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Ingenierfa de TransitoFundamentos y aplicaciones

8a. Edici6n

- au ores:

Rafael Cal Y Mayor Reyes Spindola tlngeniero Civil, Llniversidad Aut6noma de Mexicolngeniero de Transite, University of Yale, ew Haven, Connecticut, U.S.A.Fundador de Cal y Mayor y Asociados, S.c., Mexico, D.F.

James Cardenas GrisalesIngeniero Civil, Universidad del Cauca, Popayan, ColombiaMaestro en Ciencias en Ingenieda de Transite, University of Maryland,College Park, Md, U.S.A.Profesor titular, Universidad de Valle, Cali, Colombia

Partic~aci6n especial (capitulo 16):Ing. Angel Alceda Hernandez

Participacion especial (capitulo 17):Ing. Osear Salcedo Yusti

Pr6logo:Ing. Guido Radelat Egiies

Coordinador de la edici6n:L.D.G. Antonio Peralta Arellano

Disefio y diagramaci6n:L.D.G. Dulce Karina Zaldivar Calderon

Trazos tecnicos:Ing. James Cardenas GrisalesTee. Walther Delgado Melo

Fotografia:Sr. Hugo TeIlez Gutierrez

©2007 ALFAOMEGA GRUPO EDITOR, S.A. de C.V.Pitagoras 1139, Col. Del Valle, 03100 Mexico, D.F.

Miembro de la Camara Nacional de la Industria EditorialRegistro No. 2317

ISBN:970-15-1238-3EAN13:9789701512388

Octava edicion: Mexico, enero 2007

Esta obra cs propiedad intelectual de su autor y los derechos de publicacion en lenguaespanola han sido legalmente transferidos al editor. Prohibida su reproducci6n parcial 0 totalpor cualquier medio sin permiso por escrito del propietario de los derechos del Copyright.

Impreso en Mexico - Printed in Mexico

IV

Presentaci6n

2006 es el afio en que la empresa Cal y Mayor y Asociados celebra su treintaaniversario, situacion que motive la actualizacion y redisefio de este libro y da paso alaoctava edicion del mismo ; esta apoyada en las versiones que se publicaron en los afiosde 1962,1966,1972,1974,1978 Y 1982, todas ellas escritas por el Ingeniero RafaelCal y Mayor Reyes Spindola, pionero en America Latina de la Ingenieria de Transitey fundador de la empresa, y en la version de 1994 en la que ya intervino ellngenieroJames Cardenas Grisales. A el se le encomendo nuevamente la tarea de actualizar ellibro. Es menester mencionar que una vez mas, el Ingeniero Cardenas dando muestrade su conocimiento, profesionalismo y capacidad academica, logra un excelente trabajode modernizacion de esta obra.

El conocimiento acumulado en las diferentes versiones, la invaluable intervencionde James Cardenas como coautor, la participacion especial del Ingeniero Angel AlcedaHernandez y las aportaciones de un nutrido numero de especialistas de distintas areasde la empresa Cal y Mayor y Asociados, han hecho de esta octava edicion, un librofundamental para la consulta y el desarrollo de las personas vinculadas a la Ingenieriade Transite. Estudiantes, ingenieros, educadores, legisladores y administradores, entreotros, encontraran en estas paginas informacion muy completa sobre las distintastecnicas que se aplican en dicha rama de la ingenieria.

As! tambien, fiel a su origen y como su autor 10 deseaba, este texto seguira sirviendocomo apoyo academico en las carreras de ingenieria e incluso a nivel posgrado; en lapresente edicion se ha ampliado y profundizado en su contenido, renovado el disefioy las imagenes, trazado nuevos esquemas y colocado ejemplos mas acordes con larealidad actual. En otras palabras, se ha traido al presente este libro ya clasico en elmundo de la ingenieria.

Patricio Caly Mayor Leach, 1.c., M.B.A.Presidente de CaJy Mayor y Asociadas

v

Agradecimientos

Cal y Mayor y Asociados, S. C.

A manera de sencillo reconocirniento agradece a todas las personas, empresas einstituciones que par ticiparon y/ 0 aportaron informacion para la actualizacion de estelibro.

De manera muy especial al lng. Oscar Salcedo Yusti, vicepresidente de la empresapor conformar, coordinar y supervisar al equipo de profesionales que dieron forma aeste esfuerzo.

Al Ing. James Cardenas Grisales, quien nuevamente asurne el reto de actualizar estaobra, realizando una labor invaluable al dejar plasmada toda su experiencia profesional,siendo coautor dellibro.

Allng. Angel Alceda Hernandez por escribir el capitulo dieciseis Transporte Publico,y compartirnos su amplio conocimiento en el tema.

Allng. Guido Radelat Egiies persona que goza de gran reconocimiento en el mediode la ingenieria y que prologa este trabajo.

Al lng. Gustavo Manzo Garda quien enriquece el capitulo siete Dispositivos para e1control del transito,

Allng. Enrique Gonzalez Prado por dirigir al equipo de edicion, disefio y fotografia,que da cuerpo a este trabajo.

Al personal directivo que nos perrnitio y apoyo la participacion de integrantes desus diferentes areas de especialidad:

lng. Marcos Nogueron EspinosaDirector de Consultorla

VI

lng. Luis Rosales CorreaDirector de Itiqenieria

lng. Marco Antonio Hinojosa HinojosaDirector de Sudamerica

Al grupo de especialistas integrantes de la empresa quienes con sus ampliosconocimientos en diversos temas de la ingenieria, logran hacer de esta octava edicionla mas completa version dellibro lngenieria de Transite:

lng. Mauricio Alamillo De lbarrolalng. Oscar Ivan Aristizabal OcampoIng. Nicolas Cortes MalaponIng. Gabriel De la Flor FuentesIng. Hector Diaz CabreraIng. Geovanni Infante MalagonIng. Sergio Lugo Serratolng. Jenny Maritza Landaeta Espinosalng. Wilder Martinez Riafiolng. Jose Alejandro Saniger Alba

A especialistas extern os que tambien aportaron sus conocimientos:

lng. Andres Felipe GuzmanArq. Miguel Angel Torres Soto

Y a toda la gente que de alguna forma u otra logro con su esfuerzo entusiasta queeste proyecto llegara a un feliz terrnino.

VII

Pr61ogo

El 0 mundial cada vez mas acelerado y globalizado, ha hecho del transportede hie -.' per onas una necesidad creciente que requiere soluciones eficaces eintegral s. El rapido incremento poblacional concentrado en zonas urbanas, losextraordinario avance tecnologico en la fabricacion de vehiculos, las necesidades demovilidad ~-la atencion eneralmente deficiente de los sistemas de transporte publicode pasajero la mejona en 10 nivele de ingre 0 de las personas y las facilidadescreciente para adquisicion de vehiculo privado ,pre ionan dia tras dia por una mayoroferta vial y por eficaces sistemas de control del transito.

En el acuerdo que no se puede crecer en oferta de infraestructura y de servicios ala misma tasa de la demanda de espacio publico y de sistemas de control, es obvio quese genera un rezago que propicia condiciones adversas para la sociedad, al traducirse encongestion, en accidentes y en influencia negativa al ambiente, que de manera aceleradacontribuyen al deterioro de la calidad de vida de las personas. La ingeniena de transitojuega un papel impor tante dentro de este contexto, al ser una rama que busca hacerestos desplazamientos de manera segura, fluida y con el menor impacto ala sociedad.

Gran parte de la teoria y de los textos de ingeniena de transito han sido elaboradosen paises de gran capacidad econornica y con mejores esquemas de organizacion, conposibilidad de inversiones cuantiosas tanto para incrementar la oferta requerida comopara invertir en sistemas de control avanzados y en otros elementos colaterales degran importancia, como son: legislacion - control- capacitacion - cultura ciudadana.Sin embargo, la realidad de nuestros paises es diferente y estos aportes "foraneos", enla mayoria de los casos no son aplicables directamente a los paises latinoamericanos,en donde la escasez de recursos es un factor constante, que obliga al ingenio y a laaplicacion de medidas austeras que garanticen un alto grado de efectividad.

La octava edicion del libro "Ingenieria de Transite, fundamentos y aplicaciones"es un material ambicioso, exquisitamente estructurado, muy complete y util, el cualcon el solo hecho de estar escrito en lengua espanola y adecuado a las condicioneslatinoamericanas, atiende de inmediato las necesidades de una region avida deconocimientos, necesitada de herramientas y de aplicaciones practices.

VIII

En la octava edicion dellibro se introducen varios elementos que 10 hacen muyespecial y que garantizan su exito y el beneficio que generad. a la sociedad profesional.Uno de ellos es que se haya escrito con el auspicio de la empresa mexicana Cal y Mayory Asociados, S.C. con vasta experiencia profesional en Mexico, Centro y Sudamerica,que cuenta en su equipo de trabajo con profesionales de diversas nacionalidades. Otrofactor fundamental es la coautoria dellibro, que al igual que la edicion anterior estuvo acargo del lng. James Cardenas Grisales, reconocido especialista en la materia, consultorinternacional y acadernico de importantes universidades del continente. Un elementorelevante adicional 10 constituye la colaboracion y aportaciones de profesionales delmedio latinoamericano, que contribuyen a darle mayor riqueza allibro y a convertirloen un material de gran utilidad y beneficio para ser aplicado con alta efectividad ennuestro entorno.

La octava edicion dellibro "Ingenieria de Transite, fundamentos y aplicaciones"tiene, adernas, otra caracteristica especial que 10 distingue de todas las edicionesanteriores: la renovacion total del capitulo de transporte publico. Para su desarrollose conto con la valiosa colaboracion del lng. Angel Alceda Hernandez, profesional convasta y reconocida experiencia en el tema del transporte, quien le dio un enfoquerenovado y practice a este trabajo, logrando que en un solo capitulo, el usuarioobtenga una vision precisa y amplia del contexto integral del transporte publico, desdeuna optica general de los diversos sistemas existentes, repasando sus caracteristicasimportantes, hasta presentar de manera sucinta pero muy completa, la metodologiabasica para realizar los diversos estudios y analisis del transporte publico.

Ellibro lngenieria de Transite de Rafael Cal y Mayor publicado por primera vez en1962 y sus posteriores ediciones, han llenado un vado sensible en el medio profesionalde la ingenieria de transito , 10 que Ie ha permitido convertirse en el libro guia endiversos sectores: estudiantil y academico; profesionales, autoridades y tecnicos quehan encontrado gran utilidad en el libro, Asirnismo, se ha constituido en el texto deuniversidades en donde se aplica en niveles de pregrado y de posgrado. Luego derevisar con detalle la Octava Edicion, no queda duda que seguira siendo ellibro porexcelencia y que su aplicacion se extendera e intensificara.

En su octava edicion ellibro presenta en sus primeros capitulos una vision generalque va llevando allector por una reflexion conceptual sobre el problema del transitoy su solucion; por el' concepto del transito como un componente de la ingenieriade transporte; por el papel que desempefia cada uno de los elementos empleados:usuario - vehiculo - sistema vial; y por la interrelacion funcional y operativa que segenera entre ellos. En los capitulos intermedios y finales, el libro trata temas muyespecializados como dispositivos de regulacion, volumenes, velocidades, congestion,

IX

estacionamientos, accidentalidad y otros, tratados de manera concienzuda y clara, conun detalle metodolopico que permite al usuario dellibro entrar en la profundidad de lateoria de cada uno de estos temas, pero a su vez, permitiendole salir a la superficie conla capacidad de desarrollar aplicaciones practicas. Apoyado adem as con una variedadde ejemplos y problemas propuestos que se plantean en cada capitulo ellibro redondeasu contenido.

Concluyo manifestandoles mi fume conviccion sobre la calidad , actualidad yutilidad de la octava edicion de este libro, el cual tengo el gusto de prologar, con laabsoluta seguridad de que llegara a satisfacer las necesidades de los medios academicos)' profesionales, y se conver tira en un excelente aporte a la sociedad en general, puesde su adecuado estudio y de la aplicacion de sus fundamentos, se generaran grandesbeneficios que contribuiran a reducir la congestion, la accidentalidad y a minimizar elimpacto negativo al ambiente.

Dr. Guido Radelat Eqiies.

x

Introducci6n

La infraestructura del sistema vial es uno de los patrimonios mas valiosos conel que cuenta cualquier pais, por 10 que su magnitud y calidad representa uno de losindicadores del grado de desarrollo del mismo. En los ultimos afios, con el aumentocada vez mayor del parque vehicular, la circulaci6n en las calles y carreteras se hatornado mas compleja, motivo por el cual, cobra gran importancia la realizacion deanalisis operacionales mas detallados de los sistemas viales, donde es precisamentela INGENIERiA DE TRANSITO, aquella rama de la ingenieria, la llamada a tratar estosaspectos.

Los Ingenieros de Transite han podido demostrar la conveniencia de emplearsimultaneamente la vigilancia, la educaci6n y la ingenieria en el logro de la meta deuna circulaci6n segura), eficiente. De alli que, la mejor manera de utilizar la Ingenieriade Transite consiste en estructurar planes adecuados, practices y bien meditados paramejorar la seguridad y la movilidad de los flujos vehiculares, sobre todo en areascriticas, donde la interaccion con otras disciplinas es fundamental.

Continuando con la idea original, desarrollada en las ediciones anteriores,relacionada con la difusi6n de esta materia )' acorde con los avances tecno16gicosy cientificos del momento, la actual edicion de la obra INGENIERiA DE TRANSITO:Fundamentos y Aplicaciones, presenta los nuevos enfoques del analisis operacional de lacirculaci6n de autom6viles por calles y carreteras, que sustentan a esta rama de laingenieria como una profesi6n dinamica.

Para lograr este objetivo, esta 8" edici6n se ha realizado, abordando cada temamediante su sustentaci6n te6rica y conceptual de facil comprension, desarrollando unadiversidad de ejemplos tipicos como una aplicaci6n directa de la teoria, y seleccionandouna serie de problemas propuestos al final de cada capitulo con el objetivo de que seanresueltos por ellector como una practice final. En este sentido, se vierte en este libro,la experiencia profesional y academica ganada en este campo, dandole un enfoquepedag6gico.

Los capitulos 1 y 2, Antecedentes historicos y el Problema del transito y su solucioti, danal lector un amplio conocimiento de los antecedentes del problema del transito, atraves de la evoluci6n hist6rica de las carreteras, las calles, el transporte y el vehiculoautomotor. Con el proposito de entender los problemas de transito, se realiza unainterpretacion de manera grilica y analitica de los dos elementos que la originan: lademanda vehicular y la oferta vial. Como corolario del planteamiento presentado se

XI

deduce la causa del problema, los factores contribuyentes y las posibles soluciones parael necesario intento de contrarrestar el problema.

El capitulo 3, Transporte y Transite, ubica la ingenieria de transito dentro del contextode la ingenieria de tran porte, 10mismo que el proyecto geometrico. Se conceptualizade una manera muy general )' clara sobre la estructura basica del transporte, sus sistemas)' modos, para finalmente arribar a los alcances de la ingenieria de transito como tal.

Los capitulos 4,5 ·6, Usuario, Vehiculo y Sistema vial, presentan un cuadro ampliode los elementos basicos que hacen que se produzcan los flujos de transito y, que por10tanto interactuan entre S1. Cada uno es analizado en detalle, 10que permite conocermejor sus caracteristicas )' comportamiento dentro de la corriente vehicular.

El capitulo 7, Dispositivos para el control del transito ; realiza una presentaci6ndetallada de las sefiales preventivas, restrictivas e informativas, de las marcas sobreel pavimento, de los dispositivos para proteccion en obras y de los semafcros. Lapresentacion de los temas se apoya en el Manual de Dispositivos para el Control delTransite en Calles y Carreteras de 1986, en el Manual de Sefialamiento Turistico y deServicios de 1992, en la Normativa para la Infraestructura del Transpor te de 1999-2001 Y en la Normativa Oficial Mexicana sobre Sefialamiento Horizontal y Verticalde Carreteras y Vialidades Urbanas de 2003; todos ellos, editados por la Secretaria deComunicaciones yTransportes de Mexico)' actualmente vigentes.

Vo1umende transito , tratado en el capitulo 8, define de manera clara el volumen, latasa de flujo, la demanda y la capacidad. Tambien analiza las caracteristicas espacialesy temporales de los diferentes volumenes de transito, sean estes totales, promediosdiarios u horarios. Se estudia su distribucion, composicion, variaci6n, ajuste ypron6stico futuro. Para la estimacion de los volumenes de transito futuros, se presentanlos metodos de regresi6n matematica para ser aplicados a las series historicas de losvolumenes de transito.

El capitulo 9, Velocidad, analiza su distribucion espacial )' temporal, como unode 10s indicadores mas importantes de la calidad de operacion vehicular. Se estudiande manera detallada todos los diversos tipos de velocidad como 10 son la de punto,1a instantanea, la media temporal, 1a media espacial, la de recorrido, la de marchay la de proyecto. Se hace especial enfasis en los estudios de velocidad de punto y derecorrido,

El tema del capitulo to, Analisis del flujo vehicular, a traves del analisis de lasvariables de la corriente de transito: flujo, velocidad )' densidad, per mite entenderlas caracteristicas y el comportamiento del transito de una manera continua comoun fluido, al igua1 que incorpora su caracteristica aleatoria. A este respecto, se dan aconocer una serie de modelos maternaticos que relacionan las variables del flujo y quepermiten caracterizarlo.

En el capitulo 11, Analisis de 1a congestion, se aborda de manera grafica )' analiticaeste problema, en respuesta a que uno de los objetivos de los ingenieros de transito

XII

y transporte es el de planear, disefiar y operar sistemas viales, de tal manera que lasdemoras inducidas en los usuarios sean minimas. Se expone el significado analitico de lacongestion y se realiza el analisis deterministico del congestionamiento en interseccionescan semaforos y en cuellos de botella, 10 mismo que el analisis probabilistico de estefenomena como filas de espera. .

El capitulo 12, Capacidad vial, analiza la capacidad y el nivel de servicio de loselementos componentes del sistema vial, rural a urbano, conociendo sus caracteristicasfisicas 0 geometricas, los flujos de transito y los controles, bajo una gran variedadde condiciones prevalecientes e ideales. Con el proposito de introducir al lectoren este tema, se tratan los componentes mas importantes del sistema vial, como 10son las autopistas, las carre teras de carriles multiples, las carreteras de dos carrilesy las intersecciones can semaforos, realizando analisis de operacion, proyecto yplaneamiento. Para tal efecto, los analisis de capacidad y niveles de servicio se apoyanen la metodologia del HCM 2000 (Manual de Capacidad Vial del TransportationResearch Board).

La Semciforizaci6n, estudiada en el capitulo 13, presenta todos los aspectos delos semaforos como dispositivos de control y la necesidad de ellos. Se desarrolla elprocedimiento de calculo de la longitud del ciclo optimo y la distribucion de sus tiemposen las diferentes fases adoptadas. Se dan a conocer los principios fundamentales para lacoordinacion de semaforos y las caracteristicas generales de los semaforos accionadospar el transito, Asi mismo, se describen de manera generallos principales programasde compute, actualmente de usa universal, que en gran parte tienen que ver can elanalisis de la operacion de las intersecciones can sernaforos, consider adas estas comouno de los elementos de cualquier sistema vial que mas incide en la movilidad.

En el capitulo 14, Estacionamientos, se presenta una introduccion de la operacionde los estacionamientos en la calle y fuera de la calle en lotes y edificios, tanto en10 referente a su oferta como a su demanda. Se dan normas generales y tipos deestacionamientos a utilizar.

El capitulo 15, Accidentalidad, proporciona al lector un panorama global dela magnitud del problema a traves de datos estadisticos de accidentes, nacionalesy mundiales. Para medir su gravedad se definen diferentes indices, 10 cual permitetener un diagnostico, realizar comparaciones y desarrollar programas para prevenirlosa aminorarlos. Se presenta una introduccion sobre las Auditorias de Seguridad Vial(ASV), como un proceso de tipo proactivo que busca anticiparse a la ocurrencia delos accidentes, aplicadas en todas las etapas del proyecto, desde su concepcion hasta supuesta en operacion.

El capitulo 16, 'Iransporte publico, da allector una idea general de 10 que se debeconsiderar del transporte publico, dentro de los estudios tecnicos relacionados canel transito, Se describen los diferentes tipos de transporte, la forma de cobra alasusuarios, su viabilidad economica y su sustentabilidad. De igual manera se presentan,

XIII

dentro de un contexto metodologico, las principales vertientes del transporte como 10son: el transporte urbano y suburbano de pasajeros, el transporte foraneo de pasajerosy el transporte de bienes. En 10 referente a sistemas de transporte masivo, se presentauna resefia historica del Tren Metropolitano de la Ciudad de Mexico, conocido por elnombre de Metro.

Por ultimo, en el capitulo 17, se hace una presentacion de la empresa Ca1y Mayory Asociadas, S. c., promotora de esta nueva edicion. Se presenta una semblanza de sufundador ellng. Rafael Cal y Mayor Reyes Spindola, de los lineamientos estratepicosde la empresa y de los diversos estudios que realiza y su relaci6n estrecha con elcontenido dellibro I GE fERiA DETRA SITO, como una excelente guia de conceptos,fundamentos y aplicaciones de esta rama de la ingenieda, que 10 convierte en unmaterial obligado de consulta en los sectores academicos y profesionales.

Rafael Caly Mayor Reyes Spindola tJames Cardenas Grisales

XIV

Contenido

Capitulo 1 Antecedentes Histor icos1. 1 Primeros caminos1.2 Evolucion del transporte

IS Capitulo 2 Problema del transito y su solucion2.1 Trazo de las carreteras y calles en uso2.2 Trazo urbano actual2.3 Progreso del vehiculo de motor2.4 Relacion entre la demanda vehicular y la oferta vial

2.4.1 Patron urbano2.4.2 Patron rural

2.5 Factores que intervienen en el problema del transito2.6Tipos de solucion2.7 Bases para una solucion2.8 Metodologia2.9 EspecializacionReferencias bibliognilicas

Capitulo 3 Transporte e ingenieria de transito3.1 Generalidades3.2 Definiciones3.3 Sistema de transporte

3.3. 1 Estructura del sistema de transporte3.3.2 Sistemas y modos de transporte

3.4 Alcances de la ingenieria de transitoReferencias bibliopraficas

• *

010104

09101111141516171923242628

2930313232353739

~ Capitulo 4- Usuario 414.1 Generalidades 424.2 Peaton 434.3 Ciclista 484.4 Conductor 504.5 Vision 514.6 Reacciones fisicas y psicolojricas 554.7 Distancia para detener un vehiculo 574.8 Problemas propuestos 71Referencias bibliognilicas 73

-'Capitulo5 Vehfculo 755.1 Registro mundial 765.2 Estadistica de mexico 805.3 Inspeccion del vehiculo 815.4 Caracteristicas de los vehiculos de proyecto 835.5 Radio y peralte de curvas 895.6 Problemas propuestos 100Referencias bibliogrificas 101

• Capitulo 6 Sistema vial 1036. 1 Generalidaes 1046.2 Clasificacion de una red vial 106

6.2. 1 Clasificacion funcional 1066.2.2 Sistema vial urbano 1086.2.3 Tipo de carreteras 110

6.3 Estructura de una carretera 1126.4 Especificaciones geometricas de las carreteras 1146.5 Desarrollo de las carreteras en Mexico 115Referencias bibliogd.ficas 120

",.Capitulo 7 Disposrtivos para el control del transito 1217.1 Antecedentes 1227.2 Clasificacion de 10s dispositivos de control 1247.3 Requisitos 1267.4 Sefiales preventivas 127

XVI

.•

7.5 Sefiales restrictivas 1297.6 Sefiales informativas 134

7.6.1 Sefiales informativas de identificacion 1347.6.2 Sefiales informativas de destino 1357.6.3 Sefiales informativas de recomendacion 1357.6.4 Sefiales de informacion general 1397.6.5 Sefiales informativas de servicios y turisticas 141

7.7 Sefiales diversas 1437.8 Marcas 1437.9 Dispositivos para proteccibn en obras 147

7.9.1 Sefialamiento horizontal 1477.9.2 Sefialamiento vertical 1477.9.3 Dispositivos de canalizacibn 150

7. 10 Semaforos 1517.11 Proyectos de sefialamiento tipo 155

7.11.1 Un caso particular 1557.11.2 Ejemplos de proyectos de sefialamiento 160

Referencias bibliogd.ficas 164

j Capitulo 8 Volumen de transito 1678.1 Generalidades 1688.2 Definiciones 168

8.2.1 Volumen, tasa de flujo, demanda y capacidad 1688.2.2 Volumenes de transito absolutos 0 totales 1708.2.3 Volumenes de transito promedio diarios 1718.2.4Volumenes de transito horarios 172

8.3 Uso de los volumenes de transito 1758.4 Caracteristicas de los volumenes de transito 178

8.4.1 Distribucion y composicion del volumen de transito 1788.4.2 Variacion del volumen de transito en la hora de maxima 179

demanda8.4.3 Variacion horaria del volumen de transito 1838.4.4 Variacion diaria del volumen de transito 1838.4.5Variacibn mensual del volumen de transito 185

8.5 Volumenes de transito futuros 1898.5.1 Relacion entre el volumen horario de proyecto y el 189

transito promedio diario anual

•

XVII

8.5.2 Relacion entre los volumenes de transito promedio 191diario, anual y semanal

8.5.3 Ajuste y expansion de volumenes de transito 1968.5.4 Pronostico del volumen de transito futuro 2028.5.5 Regresion matematica para el calculo de volumenes de 210

transito futuro8.6 Estudio de volumenes de tran ita 2238.7 Problemas propuestos 225Referencias bibliopraficas 229

~Capitulo 9 Velocidad 2319.1 Generalidades 2329.2 Antecedente 2329.3 Definicione 235

9.3.1 Velocidad en general 2359.3.2 Velocidad de punto 2379.3.3 Velocidad instantanea 2389.3.4 Velocidad media temporal 2389.3.5Velocidad media espacial 2399.3.6Velocidad de recorrido 2479.3.7Velocidad de marcha 2489. 3.8 Velocidad de proyecto 250

9.4 Estudios de velocidad 2509.4.1 Estudios de velocidad de punto 2519.4.2 Estudios de velocidad de recorrido 263

9.5 Problemas propuestos 271Referencias bibliograFicas 274

#' Capitulo 10Analisis del flujo vehicular 27510.1 Generalidades 27610.2 Conceptos fundamentales 276

10.2.1 Variables relacionadas con el flujo 27710.2.2 Variables relacionadas con la velocidad 28210.2.3 Variables relacionadas con la densidad 28310.2.4 Relacion entre el flujo, la velocidad, la densidad, el 290

intervalo )' el espaciamiento

XVIII

10.3 Modelos basicos del flujo vehicular 29310.3.1 Modelo lineal 29410.3.2 Modelos no lineales 305

10.4 Descripcion probabilistica del flujo vehicular 31010.5 Problemas propuestos 320Referencias bibliognilicas 325

- Capitulo 11Analisis de la congestion 32711.1 Generalidades 32811.2 Significado analitico de la congestion 32911.3 Elementos de un sistema de filas de espera 330l Lsl Analisis deterministico del congestionamiento 333

11.4.1 Analisis de intersecciones con semaforos con regimen 3330/0/1

11.4.2 Analisis de cuellos de botella 33911. 5 Analisis probabilistico de lineas de espera 343

11 .5. 1 Sistema de lineas de espera con una estacion de 343servicio

11.5.2 Sistema de lfneas de espera con varias estaciones deservicio

11 .6 Problemas propuestosReferencias bibliopraficas

• Capitulo 12 Capacidad vial12. 1 Generalidades12.2 Principios y conceptos generales

12.2. 1 Concepto de capacidad vial12.2.2 Concepto de nivel de servicio12.2.3 Condiciones prevalecientes12.2.4 Condiciones base 0 ideales

12.3 Criterios de analisis de capacidad )' niveles de servicio12.3.1 Criterios12.3.2 Niveles de analisis

12.4 Segmentos basicos de autopistas12.4.1 Niveles de servicio12.4.2 Caracteristicas basicas

346

349352

353354355355355356357357357360361362364

XIX

12.4.3 Analisis operacional12.4.4 Analisis de proyecto 0 disefio12.4.5 Analisis de planearniento

12.5 Carre teras de carriles multiples12.5. 1 Caracteristicas basicas12.5.2 Analisis operacional12.5 .3 Analisis de proyecto12.5.4 Analisis de planeamiento

12.6 Carre teras de dos carriles12.6. 1 Caracteristicas generales12.6.2 Condiciones base12.6.3 Niveles de servicio12.6.4 Segmentos bidireccionales12.6.5 Segmentos direccionales

12.7 Intersecciones con semaforos12.7. 1 Caracteristicas generales12.7.2 Niveles de servicio12.7.3 Metodologia de analisis operacional

12.8 Procedimientos computarizados12.9 Problemas propuestosReferencias bibliograficas

364376380382382382390390390390391392393403409409410411428429433

II> Capitulo 13 Semafor izacion13. 1 Generalidades13.2 Ventajas y desventajas13.3 Numero de lentes y caras13.4 Semaforos de tiempo fijo13.5 Distribuci6n de los tiernpos del semaforo

13.5. 1Terrninos basicos13.5.2 Calculo de 10s tiempos del semaforo

13.6 Coordinaci6n de semaforos13.6.1 Sistemas de coordinaci6n13.6.2 Diagrama espacio- tiempo

13.7 Semaforos accionados por el transito13.7. 1 Caracteristicas generales13.7.2 Control semiaccionado13.7.3 Control totalmente accionado

435436437438441444444446465465467469469471472

xx

13.7.4 Control volumen-densidad 0 adaptable13.7.5 Detectores

13.8 La nueva tecnologia13.8. 1 Sistemas computarizados de sernaforos13.8.2 Program as de compute

13.9 Problemas propuestosReferencias bibliograficas

• Capitulo 14 Estacionamientos14.1 Generalidades14.2 Definiciones14.3 Tipos de estacionamientos

14.3.1 Estacionamientos en la VIapublica14.3.2 Estacionamientos fuera de la via publica

14.4 Oferta y demanda14.5 Normas de proyecto

14.5.1 Estacionamientos fuera de la VIapublica14.5.2 Recomendaciones generales

14.6 Problemas propuestosReferencias bibliogdJicas

Capitulo 15Accidentalidad15.1 Generalidades15.2 Estudios de accidentes

15.2.1 Causas aparentes y reales15.2.2 Magnitud del problema

15.3 Causas de los accidentes15.4 Estadisticas de accidentes15.5 Analisis de los accidentes15.6 Programa preventivo15.7 Auditorias de seguridad vial

15.7. 1 Marco conceptual15.7.2 Fases de las auditorias de seguridad vial

15.8 Problemas propuestosReferencias bibliopraficas

--

473474475475476480483

485486486490490491492497497498501507

509510511511512516520521526531531532534535

XXI

Capitulo 16 Transporte publico 53716.1 Generalidades 53816.2 Tipos de transporte publico 54116.3 Transpor te publico urbano 54316.4 El funcionamiento del transporte como un todo 55316.5 Transporte publico foraneo 55416.6 El transporte publico irregular 55516.7 Otros medios de transporte 55616.8 Pros y contras del transporte publico 55716.9 Forma de cobro a los usuarios 55716.10 Viabilidad econornica 56016.11 Sustentabilidad 56116.12 Contexto metodologico 561

16.12. 1 El Transporte urbano y suburbano de personas 56116.12.2 El Transpor te foraneo de pasajeros 56616. 12.3 El transporte de bienes (carga) 56716.12.4 El caso de 10s taxis ·568

16.13 Reflexion pertinente 568Referencias bibliognlficas 570

Capitulo 17 Cal y Mayor 57117.1 Semblanza del fundador 57217.2 Cal y Mayor y Asociados 574

17.2.1 Vision 57517.2.2 Mision 57517.2.3 Valores empresariales 57517.2.4 Caracteristicas de liderazgo 57517.2.5 Politica de calidad 575

17.3 Tipos de estudios 57617.3.1 Estudio de aforos e ingresos en carreteras y autopistas 57717.3.2 Sistemas de administracion de transito 57817.3.3 Estudios de movilidad y transporte urbano 58117.3.4 Disefio geometrico y proyecto ejecutivo 583

XXII

1Antecedentes hist6ricos

Ingenierfa de Transite

Para empezar, se hara un breve repaso en la escala del tiempo para darnos cuentade como el vehfculo, que actualmente satura las calles y carreteras, se ha incorporadoa la vida cotidiana y la importancia que tiene hoy en dia. Algunos pueden pensarque el vehiculo que se observa todos los dias no constituye ninguna novedad y, sinembargo, se vera que su edad es insignilicante, comparada con la de las ciudadesy la de muchos cam:inos [II.

Seglin algunos antropblogos, basados en 10s estudios de restos humanos yreliquias arqueolbgicas, el ser humano existe sobre la Tierra cuando menos hace unos100,000 afios. Por 10svestigios dejados por 10sprimitivos, principalmente en 10svalles dealgunos nos del mundo como el ilo, el Eufrates y el Ganges, se supone que desdehace aproximadamente unos 10,000 afios el hombre llegb a conocer la agriculturay ernpezo a fijar su lugar de residencia, abandonando el nomadismo. Los estudiosarqueolbgicos dicen, sin embargo, que las antiguas civilizaciones florecieron hastahace unos 6,000 mos.

1.1 Primeros caminos

Mas tarde, con la invencion de la rueda, probablemente en Mesopotamia(Asia Menor), hace unos 5,000 afios, se orig:inb la necesidad de construir superficiesde rodamiento que permitieran la circulacion del incipiente transito de entonces. Loanterior se supone debido a que, en la Tumba de la Reina, en las minas de la ciudadde Ur, Mesopotamia 121, se encontraron carretas de cuatro ruedas, que datan del afio3000A.C.

En esa epoca, dos grandes pueblos -el Asirio y el Egipcio- :iniciaron el desarrollode sus caminos. Los :indicios de los primeros carninos, sefialan la existencia de una rutaentre Asia y Egipto. Los cartagineses, se sabe, construyeron un sistema de cam:inos depiedra a 10 largo de la costa sur del Mediterraneo, 500 A. C. Los etruscos (830-350A.C.) construyeron caminos antes de la fundacibn de Roma. El historiador griegoHerbdoto (484-425 A.C.) menciona que 10s cam:inos de piedra mas antiguos fueronconstruidos por el rey Keops de Egipto, para proporcionar una superficie de roda-miento al transporte de las :inmensas piedras dest:inadas a la ereccion de las piramides.

2"uecOA\AFNTOS y APLCACION~S

Antecedentes hist6ricos

- prirneros carninos construidos cientificamente aparecen con el advenimientoperio Romano. Cabe citar la mundialmente famosa Via Appia, de Roma a

HiorIrTmtum, ilustrada en el mapa de la figura 1.1, cuya construcci6n fue iniciada por- Claudius en el afio 312 A. C. La evidencia justifica el conceder el merito a los

nJlILlm()s:: por iniciar el metodo cientifico de la construccion de eaminos. Las culturas_~JaS de America, entre ellas la de los mayas (posiblemente antes de la era Cristiana),

de Mexico y norte de Centro America; la de los tolteeas, que se establecieron.1eseta Central, en Mexico, por el afio 752; los azteeas (que fundarontitlan, hoy Ciudad de Mexico, en el afio 1325), y los incas (1100 A.C.), en eldejaron huellas de una avanzada tecnica en la construcci6n de carninos,notables los llamados Carninos Blancos de los mayas. Estos ultimos, formados

erraplenes de uno y dos metros de elevacion, eran cubiertos con una superficiecaliza, cuyos vestigios existen actualmente nYucatan, Mexico.

Figura 1.1 Via Appia, de Rama a Hjd~unwm

Lo incas, en el Peru, realizaron verdaderas obras de ingenieria dada laidentada topografia de su suelo, para construir caminos que, aunque no destinados

ito de vehiculos, denotaban un movimiento importante. El imperio azteca, enico, pudo extenderse desde la costa del Golfo de Mexico hasta la zona costera delco, gracias a rutas trazadas por los indigenas. Las cr6nicas espafiolas de la epocaconquista (afio 1521) mencionan que la capital azteca estaba situada en una

al centro de un lago y que grandes calzadas la comunicaban con tierra firrne.- calzadas incluian puentes levadizos por la gran cantidad de barcas que cruzaban

un lado a otro.

FUNDAVENTOS Y APUCACIONFS3


1.2 Evoluci6n del transporte

A traves de los siglos se puede observar la evolucion que ha tenido el transito amedida que tambien evolucionan, tanto el camino como el vehiculo.

Durante los siglos I, II YIII de nuestra era, el Imperio Romano fue factor dominantepara la comunicacibn desde la Peninsula Iberica hasta China. Los siglos IV,V YVI yen ladeclinacion del Imperio, la desaparicion de la red caminera y el retorno ala bestia decarga. En el siglo VII el sistema feudal fuerza la reduccion de la poblacion y los viajes,y a mediados del siglo se abandona todo esfuerzo por conservar las rutas imperiales.Durante este siglo y el siguiente, el comercio vuelve a extenderse a traves de rutasterrestres, precedido por la invasion de los vikingos, desde el norte, y de los sarracenos,desde el sur.

Hasta el siglo IX la economia feudal, las guerras civiles y las invasiones, incluyendola de los turcos, contrarrestan los esfuerzos por extender el comercio y conservar lasrutas terrestres. El siglo X, iniciacion de la Edad Media, registra un incremento enla poblacion, en el comercio y, como consecuencia, mayor transito, influido principal-mente por los vikingos del norte, los mercaderes de Venecia y el renovado contactocon el Lejano Oriente. Las Cruzadas, que principian en el siglo XI, vienen a contribuirgrandemente a la apertura de muchos caminos y al incremento de la .poblaciony los viajes.

En el siglo XII las ciudades crecen extraordinariamente, emergiendo muchasnuevas vinculadas en forma estrecha con el comercio; su trazo es basicamente el decalles angostas agrupadas seglin una cuadricula geometrica. Dicho trazo, que algunosatribuyen a Hipodamo de Mileto, data de varios siglos antes de Cristo y se observa aunen las ruinas de algunas ciudades anteriores a la Era Cristiana. Las ciudades griegas deAsia se planearon como un tablero de ajedrez, introducidas por primera vez en Miletoal ser reconstruida despues de la derrota persa, en el afio 479 A. c., por Hipodamo [3].

Durante el siglo XIII la poblacion llega a un maximo, aumentando el transito en los malconservados caminos. Los caballeros armados contribuyen a conservar los caminosabiertos al transito de cabalgaduras y los religiosos brindan amparo al viajero.

Excepto Pads y algunas ciudades italianas, poco se hace para mejorar las calles dela rnavoria de las ciudades. En algunos casos se pavimentan las vias principales, pero, engeneral, no existen programas para mejorarlas. En el siglo XIV el aumento del transportey del transito llega a un maximo y, a la vez, se inicia una rapida reducci6n debido a laerosion social y econornica que mina la cimentacion de la sociedad feudal.

Hay varios factores que contribuyen a reducir el transito en los caminos, talescomo la poca proteccion a los viajeros, la multiplicacion de los asaltantes, la gran peste(1348-50) y la invasion de los turcos, en la parte sudoriental de Europa.

En elsiglo XV, la poblaci6n y el transito, restringidos hasta 1453 por la guerrade 100 afios entre Inglaterra y Francia, empieza a resurgir. En el siguiente siglo lapoblacion de -Europa se duplica y el transito se multiplica en razon directa, surgiendolos primeros mapas de caminos y reaparecen los vehiculos, los cuales habian sidodesplazados por el caballo y las bestias de carga; es decir, es hasta el siglo XVI en que

4P..JNDAMENTOS Y APLCACIONES


ehiculo vuelve a influir en la vida economica de Europa. A mediados de ese rnismo_ 0 los conquistadores espafioles inician la construccion de carninos en America comoedio para extender su colonizacion y explotacion de recursos en la ueva Espana.

Durante este siglo y el XVII, a pesar de una falta de gobiernos centrales que sepen por los carninos, siguen haciendose esfuerzos por mejorar algunos existentes

- multiplica el numero de vehiculos tirados por los animales. La industrializacion de~as regiones contribuve a aumentar el uso de los rnismos. La carreta fu~ introducida

America durante el siglo XVI por el espafiol Sebastian de Aparicio. El construyoprimera carretera del Nuevo Mundo, entre Mexico y Veracruz, aproximadamente

entre 1540 y 1550. Mas tarde construyo la carretera Mexico- Zacatecas, uno de cuyosuentes mas antiguos se muestra en la fotografia de la Figura 1.2, el cual esta localizado

a un kilometro de la carretera entre San Juan del Rio y Tequisquiapan, Queretaro, aunos 10 kilometros de esta ultima poblacion.

Fiqura 1.2 Puente amiBuo en ruta colonial Mexico-Zacatecas, 1561

El siglo XVIII marca la iniciacion de la Era Moderna. El transito se incrementacon grandes esfuerzos, debido al mal estado de los caminos. A su desarrollo contribuyeenormemente la introduccion del cobro de cuotas de peaje, que perrniten laconstruccion y conservacion de estos carninos. Esta practica se hace comun tanto enEuropa como en las colonias americanas. En los Estados Unidos el desarrollo de estoscarninos influye grandemente en la expansion del territorio y, a la vez, en su for tale-cimiento economico. En este siglo las diligencias dorninan el transito, extendiendobastante las zonas de influencia de la industria y el comercio.

El siglo XIX se inicia con un incremento inusitado de la poblacion y la "Epocade Oro" de las diligencias (1800-1830). Tambien, desde principios del siglo, empieza

FuNDAMENTOS Y APuCACIONES5

Ingenieria de Transite

a experimentarse _can vehiculos de autopropulsion, utilizando la fuerza del vapor.El ferrocarril de vapor inicia servicios comerciales en Inglaterra entre 1825 y 1830.

De 1837 a 1876 el ferrocarril progresa, se desarrolla y se coloca a lavanguardia de los medios de transporte, haciendo que los caminos queden relegadosa un segundo terrnino,

Con la aparicion del vehiculo de motor y por la tendencia a su uso privado, sefueron incrementando los problemas de transito urbano, debido a que paralelamentesurgieron los vehiculos de transporte publico. Asi, los sistemas de transporte ferreomasivo, como transporte publico, tuvieron sus odgenes en los tranvias, los cualesse desarrollaron en la segunda rnitad del siglo XIX, inicialmente propulsados poranimales y posteriormente con traccion mecanica, y para finales de ese mismo siglo yaoperaban con fuerza electrica [4J.

El tren subterraneo (metro) nacib hace mas de un siglo en Londres, Inglaterra,el lOde enero de 1863, que en aquel entonces era la ciudad mas poblada del mundo.En el periodo comprendido entre 1848 y 1873, la Gran Bretafia se convirtib en unode los paises de mayor libertad de comercio en toda Europa. Como reflejo de esaintegracibn de mercados que produjeron rapidos aumentos de productividad, nuevastecnologias de fabricacibn y desarrollo de la industria local, ciudades como NuevaYork y Chicago, construyeron el tren subterraneo (metro) en los aiios 1867 y 1882,respectivamente [41.

Las ultimas decades del siglo XIX yen la aparicion del autombvil con motor degasolina y renace el deseo de conservar en buen estado los carninos que habian sidoabandonados una vez mas.

Puede afirrnarse que el vehiculo de motor de combustion interna en la formaque se conoce actualmente, forma parte y nacio con el siglo XX. Al iniciar su vida yconsiderado como un artefacto de lujo y deporte, encontrb serios obstaculos por losmalos caminos y leyes anacrbnicas, ademas de la natural oposicion de las empresasy particulares habituados al ferrocarril y los carruajes tirados por animales, por 10 quehubo de esperar para su florecirniento hasta principios del siglo XX.

Como 10 hemos vivido, al final del siglo XX, el transporte en el mundo experirnentaimportantes cambios, influenciando grandemente la poblacion y tratando de adaptarseal crecimiento de la economia mundial, ala globalizacibn y al acelerado desarrollo dela inforrnatica.

Los nuevos sistemas de transporte del siglo XXI, deberan ser seguros, eficientes,integrados y en especial ambientalmente sostenibles. Pero el automovil como mediode transporte estara cuestionado, pues si se sigue con ese aumento tan vertiginoso,para atender a unos pocos usuarios, sera necesario tener mas calles y carreteras, quefinalmente terrninaran saturadas y ya no habra espacio para mas. Es aqui donde lasolucion que se nos avecina son los sistemas integrados de transporte publico, que tratende sustituir los actuales sistemas privados, fortaleciendo el uso de la bicicleta y laszonas peatonales en nucleos urbanos. Se hara mas uso de la electricidad, la electrbnicay los sistemas satelitales, y posiblemente el transporte ya no sera de superficiesino elevado.

6FLJNDAMENTOS Y APUCACIONES


cuanto al automovil, como medio de transporte, su tecnologia se apoyara en la651Illinucion del consumo de combustible, reduccion de emisiones contaminantes, mas.•••••• V'l":>hles, mas seguros y mas economicos, haciendo uso de la Hamada inteligencia:a-rifiri.1 y la simulacion por computador para tener modelos mas aerodinamicos que_rf:j!~canmenos resistencia al aire, con trazos mucho mas curvilineos y mas livianos .

. lviendo a 10 que se dijo en un principio: aceptemos que el hombre aparecioierra hace unos 100,000 afios; que hasta hace solo unos 10,000 afios conocio latura y que desde hace 6,000 aiios establecio los primeros centros de civilizacion.

ca imaginado una linea recta en la que, a escala conveniente, se representen 100,000ivididos en diez partes, habra que hacer la primera marca donde empieza la decima

ion dellado derecho, indicando 10,000 aiios, 0 sea la aparicion de la agricultura.rta distancia, a 6/100 del extremo derecho, se colocara otra marca para indicar

IDOS del establecimiento de las primeras civilizaciones. Ala mitad de la distanciala aparicion de la agricul tura y la epoca actual, es decir, a 5/ 100 del extremoho se pondra una raya indicando la aparicion de la rueda, hace aproximadamente

IDOS. Se sigue asi y al final de la escala, en una fraccion casi imperceptible como,000, se tendra que marcar la aparicion del vehiculo de combustion interna tal

o existe ahora ... hace tan solo 90 y tantos alios. Por 10 tanto, se puede conduir queehiculo es un juguete novedoso que se acaba de incorporar a nuestra vida diaria.

FUNDAIvIENTOS Y APUCACIONES7

ingenieria de Transite

Referencias bibliograficas

[1] Cal y Mayor, Rafael y Cardenas, James. Inoeoieria de Transito: Fundamentos y Aplicaciones. Septima

edicion, Alfaomega Grupo Editor, Mexico, D.F., 1994.

[2] American Association of State Highway Officials. Public Roads <if the Past. The First Roadbuilders,

pagina 9, 1952.

[3] Parkinson, ortbcote C. EI Esie Contra el Oeste. Circulo de Lectores, S.A., Barcelona, 1973.

[4] Secretaria General de Obras, Cornision de Vialidad y Transpor te Urbano, Sistema Metropolitano

de Transpor te , Departamento del Distrito Federal. Crecimiento de Puesta en Operacion de Redes de

Ferrocarriles Urbanos. Construccion del Metro, TO. 7, Ciudad de Mexico, Abril 1993.

8FUI\.OAMa-.-OS Y AR..CACIONES

2Problema del transito y

su soluci6n

l'1genieria de Transite

2.1 Trazo de las carreteras y calles en uso

Los constructores contemporaneos de carreteras son "descendientes" y hechurade los ingenieros de ferrocarriles. Estos estaban interesados principalmente en tenderuna base para los rieles, sabiendo que el movimiento de trenes seria controlado consefiales y que los conductores sedan disciplinados en cuanto a la violacion de las reglas.La intencion de los primeros constructores de carreteras destinadas a vehiculos decombustion interna, era la de proporcionar una buena superficie de rodamiento. Laactitud de muchos de ellos, puede restunirse en 10 siguiente: nosotros 1es proporcionamosuna carretera con superiicie lisa; si el automovilista es 10 szif1cientemente insensato para matarseuno a1 otro, eso es cosa de e1y no del proyectista de 1a carretera.

La mayoria de las carre teras y calles del mundo estan trazadas siguiendo las rutasde las diligencias y es comun observar que las velocidades de proyecto son superadaspor las de los vehiculos que actualmente las transitan. Sus caracteristicas de curvatura,pendiente, seccion transversal y capacidad de carga, corresponden, mas bien, a untransito de vehiculos lentos, pequefios y ligeros, como 10eran 10s vehiculos tirados poranimales y 10s primeros automoviles.

Muchas carre teras y calles actuales quedarian mal relacionadas al compararlas con10s caminos del Imperio Romano ... y en aquel entonces no existian los vehiculos deahara. Ademas, buena parte de las carreteras y calles consideradas de la Era Motorizada,fueron proyectadas para los vehiculos de hace 50 0 60 afios, y en ese lapse el vehiculode motor ha variado tanto, que ya esas carre teras resultan anticuadas y las calles,en ciertos casos, de acuerdo a su clasificacion funciona1 y jerarquia para una mayorcirculacion vehicular, podrian tambien ser obsoletas.

Hace 60 afios se proyectaba una carretera con velocidad de proyecto de 60 km/hY se consideraba avanzada; actualmente se considera conservadora una velocidad de100 km/h para hacer frente alas altas velocidades desarrolladas.

10FLNDAVENTOS Y AOUGACK)"ES

Problema del transito y su soluci6n

.2 Trazourbano actual

o iderese ahora el trazo de nuestras ciudades; no porque se haga de hecho unadiferenciacion entre carretera y calle, ya que se sabe que la una es continuacion

otra ino que las variables de entorno y la existencia de personas que interactuana calle como espacio publico, hacen la diferencia, 10 cual define condiciones

C!IiI)e(j;-l1epara el desplazamiento vehicular en las ciudades.actual conforrnacion urbana de las areas centrales corresponde a la de una

antigua crecida; a un patron de cuadricula rectangular, multiplicada. Los planesgura 2.1 muestran esquematicamente tal correspondencia, entre el trazo de laantigua de Pompeya y el trazo actual de la Ciudad Juarez, Mexico. Este trazo

que data de cientos de afios antes de la Era Cristiana, cuando solo habia vehiculos,w,:wfc'''por animales y cabalgaduras. Hoy, se insiste en cometer el error de conservar las

angostas, el trazo rectangular, trazo ... para cabalgaduras, no para la Era Motorizada.Casi todo intento de reforma urbanistica ha sido derrotado por intereses creados

era de particulares y autoridades. Pero adem as de eso, cuando se han proyectadociudades 0 nuevas secciones urbanas, especialmente en el Nuevo Mundo, no se

dado mucho en concebirlas ... jsobre la misma base de la cuadricula rectangular!cualquiera de las ciudades del mundo, el vehiculo moderno es para las autopistascilidades expresas donde se puede desplazar a grandes velocidades y los crucesa desnivel. En tal sentido, se tiene presente la seguridad de los habitantes y seen los accidentes fatales. Desde otro punto de vista, decir que el automovil puedelazarse a grandes velocidades por toda la ciudad, es anacronico ... no cabe ... estadel momento historico actual, donde se busca sistemas de transporte amigables en

cio urbanos dinamicos donde tambien se da priori dad al peaton, al ciclista yporte publico. En consecuencia, es necesario compatibilizar en el disefio

la velocidad de operacion de los vehiculos con la jerarquia y funcion del sistemaurbane.

2.3 Progreso del vehiculo de motor

En 1875, Sieafred Marcus (1831-1898) en Viena, conduce un autornovil delina [11. En 1876, Nicolas A. Otto, de Alemania, desarrolla la idea de comprimir elbustible en forma de gas, antes de la explosion. Su proyecto basico del motor

cuatro tiempos tiene actualmente uso mundial. En 1878, se registro en Estadosidos la primera patente para un motor de gasolina. En 1887, Gottlieb Daimler,Alernania, fabrica su primer automovil. En 1888 la Connelly Motor Company, deva York, puso en venta sus productos, siguiendole los automoviles Daimler y

_ ea en 1891 y 1892 [21. En 1894 se corre la primera carrera automovilistica entre)"Rouen, Francia. En 1895 se celebre la carrera de 100 millas entre Chicago y

rtyvil]e, EE. UU., ganando Duryea con velocidad promedio de 13 km/h. En ese- existian en Estados Unidos tan solo 4 vehiculos; [2] en 1896 habian ya 16 automoviles;

900 llego a 8,000 y para 1910 el numero se habia elevado a 468,500 vehiculos.

11Ft,NDM,IENTOS Y ADJ.ICACIONES


Figura 2.1 Trazo de las ciudades anti8ua J actual

12FUNDAMtNTOS Y APLiCACIONES


9 entre a Mexico el primer automovil [31. El auto era frances, marca."ID:l~~Belleville, hecho a mana en las fabricas de Cur vier, en Tolen. De 3 que.P'tlll ese afio ala poblacion de El Paso, Texas, este fue adquirido por el millonario__ •.•• Cue ta y llevado a Guadalajara. El que 10 condujo, Andres Sierra Gonzalez, 10-'!'B1tro como el automovil numero 1, en Monterrey, .L. el mismo afio.

hacer notar la enorme influencia que tuvo la Primera Guerra Mundial en".suT.ollo del vehiculo de combustion interna. Fue notable la ventaja que rnilitares

- ob ervaron en el vehiculo automotor, por 10 que se dio rienda suelta.,

uccion.impacto que recibio este medio de transporte puede verse claramente en el

_~mento tan extraordinario que ha tenido el numero de vehiculos a traves de los~ 10 muestra la tabla 2.1, considerando el total de vehiculos, que incluye

"liIlIlllo\iles, autobuses y camiones.

Tabla 2.1 Aumento de vehfculos a naves de los arios(autornoviles + autobuses + camiones)

Alios Mexico Estados Total en elUnidos Mundo

1895 - 4 -1896 161897 - 90 -1898 1 800 -1899 - 3,200 -

1900 8,000 -1910 - 468,5001920 9,239,161 -1924 42,858 17,612,940 -1930 87,665 26,531,999 -1940 145,708 32,453,233 45,422,4111950 302,798 49,161,691 63,200,5001960 802,630 73,901,500 121,541,2651970 1,773,868 105,096,603 226,167,5721979 5,683,484 148,778,235 364,443,4911989 7,795,000 183,468,000 536,278,5201990 10,165,715 193,057,376 553,321,1141995 11,961,930 205,427,212 632,277 ,5691996 12,395,935 210,441,249 648,321,1111997 13,245,240 211,580,033 664,271,0051998 14,278,739 215,496,003 681,423,2111999 15,126,784 220,461,056 697,097,9982000 16,508,142 225,821,241 712,871,1232001 18,337,659 235,331,381 727,144,4652002 20,049,318 234,624,135 744,543,5342003 21,238,641 236,760,033 760,323,251

Fuente: Institute ofTraffic Engineers. Traffic Engmeenng Handbook. 1950.Rojas Gonzalez, Guillermo. 'Coloril". Periodico 'Policia". 1955.Autom6villntemacional. Censo Mundial de Automotores. 1989.INEGI. Sintesis Metodo/6gica de las Estadisticas de Vehiculos de Motor. 2003.

Como puede observarse en la tabla, en 1898 se registraba el primer vehiculo enexico, mientras que en Estados Unidos ya se contaba can 800 vehiculos. A partir de

Fl.,NDA·Ao:NTO" Y AAJCAC,KNfS13


1940 se tienen registros comparativos con el total en el mundo, marcando en este afio"para Mexico 145,708 vehiculos, para Estados Llnidos 32,453,233 vehiculos y paratodo el mundo 45,422,411 vehiculos.Ya en el afio 2003, se registraron en el mundo untotal de 760,323,251 vehiculos, correspondiendole a Mexico 21,2 38,641 vehiculos(el2.79 %) Y a Estados Unidos 236,760,033 vehiculos (el 31.14 %).

Durante los ultimos 90 afios, practicamente desde 1910, el vehiculo de motor porsu incremento vertiginoso ha experimentado cambios extraordinarios. Inicio su vidasiendo un artefacto de Iujo y deporte, al que no se le daba mayor importancia; del quenadie imaginaba que llegaria a influir tanto en la economia del transporte.

Los cambios principales que ha sufrido el vehiculo de motor son basicamentelosde su potencia, velocidad y comodidad. A traves de ese periodo, la potencia delmotor de gasolina se ha incrementado en una relaci6n aproximada de 1 a 10. Natural-mente, aunada a esta potencia, el vehiculo ha adquirido mayor capacidad de carga. Sinembargo, la producci6n de autom6viles pequenos se ha incrementado y la demandade espacio vial, por la mayor cantidad de autom6viles, ha aumentado; asi rnismo, losvehiculos de transporte publico y los de carga han incrementado sus dimensiones. Enla actualidad un gran porcentaje de la carga es movida en camiones y una proporcionimpor tante de pasajeros son transportados en autobuses y automoviles. La velocidadde estos vehiculos tambien ha variado extraordinariamente. Si se recuerda que en 1895la carrera automovilistica entre Chicago y Libertyville fue ganada con un promediode velocidad de 13 ki16metros por hora, se vera el cambio si se la compara con elpromedio de velocidad de los ganadores de este tipo de justas deportivas en losultimos tiempos, con 250 y 350 kilbmetros por hora, como es el caso de la Formula 1.Tan s610 considerando las velocidades que desarrollan los modernos autom6vilescatalogados estandar, se ve que sus viajes normales pueden realizarse a la velocidad de120 kil6metros por hora, cuando no hay limitaciones por parte de la carretera.

En comodidad, los vehiculos han evolucionado para convertirse de un vehiculofragil, ruidoso, humeante y saltarin, en una prolongaci6n del sofa del hogar en el que,c6modamente sentado, sin ruidos y sin fatiga, el usuario recorre cientos de ki16metrosen una jornada.

Y finalmente, se puede decir que el vehiculo no solamente ha llegado al gradode las altas velocidades conocidas actualmente y de la enorme potencia de su motor,sino que ese cambio se sigue sucediendo afio con afio y no se ve fin a su interminableevoluci6n. Con tal consideraci6n, la canalizacion del vehiculo debe ser adecuadamenteplanteada en el funcionamiento del sistema vial con la finalidad de lograr equilibrioentre la velocidad, la seguridad y la calidad ambiental, principalmente en las ciudades.

2.4 Relaci6n entre la demanda vehiculary la oferta vial

Con el proposito de entender los problemas de transito, es importante realizaruna interpretacion de manera grifica de los dos elementos que la originan: la demandavehicular y la oferta vial.

14FUNDAMENTOS Y APUCACIONES


demanda vehicular es la cantidad de vehiculos que requieren desplazarse porerminado sistema vial u if'erta vial. Se entiende que dentro de la demanda

ar se encuentran aquellos vehiculos que estan circulando sobre el sistema vial,e e encuentran en cola esperando circular (en el caso de existir problemas de

_ ••._"""'tion))' los que deciden tomar rutas alternas (para evitar la congestion, si existe).ob ervar si la operacion vehicular se da en condiciones de flujo estable 0 saturado,esario comparar estos dos elementos. Para tal efecto, ellos se deben expresar en

. mas unidades, por 10 que la oferta vial, que representa el espacio fisico (calleseteras), se puede indicar en terrninos de su seccibn transversal 0 capacidad. De

manera, la if'erta vial 0 capacidad representa la cantidad maxima de vehiculos queente pueden desplazarse 0 circular en dicho espacio fisico.

2.4.1 Patron urbano

En la Figura 2.2, se ilustra en forma de esquema una parte de una zona urbana,e se identifican la demanda vehicular (los vehiculos) )' la cjerta vial (las calles).

Demanda

Fiqura 2.2 Patron urbano de demanda vehicular J rferta vial

FUNOAME.'JTOS Y APLICACIONES15


La demanda es generada por los vehiculos que circulan y los que acceden a los lotesadyacentes a las calles seglin su densidad de edificacibn. La oferta vial es caracterizadapor su capacidad con base en el numero de carriles y las velocidades de desplazamiento.

Si Demanda Vehicular < Oferta Vial, el flujo sed. no saturado y los niveles de operacionvariaran de excelentes a aceptables. Es 10 deseable.

Si Oemanda Vehicular = Oferta Vial, se llega a la capacidad del sistema. El transito setorna inestable y se puede llegar a la congestibn.

Si Oemanda Vehicular> Oferta Vial, el flujo sed. forzado, presentandose detencionesfrecuentes y grandes demoras. Es 10 no deseable.

Porlo tanto, si Demanda Vehicular ~ Oferta Vial, no existira mayor problema en elmanejo del transito. Por el contrario, si Oemanda Vehicular> Oferta Vial, se presentaranlos problemas de transito, que habra que analizar y resolver.

En la figura 2.3, se muestra de manera grafica, la variacibn de la demanda vehicular(q) a traves de las horas del dia en una seccion transversal de una calle comparada consu capacidad (c).

Congestion

Oferta Vial = Capacidad = c r+-~_C .~(Flujo Forzado)

----

IDemanda

q<c

Vehicular = q \

12:00 24:00

I

-

HORAS

00:00

I06:00

Iq=c

18:00

q<c q<c

Fip ura 2.3 Comparacioti entre la demanda vehicular y la iferta vial en una zona urbana

2.4.2 Patron rural

En la Figura 2.4, se ilustran en forma de esquema los sistemas viales rurales,correspondientes alas carreteras de dos carriles y alas carre teras de carriles multi-ples, donde tambien se identifican la demanda vehicular (los vehiculos) y la ciferta vial(las carre teras ).

16FUl\DA'v\cNTOS Y APLCACIONES


RETERAS DE DOS CARRILES

DemandaVehicular

CARRETERAS DE MOL TIPLES CARRILES

OfertaVial

DemandaVehicular

Fiqura 2.4 Patron rural de demanda vehicular y iferta vial

A su vez, en la figura 2.5, se muestra de manera gd.fica la demanda historica eneccion transversal de una carretera, representada en los volumenes vehiculares

- tras afio. Dicha demanda historica puede ser utilizada para realizar los pronosticos dedemanda vehicular futura (q), de tal manera que se podra comparar con la capacidad

(c) disponible.

2.5 Factores que intervienen en el problemadel transito

Las ciudades dependen grandemente de sus sistemas de calles, ofreciendo serviciostransporte. Muchas veces, estos sistemas tienen que operar por arriba de su capacidad,n el fin de satisfacer los incrementos de demanda por servicios de transporte, ya sea para

ita de vehiculos livianos, transito comercial, transporte publico, acceso alas distintasopiedadesoestacionamientos,etc.,·originandoobviamenteproblemasdetransito,cuya-eridad por 10 general se puede medir en terminos de accidentes y congestionamiento.

FUI\:DAMEI\:TOS Y APUCACIO",ES17


Problemas de

congestion

Oferta Vial = Capacidad = c /~__r= ~_-__,I /'

: o~ /'I <S'~<;< ';;"<,0-I \)e%~o~: /'o~

/' '?~o<;<

DemandaHistorica

Linea dereqresion

Histaria Pronostico

I q e c I q s c_. ~---------'-. -ANOS

Fipura 2.5 Comporacion entre la demanda vehicular y la '?ferta vial en una zona rural

A pesar de que en los ultimos tiernpos con los avances tecnolbgicos, se hanlogrado proyectar y construir sistemas viales mas acordes con el entorno urbano de lasareas adyacentes y a los requerimientos operacionales de los vehiculos que los utilizan,al igual que diseiios urbanos consistentes con los requerimientos del transito vehicular,de peatones, carga, transporte publico y usos del suelo urbane; los problemas detransito en muchos lugares aun persisten. A continuacibn se enuncian cinco factoresque podrian ser los contribuyentes a estos problemas y que deben ser tornados encuenta en cualquier intento de solucionarlos:

1. Diferentes tipos de vehfculos en la misma vialidad

¢ Diferentes dimensiones, velocidades y caracteristicas de aceleracibn.¢ Autombviles diversos.¢ Camiones y autobuses, de aha velocidad.¢ Carniones pesados, de baja velocidad, incluyendo remolques.¢ Vehiculos tirados por animales, que aun subsisten en algunos paises.¢ Motocicletas, bicicletas, vehiculos de mano, etc.

2. Superposicion del trdnsito motorizado en vialidades inadecuadas

¢ Relativamente pocos cambios en el trazo urbano.¢ Calles angostas, torcidas y pendientes pronunciadas.


Problema del transito y su soluci6n 2

}.

ceras insuficientes.arreteras que no han evolucionado.

Falta de planijicacion en el trdnsito •

Calle , carre teras y puentes que se siguen construyendo con especificaciones. adecuadas alas caracteristicas funcionales, rol, clasificaci6n y calificacionde la nuevas vialidades, obras de infraestructura (tal como puentes, tuneles,e c.) y otros.

Q Intersecciones proyectadas con una mala concepcion, desarrolladas e imple-mentadas sin base tecnica.

Q Inadecuada politica de estacionamiento, con la carencia de una estrategia queperrnita prever espacios para estacionamiento, coherente con los lineamientospreestablecidos.

Q Incoherencia en la localizacion de zonas residenciales en relacion con elfuncionamiento de las zonas industriales 0 comerciales.

4. E1 automovil no considerado como una necesidad publica

¢ Falta de percepcion y criterio objetivo en la apreciacion de las autoridadessobre la necesidad del vehiculo dentro de la econornia del transporte.

¢ Falta de ponderacion en la apreciacion del publico en general a la importanciadel vehiculo automotor,

~. Fa1ta de asimilacion por parte del aobierno y del usuario

¢ Legislaci6n y reglamentos del transito anacronicos que tienden mas a forzaral usuario a asimilar el uso de los mismos, que adaptarse alas necesidadesdel usuario.

¢ Falta de educacion vial del conductor, del pasajero y del peaton.

2.6 Tipos de soluci6n

Si el problema del transito causa perdida de vidas y bienes, 0 sea que equivale a unacion de falta de seguridad para las personas y de ineficiencia economica del trans-

rte, la solucion, logicamente, se obtendra haciendo el transito seguro )' eficiente.Hay tres tipos de solucion quese pueden dar al problema del transito:

1. Solucum integral

Si el problema es causado por un vehiculo moderno sobre carreteras y callestiguas, la soluci6n integral consistira en construir nuevos tipos de vialidades quevan a este vehiculo, dentro de la prevision posible. Se necesitara crear ciudades

19

ingenieria de Transite

con trazo nuevo, revolucionario, con calles destinadas al desplazamiento del vehiculomoderno, con todas las caracteristicas inherentes al mismo.

La Figura 2.6 ilustra en forma esquernatica el trazo propuesto para nuevasciudades, el cual se inspira en los sistemas circulatorios de la naturaleza, como el dela sangre en el hombre, el de los rios y el de las plantas. En este proyecto se busca elequilibrio de la oferta y la demanda con el trazo de arterias troncales con control deaccesos para facilitar el viaje al centroide, con calles secundarias que drenan las zonasde habitacion y trabajo hacia ellbgico desfogue que las lleve a las zonas centroidales.

Esta solucion es casi imposible de aplicar en las ciudades actuales, por el alto costoque ello significa, ya que se tendria que reestructurar el sistema vial y el de los edificiosy se necesitaria empezar por eliminar casi todo 10 existente, llevandose a cabo unarenovacibn urbana total. Las carre teras y calles actuales tendrian que ser sustituidas porotras cuya velocidad de proyecto fuese, por ejemplo, de 130 kilbmetros por hora 0 mas.

2. Solucion parcial de alto costa

Esta solucion equivale a sacar el mejor partido po sible de 10 que actualmentese tiene, con ciertos cambios necesarios que requieren fuertes inversiones. Los casoscriticos, como calles angostas, cruceros peligrosos, obstrucciones naturales, capacidadrestringida, falta de control en la circulacibn, etc., pueden atacarse mediante la inversionnecesaria que es, siempre, muy elevada. Entre las medidas que pueden tomarse estan:el ensanchamiento de calles, modificacion de intersecciones rotatorias, creacion deintersecciones canalizadas, sistemas de control automatico con semaforos, estaciona-mientos publicos y privados, etc.

Las fotografias de la figura 2.7 ilustran tipos de soluciones parciales de alto costo.

3. Solucion parcial de bajo costa

Consiste en el aprovechamiento maximo de las condiciones existentes, con elminirno de obra material y el maximo en cuanto a regulacibn funcional del transito,a traves de tecnica depurada, asi como disciplina y educacibn por parte del usuario, ya la coherente localizacibn de actividades con respecto al patron de usos del sueloy alas caracteristicas fisicas del sistema vial de acceso. Incluye, entre otras cosas, lalegislacibn y reglamentacibn adaptadas alas necesidades del transito; las medidasnecesarias de educacibn vial; la organizacibn del sistema de calles con circulacibn en unsentido; el estacionarniento de tiempo limitado; el proyecto especifico y apropiado desefiales de transito y semaforos; la canalizacion del transito a bajo costo; la priorizacibny eficiente organizacibn del transporte publico, de calles y aceras peatonales; asi como,las facilidades para la construccibn de terminales y estacionamientos; etc.

20FUNDAMENTOS Y APUCACIOl\.'ES

(!l

~~~-<

~f>~fJ)

TRAZO DEL FUTURO

Fiqura 2.6 Trazo propuesto pora nuevas ciudades

I\.')-""

SIGNOS CONVENCIONALES

Arterias principales)(

Arterias con retorno

Multifamiliares

11111111111111111'

~

Habitaci6n familiar

Zonas de estacionamiento

~:? . ,];"ir,Y.I''''''''.~ "t Zona verdelJ(30-ro3IIIQ.

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FU'JDAIIIENTOS Y A'''' ICAOOf'(ES


Fiqura 2.7 Tipos de soluciones parciales de alto costo

22


ografia de la Figura 2.8 muestra una solucion parcial de bajo costo,• __ m1e en una interseccion a nivel, donde se observa la vuelta a la izquierda

- la calle arterial con circulacion en un solo sentido aumentando de manera••••. bl:lte la capacidad al disponer de mayor numero de carriles.

Fiqura 2.8 Solucion parcial de bajo costo

2.7 Bases para una soluoion

De cualquier manera, la experiencia demuestra que en determinado tipo de solu-deberan existir tres bases en que se apoye la misma. Son los tres elementos que,jando simultaneamente, van a dar 10 que se quiere: un transito seguro y eficiente.E tos tres elementos son:

1. La inqenieria de trcinsito2. La educacion vial3. La leqislacum y viqilancia policiaca

Aquel medio en el que falta alguno de estos tres elementos, tambien llamadosumnas del Temple de 1a Sequridad, no tendra un transito exento de accidentes y de

estionarnientos. Es necesario que, cualquiera que sea el tipo de soluci6n que septe, tome en cuenta estas tres herramientas indispensables. Es esencial que un'co especializado en uiqetuetia de tratisito resuelva los problemas del proyecto fisico

la carretera 0 calle con todos sus detalles; que las instituciones educativas y el

R.JNDAMENTOS Y APLICACIONES23


gobierno tomen por su cuenta la preparacion del individuo para la era motorizada enque vive y, finalmente, que las autoridades sepan crear leyes y reglamentos adaptados alas necesidades del transito moderno y que las hagan cumplir por media de agentes detransito especialmente preparados para tal fin.

Las fotografias de la Figura 2.9 ensefian los tres elementos bases para una solucion:la superior la itiqenieria de transito ; la del medio la educacion vial y la inferior la leqislaciony viqilancia policiaca.

2.8 Metodologfa

Para atacar este problema, se deben seguir seis pasos sucesivos que perrnitiran elplantearniento del mismo, de tal manera que la solucion sea logica y practica. Los seispasos necesarios son los siguientes:

1. Observaci6n de la problemdtica2. Formulaci6n de hip6tesis de la problemdtica y su so1uci6n3. Recopilaci6n de datos4. Andlisis de 10sdatosS. Proposicion concreta y detallada6. Estudio de 10sresultados obtenidos

Como primer paso se requiere tomar contacto directo con el area fisica delproblema, tal que se defina la informacion indispensable a reunir, con base en unabuena formula cion del marco de hipotesis, En la recopilacion de datos, 10 que se~~c.~'O.\.~ 'O.~~'P"~c.\',,,c..m.~~t~lc..'O.~'O.tc..m."ti.c.c..""b." m£~,m~." d\.c.\.'O.l~."') l~." h~c.h~." "~,'O.c.~.,,.No es suficientemente util conocer la opinion del amigo 0 del comerciante de la esquina;se necesitan datos estadfsticos obtenidos oficialmente, en el lugar de los accidentes uobtenidos de Fuentes de informacion dignas de credito.

Segundo, para el analisis de estos datos se necesita una mente entrenada que puedadar una interpretacion real a los rnismos. De estos analisis se desprende una parte muyimportante de la solucion y solo un especialista en la materia deb era llevarlo a cabo.

Despues del analisis, el encargado de resolver el problema debera presentar unproyecto de solucion, cubriendo los tres elementos basicos. Incluyendo el aspectofisico y el uso del suelo en el entorno urbanistico en caso de calles urbanas, adaptandolas caracteristicas del vehiculo y el comportamiento del usuario, alas modalidadesnecesarias que el proyecto requiere en cuanto a educacion vial, as! como las reform as ysistemas legislativos y polidacos, que coadyuven a implementar la solucion.

Finalmente, es conveniente observar, durante cierto periodo posterior, el resul-tado que tuvo la solucion aplicada. Este resultado se observara directamente a travesde las estadisticas levantadas en cuanto a la eficiencia del movirniento vehicular y depeatones, as! como en cuanto ala disminucion 0 aumento de accidentes. Es posible quemuchas soluciones requieran una revision y perfeccionamiento, por 10 que este ultimopaso es de gran importancia.

24


Fiaura 2.9 Los tres elementos bases para una solucion al problema del transito: la inpemeria de transito, la

educacion vial J la leqisiacion J vi8ilancia policlaca

FvN::JAM~N as Y APLIGACIO'lES25

ingenierfa de Transite

2.9 Especializacion

zPero, quien es ese tecnico especializado que se encargara de enfrentarse a esteproblema; de saber que datos buscar; de poder analizarlos y, fmalmente, encontrar unasolucion atinada? Definitivamente no 10 ha sido el Ingeniero Civil, preocupado princi-palmente por la parte estructural de sus obras, ni 10 han sido tampoco el Arquitecto,ni el Urbanista, ni el Ingeniero de Vias Terrestres, ni el Ingeniero Municipal. Comoconsecuencia del mismo problema, ha surgido una nueva especializacion dela ingenieria; aquella a la que concierne especificamente el aspecto funcionalde la vialidad, la que tiene que ver con el movimiento de vehiculos y peatones, es lalngenierfa de Transite,

Desafortunadamente, los tecnicos preparados en esta materia son muy contadosy solo hasta hace algunos afios las instituciones educacionales de algunos paises se hanempezado a preocupar por formarlos.

Es ellngeniero de Transito el capacitado especificamente para recolectar y analizarlos datos del problema y buscar la solucion mas adecuada; es el que llevara la respon-sabilidad de ahora en adelante. He ahi pues su reto.

La administracion de las funciones de gobierno con respecto al transito de vehiculoses una parte importante del arte de gobernar. El objetivo en la administracion del transitoes mantener la red vial en operacion; hacer posible que se muevan las personas y losvehiculos y permitir que todo el que qui era se traslade y desarrolle sus actividades enforma eficiente. Muchos administradores publicos reconocen ya la necesidad de aplicarla Ingenieria de Transite; muchos se dan cuenta que la necesitan pero no saben como,o no pueden conseguirla. Otros, no saben aun que es y no se imaginan como puedeservirles. Sobre todo se manifiesta la necesidad de esta nueva tecnologia en aquellasredes viales, urbanas 0 rurales, donde los volumenes de transito han crecido y setienen problemas de accidentes y congestionamientos. Las dos principales razones porlas que no todos los paises han incorporado un tratamiento tecnico a sus problemasde transito y transportes son la falta de conocimientos sobre la materia y la falta demedios economicos.

Los ingenieros de transito han podido demostrar la conveniencia de emplearsimultaneamente la vigilancia, la educacion y la ingenieria de transito en ellogro dela meta de un transito seguro y eficiente. Ellos han obtenido la debida evaluacionde la Ingenieria de Transite como uno de los elementos indispensables para ese fin.Muchos afios de experiencias, de pruebas y errores han eliminado toda duda de que eltratamiento al problema del transito requiere de la ingenieria tanto como de la vigilanciay de la educacion, y que si no la aplicamos nuestro programa estara incompleto.

La mejor manera de utilizar la ingenieria de transito consiste en estructurar planesadecuados, practices y bien meditados para mejorar la seguridad y la Iluidez del transito,sobre to do en areas criticas, donde la interaccion con otras disciplinas es fundamental.Especialmente es necesaria la aplicacion de la ingenieria de transito, con enfoqueinterdisciplinario, en los grandes proyectos de vialidad, cuando se trata de construirsistemas arteriales de altas especificaciones, como autopistas urbanas. Pero tambien es

26FLN:lA'viENTOS y APUCAClO~ES

Problema del transito y su solucion

_~pelJSable para lograr abatir la incidencia de accidentes en un crucero conflictivo 0

arteria peligrosa. Por 10general, ya no bastan las medidas educativas 0 policiacas,muchos casos se requiere ya de una remodelacion fi'sica del crucero y del

0, 0 de la utilizacion optima de dispositivos de control. La canalizacion mediante, a upresion de obstaculos, u obras mayores, como pasos a desnivel, requierenmas avanzada ingenieria de transito. La instalacion de semaforos y sefiales y la

~OfTalnacion de aquellos, respondiendo alas necesidades y alas caracteristicasGllpec::I.l:i<cas del lugar, requieren de la tecnica especializada.

En 10 paises desarrollados, los nuevos dispositivos de control introducidos, desdeple sefial de ALTO y los primeros semaforos manuales, empezaron a ordenar el

_:Jri-mi'ento de los vehiculos en los centros urbanos. Conforme el transito se volvia masOUIlUJ,vli'cado,aumento el interes por mejorar la red vial y los dispositivos de control.

lamente se logro mantener en movirniento la ciudad y los sistemas de carreteras,que el transito se hizo mas ordenado y menos riesgoso. Al organizarse las depen-

*ncias como Direcciones, Departamentos 0 Comisiones de Transite, con estructuraica y no polidaca, se dio un gran paso hacia adelante. Si bien es cierto que las oficinas

Ia:niicas originalmente estuvieron ubicadas en la organizacion policiaca, pronto se hizo.D:'s-an·o separarlas, ya que sus funciones, aunque complementarias, son distintas.

Una parte fundamental de las aplicaciones de la ingenieria a los problemas de laacion, es el beneficio en vidas y bienes ahorrados, ademas de las importantescias economicas, En esto Ultimo no solamente cuentan las horas-hombredas al suprimir el nudo vial 0 al construir una via alterna de alivio, sino loso que produce la organizacion mecanizada y racional del control de vehiculos y

onductores; la aplicacion estricta de un reglamento enfocado a aumentar la'dad y los ingresos producidos por estacionamientos y parquimetros de la ciudad.

Toda Direccion de lngenieria de Transite ha tenido un comienzo modesto y difi'cil.comenzaron con un pequeno taller de semaforos y sefiales; otros empezaron can

equip a humano lleno de deseos de trabajar y muy poco presupuesto. En cambio,han empezado con un solo ingeniero, quizas ayudado por una secretaria y un

jante. Las funciones basic as que han sido cubiertas por estos departamentosializados son, principalmente: planeaci6n, recopilacion de datos, analisis y

uaciones, proyectos, dispositivos de control, estacionarnientos, transporte publico,por contrato y talleres. Se empezo con modestos estudios de volumenes de

ita, de estacionamiento y de semaforos. Con la instalacion de los primeros dispo--0 de control, se creola necesidad de una oficina 0 grupo de personas que se hiciera_0 de ellos. Posteriormente se le dio a esa entidad otra jerarquia mayor, y asi fueroniendo. Ahara, muchas de esas oficinas, de origen modesto, tienen un rangoejante alas Direcciones de Obras Publicas, de Planificacion y de Seguridad Publica.La aceptacion que ha tenido la lngenieria de Transite a traves de los resultados

enidos en multiples aplicaciones y, el alarmante saldo adverso que se presenta poridas de vida y bienes en la vialidad, justifican, can creces, la atencion que se le de

nueva tecnologia.

R)"DA'v1Ej,TOS Y APLCACIO'JES27


Referencias biblrograficas

[1] American Association of State Highway Officials. Public Roads if the Past. The First Roadbuilders,

pagina 9,1952.

[21 Institute of Traffic Engineers. Tr<dficEn8ineerin8 Handbook. New Haven, Conn., 1950.

[3] Rojas, Gonzalez, Guillermo. "Coloril", Periodico "Policia". 1955.

28Fut\DA\IFI\fTOS Y APLCAC01\ES

3Transpor te e ingenieria

de transito


3.1 Generalidades

Este capitulo tiene como proposito ubicar la Jngenierla de Transite dentrodel contexto de la Jngenierla de Tiansporte, puesto que el transito es una fase 0 parte deltransporte. 0 se trata de realizar una presentacion exhaustiva del transporte, pero siconceptuar de una manera muy general y clara sobre su estructura basica y sus sistemasy modos, para finalmente arribar a los alcances de la ingenieria de transito como tal.

Los dos capitulos anteriores, antecedentes historicos del transporte y el problemadel transito, certifican que el transporte ha jugado un papel muy importante en eldesarrollo de las civilizaciones antigua y moderna. En la medida en que la sociedadse ha venido tornando mas compleja, se ha incrementado la necesidad de un:ir lasdistintas actividades que se llevan a cabo en lugares separados -origenes y destinos- enbusca de una utili dad 0 beniflcio, mediante el transporte de personas y mercandas sobrediversos medios de comunicacion. El transporte es util en dos aspectos: utilidad de luqary utilidad de tiempo; terrninos economicos que significan contar con los pasajeros 0

mercandas en un lugar especifico en el momento oportuno. El exito en satisfacer estanecesidad, ha sido y sera. uno de los principales contribuyentes en la elevacion del nivelde vida de las sociedades de todos los paises del mundo.

La velocidad, el costa y la capacidad del sistema de transporte disponible, tienenun impacto significativo en la vitalidad econornica de una region y en la habilidaden el uso de sus recursos naturales. Las sociedades mas desarrolladas e industrializadasse distinguen por poseer servicios de transporte de aha calidad.

Si determinada area, urbana 0 rural, desea crecer y prosperar, sera necesarioplanear, estudiar, proyectar, construir, operar, conservar y administrar nuevos sistemas10 su£icientemente amplios, tanto para el transporte publico como privado, queperrnitan conectar e integrar las actividades que se desarrollan en los diferentes lugaresde la region, mediante la movilizacion de personas y mercandas. Estos sistemas, al igualque los recursos existentes, deberan ser manejados de tal manera que se produzca elmaximo flujo libre en el transito. Aun mas, si se desea mantener un nivel de amenidadmas 0 menos razonable, los nuevos sistemas deberan ser planeados manteniendo un uso

30FLJNDAMENTOS Y AA..GACIONES

Transporte e ingenieria de transito

economico y eficiente del suelo, y ala vez contribuyan esteticamente al medio ambiente,tanto de los usuarios como de los circundantes.

Con estos obietivos, adoptados como los de la Ingenieria. de Transite yTransporte,la actual sociedad esta mas que comprometida. Asi, las entidades gubernamentales entodos sus niveles, las universidades y las compafiias particulares estan de una u otramanera respondiendo a estas necesidades, mediante la conformacion de autoridadesapropiadas, grupos de planeacion, profesionales y oficinas de estudios e investigaci6n.

3.2 Definiciones

Las cinco definiciones siguientes, que se han tornado del Diccionario de la Lenguade la Real Academia Espanola [Il, sirven de base para entender el concepto tanto tecnicocomo cientifico de la Ingenieria de Transite yTransporte:

¢ Ttansportar: "llevar una cosa de un paraje 0 lugar a otro. Llevar de una partea otra por el porte 0 precio convenido".

¢ Ttansporte 0 transportacion: "accion y efecto de transportar 0 transportarse",

¢ Transitar: "ir 0 pasar de un punto a otro por vias, calles 0 parajes publicos".

¢ Transito: "accion de transitar. Sitio por donde se pasa de un lugar a otro".

¢ Trliflco: "transito de personas y circulacion de vehiculos por calles, carreteras,caminos, etc.".

El Instituto de Ingenieros de Transporte, ITE [21, define la Ingenieria de Transportey la Ingenieria de Transite de la siguiente manera:

¢ Inqenierla de Ttanspotte: "aplicacion de los principios tecno16gicos y cientificos ala planeacion, al proyecto funcional, ala operacion y ala administracion de lasdiversas partes de cualquier modo de transporte, con el fin de proveer lamovilizacion de personas y mer candas de una manera segura, rapida, confer-table, conveniente, economica y compatible con el medio ambiente".

¢ lnpenieria de Transito: "aquella fase de la ingenieria de transporte que tieneque ver con la planeacion, el proyecto geometrico y la operacion del transitopor calles y carreteras, sus redes, terminales, tierras adyacentes y su relacioncon otros modos de transporte".

Como puede verse, la Ingenieria de Transito es un subconjunto de la Ingenieria deTransporte, y a su vez el Proyecto Geometrico es una etapa de la Ingenieria de Transite.El Proyecto Geometrico de calles y carreteras [31, es el proceso de correlaci6n entre suselementos fisicos y las caracteristicas de operacion de los vehiculos, mediante el uso delas matematicas, la fisica y la geometria. En este sentido, una calle 0 carretera queda

FUNDAMENTOS Y APUCACIONES31


definida geometricamente por el proyecto de su eje en planta (alineamiento horizontal)yen perfil (alineamiento vertical), y por el proyecto de su seccion transversal.

3.3 Sistema de transporte

3.3.1 Estructura del sistema de transporte

Seglin M. L. Manheim [4], el aruilisis de sistemas de transporte debe apoyarse enlas dos premisas basicas siguientes:

¢ El sistema global de transporte de una region debe ser visto como un sistemamultimodal simple.

¢ El analisis del sistema de transporte no puede separarse del analisis del sistemasocial, economico y politico de la region.

Por 10 tanto, en el analisis del sistema alobal de transporte, se deben considerar:

¢ Todos los modos de transporte.

¢ Todos los elementos del sistema de transporte: las personas y mer candas a sertransportadas; los vehiculos en que son transportados; la red de infraestructurasobre la cual son movilizados los vehiculos, los pasajeros y la carga, incluyendolas terminales y los puntos de transferencia.

¢ Todos los movimientos a traves del sistema, incluyendo los flujos de pasajerosy mercandas desde todos los origenes hasta todos los destinos.

¢ El viaje total, desde el punto de origen hasta el de su destino, en todos losmodos y medios, para cada flujo especifico.

El sistema de transporte de una region esta estrechamente relacionado con susistema socioeconomico. En efecto, el sistema de transporte usualmente afecta lamanera en que 10s sistemas socioeconomicos crecen y cambian y, a su vez, las varia-ciones en los sistemas socioeconornicos generan cambios en el sistema de transporte.

En la figura 3.1, se ilustra esta relacion con base en tres variables basicas:

¢ El sistema de transporte T.

¢ El sistema de actividades A, esto es, el patron de actividades sociales y econo-micas que se desarrollan en la region.

¢ La estructura de flujos F, esto es, 10s origenes, destinos, rutas y volumenes depersonas)' carga que se mueven a traves del sistema.

32RJNDAIVENTOS Y APUCAG.O:\ES


Fiqura 3.1 Relaci6n entre el sistema de transporte, el sistema de activulades )' Iosflujos

(Fuente: Manheim, Marvin L. Fundamentals '!!TranspoTtation Systems Analysis)

En el diagrama se pueden identificar tres clases de relaciones entre las tres variables:~lajlocion 1 indica que los flujos F que se presentan en el sistema son el producto de las"'~r.lCciones entre el sistema de transporte T y el sistema de actividades A. La relacion~'_Da.1a que los flujos F causan cambios en el sistema de actividades A en ellargo plazo,

- ••••••• r-e-c del patron de servicios ofrecido y de los recursos consumidos en proveerlos.e acion 3 advierte que los flujos F observados en el tiempo generan cambios enema de transporte T, obligando a que los operadores y el gobierno desarrollen

ervicios de transporte 0 modifiquen los existentes.En este marco del sistema global de transporte, se puede concluir, que la sociedad

el transporte como un servicio (necesidades), que se presta mediante la union- multiples lugares donde se llevan a cabo las distintas actividades (beneficios)., como en cada lugar donde la civilizacion ha encontrado un uso del suelo, el

a.ID5;porte forma parte de la economia que encierra una region, una nacion y, porque. 10, el mundo entero.demas, y tal como se expresa en la Publicacion Tecnica No.2 ISJ, del Instituto

icano del Transporte y la Secretaria de Comunicaciones y Transportes, al considerarma integral del transporte, este, por sus caracteristicas y funciones, concentra la

icipacion de los intereses e ideologias de multiples grupos. Usuarios, operadores yrno perciben al transporte e intervienen en el de diferentes maneras, de acuerdo

muy particular posicion e interpretacion de la realidad. La situacion se complica alocer que, coexisten subgrupos con distintos intereses y motivaciones.Este mismo documento ISJ plantea las tesis siguientes:

¢ "El transporte esta integrado al movimiento comercial, por 10 que todos losproyectos de transporte deben tomar en cuenta esa integracion hasta enlos mas minimos detalles de su concepcion y ejecucion".


Ingenl€rfa de Transite

¢ "Cualquier proyecto de desarrollo e infraestructura, que sin duda tendra unarepercusion en la problematica y la operacion del transporte, debe otorgar eldebido valor alas realidades comerciales y debe atender los problemas detransporte que del proyecto emanen".

¢ "Cuando un proyecto de transporte surge en respuesta a necesidades comer-ciales 0 sociales bien definidas, es contraproducente el resultado operative alque se llega, si en el afan por recortar costos de construccion, se reducen susespecificaciones tecnicas".

La mision del transporte [6J se lleva a cabo mediante la provision de redes compuestaspar la siguiente estructura, esquematizada en la figura 3.2:

ConexionesI ::de:~::------,

j I transportadoras

'-----------Terminales----------

Fipura 3.2 Estructura fisica bdsica del sistema de transporte

1. Las conexiones 0 medios

Son aquellas partes 0 elementos fijos, que conectan las terminales, sobre loscuales se desplazan las unidades transportadoras, Pueden ser de dos tipos:

¢ Conexi ones Hsicas: carreteras, calles, rieles, ductos, rodillos y cables.

¢ Conexiones navegables: mares, rios, el aire y el espacio.

2. Las unidades transportadoras

Son las unidades moviles en las que se desplazan las personas y las mercancias.Por ejemplo:

¢ Veh:iculos: automotores, trenes, aviones, embarcaciones y vehiculos nomotorizados.

¢ Cabinas, bandas, motobombas, la presion y la gravedad.

34FUNDAMENTOS Y APLICACIONES

10


J. Las term inales

n aquellos puntos donde el viaje 0 embarque comienza y termina, 0 dondeugar un cambio de unidad transportadora 0 modo de transporte. Se tienen las

~!IIie:nte terminales:

¢ Grandes: aeropuertos, puertos, terminales de autobuses y de carga, estacionesferroviarias y estacionamientos en edificios.

¢ Pequeiias: plataformas de carga, paradas de autobuses y garajes residenciales.

¢ lriformales: estacionamientos en la calle y zonas de carga.

¢ Otras: tanques de almacenamiento y depositos.

3.3.2 Sistemas y modos de transporte

La mayoria de las actividades globales de transporte se llevan a cabo en cincoes sistemas: carretero, ferroviario, aereo, acuatico y de flujos continuos. Cada uno

ello se divide en dos 0 mas modos especificos, y se evaluan en terrninos de losientes tres atributos [6]:

1. Ubicaci6n

Grado de accesibilidad al sistema, facilidad de rutas directas entre puntosmos y facilidad para acomodar un transito variado.

2. Movilidad

Cantidad de transito que puede acomodar el sistema (capacidad) y la rapidez cone este se puede transportar.

3. Eficiencia

Relacion entre los costos totales (directos mas indirectos) del transporte y suuctividad.En la tabla 3.1 se presenta, en terrninos globales, los sistemas de transporte, susios, atributos, modos y el tipo de servicio que prestan.

FUNDAMENTOS Y APLCACIONES35

Tabla 3.1 Sistema global de transporte

1'*SI~ema].. -

Medio Ublcacl6n Movilidad Eficiencla Modo Servlcio de pasajeros Servlcio de carga 1

Interurbano. local y rural,

Camionhacia centres de pracesa-

Muyalta. Velocidades limitadas por miento y mercados.Carreteras Acceso directo a la prapiedad factores humanos y controles. No tan alta en terrninos de Cargas pequerias y conte-

Carretero y lateral. seguridad, energia yalgunos nedores.Calles Rutas directas limitadas por la Baja capacidad vehicular, pera

costos,topografia y el uso del suelo. alta disponibilidad de vehiculos. Autobus Interurbano y local. Paquetes (interurbano).

Autornovil Interurbano y local. Objetos personales.

Bicicleta Local y recreacional. Insignificante.

Ferracarril Interurbano.lnterurbano, En volumen.

Limitada por la alta inversion en Mayor velocidad y capacidad Generalmente alta, pero 105 Contenedores.Ferroviario Rieles la estructura de las rutas y porque 105 modes por carretera. costas laborales pueden bajar

la topografia. la eficiencia. Metro Regional y urbane, Ninguno.

Aviacion Interurbano a grandes dis- Mercancias de alto valor.Los costas aeroportuarios Las velocidades son las mas Moderadamente baja en comercial tancias Transoceanico, Contenedores.

Aereo Aire reducen la accesibilidad. altas, con capacidad vehicular terrninos de energia y costasRutas completamente directas. limitada. de operacion. Aviacion Interurbano, recreacional

Poco.general Y de negocios.

Barcos Transite de crucero,En volumen (pefroleo),

Mares Rutas directas. Muy alta por 105 bajos costas y Contenedores.

AcuaticoAccesibilidad limitada por la Baja velocidad.

poco consumo de energia.y disponibilidad de mares y rlos Capacidad muy alia por vehiculo.Rios navegables y puertos seguros. La seguridad es variable. Cabotaje Transbordos en lanchas Volurnenss medianos de

y Fluvial y barcazas. carga .

Ductos Generalmente alta. Ductos Ninguno. Uquidos y gases.Flujos Rodillos Limitada a pocas rutas y puntas Bajas velocidades.

Bajos costas por consumo de Bandas Escaleras y bandas a nivel Manejo de materiales.Continuos de acceso. Alta capacidad.

Cables energia. Cables Transporte en cabinas. Manejo de materiales.

.8'Vic

'co~illD,~.illS5E

Fuente: Adaptada de Homburger, w.s. Fundamentals of Traffic Engineering. 15th edition, University of California, Berkeley, 2000 .

(J)ur

i5~~>-(15z~nZrr.

coC')


Alcances de la ingenierfa de transito

e esta manera el marco de referencia de la Ingenieria de Transite, en•••• ..,WJlt,e rama se analiza en forma pormenorizada 10 siguiente:

-.1fil211 10 diversos factores y las limitaciones de los vehiculos y los usuarios•• N:tIrllJel:ltO de la corriente de transito. Se investigan la velocidad, el volumen y la

ri en y destino del movimiento; la capacidad de las calles y carreteras; el'- •• _oiI:-nto de: pasos a desnivel, terminales, intersecciones canalizadas; se analizan••••• IaIIt:es-. etc.

pone en evidencia la influencia de la capacidad y las limitaciones dele transito; se estudia al usuario particularmente desde el punto de vista

__ D-lDSJ'co, indicandose la rapidez de las reacciones para frenar, para acelerar, para_iIIlr.iIl". _ resistencia al cansancio, etc., ernpleando en to do esto, metodos modernos"_ •• lelltO psicotecnicos, as! como la metodologia estadistica .

•..• tecnica debe establecer las bases para los reglamentos del transito; debe sefialar"'wet::l-one , legitimidad y eficacia, as! como sanciones y procedimientos para

_IiiIiGllrl,o y mejorarlos. Asi, por ejemplo, deben ser estudiadas las reglas en materiaIJII~DCLa' 15-; responsabilidad de los conductores; peso y dimensiones de los vehiculos;••• _ric:)5- obligatorios y equipo de iluminacion, acusticos y de sefialamiento; revista"'_0: compor tarniento en la circulacion, etc.

atencion se da a otros aspectos, tales como: prioridad del paso; transito en•••• lidlo; zonificacion de la velocidad; limitaciones en el tiempo de estacionamiento;

policiaco en las intersecciones; procedimiento legal y sanciones relacionadas~&lDlllentes; peatones y transporte publico.

Seiialamietito y dispositivos de control

e aspecto tiene por objeto determinar los proyectos, construccion, conserva-- de las sefiales, iluminacion, dispositivos de control, etc. Los estudios deben

"lIplernentarse con investigaciones de laboratorio.que el tecnico en transito no es responsable de la fabricacion de estas

__ Irs: emaforos, a el incumbe sefialar su alcance, promover su empleo y juzgar~_tctJa!encia.

FUNDAMENTOS Y APLiCACIONES37


4. Planiiicacumvial

Es indispensable, en la Ingenieria de Transite, realizar investigaciones y analizarlos diferentes metodos, para planificar la vialidad en un pais, en una municipalidad 0

en una pequeiia area, para poder adaptar el desarrollo de las calles y carreteras alasnecesidades del transito.

Parte de esta investigacion esta dedicada exclusivamente a la planificacion de lavialidad urbana, que perrnite conocer los problemas que se presentan al analizar elcrecimiento demografico, las tendencias al aumento en el numero de vehiculos yla demanda de movimiento de una zona a otra.

Es reconocido que el transito es uno de los factores mas importantes en elcrecimiento y transforrnacion de un centro urbano y de una region, y es poresto que el punto de vista del Ingeniero de Transite debe ser considerado entoda programacion urbanistica y en toda planificacion de politica economica.

El tecnico a su vez debe acostumbrarse a tener en cuenta en sus trabajos lasdistintas exigencias de la colectividad de la higiene, de la seguridad, de las actividadescomerciales e industriales, etc.

S. Administracion

Es necesario examinar las relaciones entre las distintas dependencies publicas quetienen competencia en materia vial y su actividad administrativa al respecto. Debenconsiderarse los distintos aspectos tales como: economico, politico. fiscal, de relacionespublicas, de sanciones, etc.

A su vez, la Ingenieria de Transite del futuro, deb era ir muy de la mana contemas tales como [71: 1) los sistemas intermodales, donde el transporte masivo juega unpapel importante; 2) el progreso en los sistemas de transporte iatelipentes, a traves del usode las comunicaciones y la tecnologia de las computadoras; 3) la preservacion de la

Juncion y [eratouia del sistema vial, mediante el disefio 0 redisefio de buenas practicas,que permitan el acceso a la tierra; 4) el manejo de 1a conqestion; debido a que la expansionpotencial para nuevas vialidades es muy limitada y a menudo no factible; 5) el ase8u-ramiento de 1a movilidad; y 6) el impacto ambiental, relacionado con el ruido, la calidaddel aire, humedales, zonas historicas, alamedas, Fuentes naturales, especies animales yvegetales, energia, impactos sociales e impactos economicos,

Finalmente, debe hacerse enfasis en 10 siguiente: el In8eniero de Transito debe estarcapacitado para encontrar la mejor solucion al menor costo posible.

Naturalmente, puede pensarse en infinidad de soluciones por demas costosas,pero el tecnico preparado en la materia adem as de estar capacitado para encontrar estamejor solucion, debe desarrollar eficientemente acciones a largo plazo, que tiendan amejorar las condiciones del transito sin poner restricciones innecesarias al mismo.

38FU"DAMENTOS Y AA..ICACIONES

Transporte e ingenierfa de transito

erencias bibliograficas

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Homburger, Wolfgang S.; Hail, Jerome w,; Sullivan, Edward C. and Reilly, William R. Fundamentals <1TrcifJic Engineering. 15th edition, Institute of Transportation Studies, University of California at Berkeley,California, 2000.

Roess, Roger P.; Prassas, Elena S. and Mcshane, William R. TrcifJic Engineering. Third edtion, PearsonPrentice Hail, Jew Jersey, 2004.

FUNDAME OS Y APlICAC10NES39

4Usuario


4-.1 Generalidades

Con el proposito de estudiar los aspectos operacionales de la ingenieria de transito,es importante analizar primeramente, de manera muy general, los elementos basicos quehacen que se produzcan los flujos de transito y, que por 10 tanto interactuan entre si;estes son [1]:

¢ El usuario: conductores, peatones, ciclistas y pasajeros.¢ El vehfculo: privado, publico y comercial.¢ La vialidad: calles y carreteras.¢ Los dispositivos de control: marcas, sefiales y semaforos.¢ El medio ambiente general.

Siempre que se trate de la planeacion, estudio, proyecto y operacion de un sistemade transporte automotor, el ingeniero de transito debe conocer las habilidades, lirnita-ciones y requisitos que tiene el usuario, como elemento de la ingenieria de transito.

Los seres humanos, como usuarios de los difierentes medios de transporte, sonelementos primordiales del transito por calles y carreteras, quienes deben serestudiados y entendidos claramente con el proposito de poder ser controlados yguiados en forma apropiada. El comportamiento del individuo en el flujo de transito,es con frecuencia, uno de los factores que establece sus caracteristicas.

Los vehlculos poseen diferentes caracteristicas que deben ser tenidas en cuenta,tales como: las dimensiones, el peso, la potencia, los radios de giro, la velocidad, elpoder de aceleracion y desaceleracion, la capacidad de frenado, etc.

Las caracteristicas del sistema vial tambien son importantes, las cuales tienen quever con su geometda, accesibilidad, movilidad, funcion y categoda, entre otras.

Los dispositivos de control, son los medios con los cuales se comunican losconductores, para aSI ser guiados en la circulacion, bajo las leyes del transito, laregulacion y las instrucciones operacionales,

Las caracteristicas del medio ambience, es aquel conjunto de condiciones que hacen,a su vez, que las caracteristicas del usuario, del vehiculo y del sistema vial, varien

42R•.N)Atv'ENTOS Y APUCACK);\,ES

ito,quee i;

que

los, la

Usuario

ematicamente, como 10pueden ser el estado del tiernpo, la iluminacion, la oscuridad,do de desarrollo lateral, etc.

4.2 Peat6n

e puede considerar como peaton potencial a la poblacibn en general, desdeon as de un ana hasta de cien afios de edad. Practicamente todos somos peatones,

r 10 tanto, a todos nos interesa este aspecto. Tambien, puede decirse, que el numeroe peatones en un pais casi equivale al censo de la poblacion, La fotografia de la Figura.1 ilustra en cierta manera esta afirmacion.

Fiaura 4.1 Kelacion entre el mimero de peatones y el censo de la poblacioti

Por otra parte, es importante estudiar al peaton porque es, por jerarquia entremodos, el mas vulnerable, 10 cuallo convierte en un componente importante dentro dela seguridad vial. En la mayoria de 10s paises del mundo, que cuentan con un numerogrande de vehiculos, 10s peatones muertos anualmente en accidentes de transito ocupanuna cifra muy alta. Muchos de los accidentes sufridos por peatones ocurren porqueestes no cruzan en las zonas demarcadas para ellos 0 porque no siempre los flujos estanadecuadamente canalizados. Las fotografias de la Figura 4.2 muestran 10s semaforospeatonales, 10s cuales permiten un mejor control para e1 cruce de peatones.

FUNDAMENTOS Y APLICAOONES43


44

Finura 4.2 SemijoTos peatonales

FlJNDAMENTOS Y APUCACfOI\ES

Usuario

Tanto el conductor como el peaton, en muchos casos, no han asimilado el medioe se mueven y 10 que significan como usuarios del transporte. En las actividades

unes del conductor y el peaton, en las calles, en la vida diaria, sigue existiendociones anormales. Esto se nota mas claramente en aquellos sitios en que el

ductor del vehiculc automotor no le cede el paso al peaton donde comparten uno espacio para circular.Y por otro lado, con la gente que viene de fuera del medio,

o el provinciano que llega a una ciudad; ~sta indeciso en los cruceros esperando unmento oportuno, sin saber de que lugar vienen los vehiculos y repentinamente tratacruzar corriendo, 0 los peatones que cruzan por lugares no debidos.

El peaton es, dentro de la jerarquia de medios para movilizarse, el mas importantea u vez el mas vulnerable, razon por la cual mundialmente se ha hecho conciencia de

ha situaci6n. Un ejemplo de ello, es la Carta de los Derechos del Peat6n, adoptadar el Parlamento Europeo, la cual se transcribe a continuaci6n:

¢ El peaton tiene derecho a vivir en un entorno sano y a disfrutar librementede los espacios publicos en condiciones que garanticen adecuadamente subienestar Hsico y psico16gico.

¢ El peaton tiene derecho a vivir en lugares (urbanos 0 rurales) pensados paralas necesidades de las personas y no para las de los vehiculos, y a disponer dedotaciones a distancias que pueda recorrer caminando 0 en bicicleta.

¢ Los nifios, las personas mayores y los discapacitados tienen derecho a que laspoblaciones sean lugares que faciliten el contacto social y no lugares queagraven su propia situaci6n de debilidad.

¢ Las personas con discapacidades tienen derecho a medidas especificas quemejoren su movilidad aut6noma, como reform as en los espacios publicos,los sistemas de transporte y el transporte publico (Iineas guia, sefiales deadvertencia, sefiales acusticas, autobuses y vagones de tren 0 tranvia accesibles).

¢ El peaton tiene derecho a que ciertas zonas urbanas sean para su uso exclusivo,10 mas extensas posible, y que no sean simples recintos peatonales sino queesten en relaci6n con la organizaci6n general de la ciudad, y tambien elderecho a que conecten itinerarios cortos, 16gicos y seguros.

¢ El peaton tiene el derecho a reclamar, en particular: 1) que se tengan encuenta los limites en cuanto a emisiones de sustancias y ruido que seconsideran cientificamente tolerables; 2) el uso en todos los medios de trans-porte publico de vehiculos que no sean una Fuente de contaminaci6n aerea 0acustica; 3) la creaci6n de pulmones verdes que incluyan la plantaci6n dearboles en areas urbanas; 4) que se fijen limites de velocidad y que se modifiquela disposicion de carreteras y cruces como forma de garantizar la seguridad dela circulaci6n a pie 0 en bicicleta; 5) la retirada de anuncios que animen al

FUNDAMENTOS Y APLiCACIONES45


uso peligroso e inadecuado de los vehiculos de motor; 6) un sistema desefializacion de transito eficaz cuyo disefio tenga en cuenta las necesidadesde las personas ciegas y las sordas; 7) la adopcion de medidas especificas queaseguren que tanto el transito vehicular como el peatonal tengan facilidad deacceso y libertad de movimientos as! como la posibilidad de pararse en lasaceras y las calzadas respectivamente; 8) ajustes en la distribucion y el disefiode los vehiculos de motor para dotarles de unas lineas mas suaves en las partesque mas sobresalen, y hacer mas eficientes los sistemas de sefializacion; 9) laintroduccion de un sistema de responsabilidad ante el riesgo, de modo que lapersona que crea el peligro carga con las consecuencias economicas derivadas;10) un programa de formacion para conductores disefiado para animar a unaconduccion apropiada que respete a los peatones y a los usuarios lentos delas carreteras.

¢ El peaton tiene derecho a la movilidad total y sin impedimentos, que puedeconseguirse mediante el uso integrado de medios de transporte. En particulartiene el derecho a exigir: 1) un servicio de transporte publico eco:ogicamentesensato, extenso y bien equipado que deb era cubrir las necesidades de todoslos ciudadanos, los sanos y los discapacitados; 2) la provision de facilidadespara bicicletas en todas las areas urbanas; 3) zonas de estacionarniento situadasde tal forma que no afecten a la movilidad de los peatones ni a la capacidad dedisfrutar de areas de arquitectura notable.

¢ Cada estado rniembro debe garantizar la difusion de informacion extensasobre los derechos de los peatones y sobre medios de transportes alternativosy no contarninantes, a traves de los canales mas idoneos y desde los primerosniveles de ensefianza.

Para el transito de peatones, a semejanza con los vehiculos se puede establecer unnivel de servicio.

Las medidas cualitativas utilizadas para caracterizar el flujo peatonal son similaresalas utilizadas para el trafico vehicular; por ejemplo, elegir la velocidad de circulaciony la libertad de realizar adelantarnientos. Otras medidas se refieren especificamenteal flujo peatonal, como la habilidad de cruzar corrientes vehiculares, caminar ensentido contrario, libertad de maniobrar libremente y sin que se presenten conflictosen la velocidad de caminata.

Existen otros factores relacionados con el entorno, los cuales afectan la experienciade caminar y la percepcion del nivel de servicio, como el confort, la comodidad, laseguridad y la economia.

En la tabla 4.1 se muestran los criterios adoptados por el Manual de Capacidad deCarreteras, HCM 2000, de los Estados Unidos, en la definicion de los niveles de serviciopeatonales, para condiciones promedio [2].

46FUNDNvlENTOS Y APUCACIONES

Usuario

Tabla 4.1 Niveles de servicio peatonales en aceras y senderos, segun el HeM 2000

>1.30>1.27-1.30>1.22-1.27>1.14-1.22>0.75-1.14

$0.75

Velocidad(m/s)

Nivel Espaciade servicia (m2 par Jleaton)

Tasa de fluja(peat/minim)

OJ$16

>16-23>23-33>33-49>49-75

Variable

>5.60>3.70-5.60>2.20-3.70>1.40-2.20>0.75-1.40

$0.75

Fuente: TRB. Highway Capacfty Manual. HCM 2000.

En la tabla anterior, se acepta el nivel de servicio E como aquel al cual se llega amaxima tasa de flujo de servicio 0 capacidad, la que indica que por cada metro decion transversal de acera pueden pasar un maximo de 75 peatones por minuto,

una velocidad de 0.75 metros por segundo (2.7 kilometros por hora). Esto, en otrasabras, en terrninos de espacio representa 0.75 metros cuadrados por peaton.

En el afio 2005, Cal y Mayor y Asociados, S.C., desarrollo para la Secretaria deTransite y Transporte de Bogota, el Manual de Planeacion y Disefio para la

dministracion del Transite y Transpor te [31, adaptando la metodologia del HCM_000, mediante la realizacion de trabajos de campo en diversos puntos de la ciudad.

icamente, la calibracion de los parametres estuvo orientada en la definicion de losores de la superficie peatonal que delimita los diferentes niveles de servicio. En la

Tabla 4.2 se muestran los mismos criterios del HCM 2000, obtenidos con base enorrnacion de campo local en la ciudad de Bogota.

Tabla 4.2 Niveles de servicio peatonales en aceras y send eros, caso Bogota

Velocidad(m/s)

Tasade tluja(peat/minim)

Espacia(m2 par peaton)

IT]>7.00~1.00~0.77~0.40~0.17<0.17

s 14s 91$115$194$287

Variable

~1.63~1.51~1.47~1.30~0.83<0.83

Fuente: C&M. Manual de Planeacion y Diseno para la Administracion del Transito y elTransporte. Secreta ria de Transho y Transporte, Alcaldia Mayor de Bogota, 2005.

Si se pudiera preyer el volumen de peatones que va a tener cierta seccion comercialde la ciudad, se partiria de esta base para proyectar el ancho de las aceras. Tambien sepuede medir la deficiencia de las aceras actuales, pues se sabe que muchas de las quee tienen en el centro comercial, son insuficientes, 0 que no llenan el requisito de capacidad,

por 10 que se pueden tomar acciones tendientes a mejorar sus condiciones.Las velocidades de carninata de los peatones disminuyen a medida que la densidad

peatonal en las aceras aumenta. El ancho efectivo de las aceras se reduce ante lapresencia del mobiliario urbano como puestos de revistas, parquimetros, hidrantes,postes de servicio 0 cualquier otro elemento que interfiera su uso total.

R.JNDA'tENTOS Y APUCACION S47

Ingenleria de Transite

Para analisis detallados de aceras y senderos peatonales, se recomienda consultarla metodologia operacional del HCM 2000 [2J, el Manual de Planeacion y Disefio parala Administracion del Transito y Transporte de Bogota [3J y la Guia para el Planeamiento,Disefio y Operacion de Facilidades Peatonales de la AASHTO [4J.

4.3 Ciclista

Otro usuario, elemento importante del transito y el transporte, es el ciclista,que de alguna manera, ya sea en el desarrollo de una actividad de recreacion, trabajo,compras 0 estudio, debe desplazarse de un lugar a otro, sobre facilidades exclusivas 0

mezcladas con el transito pea tonal y vehicular. Independientemente de como 10 realice,siempre ha sido vulnerable a muchos factores tales como: ala accidentalidad producidapor la interaccion con los vehiculos motorizados, a la inseguridad por la facilidad arobos 0 atracos, a la geografia y topografia tortuosa misma del lugar y, porque nodecirlo, al medio ambiente "adverso", como por ejemplo la lluvia.

Sin embargo, con el crecimiento de las ciudades y el aumento de la contaminacionambiental debida a los vehiculos automotores, es necesario, y ya se estan comenzandoa implantar, sistemas de transporte alternativos que utilizan medios no motorizados,ambientalmente inofensivos y sostenibles que no usen carburantes; y uno de esos esla bicicleta. Para que esto se logre, las ciclovias y los carriles para los ciclistas deberanllenar todos los requisitos necesarios, en su disefio y operacion, de tal manera que suvulnerabilidad sea la mas minima posible.

Ciclovla, es el nombre generico dado a parte de la infraestructura publica u otrasareas destinadas de forma exclusiva para la circulacion de bicicletas. Los criteriosde disefio [5J de las ciclovias son algo similares a los de las calles y carreteras, perogobernados por las caracteristicas de operacion de las bicicletas, que son muy diferentesa las de los vehiculos motorizados. En este sentido, las consideraciones de disefioimportantes para que una ciclovia sea segura incluyen el ancho de la pista 0 calzada,la velocidad de proyecto, el alinearniento horizontal y el alineamiento vertical. Por elcontrario, un carril para bicicleta es aquella parte de la calle 0 carretera especificamentereservada tambien para uso exclusivo 0 preferencial de los ciclistas. Los carriles parabicicletas pueden delinearse con franjas, sefialamientos, 0 marcas en el pavimento.Estos carriles siempre deben seguir el mismo sentido del transito.

Garda Mana Isabel [6J, Corresponsal de la Agencia lnternacional de Noticias IPS(lnternacional Press Service), en reportaje publicado en la pagina Web de Tierramerica,que es un servicio especializado de informacion sobre medio ambiente y desarrollo,dice que "Colombia y Brasil son los pioneros en el uso de la bicicleta como alternativade transporte no motorizado en America Latina". Expone la corresponsal tambien que"Rio de Janeiro cuenta con una amplia red vial exclusiva para ciclistas, con estaciona-mientos adecuados para las bicicletas, con un uso mas de esparcimiento y de salud,que de transporte, por 10 que estas estan ubicadas en zonas turisticas y a 10 largo de lasplayas. A su vez, en Cuba, el uso de la bicicleta tambien siempre ha sido muy comun.Otras ciudades latinoamericanas empiezan a dar los primeros pasos en este sentido.


Usuario

tanto, en la Ciudad de Mexico, con 20 rnillones de habitantes, el uso de laeta como alternativa de transporte aun es minimo".enezuela [7J, implement6 sus primeros 14 ki16metros de ciclovia en el muni-del Chacao en Caracas a mediados del afio 2004, con el objetivo de mejorar

condiciones sociales, ambientales y econ6rnicas de los habitantes del municipio ytranseuntes, y desarrollar un sistema de transporte mas eficiente, econ6mico, notaminante y saludable para el usuario, siguiendo las exitosas experiencias en otrasades de Europa y America.Bogota [8] es la ciudad Latinoamericana que cuenta con la red mas completa de

ovias, las cuales han sido disefiadas y construidas entre los alios 1999 Y 2006. Secion6 el concepto de red en mana (principal, secundaria y complementaria) por

el modelo te6rico que presenta mayor versatilidad y adecuaci6n, trazando de estaera ejes longitudinales y transversales en la ciudad.En la Ciudad de Mexico [9], donde se define la ciclovia como un espacio

ado y sefializado, construido especialmente para que la poblaci6n pueda despla-e en medics no contaminantes ya sea en viajes de placer 0 utilitarios (de trabajo,ela 0 compras), de manera segura y agradable, se ha utilizado el derecho de via del

-ferrocarril a Cuernavaca para la construcci6n de la ciclovia en el suelo de conser va-n en una longitud de 33.2 ki16metros con estaciones. Esta ciclovia ha sido fomentadar el Instituto Mexicano de Fomento al Uso de la Bicicleta Urbana (IMFUBU) y la_ izacion no gubernamental Bicitekas, que promueven el uso de la bicicleta y-gen planes que incluyan facilidades para tal fin.

El en afio 2001 [101,se inaugur6 la ciclovia mas larga del mundo en Europa y masdficamente en los paises que colindan con el Mar del Norte, que comprendepaises, Alemania, Holanda, Gran Bretafia, Noruega, Suecia y Dinamarca con una

ngitud de 6,000 ki16metros pasando por parques naturales, playas y ciudades. t6ricas y pintorescas.

Sin disponer de cifras exactas, en la China y la India, y en muchos pueblos deAmerica Latina, la bicicleta continua aun siendo el principal medio de transporte.

demas, se ha constatado [Ill que en ciudades congestionadas y para distancias deta 5-7 kil6metros, la bicicleta es el medio de transporte mas rapido.

A continuaci6n se mencionan una serie de ventajas, que justifican el usoe la bicicleta:

¢ Disminuci6n de la contaminaci6n atmosferica.¢ Disminuci6n de la congesti6n vehicular.¢ Quien la utiliza, mantiene un buen nivel de actividad fisica y de salud.¢ Ahorro de costos de transporte.¢ Mas humana y mas amable con el medio ambiente.¢ 0 se congestionan, el tiempo de desplazarniento siempre es el rnismo incluso

en horas de maxima demanda de ciclistas.¢ Eco16gicamente sostenible.¢ No requiere de la construcci6n de una infraestructura tan costosa.¢ Mejora el estado de animo de quienes 10practican.

FUNDAIv'ENTOS Y APUCACIONES49


Entonces 10 que se requiere es disponer y adecuar espacios para utilizar la bicicleta,haciendo de ella un uso masivo como modo de transporte. Es necesario convertiren ciclovias muchos derechos de vias por donde circulaban antiguamente los trenes;disponer de areas libres de autos en centros historicos don de la prelacion la tengan 10ciclistas y obviamente los peatones; fomentar el uso de la bicicleta para ir al trabajo;disminuir la inversion en infraestructura vial para los vehiculos motorizados; crearoficinas y organismos que apoyen a la gente y tomen conciencia de las ventajas del usode la bicicleta; y rescatar e impulsar los usos laborales tradicionales que ha tenido labicicleta, en panaderia, jardineria, mensajeria, servicios domiciliares, etc.

4.4 Conductor

lQue significa el vehiculo para la mayor parte de los conductores? En los capitulosanteriores se ha visto que el vehiculo de motor es algo novedoso que se ha puestorepentinamente en las manos de millones de personas, y que tiene solo de 80 a 100afios de estar entre nosotros. Por 10 regular, el que conduce un vehiculo conoce elmecanismo, sabe 10 que es el volante, las velocidades, el freno, etc., pero desconoce laslimitaciones, la potencialidad de ese vehiculo y carece de destreza para mezclarlo enla corriente de transito, Con apoyo en las estadisticas de accidentes se puede asegurarque e1 vehiculo, sin 1a preparacioti previa del tndividuo a traves de la educacion vial, ha sidoconvertido en un arma homicide. El individuo que maneja un autom6vil, la mayor partede las veces no se da cuenta de que con un leve movimiento del pedal puede acabarcon la vida de varias personas en pocos instantes. La fotograBa de la figura 4.3 ilustrael mecanismo, la potencialidad y las lirnitaciones de un vehiculo.

Fi8ura 4.3 Mecanismo, potencialidad J' limitaciones del vehlculo

A traves del tiempo, sin embargo, el hombre ha demostrado una gran adaptabili-dad a los cambios de la vida moderna. Se ha visto como el individuo es capaz de conducircarretas y rapidamente cambiar a la conducci6n de diligencias, de mayor velocidad,

50FUNDAMENTOS Y APUCAG:OI\;ES

Usuario

teriormente adaptarse a las condiciones del vehiculo de motor. Seglin ha ido•• ubiando y evolucionando el vehiculo, el hombre se ha ido adaptando con facilidad,

como conduda antes vehiculos con una velocidad maxima de 30 lan/h, en pocosha conducido vehiculos que pasan de 1,000 lan/h; naturalmente, en estoso , en competencias depor tivas en distancias rectas muy cortas. Al vehiculo de

smo comun y corriente, se le ve en los eventos depor tivos alcanzar promedioselocidad de 200 a 300 lan/h.El individuo tiene la facultad de adaptarse a cualquier innovacion que le presenten;demostrado que un piloto 10 mismo conduce una carreta de bueyes que un avion

~'or velocidad que la del sonido. Luego no han sido las limitaciones fisicas en elbre sino la falta de adaptacion de las masas. Pero no solamente debe adaptarse alto de pruebas 0 al corredor profesional, sino que existe la obligacion de preparar ao los peatones y conductores.

4.5 Vision

Elorgano visual se asemeja mucho a una camara fotografica, seglin se aprecia en laa 4.4. Esta compuesto de una cavidad que, al igual que la camara fotogn\£ica, en su

te frontal posee una lente formada por el iris, la pupila, la cornea, el cristalino y elado, que actuan como el diafragma y el obturador, con la propiedad de ampliarse 0

reducirse de acuerdo con la cantidad de luz que quiera admitir esa cavidad interior.En su parte posterior esta la retina, que es una serie de celdas que perciben el

stimulo exterior y mandan el mensaje al cerebro. Los musculos pueden variar la dis-cia focal, mediante ciertos movimientos del ojo, perrnitiendole a la persona enfocar

a diferentes distancias.

OJO HUMANO CAMARAFOTOGRAFICA

pARPADOCRISTALINO ABERTURA

OBTURADOR

Fiaura 4.4 El ojo humano y 10 camara JotogrCific~

De la facultad de enfocar se citan a continua cion algunas cifras que pueden serde interes a este respecto: para el movimiento de la cabeza del usuario se han hechoalgunos experimentos para determinar cuanto tiempo tarda en ver un objeto, hacerun ligero movimiento y observar otro en direccion diferente. Reaccionar significa que

R.JNDAMENTOS Y APLlCAOONES51

Ingenielia de Transite

el mensaje es enviado del ojo al cerebro y este ordena el movirniento a los musculos,para accionar. Para cambiar de cingulo se necesitan de 0.1 a 0.3 segundos. Finalmente,el tiernpo necesario para enfocar es de 0.17 a 3 segundos, si se sale de un medio oscuroa uno de luz natural, en cuyo caso elorgano visual humano tarda mas tiempo en adap-tarse. Asi, en la salida de un tune], en promedio tarda aproximadamente 3 segundos,dependiendo de cada individuo.

Un conductor que llega a una esquina, para saber unicamente si el paso estalibre tarda: para voltear hacia la derecha de 0.1 a 0.3 segundos, enfocar 0.3 segundos,voltear a la izquierda de 0.1 a 0.3 segundos, y finalmente enfocar otra vez 0.3segundos. Esto es, la suma total del tiernpo necesario para voltear a la derecha, enfocar,voltear a la izquierda y enfocar es de 1.2 segundos, tomando val ores maximos. Sonvalores obtenidos a traves de experiencias directas, es decir, en forma empirica.

Los difectos mas comunes de la vision son: anopia, presbicia, astigmatismo yestrabismo ; que se corrigen por medio de la adaptacion de lentes 0 intervencionesquirurgicas. Gracias a estos recursos no hay razon para impedir que una persona manejeun vehiculo, si su defecto visual se puede corregir perfectamente.

Otro defecto, ya no tan comun, es el daltonismo, que se manifiesta en la dificultaden distinguir ciertos colores. La persona que padece de daltonismo, en grado critico,no distingue ninglin color. Naturalmente, el no poder distinguir entre el rojo y el verdede un semaforo podria ser un impedimento grave; sin embargo, hace muchos afios serealize una convencion entre autoridades de transito y fabricantes de semaforos pararesolver ese problema. Se llego a la conclusion de que se pusieran todos de acuerdopara que la luz de la parte superior fuera roja. De esta manera, aquellas personas quesufren de daltonismo tendran la indicacion suficiente, sabiendo que la luz superior esla de ALTO, aunque no distingan entre rojo, verde y amarillo.

La vision normal de una persona viendo hacia el frente abarca todo 10 que sucedeen un cingulo de 180°. Casi todas las personas perciben 10 que acontece a ambos ladosde la cabeza, 0 sea formando un angulo de 180°, pero no distinguen detalles. Estosunicamente se identifican en un angulo mas cerrado, llamado cingulo central de visionperiferica, que varia entre 120° y 160°.

Tambien hay personas que padecen del defecto de vision de umei, consistente enque no distinguen absolutamente nada fuera de cierto cono de vision. El caso puedellegar a ser critico y se estima que cuando la persona tiene vision de tune] menor de140°, no debe manejar.

Algo semejante a la vision de tunel les ocurre a todos los conductores a altavelocidad. A medida que el vehiculo aumenta de velocidad el conductor sufre visionde tunel, debido a que enfoca a mayor distancia, dejando de percibir los detalles de loslados. Solo ve claramente dentro de un cono cuyo vertice es el centro de los organosvisuales, Cualquiera 10 habra experimentado y 10 puede observar al conducir en ca-rretera. Al aumentar la velocidad la vista se fija mas Iejos, dejando de percibir detallescercanos. Muchas veces, cuando va alglin acompafiante en el vehiculo y nos dice: lTefijaste en Fulano?, la respuesta es no 10 vi. lPor que?, porque nuestra vista va fija en unpunto Iejano y no percibimos los detaHes laterales adyacentes. Esto quiere decir que

52FU DAMENTOS Y ADUCACIONES

Usuario

iudad donde los detalles son multiples y hay que tener mucho cuidado, la_b::JdlKi no debe ser muy alta, precisamente porque el conductor pier de la facultad

guir 10 que sucede a su alrededor inmediato. Este efecto se aprecia perfecta-la fotografia de la figura 4.5.

Fiqura 4.5 Erifoque en un primer plano y a distancia considerable

Debido a la concentracion visual, el alcance efectivo de la vision periferica see al incrementarse la velocidad, desde un angulo central de 1000 a 30 km/hun cingulo de 400 a 100 km/h. En otras palabras, si se atraviesa un poblado a

lan/h, no se perciben claramente mas que los detalles que esten dentro de un_ 0 cerrado de 400

• Este aspecto es bien importante, ya que la lectura de textos see realizar sobre sefiales que esten ubicadas dentro de ciertos cingulos.Igualrnente, a medida que aumenta la velocidad del vehiculo aumenta la distanciacual la persona esta enfocando su vision. As! se tiene que a una velocidad de

/h la vista de la persona esta fija en un pun to localizado aproximadamente alSOtros de distancia; a 60 km/h, a 300 metros y a 80 km/h, la vista del usuario estaraa 450 metros.

iendo la vision uno de los dos factores limitantes en el conductor, ademas delpo de reaccion, se presentan unas sencillas pruebas que toda persona pueder [121. No se trata de pruebas que puedan sustituir a un reconocirniento medico, sinorimentos rudimentarios que pueden ayudar a descubrir deficiencias que deben

confirmadas por el medico. Sirven solo de orientacion.Lea el texto de letra pequefia que sigue a continuacion. Si puede leerlo

ente, sin lentes y a 35 centimetros de distancia, con cada ojo por separado,dose uno primero y despues el otro, su vista es normal.

FUNDAMENTOS Y APLICACIONES53

Ingenierla de Transite

Si~Jcere5lo.J5ccntir.x:trosde diWlllcia

(la IttpWb como oonnal

~lakctun).dnlen:cs'loooc.taUl)()delosdoso;os.I1JAgUdeu. vh .••..es lIormaL

Lea las letras grandes que siguen a continuacion, de la siguiente manera:coloquelas a una distancia de 6 metros, con cada ojo por separado y luego con los dos.Si su vision es de 20120, es decir normal, esa lectura no debera ofrecer dificultad.

ToF p ED ESostenga verticalmente un lapiz frente a usted, al nivel de los ojos, Cierre un ojo

y acerque lentamente el dedo Indice de la otra mana hasta to car la punta del lapiz. Sisu percepcion de profundidad es deficiente, en ocasiones no acertara a tocar la puntadel lapiz.

Enrolle, sin apretarlo, un periodico para formar un tubo a traves del cual puedaver con los ojos. Reduzca la intensidad de la luz de la habitacion, dejando la suficientepara poder leer esta pagina. Ahora encienda un foco de 100 watts y mirelo a traves deltubo durante 5 segundos. Apague ese foco y con la luz ambiente anterior mire estapagina otra vez a traves del tubo. Antes de transcurridos 7 segundos debera ustedpoder leer el texto. Si no es asi, puede padecer una deficiente capacidad de adaptaciona los cambios de luz, 10 que puede ser peligroso en el manejo.

Como anterior mente se dijo, el cingulo de vision normal es de 180°. Es decir, con

la mirada fija al frente se deben percibir todos los objetos a nuestro alrededor. Paradeterminar si la vision es normal fije su vista en un pun to situado frente a usted. Soste-niendo un lapiz en cada mano, levante los brazos hacia atras, a la altura de los hombrosy luego adelantelos lentamente, mirando de frente todo el tiempo, hasta que pueda verambos Iapices a la vez. Se considera peligroso si el angulo de vision es menor de 140°.

El astiBmatismo, 0 deformacion de la curvatura de la cornea y / 0 del cristalino,puede empafiar 0 deformar las imagenes. Sostenga a 35 centimetros de distancia losdrculos que aparecen en la Figura 4.6. Examinelos con cada ojo, por separado, conanteojos y sin ellos. Si cualquiera de las Iineas en alguno de los drculos aparece masdefinida y oscura que las demas, 10 mas seguro es que padezca astigmatismo, tenga 0no una agudeza visual de 20120.

Es importante recordar que todas las pruebas presentadas anteriormente noconstituyen exactamente 10 que podria considerarse un exam en completo de la vista.Sin embargo, si usted ha advertido alguna deficiencia 0 diferencia, es convenienterealizar una visita al medico.

54FUNDAIv'ENTOS Y APUCACO"ES

Usuario

••Figura 4.6 Prueba de astiBmatismo

.6 Reacciones ffsicas y psico16gicas

a~' dos tipos de reacciones en el individuo: la reaccion flsica 0 condicionada y laD psicoloqica.

reaccion condicionada esta relacionada con el sector de conductores que hanollado ciertos habitos. A las personas que estan acosturnbradas a utilizar cierta

especial, determinada carretera 0 calle, se les desarrolla un habito que se conviertetreza. Pueden Uegar a cierto crucero y preyer el peligro; pueden tener en cuentaque la persona que pasa por primera vez no advierte. Entonces esas personas hanollado cierta habilidad, ala vez que una reaccion condicionada, por haber usadota muchas veces. -

Como comparacion y mayor claridad, se cita a continuacion uno de los experi-o que se han realizado en laboratorios de biologia con animales: a un perro ale le ha hecho una operacion previa, mediante la cual se le ha introducido una

caaaliz.acion al estomago conectando las glandulas de las que se obtiene la secrecion'ugo gastrico, con el exterior, se le da de comer a deterrninada hora, pero instantes

e se hace sonar una campana. Se ve que cada vez que va a recibir el alimento secretagotas de jugo gastrico a traves de la canalizacion. Llega a tal grade el habito del

rro que, aunque no yea la comida, simplemente al oir la campana empieza a secretar_0 gastrico. Eso es 10 que se llama una reaccion condicionada.

De la misma manera, el conductor de un vehiculo reacciona de acuerdo con lositos buenos 0 malos que se ha formado. Por 10general el habito 0 la experiencia queadquirido el usuario, es la mejor defensa contra 10s accidentes.

La reaccioti psicoloqica, en cambio, es un proceso intelectual que culmina en unicio. Se trata de estimulos que son percibidos y enviados al cerebro. Despues detener una reaccion se Uega a una decision para actuar. Son reacciones intelectuales

el individuo, pero estan afectadas por las emociones y otras causas que puedenodificar las facultades del mismo.

Se puede imaginar el diagrama de como Uegan esas emociones, esos estimulos,al cerebro, a traves de 10s organos sensitivos del hombre: tacto, oido, vista, etc. Esasreacciones envian un mensaje al cerebro; este tiene que reaccionar mediante un proceso

FUr-iDAMENTOS Y APlICACIONES

--- ---- --------.------------------------------------------~~55


intelectual y tomar una decision para actuar; finalmente, manda la orden al musculoapropiado, que actua de inmediato.

Hay un tiempo minimo de reaccion en estos procesos. Este tiempo de reaccion esel que corresponde al estimulo simple, es decir, no a una situacion complicada, sino auna situacion sencilla cuando existe un estimulo unico. Se llama en este caso, estimulo ;a cualquier emergencia que se presente en la carretera 0 en la calle: un peaton quecruza, un animal, una desviacion, cualquier obstaculo, etc. Es el estimulo que percibeel usuario y que 10 anima a actuar.

El tiempo minima de reaccioti que se ha encontrado en el promedio de losindividuos, cuando el vehiculo no esta en movimiento, es de 0.25 segundos. Este tiernpoes, por ejernplo, el que tarda un conductor que esta parado en espera del cambio deIuz del sernaforo, para reaccionar cuando pase de rojo a verde y coloque velocidadpara arrancar el vehiculo. De acuerdo con pruebas que se han efectuado con semaforosaislados, los tiempos promedio de reaccion fueron los siguientes: 0.25 segundos, cuandoel vehiculo esta inmovil y 0.83 segundos, para el vehiculo en movirniento, dependiendode las circunstancias del transito y las velocidades. Se vio que en algunos casos podiallegar hasta 2 0 3 segundos.

Los factores que pueden modificar las facultades del individuo en el tiempo dereaccion son los siguientes:

¢ Lafatiga.¢ Las enfermedades 0 deficiencias fisicas.¢ E1alcohol y las drogas.¢ Su estado emocional.¢ El clima.¢ La epoca del afio.¢ Las condiciones del tiempo.¢ La altura sobre el nivel del mar.¢ El cambio del dia a la noche y viceversa.

Entre las reacciones del usuario, se ve que el caso mas usual es el de reaccioncondicionada: todos los usuarios, unos mas, otros menos, tienen cierta experiencia,cierto numero de horas de conducir, cierto entrenamiento, etc., y sus reacciones soncondicionadas, por esa causa.

De am que experimentos realizados hayan dado conclusiones muy interesantes.Por ejemplo: el hecho de que un semaforo este durante alios colocado en ciertaposicion, conocida de los conductores, es fundamental, ya que si los sernaforos fuesencambiados de lugar repentinamente, vendria la confusion en las intersecciones. Igualcosa sucede con calles de dos sentidos, que de un dia para otro son cambiadas a unsentido de circulacion. El usuario, que responde a reacciones condicionadas, ve derepente su ambiente cambiado; se encuentra con que ayer podia cruzar en dos sentidopor esa calle y hoy solo puede hacerlo en uno. Se produce una confusion.

Otro caso es el de las sefiales de transito. Uno de los mayores esfuerzos que hanhecho las autoridades de transito, tiende a conservar la uniformidad de las sefiale


Usuario

a, color y tamafio. Desde un principio se llego a la conclusion de conservaror numero de formas diferentes y se tienen las ya conocidas: el cuadrado, el

gulo, el triangu]o y el octagono.De de que se empezaron a fabricar esas sefiales, se noto que el octagono era unaque producia desperdicios en las laminas de las cuales eran cortadas para troque-. pintarlas, etc. Inmediatamente pensaban los fabricantes en el porque de producirfial que dejaba pequenos recortes que no ser vian para nada y encarecian el costo.

ue de muchos experirnentos y varios afios de uso se llego a la conclusion de que- al tenia mayor valor con esa forma porque el usuario estaba ya acosturnbrado.

omaticamente se reconocia la forma de esa serial y muchas veces ni siquiera se Idaexto de ALTO, sino simplemente con reconocer a distancia la forma que tenia la

el usuario se disciplinaba a ella; es decir, actuaba mecinicamente, percibiaorrna de la sefial y la obedecia.

La faha de uniformidad en las sefiales provoca cambios bruscos en las condicionestransito y confunde al usuario. Por cambios bruscos en el transito se entiendeno aquellos que se relacionan con reglamentos del transito, cambio de sentido decalle, cambio en la posicion de un sernaforo 0 del agente, cambio de un tipo de

rial, u obstaculos imprevistos en la carretera 0 calle. Los cambios se puedenentar; puede existir la incorporacion de una nueva modalidad en el transito; pero

deb en ser bruscos, sino lentos. Deben ser paulatinamente incorporados al arnbienteusuario mediante campafias de preparacion, peliculas, inserciones periodisticas,

evision, etc., para que cuando esa medida llegue al usuario no sea repentina ni brusca• encuentre buena acogida por parte del rnismo.

zPor que es tan importante, por decirlo asi, "enamorar" al usuario antes deplantar una medida? Porque la efectividad de una medida en el transito depende enmayor parte del convencimiento y adopcion de la misma por parte de aquel. Por esonecesita, antes de implantarla, el darla a conocer, exponer las razones, convencerusuario, etc., para garantizar el exito de su uso en la operacion. Se debe recordar

==r= la maxima que dice: "deben evitarse cambios bruscos en el transito".

4.7 Distancia para detener un vehfculo

La distancia total para detener un vehiculo, Hamada distancia de parada Dp,depende de los tiempos de percepcioti, de reaccion y de frenado. Se expresa como:

Dp=dp+dr+df

Donde:

(4.1)

dp distancia recorrida durante el tiernpo de percepcion

dr distancia recorrida durante el tiernpo de reaccion

df distancia recorrida durante el tiempo de frenado

La distancia recorrida durante los tiempos de percepcion y reaccion (d p + dr = dpr),


Posici6n inicial:percibe la situacion

Aplica losfrenos

Posici6n final:para 0 continua


se lleva cabo mediante el proceso denominado PIEV (Percepcion, lnteleccion, Emocion,Volicion), que describe los cuatro componentes de la reaccion en respuesta a unestimulo exterior:

1. Percepcioti

Impresion material producida en los sentidos por un estimulo exterior. Es unarecepcion sensorial de informacion; se percibe la situacion. Para un conductor, es elintervalo de tiempo comprendido entre la aparicion del objeto exterior y su reconoci-rniento a traves de su sensacion visual.

2. Inteleccion

Acto de entender 0 concebir; se entiende la situacion. Es el tiempo requerido paracomparar y registrar las nuevas sensaciones.

3. Emocum

Agitacion del animo producto de la percepcion y el entendimiento de la situacion.Durante este tiempo el conductor utiliza el juicio )' la experiencia para tomar unaactitud 0 llegar a una decision.

4. Vo1iciOn

Acto por el cual la voluntad determina hacer algo. Es el tiempo necesario parallevar a la accion la decision tomada.

Los diferentes componentes para el calculo de la distancia de parade 0P' aparecenesquematizados en la figura 4.7.

Finura 4.7 Distancia para detener un vehlculo

Dependiendo de la complejidad del problema y de las caracteristicas del conduc-tor, el tiempo de percepcion-reaccion tpr, 0 tiempo durante el PIE V, tpIEV, varia entre0.5 y 4.0 segundos. Seg{m la AASHTO [13], tanto en estudios anteriores como en

58FUNOAIVENTOS Y APUCACOt-.ES

n,un

a

a

Usuario

estigaciones recientes, muestra que en un tiempo de percepcion-reaccion de 2.5dos para situaciones de distancias de parada, ante presencia de obstaculos, quedan

uidas las caracteristicas de la mayoria de 10s conductores. Por 10 tanto, el uso detiempo de percepcion-reaccion de 2.5 segundos, ex cede el percentil 90 de los

. mpos de percepcion-reaccion de todos los conductores, y por consiguiente se reco-ienda para fines de proyecto. Durante este tiempo se considera que la velocidad del

culo vo, se mantiene constante, pues su variacion es muy pequefia. POI' 10to, la distancia de percepcion-reaccioti dpr , para movimiento uniforrne, en general se

expresa como:

dpr = Vo (tpr) (4.2)Que para el caso de distancia de parada, ante obstaculos, se convierte en:

dpr = V0 V PIEV )

Reemplazando a tplEV por 2.5 segundos, para la velocidad Vo en kilometros porhora y la distancia dpr en metros, se tiene:

d =V (kmlh)(2.5S)(1,OOOm)(_1 h_)pr ° 1km 3,600S

dpr = 0.694(vo) (4.3)

La distancia defrenado df, depende de muchos factores: la friccion entre llantas~. pavimento; el peso del vehiculo; el numero de ejes; el tipo de pavimento; etc. Sinembargo, estableciendo ciertas condiciones, es posible calcular dicha distancia.

La potencia de frenado del vehiculo y la friccion longitudinal entre las llantas y elpavimento, controlan su capacidad para disminuir la velocidad 0 parar. Un vehiculo quese aproxima a un ALTO con el motor desengranado y sin la aplicacion de los frenos, esdesacelerado solamente por la resistencia al rodarniento y la resistencia del aire.

Cuando la anterior maniobra es realizada por el vehiculo con el motor engranado,la desaceleracion se lleva a cabo con la resistencia al rodamiento, la resistencia del airey la resistencia del motor. Ensayos hechos para medir la desaceleracion con elvehiculo engranado y sin la aplicacion de los frenos, indican que ella varia de 3.5 km/h/ sa 1.4 km/h/s, para velocidades comprendidas entre 110 km/h Y 30 km/h,respectivamente.

Adicionalmente, si se aplican los frenos, aparece una cuarta resistencia, denomi-nada resistencia por friccion en el frenado. En el caso de que los frenos sean aplicadossubitamente, las llantas quedaran bloqueadas 0 inmovilizadas y el vehiculo derrapara.La longitud de las huellas dejadas por las llantas sobre el pavimento, permitira conocerla velocidad que traia el vehiculo al inicio del derrapamiento.

Por 10 tanto, la distancia de frenado df, es recorrida pOI' el vehiculo en movimientouniforrnemente desacelerado, y puede ser calculada a partir de la accion mecanica depisar los frenos en una superficie horizontal, despreciando las resistencias al rodamiento,del aire y del motor. La Figura 4.8 ilustra la relacion que existe entre la velocidad, eltiernpo y la distancia, en movimiento uniformemente desacelerado.



Area =

Distancia

TIEMPO

Fi8ura 4.8 Belacion entre 1a velocidad, el tiempo J' la distancia, en movimiento uniformemente desacelerado

La ecuacion de la recta es igual a:

V = va - at

Donde:

(4.4)

V = velocidad despues de un tiempo t

va = velocidad en el momento de aplicar los frenos

a = tasa de desaceleracion

Si al final del frenado se tiene una velocidad vf, entonces:

vf = va -at

El area bajo la recta representa la distancia de frenado, esto es:

df = vft +.i(vo -vat2

Reemplazando la velocidad final vf, de la ecuacion (4.5), se tiene:

df =(vo -at)t+.i(va -va +at)t=vat-at2 +.iat22 2

De donde:

1 2df =vat--at2

60FUNDAMENTOS Y APUCAC:O"ES

(4.5)

(4.6)

Usuario

espejando t de la ecuaci6n (4.5):

plazando este valor en la ecuaci6n (4.6), tambien se obtiene:

= ~VO~Vf)_~a(VO~Vfr

= 2vo(vo -Vf)- (vo - Vf )2= 2vg -2VoVf - vg + 2voVr -vI

o tanto:

2 2f =Vo =vi

bien, en movimiento uniformemente desacelerado y cuando el vehiculo".tente se detiene (Vf = 0), la distancia de frenado es:

v2~2a

Por otra parte, sobre el vehiculo aetna una fuerza F, que se valora como:

=ma

Donde m corresponde a la mas a del vehiculo.

La fuerza F debe ser contrarrestada por otra igual con el fin de detener el vehiculo,minada fuerza de friccion longitudinal Ft, que se expresa asi:

(4.10)

Donde:

f, coeficiente de friccion longitudinal

p peso propio del vehiculo

Igualando Fy Ft, seglin las ecuaciones (4.9) y (4.10), queda:

F=Ft

ma=ftP (4.11)

Pero tambien se sabe que:

P=mg (4.12)

Donde g es la aceleracion de la gravedad.

FUNDAMENTOS Y APUCACIONES

(4.7)

(4.8)

(4.9)

61


Sustituyendo el valor de P de la ecuacion (4.12) en la ecuacion (4.11), resulta:

ma = f,(mg)

(4.13

Ahora, reemplazando este valor de a en la ecuacion (4.8), se tiene:

2 2df=~=~

2a 2f,g

Utilizando unidades practicas y usuales, se transforma la f6rmula anterior para va enki16metros por hora, g en metros por segundo cuadrado y df en metros, como sigue:

v2(km2 I h2) [10002 m2][ 1h2 ]df

= 2;(9.81 mls2) '1 km2 3,6002 s2

2d-~

f - 254(~) (4.14

Finalmente, sustituyendo las distancias de percepcion-reaccion dpr ecuacion(4.3) Yde frenado df ecuacion (4.14), en la ecuacion (4.1) la distancia de parada D~queda como:

Dp =dp +dr +df

(4.15

Para fines de proyecto, tomando en cuenta coeficientes variables de friccionlongitudinal [14], en la tabla 4.3 se presentan valores para las distancias de parade,correspondientes a diferentes velocidades de proyecto, condiciones de pavimentmojado y a nivel, ante la presencia de obstaculos.

Cuando el vehiculo tiene una velocidad vf al final de la aplicacion de los frenos, _la calle 0 carretera sobre la cual ocurre el frenado se encuentra sobre una pendientelongitudinal p , la distancia defrenado df se expresa como:

2 2d - Va -Vf

f - 254([, ± p) (4.16

La distancia de frenado es menor en ascenso que en descenso, por 10tanto el valorde p expresado en decimal 0 tanto por uno es positivo (+) para pendientes ascendentesy negativo (-) para pendientes descendentes.

Si el vehiculo se detiene completamente, esto es Vf = 0, la ecuaci6n practica parael calculo de la distancia de frenado es:

2d - Va

f - 254([, ± p) (4.17

62FLNDAMENTOS Y AAJCACi()/\;ES

Usuario

Tabla 4.3 Distancias de parada en pavimento mojado y a nivel

VeIocldad Percepcl6n-reacciOn CiIefltlente Distancia Distancia de paradade Tlempo Dlstancla defriccl6n defrenado

Dpproyecto longitudinaltpr dpr r, df (metros)

s) 111

30 2.5 20.8 0.400 8.940 2.5 27.8 0.380 16.650 2.5 34.7 0.360 27.360 2.5 41.6 0.340 41.770 2.5 48.6 0.325 59.480 2.5 55.5 0.310 81.390 2.5 62.5 0.305 104.6100 2.5 69.4 0.300 131.2110 2.5 76.3 0.295 161.5120 2.5 83.3 0.290 195.5

De la misma manera, una expresion mas general para el calculo de la distancia deda, ante la presencia de obstaculos, es:

(4.18)

Los valores del coeficiente de friccion longitudinal ft, usados en las ecuaciones.17) y (4.18) se determinan mediante experimentos de frenado. Conocidas lalocidad inicial Vo y la pendiente p, se conducen los vehiculos de prueba hasta realizaralto complete, se mide la distancia de frenado requerida df, y se resuelve la ecuaci6na fl. Los valores de ft utilizados para fines de proyecto se estiman como conserva-

res, ya que se toman suponiendo: las peores habilidades en el manejo del vehiculo,condiciones normales del estado de la superficie de rodamiento y las llantas, y la

eficiencia comun de los vehiculos [15].

En la practica, existen otras situaciones que obligan a que un conductor tenga queetener su vehiculo 0 disminuir su velocidad, como por ejemplo ante la presencia deluz amarilla en un sernaforo, ante la presencia_ de una serial de ALTO, a la salida de

una carretera principal por un enlace de divergencia, ala llegada a una caseta de cobro,etc. Para estos casos, la distancia necesaria para pasar de una velocidad inicial Vo a unavelocidad final vf (que puede llegar a ser cero), es:

2 2o - V (t )+ Vo -Vfp - 0 pr 254VI ± p) (4.19)

Donde tpr representa el tiempo de percepcion-reaccion de la situaci6nespedfica analizada.

Ejemplo 4.1

Mediante este ejemplo, se muestra el procedimiento de calculo de la distancia devisibilidad de parada en el proyecto geometrico de carreteras.

FUNDAMENTOS Y APl.ICACIONES63

FU\lDAMENTOS Y APLICACIONES


La carretera a 10 largo de su longitud, en cada punto, siempre le debe proveeral conductor una distancia de visibilidad hacia delante al menos igual a la distaticia deparade Dp. Si esto no se realiza, puede suceder que el conductor que circula, porejemplo a traves de una curva, ante la presencia de un obstaculo sobre su carril decirculaci6n, no tenga suficiente distancia para detenerse y por 10 tanto colisione con el.

De alli que se asume, en el peor de los casos, que el conductor que encuentra unobstaculo en su carril de circulaci6n, no puede esquivarlo. Esto es, el conductor deberaver el obstaculo con suficiente tiempo y distancia, que le permita percibirlo, reaccionary parar su vehiculo.

Especificamente, se trata de determinar la distancia minima de visibilidad deparada en un tramo de carretera proyectada con una velocidad de 80 lan/h en unapendiente ascendente del 4%.

De la tabla 4.3 para una velocidad de proyecto Vo de 80 lan/h, el coeficiente defriccion longitudinal " es de 0.310. Por 10 tanto, de acuerdo con la ecuacion (4.18), ladistancia de parada es:

= 127.5m

Lo anterior quiere decir, que para que este tramo de carretera ofrezca seguridapara detener un vehiculo en caso de la presencia de un obstaculo fijo en su carril decirculaci6n, la geometria horizontal, vertical y transversal debe ser tal que siempredisponga en cada punto como minimo 127.5 metros de visibilidad hacia delante.

Ejemplo 4.2

Un trarno de carretera en una pendiente descendente del 5% tiene como velocidade proyecto 70 kil6metros por hora. Si sobre este tramo un conductor viaja a urn.velocidad de 100 kilometros por hora, Zque distancia adicional a la de proyectnecesitaria para detener su vehiculo ante la presencia de un obstaculo fijo sobre ~carril de circulaci6n?

La distancia de parada para la velocidad de proyecto de 70 lan/h, segtin los datde la tabla 4.3 Yde acuerdo a la ecuaci6n (4. 18), es:

Vo = 70 km/h, ti= 0.325, P = -0.05

V2Dp=0.694(vo)+ QO )

254" ±p

= 118.73 m

0.694(70)+ (70)2254(0.325 - O. 05)

Igualmente, la distancia de parada necesaria para el vehiculo que viaja a 100 lan/h

Vo =100kmlh, "=0.300, p=-0.05

64

Usuario

= 0.694 (v )+ v~ =0.694(100)+ (100)2o 254(" ±p) 254(0.300-0.05)

= 226.88m

uego la distancia adicional que necesitaria para detener el vehiculo ante lancia del obstaculo, es:

226.88 -118.73 = 108.15m

E irnportante advertir, que esta distancia adicional puede ser reducida si la.. dad del conductor y las condiciones presentes le permiten controlar el vehiculodetenerlo.

Ejemplo 4.3

Mediante este ejemplo, se muestra un procedimiento de calculo de los tiempos dearillo y todo =». con base en la distancia de parada, para el analisis de interseccionesn emaforos.

El cambio de luz verde de una calle a otra no puede realizarse instantaneamente,es los vehiculos que se aproxirnan a la interseccion , cuando la luz cambia, no sonpaces de detenerse de manera segura.

Si los vehiculos de la calle en conflicto son liberados instantaneamente,an ocurrir accidentes. Para evitar esto, debe proveerse de un intervalo de cambia

amarillo) y despeje (todo rojo), que indica el cambio de Easedel sernaforo y el despejecon seguridad de la interseccion de los vehiculos en conflicto.

Para tal efecto, de acuerdo con la parte a) de la figura 4.9, supbngase que el·ehiculo A se aproxima al acceso Oeste de la interseccion (pavimento a nivel) con una

velocidad Vo de 60 lan/h, de tal manera que justo en la posicion en que se encuentraaparece la indicacion amarilla del semaforo, por 10 que el conductor decide parar suvehiculo (vf = 0) despues de recorrer la distancia Dp, terminando su Easede operacion( Fase 1). La parte b) de la Eigura 4.9 ilustra las dos Eases bajo la cual operaesta interseccion.

El tiempo de percepcion-reaccion tpr, ante la presencia de la indicacibn amarilla deun semaforo, para la mayoria de los conductores es del orden de 1.0 segundos.

El coeficiente de friccion longitudinal f, para una velocidad de 60 lan/h, deacuerdo con la tabla 4.3, es 0.34.

Por 10 tanto, la distancia de parada en este caso, seglin la ecuacion (4.19), es:

o =V (t )+ v~-vf =(60km/h)(1.0S)(1,000m)(_1_h_)+ (60)2_(0)2p 0 pr 254(f, ± p) 1km 3,600 S 254(0.34 + 0)

=58.35m

FUNDAMENTOS Y APIICACIONES65

ngenierfa de Transite

a) DISTANCIA DE PARADA

N

Aparece W--$--E

el amarillo

I S

=lliTI- Vo = 60 km/h II B I ~ vf = 60 km/h lliTI- 60 krn/

==lliTI----Vo = 60 km/h II A I ~Vf=O

=! 00000000000000

Sernatoro ~~

C---

Dp w W L

b) FASES

Fase 1 Fase 2

Lif,

c) DIAGRAMA DE FASES

Fase 1 J ..Entreverde~

I-----r-q=- Todo Rojo

Fase 2

Figura 4.9 Los intervalos amarillo)' todo rojo en intersecciones con semijoros

Naturalmente cualquier otro vehiculo mas alejado de esta distancia, con mayorcerteza sera capaz de detenerse de manera segura. Sin embargo, si este se encuentradentro de esta distancia, cuando aparezca el amarillo, no se detendra con seguridad,por 10 que se le perrnitira cruzar a traves de la interseccion tambien de manerasegura antes de liberar el flujo de la siguiente fase (Fase 2), esto es, el vehiculc C delacceso Sur.

66FUNDAMENTOS Y APlICACfONES

h

Usuario

__ .uu, en la situacion mas critica, supbngase que el vehiculo B decide continuar•••.:Ia, de tal manera que cuando llega a la linea de ALTO, el semaforo ya despliega":nl!P-. -0 hay dud a que este vehiculo cruzo la interseccion en rojo. Con el propo-"1r(p:Ie e te vehiculo B ("infractor"), cruce y despeje la interseccion con seguridad,____ bn"d de la luz verde para el vehiculo C en la Fase 2 es retardada un poco prolon-

intervalo rojo. Como se puede observar en el diagrama de fases de la parte~_ a 4.9, a este intervalo se le conoce como intervalo todo raja 0 intervalo

•• "lqe. Recibe el nombre de to do rojo, debido precisamente a que las indicacionesIdlrzrn todos los semaforos son rojas.

erminos generales, si se supone que el vehiculo B se aproxima a una velocidad."rme Vo Y cruza la interseccion con esta misma velocidad, entonces el intervalo_~rerde 0 intervalo de cambio de fase, es:

. . Distanciaverde = AmarIllo + Todo ROJo= ---

Velocidad

(4.20)

onde:

y entreverde 0 intervalo de cambio de faseA indicacibn de luz amarilla 0 intervalo de cambio de verde a rojoTR intervalo to do rojo 0 de despejeDp distancia recorrida en amarillov0 velocidad de aproximacion y crucew ancho del cruce peatona1W ancho de la interseccibn que se cruzaL longitud media de los vehiculos

Para propositos del ejemplo, supbngase tambien que el ancho del cruce peatonalde 3.00 metros, el ancho de la calle transversal de 14.00 metros y la longitud medialos vehiculos de 5.50 metros. Por 10 tanto, seglin la ecuacibn (4.20), se tiene:

y = A+ TR = (Dp )+(w +W + L) =(58.35 m)3.6 +(3.00 m +14.00 m +5.50 m)3.6v 0 v 0 60 km/h 60 km/h

= A + TR = 3.50 s + 1.35 s= 4.85s

Como se puede apreciar el intervalo amarillo A para la Fase1 es de 3.50 segun-o y el intervale todo rojo TR entre la Fase 1 y la Fase 2 es de 1.35 segundos, que por

-eguridad y redondeo se pueden llevar a 4 y 2 segundos, respectivamente. Esimportante aclarar que estos 2 segtmdos se le asignan a la Fase 2.



En el capitulo 13, sobre semaforos, se presenta otro procedimiento para el calculode estos intervalos, como parte de la distribucion de los tiempos dentro del ciclo delsemaforo para cada una de las fases.

Ejemplo4A

El esquema de la figura 4.10, muestra a un vehiculo en un frenado de emergeIiciasobre una carretera que tiene una pendiente descendente del 4%. lnicialmente elvehiculo derrapa sobre la calzada en pavimento asfaltico dejando huellas en unalongitud de 38 metros y, finalmente, sobre el acotamiento en grava, donde se detuvodejando huellas en una longitud de 15 metros. Por otros exper imentos realizados sesabe que el coeficiente de friccion es de 0.50 sobre superficie asfaltica y de 0.60 sobregrava. Se desea conocer la velocidad del vehiculo al inicio del frenado de emergencia yen el momento de abandonar la calzada.

Acotamiento (Grava)

~-- - --_._-

c:::rr:=1======----=============>,> ¢ ·4%Acotamiento (Grava) <',,) []] 3

Calzada (Asfalto)

Fiqura 4.10 Vehiculoen unftenado de eme,sencia

De acuerdo ala figura 4.10, sean:

V1 velocidad en el punto 1: empieza el derrapamiento (a calcular)v2 velocidad en el punto 2: abandona la calzada (a calcular)V3 velocidad en el punto 3: se detiene, v3 = 0d'a distancia de frena do (huellas) en la calzada sobre pavimento asfalticodf = distancia de frenado (huellas) en el acotamiento sobre grava

g

i. coeficiente de friccibn longitudinal sobre asfalto, ~ = 0.50~a coeficiente de friccion longitudinal sobre grava,', a= 0.60

g g

p pendiente longitudinal de la carretera, p = -0.04

En los frenados de emergencia, practicamente el tiempo de percepcion-reacciondel conductor es cero, precisamente por que al tratarse de una situacion de emergencia,subitamente el conductor coloca el pie en el pedal del freno, produciendose huellassobre la superficie de rodamiento. De alli que, la expresion a utilizar es el segundotermino de la distancia de parada, dado por la ecuacion (4. 16):

68FUNDA'AENTOS Y APUCACIQNES

Usuario

ocidad a1 abandonar 10 calzada: v2

ara el tramo 2-3 sobre el acotamiento, se tiene:

e donde, despejando V 2 :

2 = ~254«'g - P)dfg = ~254(0.60 - 0.04)15

= 46.2 km/h

elocidad 01 inicio de1fienado de emerBencia: v1

Para calcular la velocidad del vehiculo al inicio del derrapamiento, se utiliza deo la ecuacion (4.16), aplicada en el tramo 1-2 sobre la calzada, asi:

2 2d - v1 - V2

fa - 254(f,._ p)

Despejando v1, queda:

V1 = ~254(~. - p) df•+ V~ = ~254(0.50 -0.04)38+ 46.22

= 81.1km/h

Ejemplo 4.5

EI esquema de la Figura 4. 11 se refiere a una prueba de frenados de emergencia,los cuales se tiene que:EI vehiculo de prueba A deja huellas sobre la superficie de rodamiento en una

ngitud de 16 metros, desde una velocidad de 48 km/h hasta detenerse. EI vehiculoprueba B tambien es sometido a frenado sobre la misma superficie de rodamiento,

jando huellas en una longitud de 46 metros hasta detenerse. Se quiere conocer lalocidad inicial del segundo vehiculo, sabiendo que el experimento se realize sobre

pendiente longitudinal ascendente del 2%.

Para la Figura 4.11, sean:

velocidad inicial del vehiculo de prueba A , V 0A = 48 km/hvelocidad final del vehiculo de prueba A , V fA = 0velocidad inicial del vehiculo de prueba B (a calcular)velocidad final del vehiculo de prueba B , V fB = 0

FUNDAMENTOS Y APUCACIONES

erfa de Transite

df = distancia de frenado (huellas) del vehiculo de prueba A, df = 16 mA A

df = distancia de frenado (huellas) del vehiculo de prueba B, df = 48 ma a

p = pendiente longitudinal de la superficie de prueba, p = +0.02

VehiculodepruebaA -------rJ)

[][[~----16IT1-~--------------- --~.-----------_..... ~-- -Vehicul:;=============----/~~~>---------------

prueba B ...../

Fiqura 4.11 Vehiculos de prueba enfrenados de emerBencia

La velocidad inicial del vehiculo de prueba B, vOa ' se calcula a partir de laecuacion (4. 16):

v2 _v2 v2 _02

df

= Os fa = _O--"a7-_,a 254([, + p) 254([, + p)

VOa = ~254([1 + p) dfa

En la expresion anterior no se conoce el coeficiente de friccion longitudi-nal ". Este se puede calcular con la misma ecuacion (4. 16), aplicada al vehiculo deprueba A, asi:

v2 _v2 v2 _02d

f= 0A fA = _O-"A7-_,

A 254([, + p) 254([, + p)

v2~ _ °A, - 254(d

fA)

=0.547

2-~-002P - 254(16) .

Por 10 tanto, en la expresion planteada para vas' se tiene:

VOs = ~254«, + p) dfs = ~254(0.547 + 0.02)48

= 83.1 km/h

Puede observarse, que este ejemplo indica un metodo para determinar coeficientesde friccion longitudinal entre llantas y superficie de rodarniento para el caso defrenados de emergencia. A su vez, tanto este ejemplo como el anterior, tambienpresentan procedimientos para determinar las velocidades aproximadas con las quecirculan los vehiculos comprometidos en accidentes 0 colisiones y de esta maneradefinir responsabilidades 0 culpabilidades.

oFUNDAMENTOS Y APLiCACIONES

Usuario

4.8 Problemas propuestos

4.1 Un conductor que viaja a 86 km/h sobre un pavimento mojado, observaal frente un obstaculo sobre la calzada a una distancia de 135 metros, y detienesu vehiculo justamente a tiempo allado del obstaculo. Suponiendo un tiempode percepcion-reaccion normal, determine la pendiente de la rasante.

4.2 La velocidad limite maxima en un tramo de carretera a nivel es de 80 km/h.Un conductor que circula en dicho tramo sobre pavimento mojado ve a 135metros una sefial de proteccibn de una obra, sin embargo, su vehiculo tieneuna colision con ella a una velocidad de 55 km/h. Determine en cuanto hasobrepasado la velocidad limite.

4.3 Un conductor que desciende en su vehiculo a una velocidad de 90 km/h enuna pendiente del 5%, observa hacia delante un accidente que involucrael volcamiento de un camibn que bloquea toda la calzada. El conductor logradetener su vehiculo 10 metros antes del camion accidentado. ZA que distanciadel carnien se encontraba su vehiculo cuando el conductorobserve el accidente?

4.4 En la aproximacion a una caseta de cobro es necesario ubicar una sefialinformativa que diga: CASETA DE COBRa ADELANTE, PREPARESE APARAR. Se sabeademas: que la cola maxima observada en la caseta de cobro es de 8 vehiculos(aproximadamente 45 metros de longitud), que los vehiculos se aproximanala caseta a una velocidad de 90 km/h, que el tiempo de percepcion-reaccionante la presencia de una serial es de 2.0 segundos y que la rasante es a nivel.zA que distancia de la caseta debera ser colocada la sefial, si puede ser leidaa 90 metros?

4.5 En una prueba de frenado en un tramo de carretera, se determina queun vehiculo que circula a 90 km/h, necesita 10 metros mas para detenersecuando desciende que cuando asciende. Determine la pendiente longitudinaldel tramo don de se realiza la prueba.

4.6 Un conductor que viaja a 90 km/h en una autopista, intenta salir por unenlace de divergencia (salida) de velocidad maxima 50 km/h. zEn que puntosobre la autopista el conductor debera colocar el pie en el pedal del freno parareducir su velocidad y salir por el enlace justamente a 50 km/h, si el tramode autopista es completamente a nivel (horizontal)?

4.7 Un carnien que circula a 40 km/h, se aproxima a una interseccion que tieneuna sefial de ALTO, tal que cuando se encuentra a 20 metros de la sefialempieza a detenerse con una desaceleracion de 4.3 m Zs /«, ZSera capaz elcamion de parar a tiempo?

RJ~DAMENTOS Y APUCACIONES71

ingeniena de Transite

4.8 Un vehiculo que se encontraba en un frenado de emergencia, derrapainicialmente en un puente sobre una superficie de concreto (f, = 0.70)dejando huellas en una longitud de 20 metros. Enseguida, al salir delpuente,derrapa sobre la superficie asfaltica if! = 0.50) de la calzada en unalongitud de 30 metros. Finalmente, lu~go de salirse de la calzada, derrapaen el acotamiento sobre grava (ftg = 0.60) dejando huellas en una longitudde 15 metros, donde se detuvo. 1) Dibuje un esquema de la situaci6npresentada. 2) Determine la velocidad del vehiculo al inicio del derrapa-miento, si este circulaba en un tramo a nivel. 3) Determine la velocidad alinicio del derrapamiento si el vehiculo circulaba en una pendientedescendente del 5%. 4) La mismo si circulaba en una pendiente ascendentedel 5%. 5) Comente y concluya comparando los resultados anteriores.

72FU"iDAMENTOS Y APlICACiONES

Usuario

eferencias bibliograficas

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Torno III, Transito. Segunda edicion, Alcaldia Mayor de Bogota, D.C., Secretaria de Transito yTransporte,

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(10) http.v' Zwww.bicitekas.org

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[13) American Association of State Highway and Transportation Officials. A Policy on Geometric Desiqn ifHiahways and Streets. Washington, D.C., 2004.

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Tr'!iJic AnalySiS. Third edtion, John Wiley & Sons Inc., New Jersey, 2005.

FUf\CDAMENTOS Y APLICACIONES

--------------------------------------~73

5Vehiculo

=--.


5.1 Registro mundial

Debido a que el vehiculo es uno de los cinco elementos primordiales del transito,es necesario estudiarlo con cierto detalle.

Ya se vio en la primera parte de este texto, en los antecedentes historicos y en elproblema del transito, el desarrollo que el vehtculo ha tenido; ahora se va a citar comoparte principal de este capitulo, la evolucion que a traves de los afios ha experimentadoel numero de automoviles en el mundo, tal como 10 muestra la tabla 5.1 , desde el afio1939 hasta el afio 2004.

A su vez, en la tabla 5.2 se muestra la variacion de los automoviles desde el afio1997 hasta el afio 2004, por zonas geogdficas.

En numeros redondos, seglin estos registros mundiales de automoviles, en el afio1939 existian alrededor de 45 millones de automoviles y ya en el afio 2004 alrededorde 610 rnillones, casi 14 veces mas, los cuales se han venido incorporado a nuestracivilizacion des de los inicios del siglo XX hasta los inicios del siglo XXI.

Se observa tambien que las zonas geogrmcas de mayor produccion de automovilson la Union Europea y America del Norte, que en el afio 2004 era de 163,020,000y 157,660,000 automoviles, respectivamente. Por otro lado, la zona geogrmca demenor produccion, tradicionalmente ha sido America del Sur con 24,110,000automoviles en el afio 2004.

Igualmente, la tabla 5.3 presenta para los afios 1989, 2002 Y 2004 el censomundial de vehiculos en terrninos de automoviles, camiones y autobuses para lasdiferentes zonas geograficas del mundo. De nuevo se observa, que la mayor cantidadde vehiculos se encuentran concentrados en la Union Europea y en America del Norte.y la menor en America del Sur.

Es conveniente citar la estadistica rnundial de vehiculos, para tener un conoci-miento mas amplio de la forma como la "era motorizada" afecta los diferentes paise.o de como el progreso de cada pais afecta su "motorizacion", Haciendo una pequeiiacomparacion de la relacion "habitantes por vehiculo", en algunos de los principalespaises del mundo, se puede tener un cuadro mas completo del estado que guardatransporte motorizado.

76FUNDAMENTOS Y APUCAClONES

Tabla 5.1 Evoluci6n del nurnero de autom6viles en el mundo

Ano Numero de autom6vilesenel mundo

44,629,28463,242,895

121,541,265129,383,214147,572,967161,752,885320,841,457406,270,606509,130,000500,740,000541,900,000562,100,000541,060,000556,390,000579,170,000610,300,000

1939(1)1950 (1)1960 (1)1961 (1)1963 (2)

1964 (3)

1975 (4)

1989 (1)

1997 (5)

1998 (5)

1999(5)2000 (5)

2001 (5)2002 (5)

2003 (5)

2004 (5)

Fuente:(1): Revista: EI Autom6villntemacional.(2): Almanaque Issue: World Statistics Automotive News.(3): Intemational Road Federation. Washington.(4): Almanaque Mundial1974.(5): World Motor Vehicle Production. Selected Countries, 2002.

Auto Industry Statistics Production World. UK, 2004.

Tabla 5.2 Variaci6n mundial de los autom6viles por zonas geograficas

1 Zona Ir 1997 I 1998 I 1999 I 2000 Iu ..America del Norte 153,490,000 151,470,000 170,370,000 171,500,000America del Sur 24,100,000 19,350,000 15,980,000 19,780,000Union Europea 149,370,000 160,750,000 164,750,000 166,480,000Resto de Europa 24,430,000 25,390,000 27,460,000 29,540,000Japon 100,110,000 95,440,000 92,620,000 94,840,000Corea del Sur 27,540,000 19,230,000 28,010,000 30,660,000Asia, Oceania y Africa 30,090,000 29,110,000 42,710,000 49,300,000

I Totales I 509130000 500740000 541900000 562100000

Zona 1 2001 i 2002 I 2003 I 2004 iAmerica del Norte 154,670,000 163,690,000 158,740,000 157,660,000America del Sur 20,060,000 19,060,000 19,220,000 24,110,000Union Europea 167,050,000 163,840,000 162,870,000 163,020,000Resto de Europa 27,240,000 28,510,000 30,930,000 38,160,000Japon 91,710,000 95,660,000 95,020,000 97,300,000Corea del Sur 29,070,000 30,960,000 31,270,000 34,250,000Asia, Oceania y Africa 51,260,000 54,670,000 81,120,000 95,800,000

I Totales I 541,060,000 556,390,000 579,17n;mm 0TIr,300-;mm

Fuente:World Motor Vehicle Production. Selected Countries, 2002.Auto Industry Statistics Production World. UK, 2004.

RJNDAMENTOS Y APUCAOONES

Vehiculo


Tabla 5.3 Censo mundial de vehiculos (autom6viles, camiones y autobuses) por zonas geograficas

IZona I " Alio 1989

Geograflca Automoviles Camlonesy Sumaautobuses

America del Norte 157,865,000 48,798,000 206,663,000Europa Occidental 134,207,314 17,478,903 151,686,217Europa Oriental 30,406,008 12,909,627 43,315,635Pacifico 9,089,946 2,459,958 11,549,904Extremo Oriente 40,702,601 32,528,016 73,230,617Caribe 2,199,875 557,132 2,857,007Medio Oriente 7,600,000 4,243,070 11,843,070Africa 7,531,653 4,060,109 11,591,762America Central y de Sur 23,676,669 8,944,801 32,621,470

I Totales II 408,157,354 I 129,692,422 I 535,092}69 I

I ~-IAiio2002

Autom6viles Camionesy SumaGeogfafica .. autobusesAmerica del Norte 163,690,000 3,440,000 167,140,000America del Sur 19,060,000 980,000 20,040,000Union Europea 163,840,000 4,870,000 168,710,000Resto de Europa 28,510,000 1,000,000 29,510,000Japon 95,660,000 6,910,000 102,570,000Corea del Sur 30,960,000 510,000 31,480,000Asia, Oceania y Africa 54,670,000 15,820,000 70,490,000

I Totales II 556,390,000 I 33,530,000 I 589,940,000 I

Zona Aiio2004

Geografica AutomovilesCamionesy Sumaautobuses

America del Norte 157,660,000 4,990,000 162,650,000America del Sur 24,110,000 1,510,000 25,620,000Union Europea 163,020,000 5,520,000 168,540,000Resto de Europa 38,160,000 1,590,000 39,750,000Japon 97,300,000 7,820,000 105,120,000Corea del Sur 34,250,000 440,000 34,690,000Asia, Oceania y Africa 95,800,000 9,480,000 105,280,000

I Totales II 610,300,000 I 31,350,000 I 641,650,000 IFuente:Revista: EI Autorn6villnternacional: Censo Mundial de Autornotores. 1989.World Motor Vehicle Production. Selected Countries, 2002.Auto Industry Statistics Production World. UK, 2004.

En la tabla 5.4, se muestra la relacion de habitantes par vehiculo, incluyendautombviles, autobuses y camiones, en el afio 2002, en los paises con mayor numede vehiculos en el mundo.

Se puede sacar una conclusion: los paises mas adelantados son los que han podidincorporar a su economia la mayor cantidad de vehiculos. Casi se puede afirmar que ~relacibn de habitantes por vehiculo es uno de los indicadores para apreciar el progrede un pais, tanto en su transporte, como en su economia en general. Sin duda, los pai esindustrializados tendran las relaciones de habitantes por vehiculo mas bajas, en tanto qlos paises en via de desarrollo tendran relaciones de habitantes por vehiculo mas elevadas


Vehiculo

abla 5.4 Relaci6n de habitantes por vehiculo, en los parses del mundo con mayor nurnero devehtculos, en el ano 2002

Zona Autom6viles Camionesy Suma Habitantes Hab/vehautobusesEstados Unidos 120,190,000 2,610,000 122,800,000 280,562,000 2.3Japen 95,660,000 6,910,000 102,570,000 126,975,000 1.2Alemania 51,651,017 798,983 52,450,000 83,252,000 1.6Francia 36,985,537 944,463 37,930,000 59,766,000 1.6China 21,979,330 10,530,670 32,510,000 1,284,304,000 58.4Corea del Sur 30,960,000 510,000 31,480,000 48,324,000 1.6Espana 28,192,190 1,357,810 29,550,000 40,077,000 1.4Canada 25,820,000 470,000 26,290,000 31,902,000 1.2Africa 18,496,011 3,753,989 22,250,000 756,722,000 40.9

. Reino Unido 18,764,324 445,676 19,210,000 59,758,000 3.1. Mexico 17,690,000 360,000 18,050,000 103,400,000 5.7

2. Brasil 17,122,000 808,000 17,930,000 176,030,000 9.83.ltalia 14,574,931 695,069 15,270,000 57,716,000 3.84. Rusia 12,568,101 551,899 13,120,000 144,979,000 11.15. Belgica 10,285,205 274,795 10,560,000 10,275,000 1.06. India 8,013,192 906,808 8,920,000 1,045,845,000 130.57. Checoslovaquia 4,456,145 13,855 4,470,000 5,403,000 1.28. Turquia 3,139,784 330,216 3,470,000 67,309,000 21.49. Australia 3,259,614 180,386 3,440,000 19,547,000 6.0

20. Taiwan 2,921,471 448,529 3,370,000 22,548,000 7.721. Polonia 3,046,888 53,102 3,100,000 38,625,000 12.722. Suecia 2,672,250 87,750 2,760,000 8,877,000 3.323. Portugal 2,352,974 157,026 2,510,000 10,075,000 4.324. Holanda 2,196,849 113,151 2,310,000 16,068,000 7.3

"-:JeI1te:Indus/ry Statistics Production World. UK, 2004.

Motor Vehicle Production. Selected Countries, 2002.'wational Publication. Bureau ofTransportation Statistics, 2004.

pedia Densidad de Poblaci6n. 2002·2004.8cMJco Mundial Estadisticas. 2002.

Se observa que Belgica, japon, Canada, Checoslovaquia, Espana, Alemania, Francia,Corea del Sur y Estados Unidos, siguen siendo los paises que van a la vanguardia en

nivel de motorizacion. Por otro lado, en esta jerarquia el pais con men or grado dernotorizacion es la India. A nivel latinoamericano, se destacan Mexico y Brasil, conl!I"adosde motorizacion relativamente altos.- En conclusion, es indispensable que cada pais facilite su transporte, que 10mecanice al maximo para que progrese, para que puedan transportarse los bienes deconsumo, desde las Fuentes de produccion hasta los mercados; para que los bienesmanufacturados puedan ir a los pueblos mas apartados; para que las comodidades sepuedan distribuir en to do el pais, etc. Aun se puede reducir mas la actual relacion dehabitantes por vehiculo en la mayoria de los paises. Entonces, no solo es inevitable queaumente el numero de vehiculos cada afio, sino que es 10 deseable, 10 conveniente. Poro tanto, el segundo elemento componente del transito, E1 Vehicu1o, irremediablemente-eguira en aumento,



5.2 Estadfstica de Mexico

Seglin la Direccion General de Estadisticas de Mexico, en cuanto a poblacibn ynumero de vehiculos, se reportan para toda la Republica los siguientes datos:

En el afio 1930, con 16,588,522 habitantes, habfa 88,443 vehiculos, 10 cual dauna relacion de 187.6 habitantes por vehiculo. Vino la depresion economica, que seprolongb hasta el afio 1933 bajando el numero de vehiculos, por 10que en el afio 1932se tuvo una relacion elevada de 193.0 habitantes por vehiculo. De alli en adelanteempezo a variar, arrojando 150.0 habitantes por vehiculo en el afio 1938. Hasta el afio1946, la cifra de habitantes por vehiculo era superior a 100.0, espedficamente 114.0en ese afio. Desde entonces ha bajado a una cifra menor de 100.0. En el afio 1975, conaproximadamente 60,145,000 habitantes y 3,586,000 vehiculos, habia una relacionde 16.8 habitantes por vehiculo. Hacia el afio 1989la relacion habia bajado a 16.0, ).ya en el afio 2002 la relacion era de 5.7. Todos estos cambios graduales en el tiempoponen de manifiesto el nivel de motorizacibn cada vez mas elevado en la RepublicaMexicana.

Por otra parte, en la tabla 5.5, se muestra el numero de vehiculos en el DistritoFederal, desde el afio 1925 hasta el aiio 2002. Desde el afio 1925 al afio 1960,10autobuses experimentaron fluctuaciones con tendencias a incrementarse. Del ana1960 al afio 1980, se da un crecimiento constante en el numero total de vehiculos.

Tabla 5.5 Vehiculos en el Distrito Federal

Aiios Total Autom6viles Autobuses I Camiones Motocicletasvehiculos1925 21,209 15,063 2,622 3,059 4651930 31,994 22,487 2,281 7,068 3681935 29,158 22,686 1,616 4,502 3541940 48,134 35,520 2,255 8,616 1,7431945 59,548 45,304 2,621 9,809 1,8151950 74,327 55,014 4,280 12,895 2,1381955 150,584 110,339 6,958 27,685 5,6021960 248,048 192,557 6,910 35,161 13,4101965 379,204 313,055 6,993 45,711 13,4451970 717,672 589,615 9,890 76,500 41,6671975 1,199,471 1,004,154 12,898 107,954 74,4651980 1,869,808 1,101,867 14,487 187,205 66,2491985 1,590,181 1,416,310 11,661 137,877 24,3331990 2,274,614 2,044,940 10,864 196,489 22,3211995 2,093,510 1,801,940 17,863 234,991 38,7162000 2,194,411 1,806,321 30,002 279,777 78,3112001 2,118,196 1,726,085 32,167 287,664 72,2802002 2,431,112 1,985,926 49,407 311,361 84,418

Fuente:Direcci6n General de Estadistica, SPP.Anuario de Transporte y Vialidad de la Ciudad de Mexico. CGT, 1989.Tabla Estadistica de Parque Vehicular Anual. INEGI, 2002.

A consecuencia de la crisis vivida en Mexico en los afios 1982 y 1983, se presentaun descenso bastante representativo en el numero de vehiculos, que en los ana:

80R.;N;)AMENTOS Y APUCAC'Ol\ES

Vehfculo

ientes presenta una recuperacion lenta. En el afio 1975 se rebasa el millen deomoviles, que continua en ascenso hasta llegar a los dos millones en el afio 1990.

Con los camiones, tambien se nota un ascenso, con ciertas fluctuaciones, siendosta mas notorias en los primeros afios. En cuanto alas motocicletas para el afio 1985

aprecia una fuerte caida, la cual prevalece en el mismo orden hasta el afio 1990.

5.3 Inspeccion del vehfculo

Una inspeccioti mecanica rigmosa de los vehiculos, trae ventajas al estado general devehiculos, como sigue:

¢ Mejora su estado natural.¢ Lo conserva a un mayor nivel comercial.¢ Ofrece la oportunidad de revisar el numero de serie del motor, verificandolo

contra la factura y permite tambien cooperar en la aplicacion de la ley enalgunos casos.

¢ Mejora la calidad de la mana de obra en su reparacion.¢ Proporciona una excelente oportunidad para informar a los conductores

sobre la condicion del vehlculo y su responsabilidad bajo esas circunstancias.

Segu.n la experiencia de servicios en asociaciones automovilisticas de servicio,causas principales de falla de un vehiculo ocurren por el estado de las llantas, losnos, la suspension delantera, la direccion, las luces, etc. La labor preventiva puede

r significativa a traves de una revision rapida, cada vez que haya un contacto de latori dad con el usuario, cuando menos en vehiculos de servicio publico. Sea cuala el tipo de vehiculo se puede hacer una revision de cinco minutos, que ayudara al

ario y al agente de la ley a conocer las condiciones del vehiculo, al grado quepueda determinar si conviene dejarlo seguir su camino 0 prohibirle el paso en

carretera.Una sencilla revision ocular de las llantas deterrninara si ese vehiculo puede seguir

camino con las que lleva. La presencia de llantas lisas, 0 bien, aberturas laterales 0

el piso de Ia misma, indicara peligro. Tratandose de vehiculos de servicio publico,be obligarse al operador a corregir el defecto, antes de seguir adelante. Por 10 que

ecta a los frenos, hay una sencilla regIa para saber si el vehiculo puede seguir conguridad 0 no. Si al oprirnir el pedal del freno, se llega a una distancia menor de 3ntimetros del tablero del piso, ese freno necesita revision urgente. Las fallas de la

ension delantera casi siempre pueden observarse en las ruedas "abiertas", 0 endesgaste anormal de Ias llantas delanteras. Los casos criticos pueden significargaste peligroso.

En 10 que tiene que ver con Ia direccion, una simple operacion con la mana puedebar su sensibilidad para determinar si es correcta 0 no. Si el volante del vehiculo

_. a mas de 1,4 de drculo sin que las ruedas se muevan, debe ir al taller. El volante deber 10 suficientemente sensible para que al menor movimiento accionen las ruedas.



Las luces pueden ser revisadas con toda facilidad verificando el cambio de lucealtas, bajas y traseras. La simple ausencia de luz trasera, debe justificar que se impidael transito a un vehiculo. Naturalmente, la ausencia 0 defecto de las luces delanteratambien facultan al policia para negar la circulacion del vehiculo.

En cuanto a la ernision de gases contaminantes, la verificacion vehicular es unaactividad de control de la contaminacion atmosferica que se realiza en divers as partedel mundo, principalmente en las ciudades con un gran nurnero de vehiculos 0 altoindices de contaminacion atmosferica. Diversos paises europeos, los Estados Unidos,Canada, Japan y paises asiaticos de la cuenca del Pacifico, aplican procedimientos deverificacion vehicular similares a los que se utilizan en Mexico.

En terrninos generales hay tres tipos de organizacion y administracion de programade verificacion 0 inspeccion vehicular:

¢ Sistema Centralizado: este sistema consiste en realizar la verificacion vehicularen centros especializados pertenecientes a una sola empresa privada 0 delgobierno. En ocasiones, la verificacion vehicular se realiza en forma asociada auna inspeccion de las condiciones de seguridad de los vehfculos (frenos, lucessuspension, etc.). Ciudades como Denver, Phoenix, Tokio, Jakarta, Madrid yColonia, poseen este sistema.

¢ Sistema Descentralizado: en este sistema la verificacion se realiza a traves decentros particulares, en su rnayoria talleres mecanicos con una sola linea deverificacion. Ciudades como Los Angeles y Nueva York poseen este tipo deorganizacion descentralizada. En el caso de la ciudad de Nueva York, unaempresa administra el sistema a nombre de la alcaldia.

¢ Sistema Hibrido: la Zona Metropolitana de la Ciudad de Mexico posee unsistema hfbrido de verificacion vehicular, donde los vehiculos de uso intensivo,deben verificar obligatoriamente en verificentros y los automovilistas particu-lares 10 pueden hacer en verificentros si tienen placas del Distrito Federal 0

en talleres rnecanicos que aun prestan servicio a vehiculos con placas delEstado de Mexico. Alemania y Estados Unidos estan disefiando sistemashibridos para algunas ciudades donde las primeras verificaciones, de los autosmas limpios, se realizan en talleres mecanicos; los autos viejos y los rechazadosdeberan asistir a verificentros.

El procedimiento de verificacion consiste en tres etapas:

¢ Inspeccion visual a los dispositivos y sistemas para el control de la contami-nacion instalados en los vehiculos automotores: sistema de escape, tapon deltanque de combustible, tapon del deposito de aceite, bayoneta del nivel deaceite, ventilacion positiva del carter, filtro de carbon activado, filtro de airey tension de bandas.

82FUNDAMENTOS Y AFUCACIONES

Vehiculo

¢ Prueba de revision visual de humos medianteuna prueba estatica en marchacrucero: humo azul, humo negro. La presencia de humo azul es indicativade la presencia de aceite en el sistema de combustion y la emision de humonegro es indicativa de un exceso de combustible no quemado. Por tanto,cualquiera de las dos indica altos niveles de emision de hidrocarburos entreotros contaminantes.

¢ Medicion de las emisiones contaminantes. La medicion de las errusionescontaminantes de hidrocarburos y monoxide de carbona se realiza medianteuna prueba estatica, que consiste en una prueba en marcha crucero y unaprueba en marcha lenta en vacio.

5.4 Caracterfsticasde los vehfculos de proyecto

En general, los vehiculos se clasifican en vehiculos liqeros, vehiculos pesadosrehiculos especiales [11.

Los vehiculos liqeros son vehiculos de pasajeros y / 0 carga, que tienen dos ejes ytro ruedas. Se incluyen en esta denominacion los automoviles, camperos, camionetas

unidades ligeras de pasajeros y carga.Los vehiculos pesados son unidades destinadas al transporte masivo de pasajeros a

ga, de dos a mas ejes y de seis 0 mas ruedas. En esta denominacion se incluyen lostobuses y los camiones.

Los vehiculos especiales son aquellos que eventualmente transitan y / 0 cruzan laseteras y calles, tales como: camiones y remolques especiales para el transporte de

oncos, minerales, maquinaria pesada, maquinaria agricola, bicicletas y motocicletas,en general, todos los demas vehiculos no clasificados anteriormente, tales como

ehiculos depor tivos y vehiculos de traccion animal.En la tabla 5.6, se presenta la clasificacion general vigente de los vehiculos, can su

umero de ejes y simbologia.Lasnormas que rigen el proyecto de calles y carreteras se fundamentan en gran parte

en las dimensiones y caracteristicas de operacion de los vehiculos que por ellas circulan.El vehiculo de proyecto, es aquel tipo de vehiculo hipotetico, cuyo peso, dimensiones y

caracteristicas de operacion son utilizados para establecer los lineamientos que guiarane proyecto geometrico de las carreteras, calles e intersecciones, tal que estas puedancomodar vehiculos de este tipo.

En general, para efectos de proyecto, se consideran dos tipos de vehiculos deroyecto: los vehiculos liqeros 0 livianos y los vehiculos pesados, clasificados estes en

camiones y autobuses. Las principales caracteristicas para su clasificacion estan referidasal radio minimo de giro y aquellas que determinan las ampliaciones 0 sobreanchosecesarios en las curvas horizontales, tales como distancia entre ejes extremos} anchootal de la huella y vuelos delantero y trasero.


Ingenierfa de Translto

Tabla 5.6 Clasificaci6n general de 105 vehiculos

Tipo de vehiculo Niimero Caracteristicas Simbolode ejes

VEH[CULOSAutom6viles 2 eies y 4 ruedas ADCamperos 2 2 ejes y 4 rued as ApLlGEROSCamionetas 2 ejes y 4 rued as Ac

L Autobuses de L eies y ti ruecas B

2 Camiones grandes y pequefios de C22 ejesCamiones en unidad rigid a de C3

3 3 ejesCamiones con 2 ejes en el tractor T2-S1

VEH[CULOSY 1 eje en el semi-remolque

Camiones Camiones con 2 ejes en el tractorPESADOS 4 Y 2 ejes en el semi-remolque T2-S2

i Camiones con 3 ejes en el tractory 2 ejes en el semi-rernolque T3-S2

5 Camiones con 2 ejes en el tractor,1 eje en el semi-remolque y 2 ejes T2-S1-R2en el remolqueOtras combinaciones

VEHicULOSCamiones y/o remolques

I

!esoeciales

ESPECIALES Maauinaria aaricola VariableBicicletas y motocicletas

• otros, 'Fuente: SCT Manual de Proyecto Geometnco de Carreteras, MeXICO, 1991,

La figura 5.1 en conjunto con la tabla 5.7, muestran las caracteristicas de 10vehiculos de proyecto vigentes que deben tomarse en cuenta en el proyecto geometricode carreteras, calles e intersecciones [Il.

La denorninacion de los vehiculos de proyecto esta en funcion de la distancia queexiste entre los ejes extremos; asi, por ejemplo, el vehiculo DE-335 representa unvehiculo con una distancia entre sus ejes extremos de 335 centimetros, 010 que es 10mismo 3.35 metros.

El vehiculo de proyecto se debe seleccionar de tal manera que represente unporcentaje significativo del transito que circulara por el futuro sistema vial. Las figuras5.2, 5.3, 5.4, 5.5 Y5.6 ilustran las principales dimensiones de los vehiculos de proyecto,asi como sus radios de giro minimo y las trayectorias de las ruedas para esos radioen ingulos de vuelta de 900 y 1800

• Se asume que los vehiculos describen los radiominimos de giro a velocidades inferiores a 15 lan/h.

En terrninos generales el vehiculo liqero de proyecto puede ser utilizado en inter-secciones menores en zonas residenciales, donde el numero de vehiculos que realizanvueltas no es significativo. Tambien puede ser utilizado en intersecciones mayores quedispongan de carriles de estacionarniento y cruces peatonales demarcados, los cualeobligan el uso de radios pequenos en las esquinas aun aceptables. 19ualmente, podraser utilizado en aquellas areas urbanas con intersecciones a nivel sobre calles arteriale ,siempre que se disponga de carriles de cambio de velocidad y que las vueltas de carnionessean ocasionales. De manera similar, se utiliza en aquellos sitios donde el principalgenerador de transito es un estacionamiento.


Vehiculo

VEHICULO LlGERO

= Iongitud total del vehiculo= distancia entre los ejes mas alejados de

la unidad= distancia entre los ejes mas alejados del

tractor- S = distancia entre la articulaci6n y el eje del

semirremolque= vuelo delantero= vuelo trasero= distancia entre los ejes del tandem del

tractor5 = distancia entre los ejes del tandem del

semirremolque

rA

l

Ot = distancia entre el eje delantero del tractory el primer eje del tandem

Os = distancia entre el eje posterior del tandemdel tractor y el eje delantero del tandemdel semirremolque

A = ancho total del vehiculoEV = distancia entre las caras extremas de las

ruedas (entrevia)Ht = altura total del vehiculoHc = altura de los ojos del conductorHI = altura de los laros delanterosHI = altura de las luces posteriores? = anqulo de desviaci6n del haz luminoso de

los taros

VEHICULO PESAOO

I +HI

Fiqura 5.1 Dimensiones de 10s vehlculos liBeros y pesados de proyeeta

(Fuente: SeT. Manual de Ptoyecto Geom.triea de Carreteros. Mexico, 1991.)

FUNDAiv'ENTOS Y APUCACOr\ES

1Hc

85


C3racterlstlcas de IDSvehiculosDE·1525

L 16.78DE 15.25

DET 9.15DES 6.10Vd 0.92 1.00 1.22 0.92Vt 1.53 1.80 1.83 0.61Tt 1.22Ts 1.22 1.22Dt 3.97 4.88Os 7.01 7.93A 2.14 2.44 2.59 2.59 2.59

EV 1.83 2.44 2.59 2.59 2.59Ht 1.67 2.14-4.12 2.14-4.12 2.14-4.12 2.14-4.12Hc 1.14 1.14 1.14 1.14 1.14HI 0.61 0.61 0.61 0.61 0.61HI 0.61 0.61 0.61 0.61 0.61(1 l' l' l' l' l'

Rg 7.32 10.40 12.81 12.20 13.72Vehieulo vacio Wv 2,500 10,000 17,000 25,000 30,000Vehieulo eargado We 5,000 10,000 17,000 25,000 30,000

Relaci6n eso/ tencia k IHP Wc/P 45 90 120 180 180

C2 B 12-51 13-52C3 12·52

100 100 100

Porcentaje de vehiculos del tipo indicado cuya 90 99 10075 99 100distancia entre ejes extremos (DE) es menor que0 1 80la del vehiculo de proyecto0 1 93 78 980 1 18

, c

Porcentaje de vehiculos del tipo indieado cuya C2 62 98 100 100 100

relaei6n pesolpotencia es menor que la del C3 20 82 100 100 100

vehleulo de proyeeto T2-S1 6 85 100 100 100T2-S2 6 42 98 98 9813-S2 2 35 80 80 80

Fuente: SCT. Manual de Proyec/o Geomeuico de Carre/eras. Mexico, 1991.

Por 10 general el vehiculo pesado de proyecto se utiliza en terminales de pasajery de carga, donde se espera una alta circulacion de autobuses y camiones, efectuandmaniobras de ascenso y descenso de pasajeros y carga y descarga de mercandas.

Especificamente los camiones con semirremolque se pueden utilizar en autopista"y arterias rapidas, siempre que sea grande el numero de movimientos de vueltaIgualmente, estos vehiculos se utilizan en areas industrializadas.

En 10 que respecta a los autobuses, estes se pueden clasificar en autobusoburbanos, urban as y articulados. El vehiculo de proyecto autobus suburbano, se utilize.en el proyecto de terminales de pasajeros. El vehiculo de proyecto autobus urbanoutiliza en el disefio de intersecciones a traves de las cuales se hayan designado rutas dtransporte publico. Y el vehiculo de proyecto autobus articulado se utiliza en Icorredores de transporte masivo de carriles exclusivos solo-bus.

Las figuras 5.7, 5,8 Y 5,9 ilustran las principales dimensiones de los vehiculos dproyecto bpo aurobus, asi como sus radios de giro minimo, el radio del centro del e'delantero y las trayectorias de las ruedas para esos radios en angulos de vuelta de 900

1800, recomendados por la AASHTO [2J,

86FGNDA'-ilENTOS Y AA.lCAC O",ES

'f3.S2OIros

100100100

9999 9890

1001001009880

autobuses. e utiliza

urbano seo rutas de

en los

TRAYECTORIA ~DE LA RUEDA _ - , --::::...- _

DELANTERA ~ //'-- _-~_---.-:::::::------EXTERNA ~ /' -- ! -- <, <,<, r\

r > 1 -> Y// --==~~===I / __=,=.: - - -,"\ TRAYECTORIA/ ~,--/' <, V-DELPUNTOB

I / I? -:.1 ~ /'-1 \ \{I '/o~'<41liv 'I.~ ~ ••.i- \ L.J \ \

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',', ~G'~:m"":o:" \ ~;~ «i 1 1 DELANTERA ~ \ \ I ,-H INTERNA ~"~I TRAYECTORIA II -o- ' ,

~- A DELPUNTOB~ II "111.8311 ~I I,

2.14 II "11 "

Fiqura 5.2 Caracteristicas del vehlculode proyecto DE-335(Fuente: SeT. Manual de Proyecto Geometrico de Carreteras. Mexico, 1991.)

TRAYECTORIADE LA RUEDA iD~~~~~~A ~ ~ --, ~~~--r1\ - -

~ - "Y/-Y 1 _~"- _// . -----0 '-.\;/ ~ ~t---, "~ TRAYECTORIAII ,-- 1 -, \ V-DEL PUNTO B

II I? /'0 i ~~,~ \ \I / DIO;O 41fiov I' 'O~,,():o1~ \ \ \B / ~ G/-90 _ \ 1 \

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TRASERA ~ I ','INTERNA ~

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[ 2.44 [[ [

[ [I I

Fiqura 5.3 Caracterfsticas del vehlculo de proyecto DE-450(Fuente: SeT. Manual de Proyecto Geometrieo de Carreteras. Mexico, 1991.)

FUNDAMENTOS Y APLiCACOI'.ES

Vehiculo


TRAYECTORIA I~EEt~:EE~AA ~ /' ~ .: :- ~ !~=<s: - - - ~- -

EXTERNA <c: I '-",,~ __ ~_// ' ----~,,"

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IB I / G/'10' 'II-1---------- ----------\----tl--I TRAYECTORIA \ II

DE LA RUEDA \ IITRASERA ~ \ IIINTERNA ~ II

1011

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IJ'l 0m c.ci

FiBura 5.4 Caracteristicas del vehlculo de proyecto DE-61O(Fuente: SCT. Manual de Proyecto Geomerrieo de Carreteras. Mexico, 1991.)

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FiBura 5.5 Caracterlsticas de] vehlculo de proyeao DE-1220(Fuente: SCT. Manual de Proyecto Geom"trieo de Carreteras. Mexico, 1991.)

88F\.JNDAMENTOS Y APUCACOf\<ES

Vehfculo

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TRAYECTORIA \ -0 rDE LA RUEDA \

TRASERA ~ \ IINTERNA "i I

\ I\ I\ I\ II II I

I

I II~

Fi8ura 5.6 Cataaeristicas del vehiculo de proyecto DE-1525

(Fuente: SeT. Manual de Proyecto Geometrieo de Carreteras. Mexico, 1991.)

La Secretaria de Comunicaciones y Transportes, publico en el afio 2003 un_:ecto de Norma Oficial Mexicana [31, relacionado con el peso y dimensiones maximas

o que pueden circular los vehiculos de autotransporte que transitan en los. os y puentes de jurisdiccion federal. En dicho proyecto de norma, en la tabla 5.8 senta la clasificacion propuesta de los vehiculos segiln su tipo, numero de ejes y llantas.

_\ su vez, la Publicacion Tecnica No. 244, titulada Recomendaciones de Actualizacion.\lgunos Elementos del Proyecto Geometrico de Carreteras, elaborada por elituto Mexicano del Transporte de la Secretaria de Comunicaciones y Transportes

analiza la normativa mexicana vigente y a raiz de una serie de mediciones realizadasvehiculos que transitan por las carreteras nacionales, propone las dimensiones querian tener los nuevos vehiculos de proyecto, tal como se ilustra en la tabla 5.9.

5.5 Radio y peralte de curvas

Las vueltas que se realizan a velocidades inferiores a los 15 lan/h, se consideranmo vueltas a baia velocidad. Esta situacion se presenta generalmente en intersecciones

_ das, donde el radio de las cur vas es controlado por las huellas de giro minim as devehiculos.

FUNDMIENTOS Y AOUCACiQl\:ES89

-----TRAYECTORIA ./' -- - _ _ -- '<,

aO_MiUr=DA - - _ _ - ~ "" TRAYECTORIADELANTERA ~/ / ••.• - - - -.. •.•.••.''"''-" .>: DEL PUNTO B

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B RADIO EJE '90§I I DELANTERO 12.44


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TRAYECTORIA \DE LA RUEDA \

TRASERA ~INTERNA \

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III I

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IIFigura 5.7 Caracteristicas del vehiculo de proyeeto autobus suburbano

(Fuente: AASHTO. A Policy on Geomeuic Desipn <if Hiahways and Streets. 2004.)

TRAYECTORIA

Figura 5.8 Caroeteristicas del vehfculo de proyeera aurabUs urbano

(Fuente: AASHTO.A Policy an Geomeuic Desiqn <ifHiahways and Streets. 2004.)

90FUNDAMEI\TOS Y APUCACIONES

Vehfculo

TRAYECTORIADE LA RUEDA ./

DELANTERA --x:= »> - -EXTERNA /' ~ _ __ -

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TRAYECTORIA \DE LA RUEDA

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C\Ja-<i

I~Figura 5.9 Caracteristicas del vebiculo de proyeao autobiis articulado

(Fuente: AASHTO. A Policy on Geometric Desian ofHiahways and Streets. 2004.)

e consideran como vueltas a alta velocidad aquellas que se efectuan a velocidadesas al 70% de la velocidad de proyecto. Esta condicion se presenta en las curvas

po abierto y en las cur vas de los enlaces en intersecciones importantes, donderadio de ellas es controlado por el peralte y la friccion lateral entre las llantas y la

rficie de rodamiento.Cuando un vehiculo cambia su trayectoria de movimiento rectilineo a curvilineo,iente una fuerza" que tiende a conservar el movimiento en linea recta. A este

ulso inicial se le llama errbneamente,fuerza centrifu8a.Un vehiculo se sale de una curva par dos razones que pueden ocurrir indepen-

ntemente, 0 simultaneamente: ya sea porque el peralte, de la curva no es suficientecontrarrestar la velocidad 0 porque la fricci6n entre las ruedas y el pavimento~-se produce el "derrape" 0 deslizamiento. Las principales causas por las que un

culo derrapa en las cur vas son debido a la presencia de hielo, arena y agua sobreavimento.



Tabla 5.8 Clasltlcacion propuesta de los vehiculosTipo de vehiculo Nomenclatura Niimero de eies Niimero de lIantas

B2 2 6Buses (B) B3 3 8-10

B4 4 10

Carnien Unitario (C)C2 2 6C3 3 8-10

C2-R2 4 14

Camion-Rernolque (C-R) C3-R2 5 18C2-R3 5 18C3-R3 6 22T2-S1 3 10

Tracto Cami6n-Articulado (T-S) T2-S2 4 14T3-S2 5 18T3-S3 6 22

T2-S1-R2 5 18T3-S1-R2 6 22

Tracto Cami6n-Doblemente-Articulado (T-S-R) T3-S2-R2 7 26T3-S2-R3 8 30T3-S2-R4 9 34T3-S3-R2 8 30

Fuente SCT. Proyecto de Norma Of/c/al Mex/cana: PROY-NOM-OI2-SCT-2-2003. MexIco, 2003.

Tabla 5.9 Propuesta de vehiculos de proyecto

Caracteristicas de los vehiculosVehiculos de proyecto tipo

.... DE-335 DE-620 DE-750 DE-760(m) L 5.80 12.00 13.60 12.09

Distancia entre ejes extremos del vehiculo (m) DE 3.35 6.20 7.49 7.62Vuelo delantero (rn) Vd 0.92 2.36 2.40 1.27Vuelo trasero (m) Vt 1.53 3.44 3.71 3.20Ancho total del vehiculo (m) A 2.14 2.55 2.60 2.44Entrevia del vehieulo (m) EV 1.83 2.30 2.30 2.44

Longitud del remolque (m) LrAltura total del vehiculo (rn) Ht 1.67 3.54 3.80 4.10Anura de IDSolos del conductor (m) He 1.07 2.12 2.32 2.50Altura de los faros delanteros (rn) Hf 0.61 0.81 1.10 1.12

IAltura de los faros traseros (m) HI 0.61 1.54 1.40 1.00IAngulo de desviaci6n del haz de luz de los faros ex l' l' l' l'Radio de giro minima (m) Rg 7.32 12.67 13.59 15.72Relaci6n peso/patencia (kg/HP) W~ii 180 210 210

Vehlculos representados por el proyecto Autobusesu

Caracteristicas de los vehlculosVehiculos de proyecto tipo

DE·1890 DE·1980 DE·2545 DE·2970l.onoitud del vehiculo (m) L 20.88 22.41 27.40 31.66Distancia entre ejes extremos del vehiculo (m) DE 18.90 19.82 25.45 29.71Vuelo delantero (rn) Vd 1.22 1.22 1.19 1.19Vuelo trasero (m) VI 0.76 1.37 0.76 0.76Aneho total del vehiculo (m) A 2.59 2.59 2.59 2.59Entrevia del vehieulo (m) EV 2.44 2.44 2.44 2.44Longitud del remolque (m) Lr 14.63 16.15 10.06 12.19Altura total del vehieula (m) Ht 4.10 4.10 4.10 4.10Altura de los oios del conductor (m) He 2.50 2.50 2.50 2.50Altura de los faros delanteros (rn) HI 1.12 1.12 1.12 1.12Altura de los faros traseros (m) HI 1.00 1.00 1.00 1.00Angulo de desviaci6n del haz de luz de los faros ex l' l' l' l'Radio de giro minima (m) Rg 13.72 13.72 13.72 15.72Relaci6n peso/patencia (kg/HP) Wc/P 210 210 210 210

Vehiculos representados par el proyecto Combinaei6n de tractor Combinaci6n de tractorcon semirremolaue can dos remolaues

..Fuente: SCT, lnstituto Mexlcano del Transporte. Recomenoeciones de Actual/zac/on de Algunos Elementos del Proyecto

Geometrico de Carreteras. Publicacion Tecnica No. 244. Mexico, 2004.

92FUNDAMENTOS Y APWCACIONES

Vehiculo

Cuando un vehiculo se desplaza a 10 largo de una curva horizontal, actua sobre elJuerza centrifu8a que tiende a desviarlo hacia fuera de su trayectoria normal, tiendealterar su movimiento en linea recta. Seglin las leyes de la dinamica, la magnitud de

fuerza es:

F=ma (5.1 )

Donde:

F fuerza centr1fuga

m masa del vehiculo

a aceleracion radial

La relacion entre la masa my la aceleracibn radial a es:

pm=-

9 (5.2)

(5.3)

Donde:

P peso del vehiculo

9 aceleracibn debida a la graved ad

V velocidad del vehiculo

R radio de la curva circular horizontal

Por 10 tanto:

PV2F=ma=--

gR (5.4)

En esta Ultima expresion, se puede ver que para un mismo radio R, la fuerzacentrifuga F es mayor si la velocidad V es mayor. Esto hace que el ifecto centrifu80 seamas notable.

La unica fuerza que se opone al deslizarniento lateral del vehiculo es la Juerzadefiiccion Ft entre las ruedas y el pavimento. Esta fuerza por S1sola, generalmentea velocidades altas, no es suficiente para impedir el deslizarniento transversal. Por10 tanto, sera necesario buscarle un complemento, inclinando transversalmente lacalzada. Esta inclinacibn denominada sobreelevacion 0 peralte, junto con la friccion y elpeso propio del vehiculo, eliminan el efecto centrifugo, estableciendo la estabilidad delvehiculo en la curva.

FUI\DAM!::NTOS Y API..CACIONES93


En la figura 5.10 se muestra un esquema de las fuerzas externas que actuan en unvehiculo que circula sobre una cur va y que tienden a deslizarlo 0 volcarlo hacia la parteexterior de la curva, situacion mas comun que se presenta en la practica en la mayoT14de los vehiculos.

y

Fipura 5.10 Estabilidad del vehlculo en curva

La condicion necesaria para que el vehiculo no se deslice transversalmente, splantea asi: la resultante paralela al pavimento (Fx - Px) actua hacia la izquierda, porque debe ser contrarrestada por la fuerza de friccion transversal Ft, entre las ruedasel pavimento y que actua hacia la derecha. Esto es:

t,-e, =Ft

Pero tambien se sabe que:

Fuerza de fricci6n = Fuerza normal x ft

Donde ft es el coeficiente de friccion lateral.

Ft = ~y +pyh

Por 10 tanto:

Fx -r. = ~y +pyh

ft

= Fx - Px = F cos a - P sen aFy + Py F sen a + P cos a

94

Vehiculo

- iendo entre cosa:

-Ptana=----

ana+P

plazando el valor de la fuerza centrifuga F, dado por la ecuacion (5,4), Yeltan a por la sobreelevacion s, resulta:

Pv2 v2--Ps --sgR gR

Pv2s v2s--+P -+1gR gR

v2=-0-fts)gR

En la practica, para valores normales de la sobreelevacion, no se tom a en cuenta--nrlucto fts debido a que es muy pequeno. Entonces:

v2-ft=-

gR

Expresando la velocidad v en km/h, el radio R en metros y sustituyendo 9 porm/ S2, fmalmente se tiene:

(5.5)

Otro aspecto importante a definir en cur vas horizontales, es la expresion de su cur-(5J. La curvatura de un arco circular de radio R es el valor de su inverso, esto es:

1Curvatura= -

R

i se asimila el numero 1 del numerador como un arco de un metro de longitud,angulo central corresponde al grado de CUTvatura unitario G1, cuyo valor en grados

xagesimales es:

(5.6)

De manera general, se le ha Hamado grado de curvatura Ga al valor del angulontral correspondiente a un arco a de determinada longitud, escogido como arcoidad. De esta manera, seglin la figura 5.11, la relacion entre el radio R y el grado de

'atura Ga , se establece asi:

Ga 3600

- --a 2TTR


Ingenierfa de Translto

PI

oFiqura 5.11 Grado de cur<'Qturade una curva circular

De donde:

G _ 1800 aa- rrR

Para el radio en metros y un arco unidad a de 20 metros, valor bastante utilizadoen nuestro medio, el valor del grado de curvatura G20 en grados sexagesimales es:

G _ 1,145.9220 - R

Como es necesario fijar una sobreelevacion maxima smax, se usa el 12% eaquellos lugares donde no existen heladas ni nevadas y el porcentaje de vehicul -pesados en la corriente de transito es minimo; se usa el 10% en lugares en donde .haber nieve 0 hielo se tiene un gran porcentaje de vehiculos pesados; se usa el 8%zonas donde las heladas 0 nevadas son frecuentes y, finalmente, se usa el 6% en zonasurbanas [1 J •

Establecida la sobieelevacion mehama smax, el radio minima Rmin de la curva que -definido para cada velocidad de proyecto v, a partir de la ecuacion (5.5), como:

v2Rmin = f. )

127\smax +ft (5.

A su vez, el grado maximo de curvatura G20max' para un arco de 20 metros, :establece como:

G 146,OOO(smax +ft)20max = 2

V


(5.7

(5.

(5.1

eemplazando en las ecuaciones (5.9) Y (5.10), los valores del coeficiente deon lateral ft y la sobreelevacion maxima smax que se considere, se calculan los

--~ del radio minimo Rmin y el grado maximo de curvatura G20max para cada.dad de proyecto v . Estos valores se muestran en la tabla 5. 10.

Tabla 5.10 Radios mfnimos y grados rnaxirnos de curvatura

Coeficientede Smax =0.12 Sma. =0.06frlccl6n lateral

"RmJn G20ma. Rmln Rm1n G20ma. Rmin G20

1m) M 1m) 1m) M 1m) M0.28 17.72 64.89 18.65 61.64 19.69 58.40 20.84 55.160.23 36.00 31.94 38.18 30.11 40.64 28.29 43.44 26.460.19 63.50 18.10 67.88 19.94 72.91 15.77 78.74 14.600.17 97.75 11.76 104.99 10.95 113.39 10.14 123.25 9.330.15 142.90 8.04 154.33 7.45 167.75 6.85 183.73 6.260.14 193.82 5.93 209.97 5.48 229.06 5.02 251.97 4.560.13 255.12 4.51 277.30 4.15 303.71 3.79 335.68 3.430.12 328.08 3.50 357.91 3.21 393.70 2.92 437.45 2.630.11 414.24 2.78 453.69 2.53 501.45 2.29 560.44 2.050.09 539.93 2.13 596.77 1.93 666.98 1.72 755.91 152

llanual de Proyecto Geometrico de Carreteras. Mexico, 1991.O. A Policy on Geometric Design of Highways and Streets. 2004.

Para asignar sobreelevaciones S a cur vas can radios R mayores que el radio. a Rmin, se pueden utilizar dos procedimientos:E1primero, y que es utilizado par la SCT (II, consiste en realizar una reparticion

e inversamente proporcional, asi:

(Rmin)s= R smax

S=(~JSmaxGamax

El segundo, y que es recomendado par 1a AASHTO [21, consiste en calcular 1aelevacibn a traves de una relacion parabolica, dada par la siguiente expresion:

( J2

Gamax -Gas=smax-smax .

Gamax

Las sobreelevaciones calculadas can el metoda de la SCT son menores que lasadas can el metoda de la AASHTO.

FUNDAMENTOS Y APLICACIONES

Vehfculo

(5.11 )

(5.12)

(5.13)

97


Ejemplo 5.1

Mediante este ejemplo se explica el uso de la tabla 5.10. Para tal efeeto, se tieneque la veloeidad de proyeeto del primer tramo de una earretera es de 110 lan/h. Sia una determinada eurva se le asigna una sobreelevaeibn maxima de 0.10; se quieredeterminar el radio minimo para que ella garantiee una operacion segura. Si a estaeurva se le asigna una sobreelevacion maxima de 0.08, leual es el radio minimoneeesario? En un segundo tramo de esta earretera, donde la velocidad de proyeeto esde 50 lan/h, se qui ere determinar el radio minimo de otra cur va proyeetada con unasobreelevaeibn maxima de 0.08.

Primer tramo:

Para la primera cur va con velocidad de proyeeto de 110 lan/h Ysobreelevaeibnmaxima de 0.10, seglin la eeuaeibn (5.9), se tiene que el radio minimo es:

v2 (110YRmin = 127(smax +ft) 127(0.10+0.11)

= 453.69 m

Con una sobreelevaeibn maxima de 0.08, el radio minimo es:

R . = ~10ytmn 127(0.08 + 0.11)

= 501.45 m

Como se puede observar, para una misma velocidad de proyeeto, al disminuirla sobreelevaeibn se debe aumentar el radio de la cur va para seguir eonservandla estabilidad.

SefJundo tramo:

Para la segunda cur va con veloeidad de proyeeto de 50 lan/h Y sobreelevaci -maxima de 0.08, el radio minimo es:

(50y127(0.08 + 0.19)

= 72.91 m

Comparando esta segunda eurva con la primera, se aprecia que para unasobreelevaeibn al disminuir la veloeidad de proyeeto, tam bien debe disminuir el rapara seguir eonservando la seguridad.

98FUNDAMENTOS Y APUCAC!ONf'S

Vehfculo

plo 5.2

un tramo de carretera proyectado con una velocidad de 80 lan/h, se ha.lIIIilel:iido, de acuerdo a las condiciones presentes, como sobreelevacion maxima el

.10. En dicho tramo y seglin los alineamientos horizontales, una de las curvas••• l:u1es presenta un radio de 300 metros. Para esta curva se desea conocer la sobre-.~r-acic::~nnecesaria y su grado de curvatura correspondiente.

resolver este problema, es necesario establecer que los radios de las cur vastramo de carretera son controlados por el radio minimo para la velocidad de

,,1IR'C:t10 de 80 lan/h, cuyo valor es:

v2 (80)2= 127(smax +ftf 127(0.10+0.14)

=209.97 m

POT 10 tanto, la sobreelevacion para la curva de radio 300 metros utilizando eler procedimiento, seglin la ecuacion (5.11), es:

s= (Rmin )s . = (209.97)0.10R max 300.00

=0.07

El grado de curvatura correspondiente a un arco de un metro, de acuerdo con lacion (5.7), es:

G _ 1800a _ 1800~ m)1 - nR - TT(300.00)

=0°11'27.55"

De otra parte,la sobreelevacion utilizando el segundo procedimiento, seglin laacion (5.13), es:

Donde:

G . _ 1800a _ 1800~ m)1max - - [. )nRmin TT\.209.97

FUNDAMENTOS Y APLlCACKJNES99


Por 10 tanto:

s=s . -s . (G1max-G1J2 =0.10_0.10[00

16'22.35"-00

11'27.55,,]2max max G1max 0°16'22.35"

=0.09

Observese que esta sobreelevaci6n es mayor en 2% a la calculada con eprimer procedimiento.

5.6 Problemas propuestos

5.1 Se esta proyectando una autopista con una velocidad de 110 km/h. Una delas curvas horizontales dispondra de un radio de 1,500 metros. Calcular lasobreelevaci6n necesaria para esta cur va, si la sobreelevacion maxima,seglin las especificaciones del proyecto, es de 0.12, 0.10, 0.08 Y 0.06.respecti vamen te.

5.2 Calcular el radio de la curva circular horizontal a partir del cual lasobreelevaci6n es igual al bombeo de 0.02, para una velocidad de proyede 90 km/h Yuna sobreelevaci6n maxima de 0.12.

5.3 En el calculo de una curva circular simple, definida por el sistema arse dispone de un arco de 20 metros para un grado de curvatura de LCalcular las longitudes de las dos cuerdas iguales que reemplazan el arco de20 metros.

100FUNDAMENTOS Y AAJCACIONES

·Una decular la

Vehiculo

Referencias bibliograficas

ecretaria de Comunicaciones y Transpor tes. Manual de Proyecto Geometrieo de Carreteras. Prim era edicion,

Cuarta reirnpresi6n, Mexico, 1991.

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13) Secretarfa de Comunicaciones y Transportes. Peso y Dimensiones Maximas Call los que Pueden Circular los

Vehlculos de Autotransporte que Transitan en los Caminos y Puentes de [urisdiccion Federal. PROY-NOM·012-

SCT-2-2003, Mexico, 2003.

4-] Mendoza D., Alberto; Abarca P., Emilio; Mayoral G., Emilio F.; y Quintero P., Francisco L. Secretaria

de Comurricaciones yTransportes, Instituto Mexicano del Transporte. Recomendaciones de Acwalizacion de

AlBunos Elementos del Proyecto Geometrico de Carreteras. Publicaci6n Tecnica No. 244, Sanfandila, Queretaro,

Mexico, 2004.

15) Cardenas G., James. Diseiio Geometrieo de Carreteras. Primera edicion, Ecoe Ediciones, Bogota, D. C., 2002.

FUNDAWENTOS Y APLICACiOi"ES101

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