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• Rodrigo Sandoval

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CAPACIDAD Y NIVELES DE SERVICIO La capacidad se define como el máximo número de vehículos que pueden circular por una vía en un periodo determinado bajo las condiciones prevalecientes de la infraestructura vial, del tránsito y de los dispositivos de control. Refleja la habilidad de la vía para acomodar una corriente de movimiento de vehículos. El Nivel de Servicio es una medida de la calidad de fluidez. La Capacidad y Nivel de Servicio estimados son necesarios para la mayoría de las decisiones y acciones en la Ingeniería de Tráfico y Planes de Transportación.

MÉTODO DEL MANUAL DE CAPACIDAD DE CARRETERAS DE LOS ESTADOS UNIDOS (Highway Capacity Manual, Special Report 209, Edición 1998)

SECCIONES BÁSICAS DE AUTOPISTA INTRODUCCIÓN Los procedimientos descritos en este tema sirven para analizar la capacidad, requerimientos de vía, efectos del tráfico y características de diseño en las secciones básicas de autopista. Definiciones Una autopista puede ser definida como una carretera dividida con control total de accesos y dos o más vías para el uso exclusivo del tráfico en cada dirección. Las autopistas operan bajo la forma más pura de flujo sin interrupciones, es decir, no existe señalización o paros controlados en las intersecciones, el acceso directo de y a la propiedad adyacente está limitado a la ubicación de rampas, las direcciones opuestas de fluidez están continuamente separadas por una barrera levantada. Condiciones ideales para flujo sin interrupciones Bajo las condiciones ideales una autopista puede operar con una velocidad a flujo libre de por lo menos 70 mi/h (113 km/h). Las condiciones ideales para el flujo en segmentos básicos de autopista son las siguientes: - Ancho de carril de 12 pies (3.65 metros) - Distancias laterales libres de obstáculos mínimo 6 pies (1,8 metros), medidas desde el borde de la calzada hasta el obstáculo u objeto. Las barreras situadas en la faja separadora a una distancia mínima de 2 pies (0.60 metros). - Flujo de tráfico compuesto solamente de vehículos ligeros o livianos (automóviles). - Diez o más carriles (en vías urbanas). - Niveles de terreno con pendientes no mayores al 2%. - Población de conductores regulares familiarizados con la vialidad. - Intercambio de densidades con espacios de por lo menos 2 millas (3.2 km).

Velocidad a flujo libre La figura adjunta describe la relación Velocidad – Flujo para fluidez libre en una sección básica de autopista. Se puede observar en la gráfica que la velocidad media se mantiene constante para un flujo de hasta 1300 vehículos/hora/carril (veh/h/c) para una velocidad a flujo libre de 70 mi/h (113 km/h). La velocidad a flujo libre puede medirse en campo como el promedio de velocidad de los automóviles cuando el flujo es menor a 1300 veh/h/c. RELACIONES VELOCIDAD - FLUJO

Para obtener curvas de velocidades a flujo libre comprendidas entre 70 mi/h (113 km/h) y 55 mi/h (88 km/h), basta con realizar una simple interpolación. Así también la curva de velocidad a flujo libre de 75 mi/h (121 km/h) fue creada mediante extrapolación de la curva de 70 mi/h (113 km/h), este incremento en la velocidad refleja la evolución del automóvil en nuestros tiempos. Capacidades de 2400 veh/h/c pueden ser considerados para una velocidad a flujo libre de 70 mi/h (113 km/h) o más. Cuando la velocidad a flujo libre decrece, también decrece la capacidad de la vía, por ejemplo: para una velocidad a flujo libre de 55 mi/h (88 km/h) su respectiva capacidad es de 2250 veh/h/c. Factores que afectan la velocidad a flujo libre La velocidad a flujo libre en una autopista depende del tráfico y de las características de la vía, los cuales se describen a continuación: Ancho de carril y espacio lateral Cuando el ancho de carril es menor a 12 pies (3.65 m.), los conductores están forzados a viajar más juntos el uno al otro de lo que ellos desearían. El efecto de un espacio lateral restringido es similar. Cuando se colocan objetos muy cerca del borde de las vías, los conductores en esas vías estarán

bastante cautelosos de ellos, posicionándose los mismos lejanos al borde de la vía. Es mayor el efecto causado por dichos objetos sobre los conductores del carril derecho que del carril central ó izquierdo. A los conductores del carril próximo a la medianera, los espacios laterales no les afecta cuando existe un espacio mínimo de 2 pies (0.60 m.), los conductores del carril próximo a la berma son afectados cuando el espacio lateral es menor a 6 pies (1.80 m.). Número de vías En la medida que el número de vías incrementa, se incrementa la oportunidad de los conductores de posicionarse los mismos evitando el tráfico de movimiento lento. Por lo general, el tráfico en los carriles del medio o medios se mueven a mayor velocidad que las vías del lado derecho. Una autopista de cuatro carriles (dos en cada dirección) provee menor oportunidad a los vehículos de moverse evitando el tráfico lento que en una autopista de seis u ocho carriles. Intercambio de densidad Las secciones de autopista con intercambios espaciados muy cercanos, como aquellos desarrollados en áreas urbanas, operan a más bajas velocidades de flujo libre que las secciones de autopistas suburbanas o rurales donde los intercambios son menos frecuentes. El promedio ideal de espacio entre intercambios en una sección larga de 5 a 6 millas (8 a 10 km) es de por lo menos 2 millas (3 km). El menor promedio de espacio de intercambio que puede ser considerado posible a lo largo de la autopista es de ½ milla (0.8 km). Equivalencia de vehículos El concepto de equivalencia de vehículos está basado en condiciones de observación de autopistas en los cuales la presencia de vehículos pesados, incluyendo camiones, buses y vehículos recreacionales, crean condiciones menores a las ideales, estas condiciones no ideales incluyen más largas y más frecuentes brechas de excesivo espacio tanto delante como detrás del vehículo pesado. El espacio ocupado por un vehículo grande es dos a tres veces más grande que el de un automóvil común. Para la estimación de capacidad de una autopista, cada vehículo pesado es convertido a su equivalente en número de vehículos ligeros. El factor de conversión usado depende de la proporción de vehículos pesados presentes en el flujo así como la longitud y severidad de las subidas y bajadas. Población de conductores Una población de conductores familiarizada con la vía repercute en un mayor flujo en comparación con conductores del tipo recreacional. METODOLOGÍA Medidas de rendimiento Una sección básica de autopista se caracteriza por tres medidas de rendimiento: 1. Densidad en términos de vehículos por milla por carril (veh/mi/c). 2. Velocidad en términos de velocidad media de los vehículos. 3. Relación volumen/capacidad (v/c). Estas tres medidas están interrelacionadas. Cuando dos de estas se conocen, la tercera se resuelve de inmediato.

Nivel de servicio (NS) La densidad es el parámetro usado para definir los niveles de servicio en secciones básicas de autopista, ya que la misma se incrementa al igual que el flujo hasta la capacidad. Los rangos de densidad, velocidad y flujo para cada nivel de servicio se muestran en la tabla. La figura muestra las relaciones entre velocidad, flujo y densidad para secciones básicas de autopista. Además muestra la definición de varios niveles de servicio usando sus respectivos valores de densidad. CRITERIO DE NIVELES DE SERVICIO

Criterios de NS para Secciones Básicas de Autopista

Nivel de Servicio A.Describe operaciones de libre fluidez, velocidades de libre fluidez prevalecen. Los vehículos son casi completamente libres de maniobrar dentro el tráfico aun en la máxima densidad del NS A, el promedio de espacio entre vehículos es alrededor de 530 pies (161.5 m) ó 26 longitudes de vehículo lo cual permite al motorista un alto nivel de confort físico y psicológico. Los efectos de incidentes o puntos de colapso son fácilmente absorbidos en este nivel.

Nivel de Servicio B.Representa una libre fluidez razonable, y la velocidad a flujo libre es mantenida. El más bajo promedio de espacio entre vehículos es alrededor de 330 pies (100.6 m.) ó 17 longitudes de vehículo. La habilidad para maniobrar dentro del flujo de tráfico está ligeramente restringida, y el nivel general de confort físico y psicológico proveído a los conductores es aún alto. Los efectos de incidentes menores y puntos de colapso aún son fácilmente absorbidos.

Nivel de Servicio C.Provee un flujo con velocidades iguales o cercanas a la velocidad de flujo libre de autopista. La libertad de maniobrar dentro del flujo de tráfico es notablemente más restringido en el NS C y los cambios de vía requieren más cuidado y vigilancia por parte del conductor. El promedio mínimo de espacio entre vehículos esta en el rango de 220 pies (67 m.) u 11 longitudes de vehículo. Incidentes

menores aún pueden ser absorbidos, pero la deterioración local del servicio será sustancial. Se puede esperar la formación de filas detrás de cualquier bloqueo significativo.

Ref. Manual de Capacidad de Carreteras de los Estados Unidos (HCM-1998).

Nivel de Servicio D.Es el nivel en el cual la velocidad empieza a declinar ligeramente con el incremento del flujo. La densidad empieza a incrementarse algo más rápidamente con el incremento del flujo.

Ref. Manual de Capacidad de Carreteras de los Estados Unidos (HCM-1998).

La libertad de maniobrar dentro el flujo de tráfico es notablemente más limitado, y el conductor experimenta un reducido nivel de confort físico y psicológico. Puede esperarse que cualquier incidente pueda crear filas debido a que el flujo de tráfico tiene un pequeño espacio para absorber turbulencias. El porcentaje mínimo de espaciamiento de vehículos es de aproximadamente 165 pies (50.3 m.) u ocho longitudes de vehículo. Nivel de Servicio E.Describe las operaciones en capacidad, las operaciones en este nivel, virtualmente no se tienen espacios usables en el flujo de tráfico.

Los vehículos están espaciados aproximadamente seis longitudes de vehículo, dejando un pequeño espacio para maniobrar dentro del flujo de tráfico a velocidades que aún están sobre las 49 mi/h (78.9 km/h). Cualquier interrupción en el flujo de tráfico, tal como los vehículos entrando de una rampa o un vehículo cambiando de carril puede establecer una onda de interrupción que se propaga a través del flujo del tráfico corriente arriba. En cuanto a la capacidad, el flujo de tráfico no tiene la habilidad para disipar ni siquiera la menor interrupción, y puede esperarse que cualquier incidente produzca un serio colapso con una extensa fila ó enfilamiento vehicular. La maniobrabilidad dentro el flujo de tráfico es extremadamente limitado y el nivel de confort físico y psíquico para el conductor es pobre.

Ref. Manual de Capacidad de Carreteras de los Estados Unidos (HCM-1998).

Nivel de Servicio F.Describe colapsos en fluidez vehicular. Tales condiciones generalmente existen dentro las formaciones de fila detrás de puntos de colapso. Tales colapsos ocurren por las siguientes razones: - Incidentes de tráfico causan una reducción temporal de la capacidad en un corto segmento, así que el número de vehículos llegando a este punto es más grande que el número de vehículos que salen de él. - En situaciones previstas, cualquier ubicación donde el proyectado flujo en la hora-pico (u otra) excede la capacidad estimada de la ubicación genera un problema.

Ref. Manual de Capacidad de Carreteras de los Estados Unidos (HCM-1998).