Capacidad de caminos

Un estudio de capacidad de un sistema vial es al mismo tiempo un estudio cuantitativo y cualitativo, el cual permite evaluar la suficiencia (cuantitativo) y la calidad (cualitativo) del servicio ofrecido por el sistema (oferta) a los usuarios (demanda).

La demanda vehicular es la cantidad de vehículos que requieren desplazarse por un determinado sistema u oferta vial.

La oferta vial ó capacidad, representa la cantidad máxima de vehículos que finalmente pueden desplazarse ó circular en dicho espacio físico.

Tanto en los casos en que se esté proyectando un camino o que se analice el comportamiento de uno existente, es necesario conocer:

• la aptitud que tienen los caminos y
• las condiciones de operación de los vehículos.

Para lograr un adecuado diseño geométrico de un camino es necesario evaluar su capacidad, obteniendo una utilización funcional y económica no solo del camino sino del sistema vial.

La capacidad siempre se refiere al número máximo de vehículos que pasan por una determinada sección de un camino en un determinado período de tiempo, bajo distintas condiciones:

- Capacidad Básica: bajo condiciones ideales de tránsito y calzada.

- Capacidad Posible: bajo condiciones prevalecientes de tránsito y de calzada.

- Capacidad Práctica: idem anterior, pero sin restricciones al tránsito que causen molestias a los conductores (como demoras y restricciones a la libertad de maniobra).

El Nivel de Servicio (NS) es una medida de la comodidad experimentada por los usuarios que circulan por ese camino.

Existen 3 áreas de análisis en el estudio de la Capacidad y el Nivel de Servicio:

1. Análisis para el diseño: para nuevos caminos debe determinarse sus dimensiones (ancho y número de carriles).
2. Análisis para el planeamiento: mejoras de caminos existentes, ya sea mediante su ensanche o introduciendo modificaciones en las condiciones de circulación vehicular.
3. Análisis Operacional: los estudios de las condiciones de operación y de los niveles de servicio, tienen relación con el costo de los usuarios del camino, consumo de combustible, emisiones contaminantes y del ruido.

Para establecer los valores de la capacidad y de los NS del sistema de transporte es necesaria una base sistemática y consistente.

Para ello clasifica a los tipos de caminos en 2 categorías:

• Flujo ininterrumpido: No tienen elementos externos que interrumpan el tránsito. Ej: Semáforo
• Flujo interrumpido: Posee elementos fijos que interrumpen el tránsito (Semáforo, señales de pare u otro dispositivo de control de tránsito)

Aquí se describe el tipo de camino y no la calidad del flujo del tránsito, pues una autopista es un flujo de camino ininterrumpido aunque exista congestión, ya que esto es un problema interno de la carretera.

Los camino multicarril y los de dos carriles pueden operar bajo las condiciones de flujo ininterrumpidos entre puntos en los que existen elementos de control.

Capacidad de un camino: es el máximo volumen horario equivalente de vehículos, que tiene una “razonable probabilidad” de pasar por un punto o una sección uniforme de un camino, durante un período de tiempo dado, bajo las condiciones prevalecientes de calzada, tránsito y control.-

• El periodo de tiempo utilizado es el de los 15 minutos más cargado dentro de la hora pico. La capacidad no se refiere al máximo volumen real que puede ser acomodado en el camino durante una hora.
•  “razonable probabilidad” quiere decir que la capacidad de un camino no es el máximo volumen equivalente absoluto alguna vez alcanzado.
• “un punto o una sección uniforme” de un camino. El análisis de la capacidad se lleva a cabo en tramos de una ruta que posea condiciones uniformes de tránsito, calzada y control por lo que los tramos con diferentes condiciones prevalecientes, tendrán distintas capacidades.

En una ruta el punto o el tramo con las peores condiciones de operación, a menudo determinan su NS general.

•  “condiciones prevalecientes de calzada, tránsito y control” condiciones que deben ser razonablemente uniformes para cualquier sección analizada de un camino. Si cambian, variarán la capacidad del camino estudiado. Supone buenas condiciones climáticas y del pavimento, como la inexistencia de accidentes de tránsito.

A su vez, mediante los análisis de capacidad, también se estima la cantidad máxima de vehículos que el sistema vial puede acomodar mientras se mantiene una determinada calidad de operación, introduciéndose así el concepto de nivel de servicio.  

El nivel de servicio (NS) es una medida cualitativa que define las condiciones de operación dentro de la corriente del tránsito, generalmente en términos de determinadas características del servicio tales como: velocidad y tiempo de viaje, libertad de maniobra, interrupciones del tránsito y confort y conveniencia.

Se define 6 niveles de servicio designados por medio de una letra, desde la A hasta la F, que van del mejor al peor. Cada nivel de servicio representa una determinada gama de condiciones de circulación. La seguridad no está incluida entre las características que determinan cada nivel de servicio.

El máximo volumen horario equivalente de servicio corresponde al NS E es el valor de la capacidad del camino, porque el volumen de tránsito que puede ser servido es ˂  en el NS F que el E.-

El volumen horario equivalente de servicio es el máximo volumen horario equivalente de peatones o vehículos que tienen una razonable probabilidad de pasar por un punto o sección uniforme de un carril o de una calzada durante un dado periodo de tiempo, bajo las condiciones prevalecientes de calzada, tránsito y control, mientras se mantienen las condiciones de operación correspondientes al nivel de servicio establecido.

Cada tipo de camino tiene 5 volúmenes equivalentes de servicio, uno para cada nivel de servicio, desde el nivel A hasta el E.

Para los propósitos de diseño y planificación se utilizan los volúmenes horarios equivalentes correspondientes a los NS D o C.

Los volúmenes horarios equivalentes de servicio están generalmente basados en un período de 15 min.

Los volúmenes horario equivalente de servicio son considerados como el máximo volumen equivalente para cada nivel de servicio.

Cada tipo de camino tiene un método para determinar la capacidad y el NS.

Los PARÁMETROS PARA EL NIVEL DE SERVICIO Miden la eficiencia de cada tipo de camino.

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FACTORES QUE AFECTAN A LA CAPACIDAD Y LOS Niveles de Servicio.

1. Condiciones de Referencia o Ideales.

Es aquella para la cual cualquier mejora que se introduzca en el elemento considerado no produce incremento alguno de la capacidad. Es una condición óptima estándar específica de referencia, que deberá ser ajustada para tener en cuenta las condiciones prevalecientes.

Presuponen la existencia de buenas condiciones climáticas, el pavimento en buenas condiciones, usuarios familiarizados con el sistema vial y que no existan impedimentos al flujo del tránsito.

1. Condiciones prevalecientes, que son factores que al variar modifican; éstos se agrupan en tres tipos generales:

• Condiciones de calzada (infraestructura vial)
• Características del tránsito
• Medida de Regulación (Condiciones de los controles)

1. Condiciones de calzada: Comprenden tanto a las características geométricas del camino, como así también a distintos elementos del diseño geométrico.

Los factores del camino que afectan la capacidad y los niveles de servicio son:

• El número de carriles.
• El tipo de camino y el medio ambiente en el cual se desarrolla.
• La existencia de flujo ininterrumpido, la presencia del cantero central o mediana y otros factores importantes de cada tipo de camino afectan significativamente las características del flujo vehicular y a la capacidad.
• El ancho de los carriles.
• La existencia de carriles angostos hace que los vehículos circulen lateralmente, muy cerca unos de otros, más próximos de lo que los conductores preferirían.
• El ancho de las banquinas y las distancias a las obstrucciones laterales.
• Las banquinas angostas y las obstrucciones laterales provocan que muchos conductores maniobran para alejarse de los objetos, ubicados en la banquina o en el cantero central, que ellos consideran como peligrosos, circulando más cerca de aquellos vehículos que lo hacen por el carril adyacente y provoca las mismas reacciones que las observadas para los carriles angostos.
•  La velocidad de diseño.
• Condiciones más severas de los alineamientos horizontal y vertical, producto de esa baja velocidad de diseño.
• El alineamiento, tanto horizontal como vertical.
• Tanto el alineamiento horizontal como el vertical de un camino dependen en gran medida de la velocidad de diseño adoptada para el proyecto y de la topografía del terreno en cual será construido el mismo.
• La disponibilidad de espacio para las colas de espera en las intersecciones.

Con relación a las características topográficas se clasifica a las condiciones del terreno en las siguientes categorías:

• Terreno llano: Es toda combinación del alineamiento horizontal y vertical que permite a los vehículos pesados mantener en forma aproximada la misma velocidad que la desarrollada por los automóviles; este tipo de terreno generalmente incluye pequeñas pendientes de no más del 1 ó 2 %.
• Terreno ondulado: Es toda combinación del alineamiento horizontal y vertical que obliga a los vehículos pesados a reducir substancialmente su velocidad por debajo de las desarrolladas por los automóviles, sin llegar a valores tan bajos como los correspondientes a la “velocidad de trepada” o “velocidad crítica”.
• Terreno montañoso: Es toda combinación del alineamiento horizontal y vertical que obliga a los conductores de vehículos pesados a circular a la “velocidad de trepada” o “velocidad crítica” durante trechos bastantes largos o bien a intervalos frecuentes.
• Vehículo pesado: Es cualquier tipo de vehículo que tiene más de cuatro ruedas en contacto con el pavimento.
• Velocidad de trepada: Es la máxima velocidad que puede ser mantenida en forma sostenida o permanente por los vehículos pesados en una rampa extensa de una dada pendiente. Es también denominada “Velocidad crítica”.

En la medida en que las condiciones del terreno se tornan más severas tanto la capacidad como los niveles de servicio se reducen.

1. Características del tránsito: que influencian a la capacidad y a los niveles de servicio involucran al tipo de vehículo y a la distribución de los vehículos entre carriles y por sentido.

Tipo de vehículo:

Los livianos (automóviles, pick-ups, furgonetas) afecta al número de vehículos que pueden ser servidos por el camino.

Los Pesados (Los camiones, los ómnibus y los vehículos recreacionales) afectan, en forma desfavorable, a la corriente vehicular de dos maneras:

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