PLANO

VELOCIDAD DE PROYECTODISTANCIA DE VISIBILIDAD DE PARADA

DISTANCIA DE VISIBILIDAD DE REBASE

GRADO M AXIM O DE CURVATURA

ANCHO DE CALZADAANCHO DE CORONA

CURVAS

VERTICALES

K

LONGITUD MINIMA

PENDIENTE GOBERNADORA

SOBREELEVACIONES PARA GRADOS M ENORES AL M AXIM OAM PLIACIONES Y LONGITUDES M INIM AS DE TRANSICIONES

UN IDADC O N C E P T O

ANCHO DE ACOTAMIENTOSANCHO DE FAJA SEPARADORA CENTRAL

BOMBEOSOBREELEVACION MAXIMA

PENDIENTE MAXIMALONGITUD CRITICA

500 a 1500 1500 a 3000

T I P O D E C A R R E T E R AA

MAS DE 3000E D C B

10.00 10.00

HASTA 100 100 a 500

- -

- - -

-

13 7

12

- - 0.50 1.00

3 - 9 8 6 5 4 5 4 -

6 6

8 7 5 5 4

VER FIGURA 5 VER FIGURA 5 VER FIGURA 5 VER FIGURA 5 VER FIGURA 5

7 6 4

6.00 7.00

4.00 6.00 7.00 9.00

4.00 6.00

-

3.00 3.00 2.00

10.00 10.00 10.00

2.00 2.00

VER TABLA CORRESPONDIENTE VER TABLA CORRESPONDIENTE

VER TABLA

CORRESPONDIENTE

VER TABLA

CORRESPONDIENTE

VER TABLA

CORRESPONDIENTE

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La funcin de estos caminos es la de ser alimentadores y complementarios a la red troncal y estn bajo jurisdiccin de la administracin estatal para construccin y mantenimiento. Los caminos tipo B son caminos pavimentados, con 2 carriles de circulacin, carpeta de 7.3 m de ancho y con acotamientos revestidos menores de 2 m de ancho en ambos lados del camino. Cuenta con control parcial de accesos y entronques a nivel. Estos caminos son el prototipo de las carreteras troncales, cuya funcin es vincular la economa nacional a los principales centros urbanos del pas, incluyendo las capitales de los estados, las poblaciones fronterizas y los puertos martimos. Los caminos tipo A son caminos pavimentados con 2 carriles de circulacin, carpeta de 7.3 m de ancho y acotamientos revestidos de 2 m de ancho o mayores en ambos lados del camino. Cuenta con control parcial de accesos y entronques a nivel. Este tipo de camino tiene la misma funcin del tipo B, pero esta diseado para recibir mayor trnsito pesado. El camino tipo A-2 tiene la seccin igual al camino tipo A, con la diferencia de que tiene los acotamientos pavimentados. Tambin cuenta con control parcial de accesos y entronques a nivel. Su funcin es la misma del camino tipo A, cuando es libre. Cuando es de cuota, requiere de proteccin en el derecho de va, pasos a desnivel y especificaciones ms rgidas de proyecto y construccin. El camino tipo A-3 es un camino pavimentado, de 4 carriles considerado como autopista, con cruces a desnivel y accesos controlados. Consta de 2 cuerpos de 2 carriles tipo A-2 cada uno, con un ancho de 7.3 m de carpeta en cada sentido y acotamientos asfaltados de 2m o mas de ancho a ambos lados, con un carril descendente de 3.65 m de carpeta. El camino tipo A-4 es un camino pavimentado, de 4 carriles considerado como autopista, con cruces a desnivel y accesos controlados. Consta de 2 cuerpos de 2 carriles tipo A-2 cada uno, con un ancho de 7.3 m de carpeta en cada sentido y acotamientos asfaltados de 2 m de ancho a ambos lados. El camino tipo A-6 es un camino pavimentado, de 6 carriles, 3 en cada sentido, considerado como autopista, con cruces a desnivel y accesos controlados. Consta de 2 cuerpos de 2 carriles tipo A-3; es decir cada cuerpo tiene 10.50 m de carpeta en cada sentido y acotamientos asfaltados de 2 m de ancho en ambos lados.

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2.- INVENTARIO DE CAMINOS. Para obtener inventario de caminos existentes en una entidad, hay varios procedimientos; recorriendo los caminos en un vehculo con el odmetro y anotar la informacin que se tiene a simple vista. Con medios topogrficos precisos aun que este procedimiento es lento y muy costoso. Hay un mtodo que conviene por los requisitos de medicin, rapidez y economa este es el levantamiento odgrafo-giroscpico de la llanta del camino, completando el perfil por medir de un sistema baromtrico y anexando la informacin de los aspectos del camino; planta del camino, perfil, itinerario, configuracin del terreno por el que se cruza, caractersticas de la superficie de rodamiento, seccin transversal, alineamiento horizontal, alineamiento vertical, visibilidad, sealamientos, obras de drenaje, cruces y entronques, caractersticas de las poblaciones por las que pasa. El equipo que se usa es: vehculo tiro guayn con el sistema odomtrico; odgrafo- giroscpico, el sistema de orientacin y la grabadora magntica. En el interior del odgrafo se combinan la distancia y direccin moviendo autnticamente el lpiz que hace el trazo. El perfil se obtiene con el barmetro o altmetro. El alineamiento horizontal se obtiene con la informacin que da el odmetro y los argumentos en el giroscopio se complementan estos con la brjula de central remota. Toda esta informacin se pasa a una computadora y con las coordenadas y los datos de curvatura de traza el eje del camino, y se dibuja la planta del camino en escala 1:10 000 y el perfil a escala 1:1000. Aplicacin del inventario de caminos. Una aplicacin es la determinacin de la capacidad de camino que integra la red. La capacidad de un camino queda determinada por muy diversos factores que comprenden las caractersticas geomtricas del camino en si mismo y las caractersticas del transito que circula por el. Las principales caractersticas geomtricas del camino que influyen en su capacidad, son su seccin transversal comprendiendo ancho de carriles, distancia a obstculos laterales, ancho de los acotamientos, alineamiento horizontal, vertical, y distancia de visibilidad de rebase.

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Si tambin se aprovecha para determinar volmenes de transito en un periodo, se podr precisar las condiciones en que estar trabajando el camino en ese tiempo, para llevar acabo las mejoras y evitar accidentes. Otra aplicacin del inventario de caminos consiste en la posibilidad de sealar las obras necesarias y sus prioridades en los programas de reconstruccin, conservacin y construccin. Otras aplicaciones del inventario es la obtencin de itinerarios de caminos; datos de las poblaciones por las que pasa el camino; datos del estado del drenaje. PLANEACION DE CAMINOS. A partir de 1925 se vio la necesidad de construir ms caminos para el automvil, al principio era fcil la determinacin de la decisin de la construccin de un camino pero a medida que la red se fue haciendo mas compleja se hizo ms difcil fijar un ideal de prioridades. Las polticas de los ltimos sexenios son: mantener en buen estado la red existente, terminar las obras iniciadas a ritmo adecuado, construir nuevos caminos que sirvan a ncleos de poblaciones incomunicados, construir ampliaciones, acortamientos y autopistas. La conservacin es muy importante en los caminos de mayor uso, se reconstruyen los daos que resultan obsoletos. Un plan vial razonable es completar la red troncal, red alimentadora, y la red secundaria. Para efectos de planeacin se debe de tomar en cuenta las diferentes las diferentes actividades que se desarrollan en una sociedad y se clasifican en dos grupos: actividades del tipo poltico social administrativas y actividades econmicas. Anlisis: Poltico Social Administrativo; consiste en ligar la capital con los estados inclusive con rutas mas cortas y rpidas, ligar la capital con los puertos y ciudades fronterizas y ligar las capitales de los estados con las ciudades fronterizas. Anlisis econmico; el funcionamiento de la red se lleva a cabo mediante la liga necesaria entre las poblaciones de concentracin y distribucin de la produccin y los centros consumidores, tomando en cuenta las principales actividades econmicas. Se basa lo anterior en cartas, como son las: INEGI (antes DETENAL), SDN, centros de poblacin, caminos existentes etc.

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METODOS EMPLEADOS EN LA INGENIERIA DE CAMINOS PARA HACER ESTUDIOS DE COMPARACIN EN VARIOS PAISES. a).- Mtodo del costo anual que sirve para comparar el costo anual de varias obras y en base al costo mejor decidir. b).- Mtodo del valor, presente que determinen para cada alternativa, la suma de dinero requerida hoy para cubrir todos los costos de la proposicin durante el tiempo a que se lleve la obra. Estos dos mtodos se ven afectados por las tasas de inters que se elijan, las tasas bajas las alternativas con altas inversiones y bajos costos anuales y viceversa. c).- Mtodo de la tasa de retorno, consiste en encontrar la tasa de inters con la cual las soluciones tienen un costo anual igual a valores presentes. d).- Mtodo de la relacin beneficio costo, es el que mejor da resultados en ingeniera y el que mas se utiliza en Mxico, pero solo son comparables, las relaciones de varios proyectos cuando se utilizan en todos la misma tasa de inters. TECNICAS PARA LA EVALUACIN DE LOS PROYECTOS. En Mxico por lo cual es necesario un cuidadoso anlisis de las inversiones en infraestructura. Principalmente se clasifican en 4 categoras de caminos.

- Caminos de funcin social. - Caminos de penetracin econmica. - Caminos en zonas de plena demanda.

En la preparacin de las decisiones de invertir se aplican criterios que correspondan a cada una de esas categoras. CAMINOS DE FUNCIN SOCIAL. En las regiones con escaso potencial econmico donde existen ncleos de poblacin importantes, la decisin de invertir ser de carcter social ya que el camino influir en un cambio y mejoramiento de los vecinos de la comunidad. El criterio de seleccin de este tipo de caminos es magnitud de la inversin con el nmero de habitantes censados. Se trata de una cifra de especificaciones mnimas. El numero de habitantes se calcula para la zona de influencia del camino y esta es aquella en que residen las personas que se considera pueden ser servidas en funcin de la mxima distancia que un habitante pueda recorrer usando

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cualquier medio dentro de una jornada, para llegar a una carretera y ligarse a la red nacional. CARRETERAS DE PENETRACIN ECONMICA. Son caminos que se construyen en regiones que se encuentran aisladas y que cuentan con abundancia de recursos naturales de tal manera que se desea que con el camino se abra paso a la explotacin de la zona. Se determina esta zona de influencia de acuerdo a la regin donde se registrara un aumento notable en la produccin agropecuaria como resultado del camino. El valor de la produccin se considera como el ndice del beneficio que obtendr el pueblo mediante la inversin. Para analizar los valores de costo y beneficio se emplea.

inactualizacdetasa

aoelenvaloractualV

+=

1.

Ip = ndice de productividad.

oactualizadnconstruccideto

oactualizadproduccinvalor

Ca

BaIp

cos==

CARRETERAS EN REGIONES DE MAYOR DEMANDA. El criterio de seleccin para estos caminos es el de rentabilidad, debido a que las inversiones realizadas traern como consecuencia reducciones en los costos de transporte con beneficio de la colectividad.

Ir = ndice de rentabilidad = gastosdesumadeoactualizadvalor

beneficissumadeoactualizadvalor

Ca

Ba =

El estudio de las propuestas de otros en zonas en pleno desarrollo implica la necesidad de caractersticas, establecer o definir leyes sobre su evolucin y determinar el ahorro que obtendrn los usuarios segn los tipos de vehculos de acuerdo al mtodo. a).- Estimacin del nmero de usuarios. B).- Estimacin de los beneficios unitarios, ahorros. c).- Estimaciones de los beneficios totales. d).- Estimacin de los costos.

18

e).- Balance actualizado de la relacin beneficios costos. CAMINOS TIPO BRECHA O DE OBRA DE MANO. Amplan la sustentacin de los caminos troncales y secundarios y de bajas especificaciones y tienden a futuro a mejorar sus caractersticas geomtricas o de diseo. 3.- INGENIERA DE TRNSITO a).- Generalidades. Esta importante rama de la Ingeniera, forma parte de lo que es la Ingeniera del Transporte ya que el trnsito es una fase del transporte. Debido a que la sociedad se ha venido tornando mas compleja se ha incrementado la necesidad de unir las diferentes especialidades, en busca de un mayor aprovechamiento de las tcnicas, ya que si por ejemplo, una determinada rea urbana, o rural desea crecer y prosperar, ser necesario planear, estudiar, proyectar, construir, operar, conservar y administrar nuevos sistemas lo suficientemente aptos, tanto para el transporte pblico como privado, que permitan conectar e integrar las actividades que se desarrollan en los diferentes lugares de la regin, mediante la movilizacin de personas y mercancas, dichos sistemas debern ser manejados de tal forma que se los mximos flujos libres en el trnsito. Transportar es llevar una cosa de un lugar a otro, llevar de una parte a otra por el precio convenido. Sin embargo, tambin se tiene el siguiente concepto; transporte o transportacin es la accin y efecto de transportar o transportarse. Transitar es ir o pasar de un punto a otro por vas, calles o parajes pblicos. Transito; es la accin de transitar es el sitio por donde pasa de un lugar a otro. Por ltimo, trfico, es el trnsito de personas y la circulacin de vehculos por calles, carreteras, caminos, etc. La ingeniera de transporte, es la aplicacin de los principios tecnolgicos y cientficos a la planeacin, al proyecto funcional, a la operacin y a la administracin de las diversas partes de cualquier modo de transporte, con el fin de proveer la movilizacin de personas y mercancas de una manera rpida segura, confortable, conveniente, econmica y compatible con el medio ambiente. La ingeniera de trnsito; es aquella fase de la ingeniera del transporte que tiene que ver con la planeacin, el proyecto geomtrico, y la operacin del trnsito por calles y carreteras, sus redes, terminales, tierras adyacentes y su relacin con otros modos de transporte. Restas ltimas dos definiciones dadas por el Instituto de Ingenieros de Transporte.

19

b.1.).- El problema del trnsito. b.2.).-Soluciones al problema del trnsito. c).- Elementos del trnsito. c.1.).- El usuario. c.2.1.).- El peatn. c.2.2).- El conductor. d.).- El vehculo. e).- El camino. f).- Ejercicios. b).- Factores que integran el trnsito. 3.1.- ELEMENTOS DE LA INGENIERA DE TRNSITO La ingenier a de transito en la rama de la ingeniera que se dedica al estudio del movimiento de personas y vehculos en las calles y caminos, con el propsito de hacerlo eficaz, rpido y seguro. El problema del transito. Este radica bsicamente en la gran disparidad que existe entre loa vehculos modernos y los caminos en los que tienen que moverse. Las ciudades se trazan en forma de cuadricula como en el pasado, y el vehculo se mueve mas eficazmente en curva mas o menos amplia. Muchos caminos en Mxico fueron hechos sobre las antiguas rutas de diligencia y otros fueron proyectados para vehculos de hace 40 aos, por lo cual no cumplen satisfactoriamente las necesidades de los vehculos modernos. Los principales factores que intervienen en el problema del transito son: diferentes tipos de vehculos en el mismo camino, vas de comunicacin mal adecuadas u obsoletas, falta de planeacin en el transito etc. Solucin al problema del transito. Solucin integral.- crear nuevos tipos de caminos que sirva al vehculo

moderno, proyectar ciudades con trazos nuevos, mejorar las calles. todo esto es muy costo.

Solucin parcial de alto costo.- se trata de sacar el mejor partido de los

caminos realizando ciertos cambios que requieren fuertes inversiones como ensanchamientos de calles, construccin de conducciones canalizadas, antenas de accin controlada, mas estacionamientos pblicos, etc.

Soluciones parciales de bajo costo.- consiste en aprovechar al mximo

las condiciones existentes con el mnimo de obras, materiales y una buena regulacin funcional del transito, semforos, seales, canalizacin del trafico.

20

Cualquier solucin de las anteriores debe de existir 3 elementos que son: la ingeniera de transito, educacin vial, y legislacin vigilancia policaca. Elementos bsicos que componen la ingeniera de trnsito: el usuario (como peatn y conductor), el vehicular y vialidad (calles y carreteras). Peatn. Poblacin en general, desde 1 ao 100 aos casi equivalentes al censo de poblacin del pas correspondiente Peatn: A semejanza con los servicios para vehculos se puede establecer un NIVEL DE SERVICIO para el transporte de peatones.

Nivel Volumen de m por Vel. Min. de Operacin

Servicio Servicio Peatn m / min Km / hr

(peat./mm/m)

A 22 3,5 77 4,6

B 30 2,5 75 4,5

C 46 1,5 69 4,1

D 62 1 62 3,7

E 81 0,5 40 2,4

F variable < 0,50 < 40 < 2,4

El nivel del servicio E es aquel al cual se llega al mximo volumen de servicio y CAPACIDAD. Esta representa 0.5 m/ peatn. Nivel de servicio en aceras.

Nivel Flujo de Espacio Velocidad media esperada

Servicio Servicio m/peat m / min Km / hr

(peat./mm/m)

A 7 12,1 79 4,7

B 23 3,7 76 4,6

C 33 2,2 73 4,4

D 49 1,4 69 4,1

E 89 0,6 46 2,8

F Variable < 0,6 < 46 < 2,8

21

Manual de Capacidad Se puede observar que de las dos tablas del manual de capacidad especifica valores de niveles de servicio peatonales ms exigentes, sobre todo en el caso del nivel de servicio A. a).- CONDUCTOR: En los Estados Unidos, existen 1.7 conductores por cada vehculo. VISIN: Debido a que el ojo se asemeja a una cmara, ste reacciona tambin a la luz en fracciones de segundos y varia segn la edad, el estado fsico y mental del conductor, de manera que, en trminos generales se requieren de 1.25 segundos para voltear a a ambos lados enfocando. La visin normal abarca un ngulo de 180 viendo al frente, sin distinguir detalles, esto es, los detalles se pueden distinguir en un ngulo que vara entre 120 a 160. Tambin hay personas que padecen el efecto de visin de tnel, el cual consiste en no poder distinguir absolutamente nada fuera de cierto cono de visin, pudiendo a ser tan crtico que para valores de 140 de visin de cono la persona no debe manejar un vehculo. No obstante, a velocidades altas del vehculo se da el efecto tnel, por ejemplo a una velocidad de 30 KPH, el valor de = 100 (cono de visin) concentrndose la vista a un objeto ubicado a 150 metros de distancia, y a una velocidad de 100 KPH, el ngulo del cono es de 40 ( = 40 ), la vista estar fija en un objeto a 450 metros de distancia. Representa un peligro cualquier conductor que tenga un cono de visin con un < 140. Enfermedades comunes que tienen que ver con la vista: Astigmatismo, esta se caracteriza por no distinguen detalles y los Contrastes, y deforma las imgenes. Daltonismo: no distinguen los colores bsicos. Reacciones. Estas pueden ser: Fsicas o condicionadas y las reacciones psicolgicas. En el caso de la reaccin condicional, la cual est relacionada con los conductores que han desarrollado ciertos hbitos. Por ejemplo, un conductor que acostumbra pasar por una ruta siempre, se vuelve diestro para evitar obstculos (topes, baches, etc.). Reacciones psicolgicas. Se trata de un proceso intelectual que culmina en un juicio, despus de obtener una reaccin y llega a una decisin para actuar.

22

Las facultades de un individuo se pueden alterar por, fatiga, enfermedades, alcohol, drogas, clima, altura sobre el nivel del mar, cambio de da a noche, etc.

DISTANCIA PARA DETENER A UN VEHCULO

Dp = distancia de parada Dp = d percepcin + d reaccin + d frenado Modelo de PIEV

Segn el modelo PIEV; tr (0.5 4.05 seg) es variable, finalmente se selecciona. tr = 2.5 seg Para el Movimiento Uniforme dpercep + d reaccin = Vo (tpr); dp + df = Vo (tpiev) dp + dr = Vo (Km/hr) (2.5 sg.) (1000 m /1 Km) (1hr / 3600 sg.) dp + dr = 0.694 (Vo) la df , depende de varios factores; friccin de llantas y pavimento peso del vehculo, nmero de ejes, tipo de pavimento, etc. La distancia de frenado es recorrida por el vehculo en movimiento uniformemente decelerado.

df = Vo*t - _at ; (I).. a= Tasa de deceleracin 2 t= Tiempo en recorrer la distancia df Vo= Vel., en el momento de aplicar el freno.

23

Se sabe que al parar Vo = at; t = Vo / a sustituyendo en la ecuacin. (I) df = Vo*t at = Vo * (Vo) a (Vo/a) = Vo - (Vo/a) = Vo - Vo (a) 2 a 2 a 2a Adems, f = (m) (a), y la fuerza F debe ser contrarestada por otra fuerza igual; F1 = (f1)(P); Donde: f1 = al coeficiente de friccin longitudinal y P = (m)(g); sustituyendo este valor en las anteriores. (m)(a) = f1 (mg); pero a tiene por valor; a = (f1) (g) df = Vo = Vo s V = Km/hr 2a 2f1g d = mts. df = Vo ( Km/hr) 1000m 1hr 2f1(9.81m/sg 1Km 3600sg

df = Vo; sustituyendo las distancias d percepcin + d reaccin 254(f1) df = dp + dr + df = 0.694 ( Vo ) + Vo 254(f1) Cuando el vehculo tiene una velocidad Vf al final de la aplicacin de los frenos y la calle o carretera sobre la cual ocurre el frenado el frenado se encuentra

sobre una pendiente longitudinal p, la distancia de frenado df se expresa como:

df = Vo Vf 254 (f1 P) Si el vehculo se detiene completamente, si la Vf = 0, y la ecuacin prctica para el clculo de frenado es: Dp = 0.694 (Vo) + Vo___ 254 (f1 P) Los valores de f, se determinan experimentalmente por frenado y corresponde cada uno de ellos a la velocidad a la que vaya el, vehculo.

24

Ejemplo 1: Un tramo de carretera prcticamente a nivel tiene como velocidad limite mxima 80 HPH. Si sobre este tramo un conductor viaja a una V= 92 KPH. Que distancia adicional a la de proyecto necesitara para detener su vehculo en caso de un frenado de emergencia? Para Vp= 80 KPH se tiene Vo = 71KPH (Vel. de marcha) y f1= 0.310 y P 0 Dp = 0.694 (Vo) + Vo__ = 0.694 (71) + (71)____ 254(f1P) 254 (0.310 0) Dp = 113.29 m

De igual manera, la Dp para V = 92 KPH es Vo = 92 KPH; f1 = 0.295 y P 0 Dp = 0.694 (92) + (92)___ = Dp = 176.81 m 254 (0.2950) Por tanto la distancia adicional para detener el vehculo en caso de un frenado de emergencia es:

176.81 m 113.29 m = 63.52 m Ejemplo 2: Un vehculo en un frenado de emergencia sobre una carretera con pendiente descendente del 4%. Inicialmente el vehculo derrapa sobre la calzada en pavimento asfltico dejando huellas en una longitud de 38 m y finalmente sobre el acotamiento en grava, donde se detuvo deja huellas en una longitud de 15 m. Por otros experimentos realizados se sabe que el coeficiente de friccin es de 0.50 sobre la superficie asfltica y de 0.60 sobre grava. Se desea conocer la velocidad del vehculo al inicio del frenado de emergencia y en el momento en el momento de abandonar la calzada. .

25

V1 = Velocidad en el punto 1: Empieza el derrape (a calcular) V2 = Velocidad en el punto 2: Abandona la calzada (a calcular) V3 = Velocidad en el punto 3: Se detiene, V3 = 0 dfa = Distancia de frenado (huellas) en la calzada sobre pavimento asfltico. dfg = Distancia de frenado (huellas) en el acotamiento sobre grava. f1a = Coeficiente de friccin longitudinal sobre el asfalto f1a = 0.50 f1g = Coeficiente de friccin longitudinal sobre grava f1g = 0.60 P = Pendiente longitudinal de la carretera P= -0.04 Velocidad al abandonar la calzada (V2) Para el tramo 2 3 sobre el acotamiento se tiene: 0

df = Vo - Vf = dfg = V2 - Vf ; dfg = V2___ 254 (f1 P) 254 (f1 - P) 254 (f1g - P) 7156

V2 = 46.2 KPH

26

Velocidad al inicio del frenado de emergencia (V1): aplicando la ecuacin en el tramo 1 2. df = Vo - Vf = Vo - V2 ; Despejando a ( V1 ) : 254 (f1 P) 254 (f1a -P) V1 = 254 ( f1a P ) dfa + V2 = 254 ( 0.50 0.04 ) 38 + 46.2 V1 =81.1 KPH Ejemplo 3: De una prueba de frenado de emergencia, se tiene que: Vehculo de prueba A Vehculo prueba B El vehculo A, deja huellas sobre la superficie de rodamiento en una longitud de 16 m, desde una velocidad de 48 KPH hasta detenerse. El vehculo de prueba B tambin es sometido a frenado sobre la misma superficie de rodamiento, dejando huellas en una longitud de 46 m hasta detenerse. Se quiere conocer la velocidad inicial del segundo vehculo, sabiendo que el experimento se realiz sobre una pendiente longitudinal ascendente del 2 %. VoA = velocidad inicial del vehculo de prueba A, VoA = 48 KPH VfA = velocidad final del vehculo de prueba A, VfA = 0 VoB = velocidad inicial del vehculo de prueba B, (a calcular) VfB = velocidad final del vehculo de prueba B, VfB = 0 dfA = distancia de frenado ( huella ) del vehculo de prueba A, dfA = 16 m dfB = distancia de frenado (huella) del vehculo de prueba B, dfB = 48 m P = pendiente longitudinal de la superficie de prueba = P = + 0.02

16 m

46 m

27

La longitud inicial del vehculo de prueba B, VoB, se calcula a partir de la ecuacin: 0 df = Vo - Vf = VoB - VfB = VoB___ 254 (f1 P) 254 (f1 +P) 254 (f1 +P) VoB = 254 ( f1 + P ) dfB No se conoce el coeficiente de friccin longitudinal f1. df = Vo - Vf = dfA = VoA - VfA = VoA___ 254 (f1 P) 254 (f1+P) 254 (f1+P) f1 = VoA - P = 48 ) - 0.02 = 0.547 por lo tanto 254(dfA) 254( 16 ) VoB = 254 ( f1 + P ) dfB = 254 ( 0.547 + 0.02 ) 48 = 83.10 KPH Esta es una forma de obtener tambin, el coeficiente de friccin longitudinal entre llantas y superficie de rodamiento. RADIO Y PERALTE DE CURVAS. Las vueltas que se realizan a una velocidad inferior a 15 KPH se consideran como VUELTAS A BAJA VELOCIDAD. Esta situacin se d en intersecciones agudas, donde el radio de las curvas es controlado por las huellas de giro mnimas del vehculo de proyecto. VEHCULOS DE PROYECTO. Es el vehculo hipottico, cuyo peso, dimensiones y caractersticas de operacin son utilizadas para establecer los lineamientos que guiaran el proyecto geomtrico de; calles e intersecciones. 096 6 30056 !"#36 7905"073 "9"$9!$0" 79 # "3 %4065 00""0'5 $(5 990 3 906 4!5046

28

6 096 ) 8#33 8# $94055 3 4 +#$6,# 730"065 ) 6,95" 6 5"906 5 3

curvas longitudinales como, DE, AT y Vd, Vt

Un vehculo con una DE-335, es un vehculo con una distancia entre sus ejes extremos de 335 cms., 3.35 mts. El vehculo de proyecto se debe seleccionar de tal manera que represente un porcentaje significante del trnsito que circular por el futuro sistema vial. Son VUELTAS A ALTA VELOCIDAD las realizadas al 70% Vp esta solo se da en camino abierto y en gazas, de intersecciones importantes. Al cambiar un vehculo su trayectoria rectilnea a curvilneo se siente una fuerza que tiende a conservar el movimiento en lnea recta mal llamada Fuerza Centrifuga. Segn con las leyes de la dinmica: a = aceleracin radial F = m*a = Fuerza Centrfuga m = masa vehicular m = P; a = V relaciones entre las masa m y la g R aceleracin radial a

V = velocidad del vehculo. Por todo lo anterior si se sustituye F = m*a = PV s V es mayor F lo es tambin, g R para un mismo Radio La nica fuerza que se opone al deslizamiento lateral del vehculo es la fuerza de friccin Ft. Esta, a grandes velocidades, por si sola no es capaz de evitar el

29

deslizamiento transversal. Por tanto ser necesario darle un peralte la llamada sobreelevacin, para establecer la estabilidad en la curva. Fx Px = Ft y Ft = ( Fy + Py ) f t

Fx Px = ( Fy +Py ) ft ; ft = Fx Px Fy + Py s Ft = Fcos - Psen cos ft = F P tg F tg + P tg = S y F par ser valor, se tendr: ft = (PV/ gR) Ps ; ft = (V / gR) s ; s + ft = V (1 ft s) (PVs / gR) + P (Vs / gR) + 1 gR ft s Representa producto muy pequeo. S +ft= V Si V = KPH S + ft = 0.007865 V gR R = mts gR

La curvatura de un arco circular se fija por su radio RC (radio de curvatura)

por su Gc o (grado de curvatura), su relacin es: Ra

G

2360= y por tanto.

G= R

a

2180

y si a= 20 metros, entonces, G= R

92.1145 y viceversa.

Igualmente, la relacin entre el radio R y el grado G, para el sistema cuerda-grado es: Sen G = ( C/2 ) = C ; G = 2sen-1 ( C ) 2 R 2R 2R

30

S la Sobreelevacin S es mxima, poe ejemplo; Smx. = 10% (condicin para terreno sin heladas ni nevadas).

Rmn= ( )tfSmx+00785.0

y por tanto; Gmx= 2

)(146000

v

fSmx t+

Ejemplo de Revisin (no de Diseo). En una carretera se tiene que: La Vp = 110 KPH 1er tramo y asignada Smax = 8 %. Cual es el radio mnimo en sta?. S S es mxima = 10 % Rmin?. Para un 2do tramo donde Vp = 50 KPH y asignada Smax =8 % Rmin?. Rmin= 0.007865 V = 0.007865 (110) = 464.23 m S min + ft (0.08 + 0.125) Con Smx = 10 % = Rmin = 0.007865 (110) = 422.96 m (0.10 + 0.125) Para una misma velocidad al disminuir la sobreelevacin, se DEBE AUMENTAR RADIO de la curva para lograr la estabilidad. 2do. tramo Vp = 50 KPH y Smax = 8 % el Rmin es: Rmin = 0.007865 V = 0.007865 (50) = 72.82 m (Smax + ft) (0.08 + 0.190) Al disminuir la Vp, tambin se debe de disminuir el radio para seguir conservando la seguridad. Ejemplo: Una carretera con una Vp = 80 KPH se le ha establecido una Smax = 10%. En un tramo dado, una de las curvas longitudinales circulares tiene un Rc= 300 m.

31

Para esta curva, se debe conocer la sobreelevacin necesaria y su grado de curvatura correspondiente; Gc. Solucin Rmin = 0.007865 V = 0.007865 (80) = 209.73 (Smax + ft) (0.10 + 0.140) la Sp (sobreelevacin de proyecto), para la curva con radio = 300 metros, es: Sp = Rmin Smax = 209.73 0.10 = 0.07 Sp = 7 % R 300 y su Gc, ser G = 1145.92 = 1145.92 = 3.8179 o Rc 300 3 49 11 Esta misma clase de ejercicios con el criterio de AASHTO. Radio mnimo de una curva circular.

Fc = fuerza centrfuga = g

Wac, donde ac es la aceleracin para movimiento

curvilneo = R

v2

Cuando el vehculo est en equilibrio respecto a la inclinacin se dice que:

CosWfWSenCosgR

WvS+=

2

; dividiendo todo entre Cos , se tendr:

R =)(

2

SfTgg

u

+; aqu la Tg , es la pendiente =e, as que:

R = )(

2

Sfeg

u

+; S g= 32.2 pies

2/sg

2 y u se mide en MPH, se tendr:

Rmn = )(15

2

Sfe

u

+

Tabla:

32

U f S 30 0.16 40 0.15 60 0.12 70 0.10 En lo que se refiere a las caractersticas geomtricas de los vehculos, se puede considerar, que dependiendo del vehculo tipo, (DE-335; DE-450; DE-610; DE-1220; DE-1525), estos tendrn elementos bsicos para considerar el diseo de los elementos viales. As por ejemplo de las figuras siguientes, se pueden obtener las frmulas que nos darn la posibilidad de realizar los clculos correspondientes.

33

Determinacin de U FA, FB, Etc. Formulas: De la figura 5.4

22 DERRd GG =

dEU V +=

22 DERREU GGV +=

34

AEA V 2= Donde A= Distancia entre la carrocera y la cara exterior de las llantas. FB = A = 0 en camiones.

AYFA +=

( ) 222 DERVdDEH G ++= Desarrollando el binomio.

35

( )VdDEVdRH G ++= 22

( ) GGA RAVdDEVdRF +++= 2

BAC FFUA ++= Esto es para vehculos rgidos.

Cuando son vehculos articulados habr que hacer un ajuste.

Hay vehculos con dos puntos de inflexin hasta de tres puntos de inflexin.

36

Con objeto de definir el valor de AC con estos vehculos, hay que usar el siguiente artificio.

Se calcula primero el valor del desplazamiento del tractor o de la primera parte rgida.

37

22TGTGTT DERRd =

( ) ( ) 22 STGTTGTS DEdRdRd =

( ) ( ) 22 RSTGTSTGTR DEddRddRd =

38

Y entonces la U se calcula as

RSTV dddEU +++= Y por tanto

BAC FFUA ++=

Ejemplo: Calcular el valor de U para un vehculo DE-1525 con un radio de giro mnimo Solucin

mRG 72.13.min = Para DE-1525

496.315.972.1372.13 2222 === TGTGTT DERRd Datos del vehculo DE-1525

15.9

10.6

25.15

72.13.

95.2

==

==

=

DES

DET

DE

mmimR

mE

C

V

( ) ( )( ) ( )

md

d

DEdRdRd

S

S

STGTTGTS

019.2

10.64966.372.139466.372.13 222

22

==

=

mddd ST 5158.50192.24966.3 =+=+=

mddEU STV 105.80192.2.6466.359.2 =+=++=

Ejemplo: Calcular el valor de FA para un vehculo DE-335 con un radio de giro de 16m. Datos:

mE

mVd

mA

mDE

mR

V

G

83.1

92.0

14.2

35.3

16

==

===

( ) GGA RAVdDEVdRF +++= 2

39

Donde mEA

a V 155.02

83.114.2

2==

=

( ) 367.01615.092.035.3292.0162 =+++= xF A

Ejemplo: Calcular el ancho de curva para un vehculo DE-610 con un radio de giro de 35m.

BA FFUAncho ++= Datos:

22.1

10.6

35

59.2

====

Vd

mDE

mR

mE

G

V

BA FFUAncho ++=

22 DERREU GGV +=

( ) BGGA FRVdDEVdRF +++= 2 ; FB=0 Sustituyendo valen

mU 125.310.6353595.2 22 =+=

( ) mxFA 2331.003522.110.6222.1352 =+++= mAncho 3581.302331.0125.3 =++=

40

EL CAMINO. Se entiende por camino, aquella faja de terreno acondicionada para el trnsito de vehculos. La denominacin de camino incluye a nivel rural las llamadas carreteras y a nivel urbano las calles de la ciudad. La magnitud de la red vial y su calidad es un importante indicador del grado de desarrollo de un Pas. El diseo geomtrico de las carreteras y calles incluye todos aquellos elementos relacionados con el alineamiento horizontal, el alineamiento vertical y los diversos componentes de la seccin transversal. En Mxico, la construccin de carreteras comenz en 1925 con el Presidente Plutarco Elas Calles, de manera general las carreteras y las calles urbanas se pueden clasificar funcionalmente en tres grandes grupos: Principales (arterias), secundarias (colectoras), y locales. La clasificacin funcional es importante en le proceso de la planeacin del transporte, ya que agrupa las distintas carreteras y calles en clases o sistemas de acuerdo al servicio que se espera que presten. La clasificacin funcional contribuye a la solucin de muchos problemas mediante: La determinacin de la importancia relativa de las distintas carreteras y

calles. E establecimiento de las bases para la asignacin de niveles de servicio o

especficamente de proyecto. La evaluacin de deficiencias, comparando la geometra actual o los

niveles de servicio con las especificaciones. La determinacin de las necesidades resultantes. La estimacin de los costos de las mejoras, con la clasificacin funcional

es posible. Establecer sistemas integrados.

DISPOSITIVOS PARA EL CONTROL DEL TRNSITO. n casi toda Amrica Latina predomina el sistema utilizado en los Estados Unidos y que fue adoptado por Mxico desde muchos aos. Incluso, aunque es remota la posibilidad de un intercambio de trnsito vehicular entre Amrica; Europa, Asia, Oceana y frica, las seales, sobre todo las de uso turstico, se han normalizado unificndolas muchas de ellas en el sistema mundial. En 1952 la ONU, present al mundo una propuesta de un sistema internacional. En Mxico, prcticamente desde 1965 se dio la aceptacin oficial general, con una publicacin al respecto, por parte, ahora de la SCT. Clasificacin de los Dispositivos de Control. Se denominan; dispositivos de control del trnsito, a las seales, marcas, semforos y cualquier otro dispositivo, que se colocan sobre o adyacente a las

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calles y carreteras por una autoridad pblica, para prevenir, regular y guiar a los usuarios. 1.- Seales. Estas pueden ser: Preventivas, Restrictivas e Informativas. 2.- Marcas. Estas pueden ser: Rayas, Smbolos y Letras. 3.- Obras y Dispositivos diversos. Estos pueden ser: Cercas, defensas, indicadores de alineamiento, tachuelas, botones, reglas y tubos gua, bordos, vibradores, guardaganado, indicadores de curva peligrosa. 4.- Dispositivos para proteccin de obra. Estas pueden ser: Seales preventivas, restrictivas e informativas, seales canalizadoras y seales manuales. 5.- Semforos. Estos pueden ser: Vehiculares, peatonales y especiales. Cualquier dispositivo para el control del trnsito debe llenar los siguientes requisitos, fundamentales: Satisfacer una necesidad. Llamar la atencin.

Transmitir un mensaje simple y claro. Imponer respeto a los usuarios de las calles y carreteras. Estar en el lugar apropiado con el fn de dar tiempo para reaccionar.

El Ingeniero de Trnsito, generalmente es el encargado de asegurar la necesidad y efectividad de los diversos dispositivos de control. Existen cuatro consideraciones bsicas para asegurarse que los dispositivos de control sean efectivos, entendibles y satisfagan los requisitos fundamentales. Estas son: Proyecto. Forma tamao, color, contraste, composicin, iluminacin o

efecto reflejante. Ubicacin. Estar ubicado dentro del cono visual del conductor, que

facilite su lectura e interpretacin de acuerdo a la velocidad de su vehculo. Uniformidad. Los mismos dispositivos de control o similares debern

aplicarse de manera consistente, con el fin de encontrar igual interpretacin de los problemas de trnsito a lo largo de una ruta. Conservacin. Los dispositivos debern mantenerse fsica y

funcionalmente conservados, esto es, limpios y legibles.

42

SEALES PREVENTIVAS (SP). Dar al usuario un aviso anticipado para prevenirlo de la existencia de un peligro potencial.

43

SEALES RESTRICTIVAS. (SR). Expresar en la carretera o calle, alguna fase del reglamento de trnsito para su cumplimiento de parte del usuario. Tienden a restringir algn movimiento del mismo.

44

SEALES INFORMATIVAS.(SI). Guan al usuario a lo largo de su itinerario por calles y carreteras y le informan de nombres de poblados, calles, servicios, kilometrajes, etc. Se clasifican a la vez en: SII. De identificacin.

45

SID. De destino.

46

SIR. De recomendacin e Informacin General.

47

SIS. De servicios y Tursticos.

48

Marcas. Se identificaron con el cdigo M: Son las indicaciones en forma de; Rayas, smbolos, y letras, que se pintan sobre el pavimento, guarniciones y estructuras, dentro o adyacentes a las vas de circulacin, as como los objetos que se colocan sobre la superficie de rodamiento con el fn de regular o canalizar el trnsito e indicar la presencia de obstculos sin distraer la atencin del conductor. Marcas sobre el pavimento, en guarniciones para prohibicin de estacionamiento. Colores blanco, amarillo o negro. En Pavimento: Rayas centrales. Rayas separadoras de carriles. Rayas en las orillas de la carpeta. Rayas canalizadoras. Rayas de parada. Rayas para cruce de peatones. Rayas de aproximacin a obstculos. Marcas para cruce de FFCC. Marcas para estacionamiento. Marcas para regular el uso de carriles.

Raya central sencilla continua y discontinua.

49

Raya adicional continua para prohibir es rebase.

Raya central doble continua.

50

Marcas en guarniciones. Estas son para la prohibicin de estacionamientos. Marcas en obstculos dentro de la superficie de rodamiento o adyacentes a ella.

Carril de desaceleracin paralelo.

Carril de desaceleracin directo.

Carril de aceleracin paralelo.

51

Carril de aceleracin directo.

Rayas y marcas en el pavimento en aproximaciones a una interseccin.

52

Rayas para cruce de peatones, en carreteras rurales y vas rpidas urbanas.

Rayas de peatones.

53

Marcas para estacionamiento de batera.

54

Indicadores: De peligro. De alineamiento (Fantasmas).

FANTASMAS DE CLORURO DE POLIVINILO, COLOCADOS EN ENTRONQUE PELIGROSO

FANTASMAS EN CUNETAS

VIALETAS.

VIALETAS Y SUPERVIALETAS

VIALETAS CON PERNO VIALETAS FIJADAS CON ADHESIVO

55

FIGURA QUE MUESTRA LOS DIVERSOS TIPOS DE RAYAS Y MARCAS EN EL PAVIMENTO EN APROXIMACIN A UNA INTERSECCIN.

56

DISPOSITIVOS PARA PROTECCIN DE OBRAS. Son seales y otros medios que se usan transitoriamente para proporcionar seguridad a los usuarios, a los peatones trabajadores y guiar el trnsito a travs de calles y carreteras en construccin o en conservacin. Se pueden clasificar de la siguiente manera: Seales preventivas. Estas previenen al usuario sobre una situacin peligrosa y la naturaleza de sta, motivada por la construccin o conservacin de una calle o carretera, as como proteger a peatones, trabajadores y equipo. Seales restrictivas. Estas indican al usuario de ciertas restricciones y

prohibiciones que regulan el uso de las vas de circulacin de calles y carreteras que se encuentran en proceso de construccin o conservacin.

Seales informativas. Estas, guan a conductores de manera segura y

ordenada de acuerdo con los cambios temporales necesarios durante la construccin o conservacin de calles y carreteras.

Canalizadores. Estos son elementos que se usan para encauzar al trnsito de vehculos y peatones a lo largo de un tramo en construccin o conservacin, en calles y carreteras; indican cierres, estrechamientos y cambios de direccin de la ruta, motivo de la obra. Conos naranja. Indicadores de alineamiento. Marcas en el pavimento. Indicadores de obstculos. Dispositivos luminosos, tales como mecheros, linternas, lmparas de destello y luces elctricas. Las seales manuales son banderas y lmparas manuales. A continuacin se presentan varias de ellas.

57

CONO CON Y SIN REFLEJANTE SWAROFLASHER

TRAFITAMBOS CON Y SIN REFLEJANTE CHALECOS CON REFLEJANTE

BANDEROLAS SEALAMIENTO

58

A CONTINUACIN, DETALLE DE UN SEALAMIENTO DE PROTECCIN DE OBRA EN PROCESO.

59

VELOCIDAD.

La velocidad se ha convertido uno de los principales indicadores utilizado para medir la calidad de la operacin a travs de un sistema de transporte. Los conductores individualmente, medien parcialmente la calidad de servicio por su habilidad y libertad en conservar uniformemente la velocidad deseada. La importancia de la velocidad como elemento bsico para el proyecto de un sistema vial, queda establecido por ser un parmetro de clculo de la mayora de los dems elementos del proyecto. La velocidad en los vehculos actuales ha sobrepasado los lmites para la que fue diseada la carretera actual y las calles, por la que la mayor parte de los reglamentos resultan obsoletos. Definiciones: Velocidad en general. Este se define como la relacin entre el espacio recorrido y el tiempo que tarda en recorrerlo. Es decir, que para un vehculo representa su relacin de movimiento, generalmente expresada en kilmetros por hora (Km/h). Para el caso de una velocidad constante, esta se define como una funcin linela de la distancia y el tiempo, expresada por:

v = t

d

Donde: v = velocidad constante (Kilmetros por hora, d = distancia recorrida (Kilmetros). t = tiempo de recorrido, (horas). El siguiente ejercicio, nos permitir ver que para una misma distancia de viaje, cambiando la velocidad nos permitir variar el tiempo de recorrido, a mayores velocidades se obtendrn reducciones de tiempo. Se aclara que para este ejemplo, no se toman en cuenta las demoras, las tasas obtenidas no estn afectadas por las demoras.

60

La tabla anterior muestra la relacin del tiempo ocupado y ahorrado en varias distancias del viaje a diferentes velocidades constantes. Se nota que el ahorro del tiempo es menor a medida que aumenta la velocidad de recorrido. Velocidad de punto. Es la velocidad de un vehculo a su paso por un determinado punto de una carretera, calle, avenida, etc. Como esta velocidad se toma en el preciso instante del paso del vehiculo por el punto, tambin se le llama; velocidad instantnea.

61

Velocidad Media temporal.

Es la media aritmtica de las velocidades de punto de todos los vehculos, parte de ellos, que pasan por un punto especfico de una carretera o calle durante un intervalo de tiempo seleccionado. Se dice entonces, que se tiene una distribucin temporal de velocidades de punto. Para datos de velocidades de punto no agrupados, matemticamente la velocidad media temporal se define as:

vt = n

vn

ii

=1

Donde: vt = velocidad media temporal vi = velocidad del vehculo. n = nmero de vehculos observados o tamao de la muestra. Cuando se trata de datos de velocidades de punto agrupados, la velocidad media temporal es:

Vt = n

vfm

iii

=1

)(

Donde: m = nmero de grupos de velocidad. fi = nmero de vehculos en el grupo de velocidad i. vi = velocidad de punto del grupo i.

n = =

m

iif

1

Velocidad media espacial.

Es la media aritmtica de las velocidades de punto de todos los vehculos que en un instante dado se encuentran en un tramo de carretera o calle. Se dice entonces, que se tiene una distribucin espacial de velocidades de punto. Para un espacio o distancia dados, la velocidad media espacial se calcula dividiendo la distancia por el promedio de los tiempos empleados por los vehculos en recorrerla, as:

ve = t

d

62

Donde: ve = velocidad media espacial d= distancia dada o recorrida.

t = n

tn

ii

=1 = tiempo promedio de recorrido

As que:

ve =

n

t

dn

ii

=1

=

=

n

i

i

d

t

n

1

; y el tiempo empleado por el vehculo i en recorrer la

distancia d, es:

ti= iv

d; as que d = ii tv ; y por tanto:

ve =

==

=

n

i i

n

i ii v

n

tv

t

n

11

1

Por la estadstica descriptiva le llama a esta ltima expresin media armnica, que para un evento dado es la media estadstica que mejor lo describe. La velocidad media espacial es el indicador mas apropiado a ser utilizado en el anlisis de flujos vehiculares. Wardrop, dedujo la siguiente expresin que relaciona la velocidad temporal y la velocidad media temporal y la velocidad media espacial, indicada por:

vt = ve + e

e

v

S2

Donde:

S2

e= variancia de la distribucin de velocidades en el espacio y la variancia de la muestra de velocidades en el espacio es:

S( )n

vvfn

ieii

e

=

= 1

2

2

63

Generalmente en la Ingeniera de trnsito se require convertir velocidades medias temporales a velocidades medias espaciales, por lo que:

t

tte v

Svv

2

=

Donde:

ianciaSt var2 = , de la distribucin de velocidades en el tiempo.

n

vvf

S

n

itii

t

=

= 1

2

2

)(

La velocidad media espacial es igual a la velocidad media temporal solo cuando la variancia de la velocidad media espacial sea igual a cero, lo cual se consigue en el evento en que todos los vehculos viajen exactamente a la misma velocidad. ve = vi; o tambin vi ve = 0 La velocidad media espacial siempre es menor que la velocidad media aritmtica. El ejemplo que se presenta va a aclarar esta diferencia de las velocidades. Suponer que sobre una pista circular de un kilmetro de longitud se tienen dos vehculos viajando siempre a velocidades constantes de 100KPH y 50 KPH, respectivamente Un observador situado en la seccin trasversal AA por un lapso de tiempo de una hora, registrar 100 vehculos tipo 1 circulando a 100 KPH., y 50 vehculos tipo 2 circulando a 50 KPH. La velocidad media temporal, para el caso de datos de velocidades de punto agrupados, ser:

150

)()(2

11

== == iii

n

iii

t

vf

n

vf

v

= KPH3.83150

)50(50)100(100 =+

64

Por otro lado, en cualquier instante dado, siempre se registrarn espacialmente dos vehculos circulando a 100KPH y 50 KPH: por la tanto, la velocidad media espacial ser:

KPH

v

n

v

v ii

n

ii

e 0.752

150

2

50100

2

2

11 ==+===

==

Esta velocidad tambin se puede obtener utilizando las ecuaciones:

n

vvf

S

m

itii

t

=

= 1

2

2

)(

150

)3.83(2

1

2

2

=

= i

ii

t

vf

S

= 2222

/556150

)3.8350(50)3.83100(100hKm=+

KPHv

Svv

t

tte 6.763.833.83

2

===

Observar que este valor es bastante aproximado al obtenido anteriormente como 75.0 KPH. Ejemplo. Se tiene un tramo de carretera cuya longitud es de 50 metros, circulan en ella tres vehculos a velocidades constantes de; 80 KPH, 75 KPH, y 60 KPH, respectivamente. Un observador situado transversalmente con respecto a eje de la carretera registrar sus velocidades a medida que pasan los vehculos, obteniendo una velocidad media temporal de en la seccin

65

KPH

v

n

v

v ii

n

ii

t 7.713

607580

3

3

11 =++===

==

Los tiempos empleados por cada vehculo en recorrer la distancia de los 50 metros son:

=hora

s

m

Km

hKm

m

v

dt

ii 1

3600

.1000

1

/

( ) ( ) SSv

dt

ii 25.26.380

506.3 ===

( ) St 25.26.380

501 ==

( ) St 40.26.375

502 ==

( ) St 00.36.360

503 ==

El tiempo promedio de recorrido es:

60 KPH

75 KPH

80 KPH

50 metros

66

S

t

n

t

t ii

n

ii

55.23

00.340.225.2

3

3

11 =++===

==

La velocidad media espacial, tambin se obtiene con la expresin:

KPHh

S

m

KPH

S

m

t

dve 60.701

3600

1000

1

55.2

50 =

==

Esta velocidad tambin se puede obtener con la expresin:

KPH

vv

nv

i i

n

i i

e 60.70

60

1

75

1

80

13

1

3

1 3

11

=++

=

=

=

==

Como se vi anteriormente, la velocidad tambin se puede determinar de manera aproximada con la expresin:

( )n

vvf

S

m

itii

t

=

= 1

2

2

( ) ( ) ( ) 222223

1

2

2 /723

7.71607.71757.7180

3

)7.71(hKm

f

S ii

t =++=

=

=

KPHv

Svv

t

tte 7.707.71

727.71

2

===

Velocidad de recorrido o tambin denominada, velocidad global o de viaje, es el resultado de dividir la distancia recorrida, desde el principio a l final del viaje, entre el tiempo total que se empleo en recorrerla. En el tiempo total de recorrido estn incluidas todas aquellas demoras operacionales por reducciones de velocidad y paradas provocadas por la va, el trnsito y los dispositivos de control, ajenos a la voluntad del conductor. No incluye aquellas demoras fuera de la va, como pueden ser las correspondientes a gasolineras, restaurantes, recreacin, etc.

67

Para todos los vehculos o para un grupo de ellos, la velocidad media de recorrido es la suma de sus distancias recorridas dividida entre la suma de los tiempos totales de viaje. S todos o el grupo de vehculos recorren la misma distancia, la velocidad media de recorrido se obtiene dividiendo la distancia recorrida entre el promedio de los tiempos de recorrido. As, puede verse que la velocidad media de recorrido es una velocidad media espacial o con base en la distancia. La velocidad de recorrido sirve principalmente para comparar condiciones de fluidez en ciertas rutas; ya sea una con otra, o bien, en una misma ruta cuando se han realizado cambios para medir efectos. Velocidad de marcha. Para un vehculo, le velocidad de marcha o velocidad de crucero, es el resultado de dividir la distancia recorrida entre el tiempo durante el cual el vehculo estuvo en movimiento. Para obtener la velocidad de marcha en un viaje normal, se descontar del tiempo total de recorrido, todo aquel tiempo que el vehculo se hubiese detenido, por cualquier causa. Por lo tanto, esta velocidad por lo general, ser de valor superior a la de recorrido. Ejemplo. Un vehculo de pruebas es observado en las secciones trasnverasles Aa, Bb, CC y DD viajando a las velocidades de 95, 50, 0 (parado), y 65 KPH. A lo largo de estos tres subtramos recorre las distancias de 180, 45, y 105 metros en 9, 7 y 12 segundos, respectivamente. En la seccin transversal CC permanece parado por 15 segundos ante la presencia de un semforo en rojo. Se desea concocer las velocidades medias de recorrido y de marcha del vehculo de pruebas entre las secciones transversales AA, y DD, esto es, a lo largo de todo el tramo Ad. La velocidad media de recorrido del vehculo en el tramo AD se puede palntear as:

corridoTiempodere

daciarecorriDisvrecorrido

tan=

Donde: Distancia recorrida= mdddd CDBCABAD 33010545180 =++=++= Tiempo de recorrido= Sttttt CDparadoBCABAD 43121579 =+++=+++= Por tanto:

S

m

t

dv

AD

ADrecorrido 43

330== = 27.60 KPH

La velocidad nedia de marcha del vehculo en el tramo AD es:

68

rchaTiempodema

recorridaciaDisvmarcha

tan=

Distancia recorrida = mdAD 330= Tiempo de marcha = Stttt CDBCABAD 281279 =++=++= Y por tanto:

KPHS

mvmarcha 4.4228

330 ==

Velocidad de Proyecto. Esta tambin se llama velocidad de diseo directriz y es la mxima a la cual pueden circular los vehculos con seguridad sobre una seccin especfica de una va, cuando las condiciones atmosfricas y del trnsito son tan favorables para que las caractersticas geomtricas del proyecto, gobiernen la circulacin. Todos aquellos elementos geomtricos del alineamiento horizontal, vertical y transversal, tales como radios mnimos, pendientes mximas, distancias de visibilidad, sobreelevaciones, anchos de carriles y acotamientos, anchuras y alturas libres, etc. La seleccin de la velocidad de proyecto depende de la importancia o categora de la futura va, de los volmenes de trnsito que va a mover, de la configuracin topogrfica de la regin, del uso del suelo y de la disponibilidad de recursos econmicos. Por ejemplo en los Estados Unidos y en Europa se han utilizado velocidades de proyecto mximas hasta de 140 KPH, no obstante, existe una tendencia hasta ahora, de reducirlas a 120 KPH, en Europa y a 112 KPH, en los Estados Unidos. Estudios de velocidad en el sitio. Se realizan para estimar la distribucin de la velocidad de los vehculos en un flujo vehicular y en un lugar especfico en una carretera. Recordar que la velocidad de un vehculo, se define como la rapidez de movimiento del vehculo, se expresa en HPH. Las caractersticas de velocidad que se determinan en el sitio pueden usarse para: Establecer parmetros, para la operacin y el control del trnsito, tales

como zonas de velocidad (por ejemplo, si se usa la velocidad del percentil 85, como lmite de velocidad en un camino).

69

Evaluar la efectividad de los dispositivos de control de trnsito, tales como los sealamientos de mensajes variables en las zonas de trabajo. Verificar el efecto de los programas en vigor, que monitorean la

velocidad, tales como el uso del radar sonoro y de lmites diferenciales de velocidad para automviles y camiones. Determinar las tendencias de velocidad. Determinar si son vlidas las quejas acerca de incidentes de exceso de

velocidades Ubicacin de sitios para los estudios de velocidades, estos podrn ser: Sitios que representen condiciones diferentes de trnsito en una

carretera, o bien, carreteras que se empleen como recolectoras bsicas de datos.

A la mitad de la cuadra en vialidades urbanas rectas y en secciones

planas de carreteras rurales. Cualquier sitio sirve para atender un problema especfico de

ingeniera de trnsito. La duracin del estudio deber ser tal que registre el nmero mnimo de registros especficos requeridos para el anlisis estadstico; comnmente es de una hora y el tamao de la muestra es de al menos 30 vehculos.

Tamao de la muestra para los estudios de velocidad en el sitio. Se utiliza la velocidad media calculada (o promedio)para representar el valor medio verdadero de todas las velocidades de los vehculos en ese lugar.

Entre mayor sea el tamao de la muestra, es mayor la probabilidad de que la media estimada no sea significativamente diferente de la media verdadera. La media:

=

i

ii

f

vfvv

=v valor medio para el grupo i-simo de velocidades.

tambin, como se le puede determinar:

N

v

v

N

ii

== 1

Velocidad mediana. Es la velocidad para el valor a la mitad de la serie de velocidades en el sitio, clasificadas en orden ascendente. El 50% de los valores de velocidad ser mayor que la mediana, el 50% ser menor que la mediana.

70

Velocidad modal. Es el valor de la velocidad que ocurre con ms frecuencia en una muestra de velocidades en el sitio. El i-simo, percentil de velocidad en el sitio, Es el valor de la velocidad en el sitio por debajo del cual viaja el i-simo de los vehculos, por ejemplo; La velocidad en el sitio para el percentil 85%, es la velocidad por debajo de la cual viaja el 85% de los vehculos y por arriba al cual viaja el 15% de los vehculos. La desviacin estndar: Es una medida de la dispersin de las velocidades individuales. En los estudios de ingeniera de trnsito, se emplea la teora de las probabilidades para determinar el tamao de la muestra. El tamao mnimo de la muestra depende del nivel de precisin deseado: Este ltimo es; el grado de confianza de que el error de muestreo de una estimacin hecha se site dentro del rango fijo deseado. Por ejemplo; Para un nivel de precisin de 90-10 existe una probabilidad del 90% (nivel de confianza) de que el error de una estimacin no ser mayor del 10% de sus valor verdadero. Generalmente el nivel de confianza se da en trminos del nivel de significancia ( ), donde fianzaniveldecon= 100 Por lo general el nivel de confianza que se usa para los lmites de velocidad es del 95%. La suposicin bsica para la determinacin del tamao mnimo de la muestra en los estudios de velocidad consiste en que la distribucin NORMAL DE PROBABILIDAD, describe a la distribucin de velocidades para una seccin dada de la carretera. La DISTRIBUCIN NORMAL, est dada por:

( )222

2

1

=x

x ef Para + x

Donde:

rdaderaVarianzave

nlapoblaciestndardeDesviacin

blacinderadelapoMediaverad

=

==

2

71

Por tanto se utilizan las propiedades de la distribucin normal de probabilidad, para determinar el tamao mnimo de la muestra. La distribucin normal es SIMTRICA respecto a la media. El rea total bajo la curva de la distribucin normal es igual a uno (1.00),

es decir al 100%. El rea bajo la curva entre los lmites: + y , es igual a 0.6827 El rea bajo la curva entre los lmites 96.1+ y 96.1 , es 0.9500 El rea bajo la curva entre los lmites 2+ y 2 , es 0.9545 El rea bajo la curva entre los lmites 3+ y 3 , es 0.9971 El rea bajo la curva entre los lmites + y , es 1.0000

Las ltimas cinco propiedades se usan para obtener conclusiones especficas acerca de los datos de velocidad. Por ejemplo; S la media verdadera de las variables en una seccin de la carretera es 50MPH y la desviacin estndar verdadera, es 4.5 KPH, se puede concluir que: El 95% de la totalidad de las velocidades de los vehculos estar entre (50 1.96x4.5) = 41.2 MPH y de la misma manera; 50+(1.96x4.5 = 58.82 MPH. De manera similar se se selecciona un vehculo de una manera aleatoria, existe la probabilidad del 95% de que su velocidad est entre 41.2 y 58.82 MPH. Finalmente, existe una expresin que relaciona el tamao de la muestra con el nmero de desviaciones estndar que corresponde a un nivel de confianza especfico.

2

=e

KSn

Donde: E = error permitido en la estimacin de la velocidad de todo el trnsito. K = nmero de desviaciones estndar, correspondiente al nivel de confianza. S = Diferentes valores del nivel de confianza.

72

NIVEL DE CONFIANZA

CONSTANTE; K

68.30 1.00 86.60 1.50 90.00 1.64 95.00 1.96 95.50 2.00 98.80 2.50 99.00 2.58 99.70 3.00

Ejemplo: Alumnos de la Facultad de Ingeniera Civil de la UMSNH, recolectaron en un punto sobre la calzada a la Huerta, un total de 120 muestras de velocidades en el sitio y concluyeron que a partir de esta informacin, que la desviacin estndar de la velocidad era de 6 KPH. S el proyecto requera que el nivel de confianza fuera del 95 % y el lmite aceptable de error fuera del 1.50 KPH, determinar si los estudiantes, cumplieron con los requerimientos del proyecto. Sol: Se determina el tamao mnimo de la muestra, de acuerdo con los requerimientos del proyecto.

2

=e

KSn

Donde; K = 1.96 S = 6 KPH E = 1.5

45.615.1

696.12

=

= xn

Se concluye que el nmero mnimo de velocidades recolectadas en el estudio para satisfacer el requerimiento del proyecto es de 62, sin embargo los estudiantes recolectaron 120, por lo tanto si se cumpli con el tamao de la muestra. Uno de los indicadores que ms se utiliza para medir la eficiencia de un sistema vial es la velocidad de los vehculos. Para considerar la calidad del movimiento del trnsito se utiliza la velocidad de punto. Se considera las dos componentes media temporal y media espacial, la velocidad de recorrido y la velocidad de marcha.

73

Ejemplo. Un estudio de velocidad de punto registro la siguiente relacin de 200 vehculos, redondeadas al kilmetro por hora ms prxima. La siguiente Tabla muestra, la Distribucin de velocidades de punto. VELOCIDADES

EN KPH

NMERO DE VELOCIDADES DE

PUNTO

VELOCIDADES EN

KPH

NMERO DE VELOCIDADES

DE PUNTO

35 1 58 17 36 0 59 0 37 0 60 15 38 0 61 15 39 1 62 0 40 2 63 10 41 0 64 9 42 2 65 0 43 4 66 8 44 0 67 0 45 4 68 7 46 0 69 6 47 6 70 0 48 8 71 3 49 0 72 2 50 13 73 0 51 0 74 2 52 14 75 0 53 15 76 2 54 0 77 1 55 15 78 0 56 16 79 1 57 0 80 1

El primer paso es la agrupacin en frecuencias, en intervalos de clase. El nmero de intervalos de clase generalmente se toma entre 5 y 20, dependiendo de la cantidad de datos. N= nmero total de observaciones en la muestra (tamao de la muestra). m= nmero de intervalos de clase (nmero de grupos).

74

La siguiente tabla nos permite tener una idea de la distribucin de los rangos. TAMAO DE LA MUESTRA

N NMERO DE INTERVALOS

m

50-100 7-8 100-1000 10-11

1000-10000 14-15 10000-100000 17-18

MAYOR DE 100000 1+3.3Log10(n) Si en este caso se tienen 200 vehculos, m puede ser de 10 intervalos de clase. S estos son iguales, su tamao o ancho se determina asi:

Ancho del intervalo de clase= m

talAmplitudto

La amplitud total se define como la diferencia algebraica entre la medicin ms grande y la ms pequea. Amplitud total= 80-35 =45 KPH.

El ancho del intervalo de clase es KPH50.410

45 =

Con el fin de tener un nmero entero para el ancho del intervalo de clase, se utiliza el valor de 5KPH, para este ejemplo. Los intervalos de clase: Estn definidos por grupos de velocidad en incrementos de 5KPH, elaborados de tal forma que en el primer intervalo o sea 32.5-37.49, quede incluido el menor valor, que es el de 35 KPH y en ltimo intervalo; 77.5-82.49, quede incluido el mayor valor que es el de 80KPH.

75

(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) INTERVAL

O

DE

CLASE,

GRUPOS

DE

VELOCIDA

D

PUNT

O

MEDIO

FRECUENCIA

OBSERVADA

ABS. REL.

FRECUENCI

A

ACUMULAD

A

ABS

REL

(COL2)

2

(COL3)(COL2

)

(COL3)(COL6

)

KPH V(KPH

)

fi (fi/n)10

0

%

Vi2 fivi Vi2 fivi fivi

2

32.5-37.48 35 1 0.5 1 0.5 1225 35 1,225

37.5-42.49 40 5 2.5 6 3.0 1600 200 8,000

42.5-47.49 45 14 7.0 20 10.0 2025 630 28,350

47.5-52.49 50 35 17.5 55 27.5 2500 1750 87,500

52.5-57.49 55 46 23.0 101 50.5 3025 2530 139,150

57.5-62.49 60 47 23.5 148 74.0 3600 2820 169,200

62.5-67.49 65 27 13.5 175 87.5 4225 1755 114,075

67.5-72.49 70 18 9.0 193 99.5 4900 1260 88,200

72.5-77.49 75 5 2.5 198 99.0 5625 375 28,125

77.5-82.49 80 2 1.0 200 100.0 6400 160 12,800

TOTALES 20

0

100.0 11,515 676,625

El punto medio, (vi) es la velocidad media de cada grupo, que se obtiene sumando los lmites, inferior y superior de la clase y dividiendo entre 2

Punto medio = KPH352

49.375.32 =+

Esta es la marca de clase. La columna (3) es la frecuencia observada y es el nmero de vehculos pertenecientes a cada grupo, para el grupo (52.5-57.49), pertenecen las siguientes velocidades: 53KPH: 15 veces. 55KPH: 15 veces. 56KPH: 16 veces. De otra forma, 46 vehculos pertenecen a este grupo, ya que:

2002518274635145110

11

=++++++++=====

nffi

i

m

ii

Columna 4: Frecuencia observada relativa, esta es la frecuencia relativa de una clase o grupo, es su frecuencia dividida entre el total de frecuencias de todas las clases o grupos, en porcentaje.

76

( ) ( ) ( ) %5.13100200

27100100 7 ===

n