Método Colombiano Para Determinar La Capacidad y Niveles de Servicio en Carreteras de Dos Carriles

MÉTODO COLOMBIANO PARA DETERMINAR LA CAPACIDAD Y NIVELES DE SERVICIO EN CARRETERAS DE DOS CARRILES (INVIAS, 1996).

RAUDE NIEVES ACENDRA COD. 1118856581

LEONARDO CORENA DOCENTE

UNIVERSIDAD DE LA GUAJIRA PROGRAMA DE INGENIERÍA INGENIERIA CIVIL RIOHACHA  – LA GUAJIRA 2015

EJERCICIO RUTA: 90 San Bernardo del Viento  – Paraguachón. TRAMO: San Onofre  – El Amparo (Cartagena). SECTOR: Cruz del Viso (km 62)  – Arjona (km 81). ABSCISA: Km76+100. • Características de la vía:

 Ancho de carril = 3,65 m  Anchura de berma = 1,80 m. Tipo de terreno y pendiente promedio = Plano, 0%. Radio de la curva más cerrada = 40 m. Deflexión de la curva = 60º. Estado de la superficie de rodadura = 4,0 mm/m. • Características del tránsito:

Distribución por sentidos = 50/50. Porcentaje de zonas de no rebase = 20%. Composición vehicular: 60% de autos y 40% de camiones. Volumen horario total en ambos sentidos = 247 vehículo/h.

¿Cuál es la capacidad? ¿Qué nivel de servicio brinda el sector de la vía? Los procedimientos para calcular la capacidad y el nivel de servicio de este tramo de vía se resume en la Hoja de Trabajo Nº 1 y Nº2 de las Figuras 7-15 y 7-16, respectivamente.

CARRETERAS DE DOS CARRILES DETERMINACIÓN DE CAPACIDAD Y NIVELES DE SERVICIO TRAMO: 9005___________ SECTOR: 03____ NOMBRE: Raude Nieves Acendra___________ CALCULO: Raude Nieves.____ REVISO: Eduardo Corena. FECHA: 5 de dic. Del 2015_____ SECTOR: TÍPICO: ___ 1. DATOS GEOMÉTRICOS Y DE TRANSITO  CRÍTICO:_ X _   _ 1.8 __ m TIPO DE TERRENO (P,O,M,E):

P__ PENDIENTE (%): ___0__  _7.0__ m LONGITUD (km): ___2__ RADIO DE LA CURVA MAS CERRADA (m): __40 _ DEFLEXION DE LA CURVA (grados): __60__ BERMA  _1.8__ m ESTADO SUPERFICIE RODADURA: IRI __4.0_(mm/m) o ÁREA AFECTADA _____(%) o N.F. _____(2 a 5) VOLUMEN TOTAL EN AMBOS SENTIDOS (Q): ______247_______ veh/h DISTRIBUCIÓN POR SENTIDOS (Ascenso/Descenso): ____50___ / ____50__ % COMPOSICIÓN DEL TRANSITO: A: ___60__% B: ___10___% C: ____30___% B+C: ____40 % ZONAS DE NO REBASE: _____20_____% BERMA CALZADA

2. CALCULO DE LA CAPACIDAD (C 60 y C5)

Fpe

x

Fd

x

Fcb

x

Fp

x

Ci

=

C60

(TABLA 1)

(TABLA 2)

(TABLA 3)

(TABLA 4)

(veh/h)

(veh/h)

1.00

1.00

0.99

0.84

3.200

2661

C60

Q

÷

247

FPH

x

=

C5

(veh/h)

(TABLA 5)

(veh/h)

2661

0.963

2563

C60

=

Q

Q/C60

2661

0.09

÷

C5

247

=

2563

Q/C5 0.10

3. CALCULO DEL NIVEL DE SERVICIO

Vi

f u

x

f p1

=

(km/h) 89.1

0.99

x

f p2

f sr 

V1

(TABLA 7)

(TABLA 6) 90

=

(TABLA 10)

(TABLA 11)

0.945

0.975

f p 0.921

x

x

f cb

x

(TABLA 8)

(TABLA 9)

0.756

0.97

V2

=

V3

DE 

(km/h)

65.3

60.14

V1 =

V2

(km/h) 89.1 



(km/h) 65.3

Vc (km/h) (TABLA 12) 46 COMPARAR

Si fp > 1.00 hacer fp = 1.00

Vc , V = V3 Si V3 (DE 2) Si V3 > Vc , CALCULAR V CON LA HOJA DE TRABAJO No.2  (3)

V

NIVEL DE SERVICIO (TABLA 13)

54.88

D

=

(DE

HOJA DE TRABAJO N° 1 FIGURA 7 -15

2 ó 3)

CARRETERAS DE DOS CARRILES ESTIMACIÓN DE CAPACIDAD Y NIVELES DE SERVICIO VELOCIDAD MEDIA CUANDO LA CURVATURA LA LIMITA

DESCRIPCIÓN VARIABLE

PROCEDENCIA

Longitud del sector Deflexión de la curva Velocidad en tangente Radio de la curva Longitud curva

Hoja de Trabajo Nº 1 Hoja de Trabajo Nº 1 (Df * ¶ / 180) Hoja de Trabajo Nº 1 Hoja de Trabajo Nº 1 R * Df (radianes)

Longitud acelerando y decelerando

130 + Lc

Recorrido con velocidad V3 si L3 < 0

SÍMBOLO VALOR UNIDAD

1000 * L - Lda Velocidad media = Vc

L Df V3 R

= 2 = 1.047 = 60.14 = 40 42 Lc  Lda = 172

km rad km/h m m m

L3 = V =

1828 -

m km/h

T3

=

109.4

s

Tda =

21.6

s

T = V =

131.2 54.88

s km/h

si L3 > 0 proseguir los cálculos Tiempo de velocidad V3

3.6 * L3 / V3

[ td1 = - 0.278 V3 + (0.077 * V² 3 - 49.40)½] * 2 - 0.19 Tiempo decelerando y acelerando

td2 =

- 0.267 V  + (0.071 * V²  - 0.60 Lc)½ 3

3

- 0.30

tda = - 0.256 V3 + (0.065 * V²3 + 0.20 * Lc)½ 0.10 Tda = td1 + td2 + tda Tiempo total de recorrido Velocidad media

T3 + Tda 3600 * L / T

HOJA DE TRABAJO Nº 2 FIGURA 7,16

SOLUCIÓN CALCULO DE LA CAPACIDAD Capacidad en condiciones ideales ( C i)  en ambos sentidos

= 3200 veh/hora

a) F  pe = 1.00 (tabla 1, pendiente 0%, tránsito cuesta arriba 50 %) b) F d  = 1.00 (tabla 2, zonas de no rebase 20%, distribución por sentidos 50 %) c) F cb = 0.99 (tabla 3, ancho berma 1.80 m y ancho de carril 3.50 m) d) F  p = 0.84 (tabla 4, pendiente 0%, longitud del sector 2 km, porcentaje vehículos pesados 40%)

CAPACIDAD DEL SECTOR EN VEHÍCULOS MIXTOS POR HORA EN AMBOS SENTIDOS, SIN TENER EN CUENTA VARIACIONES ALEATORIAS e) C 60  = C i   * F   pe * F  d   * F  cb * F   p C 60  = 3200 * 1.00 * 1.00 * 0.99 * 0.84 = 2661 veh/h

CAPACIDAD DEL SECTOR EN VEHÍCULOS MIXTOS POR HORA EN AMBOS SENTIDOS, TENIENDO EN CUENTA LAS VARIACIONES DEL VOLUMEN DURANTE EL PERIODO DE CINCO MINUTOS DE LA HORA PICO f) C 5   = C 60  * FPH FPH  = 0.963 (tabla 5, volumen horario C 60  = 2661 veh/h) C 5   = 2661 * 0.963 = 2563 veh/h

g) Q / C 60  = 247 / 2661 = 0.09 h) Q / C 5  = 247 / 2563 = 0.10 Ver figura 5 (formato de Hoja de Trabajo No. 1).

CALCULO DEL NIVEL DE SERVICIO a) V i   = 90 km/h (tabla 6, pendiente 0%, longitud del sector 2 km) b) f u = 0.99 (tabla 7, Q / C 60  = 0.09) Volumen total en ambos sentidos ( Q) = 247 veh/h Capacidad C 60  = 2661 veh/h, entonces: Q / C 60  = 247 / 2661 = 0.09

c) V 1 = V i   * f u V 1 = 90 * 0.99 = 89.1 km/h

d) f sr  = 0.756 (tabla 8, IRI = 4.0 mm/m, velocidad V 1: 89.1 km/h) e) f cb = 0.97 (tabla 9, ancho berma 1.80 m y ancho de carril 3.50 m) f) V 2   = V 1 * f sr  * f cb V 2   = 89.1 * 0.756 * 0.97 = 65.3 km/h

g) f  p1 = 0.945 (tabla 10, velocidad V 2:  65.3 km/h, longitud del sector 2 km y pendiente 0%) h) f  p2  = 0.975 (tabla 11, 40% de vehículos pesados, volumen en ambos sentidos : 247 veh/h) i) f  p = f  p1 * f  p2  ; si f  p > 1 entonces f  p = 1 f   p = 0.945 * 0.975 = 0.921

 j) V 3 = V 2   * f  p V 3 = 65.3 * 0.921 = 60.14 km/h

k) V c   = 46 km/h (tabla 12, radio de la curva más cerrada del sector 40 m) l) Se compara V 3 con Vc

Si V  > V  , calcular V  siguien do el procedimiento indicado en la Hoja de Trabajo No. 2. (Figura 7, 16). 3 

c 

60.14 > 46, entonces se calcula V  con la Hoja de Trabajo N°. 2. 

PROCEDIMIENTO INDICADO EN LA HOJA DE TRABAJO No. 2

m) Cálculo de la longitud Lc , longitud de la curva: Lc  = R * Df

(m)

Lc  = 40 * (60 * ¶ / 180) Lc  = 40 * 1.047 = 42 m

n) Cálculo de la longitud Lda, requerida para decelerar y acelerar en la entrada y salida a una curva: Lda = (130 + Lc   )

(m)

Lda = (130 + 42) = 172 m

o) Longitud L3, del sector que se recorre con velocidad ( V 3) no limitada por la curvatura: L3 = 1000 * L - Lda

(m)

L3 = 1000 * 2 - 172 = 1828 m

Si L Velocidad media = Vc  y por lo tanto se continúa con el paso t). En caso 0  contrario si L  > 0 Proseguir cálculos, paso p). 3 

3 

1828 m > 0 p) Cálculo del tiempo de recorrido (T 3) con velocidad en tangente ( V 3) T 3 = 3.6 * L3 / V 3

(s)

T 3 = 3.6 * 1828 / 60.14 = 109.4 s

q) Cálculo de los tiempos de recorrido en curva, en aceleraciones y deceleraciones t d1 = [- 0.278 V 3 + ( 0.077 * V 3² - 49.4 )½ ] * 2 -0.19

t d2  = - 0.267 V 3 + [ 0.071 * V 3² - 0.60 * LC  ] ½ - 0.30

t a = - 0.256 V 3 + [ 0.065 * V 3² + 0.20 * LC  ] ½ 0.10 t d1 = [- 0.278 * 60.14 + ( 0.077 * 60.14² - 49.4 )½ ] * 2 = 16.7 s

- 0.19 t d2  = - 0.267 * 60.14 + [ 0.071 * 60.14² - 0.60 * 42 ] ½ = 2.8 s

- 0.30 t a = - 0.256 * 60.14 + [ 0.065 * 60.14² + 0.20 * 42 ] ½ = 2.1 s

0.10

T da = t d1 + t d2  + t a (s) T da = 16.7 + 2.8 + 2.1 = 21.6 s

r) El tiempo total (T ) invertido para recorrer el sector es la suma de los tiempos anteriores: T = T 3 + T da (s)

T = 109.4 + 21.6 = 131.2 s

VELOCIDAD MEDIA DEL TRANSITO MIXTO A FLUJO RESTRINGIDO s) La velocidad media de recorrido (V ) será entonces: V = 3600 * L / T (km/h) V = 3600 * 2 / 131.2 = 54.88 km/h

NIVEL DE SERVICIO t) Entrando a la tabla 13, conociendo tipo de terreno (plano) y velocidad media V = 54.88 km/h, se obtiene un nivel de servicio D.

El sector Cruz del Viso - Arjona ofrece un nivel de servicio D. Ver figura 7, 15 (formato Hoja de Trabajo Nº. 1) y figura 7, 16 (formato Hoja de Trabajo Nº. 2)