cap 1. elementos del tto 01-2014

8/12/2019 Cap 1. Elementos Del Tto 01-2014

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ESPECIALIZACIN EN VAS Y

TRANSPORTEIngeniera de trnsito avanzada

Profesor: Vctor Gabriel Valencia Alaix

1. ELEMENTOS DEL TRNSITO.


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1.1 INTRODUCCIN La ingeniera de trnsito.

Gnesis El problema necesita un enfoque tcnico estudiando no solo

el movimiento de los vehculos sino tambin a sus

conductores. Era necesario crear una tcnica de circulacin que tuviese en

cuenta las leyes fsicas y factores humanos (Esta tcnicatom fuerza en EUA debido a los problemas de trnsito).

En 1920 se empez a gestar esa rama del saber,especialidad de la ingeniera civil.

En 1930 se defini la profesin: se fund el Institute ofTraffic Engineers (Hoy Institute of TransportationEngineers) que se preocup inicialmente por resolver laaccidentalidad y luego estudiar fenmenos del trnsitosurgiendo la ingeniera de trnsito.


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1.1 INTRODUCCIN Qu es la ingeniera de trnsito?

Rama de la ingeniera civil que estudia los cinco elementos deltrnsito: el conductor, el peatn, el vehculo, la va y el medioambiente y sus relaciones.

Instrumento bsico: Estudios de trnsito (Volumen, velocidad,

interaccin, estacionamiento, accidentes, etc.) Se aplican: leyes matemticas, probabilidades, fsica y medios

cientficos para racionalizar la informacin (Estudios de trnsito) ymodelar la circulacin.

Modelos computacionales. El conocimiento racional de la circulacin permite que la ingeniera

de trnsito mejore la circulacin aplicando medios restrictivosracionales logrando la eficiencia que no se lograba con las medidasarbitrarias implementadas antes de la ingeniera de trnsito.

Medios restrictivos: Disposiciones legales y la forma de hacerlasconocer para lograr mayor eficiencia en los dispositivos pararegular el trnsito

Medios constructivos: Proporcionando estructuras adecuadas a losvehculos y peatones.


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1.1 INTRODUCCIN Definicin de ingeniera de trnsito.

Segn Radelat (2003):Ramade la ingeniera civil cuyo objetivo esel movimiento seguro y eficiente de peatones y vehculos por vasterrestres.

Ramade la ingeniera: no es un arte, ni ciencia, sino una profesin decarcter tecnolgico que aplica principios cientficos, tcnicas, arte ysentido comn.

movimientoseguro y eficiente de peatones y vehculos: No interesa loque lleven los vehculos ni porque circulan excepto que su carga afectela seguridad.

seguridad: No solo de peatones y conductores sino de todos losafectados.

eficiencia: Considerando los factores econmicos (peatones,ocupantes, afectados, propietarios de empresas de transporte),factores personales (esfuerzo en la conduccin, comodidad, costos,etc.) yfactoresambientales(contaminacin).

vas terrestres: Por aquellas donde circulan vehculos automotores ypeatones. No son vas frreas, ni acuticas, ni areas.


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1.1 INTRODUCCIN La ingeniera de transporte.

El ingeniero de trnsito necesita de otros profesionales para resolver problemas. El ingeniero de trnsito solo tiene responsabilidad en el movimiento de unidades

de trnsito por vas terrestres y no es de su competencia tratar de modificar elcontenido de los vehculos, ni el modo de transporte que eligen las personasque si compete a la ingeniera de transporte.

MODALIDADES Y ELEMENTOS Por vas terrestres.

Vehculos terrestres. Carreteras. Calles.

Por vas frreas. Ferrocarriles interurbanos. Ferrocarriles urbanos.

Por va area. Aviones. Aeropuertos.

Por vas acuticas. Barcos. Puertos Canales

Por sistemas continuos. Acueductos. Oleoductos o gasoductos. Transportadores.


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1.1 INTRODUCCIN Ingeniera de transporte: Rama de la ingeniera cuyo objetivo

es el movimiento seguro y eficiente de personas y cosas pordistintas modalidades de transporte.

La ingeniera de trnsito est contenida en la ingeniera detransporte.

La ingeniera de transporte tiene un objetivo ms amplio. Las actividades de la ingeniera de transporte son ms amplias

que las de la ingeniera de trnsito que se concentra en laoperacin, algo de investigacin y colabora en el planeamiento ydiseo geomtrico de vas. ACTIVIDADES

Planeamiento Diseo Construccin Conservacin. Operacin. Investigacin.


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1.1 INTRODUCCIN La demanda de transporte.

La ingeniera de transporte busca satisfacer lademandade transporte de la mejor manera

con laoferta. Para tratar de cambiar la demanda de

transporte es necesario acudir a lainformtica, telecomunicaciones, sociologa,

administracin pblica, economa y elurbanismo.


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1.2 ELEMENTOS DEL TRNSITO.

Va, trnsito y circulacin. Va: Solo considera las terrestres. Segn el Diccionario de la Real Academia de la

Lengua espaola,trnsitoes la accin de ir o pasarde un punto a otro por vas o parajes pblicos.Trfico es el trnsito de personas y circulacin devehculos por calles, carreteras o caminos, etc.

Unidades de trnsito: son los peatones, vehculos y

las bestias. Circulacin: Movimiento de peatones o vehculos por

una va en particular (Se refiere al paso de uno solode ellos en vez de grupos como se refiere la palabratrnsito).


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Corrientes vehiculares Conjunto de vehculos que circulan por una va en el

mismo sentido Los parmetros (macroscpicos) fundamentales del

trnsito son: el volumen, la velocidad media y la

densidad. Volumen: Nmero de vehculos que pasan por un punto de

la va en la unidad de tiempo. Flujo:se denomina al volumen en general, al volumen

medido en periodos menores a una hora, a una corrientevehicular o a grupos de vehculos que efectan movimientos

hacia una direccin determinada. Intensidad:se denomina al volumen por carril. Velocidad media:es el cociente entre el espacio recorrido

y la unidad de tiempo. Velocidad media de una corriente vehicular:es la

relacin entre la longitud del tramo recorrido y el tiempomedio que se tarda en viajarlo.


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Densidad de trnsito:es la relacin entre elnmero de vehculos en una calzada o carril entrela longitud del tramo correspondiente.

Densidad media del trnsito:es la divisin del

nmero de vehculos promedio en la calzada ocarril y la longitud correspondiente. Tiempo de recorrido:es aquel que considera el

consumido en las demoras.

Tiempo de viaje:el necesario para viajar delorigen al destino. Demora:el tiempo perdido por los ocupantes de

un vehculo cuando no puede ir a la velocidad

deseada.


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Importancia del elemento humano Elementos activos:conductor, motociclista, ciclista

y peatn. Elemento pasivo:el pasajero. El elemento humano activo le imprime a la ingeniera

de trnsito un sello particular. Es difcil predecir el comportamiento humano frente a

las medidas de ingeniera de trnsito.

Las reacciones humanas varan de uno a otro y estninfluenciadas por el medio en el que viven, varangeogrficamente y esto explica el mal funcionamientode medidas importadas sin adaptar.


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El conductor: El ingeniero de trnsito debe conocer sus

capacidades, caractersticas fsicas y mentales para

comprender su papel en el trnsito y poder actuar enconsecuencia (Reglamentos, diseos, construccin,modificacin, conservacin y operacin).

Segn el inters y situacin del ingeniero de trnsitose selecciona el tipo de conductor. Por ejemplo: Si se

busca una solucin ptima al conjunto de condicioneshabituales y no existen problemas apreciables deseguridad, entonces, interesara considerar alconductor promedio.


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1.2 ELEMENTOS DEL TRNSITO. Caractersticas fsicas del conductor:

Tarea deconducir(Exige alconductor)

Domine el vehculoNecesita:

experienciaycondicionesfsicas y

mentales.

Gue por la va con la

velocidad adecuada,obedeciendo las normas,respetando al peatn y otrosvehculos.Oriente su vehculo haciadonde quiere ir.


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1.2 ELEMENTOS DEL TRNSITO.Vista del conductor: Factor humano importante

porque gua (Agudeza visual).

Agudeza

estticaLa que se evala para otorgar la

licencia de conduccinvs.Agudezadinmica. Es ms importante: Permiteestimar distancias, rapidez de

reaccin, distincin de colores yprontitud del enfoque.


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El diseo de dispositivos de control del trnsito serealiza considerando los individuos con agudezavisual deficiente.

Campo visual: (Ver Figura 1 de campo visual). En el campo de agudeza visual se puede percibir los

objetos con todo detalle, se puede leer. En el campo hasta el lmite de visin se reconocen

letreros pero no se puede leer. En el campo exterior a los anteriores se aprecia las

diferencias de iluminacin y movimiento. Los objetos seven borrosos.


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FIGURA 1. Campo visual (Hobbs y Richardson, 1967)Fuente: Mencionado en: CORRA DA ROCHA, Luiz Paulo y ALVES BORGES, Comba Maria. Efeitos do posicionamiento dos semforos no trfego. (1988) COPPE -

Universidade Federal do Rio de Janeiro. Rio de Janeiro, Brasil. En: Memorias del IV Congreso Panamericano de Ingeniera de Trnsito y Transporte. Mayagez, PuertoRico.


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Otras sensaciones que influyen en la conduccin: acsticas,odorferas, tctiles, musculares y de estabilidad.

Dificultadesvisuales enla noche

Observar sindeslumbrarse por las lucesde otros vehculos.

Puedenagregarsecondicionesdifciles comoniebla, lluvia y

otrasprecipitacionesRecobrarse delencandilamiento.Ver con poca iluminacin.

Sensibilidadfsica Disminuye con la edad.vs.Experiencia

y madurez Aumenta con la edad (Compensa la falta desensibilidad fsica con un mayor grado deatencin)


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Caractersticas mentales: tiempo de reaccin. Se manifiesta mediante el tiempo de reaccin (Rapidez de larespuesta a circunstancias esperadas o inesperadas).

Proceso en el tiempo de reaccinSensaciones Reacciones Involuntarias (Acto reflejo)

Voluntarias (Sensacin = percepcin)Percepcin Reconocimiento de la sensacin por parte del

cerebro y la mdula espinal.

InteleccinAnlisis decomparacin conexperiencias pasadas ydecide lo que hay quehacer.

Si hay poca experiencia =>aumenta el tiempo deinterpretacin => aumentael tiempo de inteleccin

Volicin

Voluntar de actuar a travs de los nervios motores.


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Tiempo de reaccin = tiempo desde la impresinhasta el inicio de la reaccin a ella (Producto delacto reflejo o del proceso sensacin + percepcin+ inteleccin y volicin).

Tiempo de reaccin = f (emociones, experiencia,estado sensorial, grado de atencin).

Vara desde valores menores a 1 s (casossencillos) hasta valores de 4 o 5 s (Procesoscomplicados).


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1.2 ELEMENTOS DEL TRNSITO. Ejemplo del tiempo de reaccin al frenar:

Segn Johannsson y Rumar: Conductores que esperan frenar requieren entre 0,3 s

y 2 s.

Conductores que no esperan frenar requieren entre0,01s y 0,03s ms (Hay 10% de conductores querequieren de 1,5 s de ms).

Segn la AASHTO el tr mn0,64 s (Condiciones

alertas) En laboratorio1,64 s (Condiciones

sorprendidos)2,5 s En la va para condiciones complejas pero

no para las excepcionalmente intrincadas.


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El peatn: Factor importante que complica los problemas de

circulacin. Vulnerable. Aprecia mejor las condiciones del trnsito por la

lentitud de su circulacin. Los nios corren ms riesgos (Inmadurez, poca

experiencia, exceso de energa). Ancianos corren ms riesgos (Deficiencias fsicas,reacciones lentas, testarudez). Velocidad 4,4 km/h.


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1.2 ELEMENTOS DEL TRNSITO. El vehculo:

Autos= Vehculos de 2 ejes, 4 ruedas, capacidad hasta de 8 ocupantes,en ingeniera de trnsito se incluyen a los camiones pequeos,vehculos livianos.

Buses= Vehculos con capacidad hasta de 15 ocupantes, 2 o 3 ejes, eningeniera de trnsito se clasifican como urbanos e interurbanos.

Camiones= Vehculos con ms de 4 ruedas para transportar carga, sonrgidos (motor + carga en un solo chasis) y combinados (Unidadtractora + remolque o semi-remolque).

De 2 ruedas = Capacidad para 1 o 2 personas, bicicletas, motos,numerosos en pases en va de desarrollo.

Otros = Furgonetas, microbuses, minibuses, busetas, etc.

Vehculos de 3 ruedas = mototaxis o bicitaxis. Camperos Sobre rieles. Vehculo recreativos Vehculos de traccin animal.


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potencia = fuerza *velocidad

1.2 ELEMENTOS DEL TRNSITO. Dinmica del vehculo automotor

Motor de combustin interna: Convierte la energa qumica de uncombustible en energa mecnica.

Potencia del motor Dinmica: Potencia es el trabajo realizado en la unidad detiempo y trabajo es la aplicacin de una fuerza para recorrer una

distancia:

t

espacioVelocidad

t

fuerza

t

TrabajoPotencia

distancia*


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Unidades de potencia Caballo vapor (cv) =75 kg-m/s Horsepower (HP) =1,0139cv Watt(w) = potencia necesaria para producir un amperede

corriente elctrica con una presin de unvolt. 1kw = 1,3596 cv

Potencianominal o brutade un motor Potencia mxima que dan los fabricantes En un banco de prueba (Motor nuevo) A 20C y Nivel del mar

Potenciaefectiva o neta Potencia mxima de los motores instalados en el vehculo y

que entrega por la propulsin.

En condiciones normales de funcionamiento.


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Potencia brutaPotencia neta Debida a los elementos instalados en el vehculo

(Ventiladores, generadores, etc.)

Altitud y temperatura Desgaste de piezas (envejecimiento) Trato y conservacin. Ejemplo: Glauz y Harwood dice que en EU las

prdidas en potencia bruta es del 50% a 100km/hen autos y del 6% en camiones. En Argentina (Federacin de camioneros) del 18%

al 20%. En Mxico (Mendoza y Mayoral) del 15%.


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Cambio k1 102 .3 .4 3

1.2 ELEMENTOS DEL TRNSITO. Ruedas motrices

Son la propulsin de los vehculos a motor. El motor transmite a travs de la transmisin la rotacin de las

ruedas motrices cambindole su velocidad usando los cambiosde la caja.

Potencia = fuerza * velocidad (Si se mantiene la velocidad delmotor y sin considerar el menor rendimiento del motor con loscambios bajos).

motricesruedasderotacindeVelocidad

wmotordelrotacindeVelocidad

marchadeduccink

Re


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V = Velocidad del vehculo [km/h] D = Dimetro de la rueda [m]

w = velocidad de rotacin del motor [rpm] k = Reduccin de marcha Segn De la Torre y otros:

Ft= Fuerza tractora en las ruedas motrices [kg] N = Potencia neta del motor utilizada [cv] V = velocidad del vehculo [km/h] = rendimiento de la transmisin = 1-0,02(# de cambios de marcha

desde la marcha directa)

k

DwVavancedelinealVelocidad

06,0

V

NFt

270


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EJEMPLO Un camin asciende un tramo recto con pendiente de

3% de inclinacin a velocidad constante de 50 km/h

(Usa la potencia mxima aunque no el par motormximo) y lo sigue un automvil sin posibilidad deadelantarlo con las siguientes condiciones:

tem Automvil CaminN = Potencia neta (cv) 45 125D (m) 0,60Nmero mximo de cambios 4 8Cambio que usa 4 6


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Resistencias al avance del vehculo

Resistencias al movimiento de un camin que avanza por una pendiente descendente recta.Raes La resistencia al aire, Rrla resistencia al rodamiento, y Rpa la pendiente de inclinacinI, que en este caso es una ayuda al movimiento porque el camin va cuesta abajo. Ftes lafuerza tractora y P el peso del camin que se apoya mediante 10 ruedas.FUENTE: American Association of State Highway and Transportation Officials, A policy on geometric design of highways and streets (Washington,DC: AASHTO, 2001), 260. Mencionado en: Radelat E., G.(2003) Principios de Ingeniera de Trnsito. Institute of Transportation EngineersITE.


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RESISTENCIAS FORMULA SIGNIFICADOSInercia P = Peso del vehculo[kg]a = aceleracin [m/s2]

g = gravedad = 9,81m/s2Rodadura

r = coeficiente de resistencia a larodadura. Ver Tabla.

Aire= densidad del aire = 0,125(1-2,26 *altitud * 10-5)4,225[kg masa/m3]C = coeficiente aerodinmicoA = rea transversal del vehculo [m2]Vr = Velocidad relativa del vehculo y elviento. [m/s]

Pendiente I = inclinacin de la pendiente [/oo]

Curvas V = Velocidad del vehculo [km/h]

R = radio de curvatura [m]

Resistencias al avance del vehculo

g

PaRi

rPRr

25,0 ra CAVR

PIRp

gR

PVR

c

20185,0

5,0


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1.2 ELEMENTOS DEL TRNSITO. EJEMPLO

P = 3% Tramo recto: Camin usa toda la potencia Auto usa parte de la potencia, Va pavimentada, buen estado,

nivel del mar. Ri= 0; Rc= 0

tem Camin AutoPotencia neta (cv) 125 45Velocidad (km/h) 50 50Peso (kg) 12500 1050C 1 0,5A (m2) 8 2,5Ft(kg) 648


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Tabla de Pe/Po tpicas

FUENTE: New Cars: Prices/reviews (Beverly Hills, California: Edmund Publications Corp. 1999); Ministerio de Transporte-Universidad del Cauca, Investigacionesde capacidad, niveles de servicio y mejoras en carreteras de dos carriles (Popayn, Colombia, 1996); Vukan Vuchic,Urban public transportation: systems andtechnology (Englewood Cliffs, New Jersey: Prentice Hall, 1981), 227; observaciones directas.Mencionado en: Radelat E., G.(2003) Principios de Ingeniera deTrnsito. Institute of Transportation EngineersITE.


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TIPO DECAMIN NUMERODE EJES MEDELLN-PINTADA

PESO/POTENCIA85(kg./c.v.)

IBAGU-BOGOTPESO/POTENCIA85

(kg./c.v.)C2 2 146.6 145.3C3 3 161.7 141.7

C3S2 5 181.3 189.2C3S3 6 196.0 191.7

TODOS 171.3 174.4FUENTE: VALENCIA, BEDOYA Y OSORNO (1996)Relacin Peso/potencia de Vehculos Pesados enCarreteras Colombianas. En Memorias: IX Congreso Panamericano de Ingeniera de Trnsito yTransporte. La Habana. Cuba.


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Estadsticas sobre vehculos:Ver tabla 2-7. Caractersticas especiales de los vehculos

de transporte colectivo Su relacin peso/potencia > peso/potencia de

autos. Estorban en vas urbanas pero en las rurales

muy poco. Las tasas de aceleracin y deceleracin

deberan ser 1,4 m/s2.


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1.2 ELEMENTOS DEL TRNSITO. Buses urbanos:

Microbs Motor a gasolina, 6 a 15 personas de capacidad,incmodo, gil, rpido.

Minibs 5 a 8 m de longitud, 12 a 20 asientos, 20 a 35personas de capacidad, motor a gasolina (Buseta)

Busnormal Ms de 8m de longitud, 35 a 80 asientos, 150 a 180personas de capacidad, motor diesel, (9,0 m, 34

asientos, 65 personas de capacidad)Busarticulado Dos carroceras con articulacin, 16 a 18 m delongitud, 60 a 70 asientos, 180 personas de capacidad,

3 a 4 puertas dobles.Bus dedos pisos 9 a 12 m de longitud, 4 a 4,45 m de altura, 100personas de capacidad, uso turstico.Trolebs Usa energa elctrica, sucesores de los tranvas.


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Bus interurbano Dispone de sillas diseadas para viajes largos,

capacidad de 35 personas, una puerta, ofreceservicios como bao, TV, bar, etc., son mslargos que los urbanos, menor relacinpeso/potencia que aquellos (entre 45 y 60

kg/cv).


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Caractersticas especiales de las bicicletas1. Usa energa muscular: limitada, diseo geomtrico en

consecuencia.2. Inestable a velocidades bajas: vulnerable al viento,

irregularidades de la va, piso liso.3. No tiene carrocera: vulnerable a golpes lo cual sugiere disear

carriles amplios.4. Ciclistas sociales: Circulan en grupo.5. La circulacin depende de la pericia, experiencia y habilidad

fsica para evitar peligros.6. Poco visible en la va.7. Vbici= Vauto/ 4 a 2
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1.2 ELEMENTOS DEL TRNSITO. Dimensiones y requisitos especiales

Ver Figura 3. V > 11 km/h Holguras amplias a velocidades < 5 km/h. Ejemplo:

80 cm en vez de 20 cm.

Resistencias, velocidad, aceleracin ydeceleracin. Resistencias similares a las del auto pero ms

importante es Rviento que a 30 km/h puede ser del80% de R.

Segn Pein: Vdiseo= 32 km/h y V85= 22 km/h apromedio(Partiendo del reposo) = 1,07 m/s2 dpromedio= 1,2 a 2,5 m/s2

Bicicleta del futuro (La Bici del Futuro)
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LA VA Lugar debidamente acondicionado para la circulacin

de vehculos, peatones o ambos Beneficios funcionales: accesibilidad(grado de

facilidad que ofrece una va para comunicar el origende un viaje con su destino) y movilidad(grado defacilidad para desplazarse). Adicionalmente

seguridad. A veces cuando disminuye la movilidad tambin se

reduce la accesibilidad.


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1.2 ELEMENTOS DEL TRNSITO. Vas urbanas

Clasificacin segn funcionalidad (accesibilidad y movilidad):arterias, calles, colectoras y calles locales.

Arterias: ofrecen principalmente movilidad luego acceso a propiedadescolindantes. Control con semforos.

Calles colectoras: Recogen el trnsito de calles locales para conducirloa las arterias y viceversa. El grado de movilidad es similar al deaccesibilidad.

Calles locales: Ofrece principalmente acceso a las propiedades. No se

espera gran movilidad. Generalmente no tienen bermas pero usa bordillos (sardinel), tienen

aceras. Vas travesas de carreteras. Interseccin: rea general donde 2 ms vas se unen o cruzan Cruce: lugar donde la calzada se une o atraviesa a otra u otras.

Una interseccin puede tener uno o varios cruces. Rama de la interseccin: vas o porciones de vas que se unen enuna interseccin

Accesos o entradas a la interseccin: calzadas o porcioneslongitudinal de calzadas por donde el trnsito llega a unainterseccin

Salidas: lo contrario a los accesos.


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Figura 4. A la izquierda, interseccin de dos vas con un cruce, cuatro ramas ycuatro accesos. A la derecha, interseccin de tres vas con dos cruces, cinco

ramas y cinco accesos.


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Vas rpidas destinadas al trnsito expreso que recorre comnmente

distancias mayores a 5 km a altas velocidades sin detenerse

Su funcin es proveer movilidad. Ver Figura 5. Provistas de doble calzada y cruces a desnivel. Si existe limitacin total de accesos y todos los cruces son a

desnivel es una autopista. Si existen algunos cruces a nivel y limitacin parcial de

acceso es una autova o multicarril.


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Figura 5. Funciones quedesempean los distintostipos de vas en sistema devas urbanas.


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Clasificacin por circulacin vehicularVas de circulacin continua. El trnsito circula

sin interrupciones (No hay control deltrnsito). Por ejemplo, vas rpidas ymulticarriles.

Vas de circulacin discontinua: la forma

normal de transitar requiere interrupciones.Por ejemplo, arterias y dems vas urbanas. Estadsticas viales:Ver Tabla 2-8.

Estadsticas viales


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Estadsticas viales

FUENTE: International Road Federation, World Road Statistics, 1999 (IRF, Ginebra, Suiza, 1999), 15-26. Mencionadoen: Radelat E., G.(2003) Principios de Ingeniera de Trnsito. Institute of Transportation EngineersITE.


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