capacidad vial 3
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Capacidad Vial
DOCENTE:
Raúl Alarcón Bermúdez
MANUEL ECHAVARRIA
SEBASTIAN CUELLAR
EMANUEL MORALES
TON JEISON OSPINA GIL
PABLO ALEXANDER MELO
CAPACIDAD VIAL
Se define como la tasa máxima de flujo vehicular
que puede soportar una carretera o calle.
Depende del diseño geométrico de la vía y del
comportamiento de los usuarios.
OBJETIVO DEL ANÁLISIS DE CAPACIDAD
Estimar el máximo numero de vehículos (personas) que
un sistema vial puede acomodar con seguridad durante un
periodo especifico.
NIVEL DE SERVICIO
Es una medida cualitativa que describe las condiciones
operativas dentro de una corriente de tránsito y como las
perciben los conductores, pasajeros o ambos.
CONDICIONES PREVALECIENTES
CONDICIONES DE LA INFRAESTRUCTURA VIAL
El tipo de vía y el medio urbanístico en que está inmersa
La anchura de carril
El ancho de las bermas y los despejes laterales
La velocidad de proyecto
El alineamiento horizontal y el alineamiento vertical
La disponibilidad de espacio para esperar en cola en las
intersecciones
CONDICIONES DEL TRÁNSITO
Distribución del transito en el tiempo y el espacio.
Composición en tipos de vehículos (livianos, camiones, buses
y vehículos recreativos).
distribuciones de los vehículos entre carriles.
CONDICIONES DE LOS CONTROLES
Semáforos.
señales restrictivas.
velocidad limite.
CONDICIONES BASES O IDEALES
Buen estado del tiempo.
Pavimentos en buen estado.
Usuarios familiarizados con el sistema vial.
Condición prevaleciente = (Condición Base)-(ajuste).
Condición prevaleciente = (Condición Base)x(factor de ajuste).
CRITERIOS DE ANALISIS DE CAPACIDAD Y NIVELES DE SERVICIO
FHMD= VHMD
4( Q15 máx)
Donde :
FHMD= factor de la hora de máxima demanda
VHMD= Volumen horario de máxima demanda
Q15max= volumen máximo durante 15 minutos
El flujo y la capacidad, bajo condiciones prevalecientes, se
expresan en vehículos mixtos por hora para cada tramo
de la carretera.
El nivel de servicio se aplica a un tramo significativo de la
carretera.
Los elementos utilizados para medir la capacidad y los
niveles de servicios son variables.
NIVELES DE ANALISIS ANALISIS OPERACIONAL:
Es la aplicación que requiere mayor precisión, orientada hacia las
condiciones existentes de la infraestructura vial, el transito y los
dispositivos de control.
Se aplica cuando se requiere evaluar el efecto de una medida de corto o de
largo alcance o una mejora de bajo costo.
ANALISIS DE DISEÑO O PROYECTO:
Se utiliza para establecer las características físicas que
permitan a un sistema vial nuevo o modificado operar
a un nivel de servicio deseado, tal como el C o D, a
mediano y largo plazo.
ANALISIS DE PLANEAMIENTO:
Esta dirigido hacia estrategias a largo plazo
por lo que la aplicación es menos precisa,
suelen emplear valores por defecto.
SEGMENTOS BÁSICOS DE AUTO PISTAS
Son secciones de dos o más carriles por sentido con control total
de acceso, que no son afectados ni por los movimientos
convergencia o divergencia en rampas de enlace cercanas ni por
maniobras de entre cruzamientos.
NIVELES DE SERVICIO
NIVELES DE SERVICIO
NIVEL DE SERVICIO A:
NIVEL DE SERVICIO B:
NIVEL DE SERVICIO C:
NIVEL DE SERVICIO D:
NIVEL DE SERVICIO E:
NIVEL DE SERVICIO F:
CARACTERISTICAS BASICAS SBA
Ancho mínimo del carril 3.60 m
Bermas de 1.8 m entre el borde de la calzada exterior y los objetos
adyacentes a la vía o separador.
Todos los vehículos de la corriente de transito son vehículos livianos.
En áreas urbanas la autopista deberá tener 5 o mas carriles por
sentido.
Longitudes entre intercambiadores cada 3km o más.
Terreno plano con pendientes inferiores al 2%.
Conductores familiarizados con la autopista.
Velocidades a flujo libre de 110 km/h.
NIVELES DE SERVICIO -Densidad (vehículos livianos/km/carril).
-Velocidad media de los vehículos livianos.
-Relación volumen a capacidad (v/c).
Cada una de estas tres medidas, es un indicador de como el flujo
vehicular es acomodado por la autopista.
Determinación de la velocidad a flujo li
La velocidad a flujo libre medida directamente en el campo, debe realizarse en
un sitio representativo del segmento de la autopista, donde se presentan flujos
bajos o moderados. Se deben medir las velocidades de al menos 100 vehículos ,
tomados indistintamente en todos los carriles.
VELOCIDAD A FLUJO LIBRE BASE (BFFS)
Si no se dispone de mediciones de campo, la velocidad a flujo libre FFS se puede
estimar a partir de una velocidad a flujo libre base BFFS que debe ser ajustada
para tener en cuenta las características físicas, las cuales son:
- Ancho de carriles
- Numero de carriles
- Distancia libre lateral derecha
- Densidad de intercambiadores
FFS=BFFS-fLW-fLC-fN-fID
Donde:
- FFS = velocidad a flujo libre estimada (km/h)
- BFFS = velocidad a flujo libre base, 110 km/h (urbano) o 120 km/h (rural)
- fLW = ajuste por ancho de carril
- fLC = ajuste por distancia libre lateral a la derecha
- fN = ajuste por numero de carriles
- fID = ajuste por densidad de intercambiadores
Anchura de carriles: fLw
Cuando son inferiores a 3,60m, los conductores se ven forzados a viajar
guardando entre ellos una distancia inferior a la deseada.
Distancia libre lateral: fLC
Cuando existen obstáculos laterales demasiado cercanos al borde de la
calzada, los conductores tienden a alejarse entre ellos.
Numero de carriles: fN
La condición base para autopistas urbanas y suburbanas considera 5 o mas
carriles por dirección.
Intensidad de intercambiadores: fID
Es de 0,3 intercambiadores por kilometro, o con un espaciamiento
promedio de 3,3 km.
Calculo de la tasa de flujo
Donde :
vp = tasa de flujo equivalente en 15 minutos (vehículos livianos /h/carril)
V = volumen horario por sentido (vehículos mixtos/h)
FHMD = factor de la hora de máxima demanda
N = numero de carriles por sentido
fHV = factor ajuste por presencia de vehículos
fP = factor de ajuste por tipo de conductores
FACTOR DE AJUSTE POR VEHICULOS PESADOS
FHV = QM
QE
Donde:
FHV = factor de ajuste por efecto de vehículos pesados
PT = porcentaje de camiones en la corriente vehicular
PB = porcentaje de autobuses en la corriente vehicular
PR = porcentaje de vehículos recreativos en la corriente vehicular
ET = automóviles equivalentes a un camión
EB = automóviles equivalentes a un autobús
ER = automóviles equivalentes a un vehículo recreativo
DETERMINACIÓN DEL NIVEL DE SERVICIO
Sobre la base de una velocidad a flujo libre, FFS, medida en campo o estimada,
se construye una curva velocidad-flujo.
Donde:
D = densidad (vehículos livianos/km/carril)
vp = tasa de flujo equivalente (vehiculos livianos/h/carril)
S = velocidad media de automoviles (km/h)
. Relación entre velocidad, flujo y
densidad.
ANALISIS DE PROYECTO O DISEÑO
Consiste en determinar el numero de carriles necesarios de una autopista que
permita proporcionar un nivel de servicio deseado.
VHP= k(D)(TPDA)
Donde:
VHP= Volumen horario del proyecto
K= valor esperado de la relación entre volumen de la hora máxima seleccionada
y el TPDA
D= proporción del transito en la hora máxima circulando en el sentido mas
cargado.
ANALISIS DE PLANEAMIENTO
A este nivel no se le conocen detalles geométricos como por ejemplo
pendientes de futuras rasantes o previsiones de transito precisas.
Donde:
= la tasa máxima de flujo para el nivel de servicio
seleccionado.
CARRETERAS DE DOS CARRILES
Características generales:
Se define como una calzada que tiene un carril disponible para cada
sentido de circulación.
Las medidas de efectividad que se utilizan para describir la calidad del
servicio son la velocidad de media de viaje y la demora porcentual en
seguimiento.
CARRETERAS DE DOS CARRILES
Las carreteras de dos carriles se clasifican en dos clases:
Clase I : son aquellas carreteras donde los
conductores esperan viajar a velocidades
relativamente altas.
Clase II: son aquellas carreteras donde los
conductores no necesariamente espera viajar a
velocidades altas.
Condiciones de Base
Anchuras de carril igual o mayor de 3.60 metros
Acotamientos de anchura igual o mayor a 1.80metros
Inexistencia de tramos con rebase restringido
Todos los vehículos en las corrientes de transito son
ligeros
Distribución direccional del volumen de transito 50/50
Ninguna restricción al transito directo debido a controles o
vehículos que dan vuelta
Terreno Llano
Niveles de Servicio Las medidas primarias del nivel de servicio para las
carreteras de dos carriles clase I son la velocidad media de viaje y el porcentaje del tiempo consumido en seguimiento. Para carreteras clase II, el nivel de servicio se basa únicamente en el porcentaje del tiempo consumido en seguimiento.
Las características de los niveles de servicio son:
Nivel de servicio A
Nivel de servicio B
Nivel de servicio C
Nivel de servicio D
Nivel de servicio E
Nivel de servicio F
Segmentos bidireccionales
La metodología para el análisis bidireccional en carreteras
de dos carriles, estima las medidas de operación del
transito a lo largo de una sección de carreteras, con base
en el tipo de terreno, el diseño geométrico y las condiciones
del transito.
Determinación de la velocidad a flujo libre
Un paso importante en la velocidad del nivel de servicio de una
carretera de dos carriles, es la determinacion de la velocidad a flujo
libres.
Medición directa en campo
si la medición en campo se realiza cuando los volúmenes
bidireccionales son mayores a 200 vehículos livianos/h, deberá
efectuarse un ajuste al volumen y calcularse la velocidad a flujo libre.
FFS=Sfm+0.0125 Vf
fHv
Determinación de la velocidad a flujo libre
Donde:
FFS= Velocidad de flujo libre (km/h)
SFM= Velocidad media del transito medida en campo
(km/h)
VF= tasa de flujo observada durante el periodo cuando
fueron obtenidos los datos de campo (vehículos /h)
FHV= factor de ajuste por presencia de vehículos pesados
Estimación indirecta Para estimar la velocidad flujo libre debe caracterizar las
condiciones de operación de la carretera en términos de una
velocidad a flujo libre base, que refleje el carácter del transito y
los alineamientos de la carretera.
FFS=BFFS-fLS-fA
Donde:
FFS=Velocidad a flujo libre estimada (Km/h)
BFFS=velocidad a flujo libre base (Km/h)
fLS=ajuste por ancho de carril y ancho de acotamiento
fA=ajuste por puntos de acceso
Determinacion de la tasa de flujo
VP= v
(FHMD)(FHV)(FG)
Donde:
Vp=tasa de flujo equivalente en 15 minutos vehículos
livianos/h/ambos sentidos)
V= Volumen de horario de máxima demanda en ambos
sentidos (vehículos mixtos /h)
FHMD=factor de la hora de máxima demanda
FHV=factor ajuste por presencia de vehículos pesados
FG=factor de ajuste por pendiente
Factor de ajuste por presencia de vehículos pesados
FHV= 100
100+PT(ET-1)+PR(ER-1)
Donde:
FHV=factor de ajuste por efecto de vehículos pesados
Pt=porcentaje de vehículos pesados en la corriente vehicular
incluyendo los autobuses
PR=porcentaje de vehículos recreativos en la corriente vehicular
ET= automóviles equivalentes a un vehículo pesado
ER= automóviles equivalentes a un vehículo recreativo
Determinacion de la velocidad media de viaje
La velocidad media de viaje se estima a partir de la velocidad a flujo libre
ATS=FFS-0.0125(Vp)-Fnp
Donde:
ATS= velocidad media de viaje para ambas direcciones de viaje combinadas (Km/h)
EFF= velocidad a flujo libre, estimada por medición en campo o a partir de un valor base establecido (Km/h)
Vp= tasa de flujo equivalente en 15 minutos vehículos livianos/h/ ambos sentidos
Fnp= ajuste por porcentaje de zonas de no rebase
Determinacion del Porcentaje de Tiemplo Empleado en el Seguimiento
PTSF= BPTSF + fd/nP
• PTSF: Porcentaje de Tiemplo Empleado en el
Seguimiento.
• BPTSF: porcentaje base de tiempo empleado en
seguimientos para ambas direcciones de viaje
combinadas (%).
• fd/nP: ajuste por el efecto combinado de l distribución direccional del transito.
• BPTSF = 100(1-e^-0.000879 vp)
Determinacion Del Nivel De Servicio
comparar la tasa de flujo equivalente en vehículos livianos Vp con
la capacidad de 3200 veh/livianos/h en ambos sentidos:
• Si Vp es >que capacidad nivel de servicio F.
• Si Vp es > que capacidad el nivel de servicio se determina con
los rangos del % de tiempo empleado en seguimiento y la
velocidad media de viaje.
Segmentos Direccionales
Aplica para tres tipos de segmentos direccionales:
Tramos extensos
Pendientes especificas en ascenso
Pendientes especificas en descenso
Determinacion de la FFS
Se calcula con los métodos para segmentos
bidireccionales :
Medición directa en campo
Estimación indirecta
Determinacion de la tasa de flujo
Vd= V
(FHMD)(fHV)(fG)
DONDE:
Vd= tasa de flujo equivalente en 15 minutos para la dirección analizada (vehículos livianos/h).
V= volumen horario de máxima demanda en la dirección analizada (vehículos mixtos/h).
FHMD= factor de la hora de máxima demanda.
fHV =factor ajuste por presencia de vehículos pesados.
fG =factor de ajuste por pendiente para tramos extensos y para pendientes especificas.
Determinacion de la tasa de flujo
El factor de ajuste por presencia de vehículos pesados, se calcula
con la siguiente expresión:
fHV = 100
100+pT(ET – 1)+ pR (ER -1)
Donde:
fHV = factor de ajuste por efecto de vehículos pesados.
PT = porcentaje de vehículos pesados en la corriente vehicular
(incluyendo los autobuses).
PR = porcentaje de vehículos recreativos en la corriente vehicular.
ET = automóviles equivalentes a un vehículo pesado para tramos
extensos y para pendientes especificas.
ER = automóviles equivalentes a un vehículo recreativo para tramos
extensos y cuadros para pendientes especificas.
Determinacion de la tasa de flujo
El análisis direccional también requiere considerar la tasa de flujo de
demanda en la dirección opuesta, la cual se calcula como:
V0 = V0
(FHMD)(fHV)(fG)
Donde:
V0 = tasa de flujo equivalente en 15 minutos en la dirección opuesta
(vehículos livianos/h).
V0 = volumen horario de máxima demanda en la dirección opuesta
(vehículos mixtos/h).
DETERMINACION DE LA VELOCIDAD MEDIA DE VIAJE
ATSd = FFSd –0.0125(Vd+ V0)-fnp
Donde:
ATSd = velocidad media de viaje en la dirección analizada (km/h).
FFSd = Velocidad a flujo en la dirección analizada (km/h).
Vd = tasa de flujo equivalente en 15 minutos en la dirección analizada (vehículos livianos/h).
V0= tasa de flujo equivalente en 15 minutos en la dirección opuesta(vehículos livianos/h)
fnp = ajuste por porcentaje de zonas de no rebase en la dirección analizada.
DETERMINACION DEL PORCENTAJE DE TIEMPO EMPLEADO EN SEGUIMIENTO
PTSFd =BPTSFd+fnp
Donde:
PTSFd = porcentaje de tiempo empleado en seguimiento en
la dirección analizada (%).
BPTSFd = porcentaje base de tiempo empleado en
seguimiento para la dirección analizada (%).
fnp = ajuste por el efecto del porcentaje de zonas de no
rebase en la dirección analizada (%).
El porcentaje base de tiempo empleado en seguimiento
BPTSFd, se calcula como:
BPTSFd = 100 (1-eav^bd).
DETERMINACION DEL NIVEL DE SERVICIO
Comparar la tasa de flujo equivalente en
vehículos livianos vd, con la capacidad de 1,700
vehículos livianos/h. si el valor de vd es mayor
que la capacidad, entonces la carretera opera en
sobresaturación y el nivel de servicio es F.
INTERSECCIONES CON SEMAFOROS
Niveles de Servicio se define en términos de la demora (tiempo perdido de viaje,
consumo de combustible, incomodidad).
A,B,C,D,E,F
Metodología de Análisis Operacional
Parámetros de Entrada
CONDICIONES GEOMETRICAS:
CONDICIONES DEL TRANSITO:
Se debe disponer de los volúmenes de transito para
cada movimiento en cada acceso y su composición.
Tipos de llegada: 1,2,3,4,5,6.
Metodología de Análisis Operacional
La relación de pelotón RP se calcula como:
Rp= p
g/C
P: proporción de todos los vehículos que llegan
durante la fase verde
C: duración del ciclo (S)
g: tiempo de verde efectivo del grupo de carriles
Determinación de la Tasa de Flujo
vp = tasa de flujo equivalente en 15 minutos (vehículos/h)
V = volumen horario (vehículos/h)
FHMD = factor de la hora de máxima demanda
Determinación de la Tasa de Flujo
de Saturación
Determinación de la Capacidad
Ci =Si ( 𝑔𝑖
𝐶 )
Ci capacidad del grupo de carriles
(veh/h)
Si tasa de flujo de saturación
gi tiempo verde efectivo
C ciclo del semáforo
Relación volumen a capacidad
Donde Vi , es la tasa de flujo de demanda
actual o proyectada del grupo de carriles i.
Al coeficiente (v/s), se le denomina relación de flujo, obsérvese que cuando
la tasa de flujo Vi es cero, Xi es igual a cero.
Determinación del Nivel de Servicio
Según la demora se observa la siguiente
tabla:
Determinación de las Demoras
d= d1(PF)+d2+d3
Donde:
d= demora media por control (s/veh)
d1= demora uniforme (s/veh), suponiendo llegadas
uniformes
PF= factor de ajuste por coordinación de
semáforos.
d2= demora incremental (s/veh)
d3= demora por cola inicial (s/veh) p=Rp(g/C)
Demora Uniforme * Demora Incremental
Demora por Cola Inicial
Demoras agregadas
Demora en la Intersección
GRACIAS POR SU ATENCION