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7/26/2019 Evaluación Tecnica y Economica Del Ancho de Carril Den Vías Doble Calzada en Colombia

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EVALUACIÓN TÉCNICA ECONÓMICA DEL ANCHO DE CARRIL EN VÍAS DOBLECALZADA EN COLOMBIA

Jonatan Andrés Gon!"#$

*Ingeniero civil especialista en vías y transporte, Universidad Nacional de Colombia.Ingeniero de diseño. Pi épsilon

RESUMEN

En este estudio se evala la in!luencia del anc"o de carril en el !lu#o ve"icular de vías doblecal$ada. Contemplando como indicadores de la operaci%n ve"icular el nivel de servicio y la!recuencia promedio esperada de accidentes. Con el !in de evaluar una posible modi!icaci%n alanc"o &ue se tradu$ca en la reducci%n de la inversi%n para la construcci%n de in!raestructura,!acilitando la viabilidad de los proyectos doble cal$ada de la cuarta generaci%n de concesiones

&ue se reali$a en el país.P'(')'+ C('E- anc"o de carril, operaci%n ve"icular, optimi$aci%n de la in!raestructura.

INTRODUCCIÓN

En Colombia se presenta un re$ago general en in!raestructura de transporte &ue se re!le#a en víascarreteras, !érreas y !luviales, como en puertos y aeropuertos. (os indicadores del país en cuantoa in!raestructura de transporte se encuentran por deba#o de la media de la regi%n e incluso de los países en vías de desarrollo a nivel global. /al dé!icit genera incremento de los costos en elsector transporte, especialmente en el transporte de carga el cual se ve a!ectado de maneradirecta, limitando la competitividad y el desarrollo del país.

Consciente de lo anterior el país reali$a actualmente la cuarta generaci%n de concesiones viales

0123, dirigida a reducir la brec"a en in!raestructura y consolidar la red vial nacional, conectandolos centros de producci%n y consumo con los principales puertos y aeropuertos del país.Contempla la intervenci%n de apro4imadamente 5666 7m de carreteras divididas en 18 proyectos, de los cuales 896 7m se encuentran de!inidos como vías de doble cal$ada, para unainversi%n total estimada de :;6 billones. Programa impulsado ba#o un es&uema de 'sociacionesPblico Privadas 0'PP3, en el &ue el <6= de la inversi%n correr> por cuenta del capital propio delos concesionarios y el 56= restante lo asumir>n di!erentes agentes del gobierno, 'NI? 0<613.

'dicionalmente la alta inversi%n en la in!raestructura sobre corredores con insu!iciente demanda,generaran un incremento en las tari!as de los pea#es, encontrando a nivel general &ue la tari!asobre ve"ículos de carga ser> tres veces la actual, lo &ue iría en contravía a la iniciativa de

disminuir los costos del transporte sobre la producci%n nacional. +i bien algunos corredores se"an de!inido con especi!icaciones altas, estableciendo la necesidad de la construcci%n de víasdoble cal$ada, en tramos en donde la demanda estimada mediante las proyecciones de /P@ no lore&uiere, se menciona &ue la #usti!icaci%n de la construcci%n de la doble cal$ada no respondenica y e4clusivamente a este par>metro, sino &ue adem>s responde a e4ternalidades sociales y

emitirse al indicador &ue evala el impacto de los costos del transporte en el indicador decomercio trans!ronteri$o, encontrado en el documento @oing )usiness 2lobal <68.



econ%micas cuya cuanti!icaci%n es comple#a pero &ue permite, ba#o ciertas consideraciones deseguridad y presencia estatal un desarrollo Nacional importante.

(a ausencia de un manual de diseño para este tipo de in!raestructura, "ace &ue se recurre almanual de diseño geométrico para vías bidireccionales de un solo carril por sentido para eldiseño de vías doble cal$ada, adoptando tales especi!icaciones técnicas en su totalidad sin tener

en cuenta las variables &ue se presentan en el comportamiento del tr>nsito por la in!luencia deesta nueva y particular in!raestructura vial.

Es importante reconocer la di!erencia &ue e4iste en el comportamiento del !lu#o ve"icular en unavía bidireccional en la &ue las trayectorias en sentidos opuestos se encuentran ad#untas y una víadoble cal$ada para la &ue se contempla un separador central, &ue "ace &ue dic"as trayectorias seencuentren segregadas. 2enerando mayor sensaci%n de seguridad por parte del conductor y engeneral me#oras en la seguridad vial.

Es preciso anotar &ue la congesti%n en vías nacionales bidireccionales no ocurre realmente alalcan$ar una demanda cercana a la capacidad, si no &ue la misma se genera principalmente por la presencia considerable de ve"ículos pesados en tramos de pendiente ascendente, donde estos

ve"ículos alcan$an una velocidad de régimen y no es posible reali$ar la maniobra deadelantamiento por parte de los ve"ículos con mayor potencia, generando pelotones deseguimiento en los &ue los conductores est>n al tanto de una brec"a &ue permita adelantar invadiendo el carril del sentido opuesto, a!ectando el nivel de servicio y generando riesgo deaccidentalidad. ' di!erencia de las vías doble cal$ada, en las &ue se considera &ue el carrili$&uierdo es %ptimo para reali$ar la maniobra de adelantamiento en cual&uier momento, sinocasionar repercusiones en la operaci%n.

Con base en lo anteriormente mencionado, es posible cuestionarse acerca de la conveniencia delos par>metros y especi!icaciones geométricas implementadas sobre las vías doble cal$ada, paralo cual este documento desarrolla una metodología &ue evala la pertinencia del par>metro deanc"o del carril, sin embargo se menciona la necesidad de revisi%n general de los par>metros &ue

conlleve a la estructuraci%n rigurosa de un manual &ue involucre las condiciones operativas y!ísicas propias de la in!raestructura vial colombiana.

< JUSTI%ICACIÓN

&'( Cons)d#ra*)on#s +ara "a *onstr,**)-n d# )n.ra#str,*t,ra

(a capacidad de una vía multicarril ba#o condiciones de !lu#o base varia con la elocidad a ?lu#o(ibre 0?(3. Para velocidades a !lu#o libre de AB, 55, 56 y 9<7m" se estiman capacidades de<<66, <66, <666 y A66 ve"ículos particulares "ora carril, respectivamente. Estos valores pueden cambiar de acuerdo con las condiciones especí!icas, sin embargo se consideran como base de re!erencia. Das all> la capacidad de la vía re!iere al !lu#o promedio sobre todos loscarriles de la vía, por lo &ue, para vías doble cal$ada con una velocidad de diseño típica de567m" se tendr> una capacidad de 1666 ve"ículos particulares"oracarril.

@e acuerdo con los volmenes de transito <66<6del INI'+, la demanda sobre loscorredores viales nacionales se encuentran muy por deba#o de la capacidad estimada, incluso para las proyecciones de tr>!ico, ocasionando un sobredimensionamiento de la in!raestructura.Contrario a lo especi!icado en el CFNPE+ 89B6 0<683, donde se de!ine en los lineamientos del programa de concesiones 12 &ue los proyectos viales deben ser argumentados conespeci!icaciones técnicas &ue promuevan la competitividad, contemplando la revisi%n de los



manuales técnicos del INI'+, con el !in de lograr la optimi$aci%n del gasto pblico y lagradualidad de las inversiones acorde a la demanda de transporte.

+on varias las alternativas &ue se plantean para generar la viabilidad de tales proyectos yoptimi$ar la inversi%n, con mayor inclinaci%n "acia mecanismos de car>cter político para "acer m>s atractiva la inversi%n privada, en los &ue como lo re!le#a la "istoria, se "an percibido

!alencias &ue implican un apalancamiento e4cesivo de los proyectos con recursos pblicos. El presente documento propone como mecanismo para la viabilidad de los proyectos, una revisi%n alas especi!icaciones con el !in de reducir la inversi%n, optimi$ando la in!raestructura y al mismotiempo garanti$ando una adecuada operaci%n ve"icular.

8 OBJETIVOS

/'( O01#t)2o 3#n#ra"

Plantear la necesidad de revisi%n de las especi!icaciones implementadas sobre las vías doblecal$ada, buscando &ue estas respondan a los re&uerimientos para una %ptima operaci%n ve"icular,evitando sobrecostos, de acuerdo con estudios técnicos &ue así lo sustenten.

/'& O01#t)2o #s+#*4.)*os'nali$ar la in!luencia del anc"o de carril sobre la operaci%n ve"icular, especí!icamentedeterminar en &ué manera a!ecta el nivel de servicio y la accidentalidad estimada.

Comprobar "asta &ué punto es !actible reducir el anc"o de carril sin ocasionar mayores pérdidasen la capacidad de la in!raestructura y generando a"orros signi!icantes en la inversi%n para laconstrucci%n de la misma

Fbservar la sensibilidad en el aumento de la accidentalidad al respecto de la reducci%n de losanc"os de carriles y por medio de esta determinar un anc"o, &ue se denominar> %ptimo, el cual #usti!i&ue esta reducci%n con el eventual a"orro en la inversi%n sumado a estrategias demitigaci%n de accidentalidad por medio de dispositivos de iluminaci%n y reducci%n de velocidad.

Indagar acerca de los bene!icios econ%micos &ue implica la reali$aci%n de estudios técnicos &ueveri!i&uen las condicionantes de diseño estipuladas en los manuales colombianos.

1 METODOLOGÍA

Es de esperarse &ue un cambio en la secci%n transversal y m>s an en el anc"o de carril de unavía multicarril altere las condiciones de la operaci%n ve"icular. Con el !in de evaluar lasrepercusiones &ue dic"as modi!icaciones tendr>n y la !actibilidad de la modi!icaci%n, se llevar> acabo un an>lisis de capacidad y accidentalidad en el &ue se presentara como variable el anc"o enel carril.

5'( Ca"*,"o d# *a+a*)dad 6 N)2#" d# S#r2)*)o +ara 24as 7,"t)*arr)"

Para el c>lculo del nivel de servicio 0N+3 se aplicara la metodología propuesta en el GCD <66 para !lu#o ininterrumpido en vía multicarril.

El nivel de servicio es un indicador de las condiciones de operaci%n de la vía, se aplica endi!erentes etapas, ya sea para la evaluaci%n de alternativas, an>lisis de diseño o an>lisisoperacional. ' continuaci%n se presenta la metodología para el c>lculo del N+



5'('( V#"o*)dad a .",1o ")0r#

(a velocidad a !lu#o libre 0?(3, puede ser determinada mediante mediciones directas de campoen condiciones de tr>!ico de!inidas en vías en operaci%n. Para el caso de vías en etapa de diseño

esta puede ser estimada usando la Ecuaci%n 03

Ecuaci%n 03

donde

?() H velocidad a !lu#o libre base para un segmento de la vía?'C H a#uste por anc"o de carril?J( H a#uste por características de la $ona lateral?/+ H a#uste por tipo de separador y?@P' H a#uste por la densidad de los puntos de acceso.

@e la anterior ecuaci%n la variable con mayor peso es la ?(), esta se puede asumir para el caso

de vías en etapa de diseño igual a la velocidad de diseño, la cual corresponde nicamente a lascaracterísticas "ori$ontales y verticales del tra$ado. @ic"a ?() se asume para condiciones basede diseño, por lo tanto se deben reali$ar a#ustes para llevarla a las condiciones especí!icas.

4.1.1.1 Ajuste por ancho de carril

(a condici%n base para esta de!inida para un anc"o de carril de 8.B;m o m>s, cuando se usananc"os de carril menores se debe reali$ar un a#uste de acuerdo a la /abla .

Ta0"a (' A1,st# V%L +or an*8o d# *arr)"

?uente- elaboraci%n propia con base en el capítulo < del GCD <66.

4.1.1.2 Ajuste por características de la zona lateral

(a $ona lateral despe#ada se de!ine como la distancia del borde del carril e4terno al ob#eto peri%dico o continuo m>s cercano, esta metodología se aplica para ambos lados de la vía. Paravalores mayores a .58m se tomara un valor de .58m.El lado i$&uierdo por lo general presentaun ob#eto !i#o continuo como separador, el cual no a!ecta el comportamiento de los conductoressi se encuentra a una distancia igual o superior a 6.B6m del borde del carril i$&uierdo, en tal caso

se asume una $ona lateral despe#ada de .56m. ?inalmente se de!ine la $ona lateral despe#adatotal 0J(@/3 como la suma de la $ona lateral despe#ada al lado derec"o y la $ona lateraldespe#ada al lado i$&uierdo. En la/abla < se presentan el a#uste por las condiciones especí!icas dela $ona lateral para una vía con cuatro carriles.

4.1.1.3 Ajuste por tipo de separador

+e aplica una disminuci%n en la ?( de <.;;7m" para vías sin elemento separador de los !lu#osen direcci%n contraria.



Ta0"a &' A1,st# V%L +or *ara*t#r4st)*as d# "a ona "at#ra"


4.1.1.4 Ajuste por densidad de puntos de acceso

(a densidad de puntos de acceso se de!ine como el nmero promedio de accesos por longitud alo largo de la vía, esta se obtiene de dividir el nmero de accesos total 0vías de di!erentes

categorías, con cone4i%n al costado derec"o e igual direcci%n de la vía en estudio3 en la longitudtotal del segmento de estudio. Incluyendo nicamente los puntos de acceso &ue causen in!luenciasobre el !lu#o de tr>!ico, accesos &ue no sean percibidos por los conductores o con ba#a actividadno son incluidos.

(os estudios indican &ue por cada punto de acceso por 7m, la reducci%n estimada en la ?( esapro4imadamente 6.167m", independientemente del tipo de separador &ue se estable$ca con elenlace de entrada. (a /abla 8 presenta el a#uste a la ?( por la densidad de puntos de acceso.

Ta0"a /' A1,st# V%L +or d#ns)dad +,ntos d# a**#so


5'('& S#"#**)-n d# "a V%L d# an!")s)s

@ado &ue las ecuaciones para la determinaci%n del nivel de servicio est>n de!inidas nicamente para ?( de AB, 55, 56 y 9<7m", es necesario seleccionar una de estas. No es recomendablereali$ar interpolaci%n entre los resultados de las ecuaciones de!inidas para valores cercanos, por lo tanto se debe acudir al valor m>s cercano a la ?( calculada.

5'('/ A1,st# 2o",7#n d# d#7anda

@ado &ue la capacidad es de!inida para un volumen de demanda en ve"ículos particulares, esnecesario para reali$ar la comparaci%n entre la demanda esperada y la capacidad del segmentollevar los volmenes de demanda a su e&uivalente en ve"ículos particulares. En otras palabras lo&ue se "ace es determinar la e&uivalencia de la presencia de buses y camiones a ve"ículos particulares, para lo cual el método propone la siguiente ecuaci%n-



Ecuaci%n 0<3

donde

p H volumen de demanda en una "ora por carril en ve"ículos particulares e&uivalentes H volumen de demanda para las condiciones especí!icas, es decir el nmero de ve"ículos proyectado, 0ve"ículos"oracarril3?GP H !actor "ora pico N H nmero de carriles! P H !actor de a#uste por presencia de ve"ículos pesados y! PC H !actor de a#uste por características de la poblaci%n de conductores.

+e puede observar en la Ecuaci%n 0<3 la inclusi%n devariables &ue permiten acercar el an>lisis a condiciones especí!icas. ' continuaci%n se detalla larelevancia de cada una de ellas.

4.1.3.1 Factor hora pico – FHP

epresenta la variaci%n en el !lu#o del tr>!ico en intervalos de una "ora, este se establece como larelaci%n entre el m>4imo volumen registrado en un intervalo de!inido de ; minutos y el total dela "ora, para la "ora de mayor demanda. En el caso de vías rurales los valores m>4imos devolumen en ; minutos no son sostenidos, encontrando una alta variabilidad entre medicionesconsecutivas, &ue no permite establecer un ?GP representativo del !lu#o. +e propone entonces unrango para el ?GP entre 6.9; a 6.A;. alores menores son típicos de condiciones ba#as devolumen y valores mayores corresponden a vías en $onas urbanas y suburbanas.

4.1.3.2 Presencia de vehículos pesados

+on varias las tipologías de ve"ículos &ue se agrupan dentro de la de!inici%n de ve"ículos pesados, dentro de los cuales se contempla la presencia de camiones y buses. El !actor por presencia de ve"ículos pesados incorpora la e&uivalencia a ve"ículos particulares como se

enseña en la Ecuaci%n 083-

Ecuaci%n 083

donde

! P H !actor de a#uste por la presencia de ve"ículos pesadosPC) H proporci%n de camiones y buses yEC) H e&uivalencia de un cami%n o bus a un ve"ículo particular, esta e&uivalencia representael nmero de ve"ículos particulares &ue usarían la misma capacidad de la vía &ue unve"ículo pesado.

El e!ecto de un ve"ículo pesado sobre la capacidad de la vía es !unci%n de las condiciones delterreno, por lo tanto, se pueden de!inir la variable EC) mediante tres criterios di!erentes-



condiciones generales del terreno en segmentos e4tendidos de la vía, pendientes especí!icas deascenso o pendientes especí!icas de descenso.

4.1.3.3 Ajuste por la población de conductores

+e asume para las condiciones base &ue la poblaci%n de conductores est> compuesta de via#eros

con !inalidades de despla$arse de un origen a un destino en la menor cantidad de tiempo de!orma segura. En el caso de los ve"ículos recreacionales esto no es cierto, este tipo deconductores utili$an la vía de una manera menos e!iciente, despla$>ndose a un velocidad menor a la ?( "aciendo &ue la capacidad de la vía se vea a!ectada. Es por ello &ue se propone un!actor de correcci%n ! PC de acuerdo a la presencia de este tipo de conductores, proponiendo unrango entre 6.5; en el caso de $onas recreacionales, a .66 para el caso en &ue la presencia deeste tipo de conductores no es apreciativa.

5'('5 D#t#r7)na*)-n d# "a V#"o*)dad #st)7ada 6 d#ns)dad

Partiendo de la demanda esperada P calculada con la

Ecuaci%n 0<3, se determina la velocidad estimada

0E3, por medio de la Ecuaci%n 013 endonde las variables a y b son constantes &ue dependen de ?(, para valores de P menores de166 la velocidad estimada es igual a la ?( de an>lisis. En la /abla 1 se presentan los valoresde las constantes a y b.

Ecuaci%n 013

Ta0"a 5' Var)a0"#s a 6 0


Una ve$ determinada la E se procede al c>lculo de la densidad 0@3, de!inida como el nmero deve"ículos e&uivalentes por 7m por carril. +e puede entender como una medida de la pro4imidad

entre ve"ículos durante el !lu#o y e&uivale a la relaci%n entre P y E.5'('9 D#t#r7)na*)-n d#" N)2#" d# S#r2)*)o :NS;

Con base en el valor de la densidad se de!ine el N+ de acuerdo con la siguiente tabla-



Ta0"a 9' N)2#" d# s#r2)*)o +ara 24as 7,"t)*arr)"'

?uente- elaboraci%n propia con base en el capítulo 1 del GCD <66.

5'& Est)7a*)-n d# a**)d#nta")dad

Para la estimaci%n de la accidentalidad se remite a la metodología descrita en el capítulo delDanual de +eguridad para Carreteras G+D 0Gig"Kay +a!ety Danual3. Détodo predictivo paraautopistas rurales multicarril. En el mismo se prevé estimar la !recuencia promedio esperada deaccidentes y discriminada por severidad y tipo de c"o&ue. El método descrito en este capítulo esaplicado a cuatro casos- segmentos de vías rurales de cuatro carriles con y sin separador, y demanera adicional el método es usado en intersecciones de tres y cuatro accesos.

@e manera especí!ica se recurre al método &ue estima la !recuencia promedio de accidentes paravías multicarril con separador central. +e presenta a continuaci%n el método utili$ado "aciendoén!asis en las consideraciones técnicas del mismo &ue permiten &ue el método pueda ser aplicadoen condiciones geométricas y operativas particulares.

5'&'( In.or7a*)-n 3#n#ra"

El método consiste en un procedimiento de 5 pasos por medio del cual es posible estimar la!recuencia esperada promedio de accidentes 0N3 en una red de carreteras. En este método lacarretera es dividida en segmentos individuales con características geométricas y operativas"omogéneas de tal manera &ue la !recuencia esperada de accidentes ser> la sumatoria de losaccidentes determinados en cada segmento "omogéneo.

El modelo predictivo usado tiene la !orma &ue se enseña en la

Ecuaci%n 0;3 , y estaestructura es usada para la evaluaci%n en los cuatro casos de!inidos en el manual y mencionadosanteriormente.

Ecuaci%n 0;3

donde,

NEstimado H ?recuencia esperada promedio de accidentes para un año especí!ico en elsegmento tipo L4M



Nsp! 4 H ?recuencia esperada promedio de accidentes determinada para condiciones base para las !unciones de desempeño de seguridad 0?@+3 desarrolladas para el segmento tipoL4M?D'y4 H ?actores de modi!icaci%n de accidentes especí!icos para el segmento de vía tipoL4M, diseño geométrico especí!ico y características de control de tr>!ico LyM y

C4 H ?actor de calibraci%n &ue a#usta las ?@+ para las condiciones locales del segmentoL4M.

+eguido de la estructura general del método, es necesario mencionar la de!inici%n de doblecal$ada en el manual, con el !in de evaluar si la misma es aplicable a lo &ue posteriormente seevaluar> como estudio de caso. El segmento de vía rural de cuatro carriles divididos para el cuales posible aplicar el método se de!ine como el segmento de vía de dos carriles por sentidoseparados por un >rea en relieve, un deprimido o una barrera la cual no est> diseñada para &uesea traspasable por un ve"ículo. (a de!inici%n anterior recoge entonces el caso de doble cal$adadiseñada en el tramo de vía Colombiana ob#eto de estudio.

En algunas ocasiones, ciertos pasos no se re&uerir>n por&ue la in!ormaci%n no est> disponible oel paso no es aplicable a la situaci%n particular &ue se evala. Estos pasos se describen en la?igura

%)3,ra (' Método +r#d)*t)2o d#" HSM

?uente- elaboraci%n propia con base en el GCD <66.

+e presenta a continuaci%n una síntesis de los pasos descritos previamente, con el !in deidenti!icar las condicionantes m>s importantes del método en los pasos &ue el estudio de casoaplicar>, es decir a&uellos &ue no tienen relaci%n con la aplicaci%n del método empírico de )ayesdebido a la ausencia de in!ormaci%n sobre accidentalidad en la $ona.



4.2.1.1 Paso 1. e!inir los lí"ites # tipos de dispositivos del se$"ento o intersección en la

carretera a evaluar.

El método puede ser e#ecutado para una red de carreteras, un segmento de carretera o unaintersecci%n con características "omogéneas, las mismas pueden ser vías ya e4istentes,alternativas de diseño o para carreteras nuevas. (os límites de la carretera de interés depender>n

de la naturale$a del estudio y el método podr> ser aplicado a un corredor e4tenso determinandode manera adecuada tramos de carretera con condiciones "omogéneas.

4.2.1.2 Paso 2. e!inir el periodo de estudio

El método predictivo podr> ser desarrollado para periodos pasados o !uturos mientras e4ista la posibilidad de determinar para cada uno de los años el /P@ y características geométricasasociadas y de ser posible, in!ormaci%n relacionada a la accidentalidad.

4.2.1.3 Paso 3. eter"inar el %P para cada a&o en el periodo de inter's

Para cada segmento de carretera el /P@ corresponde al volumen diario promedio en <1 "oras para ambos sentidos en cada año del periodo de interés. Esta in!ormaci%n es crucial debido a &ue

los ?@+ y algunos ?D' incluyen el /P@ como variable. El /P@ para periodos !uturos podr> ser pronosticado a través de un estudio adecuado de la plani!icaci%n del uso del suelo o modelos de predicci%n a#ustados a condiciones locales de crecimiento.

4.2.1.4 Paso 4. eter"inar las condiciones $eo"'tricas( dispositivos de control de tr)!ico #

características del se$"ento

+e determinan en primera medida los par>metros sobre los cuales se de!inen las condiciones basea las cuales se les aplicar>n los !actores &ue "omologar>n a condiciones locales y permitir>nevaluar una carretera con condiciones particulares. (as mismas son longitud del segmento decarretera, /P@, anc"o de separador e4istente, anc"o de bermas, anc"o de carril, presencia deiluminaci%n, presencia de dispositivos de control de velocidad.

4.2.1.* Paso *. ividir la carretera en se$"entos individuales

Esta divisi%n responde a la "omogeneidad del tramo en términos geométricos y operativos dadosespecí!icamente por el /P@ involucrado. El método recomienda &ue cuando se realice estasectori$aci%n, la misma no puede ser menor a B6m con la !inalidad de minimi$ar los recursos para el c>lculo y no a!ectar los resultados.

4.2.1.+ Paso ,. -eleccionar un se$"ento de vía o intersección

En este paso se escoge un segmento de vía de los anteriormente de!inidos para determinar sobreeste la accidentalidad esperada. Cabe denotar &ue como producto del método se obtiene la!recuencia promedio estimada de accidentalidad para la totalidad de la carretera como la suma dela accidentalidad obtenida en cada uno de los segmentos de vía e intersecciones evaluadas para

cada año del periodo de estudio.

4.2.1., Paso . -eleccionar el a&o de evaluación.

El periodo seleccionado deber> ser evaluado un año a la ve$ para cada carretera, debido a &ue los?D' y ?@+, varían con!orme lo "acen los /P@s asociados a cada año.



4.2.1. Paso /. -eleccionar # aplicar las !unciones de dese"pe&o de se$uridad F-

(as !unciones de desempeño de seguridad corresponden a un modelo de regresiones estadísticas basadas en in!ormaci%n de accidentalidad para una muestra de carreteras con condicionesespecí!icas y contrastadas con las condiciones base. (as ?@+ para el segmento evaluado soncalculadas usando el /P@ determinado en el Paso 8. El e!ecto del volumen ve"icular en la

!recuencia de accidentes es incorporado a través de este !actor. (as condiciones base para las?@+ para carreteras doble cal$ada con separador son-

anc"o de carril- 8.B;manc"o de berma derec"a- <.11manc"o de separador 0incluye carriles de giro y berma interna3- A.1miluminaci%n- No tiene ydispositivos de control de velocidad- No tiene.

(a ?@+ para estimar la !recuencia promedio de accidentes para el segmento de vía doble cal$ada

se presenta en la Ecuaci%n 0B3.

Ecuaci%n 0B3

donde

N?@+ rd H Nmero base total de accidentes en el segmento de carretera por año/P@ H /r>nsito promedio diario 0e"día3 en el segmento de carretera( H (ongitud del segmento de carretera 0millas3ya,b H Coe!icientes de regresi%n.

(os coe!icientes usados en la Ecuaci%n 0B3 se presentan en la /abla B

Ta0"a <' Co#.)*)#nt#s #*,a*)-n d# %DS +ara 24as do0"# *a"ada *on s#+arador

?uente- elaboraci%n propia con base en el GCD <66. (a severidad tipo C, segn la escala de grado de accidentesO')CF &ue incluye las categorías- ?atales 0O3, +erias 0'3, Doderadas 0)3, menores 0C3 y ninguna 0F. Pop7in et.al0<6<3

Una ve$ estimado el nmero base de accidentes en el segmento de carretera, es posibleclasi!icarlos segn el tipo y grado de severidad con!orme la distribuci%n &ue indi&ue lain!ormaci%n de accidentalidad disponible, es por ello &ue estos !actores deber>n ser calibradossegn la disponibilidad de in!ormaci%n local.



4.2.1./ Paso 10. -eleccionar # aplicar los !actores de "odi!icación de accidentes FA

Con el !in de involucrar las di!erencias entre las condiciones base y las especí!icas del segmentoevaluado, son usados los ?D' para a#ustar las ?@+ estimadas. Cuando las condiciones delsegmento son iguales a las condiciones base, los ?D' son .66.

+e obtienen en este capítulo cinco !actores de modi!icaci%n de accidentes, relacionados a lascinco condiciones )ase de!inidas para una carretera doble cal$ada con separador.

?D'rd 'nc"o de Carril- El !actor debido al anc"o de carril es determinado segnla Ecuaci%n 093

Ecuaci%n 093

donde

?D'rd H ?D' Para el nmero total de accidentes?D'ra H ?D' por tipo de accidentesypra H Proporci%n de nmero total de accidentes por tipo 0Prede!inido de 6.;3?D'ra es determinado de la /abla 9 basada en un rango aplicable de anc"os de carril y

/P@s. El valor prede!inido de pra usado es 6.;6 &ue indica &ue los accidentes debido asalida de la cal$ada, c"o&ue contra ve"ículos y c"o&ue contra barreras laterales representanun ;6= del total de accidentes presentados. Este valor prede!inido deber> ser adaptadosegn la in!ormaci%n de accidentes de orden local.

?D'<rd 'nc"o de berma derec"a- la condici%n base &ue establece la ?@+ inicial para este par>metro es de <.11m por tanto anc"os iguales o superiores a esta medidatendr>n un valor de .66, tal como se enseña en la /abla 5

Ta0"a =' %MA +or t)+o d# a**)d#nt# r#"a*)onado a" an*8o d# *arr)" :%MA(rd;


Ta0"a >' %MA r#"a*)onado a "a 0#r7a d#r#*8a :%MA&rd;




?D'8rd 'nc"o de separador- la condici%n base &ue establece la ?@+ inicial paraeste par>metro es de A.1m y esta medida est> tomada desde la línea interior delcarril i$&uierdo por tanto toma las medidas de las bermas internas. (os ?D' paraesta condici%n se resumen en la /abla A.

Ta0"a ?' %MA r#"a*)onado a" an*8o d#" s#+arador :%MA/rd;

?uente- elaboraci%n propia con base en el GCD <66. (os ?D' en la tabla corresponden a separadores sin barrerasde tr>!ico.

Con respecto a los ?actores de modi!icaci%n de accidentes, se menciona &ue e4isten dos m>srelacionados con la iluminaci%n presente en la vía y la presencia de dispositivos de control develocidad &ue si bien est> bien relacionar en el método, para este particular caso no es!undamental puesto &ue no tendr>n peso sobre la evaluaci%n reali$ada en el caso de estudiodebido a la ausencia de estos par>metros en la vía ob#eto de estudio.

4.2.1.10 Paso 11. Aplicar el !actor de calibración

El !actor de calibraci%n aplicado en este numeral consiste en un !actor &ue trata de a#ustar acondiciones propias regionales la accidentalidad reportada, debido a &ue segn la regi%n y suscondiciones especí!icas 0Clima, !auna, poblaci%n de conductores, comportamiento en conducci%netc3 varía la tasa de accidentalidad, por tanto segn sea mayor el reporte de accidentalidad de lavía en estudio sobre la vía en &ue se reali$% el an>lisis para estimar ?unciones de desempeño deseguridad del manual, el !actor ser> mayor a .66 y si dic"o reporte es menor, este !actor ser>menor a la unidad.

'"ora bien los pasos siguientes son operativos en el sentido en &ue reali$an una repetici%n de los pasos anteriormente descritos segn e4istan segmentos, años y /P@s adicionales a evaluar para

!inalmente culminar con la evaluaci%n comparativa de los escenarios propuestos, por tanto eneste resumen no se e4plicar>n en detalle.

; A@LICACIÓN ANALISIS

Con el !in de establecer una comparaci%n de las condiciones de operaci%n, nivel de servicio yaccidentalidad para di!erentes anc"os de carril y posteriormente evaluar los a"orros en lainversi%n para la construcci%n de la in!raestructura vial, se presenta un caso de estudio en el &ue



se reali$% la evaluaci%n operativa sobre una vía doble cal$ada &ue "ace parte de los proyectos deconcesi%n de cuarta generaci%n.

Para el an>lisis descrito anteriormente se escogi% el corredor vial denominado Cone4i%n Pací!ico<, &ue "ace parte del proyecto 'utopistas para la Prosperidad, enmarcado ba#o las concesiones12, comprende el trayecto entre los municipios de (a Pintada y )olombolo, en el departamento

de 'ntio&uia. ía doble cal$ada con dos carriles por direcci%n de 8.B;m cada uno, cuenta con unseparador central de <.66m, bermas internas de .66m y e4ternas de <.66m, a los lados e4ternosde cada cal$ada se de!ine una cuneta para tramos en e4cavaci%n u "ombrillo en el caso de tramoen lleno, de .<6m de anc"o. Para el tratamiento general de los taludes, se "a de!inido una pendiente de 6.9;- para corte y <.66- para llenos. En cuanto a la velocidad de diseño se de!ini%como 567m". @urante la !ase de diseños el corredor se "a subdividido en cuatro unidades!uncionales, la tercera de estas corresponde al tnel Dulatos con una longitud apro4imada de<.167m, tramo &ue presenta unas condiciones totalmente distintas de operaci%n por lo &ue seomitir> esta unidad para el an>lisis.

Inicialmente se reali$aron los estudios de tr>nsito para el proyecto, &ue contempla la estimaci%ndel tr>nsito promedio diario 0/P@3 para el periodo acordado de diseño y estructuraci%n deles&uema de concesi%n de <1 años desde la apertura de la vía en el <6<. En la /abla 6 seresumen las variables re&ueridas en el desarrollo de la metodología.

9'( Ca"*,"o n)2#" d# s#r2)*)o +ara d).#r#nt#s 2a"or#s d#" an*8o d# *arr)"'

9'('( Ca"*,"o V%L

+e asumi% la velocidad de diseño como la ?(), partiendo de esta y de acuerdo con lascondiciones especí!icas de!inidas se calcula la ?(. @ado &ue las especi!icaciones de diseñocumplen con las condiciones base, solamente !ue necesario aplicar el a#uste por el cambio en elanc"o de carril. En la /abla se resumen los resultados de la ?(.

Ta0"a (' @ar!7#tros d# an!")s)s +ara @a*).)*o &'

?uente- estudio de tr>!ico Cone4i%n Paci!ico <, in!orme proyecciones !inales abril <6; steer davies gleave.



Ta0"a ((' V%L +ara d).#r#nt#s an*8o d# *arr)" +ara #" *aso d# #st,d)o

?uente- elaboraci%n propia.

9'('& A1,st# 2o",7#n 2#8)*,"ar +ro6#*tado

Para la aplicaci%n del método es necesario reali$ar el c>lculo de los volmenes de transito por "ora carril. @e acuerdo con el estudio de tr>nsito, se toma una distribuci%n igual en cadadirecci%n. +e de!ine el volumen por "ora, el per!il "orario de tr>!ico enseña &ue los volmenes seconcentran en un periodo de < "oras, para el &ue se observa una tendencia constante, con unleve incremento entre las B-66 y las 5-66.Con base en lo anterior se de!ine &ue en la "ora demayor demanda se tiene el 6= del volumen diario.

@ados los ba#os volmenes ve"iculares &ue se presentan se asumir> un ?GP típico de estascondiciones de 6.9;. En cuanto al !actor de a#uste por la presencia de ve"ículos pesados elmétodo de!ine un valor de EC) de <.;6 para terreno ondulados y 1.;6 para terreno montañoso. ' partir de estos datos se calcul% el a#uste por presencia de ve"ículos pesados.

En cuanto al a#uste por la poblaci%n de conductores, se tomara un valor de .66 para todas lasunidades de diseño ya &ue no se especi!ica mayor presencia de ve"ículos recreacionales. (a/abla < resume el a#uste del volumen ve"icular 0ve"ículos e&uivalentes"oracarril3 y losresultados para cada unidad de diseño.

Ta0"a (&' A1,st# 2o",7#n 2#8)*,"ar +or ,n)dad d# d)s#o


9'('/ V#"o*)dad #st)7ada 6 d#ns)dad

En la /abla se establecen las ?( de an>lisis para cada unidad, dado &ue el P es menor a166ve""oracarril, E corresponde a la ?( de an>lisis para las tres unidades, siendo así E

igual a 56.667m" para los anc"os de carril de 8.B; y 8.8;m, y 9<.667m" para carriles de 8.6;m.(os resultados se enseñan en la /abla 8.

9'('5 N)2#" d# s#r2)*)o

Una ve$ de!inida la densidad en ve"ículos e&uivalentes por 7il%metro para cada carril y lavelocidad a !lu#o libre se de!ine el nivel de servicio. En la /abla 8 se presentan los resultadosdel nivel de servicio por unidad de diseño.



Ta0"a (/' D#t#r7)na*)-n d#" NS +or an*8o d# *arr)"'


Como resultado del anterior an>lisis se "a encontrado &ue para volmenes ve"iculares ba#oscomo es el caso de la vía en estudio, una reducci%n en el anc"o de carril no tiene mayoresrepercusiones sobre el nivel de servicio de la vía. Jegger et al 0<6653 encontraron &ue el anc"ode carril tiene una sensibilidad moderada sobre el c>lculo del nivel de servicio en víasmulticarril, y &ue para volmenes de ba#a demanda la densidad no presenta mayores incrementoscon la disminuci%n del anc"o de carril, permitiendo mantener un nivel de servicio %ptimo sobre

la vía.9'& An!")s)s d# S#3,r)dad

'nali$ada la metodología para el c>lculo de la accidentalidad se procede a reali$ar ladeterminaci%n para la vía doble cal$ada ob#eto de estudio, en la misma, como se nombr%anteriormente se evaluar>n tres tramos, debido a &ue el /P@ registrado sobre el segmento, asícomo las condiciones geométricas relacionadas son "omogéneas en su e4tensi%n.

@e igual manera es vital recordar &ue el an>lisis busca evaluar la variaci%n de la accidentalidadsegn una reducci%n secuencial del anc"o de carril, con el !in de determinar mediante esteestudio un anc"o de carril al &ue se denominar> %ptimo debido a &ue no incrementa de manerasigni!icativa la accidentalidad y permite a través de este un a"orro signi!icativo de la inversi%n

en construcci%n.'"ora bien, como se ilustr% en la metodología anteriormente e4puesta, el anc"o de carril seevala para cuatro casos, los mismos &ue este estudio tomo en cuenta para la determinaci%n de laaccidentalidad y el establecimiento de un anc"o LoptimoM reducido.

En la /abla 1 se enseñan los par>metros evaluados para cada uno de los segmentos así como elresultado !inal de la accidentalidad promedio esperada para el año <61;. En dic"a tabla podemosobservar los coe!icientes seleccionados segn la metodología descrita para cada uno de los!actores. Es necesario precisar &ue el !actor de calibraci%n &ue busca especi!icar laaccidentalidad segn las condiciones locales es .66 debido a la !alta de in!ormaci%n deaccidentalidad relacionada con la $ona de estudio, sin embargo se de#a e4presado &ue este valor

deber> ser mayor a la unidad debido a las condiciones benévolas &ue contemplan los manualesde diseño americanos &ue se basan de igual manera en las condiciones especí!icas de lageomor!ología norteamericana.



Ta0"a (5' R#s,"tados a**)d#nta")dad *aso d# #st,d)o'

?uente- Elaboraci%n propia

eali$ado el proceso de estimaci%n de accidentalidad, el cual es muy somero en términos de

especi!icidad, puesto &ue no indica el tipo de accidente y el nivel de severidad, ya &ue el mismose podr> evaluar en estudios posteriores con las proporciones encontradas con datos reales de la$ona, es posible estimar una curva &ue muestre el comportamiento de la accidentalidad con!ormese reduce el anc"o del carril. Es así como se construye la Error- e!erence source not !ound en la&ue se puede observar la sensibilidad en el aumento de la accidentalidad sobre reducciones entre8.B;m y 8.8;m versus la sensibilidad en el aumento de la accidentalidad en el rango de anc"osde Carriles menores a 8.8;m donde se observa un aumento considerable de la accidentalidad.

B CONCLUSIONES

'plicando la metodología e4puesta para el caculo del N+ en vías multicarril, la modi!icaci%n enel anc"o de carril solamente presenta repercusiones en la ?( &ue se desarrolla en las

condiciones en operaci%n, "aciendo &ue esta se redu$ca con la disminuci%n del anc"o. @e losvalores observados en la /abla se evidencia &ue estas variables no presentan una relaci%nlineal. 'un&ue el rango de an>lisis en el método est> limitado a una disminuci%n de 6.B6m a partir del valor ideal de 8.B;m, es posible establecer &ue con una reducci%n de 6.86m en el anc"odel carril, para una velocidad de diseño est>ndar en Colombia de 567m" y ba#o condiciones base para las dem>s variables, no presentara cambio en la de!inici%n de la ?( de an>lisis, puesto &ueal aplicar el a#uste el resultado es una ?( de 9B.A17m", valor para el cual la ?( de an>lisise&uivale a 567m". Una reducci%n mayor conllevaría a pasar una ?( menor.



'l respecto del componente de seguridad vial es posible concluir &ue si bien la reducci%n delanc"o del carril implica un aumento en la accidentalidad, este valor, relacionado a la reducci%n"asta 8.8;m es posible mitigarlo por medio de medidas adicionales &ue contemple la utili$aci%nde dispositivos electr%nicos de control de velocidad y me#oramiento de las condiciones deiluminaci%n, par>metros asociados a la operaci%n de la vía &ue involucrarían !actores adicionales

en la ecuaci%n general de estimaci%n de la accidentalidad y podrían, ba#o modelacionesadicionales, indicar una disminuci%n de este !en%meno.

(a estimaci%n de la accidentalidad utili$ada en el estudio de caso es una primera apro4imaci%n lacual tendr> &ue ser pro!undi$ada por medio de un estudio &ue involucre la recolecci%n y an>lisisde accidentalidad sobre el corredor a evaluar, y permita, adem>s de estimar datos totales deaccidentes, discriminarlos por tipo y nivel de severidad con el !in de &ue esta in!ormaci%ndetallada sea cuanti!icable econ%micamente y permita establecer a"orros en materia de prevenci%n por medio de dispositivos relacionados a la seguridad vial.

El an>lisis econ%mico &ue se realice en paralelo a las determinaciones técnicas evaluadas por medio de este estudio deber> contemplar el costo adicional &ue implica &ue la accidentalidadaumente y posteriormente el costo &ue se disminuye con!orme se implementan medidas de protecci%n por medio de dispositivos puntuales ubicados sobre la vía.

?inalmente tomando un anc"o de carril de 8.8;m, de!inido como la reducci%n adecuada sinalteraciones nocivas sobe la operaci%n ve"icular, se tendr> para el caso de vías doble cal$adauna reducci%n en el anc"o de la secci%n transversal de .<6m en total. ' partir de esto se reali$oel modelo en 8@ de la vía utili$ando el so!tKare 'utoC'@ CII( 8@, para un tramo de la vía de;.667m encontrando una reducci%n apro4imada de 1,6= en el volumen de tierras despla$ado para lleno y corte, y un a"orro del 5.<= en la estructura de pavimento. Estos valores varian deacuerdo a las condiciones del terreno, sin embargo, revelan una reducci%n considerable de lascantidades para construcci%n y por ende de la inversi%n. Ftras cantidades sobre las cuales se presenta una reducci%n directa en el costo de la in!raestructura son las plata!ormas de los puentes

y el tratamiento de taludes.9 RE%ERENCIAS

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Download - Evaluación Tecnica y Economica Del Ancho de Carril Den Vías Doble Calzada en Colombia

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