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FI-UAQ Ingeniería de Tránsito 1 Licenciatura en Ingeniería Civil INGENIERÍA DE TRÁNSITO Profesor: Saúl Obregón Biosca itmvtuaq@yahoo.com Facultad de Ingeniería Universidad Autónoma de Querétaro FI UAQ Ingeniería de Tránsito 2 Ingeniería de tránsito CONTENIDO 1. ELEMENTOS BÁSICOS DE LA INGENIERÍA DE TRÁNSITO – Definición de ingeniería de tránsito – Fases de la ingeniería de tránsito – Elementos del tránsito – Características de los usuarios – El vehículo, características, estadísticas – El camino, clasificación técnica y administrativa 2. VOLÚMENES DE TRÁNSITO – Definiciones – Uso y características – Métodos de medición – Pronostico de volúmenes de tránsito 3. ESTUDIOS DE VELOCIDAD Y DE DEMORAS – Definiciones – Velocidad de proyecto y operación – Estudios de tiempo de recorrido – Valoración económica del tiempo de viaje FI UAQ Ingeniería de Tránsito 3 Ingeniería de tránsito CONTENIDO 4. CAPACIDAD VIAL – Definiciones – Características – Niveles de servicio – Relación entre la velocidad, el volumen y la densidad 5. ESTUDIOS ORIGEN - DESTINO – Objeto y descripción – Métodos de estudio – Análisis de algunos estudios realizados 6. SEÑALAMIENTO Y SEMAFORIZACIÓN – Señales preventivas, restrictivas e informativas – Objeto de los semáforos, ventajas y desventajas – Requisitos de instalación – Coordinación entre intersecciones controladas por semáforos – Diseño y evaluación de control de la circulación de intersecciones basado en semáforos FI UAQ Ingeniería de Tránsito 4 Ingeniería de tránsito CONTENIDO 7. ESTACIONAMIENTOS (4) – Demanda y tipo – Índices de ocupación 8. ACCIDENTALIDAD – Procedimientos de análisis – Índices de accidentes – Medidas preventivas - Costo social de la accidentabilidad FI UAQ Ingeniería de Tránsito 5 Ingeniería de tránsito REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS: Cal y Mayor, R; y Cárdenas, J; (2007) Ingeniería de transito: fundamentos y aplicaciones, México, 8ª Ed; Alfaomega. Garber, N; Hoel, L; (2005) Ingeniería de tránsito y carreteras, México, 3ª Ed; Thomson. Roess, R; Prassas, S; McShane, R; y William R; (2004) Traffic engineering, New Jersey USA, 3 Ed; Prentice Hall. Secretaría de Comunicaciones y Transportes (1991) Manual de proyecto geométrico de carreteras, México, SCT. Transportation Research Board, (2000) Highway capacity manual (HCM2000 metric units), National Research Council, Washington, D.C; USA. FI UAQ Ingeniería de Tránsito 6 Ingeniería de tránsito Evaluación N = 0.25E 1 + 0.25E 2 + 0.2T + 0.3P f Donde: N : nota final E 1 y E 2 : exámenes parciales T : tareas P f : proyecto final FI UAQ Ingeniería de Tránsito 7 Ingeniería de tránsito UNIDAD I ELEMENTOS BÁSICOS DE LA INGENIERÍA DE TRÁNSITO FI UAQ Ingeniería de Tránsito 8 1.1 La ingeniería de tránsito Rama de la ingeniería relacionada con la planeación, proyecto geométrico y la operación vehicular de calles y carreteras, terminales, colindancias y correspondencias con otros modos de transporte Finalidad: lograr la seguridad, eficiencia y movimiento adecuado de personas y mercancías. FI UAQ Ingeniería de Tránsito 9 1.2 Fases de la ingeniería de tránsito (5) A partir de los métodos existentes se determinan las características: Flujo vehicular Conductores Peatones Vehículo Velocidades, tiempos de recorrido y demoras Volúmenes de tránsito Origen y destino Capacidad Estacionamiento Accidentes 1 Estudio de las características del tránsito FI UAQ Ingeniería de Tránsito 10 1.2 Fases de la ingeniería de tránsito Incluye las medidas de regulación: Leyes y ordenanzas para el conductor, vehículo, peatón y la funcionalidad del tránsito. OT abarca: control de intersecciones, zonificación de velocidades, sentido de las vialidades… La adopción de una medida regulatoria requiere de la investigación y análisis de sus ventajas y desventajas en su implementación. 2 Operatividad del tránsito FI UAQ Ingeniería de Tránsito 11 1.2 Fases de la ingeniería de tránsito Comprende: la estudio de nuevas construcciones y el mejoramiento de las existentes Fin: satisfacer una necesidad producida por la falta de seguridad y eficiencia. Analiza: características de los tiempos de recorrido, operatividad del tránsito, velocidades de proyecto, tiempos, estudios O-D… 3 Planeación FI UAQ Ingeniería de Tránsito 12 1.2 Fases de la ingeniería de tránsito Incluye: Diseño de vías urbanas Carreteras Proyecto de intersecciones Estacionamiento Ampliación o mejoramiento de las facilidades existentes 4 Proyecto geométrico 5 Administración Fin: de interpretar y hacer cumplir los reglamentos de tránsito. FI UAQ Ingeniería de Tránsito 13 Pasos a seguir en un proyecto de transportes 1. Identificación del problema (antecedentes) 2. Recopilación de la información necesaria de acuerdo al tipo de problema (# accidentes, tipo, tiempos de recorrido…) 3. Análisis de la información 4. Proposición de alternativas 5. Selección de alternativa de acuerdo a las ventajas o desventajas técnicas, de operación y económicas de cada una. 6. Conclusiones y recomendaciones Prestar atención en: la seguridad, el confort y en la comodidad de los usuarios de las vialidades. FI UAQ Ingeniería de Tránsito 14 1.3 Elementos del tráfico: El usuario El conductor y el peatón Los otros dos elementos son: el vehículo y el camino En los proyectos deberán ser consideradas las limitaciones y el comportamiento de éstos elementos. Es todo aquel que hace uso de las facilidades proporcionadas por la ingeniería de tránsito FI UAQ Ingeniería de Tránsito 15 1.3.1 El conductor - incluye la serie de eventos relacionados a factores físicos del ser humano - Secuencia de eventos (tiempo) Percepción – identificación – juicio – reacción -Observación del estimulo -Entender el estimulo -Analizar y emitir una decisión -Ejecución de la determinación tomada Tiempo de reacción total – mayor dependiendo de la complejidad del juicio que se emita (varia 0.5 y 4seg) Uno de los puntos de estudio en la ingeniería de tráfico es la reacción del conductor a estímulos externos FI UAQ Ingeniería de Tránsito 16 1.3.1 El conductor Agudeza visual: mayor o menor claridad de visibilidad, su importancia radica en dar al conductor información más rápida de los objetos percibidos. Visión periferal: campo de visión del individuo, donde percibe objetos, sin precisión de detalles o color, su importancia radica en la amplitud , pues puede detectar movimientos y previene de objetos o situaciones en el camino. Factores visuales que influyen en la percepción e identificación son: FI UAQ Ingeniería de Tránsito 17 1.3.1 El conductor Profundidad de la percepción: factor de la visión relacionado con la habilidad para estimar distancias y velocidades. Deslumbramiento y recuperación: depende principalmente de la edad (a partir de 40 años – decrece la visión nocturna). Tiempo normal de recuperación: 6 segundos – de claridad a oscuridad 3 segundos – de oscuridad a claridad Factores visuales que influyen en la percepción e identificación son (Cont.) : FI UAQ Ingeniería de Tránsito 18 1.3.1 El conductor Tiempo de reacción total Percepción – identificación – juicio – reacción Para fines prácticos se emplea TRT promedio de 2.5 segundos para la determinación de la distancia de visibilidad de parada para cualquier valor de velocidad. -durante este tiempo la velocidad del vehículo se mantiene constante- Por lo anterior la distancia percepción - reacción es: dp + dr = V (tpr) / 3.6 Si tp-r = 2.5 segundos dp-r = 0.694 (V) (en metros) FI UAQ Ingeniería de Tránsito 19 1.3.2 El peatón Al integrarse al sistema vial se ve expuesto y por lo tanto es necesario protegerlo de los vehículos Controles y dispositivos: Banquetas, semáforos, cruces para peatones, barreras peatonales, pasos a desnivel, iluminación… Considera velocidad promedio (utilizada en las fases semáforos) de: 0.9 a 1.4 m/s.Parte esencial de los elementos que influyen en la realización de todo proyecto vial FI UAQ Ingeniería de Tránsito 20 1.4 El vehículo Es necesario estandarizar los vehículos para considerarlos como vehículos de proyecto Es aquel tipo de vehículo hipotético, cuyo peso, dimensiones y características de operación son utilizados para establecer los lineamientos que guiarán el proyecto geométrico de las carreteras, calles e intersecciones, para que estas se puedan acomodar a vehículos de este tipo. Principal elemento para proyectar vialidades y servicios complementarios para la demanda vehicular FI UAQ Ingeniería de Tránsito 21 1.4 El vehículo Las características para su clasificación están referidas al radio mínimo de giro determinan las ampliaciones o sobreanchos necesarios en las curvas horizontales Las características a considerar son: distancia entre ejes extremos, la entrevía y vuelos delantero y trasero Vehículo ligero de proyecto - zonas residenciales Vehículo pesado – zonas de terminales de pasajeros y de carga autopistas y arterias rápidas En general se consideran 2 tipos: el vehículo ligero y el pesado FI UAQ Ingeniería de Tránsito 22 1.4 El vehículo Fuente: IT Cal y Mayor,p. 82 Características de los vehículos de proyecto SCT, Manual de Proyecto Geométrico de Carreteras FI UAQ Ingeniería de Tránsito 23 1.4 El vehículo Fuente: SCT (2008) Reglamento de Tránsito en Carreteras Federales. Secretaría de Comunicaciones y Transportes, México, pp. 6 y 7. Categorías de los vehículos automotores SCT (5) ARTICULO 3. Atendiendo al grado de dificultad para conducirlos, los vehículos automotores se agrupan en la siguientes categorías: "A".- Motocicletas. "B".- Vehículos no comprendidos en la categoría "A", cuyo peso máximo autorizado no exceda de 3,500 Kg. y cuyo número de asientos, sin contar el del conductor, no exceda de ocho. Pueden ser combinados con un remolque cuyo peso no exceda de 750 Kgs.; o bien, con un remolque con peso mayor de 750 Kg., pero que no exceda de la tara de la unidad motriz, si el peso total de la combinación no es superior a 3,500 Kg. "C".- Vehículos destinados al transporte de mercancías cuyo peso máximo autorizado exceda de 3,500 Kg. Pueden ser combinados con un remolque cuyo peso no exceda de 750 Kg. "D".- Vehículos destinados al transporte de personas y que tengan más de ocho asientos sin contar el del conductor. Pueden ser combinados con un remolque cuyo peso no exceda de 750 Kg. "E".- Combinaciones de vehículos con peso superior a 4,250 Kg. y cuya unidad motriz esté comprendida dentro de las categorías "B", "C" o "D". FI UAQ Ingeniería de Tránsito 24 1.4 El vehículo Fuente: SCT (2008) Reglamento de Tránsito en Carreteras Federales. Secretaría de Comunicaciones y Transportes, México, p. 7. Clasificación de los vehículos automotores SCT ARTICULO 6.- Atendiendo al número de ejes, los vehículos se clasifican en: C2 Unidad sencilla de dos ejes. C3 Unidad sencilla de tres ejes (omnibús o camión). C4 Unidad sencilla de cuatro ejes (omnibús o camión). T2S1 Combinación de tractor de dos ejes y semiremolque de un eje. T2S2 Combinación de un tractor y semiremolque de dos ejes. T3S1 Combinación de tractor de tres ejes y semiremolques de un eje. C2R2 Combinación de camión de dos ejes y remolque de dos ejes. C3R2 Combinación de camión de tres ejes y remolque de dos ejes. FI UAQ Ingeniería de Tránsito 25 1.4 El vehículo Tipo de vehículos SCT Fuente: SCT (1991) Manual de proyecto geométrico de carreteras. Secretaría de Comunicaciones y Transportes, Cuarta Reimpresión, México, p.67. FI UAQ Ingeniería de Tránsito 26 1.4 El vehículo Características de los vehículos de proyecto SCT Fuente: SCT (1991) Manual de proyecto geométrico de carreteras. Secretaría de Comunicaciones y Transportes, Cuarta Reimpresión, México, p.88. FI UAQ Ingeniería de Tránsito 27 1.4 El vehículo, características de operación Diseño de intersecciones agudas – se considera huellas de giro mínimas o radio de giro mínimo. Vueltas a baja velocidad – menos de 15 km/hr Vueltas a alta velocidad – efectuan a velocidades cercanas al 70% de la velocidad de proyecto En ellas el radio es controlado por el peralte y la fricción lateral entre las llantas y la superficie de rodamiento. Fuente: IT Cal y Mayor, p. 89. Radios de giro FI UAQ Ingeniería de Tránsito 28 Rmín = radio de la curva (en metros) V = velocidad en vuelta (en km/hr) Smáx = sobre-elevación máxima (m) ƒt = coeficiente de fricción lateral Velocidades altas, el radio mínimo para vueltas se calcula: 1.4 El vehículo, características de operación Rmín = 0.00785 V2 (smáx + ƒt) FI UAQ Ingeniería de Tránsito 29 Procedimiento para asignar sobreelevaciones s a curvas con radios R mayores que el mínimo es: 1.4 El vehículo, características de operación s = (Rmín / R) smáx FI UAQ Ingeniería de Tránsito 32 Aceleración 1.4 El vehículo, características de operación Es necesaria para determinar: - Tiempo necesario para cruzar una intersección partiendo del alto - La distancia requerida para rebasar un vehículo - La separación entre vehículos La razón de aceleración varia dependiendo el tipo de vehículo entre 6.4 y 10 km por hora por segundo Esta razón de aceleración es mayor a bajas velocidades y disminuye a altas velocidades (a partir de 30 km/h) Ej. Entre 30 y 55 km/h – la aceleración 4 km/h por segundo 105 km/h – el valor decrece a los 3.2 FI UAQ Ingeniería de Tránsito 33 Frenado 1.4 El vehículo, características de operación Características -El frenado no puede exceder los valores del pavimento, pues más allá sobrevendrá el derrapamiento (es decir, al sobrepasar la resistencia a la fricción) -Al no aplicar frenos ni acelerador el vehículo reducirá su velocidad por la fuerza tractiva, compuesta por tres tipos de resistencia: -La resistencia a la rodadura -La resistencia al avance (fricción entre las llantas y el pavimento y la inherente fricción del vehículo) -La resistencia al aire Esta operación varia de acuerdo a la fricción longitudinal que exista entre los llantas y el pavimento (además de la habilidad del conductor) FI UAQ Ingeniería de Tránsito 34 Frenado 1.4 El vehículo, características de operación La distancia de frenado a distancia de derrapamiento puede ser calculada (despreciando las resistencias tractivas y del motor) por medio de las siguientes formulas: Para calles a nivel: a) Cuando el vehículo se detiene totalmente después del derrapamiento Si los frenos son aplicados súbitamente, las llantas quedarán inmovilizadas y el vehículo derrapará. df = V2 254 F df = distancia de frenado o de derrapamiento (en metros) V = velocidad inicial (inicio del derrape) en km/hr F = coeficiente de fricción longitudinal (factor de arrastre) FI UAQ Ingeniería de Tránsito 35 Frenado 1.4 El vehículo, características de operación dp-r = 0.694 (V) siendo tp-r = 2.5 seg Incluyendo la distancia de percepción - reacción Dp = 0.694(V) + V2 254 F Dp = distancia de parada (en metros) V = velocidad inicial km/hr F = coeficiente de fricción longitudinal (factor de arrastre) FI UAQ Ingeniería de Tránsito 36 Frenado 1.4 El vehículo, características de operación Distancias de parada en pavimento mojado y a nivel Fuente: IT Cal y Mayor, p. 58. FI UAQ Ingeniería de Tránsito 37 Frenado 1.4 El vehículo, características de operación Para calles a nivel: b) El vehículo derrapa al frenar, pero mantiene una velocidad final U, la distancia de frenado será: df = (V2 - U2) 254 F df = distancia de frenado o de derrapamiento (en metros) V = velocidad inicial en km/hr F = coeficiente de fricción longitudinal (factor de arrastre) FI UAQ Ingeniería de Tránsito 38 Frenado 1.4 El vehículo, características de operación Para calles y carreteras en pendiente: La distancia varia dependiendo si la pendiente es positiva o negativa.P+ = pendientes ascendentes P- = pendientes descendentes La distancia de frenado será: df = V2 ó df = (V2 – U2) 254 (F ± P) 254 (F ± P) df = distancia de frenado (en metros) V = velocidad inicial en km/hr U = velocidad final a la aplicación de los frenos F = coeficiente de fricción longitudinal (factor de arrastre) P = Valor de la pendiente en decimal FI UAQ Ingeniería de Tránsito 39 Frenado 1.4 El vehículo, características de operación Incluyendo la dp + dr : La distancia de parada será: Dp =0.694 V + V2 254 (F ± P) Dp = distancia de parada (en metros) V = velocidad inicial en km/hr F = coeficiente de fricción longitudinal (factor de arrastre) P = Valor de la pendiente en decimal FI UAQ Ingeniería de Tránsito 42 Frenado Distancia de parada Empleando un tpr = 2 segundo Fuente: Ministerio de Fomento (2003) Instrucciones de Construcción: Trazado, Norma 3.1-IC. Dirección General de Carreteras, España. pp. 18 y 19 FI UAQ Ingeniería de Tránsito 43 1.5 El camino Según las condiciones del entorno urbanístico, se considerarán: Tramos urbanos: son los que discurren en su totalidad por suelo clasificado de urbano por el correspondiente instrumento de planeamiento urbanístico Tramos interurbanos: son los no incluidos en el apartado anterior. FI UAQ Ingeniería de Tránsito 44 1.5 El camino Clasificación de las vialidades urbanas: a) Autopistas urbanas, proporcionarán un rápido y eficiente movimiento de grandes flujos vehiculares entre zonas, y a través de la mancha urbana. Intersección 805 – 905 S.D. Ca. USA FI UAQ Ingeniería de Tránsito 45 1.5 El camino Clasificación de las vialidades urbanas: b) Arterias principales, dan servicio entre sectores a lo largo de la ciudad (sin acceso directo a propiedades) A9 Amsterdam Ring FI UAQ Ingeniería de Tránsito 46 1.5 El camino Clasificación de las vialidades urbanas: b) Arterias principales Ronda del Mig, Barcelona FI UAQ Ingeniería de Tránsito 47 1.5 El camino Clasificación de las vialidades urbanas: c) Calles colectoras, permiten la comunicación entre las arterias principales y calles locales (presentan acceso a las propiedades). Avenida Zarragoza, Constituyentes y Corregidora, Santiago de Querétaro. FI UAQ Ingeniería de Tránsito 48 1.5 El camino Clasificación de las vialidades urbanas: d) Calles locales, sirven áreas privadas o locales, (acceso directo a propiedades). Santiago de Querétaro FI UAQ Ingeniería de Tránsito 49 1.5 El camino Elementos básicos de proyecto vial Se refiere a los elementos que determinan la magnitud de un camino en particular. Los principales elementos son: Los volúmenes de tránsito, la composición vehicular (automóviles, autobuses y camiones), la velocidad de proyecto, y si se requiere o no de control de accesos. (además de la topografía, características físicas y económicas, etc) FI UAQ Ingeniería de Tránsito 50 1.5 El camino Clasificación técnica oficial: Permite distinguir la categoría física del camino. (tomando en cuenta los elementos ya mencionados) SCT – Normas de servicios Técnicos del Proyecto Geométrico de Carreteras (1991). Clasifica las carreteras de acuerdo con su TDPA para el horizonte de proyecto Tipo A4, un TDPA de 5,000 a 20,000 vehículos Tipo A2, un TDPA de 3,000 a 5,000 vehículos Tipo B, un TDPA de 1,500 a 3,000 vehículos Tipo C, un TDPA de 500 a 1,500 vehículos Tipo D, un TDPA de 100 a 500 vehículos Tipo E, un TDPA hasta 100 vehículos FI UAQ Ingeniería de Tránsito 51 Presenta una correspondencia directa entre el conductor y vehículo 1.5 El camino Divide en dos tipos: 1. La distancia visual de paro 2. La distancia visual de rebase Distancia visual: es la longitud del camino que el conductor puede contemplar en cualquier momento especifico. FI UAQ Ingeniería de Tránsito 52 1.5 El camino 1. La distancia visual de paro (DVP o Dp): Considera para propósitos de diseño como la distancia visual mínima requerida para que un conductor detenga su vehículo (Dp), después de ver un objeto en su trayectoria sin impactarse en ese objeto. FI UAQ Ingeniería de Tránsito 53 DVP para diferentes velocidades de diseño Fuente: Margáin - Sanchez, p.78 FI UAQ Ingeniería de Tránsito 54 1.5 El camino 2. La distancia visual de rebase (DVR): Distancia visual mínima requerida en una carretera de dos carriles y de dos sentidos, que le permita al conductor terminar una maniobra de rebase sin chocar con un vehículo que venga en sentido contrario, y sin cerrar el paso al vehículo rebasado. d1 = distancia recorrida durante el período de percepción y reacción y durante la aceleración inicial, hasta el punto en donde el vehículo toma el carril izquierdo. d2 = distancia recorrida por el vehículo rebasante desde el momento que invade el carril izquierdo hasta que regresa a su carril. d3 = distancia entre el vehículo rebasante (al final de su maniobra) y el vehículo que viaja en sentido opuesto. d4 = distancia recorrida por un vehículo que circula en sentido opuesto, que corresponde a un valor de 2/3 de d2. FI UAQ Ingeniería de Tránsito 55 1.5 El camino Fuente: Margáin - Sanchez FI UAQ Ingeniería de Tránsito 56 Tarea 1: � Problema 4.7.1, IT de Cal y Mayor Un conductor que viaja a 86 km/h sobre un pavimento mojado, observa al frente un obstáculo sobre la calzada a una distancia de 135 metros, y detiene su vehículo justamente a tiempo al lado del obstáculo. Suponiendo un tiempo de percepción – reacción de 2.5 segundos, determine la pendiente de la rasante. FI UAQ Ingeniería de Tránsito 57 Tarea 1: � Problema 4.7.2, IT de Cal y Mayor La velocidad límite máxima en un tramo de carretera a nivel es de 80km/h. Un conductor que circula en dicho tramo sobre pavimento mojado ve a 135 metros una señal de protección de una obra, sin embargo, su vehículo tiene una colisión con ella a una velocidad de 55 km/h. Determine en cuánto ha sobrepasado la velocidad límite.
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