UNIVERSIDAD ANDINA DEL CUSCO FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL TESIS "ESTUDIO DE IMPACTO VIAL DEL AEROPUERTO INTERNACIONAL DE CHINCHERO EN LA CARRETERA CHINCHERO - URUBAMBA DE ACUERDO CON LA METODOLOGÍA HCM 2010 " Presentado por los Bachilleres: Vicente Vargas, Eric Xavier Vicente Vargas, Victor Franz Para optar al Título Profesional de Ingeniero Civil Asesor: Ing. Robert Milton Merino Yepes CUSCO – PERÚ 2019 ii Dedicatoria La presente tesis de investigación está dedicada a mis padres Liliam y Hugo por ser pilares en mi vida y mi soporte incondicional, por su apoyo y confianza brindados en todo momento y por ser mis guías durante mi vida. También está dedicada a mis abuelos Alfredo y Justina que son mi ejemplo de vida, de fuerza, trabajo duro y perseverancia, A mi hermana Tatiana por darme alegría en la vida. A Patty por ser mi inspiración y mi apoyo incondicional para seguir mis metas y mis sueños. Y a todos mis amigos que siempre están presentes en mi vida. -Franz Dedico el resultado de esta investigación a mis padres Liliam y Hugo y mi hermana Tatiana por estar siempre presentes en mi vida alentando y apoyando mis metas, por su apoyo incondicional y su amor siempre brindado. Está dedicada a mis abuelos Alfredo y Justina por sus enseñanzas que me permiten mejorar como persona. Y finalmente a todos mis amigos y familiares que apoyaron en la finalización de esta ardura tarea académica. -Eric iii Agradecimientos Agradecemos a la Universidad Andina del Cusco por ser los formadores de nuestra profesión, por brindarnos educación de calidad y prepararnos para el mundo laboral. A nuestro asesor Ing. Robert Milton Merino Yépez por dedicar su tiempo en direccionar nuestro proyecto de tesis, por brindarnos sus conocimientos y su apoyo constante, necesarios para culminar la presente tesis. Agradecemos a todos los docentes de la Facultad de Ingeniería y Arquitectura que brindaron su tiempo, conocimientos y paciencia para formarnos para la vida profesional. Y finalmente el más sincero agradecimiento para nuestras familias y amigos que brindaron apoyo, colaboración e inspiración para poder culminar satisfactoriamente este paso importante de la vida profesional. -Eric y Franz iv Resumen El gran crecimiento de turistas en la ciudad de Cusco derivo en la necesidad de construir una infraestructura aeroportuaria que pueda atender de una manera óptima la demanda de vuelos por parte de los usuarios nacionales e internacionales, este nuevo desarrollo se denomina Aeropuerto Internacional de Chinchero el cual será un nuevo polo generador de viajes y tendrá un impacto en la carretera Chinchero-Urubamba. Para determinar el impacto vial se realizó el análisis del nivel de servicio de la carretera mediante el manual norteamericano denominado Highway Capacity Manual 2010. Se obtuvo como resultados que la carretera Chinchero – Urubamba presenta en promedio un nivel de servicio “D” hacia Urubamba y “E” hacia Cusco, estos niveles de servicio se verán afectados en los tramos críticos con una reducción del 8% en la velocidad promedio de marcha y un incremento del 41% del tiempo perdido en colas, con niveles de servicio de “D” hacia Urubamba y “E” hacia Cusco con el inicio de operaciones del Aeropuerto Internacional de Chinchero. Para mejorar estos niveles se propuso la aplicación de carriles de adelantamiento con lo cual se obtuvo en promedio niveles de servicio “D” hacia Urubamba y “E” hacia Cusco, siendo esta infraestructura regresando los niveles de servicio a su situación original. La mejor solución se obtuvo al reemplazar la actual carretera de dos carriles a una carretera multicarril de cuatro carriles, con lo cual se obtuvo un nivel de servicio “A” con el Aeropuerto Internacional de Chinchero y un nivel de servicio “B” en el año horizonte 2030. v Abstract The growth of tourists in the city of Cusco is derived from the need to build an airport infrastructure that cannot be met in a better way to the demand of national and international users, this new development is called Aeropuerto Internacional de Chinchero. which will be a new pole that generates travel and will have an impact on the Chinchero-Urubamba highway. To determine the road impact, an analysis of the service level of the road was made using the North American manual called Highway Capacity Manual 2010. It was obtained as results that the Chinchero - Urubamba road presents on average in a service level "D" towards Urubamba and in "E" towards Cusco, these service levels will be within the limits of a reduction of 8% in the average travel speed and a 41% increase in the percent of time lost following, resulting in the service levels of "D" to Urubamba and "E" to Cusco with the start of operations of Chinchero International Airport. In order to improve these levels, the application of advance lanes was proposed, which resulted in average "D" service levels towards Urubamba and "E" towards Cusco, this infrastructure returning the service levels to their original situation. The best solution was obtained by replacing the current two-lane highway with a four-lane multi-lane highway, with which an "A" service level was obtained with the Chinchero International Airport and a "B" service level in the year. horizon 2030. vi Introducción El presente trabajo de investigación fue desarrollado con el objetivo de determinar el impacto vial del nuevo Aeropuerto Internacional de Chinchero, el cual, al ser un nuevo polo generador de viajes, atraerá una cantidad adicional de vehículos a la carretera de Chinchero-Urubamba, siendo necesario evaluar como modificará la calidad de operación de esta carretera y su posible medida de mitigación. Para poder mitigar los impactos negativos será necesario hacer modificaciones a la infraestructura vial existente, siendo el alcance principal de la investigación la obtención de una sección transversal que atenderá de manera óptima la demanda vehicular futura. Para medir el impacto vial se utilizó el concepto de nivel de servicio el cual describe las condiciones de operación de los flujos vehiculares y su percepción de los usuarios, conceptos que tienen su lineamiento en el manual norteamericano Highway Capacity Manual 2010 así como se aplicó la metodología descrita en este texto, los principales conceptos son la metodología de una carretera de dos carriles y de carreteras multicarril. vii Índice general Dedicatoria ...................................................................................................................................................... ii Agradecimientos ............................................................................................................................................. iii Resumen ......................................................................................................................................................... iv Abstract ........................................................................................................................................................... v Introducción .................................................................................................................................................... vi Índice general................................................................................................................................................. vii Índice de tablas ................................................................................................................................................ x Índice de figuras ............................................................................................................................................. xix CAPÍTULO 1. Planteamiento del problema ..................................................................................................... 22 1.1. Identificación del problema .................................................................................................................... 22 1.1.1. Ubicación temporal y geográfica del estudio ............................................................................................ 22 1.1.2. Descripción del problema .......................................................................................................................... 23 1.1.3. Formulación interrogativa del problema ................................................................................................... 30 1.2. Justificación e Importancia de la investigación ....................................................................................... 31 1.2.1. Justificación técnica ................................................................................................................................... 31 1.2.2. Justificación social ...................................................................................................................................... 31 1.2.3. Justificación por viabilidad ......................................................................................................................... 31 1.2.4. Justificación por relevancia ........................................................................................................................ 31 1.3. Limitaciones de la Investigación ............................................................................................................. 31 1.3.1. Limitaciones geográficas ............................................................................................................................ 31 1.3.2. Limitaciones metodológicas ....................................................................................................................... 31 1.3.3. Limitaciones de datos ................................................................................................................................ 32 1.4. Objetivos de la investigación .................................................................................................................. 32 1.4.1. Objetivo general......................................................................................................................................... 32 1.4.2. Objetivos específicos ................................................................................................................................. 32 CAPÍTULO 2. Marco teórico ............................................................................................................................ 33 2.1. Antecedentes de la tesis ......................................................................................................................... 33 2.1.1. Antecedentes a nivel nacional ................................................................................................................... 33 2.1.2. Antecedentes a nivel internacional ........................................................................................................... 34 2.2. Aspectos Teóricos Pertinentes ............................................................................................................... 35 2.2.1. Estudio de impacto vial .............................................................................................................................. 35 viii 2.2.2. Sistema de transporte ................................................................................................................................ 36 2.2.3. Sistema vial ................................................................................................................................................ 37 2.2.4. Corrientes de tránsito ................................................................................................................................ 52 2.2.5. Capacidad y nivel de servicio ..................................................................................................................... 59 2.2.6. Transito futuro ........................................................................................................................................... 65 2.2.7. Tráfico generado por el Aeropuerto Internacional Chinchero. .................................................................. 68 2.2.8. Metodología del HCM 2010 para Carreteras de dos carriles ..................................................................... 76 2.2.9. Metodología con carriles de adelantamiento .......................................................................................... 100 2.2.10. Metodología para carretera multicarril según HCM 2010 ..................................................................... 106 2.3. Hipótesis .............................................................................................................................................. 122 2.3.1. Hipótesis general ..................................................................................................................................... 122 2.3.2. Sub hipótesis ............................................................................................................................................ 122 2.4. Variables e indicadores ........................................................................................................................ 123 2.4.1. Variables independientes ........................................................................................................................ 123 2.4.2. Variables dependientes ........................................................................................................................... 123 2.4.3. Cuadro de operacionalización de variables ............................................................................................. 125 CAPÍTULO 3. Metodología ............................................................................................................................ 126 3.1. Metodología de la investigación ........................................................................................................... 126 3.1.1. Enfoque de la investigación ..................................................................................................................... 126 3.1.2. Nivel o alcance de la investigación .......................................................................................................... 126 3.1.3. Método de la investigación ...................................................................................................................... 127 3.2. Diseño de Investigación ........................................................................................................................ 127 3.2.1. Diseño metodológico ............................................................................................................................... 127 3.2.2. Diseño de ingeniería ................................................................................................................................ 127 3.3. Población y muestra ............................................................................................................................. 129 3.3.1. Población ................................................................................................................................................. 129 3.3.2. Muestra .................................................................................................................................................... 129 3.3.3. Criterios de inclusión ............................................................................................................................... 130 3.4. Instrumentos ........................................................................................................................................ 130 3.4.1. Instrumentos metodologías o instrumentos de recolección de datos .................................................... 130 3.4.2. Formato de Datos geométricos ............................................................................................................... 132 3.4.3. Formato de velocidad .............................................................................................................................. 133 3.4.4. Instrumentos de Ingeniería. ..................................................................................................................... 134 3.5. Procedimiento de recolección de datos: ............................................................................................... 135 3.5.1. Recopilación de datos geométricos. ........................................................................................................ 135 3.5.2. Aforo vehicular ......................................................................................................................................... 160 3.5.3. Estudio de Velocidad ................................................................................................................................ 218 ix 3.6. Procedimiento de análisis de datos ...................................................................................................... 225 3.6.1. Análisis de tránsito vehicular ................................................................................................................... 225 3.6.2. Composición vehicular ............................................................................................................................. 236 3.6.3. Velocidad a flujo libre (FFS)...................................................................................................................... 244 3.6.4. Análisis de transito proyectado ............................................................................................................... 255 3.6.5. Nivel de servicio en carretera de dos carriles, Situación Actual .............................................................. 269 3.6.6. Nivel de servicio en carretera de dos carriles, con la puesta en marcha del Aeropuerto Internacional de Chinchero, año 2021 .......................................................................................................................................... 291 3.6.7. Nivel de servicio de la carretera con carriles de adelantamiento durante el inicio de operación del aeropuerto Internacional Chinchero ................................................................................................................. 313 3.6.8. Nivel de servicio en una carretera multicarril durante el inicio de operaciones del Aeropuerto Internacional Chinchero. .................................................................................................................................... 325 3.6.9. Nivel de servicio con una carretera multicarril en un horizonte de 11 años con la operación del Aeropuerto Internacional Chinchero. ................................................................................................................ 337 CAPÍTULO 4. Resultado ................................................................................................................................ 349 4.1. Tramo I: ................................................................................................................................................ 349 4.2. Tramo II: ............................................................................................................................................... 350 4.3. Tramo III: .............................................................................................................................................. 351 4.4. Tramo IV: ............................................................................................................................................. 352 4.5. Tramo V: .............................................................................................................................................. 353 4.6. Tramo VI: ............................................................................................................................................. 354 4.7. Tramo VII: ............................................................................................................................................ 355 4.8. Tramo VIII: ........................................................................................................................................... 356 4.9. Tramo IX: .............................................................................................................................................. 357 4.10. Tramo X: ............................................................................................................................................. 358 Discusión ...................................................................................................................................................... 359 Glosario ........................................................................................................................................................ 362 Conclusiones ................................................................................................................................................ 365 Recomendaciones ........................................................................................................................................ 367 Referencias .................................................................................................................................................. 368 Anexos ......................................................................................................................................................... 371 x Índice de tablas Tabla 1: Mínima distancia de visibilidad de adelantamiento para carreteras de dos carriles ................................ 57 Tabla 2: Capacidad en carreteras multicarril ......................................................................................................... 58 Tabla 3: Medidas de eficacia para la definición de nivel de servicio .................................................................... 62 Tabla 4: Tasa de crecimiento promedio anual de la población censada según departamento ............................... 65 Tabla 5: Crecimiento del Producto bruto interno por años ................................................................................... 66 Tabla 6: Demanda horaria de tráfico generado por el AICC en 2021 ................................................................... 70 Tabla 7: Demanda horaria de tráfico generado por el AICC en 2030 ................................................................... 71 Tabla 8: Demanda horaria de tráfico generado por el AICC en 2060 ................................................................... 72 Tabla 9: Distribución del tráfico aéreo del AICC por destino ............................................................................... 73 Tabla 10: Distribución horaria del tráfico en el eje viario Cusco-Urubamba en el horizonte 2021 ...................... 73 Tabla 11: Distribución horaria del tráfico en el eje viario Cusco-Urubamba en el horizonte 2030 ...................... 74 Tabla 12: Distribución horaria del tráfico en el eje viario Cusco-Urubamba en el horizonte 2060 ...................... 74 Tabla 13: Datos de entrada necesarios por el HCM 2010 en carreteras de dos carriles ........................................ 78 Tabla 14: Factor de ajuste para ancho de carril y de berma (fls) ........................................................................... 80 Tabla 15: Factor de ajuste por densidad de accesos (FA) ..................................................................................... 81 Tabla 16: Factor de ajuste por la pendiente (ATS) en terreno general o descensos específicos ........................... 83 Tabla 17: Factor de ajuste por la pendiente para (ATS) en ascensos específicos ................................................. 84 Tabla 18: Factor de equivalencia de vehículos pesados y recreacionales en terreno general y descensos específicos para ATS ............................................................................................................................................ 86 Tabla 19: Factor de equivalencia de vehículos recreacionales (Er) en ascensos específicos para ATS. ............... 86 Tabla 20: Factor de equivalencia de vehículos pesados (Et) en ascensos específicos para ATS ........................... 87 Tabla 21: Factor de equivalencia para camiones en descenso que operan a velocidad lenta ETC ......................... 89 Tabla 22: Factores de ajuste por zonas de no rebase para ATS (Fnp,ATS) .......................................................... 90 Tabla 23: Factor de ajuste por la pendiente en terreno general y descensos específicos para PTSF. .................... 92 Tabla 24: Factor de ajuste por la pendiente en ascensos específicos para PTSF................................................... 92 Tabla 25: Factor de equivalencia de vehículos pesados (Et) y recreacionales (Er) para (PTSF) en terreno general y descensos específicos. ........................................................................................................................................ 93 Tabla 26: Factor de equivalencia de vehículos pesados (Et) y recreacionales (Er) para (PTSF) en ascensos específicos. ............................................................................................................................................................ 94 Tabla 27: Coeficientes para determinar la base de PTSF ...................................................................................... 96 Tabla 28: Factor de Ajuste por zona de no adelantamiento para PTSF ................................................................ 96 Tabla 29: Nivel de servicio en carreteras de dos carriles ...................................................................................... 97 Tabla 30: Longitud afectada por carriles de adelantamiento ................................................................................. 99 Tabla 31: Longitudes optimas de los carriles de adelantamiento ........................................................................ 101 Tabla 32: Factor de ajuste por el impacto de carriles de adelantamiento en PTSF ............................................. 102 Tabla 33: Factor de ajuste por el efecto de un carril de adelantamiento en ATS ................................................ 104 Tabla 34: Datos requeridos para la metodología de carreteras multicarril .......................................................... 107 Tabla 35: Ajuste por ancho de carril ................................................................................................................... 109 Tabla 36: Ajuste por distancia de obstáculos laterales ........................................................................................ 110 xi Tabla 37: Ajuste por tipo de mediana ................................................................................................................. 110 Tabla 38: Ajuste por densidad de puntos de acceso ............................................................................................ 111 Tabla 39: Ecuaciones que describen las curvas velocidad-flujo ......................................................................... 112 Tabla 40: Máximo flujo de servicio bajo condiciones base ................................................................................ 113 Tabla 41: Factores de equivalencia de vehículos ligeros en terreno general ....................................................... 115 Tabla 42: Factor de equivalencia para vehículos pesados (Et) en ascensos. ....................................................... 116 Tabla 43: Factor de equivalencia para vehículos recreativos (Er) en ascensos ................................................... 116 Tabla 44: Factores de equivalencia para vehículos (Et) pesado en descensos específicos .................................. 117 Tabla 45: Nivel de servicio en vías multicarril ................................................................................................... 120 Tabla 46: Formato de conteo vehicular ............................................................................................................... 129 Tabla 47: Formato de recopilación de datos del aforo vehicular ........................................................................ 130 Tabla 48: Formato de datos geométricos ............................................................................................................ 131 Tabla 49: Formato de datos de velocidad ............................................................................................................ 132 Tabla 50: Instrumentos de ingeniería .................................................................................................................. 133 Tabla 51: Distancia mínima de adelantamiento para la velocidad seleccionada ................................................. 137 Tabla 52: Porcentaje de zona de no adelantamiento Tramo I.............................................................................. 137 Tabla 53: Porcentaje de zona de no adelantamiento Tramo II ............................................................................ 138 Tabla 54: Porcentaje de zona de no adelantamiento Tramo III ........................................................................... 138 Tabla 55: Porcentaje de zona de no adelantamiento Tramo IV ........................................................................... 139 Tabla 56: Porcentaje de zona de no adelantamiento Tramo V ............................................................................ 139 Tabla 57: Porcentaje de zona de no adelantamiento Tramo VI ........................................................................... 140 Tabla 58: Porcentaje de zona de no adelantamiento Tramo VII ......................................................................... 140 Tabla 59: Porcentaje de zona de no adelantamiento Tramo VIII ........................................................................ 141 Tabla 60: Porcentaje de zona de no adelantamiento Tramo IX ........................................................................... 141 Tabla 61: Porcentaje de zona de no adelantamiento Tramo X ............................................................................ 142 Tabla 62: Promedio de pendientes en el Tramo I ................................................................................................ 143 Tabla 63: Promedio de pendientes en el Tramo II .............................................................................................. 144 Tabla 64: Promedio de pendientes en el Tramo III ............................................................................................. 144 Tabla 65: Promedio de pendientes en el Tramo IV ............................................................................................. 145 Tabla 66: Promedio de pendientes en el Tramo V .............................................................................................. 145 Tabla 67: Promedio de pendientes en el Tramo VI ............................................................................................. 146 Tabla 68: Promedio de pendientes en el Tramo VII............................................................................................ 146 Tabla 69: Promedio de pendientes en el Tramo VIII .......................................................................................... 147 Tabla 70: Promedio de pendientes en el Tramo IX ............................................................................................. 147 Tabla 71: Promedio de pendientes en el Tramo X .............................................................................................. 148 Tabla 72: Datos geométricos Tramo I ................................................................................................................. 149 Tabla 73: Datos geométricos Tramo II ............................................................................................................... 150 Tabla 74: Datos geométricos Tramo III .............................................................................................................. 151 Tabla 75: Datos geométricos Tramo IV .............................................................................................................. 152 Tabla 76: Datos geométricos Tramo V ............................................................................................................... 153 xii Tabla 77: Datos geométricos Tramo VI .............................................................................................................. 154 Tabla 78: Datos geométricos Tramo VII ............................................................................................................. 155 Tabla 79: Datos geométricos Tramo VIII ........................................................................................................... 156 Tabla 80: Datos geométricos Tramo IX .............................................................................................................. 157 Tabla 81: Datos geométricos Tramo X ............................................................................................................... 158 Tabla 82: Aforo vehicular estación A1- domingo - mañana: Hacia Cusco ......................................................... 161 Tabla 83: Aforo vehicular estación A1 - domingo tarde: Hacia cusco ............................................................... 162 Tabla 84: Aforo vehicular estación A1 - lunes-mañana: Hacia Cusco ................................................................ 163 Tabla 85: Aforo vehicular estación A1 - lunes-tarde: Hacia Cusco .................................................................... 164 Tabla 86: Aforo vehicular estación A1 - martes-mañana: Hacia Cusco ............................................................. 165 Tabla 87: Aforo vehicular estación A1 - martes-tarde: Hacia Cusco .................................................................. 166 Tabla 88: Aforo vehicular estación A1 - miércoles-mañana: Hacia Cusco ......................................................... 167 Tabla 89: Aforo vehicular estación A1 - miércoles tarde: Hacia Cusco ............................................................. 168 Tabla 90: Aforo vehicular estación A1 - jueves mañana: Hacia Cusco .............................................................. 169 Tabla 91: Aforo vehicular estación A1 - jueves tarde: Hacia Cusco ................................................................... 170 Tabla 92: Aforo vehicular estación A1 viernes mañana: Hacia Cusco ............................................................... 171 Tabla 93: Aforo vehicular estación A1 - viernes tarde: Hacia Cusco ................................................................. 172 Tabla 94: Aforo vehicular estación A1 - sábado mañana: Hacia Cusco ............................................................. 173 Tabla 95: Aforo vehicular estación A1 – sábado tarde: Hacia Cusco ................................................................. 174 Tabla 96: Aforo vehicular estación A1 – domingo mañana: Hacia Urubamba ................................................... 175 Tabla 97: Aforo vehicular estación A1 domingo-tarde: hacia Urubamba ........................................................... 176 Tabla 98: Aforo vehicular estación A1 lunes-mañana: hacia Urubamba ............................................................ 177 Tabla 99: Aforo vehicular estación A1 lunes-tarde: hacia Urubamba ................................................................ 178 Tabla 100: Aforo vehicular estación A1 martes-mañana: hacia Urubamba ........................................................ 179 Tabla 101: Aforo vehicular estación A1 martes-tarde: hacia Urubamba ............................................................ 180 Tabla 102: Aforo vehicular estación A1 miércoles-mañana: hacia Urubamba ................................................... 181 Tabla 103: Aforo vehicular estación A1 miércoles-tarde: hacia Urubamba ....................................................... 182 Tabla 104: Aforo vehicular estación A1 jueves-mañana: hacia Urubamba ........................................................ 183 Tabla 105: Aforo vehicular estación A1 jueves-tarde: hacia Urubamba ............................................................. 184 Tabla 106: Aforo vehicular estación A1 viernes-mañana: hacia Urubamba ....................................................... 185 Tabla 107: Aforo vehicular estación A1 viernes-tarde: hacia Urubamba ........................................................... 186 Tabla 108: Aforo vehicular estación A1 sábado-mañana: hacia Urubamba ....................................................... 187 Tabla 109: Aforo vehicular estación A1 sábado-tarde: hacia Urubamba ............................................................ 188 Tabla 110: Aforo vehicular estación A2 domingo-mañana: hacia Cusco ........................................................... 189 Tabla 111: Aforo vehicular estación A2 domingo-tarde: hacia Cusco................................................................ 190 Tabla 112: Aforo vehicular estación A2 lunes-mañana: hacia Cusco ................................................................. 191 Tabla 113: Aforo vehicular estación A2 lunes-tarde: hacia Cusco ..................................................................... 192 Tabla 114: Aforo vehicular estación A2 martes-mañana: hacia Cusco ............................................................... 193 Tabla 115: Aforo vehicular estación A2 martes-tarde: hacia Cusco ................................................................... 194 Tabla 116: Aforo vehicular estación A2 miércoles-mañana: hacia Cusco .......................................................... 195 xiii Tabla 117: Aforo vehicular estación A2 miércoles-tarde: hacia Cusco .............................................................. 196 Tabla 118: Aforo vehicular estación A2 jueves-mañana: hacia Cusco ............................................................... 197 Tabla 119: Aforo vehicular estación A2 jueves-tarde: hacia Cusco ................................................................... 198 Tabla 120: Aforo vehicular estación A2 viernes-mañana: hacia Cusco .............................................................. 199 Tabla 121: Aforo vehicular estación A2 viernes-tarde: hacia Cusco .................................................................. 200 Tabla 122: Aforo vehicular estación A2 sábado-mañana: hacia Cusco .............................................................. 201 Tabla 123: Aforo vehicular estación A2 sábado-tarde: hacia Cusco ................................................................... 202 Tabla 124: Aforo vehicular estación A2 domingo-mañana: hacia Urubamba .................................................... 203 Tabla 125: Aforo vehicular estación A2 día domingo-tarde: hacia Urubamba ................................................... 204 Tabla 126: Aforo vehicular estación A2 lunes-mañana: hacia Urubamba .......................................................... 205 Tabla 127: Aforo vehicular estación A2 lunes-tarde: hacia Urubamba .............................................................. 206 Tabla 128: Aforo vehicular estación A2 martes-mañana: hacia Urubamba ........................................................ 207 Tabla 129: Aforo vehicular estación A2 martes-tarde: hacia Urubamba ............................................................ 208 Tabla 130: Aforo vehicular estación A2 miércoles-mañana: hacia Urubamba ................................................... 209 Tabla 131: Aforo vehicular estación A2 miércoles-tarde: hacia Urubamba ....................................................... 210 Tabla 132: Aforo vehicular estación A2 jueves-mañana: hacia Urubamba ........................................................ 211 Tabla 133: Aforo vehicular estación A2 jueves-tarde: hacia Urubamba ............................................................. 212 Tabla 134: Aforo vehicular estación A2 viernes-mañana: hacia Urubamba ....................................................... 213 Tabla 135: Aforo vehicular estación A2 viernes-tarde: hacia Urubamba ........................................................... 214 Tabla 136: Aforo vehicular estación A2 sábado-mañana: hacia Urubamba ....................................................... 215 Tabla 137: Aforo vehicular estación A2 sábado-tarde: hacia Urubamba ............................................................ 216 Tabla 138: Datos de velocidad N°1 sentido Hacia Urubamba ............................................................................ 218 Tabla 139: Datos de velocidad N° 2 sentido Hacia Urubamba ........................................................................... 219 Tabla 140: Datos de velocidad N°3 sentido Hacia Urubamba ............................................................................ 220 Tabla 141: Datos de velocidad N°1 sentido Hacia Cusco ................................................................................... 221 Tabla 142: Datos de velocidad N°2 sentido Hacia Cusco ................................................................................... 222 Tabla 143: Datos de velocidad N°3 sentido Hacia Cusco ................................................................................... 223 Tabla 144: Datos de velocidad N° 4 sentido Hacia Cusco .................................................................................. 224 Tabla 145: Flujo vehicular observado-estación A1 sentido Urubamba-Cusco ................................................... 225 Tabla 146: Flujo vehicular observado-estación A1 sentido Cusco-Urubamba ................................................... 226 Tabla 147: Flujo vehicular observado-estación A2 sentido Urubamba-Cusco ................................................... 227 Tabla 148: Flujo vehicular observado-estación A2 sentido Cusco-Urubamba ................................................... 228 Tabla 149: Cuadro resumen de la tasa de flujo crítica ........................................................................................ 229 Tabla 150: Cuadro del volumen horario de máxima demanda ............................................................................ 229 Tabla 151: Composición de vehículos ligeros .................................................................................................... 235 Tabla 152: Composición de vehículos pesados ................................................................................................... 235 Tabla 153: Porcentaje de participación en la composición vehicular.................................................................. 236 Tabla 154: Porcentaje de participación en la composición vehicular por estación ............................................. 236 Tabla 155: Numero de intervalos de clase por tamaño de muestra ..................................................................... 243 Tabla 156: Distribución de frecuencias sentido hacia Cusco .............................................................................. 245 xiv Tabla 157: Distribución de frecuencias sentido hacia Urubamba ....................................................................... 246 Tabla 158: Constante correspondiente al nivel de confiabilidad ......................................................................... 248 Tabla 159: Volumen de vehículos ligeros y pesados en la estación A1 .............................................................. 254 Tabla 160: Volumen de vehículos ligeros y pesados en la estación A2 .............................................................. 254 Tabla 161: Transito futuro .................................................................................................................................. 255 Tabla 162: Composición de vehículos generados 2021 ...................................................................................... 256 Tabla 163: Composición de vehículos generados 2030 ...................................................................................... 257 Tabla 164: Distribución de viajes en el año 2021 ............................................................................................... 257 Tabla 165: Distribución de viajes en el año 2030 ............................................................................................... 257 Tabla 166: Transito generado en el año 2021 ..................................................................................................... 258 Tabla 167: Transito generado en el año 2030 ..................................................................................................... 258 Tabla 168: Transito proyectado hacia Cusco 2021 ............................................................................................. 259 Tabla 169: Transito proyectado hacia Urubamba 2021 ...................................................................................... 259 Tabla 170: Transito proyectado hacia Cusco 2030 ............................................................................................. 259 Tabla 171: Transito proyectado hacia Urubamba 2030 ...................................................................................... 260 Tabla 172: Composición vehicular del tránsito proyectado 2021 ....................................................................... 260 Tabla 173: Composición vehicular del tránsito proyectado 2030 ....................................................................... 260 Tabla 174: Recopilación de datos geométricos y de transito .............................................................................. 268 Tabla 175: Conversión de unidades métricas ...................................................................................................... 268 Tabla 176: Recopilación de datos geométricos y de transito sistema imperial ................................................... 269 Tabla 177: Datos necesarios para determinar el factor de ajuste por la pendiente para ATS-situación actual ... 270 Tabla 178: Interpolación del factor de ajuste por la pendiente para ATS en el sentido de análisis-situación actual ............................................................................................................................................................................ 270 Tabla 179: Interpolación del factor de ajuste por la pendiente en ascenso específico para ATS en el sentido opuesto-situación actual ...................................................................................................................................... 271 Tabla 180: Interpolación del factor de equivalencia en descenso específico para ATS en el sentido de análisis- situación actual .................................................................................................................................................... 271 Tabla 181: Interpolación del factor de equivalencia para vehículos recreacionales (er) para ATS en el sentido opuesto-situación actual ...................................................................................................................................... 272 Tabla 182: Interpolación del factor de equivalencia para vehículos pesados (et) para ATS en el sentido opuesto- situación actual .................................................................................................................................................... 272 Tabla 183: Interpolación del factor de ajuste por el porcentaje de zonas de no adelantamiento en el sentido de análisis-situación actual ...................................................................................................................................... 274 Tabla 184: Interpolación del factor de ajuste por el porcentaje de zonas de no adelantamiento en el sentido de análisis-situación actual ...................................................................................................................................... 274 Tabla 185: Datos necesarios para determinar el factor de ajuste por pendiente para PTSF-situación actual ...... 276 Tabla 186: Interpolación del factor de ajuste por pendiente en el sentido de análisis para PTSF-situación actual ............................................................................................................................................................................ 277 Tabla 187: Interpolación del factor de ajuste por pendiente en el sentido opuesto para PTSF – situación actual277 Tabla 188: Interpolación del factor de equivalencia en PTSF en el sentido de análisis-situación actual ............ 278 xv Tabla 189: Interpolación de factores de equivalencia en PTSF en el sentido de opuesto-situación actual ......... 278 Tabla 190: Interpolación de los coeficientes para el BPTSF en el sentido de análisis -situación actual ............. 281 Tabla 191: Interpolación de los coeficientes para el BPTSF en el sentido opuesto – situación actual ............... 281 Tabla 192: Interpolación del factor de ajuste por zonas de no adelantamiento para PTSF en ambos sentidos - situación actual .................................................................................................................................................... 283 Tabla 193: Nivel de servicio en el sentido Hacia Urubamba, 2019 .................................................................... 285 Tabla 194: Nivel de servicio en el Hacia Cusco, 2019........................................................................................ 285 Tabla 195 Promedio de nivel de servicio para la carretera de dos carriles en el año 2019 ................................. 286 Tabla 196: Resultados del análisis de nivel de servicio en ATS de la carretera de dos carriles Chinchero- Urubamba en el año 2019 ................................................................................................................................... 287 Tabla 197: Resultados del análisis de nivel de servicio en PTSF de la carretera de dos carriles Chinchero- Urubamba en el año 2019 ................................................................................................................................... 288 Tabla 198: Resultados del nivel de servicio en la situación actual de la carretera Chinchero – Urubamba ,2019 ............................................................................................................................................................................ 289 Tabla 199: Recopilación de datos geométricos y de transito 2021 ..................................................................... 290 Tabla 200: Conversión de unidades métricas ...................................................................................................... 290 Tabla 201 Recopilación de datos geométricos y de transito en el sistema imperial ............................................ 291 Tabla 202: Datos necesarios para determinar el factor de ajuste por la pendiente para ATS -2021 ................... 292 Tabla 203: Interpolación del factor de ajuste por la pendiente del sentido de análisis 2021 ............................... 292 Tabla 204: Interpolación del factor de ajuste por la pendiente en ascenso específico para ATS en el sentido opuesto 2021 ....................................................................................................................................................... 293 Tabla 205: Interpolación del factor de equivalencia en descenso específico para ATS en el sentido de análisis 2021 .................................................................................................................................................................... 293 Tabla 206: Interpolación del factor de equivalencia para vehículos recreacionales (Er) para ATS en el sentido opuesto 2021 ....................................................................................................................................................... 294 Tabla 207: Interpolación del factor de equivalencia para vehículos pesados (Et) para ATS en el sentido opuesto 2021 .................................................................................................................................................................... 294 Tabla 208: Interpolación del factor de ajuste por el porcentaje de zonas de no adelantamiento en el sentido Hacia Urubamba-2021 .................................................................................................................................................. 296 Tabla 209: Interpolación del factor de ajuste por zonas de no adelantamiento para ATS Hacia Cusco ............. 296 Tabla 210: Datos necesarios para determinar el factor de ajuste por pendiente para PTSF -2021 ...................... 298 Tabla 211: Interpolación del factor de ajuste por pendiente en el sentido de análisis para PTSF -2021 ............. 299 Tabla 212: Interpolación del factor de ajuste por pendiente en el sentido opuesto para PTSF – 2021 ............... 299 Tabla 213: Interpolación del factor de equivalencia en PTSF en el sentido de análisis-2021 ............................. 300 Tabla 214: Interpolación de factores de equivalencia en PTSF en el sentido de opuesto-2021 .......................... 300 Tabla 215: Interpolación de los coeficientes para el BPTSF en el sentido Hacia Urubamba 2021 .................... 303 Tabla 216: Interpolación de los coeficientes para el BPTSF en el sentido Hacia Cusco 2021 ........................... 303 Tabla 217: Interpolación del factor de ajuste por zonas de no adelantamiento para PTSF en ambos sentidos -2021 ............................................................................................................................................................................ 305 Tabla 218: Nivel de servicio en el sentido de Hacia Urubamba en el 2021 ........................................................ 307 xvi Tabla 219: Nivel de servicio en el sentido Hacia Cusco en el 2021 ................................................................... 307 Tabla 220: Promedio de nivel de servicio para la carretera de dos carriles en el año 2021 ................................ 308 Tabla 221: Resultados del análisis de nivel de servicio en ATS de la carretera de dos carriles Chinchero- Urubamba en el año 2021 ................................................................................................................................... 309 Tabla 222: Resultados del análisis de nivel de servicio en PTSF de la carretera de dos carriles Chinchero- Urubamba en el año 2021 ................................................................................................................................... 310 Tabla 223: Resultados del nivel de servicio en el año 2021 de la carretera Chinchero – Urubamba .................. 311 Tabla 224: Longitud optima del carril de adelantamiento ................................................................................... 313 Tabla 225: Longitud efectiva del carril de adelantamiento para ATS y PTSF en el sentido de análisis-2021 .... 314 Tabla 226: Longitud efectiva del carril de adelantamiento para ATS y PTSF en el sentido opuesto-2021 ........ 314 Tabla 227: Longitud efectiva del carril de adelantamiento interrumpida para ATS y PTSF en el sentido de análisis-2021 ....................................................................................................................................................... 315 Tabla 228: Longitud efectiva del carril de adelantamiento interrumpida para ATS y PTSF en el sentido opuesto - 2021 .................................................................................................................................................................... 315 Tabla 229: Resumen de los segmentos en el sentido de análisis-2021 ............................................................... 315 Tabla 230: Resumen de los segmentos en el sentido opuesto-2021 .................................................................... 315 Tabla 231: Interpolación del factor de ajuste por el impacto del carril de adelantamiento para PTSF en el sentido de análisis-2021 .................................................................................................................................................. 316 Tabla 232: Interpolación del factor de ajuste por el impacto del carril de adelantamiento para PTSF en el sentido opuesto-2021 ....................................................................................................................................................... 316 Tabla 233: Interpolación del factor de ajuste por el impacto del carril de adelantamiento para ATS en el sentido de análisis-2021 .................................................................................................................................................. 317 Tabla 234: Interpolación del factor de ajuste por el impacto del carril de adelantamiento para ATS en el sentido opuesto-2021 ....................................................................................................................................................... 318 Tabla 235: Nivel de servicio con carril de adelantamiento en el sentido Hacia Urubamba 2021 ....................... 319 Tabla 236: Nivel de servicio con carril de adelantamiento en el sentido Hacia Cusco 2021 .............................. 319 Tabla 237: Promedio de nivel de servicio para la carretera de dos carriles en el año 2021 con carriles de adelantamiento .................................................................................................................................................... 320 Tabla 238: Resultados del análisis de nivel de servicio en ATS de la carretera de dos carriles con un carril de adelantamiento de la carretera Chinchero-Urubamba en el año 2021 ................................................................. 321 Tabla 239: Resultados del análisis de nivel de servicio en PTSF de la carretera de dos carriles con un carril de adelantamiento de la carretera Chinchero-Urubamba en el año 2021 ................................................................. 322 Tabla 240: Resultados del nivel de servicio con carriles de adelantamiento al inicio de operaciones del AICC en la carretera Chinchero – Urubamba 2021 ........................................................................................................... 323 Tabla 241: Recopilación de datos para un análisis multicarril en el sistema métrico -2021 ............................... 324 Tabla 242: Recopilación de datos para un análisis multicarril en el sistema imperial-2021 ............................... 325 Tabla 243: Factor de ajuste por ancho de carril-2021 ......................................................................................... 325 Tabla 244: Factor de ajuste por obstáculos laterales-2021 .................................................................................. 326 Tabla 245: Factor de ajuste por tipo de mediana-2021 ....................................................................................... 326 Tabla 246: Factor de ajuste por densidad de puntos de acceso-2021 .................................................................. 326 xvii Tabla 247: Máximo flujo de servicio en el sentido de análisis-2021 .................................................................. 328 Tabla 248: Máximo flujo de servicio en el sentido opuesto-2021 ...................................................................... 328 Tabla 249: Factor de ajuste por vehículos pesados y recreacionales .................................................................. 329 Tabla 250: Factor de ajuste por vehículos pesados Et- 2021 .............................................................................. 329 Tabla 251: Factor de ajuste por vehículos recreacionales Er - 2021 ................................................................... 329 Tabla 252: Factor de ajuste por tipo de población conductora ............................................................................ 330 Tabla 253: Nivel de servicio determinado para el sentido de análisis-2021 ....................................................... 333 Tabla 254: Nivel de servicio determinado para el sentido opuesto-2021 ............................................................ 333 Tabla 255: Promedio de nivel de servicio con cuatro carriles en el año 2021 .................................................... 333 Tabla 256: Resultados del análisis de nivel de servicio de una carretera multicarril en la carretera Chinchero- Urubamba en el año 2021 ................................................................................................................................... 334 Tabla 257: Resultados del nivel de servicio con una vía multicarril en la carretera Chinchero – Urubamba con el inicio de operaciones del AICC 2021 ................................................................................................................. 335 Tabla 258: Recopilación de datos para un análisis multicarril en sistema métrico -2030 ................................... 336 Tabla 259: Recopilación de datos para un análisis multicarril en sistema imperial-2030 ................................... 337 Tabla 260: Factor de ajuste por ancho de carril 2030 ......................................................................................... 337 Tabla 261: Factor de ajuste por obstáculos laterales-2030 .................................................................................. 338 Tabla 262: Factor de ajuste por tipo de mediana-2030 ....................................................................................... 338 Tabla 263: Factor de ajuste por densidad de puntos de acceso-2030 .................................................................. 338 Tabla 264: Máximo flujo de servicio en el sentido de análisis-2030 .................................................................. 340 Tabla 265: Máximo flujo de servicio en el sentido opuesto ................................................................................ 340 Tabla 266: Factor de ajuste por vehículos pesados y recreacionales 2030 .......................................................... 341 Tabla 267: Factor de ajuste por vehículos pesados -2030 ................................................................................... 341 Tabla 268: Factor de ajuste por vehículos recreacionales-2030 .......................................................................... 341 Tabla 269: Factor de ajuste por tipo de conductores ........................................................................................... 342 Tabla 270: Nivel de servicio determinado para el sentido de análisis-2030 ....................................................... 345 Tabla 271: Nivel de servicio determinado para el sentido opuesto-2030 ............................................................ 345 Tabla 272: Promedio de nivel de servicio con cuatro carriles en el año 2030 .................................................... 345 Tabla 273: Resultados del análisis del nivel de servicio de una carretera multicarril en la carretera Chinchero – Urubamba en el año 2030 ................................................................................................................................... 346 Tabla 274: Resultados del nivel de servicio con una vía multicarril en la carretera Chinchero – Urubamba en el año horizonte 2030 con el AICC ......................................................................................................................... 347 Tabla 275: Resultados del Tramo I km 0+000 al km 3+000 ............................................................................... 348 Tabla 276: Resultados del Tramo II km 3+000 al km 6+000.............................................................................. 349 Tabla 277: Resultados del Tramo III km 6+000 al km 9+000 ............................................................................ 350 Tabla 278: Resultados del Tramo IV km 9+000 al km 12+000 .......................................................................... 351 Tabla 279: Resultados del Tramo V km 12+000 al km 15+000 ......................................................................... 352 Tabla 280: Resultados del Tramo VI km 15+000 al km 18+000 ........................................................................ 353 Tabla 281: Resultados del Tramo VII km 18+000 al km 21+000 ....................................................................... 354 Tabla 282: Resultados del Tramo VIII km 21+000 al km 24+000 ..................................................................... 355 xviii Tabla 283: Resultados del Tramo IX km 24+000 al km 27+000 ........................................................................ 356 Tabla 284: Resultados del Tramo X km 27+000 al km 32+100 ......................................................................... 357 xix Índice de figuras Figura 1: Mapa de ubicación regional ................................................................................................................... 22 Figura 2: Ubicación de la carretera Chinchero-Urubamba .................................................................................... 23 Figura 3: Ubicación del Aeropuerto Internacional de Chinchero .......................................................................... 24 Figura 4: Ubicación del Tramo I del área de estudio ............................................................................................ 25 Figura 5: Ubicación del Tramo II del área de estudio ........................................................................................... 25 Figura 6: Ubicación del Tramo III del área de estudio .......................................................................................... 26 Figura 7: Ubicación del Tramo IV del área de estudio ......................................................................................... 26 Figura 8: Ubicación del Tramo V del área de estudio ........................................................................................... 27 Figura 9: Ubicación del Tramo VI del área de estudio ......................................................................................... 27 Figura 10: Ubicación del Tramo VII del área de estudio ...................................................................................... 28 Figura 11: Ubicación del Tramo VIII del área de estudio ..................................................................................... 28 Figura 12: Ubicación del Tramo IX del área de estudio ....................................................................................... 29 Figura 13: Ubicación del Tramo X del área de estudio ......................................................................................... 29 Figura 14: Vehículo ligero .................................................................................................................................... 39 Figura 15: Vehículo pesado .................................................................................................................................. 40 Figura 16: Cuerpo tridimensional de una carretera ............................................................................................... 42 Figura 17: Tipos de alineaciones en planta ........................................................................................................... 43 Figura 18: Elemento de trazado en alzado ............................................................................................................ 44 Figura 19: Sección transversal genérica ................................................................................................................ 45 Figura 20: Carreteras de dos carriles de Clase I .................................................................................................... 48 Figura 21: Carreteras de dos carriles de Clase II ................................................................................................... 48 Figura 22: Carreteras de dos carriles de Clase III ................................................................................................. 49 Figura 23: Vía urbana multicarril dividida, y sin división. ................................................................................... 50 Figura 24: Autopista urbana multicarril y autopista rural multicarril ................................................................... 50 Figura 25: Densidad o concentración .................................................................................................................... 58 Figura 26: Nivel de servicio A y B ....................................................................................................................... 62 Figura 27: Nivel de servicio C y D ....................................................................................................................... 62 Figura 28: Nivel de servicio E y F ........................................................................................................................ 62 Figura 29: Demanda horaria de tráfico en el aeropuerto en 2021 ......................................................................... 69 Figura 30: Demanda horaria de tráfico en el aeropuerto en 2030 ......................................................................... 69 Figura 31: Demanda horaria de tráfico en el aeropuerto en 2060 ......................................................................... 70 Figura 32: Flujograma de metodología del HCM 2010 para carreteras de dos carriles ........................................ 77 Figura 33: Efecto de un carril de adelantamiento ................................................................................................ 100 Figura 34: Efecto del carril de adelantamiento en el PTSF ................................................................................. 103 Figura 35: Impacto del carril de adelantamiento en ATS.................................................................................... 104 Figura 36: Flujograma de metodología para vías multicarril .............................................................................. 107 Figura 37: Curva velocidad-flujo para una vía multicarril .................................................................................. 113 Figura 38: Flujograma de la investigación .......................................................................................................... 128 Figura 39: Topografía general ............................................................................................................................. 135 xx Figura 40: Eje de estudio en Google Earth.......................................................................................................... 136 Figura 41: Verificación de anchos de carril ........................................................................................................ 136 Figura 42: Etiqueta de curvas en Civil 3d ........................................................................................................... 137 Figura 43: Cuadro de parámetros de curvas ........................................................................................................ 137 Figura 44: Ubicación de los puntos de toma de datos ......................................................................................... 161 Figura 45: Ubicación de punto de muestreo ........................................................................................................ 218 Figura 46: Variación horaria del volumen, estación A2- sentido Hacia Cusco ................................................... 231 Figura 47: Variación diaria del volumen estación A2-sentido Hacia Cusco ....................................................... 231 Figura 48: Variación horaria del volumen-v. estación A2- sentido Hacia Urubamba ........................................ 232 Figura 49: Variación diaria del volumen estación A2-sentido Hacia Urubamba ................................................ 232 Figura 50: Variación horaria del volumen-v. Estación A1- sentido Hacia Cusco ............................................... 233 Figura 51: Variación diaria del volumen estación A1-sentido Hacia Cusco ....................................................... 233 Figura 52: Variación horaria del volumen-v. Estación A1- sentido Hacia Urubamba ........................................ 234 Figura 53: Variación diaria del volumen estación A1-sentido Hacia Urubamba ................................................ 234 Figura 54: Composición vehicular estación A1 hacia Cusco .............................................................................. 238 Figura 55: Composición vehicular estación A1 hacia Urubamba ....................................................................... 238 Figura 56: Composición vehicular estación A2 hacia Cusco .............................................................................. 239 Figura 57: Composición vehicular estación A2 hacia Urubamba ....................................................................... 239 Figura 58: Porcentaje de vehículos pesados estación A1 hacia Cusco ................................................................ 240 Figura 59: Porcentaje de vehículos pesados estación a1 hacia Urubamba .......................................................... 240 Figura 60: Porcentaje de vehículos pesados estación A2 hacia cusco ................................................................ 241 Figura 61: Porcentaje de vehículos pesados estación A2 hacia Urubamba ......................................................... 241 Figura 62: Porcentaje de vehículos pesados estación A1 .................................................................................... 242 Figura 63: Porcentaje de vehículos pesados estación A2 .................................................................................... 242 Figura 64: Polígono de frecuencias de velocidad sentido Hacia Cusco .............................................................. 251 Figura 65: Curva de frecuencias acumuladas de velocidad Hacia Cusco ........................................................... 251 Figura 66: Curva de frecuencias observadas de velocidad Hacia Cusco............................................................. 252 Figura 67: Polígono de frecuencias de velocidad sentido Hacia Urubamba ....................................................... 252 Figura 68: Curva de frecuencias acumuladas de velocidad Hacia Urubamba ..................................................... 253 Figura 69: Curva de frecuencias observadas de velocidad Hacia Urubamba ...................................................... 253 Figura 70: Distribución de vehículos del aeropuerto .......................................................................................... 257 Figura 71: Tránsito futuro en la estación A1 ....................................................................................................... 262 Figura 72: Tránsito futuro en la estación A2 ....................................................................................................... 262 Figura 73: Transito generado por el AICC hacia Cusco ..................................................................................... 263 Figura 74: Transito generado por el AICC Hacia Urubamba .............................................................................. 263 Figura 75: Transito proyectado por tramos para el año 2021 .............................................................................. 264 Figura 76: Transito proyectado por tramos para el año 2030 .............................................................................. 264 Figura 77: Composición vehicular tramo I, II año 2021 ..................................................................................... 265 Figura 78: Composición vehicular tramo III, IV, V año 2021 ............................................................................ 265 Figura 79: Composición vehicular tramo VI, VII, VIII, IX, X año 2021 ............................................................ 266 xxi Figura 80: Composición vehicular tramo I, II año 2030 ..................................................................................... 266 Figura 81: Composición vehicular tramo III, IV, V año 2030 ............................................................................ 267 Figura 82: Composición vehicular tramo VI, VII, VIII, IX, X año 2030 ............................................................ 267 Figura 83: Ubicación de carril de adelantamiento en el Tramo III ..................................................................... 314 . 22 CAPÍTULO 1. Planteamiento del problema 1.1. Identificación del problema 1.1.1.Ubicación temporal y geográfica del estudio La investigación se encuentra enmarcada geográficamente en: • País: Perú • Departamento: Cusco • Provincia: Urubamba • Distritos: Chinchero, Urubamba Figura 1: Mapa de ubicación regional Fuente: Elaboración Propia Específicamente se realizó en 32 kilómetros de la carretera Chinchero – Urubamba, cuyas coordenadas son: Inicio de carretera: Chinchero • Geográficas: Latitud, 13°25'14.14"S - Longitud: 72° 3'31.94"O • UTM: Este: 818520.949 m E - Norte: 8514453.694 m N Fin de carretera: Urubamba • Geográficas: Latitud, 13°18'38.49"S- Longitud: 72° 6'38.11"O • UTM: Este: 813057.989 m E - Norte: 8526687.170 m N 23 Figura 2: Ubicación de la carretera Chinchero-Urubamba Fuente: Elaboración propia 1.1.2.Descripción del problema Actualmente existe una gran afluencia de turistas hacia la ciudad de Cusco, evidenciado en las cifras del (Ministerio de Comercio Exterior y Turismo, 2017), las cuales detallan que durante el año 2017 se registró 2’297’982 visitantes a los principales recursos turísticos. Motivo por el cual, junto a otros factores socio económicos, el gobierno peruano mediante la agencia de Promoción de la Inversión Privada (ProInversión) diseñaron un proyecto denominado “Mejoramiento y ampliación del servicio aeroportuario en la Región Cusco mediante el nuevo Aeropuerto Internacional de Chinchero – Cusco AICC”, La ubicación de este proyecto se puede observar en la Figura 3. 24 El objetivo principal que pretende alcanzar el nuevo Aeropuerto es la mejora de la capacidad de la infraestructura aeroportuaria en la Región del Cusco, de tal forma que se permita un incremento sostenible del turismo interno y externo en la Región del Cusco y por ende en el Perú, así como el propio desarrollo local y regional del área de influencia del Proyecto. (ProInversión, 2013) Figura 3: Ubicación del Aeropuerto Internacional de Chinchero Fuente: (Agencia de Promoción de la Inversión Pública, 2016) De acuerdo con este objetivo, el nuevo aeropuerto será un nuevo polo generador de desarrollo, que modificará de forma directa el entorno en el cual se encuentra, siendo la carretera de dos carriles P3-28F Chinchero – Urubamba uno de los principales elementos que se verá afectado. De acuerdo con el (Transportation Research Board, 2010) este tipo de carreteras presentan una característica única: la calidad de operación disminuye precipitadamente a medida que aumenta la demanda de flujo vehicular. Por esta razón, en la mayoría de los casos, la mala calidad de operación ha llevado al mejoramiento o reconstrucción de la carretera antes de alcanzar la capacidad de la vía. Motivo por el cual fue necesario evaluar el impacto vial se generará sobre la carretera P3-28F debido al incremento vehicular producto del nuevo aeropuerto, y determinar la mejor solución que mitigue los efectos negativos. En la presente investigación, debido a la similitud entre las características geométricas de la carretera, se segmento en un total de diez tramos. 25 El Tramo I es considerado desde la progresiva: 0+000 a la 3+000, con una longitud de tres kilómetros, posee un ancho típico de plataforma de 6.10 m, con una berma de 0.10 m, una pendiente mínima de 1.00 %, y una pendiente máxima de 4.00 %. Figura 4: Ubicación del Tramo I del área de estudio Fuente: Elaboración Propia El Tramo II es considerado desde la progresiva: 3+000 a la 6+000, con una longitud de tres kilómetros, posee un ancho típico de plataforma de 5.90 m, con una berma de 0.30 m, una pendiente mínima de 1.00 %, y una pendiente máxima de 5.50 %. Figura 5: Ubicación del Tramo II del área de estudio Fuente: Elaboración propia 26 El Tramo III es considerado desde la progresiva: 6+000 a la 9+000, con una longitud de tres kilómetros, posee un ancho típico de plataforma de 6.00 m, con una berma de 0.30 m, una pendiente mínima de 0.97 % y una pendiente máxima de 8.00 %. Figura 6: Ubicación del Tramo III del área de estudio Fuente: Elaboración propia El Tramo IV es considerado desde la progresiva: 9+000 a la 12+000, con una longitud de tres kilómetros, posee un ancho típico de plataforma de 5.60 m, con una berma de 0.20 m, una pendiente mínima de 2.00 % y una pendiente máxima de 6.30 %. Figura 7: Ubicación del Tramo IV del área de estudio Fuente: Elaboración propia 27 El Tramo V es considerado desde la progresiva: 12+000 a la 15+000, con una longitud de tres kilómetros, posee un ancho típico de plataforma de 5.80 m, con una berma de 0.10 m, una pendiente mínima de 3.00 % y una pendiente máxima de 6.50 %. Figura 8: Ubicación del Tramo V del área de estudio Fuente: Elaboración propia El Tramo VI es considerado desde la progresiva: 15+000 a la 18+000, con una longitud de tres kilómetros, posee un ancho típico de plataforma de 5.80 m, con una berma de 0.20 m, una pendiente mínima de 0.50 % y una pendiente máxima de 6.00 %. Figura 9: Ubicación del Tramo VI del área de estudio Fuente: Elaboración propia 28 El tramo VII es considerado desde la progresiva: 18+000 a la 21+000, con una longitud de tres kilómetros, posee un ancho típico de plataforma de 5.80 m, con una berma de 0.15 m, una pendiente mínima de 2.00 % y una pendiente máxima de 7.50 % Figura 10: Ubicación del Tramo VII del área de estudio Fuente: Elaboración propia El tramo VIII es considerado desde la progresiva: 21+000 a la 24+000, con una longitud de tres kilómetros, posee un ancho típico de plataforma de 5.80 m, con una berma de 0.20 m, una pendiente mínima de 2.50 % y una pendiente máxima de 6.00 % Figura 11: Ubicación del Tramo VIII del área de estudio Fuente: Elaboración propia 29 El tramo IX es considerado desde la progresiva: 24+000 a la 27+000, con una longitud de tres kilómetros, posee un ancho típico de plataforma de 5.90 m, con una berma de 0.30 m, una pendiente mínima de 3.00 % y una pendiente máxima de 4.50 % Figura 12: Ubicación del Tramo IX del área de estudio Fuente: Elaboración propia El tramo X es considerado desde la progresiva: 27+000 a la 32+100, con una longitud de cinco kilómetros, posee un ancho típico de plataforma de 6.00 m, con una berma de 0.10 m, una pendiente mínima de 1.00 % y una pendiente máxima de 9.00 %. Figura 13: Ubicación del Tramo X del área de estudio Fuente: Elaboración propia 30 1.1.3.Formulación interrogativa del problema 1.1.3.1. Formulación interrogativa del problema general ¿Cómo variará el nivel de servicio actual de la carretera Chinchero-Urubamba con la adición del tráfico generado por el Aeropuerto Internacional de Chinchero y que sección transversal logrará mantener un nivel de servicio B durante el inicio de operaciones del nuevo aeropuerto y un nivel de servicio C en el año horizonte 2030, de acuerdo con la metodología HCM 2010? 1.1.3.2. Formulación interrogativa de los problemas específicos 1.1.3.2.1. Problema específico N°1 ¿Cuál es el nivel de servicio de la infraestructura vial existente Chinchero–Urubamba de acuerdo con la metodología HCM 2010? 1.1.3.2.2. Problema específico N°2 ¿Cuál será el nivel de servicio de la infraestructura vial existente Chinchero – Urubamba durante el inicio de operaciones del Aeropuerto Internacional de Chinchero, de acuerdo con la metodología HCM 2010? 1.1.3.2.3. Problema específico N°3 ¿Qué sección transversal producirá un nivel de servicio B en la carretera Chinchero– Urubamba, durante el inicio de operaciones del Aeropuerto Internacional de Chinchero, de acuerdo con la Metodología HCM 2010? 1.1.3.2.4. Problema específico N°4 ¿Qué sección transversal producirá un nivel de servicio C en la carretera Chinchero– Urubamba, en el año horizonte 2030 con el Aeropuerto Internacional de Chinchero, de acuerdo con la Metodología HCM 2010? 31 1.2. Justificación e Importancia de la investigación 1.2.1.Justificación técnica Desde el punto de la Ingeniería Civil, la presente tesis es una guía para realizar investigaciones sobre planificación vial para cualquier ingeniero civil, a su vez aporta literatura técnica que actualmente se encuentra en el idioma inglés. 1.2.2.Justificación social Desde el punto de vista de la sociedad, la presente investigación es un sustento técnico y especializado, para priorizar el mejoramiento de la carretera Chinchero-Urubamba y acelerar su construcción, la cual será de beneficio integral para toda nuestra región. 1.2.3.Justificación por viabilidad Aunque en su mayoría la base teórica de la ingeniería de transportes se encuentra en idioma inglés, es accesible y las metodologías realizadas en Estados Unidos son validadas internacionalmente motivo por el cual son aplicables a nuestro entorno. 1.2.4.Justificación por relevancia El Aeropuerto Internacional de Chinchero es un proyecto de gran envergadura y de un gran impacto, el cual modificara el entorno de Cusco, por lo cual fue justificado y necesario realizar una investigación más detallada del impacto vial sobre la carretera Chinchero – Urubamba. De esta manera evidenciar las deficiencias de este sistema vial, y determinar qué solución vial es suficiente para mitigar los impactos negativos, durante la puesta en servicio del Aeropuerto como en el futuro, basados en la metodología HCM 2010 1.3. Limitaciones de la Investigación 1.3.1.Limitaciones geográficas La presente investigación se limita a 32.1 km de la carretera P3-28F Chinchero – Urubamba, ubicada en el departamento de Cusco, y a sus condiciones existentes al año de publicación. 1.3.2.Limitaciones metodológicas El procedimiento metodológico se encuentra limitado al manual norteamericano Highway Capacity Manual 2010 publicado en Estados Unidos, desarrollados por el Institute of Transportation Engineers. 32 1.3.3.Limitaciones de datos Debido a la falta de una base de datos semanal, mensual o anual de los volúmenes de tránsito, ni velocidades de marcha en las distintas carreteras existentes, la investigación se limitó a los datos obtenidos durante el periodo de recolección de datos de la carretera existente Chinchero-Urubamba de la presente tesis. 1.4. Objetivos de la investigación 1.4.1.Objetivo general Determinar el impacto en el nivel de servicio de la carretera Chinchero-Urubamba, producto del tráfico generado por el Aeropuerto Internacional Chinchero y Determinar que sección transversal lograra un nivel de servicio B durante la puesta en marcha del aeropuerto y un nivel de servicio C en el año horizonte 2030, de acuerdo con la metodología HCM 2010. 1.4.2.Objetivos específicos 1.4.2.1. Objetivo específico N°1 Determinar el nivel de servicio de la infraestructura vial existente Chinchero -Urubamba. 1.4.2.2. Objetivo específico N°2 Determinar el nivel de servicio de la Infraestructura vial existente Chinchero - Urubamba durante el inicio de operaciones del Aeropuerto Internacional de Chinchero. 1.4.2.3. Objetivo específico N°3 Determinar la sección transversal que producirá un nivel de servicio B en la carretera Chinchero - Urubamba durante el inicio de operaciones del Aeropuerto Internacional de Chinchero. 1.4.2.4. Objetivo específico N°4 Determinar la sección transversal que producirá un nivel de servicio C en la carretera Chinchero - Urubamba en el año horizonte 2030 con el Aeropuerto Internacional Chinchero. 33 CAPÍTULO 2. Marco teórico 2.1. Antecedentes de la tesis 2.1.1.Antecedentes a nivel nacional 2.1.1.1. Antecedente Nacional N°1 Autor: ALG Europraxis Transportation Infrastructure & Logistic Título: “Contratación de un Consultor Integral para el Concurso de Proyectos Integrales para la entrega en concesión al sector privado del Aeropuerto Internacional de Chinchero – Cusco (AICC)” Estudios de Preinversión a nivel de Perfil y Factibilidad del Proyecto Institución: a servicio de ProInversión El objetivo del estudio fue evaluar la viabilidad, y desarrollar todos los estudios de ingeniería necesarios para poder desarrollar con éxito el proyecto. “Mejoramiento y ampliación del servicio aeroportuario en la Región Cusco mediante el nuevo Aeropuerto Internacional de Chinchero – Cusco”. Aporte al tema de investigación: En el estudio se desarrolló la demanda y la oferta de pasajeros que generara el nuevo Aeropuerto Internacional de Chinchero, así como el volumen vehicular en el día de máxima demanda, los cuales fueron necesarios para determinar el transito generado y evaluar el impacto de esta nueva infraestructura durante su inicio de operaciones y en el año horizonte 2030. 2.1.1.2. Antecedente Nacional N°2: Autor: Vargas Meza, Paul Gerardo Título: “Evaluación de la accidentabilidad en la carretera nacional PE-28 F, aplicando el modelo de predicción de accidentes para vías rurales de dos carriles - Highway Safety Manual HSM 2010 y propuesta de solución.” Tesis para optar el título de Ingeniero Civil Institución: Universidad Andina del Cusco El objetivo del proyecto de tesis fue evaluar la incidencia de accidentes de tránsito en la carretera nacional PE-28F con el fin de identificar los segmentos adversos a la seguridad vial 34 y dar una solución pertinente, mediante la metodología norteamericana del Highway Safety Manual, llegando a la conclusión el tramo de Cachimayo-Chinchero eran medianamente seguros y los tramos de Chinchero-Maras eran inseguros por lo cual se dio propuestas de mitigación de accidentes que podrían reducir al 40.33% el riesgo de accidentes viales Aporte al tema de investigación: De acuerdo a los aforos realizados por (Vargas Meza, 2018) el entre el 75% y 80% de los volúmenes vehiculares se encuentran entre las 06:00 am hasta las 20:00 horas, con las horas pico en este horario, motivo por el cual en la presente investigación solo se realizaron aforos durante estos horarios ya que se consideran con mayor incidencia. 2.1.2.Antecedentes a nivel internacional 2.1.2.1. Antecedente Internacional N°1 Autor: Vela Morales, Francisco Guillermo Título: “Estudios de Impacto Vial. Marco Conceptual.” Tesis para optar el título de Maestro en Ciencias de Ingeniera Vial. Institución: Universidad de San Carlos de Guatemala El objetivo del estudio de acuerdo a (Vela Morales, 2008) fue desarrollar un marco conceptual para la realización y revisión de impactos de transito al sistema vial por nuevos desarrollos industriales, comerciales, residenciales o de uso mixto construidos, con la que se identificaran cuáles son las contribuciones de una proyecto o desarrollo en particular a la red vial adyacente a él. Dentro del trabajo de investigación se propone la metodología que debe seguirse para la elaboración de los estudios de impacto vial. Esto es necesario ya que en nuestro medio no se cuenta con estudios y literatura adecuada para el desarrollo de estos temas. Entre sus conclusiones menciona la necesidad de realizar e implementar los estudios de impacto vial ya que todas las obras físicas generan impactos viales. Aporte al proyecto de tesis: Uno de sus mayores aportes es el proceso metodológico necesario para un estudio de impacto vial que está relacionada con todo el marco conceptual, esta misma metodología fue aplicada en la presente investigación con el fin de tener una base sólida y no cometer errores. 35 2.2. Aspectos Teóricos Pertinentes 2.2.1. Estudio de impacto vial Según (Institute of Transportation Engineers, 2010) son estudios elaborados para evaluar el impacto en el transporte de desarrollos propuestos (pueden ser nuevas edificaciones, fabricas, centros comerciales, entre otros) o cambios en el uso de suelo, también podrían ser requeridos para desarrollar cambios en la infraestructura de transporte como nuevas carreteras o el ensanchamiento de estas mismas. Los estudios de impacto vial mediante la planificación del transporte proyectan la futura demanda de transporte, evalúa el impacto del cambio en la demanda y sugiere formas para mitigar los efectos adversos del cambio de suelo en definidas áreas geográficas. El (Ministerio de Transportes y Comunicaciones, 2018) define como aquel estudio dirigido a identificar los cambios que se generan en el tránsito vehicular y peatonal existente, como consecuencia de la implementación de un proyecto o instalación dentro o fuera del derecho de día de la carretera, y establecer la solución para mitigar los impactos que puedan producirse por su funcionamiento. Para desarrollar un correcto estudio de impacto vial se debe tener claro las características de la demanda y oferta del transporte: 2.2.1.1. Características de la demanda de transporte La demanda de transporte es descrita por (Ortúzar & Willumsen, 2008) como altamente cualitativa y diferenciada, debido a que existe una amplia gama de demandas específicas de transporte que se diferencian por hora del día, día de la semana, motivo del viaje, tipo de mercancía, etcétera. Otra característica es que es una demanda derivada, es decir, no es un fin en sí misma, con la posible excepción del turismo, la gente viaja para satisfacer ciertas necesidades en sus destinos (trabajo, salud, entretenimiento). Finalmente, la demanda de transporte tiene lugar con relación al espacio. Aunque parece trivial, es la distribución de las actividades en el espacio lo que provoca la demanda de transporte. 2.2.1.2. Características de la oferta del transporte. La primera característica de la oferta de transporte es que es un servicio y no una mercancía; por lo tanto, no se puede almacenar para ser utilizada cuando exista una demanda mayor. Un servicio de transporte tiene que ser consumido cuándo y dónde se produce, si no, pierde su beneficio. Por esta razón es muy importante estimar la demanda con la mayor precisión 36 posible para así ahorrar recursos ajustando la oferta de servicios de transporte a ella. Muchas características de los sistemas de transporte provienen de su naturaleza como servicio. En términos muy generales, un sistema de transporte requiere un número de activos fijos (la infraestructura) y un número de unidades móviles (los vehículos). Es la combinación de ambos, junto con una serie de normas para su operación, lo que posibilita el movimiento de personas y mercancías. (Ortúzar & Willumsen, 2008) La provisión de infraestructura de transporte es particularmente importante desde el punto de vista de la oferta. La infraestructura de transporte es un “sistema unitario”, en el sentido de que no se puede concebir media pista de aterrizaje o la tercera parte de una estación de ferrocarril. Ciertamente, en algunos casos, puede haber razones suficientes para proveer gradualmente infraestructura a medida que crece la demanda. Por ejemplo, se puede empezar con una carretera sin pavimento, mejorarla más adelante con una o dos vías mediante un tratamiento superficial; luego una carretera sencilla o autovía bien construida, para finalizar con una carretera a nivel de autopista. De esta forma, la provisión de la infraestructura puede ajustarse y adecuarse a la demanda, evitándose así tempranas inversiones en instalaciones costosas innecesarias. Esto no es tan sencillo en otras áreas como, por ejemplo, aeropuertos, líneas ferroviarias, de metro, etcétera. (Ortúzar & Willumsen, 2008) 2.2.2.Sistema de transporte (Roess, Prassas, & McShane, 2011) Indica la importancia de los sistemas de transportes ya que son el mayor componente de la economía y tienen un enorme impacto en el desarrollo de la sociedad y la eficiencia de la economía en general, el uso del transporte mediante automóviles ha tenido un considerable crecimiento, dando un relativo vencimiento a los sistemas de autopistas y a la dificultad de tratar de aumentar capacidad a los sistemas, particularmente en las áreas urbanas, el constante crecimiento de vehículos por kilómetros viajados lleva directamente a incrementar la congestión en las autopistas. (Cal & Mayor, 2007) Estructura el sistema de transporte en una red compuesta por: 2.2.2.1. Las terminales Son aquellos puntos donde el viaje o embarque comienza y termina, o donde tiene lugar un cambio de unidad transportadora o modo de transporte. Se tienen las siguientes terminales: • Grandes: aeropuertos, puertos, terminales de autobuses y de carga, estaciones ferroviarias y estacionamientos en edificios. • Pequeños: plataformas de carga, paradas de autobuses y garajes residenciales. 37 • Informales: estacionamientos en la calle y zonas de carga. • Otros: tanques de almacenamiento y depósitos 2.2.2.2. Las conexiones o medios Son aquellas partes o elementos fijos, que conectan las terminales, sobre los cuales se desplazan las unidades transportadoras. Pueden ser de dos tipos: • Conexiones físicas: carreteras, calles, rieles, ductos, rodillos y cables. • Conexiones navegables: mares, ríos, el aire y el espacio. 2.2.2.3. Las unidades transportadoras Son las unidades móviles en las que se desplazan las personas y las mercancías. Por ejemplo: • Vehículos: automotores, trenes, aviones, embarcaciones y vehículos no motorizados. • Cabinas, bandas, motobombas, la presión y la gravedad 2.2.3.Sistema vial (Roess, Prassas, & McShane, 2011) Establece que el sistema vial está compuesto por cinco componentes críticos que interactúan en un sistema de tránsito. Las características geométricas y de las corrientes de tránsito son fuertemente influenciadas por las características y limitaciones de cada uno de estos elementos, los cuales son: • Usuario: Conductores, peatones, ciclistas y pasajeros • Vehículos: Privados y Comerciales • Camino: Calles y Autopistas • Dispositivos de control de tránsito • El entorno en general. 2.2.3.1. Usuario 2.2.3.1.1. Conductor Según (Bañón Blázquez & Beviá García, 2000) , Técnicamente, podría definirse como aquel sujeto que maneja el mecanismo de dirección o va al mando de un vehículo. Empleando términos más gráficos, podría decirse que el conductor es el cerebro del vehículo, conducir es una tarea compleja que involucra una variedad de habilidades, la más importante es recibir y procesar información para tomar decisiones rápidamente, estas tareas se agrupan en tres 38 categorías principales: control (velocidad y dirección), orientación (mantener un camino seguro y en el carril correcto) y navegación (planeamiento y realización de un viaje). Un parámetro usado para cuantificar la velocidad de procesamiento de información es el tiempo de percepción reacción, que representa cuán rápido los conductores responde ante una situación de emergencia. Los parámetros directamente asociados con el tiempo de reacción son la distancia de visibilidad: de parada, de cruce y de decisión. (Bañón Blázquez & Beviá García, 2000) , 2.2.3.2. Vehículo El vehículo es el nexo entre el conductor que lo maneja y la vía que lo contiene, por lo que el estudio de sus características y comportamiento es fundamental. Los vehículos que se fabrican en la actualidad están destinados a muy distintos usos, por lo que sus características varían dentro de una amplia gama de formas, tamaños y pesos. (Bañón Blázquez & Beviá García, 2000) (Cal & Mayor, 2007) Agrega que las normas que rigen el proyecto de calles y carreteras se fundamentan en gran parte en las dimensiones y características de operación de los vehículos que por ellas circulan, específicamente del vehículo de diseño, por ello, se hace necesario examinar todos los tipos de vehículos, establecer grupos y seleccionar el tamaño representativo (peso, dimensiones y características de operación) dentro de cada grupo para su uso en el proyecto. 2.2.3.2.1. Vehículo de diseño El vehículo de diseño es aquel tipo de vehículo hipotético, cuyo peso, dimensiones y características de operación son utilizados para establecer los lineamientos que guiarán el proyecto geométrico de las carreteras, calles e intersecciones, tal que éstas puedan acomodar vehículos de este tipo. (Cal & Mayor, 2007) Por ello, se hace necesario examinar todos los tipos de vehículos, establecer grupos y seleccionar el tamaño representativo (peso, dimensiones y características de operación) dentro de cada grupo para su uso en el proyecto. 39 2.2.3.2.2. Vehículos ligeros Conforme al (Ministerio de Transportes y Comunicaciones, 2018) se consideran como vehículos ligeros aquellos correspondientes a los vehículos automotores con cuatro ruedas o menos diseñados para el transporte de pasajeros con ocho asientos o menos, sin contar el asiento del conductor Para el cálculo de distancias de visibilidad de parada y de adelantamiento, se requiere definir diversas alturas, asociadas a los vehículos ligeros, que cubran las situaciones más favorables en cuanto a visibilidad. (Ministerio de Transportes y Comunicaciones, 2018) ➢ h: altura de los faros delanteros: 0,60 m. ➢ h1: altura de los ojos del conductor: 1,07 m. ➢ h2: altura de un obstáculo fijo en la carretera: 0,15 m. ➢ h4: altura de las luces traseras de un automóvil o menor altura perceptible: 0,45 m. ➢ h5: altura del techo de un automóvil: 1,30 m Figura 14: Vehículo ligero Fuente: (Ministerio de Transportes y Comunicaciones, 2018) El vehículo ligero es el que más velocidad desarrolla y la altura del ojo de piloto es más baja, por tanto, estas características definirán las distancias de visibilidad de sobrepaso, parada, zona de seguridad en relación con la visibilidad en los cruces, altura mínima de barreras de seguridad y antideslumbrantes, dimensiones mínimas de plazas de aparcamiento en zonas de estacionamiento, miradores o áreas de descanso. (Ministerio de Transportes y Comunicaciones, 2018) 40 2.2.3.2.3. Vehículo pesado Conforme al (Ministerio de Transportes y Comunicaciones, 2018) serán considerados como vehículos pesados, los vehículos automotores de cuatro ruedas o más, diseñados para el transporte de pasajeros con más de ocho asientos, también se encuentran incluidos aquellos vehículos automotores, diseñados y construidos para el transporte de mercancías. Para el cálculo de distancias de visibilidad de parada y de adelantamiento, se requiere definir diversas alturas, asociadas a los vehículos ligeros, que cubran las situaciones más favorables en cuanto a visibilidad. (Ministerio de Transportes y Comunicaciones, 2018) • h: altura de los faros delanteros: 0,60 m. • h3: altura de ojos de un conductor de camión o bus, necesaria para la verificación de visibilidad en curvas verticales cóncavas bajo estructuras: 2,50 m. • h4: altura de las luces traseras de un automóvil o menor altura perceptible de carrocería: 0,45 m. • h6: altura del techo del vehículo pesado: 4,10 m Figura 15: Vehículo pesado Fuente: Manual de Carreteras-DG 2014, Ministerio de Transportes y Comunicaciones El vehículo pesado tiene las características de sección y altura para determinar la sección de los carriles y su capacidad portante, radios y sobreanchos en curvas horizontales, alturas libres mínimas permisibles, necesidad de carriles adicionales, longitudes de incorporación, longitudes y proporción de aparcamientos para vehículos pesados en zonas de estacionamiento, miraderos o áreas de descanso. (Ministerio de Transportes y Comunicaciones, 2018) El (Transportation Research Board, 2010) clasifica a los vehículos pesados como camiones o vehículos recreativos (RVs). Los camiones cubren una amplia variedad de vehículos desde pequeñas camionetas y camiones con remolque con más de cuatro ruedas hasta doble y triple eje. La clasificación RVs incluye los camperos motorizados, y casas rodantes con remolques. 41 2.2.3.3. Camino. Según (Cal & Mayor, 2007), se entiende por camino, aquella faja de terreno acondicionada para el tránsito de vehículos. La denominación de camino incluye a nivel rural las llamadas carreteras, y a nivel urbano las calles de la ciudad. Ciertamente uno de los patrimonios más valiosos con los que cuenta cualquier país, es la infraestructura de su red vial, por lo que su magnitud y calidad representan uno de los indicadores del grado de desarrollo de este mismo. Se encontrará siempre que un país de un alto nivel de vida tendrá un excelente sistema vial, un país atrasado tendrá una red deficiente. 2.2.3.3.1. Diseño geométrico de una carretera Según (Bañón Blázquez & Beviá García, 2000) Geométricamente, la carretera es un cuerpo tridimensional totalmente irregular, como se muestra en la Figura 16, lo que en un principio hace complicada su representación. Sin embargo, posee una serie de particularidades que simplifican y facilitan su estudio: • El predominio de una de sus dimensiones respecto a las otras dos: la carretera es una obra lineal. • La posibilidad de reproducirla fielmente mediante el desplazamiento de una sección transversal que permanece constante a lo largo de un eje que define su trayectoria. Estas dos características permiten la adopción de un sistema de representación relativamente sencillo, de fácil interpretación y muy útil desde el punto de vista constructivo. En base a este sistema, la carretera queda totalmente definida mediante tres tipos de vistas: planta, perfil longitudinal y secciones transversales. (Bañón Blázquez & Beviá García, 2000) 42 Figura 16: Cuerpo tridimensional de una carretera Fuente: (Bañón Blázquez & Beviá García, 2000) 2.2.3.3.1.1. Trazado en planta (Bañón Blázquez & Beviá García, 2000) Describe como la vista más importante de todas, ya que sobre ella se representa de forma explícita la proyección horizontal de la carretera. Se emplea para la confección de planos que recojan información de diversa índole, útil para la correcta definición de la vía: trazado, replanteo, geología, topografía, pluviometría, señalización, uso del suelo, etc. El trazado en planta suele ser el punto por el cual comienza a diseñarse geométricamente una carretera, ya que al ser ésta una obra lineal, define perfectamente la forma y recorrido de la misma. El eje de un camino se halla compuesto de una serie de formas geométricas entrelazadas, denominadas genéricamente alineamientos. Éstas pueden ser de tres tipos: • Alineamientos rectos: Este tipo de alineaciones son las que definen groso modo el trazado de la carretera. Se caracterizan por su ausencia de curvatura, lo que posibilita que en estos tramos sea donde un vehículo pueda desarrollar su máxima velocidad. • Alineamientos de curvas circulares: Están constituidas por curvas circulares, cuya principal misión es enlazar los tramos rectos, evitando quiebros bruscos en el trazado 43 del camino. Se caracterizan por una curvatura constante, lo que obliga al conductor a efectuar maniobras de giro. Para neutralizar la fuerza centrífuga que aparece en este tipo de tramos, se dota transversalmente a la vía de una inclinación hacia el interior, denominada peralte. • Alineamientos de curvatura variable: La finalidad de este tipo de alineaciones es servir de enlace entre las dos anteriores. Su característica fundamental es la variación gradual de su curvatura a lo largo de su longitud, posibilitando de esta forma una transición suave entre alineaciones de distinta dirección y/o curvatura. De las distintas curvas de transición existentes, en carreteras se emplea la clotoide o espiral de Cornu. Figura 17: Tipos de alineaciones en planta Fuente: (Bañón Blázquez & Beviá García, 2000) 2.2.3.3.1.2. Trazado en perfil Es la representación gráfica plana de la sección obtenida empleando como plano de corte el eje longitudinal de la carretera. En esta vista se sintetiza gran parte de la información necesaria para la construcción de la carretera, expresada tanto de forma gráfica como numérica. Al igual que el trazado en planta se componía de diversas alineaciones, el trazado en alzado de una vía lo conforman las rasantes, que definen la inclinación de la vía y dotan de cota a cada uno de sus puntos. (Bañón Blázquez & Beviá García, 2000) Pueden distinguirse los distintos tipos de elementos en alzado: • Ascensos: Tramos que poseen una inclinación positiva en el sentido de la marcha de los vehículos. Dicho de otro modo, son aquellos tramos de vía que el vehículo recorre 44 cuesta arriba. En estas zonas se produce una reducción de la velocidad de los vehículos, especialmente grave en la categoría de los pesados. • Descensos: Al contrario que los anteriores, son tramos de calzada de inclinación negativa en el sentido de la marcha. Este aspecto favorece un aumento de la velocidad de circulación de los vehículos. • Acuerdos: Tramos de inclinación variable, empleados para efectuar una transición suave entre dos rasantes consecutivas. Generalmente suele emplearse la parábola como forma geométrica de acuerdo, por lo que se les da el nombre de acuerdos parabólicos. Figura 18: Elemento de trazado en alzado Fuente: (Bañón Blázquez & Beviá García, 2000) El trazado en perfil suele adaptarse generalmente a las exigencias topográficas del terreno por el que discurre la carretera, para de esta forma minimizar el movimiento de tierras, y además procurando mantener el equilibrio entre los volúmenes de desmonte y terraplén. 2.2.3.3.1.3. Sección transversal (Bañón Blázquez & Beviá García, 2000) Indica que se obtiene seccionando la vía mediante un plano perpendicular al eje horizontal. La sección transversal de una carretera es la vista idónea para definir perfectamente los diferentes elementos que la componen: plataforma, calzada, carriles, bermas, mediana, cunetas, etc. Básicamente, la sección transversal proporciona información acerca de dos importantes aspectos de la vía: su anchura y su pendiente transversal. En la Figura 19 se muestra una sección transversal genérica con sus posibles componentes. 45 Figura 19: Sección transversal genérica Fuente: (Ministerio de Transportes y Comunicaciones, 2018) 46 2.2.3.3.2. Clasificación del camino de acuerdo con el tipo de terreno según el HCM 2010 2.2.3.3.2.1. Terreno General: De acuerdo con el (Transportation Research Board, 2010) el concepto de terreno general se refiere a tramos prolongados de camino que contiene un número de pendiente en ascenso y descenso en la que ningún tramo es lo suficientemente largo o lo suficientemente empinado para tener un impacto significativo sobre la operación vehicular en general. Como pauta para este análisis el segmento puede aplicarse cuando no hay pendientes de 3% o más, en una longitud de más de 0.40 km (0.25 mi), o cuando no se excede entre el 2% y el 3% es una longitud larga de 0.81 km (0.50 mi). Existen tres categorías de terreno general: 2.2.3.3.2.1.1.Terreno Plano Cualquier combinación de pendiente horizontal o vertical que permite que los vehículos pesados mantengan la misma velocidad que los autos. Este tipo de terreno contiene típicamente pendientes cortas de no más de 2%. (Transportation Research Board, 2010) 2.2.3.3.2.1.2.Terreno Ondulado Cualquier combinación de pendiente horizontal o vertical que hace que los vehículos pesados reduzcan sustancialmente su velocidad inferior a la de los autos, pero eso no hace que los vehículos pesados operen a velocidades lentas durante un lapso significativo de tiempo o por intervalos frecuentes. (Transportation Research Board, 2010) 2.2.3.3.2.1.3.Terreno Montañoso Cualquier combinación de pendiente horizontal y alineación vertical que hace que los vehículos pesados funcionan a marcha lenta para distancias significativas o a intervalos frecuentes. El terreno montañoso es relativamente raro. (Transportation Research Board, 2010) 2.2.3.3.2.2. Terreno con pendientes especificas Cualquier pendiente entre 2% y 3% y más de 0.81km (0.5 mi), o 3% o mayor y más de 0.40 km (0.25 mi), debe ser considerado como un segmento separado. El análisis de tales segmentos debe considerar las condiciones de actualización y la disminución de condiciones por separado, así como si la pendiente es una sola aislada o parte de una serie formando una pendiente compuesta. (Transportation Research Board, 2010) 47 2.2.3.3.3. Clasificación del camino de acuerdo con su función según el HCM 2010 El Highway Capacity Manual clasifica el camino en: • Carreteras de dos carriles • Carreteras Multicarril 2.2.3.3.3.1. Carreteras de dos carriles 2.2.3.3.3.1.1.Características y función de las carreteras de dos carriles Las carreteras de dos carriles tienen un solo carril para el uso de tráfico en cada dirección. La característica principal que diferencia a este tipo de carretera de otras infraestructuras viales de flujo ininterrumpido es que las maniobras de paso tienen lugar en el carril opuesto de tráfico limitadas por la disponibilidad de algunos intervalos en el flujo de tráfico opuesto y por la disponibilidad de la suficiente distancia de visibilidad para que un conductor pueda discernir de forma segura la aproximación de un vehículo del tráfico opuesto, por lo tanto cuando la demanda del flujo vehicular y las restricciones geométricas aumentan, las oportunidades de paso disminuyen, creando pelotones dentro del flujo vehicular, generalmente ocasionado por vehículos pesados los cuales están sujetos a demora adicional por la incapacidad de adelantar al vehículo que va enfrente. (Transportation Research Board, 2010) Las carreteras de dos carriles presentan una característica única: la calidad de operación disminuye precipitadamente a medida que aumenta la demanda de flujo y las operaciones de sobrepaso son “imposibles" a relativamente bajas relaciones de volumen - capacidad. Por esta razón, pocas carreteras de dos carriles operan a flujos vehiculares que se aproximan a la capacidad; en la mayoría de los casos, la mala calidad de operación ha llevado al mejoramiento o reconstrucción de la carretera antes de alcanzar la demanda de capacidad. (Transportation Research Board, 2010) Estas carreteras son un elemento clave en los sistemas de transporte de la mayoría de los países. Se encuentran ubicadas en diferentes áreas geográficas y sirven a una amplia variedad de funciones de tráfico. Su principal función es la movilidad eficiente ya que conectan los principales generadores de viajes o sirven como enlaces primarios como por ejemplo la red nacional de carreteras. Estas rutas tienden a servir para distancias largas y viajes comerciales, así como de recreación, donde se espera que la operación sea a una constante alta velocidad y con pocas demoras por adelantamiento, aunque este no es su objetivo principal. (Transportation Research Board, 2010) 48 2.2.3.3.3.1.2.Clasificación de carreteras de dos carriles Clase I de carreteras de dos carriles: Son carreteras donde los conductores esperan viajar a velocidades relativamente altas. Se clasifican como Clase I aquellas que son las principales rutas interurbanas, los conectores principales de los principales generadores de tráfico, rutas de cercanías diarias, o principales eslabones de redes estatales o carretera nacional. Estas sirven sobre todo para viajes de larga distancia, o facilitar las conexiones entre las vías que sirven a viajes de larga distancia. (Transportation Research Board, 2010) Figura 20: Carreteras de dos carriles de Clase I Fuente: (Transportation Research Board, 2010) Clase II de carreteras de dos carriles: Son carreteras donde los conductores no necesariamente esperan viajar a altas velocidades. Funcionan como acceso a las carreteras clasificadas como Clase I, que actúan como rutas paisajísticas o recreativas (y no como arterias principales), o pasan a través de terrenos accidentados (donde las altas velocidades de operación serían imposibles) A menudo sirven a viajes relativamente cortos, el comienzo o fin de viajes más largos o viajes de turismo. (Transportation Research Board, 2010) Figura 21: Carreteras de dos carriles de Clase II Fuente: (Transportation Research Board, 2010) 49 Clase III de carreteras de dos carriles: Son carreteras que sirven para áreas moderadamente desarrolladas. Pueden ser tramos de carreteras de dos carriles Clase I o Clase II que pasan a través de las pequeñas ciudades o zonas recreativas desarrolladas. En tales segmentos, el tráfico local a menudo se mezcla con el tráfico de paso, y la densidad de los puntos de acceso no semaforizados son notablemente mayor que en una zona rural, también pueden ser segmentos de tramos más largos que pasan a través de áreas recreativas, Estos tramos son a menudo acompañados por límites de velocidad reducidos que reflejan el mayor nivel de actividad. (Transportation Research Board, 2010) Figura 22: Carreteras de dos carriles de Clase III Fuente: (Transportation Research Board, 2010) La definición de las clases de carreteras de dos carriles se basa en su función. vías arterias o carreteras troncales se consideran de Clase I, mientras que la mayoría de las vías colectoras y locales se consideran Clase II o Clase III. La principal determinante de la clasificación de una carretera es la expectativa del conductor, que podría no estar de acuerdo con la categoría funcional global de la ruta. (Transportation Research Board, 2010) 2.2.3.3.3.1.3.Carriles de Adelantamiento De acuerdo a la (Adaptación AASHTO, Justo, & Débora, 2011) En las secciones de inferior capacidad, para mejorar las operaciones de tránsito hasta por lo menos la misma calidad de servicio que los tramos adyacentes pueden añadirse carriles en uno o ambos sentidos de marcha. En los caminos de dos carriles, los carriles adicionales de adelantamiento a intervalos regulares pueden mejorar las operaciones globales del tránsito mediante la reducción de los retrasos causados por las escasas posibilidades de adelantamiento a lo largo de sustanciales longitudes, típicamente de 10 a 100 km. 50 2.2.3.3.3.2. Carreteras Multicarril 2.2.3.3.3.2.1.Características y clasificación de carreteras multicarril. De acuerdo con el (Transportation Research Board, 2010) las carreteras multicarril generalmente tienen de cuatro a seis carriles (en ambas direcciones) y límites de velocidad entre 64 a 89 km/h (40 a 55 mi/h). Estas carreteras se dividen por el tipo de mediana, pueden estar no divididos (con sólo una línea central que separa las direcciones de flujo), o puede tener uno o dos carriles de giro a izquierda (TWLTL, Two-way left turn lane). Por lo general se encuentran en áreas suburbanas, que llevan a las grandes ciudades o a lo largo de los corredores rurales de alto volumen, conectando dos ciudades o dos centros que generan un importante número de viajes. Figura 23: Vía urbana multicarril dividida, y sin división. Fuente: (Transportation Research Board, 2010) Figura 24: Autopista urbana multicarril y autopista rural multicarril Fuente: (Transportation Research Board, 2010) 51 2.2.3.4. Dispositivos para el control de tránsito Se denominan dispositivos para el control del tránsito a las señales, marcas, semáforos y cualquier otro dispositivo, que se colocan sobre o adyacente a las calles y carreteras por una autoridad, para prevenir, regular y guiar a los usuarios de las mismas. Los dispositivos de control indican a los usuarios las precauciones (prevenciones) que deben tener en cuenta, las limitaciones (restricciones) que gobiernan el tramo en circulación y las informaciones (guías) estrictamente necesarias, dadas las condiciones específicas de la calle o carretera. (Cal & Mayor, 2007) 2.2.3.4.1. Señales verticales De acuerdo con el (Ministerio de Transportes y Comunicaciones, 2016) las señales verticales son dispositivos instalados al costado o sobre el camino, y tienen por finalidad, reglamentar el tránsito, prevenir e informar a los usuarios mediante palabras o símbolos establecidos en el Manual de Dispositivos de Control del Tránsito Automotor para Calles y Carreteras. Siendo la función de las señales verticales, la de reglamentar, prevenir e informar al usuario de la vía, su utilización es fundamental principalmente en lugares donde existen regulaciones especiales, permanentes o temporales, y en aquellos donde los peligros no siempre son evidentes. 2.2.3.4.2. Marcas en el pavimento Las Marcas en el Pavimento o Demarcaciones, constituyen la señalización horizontal y está conformada por marcas planas en el pavimento, tales como líneas horizontales y transversales, flechas, símbolos y letras, que se aplican o adhieren sobre el pavimento, sardineles, otras estructuras de la vía y zonas adyacentes. Forma parte de esta señalización, los dispositivos elevados que se colocan sobre la superficie de rodadura, también denominadas marcas elevadas en el pavimento, con el fin de regular, canalizar el tránsito o indicar restricciones. . (Ministerio de Transportes y Comunicaciones, 2016) La Marcas en el Pavimento, también tienen por finalidad complementar los dispositivos de control del tránsito, tales como las señales verticales, semáforos y otros, puesto que tiene la función de transmitir instrucciones y mensajes que otro tipo de dispositivo no lo puede hacer de forma efectiva. Se emplean para regular o reglamentar la circulación, advertir y guiar a los usuarios de la vía, por lo que constituyen un elemento indispensable para la operación vehicular y seguridad vial. (Ministerio de Transportes y Comunicaciones, 2016) 52 2.2.4.Corrientes de tránsito Las corrientes de Tránsito están compuestas de conductores individuales, vehículos que interactúan entre ellos, con los elementos físicos del camino y su ambiente en general, debido a que el comportamiento de los conductores y las características de los vehículos varían, el comportamiento individual de los vehículos dentro de la corriente de Tránsito no será exactamente la misma. Además, dos corrientes de Tránsito no se comportarán en el mismo modo, incluso en circunstancias similares, debido a que el comportamiento de los conductores varía de acuerdo a las características locales y los hábitos de conducción. Afortunadamente, aunque las características exactas varían, existe un rango razonable y consistente entre el comportamiento de los conductores, por lo tanto, el de las corrientes de tránsito. . (Roess, Prassas, & McShane, 2011) Al describir las corrientes de tránsito en términos cuantitativos, el propósito es tanto entender la variabilidad inherente de sus características, así como definir rangos normales de comportamiento. Para hacer esto los parámetros clave deben ser definidos y medibles. (Roess, Prassas, & McShane, 2011) 2.2.4.1. Condiciones de operación (Roess, Prassas, & McShane, 2011) separa las corrientes de tránsito en dos principales categorías: • Circulación Continua • Circulación Discontinua 2.2.4.1.1. Circulación continua (Roess, Prassas, & McShane, 2011) indica que las infraestructuras para circulación continua no tienen elementos fijos externos al flujo de tráfico, tales como semáforos, que produzcan interrupciones en el mismo. Las condiciones de la circulación son el resultado de las interacciones entre los vehículos, y las características geométricas y ambiéntales de la vía. A pesar de que una circulación continua pura solo existe en autopistas, también pueden existir en secciones de carreteras frecuentemente en áreas rurales, donde existen largas distancias entre interrupciones fijas, así como pueden existir en algunas secciones de carreteras de dos carriles y carreteras multicarril. Como regla general, se considera que se opera a circulación continua cuando la distancia entre dos señales de tránsito u otra interrupción fija significante sea más de 3.22 km (2 mi) (Roess, Prassas, & McShane, 2011) 53 2.2.4.1.2. Circulación discontinua Las infraestructuras viales concebidas para la circulación discontinua tienen elementos fijos que producen interrupciones periódicas en la circulación vial. Los semáforos, señales de pare, y otros tipos de regulación son algunos de estos elementos. Estos equipos obligan a parar (o al menos a reducir la velocidad significativamente) a los vehículos, independientemente de la cantidad de tráfico existente. (Roess, Prassas, & McShane, 2011) Los términos circulación continua y discontinua se refieren a un tipo de infraestructura y no a la calidad de la circulación en un momento dado. Por lo tanto, aunque una autopista se encuentre sobresaturada continua seguirá siendo una “infraestructura para circulación continua”, puesto que la razón de la congestión es interna al flujo vehicular. (Roess, Prassas, & McShane, 2011) El análisis de estos tipos de estructura varía considerablemente. El análisis de las estructuras para circulación discontinua debe tener en cuenta el impacto de las interrupciones periódicas. Por ejemplo, un semáforo limita la fracción de tiempo útil a cada movimiento existente en la intersección. La capacidad queda limitada no sólo por el espacio físico disponible, sino también por el tiempo útil disponible a los distintos movimientos del flujo viario. Las estructuras para circulación continua no tienen interrupciones prefijadas, y por lo tanto no tienen limitaciones temporales al uso del espacio vial. (Roess, Prassas, & McShane, 2011) 2.2.4.2. Parámetros de las corrientes de tránsito. De acuerdo con (Roess, Prassas, & McShane, 2011) Los parámetros de las corrientes de transito se dividen en dos grandes categorías, los parámetros macroscópicos que describen a las corrientes de transito como un todo, y los parámetros microscópicos que describen el comportamiento individual de los vehículos dentro de la corriente de tránsito. Los tres parámetros macroscópicos principales son: • Volumen de tránsito y Tasa de Flujo • Velocidad • Densidad Los parámetros microscópicos son: • Velocidad individual de cada vehículo • Intervalo • Espaciamientos 54 2.2.4.2.1. Volumen de tránsito y tasa de flujo 2.2.4.2.1.1. Volumen: (Cal & Mayor, 2007) Define el volumen de tránsito, como el número de vehículos que pasan por un punto o sección transversal dados, de un carril o de una calzada, durante un periodo determinado de tiempo. La unidad de medida para los vehículos es simplemente “Vehículos”, aunque a menudo se exprese en “vehículos por unidad de tiempo”. Se expresa como: 𝑁 𝑄 = Ecuación 1 𝑇 Dónde: 𝑄 =vehículos que pasan por unidad de tiempo (vehículos/periodo) 𝑁 = número total de vehículos que pasan (vehículos) 𝑇 = periodo determinado (unidades de tiempo) 2.2.4.2.1.2. Volumen horario de máxima demanda (Cal & Mayor, 2007) Define como el máximo número de vehículos que pasan por un punto o sección de un carril de una calzada durante 60 minutos consecutivos. Es el representativo de los periodos de máxima demanda que se pueden presentar durante un día en particular. 2.2.4.2.1.3. Tasa de flujo El (Transportation Research Board, 2010) define como la tasa horaria equivalente al número de vehículos que pasan por un perfil dado o sección de un carril o carretera durante un intervalo dado de tiempo inferior a la hora, que normalmente es de 15 minutos. Existe una distinción entre volumen y la tasa de flujo, el volumen es el número de vehículos observado o que se predice que pasen a través de un punto durante un intervalo de tiempo, mientras que la tasa de flujo represente el número de vehículos que pasan un punto durante un intervalo de tiempo menor a 1h, pero expresado en unidades horarias. Por ejemplo, un volumen de 100 veh observado en un periodo de 15 minutos implica una tasa de flujo de 100 veh dividido por 0.25h, o 400 veh/h. (Transportation Research Board, 2010) El volumen y la tasa de flujo son variables que ayudan a cuantificar la demanda, es decir, el número de vehículos que desean usar un sistema vial durante un periodo especifico de tiempo, típicamente 1h o 15min. El (Transportation Research Board, 2010) 55 2.2.4.2.1.4. Características de los volúmenes de tránsito Los volúmenes de tránsito siempre deben ser considerados como dinámicos, por lo que solamente son precisos para el periodo de duración de los aforos. Sin embargo, debido a que sus variaciones son generalmente rítmicas y repetitivas, es importante tener un conocimiento de sus características, para así programar aforos, relacionar volúmenes en un tiempo y lugar con volúmenes de otro tiempo y lugar, y prever con la debida anticipación la actuación de las fuerzas dedicadas al control del tránsito y labor preventiva, así como las de conservación. (Cal & Mayor, 2007) Por lo tanto, es fundamental, en la planeación y operación de la circulación vehicular, conocer las variaciones periódicas de los volúmenes de tránsito dentro de las horas de máxima demanda, en las horas del día, en los días de la semana y en los meses del año. Aún más, también es importante conocer las variaciones de los volúmenes de tránsito en función de la distribución por carriles, su distribución direccional y su composición. (Cal & Mayor, 2007) 2.2.4.2.1.5. Factor de Hora Punta De acuerdo a (Roess, Prassas, & McShane, 2011) Un volumen horario de máxima demanda no siempre implica que el flujo sea constante durante toda la hora. Esto significa que existen periodos cortos dentro de la hora con tasas de flujo, mucho mayores a las de la hora misma. Se llama factor de la hora de máxima demanda, PHF a la relación entre el volumen horario de máxima demanda, VHMD, y el flujo máximo, qmax, que se presenta durante un periodo dado dentro de dicha hora. Matemáticamente se expresa como: 𝑉𝐻𝑀𝐷 𝑃𝐻𝐹 = 𝑁(𝑞 Ecuación 2 𝑚á𝑥) Dónde: N= número de periodos durante la hora de máxima demanda. Los periodos dentro de la hora de máxima demanda pueden ser de 5, 10 ó 15 minutos, utilizándose este último con mayor frecuencia, en cuyo caso N será igual a 4 El (Transportation Research Board, 2010) añade, si la máxima tasa de flujo en un periodo de 15 minutos ha sido directamente medida en campo, entonces el PHF será igual a 1. 56 2.2.4.2.2. Velocidad El (Transportation Research Board, 2010) define la velocidad como una tasa de movimiento expresada como distancia en la unidad de tiempo, generalmente en kilómetros por hora (km/h) o millas por hora (mi/h). 𝑑 𝑣 = Ecuación 3 𝑡 Dónde: 𝑣 = velocidad (mi/h, km/h) 𝑑 = distancia recorrida (mi o km) 𝑡 = tiempo en recorrer una distancia d (h o s) Para caracterizar la velocidad de una corriente o flujo de tráfico, debe utilizarse un valor representativo, pues existe en general una amplia distribución de las velocidades individuales observadas en ese flujo Varios parámetros de velocidad pueden ser aplicados a una corriente de tránsito. Algunos de ellos son: • Velocidad Media de Recorrido: Es la medida basada en el tiempo de recorrido observado en una longitud conocida de una autopista. Se calcula tomando la longitud de segmento de la vía y dividiéndola entre el promedio del tiempo de recorrido de los vehículos que atraviesan este segmento, incluyendo todos los tiempos de demora por paradas. • Velocidad Media Espacial: Es un término estadístico que indica el promedio de la velocidad basado en el promedio del tiempo de recorrido de los vehículos que cruzan una longitud de una vía. Es denominado así porque el tiempo de recorrido promedio pondera el promedio por el tiempo que cada vehículo gaste en un segmento definido de vía o espacio. • Velocidad Media Temporal: Es el promedio aritmético de las velocidades de los vehículos observados pasando un punto en una vía. Las velocidades individuales de los vehículos son agrupados y promediados aritméticamente. • Velocidad en Flujo Libre: Es El promedio de la velocidad de los vehículos en un segmento de vía medido bajo condiciones de bajo volumen, cuando los conductores son libres conducir a una velocidad deseada y no están restringidos por la presencia de otros vehículos o dispositivos de control de tránsito. 57 • Velocidad Media de Marcha: Es la longitud de un tramo de carreteras dividido por el promedio de la velocidad de marcha de los vehículos que atraviesan este segmento. La velocidad de marcha incluye solo el tiempo en el cual los vehículos estuvieron en movimiento. 2.2.4.3. Distancia de visibilidad Un parámetro correlacionado a la velocidad y al tiempo de percepción son las distancias de visibilidad. De acuerdo al (Ministerio de Transportes y Comunicaciones, 2018) Es la longitud continua hacia adelante de la carretera, que es visible al conductor del vehículo para poder ejecutar con seguridad las diversas maniobras a que se vea obligado o que decida efectuar. En los proyectos se consideran tres distancias de visibilidad: • Visibilidad de parada. • Visibilidad de paso o adelantamiento. • Visibilidad de cruce con otra vía. 2.2.4.3.1.1. Distancia de paso o adelantamiento El (Ministerio de Transportes y Comunicaciones, 2018) Define como la mínima distancia que debe estar disponible, a fin de facultar al conductor del vehículo a sobrepasar a otro que viaja a una velocidad menor, con comodidad y seguridad, sin causar alteración en la velocidad de un tercer vehículo que viaja en sentido contrario y que se hace visible cuando se ha iniciado la maniobra de sobrepaso. Dichas condiciones de comodidad y seguridad se dan cuando la diferencia de velocidad entre los vehículos que se desplazan en el mismo sentido es de 15 km/h y el vehículo que viaja en sentido contrario transita a la velocidad de diseño. La distancia de visibilidad de adelantamiento debe considerarse únicamente para las carreteras de dos carriles con tránsito en las dos direcciones, dónde el adelantamiento se realiza en el carril del sentido opuesto. En la siguiente tabla se presentan distancias mínimas de visibilidad de adelantamiento para carreteras de dos carriles de acuerdo con las normas peruanas. (Ministerio de Transportes y Comunicaciones, 2018) 58 Tabla 1: Mínima distancia de visibilidad de adelantamiento para carreteras de dos carriles Velocidad específica Velocidad del Mínima distancia de visibilidad de Velocidad del en la tangente en la vehículo adelantamiento (m) vehículo que que se efectúa la adelantado adelanta, V (km/h) maniobra (km/h) (km/h) Calculada Redondeada 20 - - 130 130 30 29 44 200 200 40 36 51 266 270 50 44 59 341 345 60 51 66 407 410 70 59 74 482 485 80 65 80 538 540 90 73 88 613 615 100 79 94 670 670 110 85 100 727 730 120 90 105 774 775 130 94 109 812 815 Fuente: (Ministerio de Transportes y Comunicaciones, 2018) 2.2.4.3.2. Densidad (Cal & Mayor, 2007) Definen la densidad como el número de vehículos que ocupan un tramo de longitud dado de un carril o carretera en un instante en particular, promediado entre esta longitud, en unidades generalmente de vehículos por kilómetro (v/km), es un parámetro crítico en la descripción de las operaciones de tráfico. Describe la proximidad entre los vehículos, y refleja la libertad de maniobra dentro de la corriente de tráfico. Figura 25: Densidad o concentración Fuente: (Cal & Mayor, 2007) Es difícil medir directamente la densidad en el campo, pues es necesario contar con un punto elevado desde el que se puedan fotografiar, video- filmar, o divisar tramos de vía de longitud significativa. 59 2.2.5.Capacidad y nivel de servicio 2.2.5.1. Capacidad de la vía Según él (Ministerio de Transportes y Comunicaciones, 2018) se define como el número máximo de vehículos por unidad de tiempo, que pueden pasar por una sección de la vía, bajo las condiciones prevalecientes del tránsito. Normalmente, se expresa como un volumen horario, cuyo valor no debe sobrepasarse a no ser que las condiciones prevalecientes cambien. De acuerdo con él (Transportation Research Board, 2010), las condiciones prevalecientes geométricas, de tránsito y de control definen la capacidad, las cuales deben ser razonablemente uniformes para cualquier segmento de una infraestructura vial. 2.2.5.1.1. Capacidad de una carretera de dos carriles De acuerdo con el (Transportation Research Board, 2010) la capacidad de una carretera de dos carriles en condiciones básicas es 1700 vl/h en una dirección, con un límite de 3.200 vl/h para el total de las dos direcciones. Debido a las interacciones entre los flujos direccionales, cuando se alcanza una capacidad de 1700 vl/h en una dirección, el flujo máximo contrario sería limitado a 1500 vl/h 2.2.5.1.2. Capacidad de segmentos Multicarril La capacidad de un segmento de vía multicarril bajo condiciones de base varía con la velocidad a flujo libre como se muestra en la siguiente tabla: Tabla 2: Capacidad en carreteras multicarril Velocidad a Flujo Libre Capacidad (FFS) mi/h km/h vl/h/c 60 97 2200 55 89 2100 50 80 2000 45 72 1900 Fuente: (Transportation Research Board, 2010) Estos valores representan las normas nacionales. La capacidad varía estocásticamente, y un lugar determinado podría tener un valor mayor o menor. Por lo anterior, la capacidad se refiere a la velocidad de flujo promedio a través de todos los carriles. Así, una vía multicarril con dos carriles en una dirección con 60 km/h de FFS tendría una capacidad esperada 4,400 pc / h. Este flujo no se distribuye uniformemente en los dos carriles. Por lo tanto, un carril podría tener flujos estables superiores que sobrepasen de 2200 vl/h/c. (Transportation Research Board, 2010) 60 2.2.5.2. Condiciones base o condiciones ideales Los procedimientos para determinar la capacidad provienen de fórmulas, tabulaciones o gráficos, que han sido diseñados para condiciones estándar, las cuales deben ser ajustadas para tener en cuenta las condiciones reales que no coinciden, estas condiciones estándar se denominan condiciones base. (Transportation Research Board, 2010) Las condiciones ideales en las cuales se logra la máxima capacidad incluyen: el buen tiempo, buena visibilidad, ningún incidente o accidentes, ninguna zona de trabajo, y no hay defectos en el pavimento que afectarían las operaciones, así como el flujo vehicular solo está compuesto por vehículos ligeros y son conductores familiarizados con la carretera. (Transportation Research Board, 2010) Para carreteras de dos carriles, se ha demostrado que los carriles más estrechos que 3.65m y bermas más estrechas que 1.80m reducen la velocidad, y que también pueden aumentar el Porcentaje de tiempo usado viajando en colas (PTSF), así como la presencia de zonas de no rebase. (Transportation Research Board, 2010) En carreteras multicarril las características tales como el ancho del carril, un espacio lateral total (TLC), tipo de mediana y la densidad de punto de acceso tendrá un impacto en la velocidad a flujo libre (FFS) de la instalación. (Transportation Research Board, 2010) 2.2.5.3. Nivel de servicio Para medir la calidad del flujo vehicular se usa el concepto de nivel de servicio. Es una medida cualitativa que describe las condiciones de operación de un flujo vehicular, y de su percepción por los motoristas y/o pasajeros. Estas condiciones se describen en términos de factores tales como la velocidad y el tiempo de recorrido, la libertad de maniobras, la comodidad, la conveniencia y la seguridad vial (Cal & Mayor, 2007) El (Ministerio de Transportes y Comunicaciones, 2018) de acuerdo a La metodología desarrollada por el TRB define cuatro Niveles de Servicio (A, B, C y D). Cuando la carretera opera a capacidad se habla de Nivel E y cuando se tiene flujo forzado se le denomina Nivel F. • Nivel A: Corresponde a las condiciones de libre flujo vehicular. Las maniobras de conducción no son afectadas por la presencia de otros vehículos y están condicionadas únicamente por las características geométricas de la carretera y las decisiones del conductor. Este nivel de servicio ofrece comodidad física y psicológica al conductor. 61 Las interrupciones menores para circular son fácilmente amortiguadas sin que exijan un cambio en la velocidad de circulación. • Nivel B: Indica condiciones buenas de libre circulación, aunque la presencia de vehículos que van a menor velocidad puede influir en los que se desplazan más rápido. Las velocidades promedio de viaje son las mismas que en el nivel A, pero los conductores tienen menor libertad de maniobra. Las interrupciones menores son todavía fácilmente absorbibles, aunque los deterioros locales del nivel de servicio pueden ser mayores que en el nivel anterior. • Nivel C: En este nivel, la influencia de la densidad de tráfico en la circulación vehicular determina un ajuste de la velocidad. La capacidad de maniobra y las posibilidades de adelantamiento se ven reducidas por la presencia de grupos de vehículos. En las carreteras de varios carriles con velocidades de circulación mayores a 80 Km/h, se reducirá el libre flujo sin llegar a la detención total. Las interrupciones menores pueden causar deterioro local en el nivel de servicio y se formarán colas de vehículos ante cualquier interrupción significativa del tráfico. • Nivel D: La capacidad de maniobra se ve severamente restringida, debido a la congestión del tránsito que puede llegar a la detención. La velocidad de viaje se reduce por el incremento de la densidad vehicular, formándose colas que impiden el adelantamiento a otros vehículos. Solo las interrupciones menores pueden ser absorbibles, sin formación de colas y deterioro del servicio. • Nivel E: La intensidad de la circulación vehicular se encuentra cercana a la capacidad de la carretera. Los vehículos son operados con un mínimo de espacio entre ellos, manteniendo una velocidad de circulación uniforme. Las interrupciones no pueden ser disipadas de inmediato y frecuentemente causan colas, que ocasionan que el nivel de servicio se deteriore hasta llegar al nivel F. Para el caso de las carreteras de varios carriles con velocidad de flujo libre entre 70 y 100 km/h, los vehículos desarrollan velocidades menores, que son variables e impredecibles. • Nivel F: En este nivel, el flujo se presenta forzado y de alta congestión, lo que ocurre cuando la intensidad del flujo vehicular (demanda) llega a ser mayor que la capacidad de la carretera. Bajo estas condiciones, se forman colas en las que se experimenta periodos cortos de movimientos seguidos de paradas. Debe notarse que el nivel F se emplea para caracterizar tanto el punto de colapso, como las condiciones de operación dentro de la cola vehicular. 62 Figura 26: Nivel de servicio A y B Fuente: (Transportation Research Board, 2010) Figura 27: Nivel de servicio C y D Fuente: (Transportation Research Board, 2010) Figura 28: Nivel de servicio E y F Fuente: (Transportation Research Board, 2010) 2.2.5.4. Medidas de eficacia Para cada tipo de vía, los niveles de servicio se determinan en función de uno o varios parámetros que son los que mejor describen la calidad operativa del tipo de vía en estudio. Si bien el concepto de nivel de servicio intenta abarcar un gran abanico de condiciones de 63 funcionamiento, las limitaciones en la toma de datos y en su disponibilidad hacen poco práctico el tratamiento de todos los parámetros operativos en todos los tipos de vía. Los parámetros seleccionados para definir los niveles de servicio en cada tipo de vía se denominan “medidas de eficacia”, y representan las medidas disponibles que mejor describen la calidad de funcionamiento del tipo de estructura o vía en estudio. (Transportation Research Board, 2010) Tabla 3: Medidas de eficacia para la definición de nivel de servicio TIPO DE VÍA MEDIDA DE EFICACIA Autopistas Segmentos básicos de autopista Densidad (vl/km/c) Tramo de trenzado Velocidad media de recorrido (km/h) Intersecciones de ramales Intensidades (vl/h) Carreteras multicarril Densidad (vl/km/c) Carreteras de dos carriles Demora porcentual (%) Velocidad Media de recorrido (km/h) Intersecciones semaforizadas Demora media individual en parada (sg/vl) Intersecciones no semaforizadas Capacidad en reserva (vl/h) Arterias Velocidad media de recorrido (km/h) Transporte colectivo Factor de carga (pers/asiento) Peatones Espacio (m2/pt) Fuente: (Transportation Research Board, 2010) 2.2.5.4.1. Medidas de eficacia en Carreteras de dos carriles El (Transportation Research Board, 2010) describe que debido a la gran cantidad de situaciones en las que las carreteras de dos carriles se pueden encontrar, se incorporan en la metodología del HCM 2010, tres medidas de la eficacia para determinar niveles de servicio para automóviles. 1. Velocidad promedio de viaje (Average Travel Speed, ATS): Refleja la movilidad en una carretera de dos carriles. Se define como la longitud del tramo de carretera dividido por el promedio del tiempo de viaje que tomar recorrer este segmento. 2. Porcentaje de tiempo usado viajando en colas (Percent Time Spent Following, PTSF): Representa la libertad de maniobra, el confort y la conveniencia del viaje. Es el promedio del porcentaje de tiempo que los vehículos deben viajar en colas detrás de los vehículos más lentos debido a la incapacidad de adelantar. Debido a que esta característica es difícil de medir en el campo, una medida sustitutiva es el porcentaje de vehículos que circulen a menos de 3,0 segundos en un lugar representativo en el segmento de la carretera, este parámetro también representa el porcentaje aproximado de los vehículos que viajan en colas. 64 3. Porcentaje de la velocidad a flujo libre (Percent of Free Flow Speed , PFFS) representa la capacidad de los vehículos para viajar cerca o en el límite de velocidad. En carreteras Clase I de dos carriles, la velocidad y la demora por restricciones de paso son importantes para los conductores. Por lo tanto, en estas carreteras, el nivel de servicio se define en términos de ATS y PTSF. En carreteras Clase II, la velocidad de desplazamiento no es un tema importante para los conductores. Por lo tanto, en estas carreteras, el nivel de servicio se define únicamente en términos de PTSF. En carreteras Clase III, no se espera altas velocidades. Debido a que a longitud de tramos es generalmente corta, las restricciones de paso tampoco son una preocupación importante. En estos casos, a los conductores les gustaría desplazarse a velocidad constante o cerca del límite de velocidad. Por lo tanto, en estas carreteras, se utiliza el porcentaje de velocidad a flujo libre (PFFS) para definir los niveles de servicio (Transportation Research Board, 2010) Además (Transportation Research Board, 2010) agrega que debido a que las expectativas de los conductores y las características de las tres categorías de carreteras de dos carriles son muy diferentes, es difícil proporcionar una única definición de las condiciones de operación en cada nivel de servicio. Sin embargo, dos características tienen un impacto significativo en las operaciones reales y las percepciones del servicio del conductor: • Capacidad de adelantamiento: Debido a que las maniobras de paso en carreteras de dos carriles se desarrollan en el carril de la dirección opuesta de flujo, la posibilidad de paso se limita al porcentaje del flujo opuesto y a la distribución de brechas en el flujo opuesto. • Demanda de adelantamiento: Así como la formación de pelotones y el incremento de demoras por adelantamiento (PTSF) aumenta en una dirección dada, la demanda de maniobras de adelantamiento aumenta. Así como aumenta el número de conductores en un pelotón detrás de un vehículo lento, ellos desearán realizar más maniobras de adelantamiento. Ambas la capacidad de adelantamiento y la demanda de paso se relacionan con los porcentajes de flujo. Si el flujo en ambas direcciones aumenta, se establece una tendencia difícil: Así como la demanda de adelantamiento aumenta, la capacidad de adelantamiento disminuye (Transportation Research Board, 2010) 65 2.2.6.Transito futuro De acuerdo con (Ministerio de Transportes y Comunicaciones, 2018) Una carretera debe estar diseñada para soportar el volumen de tráfico que es probable que ocurra en la vida útil del proyecto. No obstante, el establecimiento de la vida útil de una carretera requiere la evaluación de las variaciones de los principales parámetros en cada segmento de la misma, cuyo análisis reviste cierta complejidad por la obsolescencia de la propia infraestructura o inesperados cambios en el uso de la tierra, con las consiguientes modificaciones en los volúmenes de tráfico, patrones, y demandas. La definición geométrica de las nuevas carreteras, o en el caso de mejoras en las ya existentes, no debe basarse únicamente en el volumen de tránsito actual, sino que debe considerar, el volumen previsto que va a utilizar esta instalación en el futuro. De esta forma, deberán establecerse los volúmenes de tránsito presentes en el año de puesta en servicio del proyecto y aquellos correspondientes al año horizonte de diseño. Ello, además de fijar algunas características del proyecto, permite eventualmente, elaborar un programa de construcción por etapas. (Transportation Research Board, 2010) A continuación, se establece la metodología para el estudio de la demanda de tránsito: 𝑃𝑓 = 𝑃𝑜(1 + 𝑇 𝑛 𝑐) Ecuación 4 Dónde: 𝑃𝑓 = Tránsito Futuro (veh/h) 𝑃𝑜= Tránsito inicial (veh/h) 𝑇𝑐= Tasa de crecimiento anual por tipo de vehículo 𝑛 = Año a estimar La proyección debe también dividirse en dos partes. Una proyección para vehículos ligeros que crecerá aproximadamente al ritmo de la tasa de crecimiento de la población y una proyección de vehículos pesados que crecerá aproximadamente con la tasa de crecimiento de la economía. Ambos índices de crecimiento correspondientes a la región que normalmente cuenta con datos estadísticos de estas tendencias. (Transportation Research Board, 2010) 66 2.2.6.1. Tasa de crecimiento de la población De acuerdo al censo nacional realizado en el 2017 (INEI, 2018) determino la siguiente tasa de crecimiento poblacional de acuerdo a la región: Tabla 4: Tasa de crecimiento promedio anual de la población censada según departamento Departamento 1940-1961 1961-1972 1972-1981 1981-1993 1993-2007 2007-2017 Total 2,2 2,9 2,5 2,2 1,5 0,7 Amazonas 2,9 4,6 3,0 2,4 0,8 0,1 Áncash 1,5 2,0 1,4 1,2 0,8 0,2 Apurímac 0,5 0,6 0,5 1,4 0,4 0,0 Arequipa 1,9 2,9 3,2 2,2 1,6 1,8 Ayacucho 0,6 1,0 1,1 -0,2 1,5 0,1 Cajamarca 2,0 1,9 1,2 1,7 0,7 -0,3 Callao 4,6 3,8 3,6 3,1 2,2 1,2 Cusco 1,1 1,4 1,7 1,8 0,9 0,3 Huancavelica 1,0 0,8 0,5 0,9 1,2 -2,7 Huánuco 1,6 2,1 1,6 2,7 1,1 -0,6 Ica 2,9 3,1 2,2 2,2 1,6 1,8 Junín 2,1 2,7 2,2 1,6 1,2 0,2 La Libertad 2,0 2,8 2,5 2,2 1,7 1,0 Lambayeque 2,8 3,8 3,0 2,6 1,3 0,7 Lima 4,4 5,0 3,5 2,5 2,0 1,2 Loreto 2,8 2,9 2,8 3,0 1,8 -0,1 Madre de Dios 5,4 3,3 4,9 6,1 3,5 2,6 Moquegua 2,0 3,4 3,5 2,0 1,6 0,8 Pasco 2,0 2,3 2,0 0,5 1,5 -1,0 Piura 2,4 2,3 3,1 1,8 1,3 1,0 Puno 1,1 1,1 1,5 1,6 1,1 -0,8 San Martín 2,6 3,0 4,0 4,7 2,0 1,1 Tacna 2,9 3,4 4,5 3,6 2,0 1,3 Tumbes 3,7 2,9 3,4 3,4 1,8 1,2 Ucayali 6,8 5,9 3,4 5,6 2,2 1,4 Fuente: (INEI, 2018) 67 2.2.6.2. Tasa de crecimiento de la economía El (INEI, 2018) determino la tasa de crecimiento del PBI según departamentos cada año, y en la siguiente tabla presenta un promedio del crecimiento anual cada 5 años Tabla 5: Crecimiento del Producto bruto interno por años Departamentos 2008-2012 2013-2017 Amazonas 7.5 2.9 Ancash 2.5 2.1 Apurímac 3.3 37.1 Arequipa 5.4 7.3 Ayacucho 8.6 4.0 Cajamarca 6.8 -0.7 Cusco 10.3 4.2 Huancavelica 4.9 1.4 Huánuco 6.5 5.9 Ica 8.4 4.5 Junín 3.2 7.0 La Libertad 5.1 2.1 Lambayeque 7.3 3.0 Lima 6.9 3.5 Loreto 3.6 -0.3 Madre de Dios 1.6 5.2 Moquegua 0.9 2.3 Pasco -2.2 1.8 Piura 6.2 1.8 Puno 5.6 4.1 San Martín 7.8 4.6 Tacna 1.6 3.6 Tumbes 8.6 1.1 Ucayali 5.0 1.9 Valor Agregado Bruto 6.0 3.6 Impuestos a los Productos 8.3 4.1 Derechos de Importación 11.7 -3.6 Producto Bruto Interno 6.2 3.6 Fuente: (INEI, 2018) 68 2.2.7.Tráfico generado por el Aeropuerto Internacional Chinchero. Como indica (Ortúzar & Willumsen, 2008) la planificación de transporte contemporáneo requiere de profesionales muy bien cualificados, motivo por el cual para determinar el volumen vehicular se optó por utilizar los datos determinados por la empresa ALG Transportation infraestructure & Logistic, la cual brinda consultoría multidisciplinar sobre administración pública, de negocios, ingeniería, modelamiento de tránsito, operaciones, economía y sistemas de información, con 25 años de trayectoria y más de 1000 proyectos en 35 países. (ALG Transporation Infraestructure & Logistics, 2019) 2.2.7.1. Metodología de previsiones de demanda de tráfico de vehículos La estimación de la demanda viaria se ha realizado en base a las previsiones de pasajeros del nuevo aeropuerto para el día de diseño: un día de la semana tipo del mes más ocupado del año (agosto 2012). Este día de diseño corresponde al 95% percentil de la distribución anual de 2012; habiendo en dicho año solo 14 días en que se supera ese tráfico. Para cada uno de los 4 tipos de vehículos considerados (auto particular, taxi, combi/micro y bus discrecional) se han calculado el número de usuarios a partir de las previsiones de pasajeros en la hora programada de los vuelos y en función del reparto modal. El traslado del aeropuerto de Cusco, desde su actual ubicación urbana a su nueva ubicación a 29 kilómetros del casco urbano, supondrá una modificación del reparto modal fruto de los distintos tiempos de accesos y su coste. Se considera que disminuirá el tráfico de taxi, ya que su coste por carrera (40 a 45 minutos) puede estar en torno a los 60 PEN (actualmente una carrera de Cusco a Chinchero cuesta 40 PEN), suponiendo un incremento del doble del coste actual (30 PEN). En contrapartida aumentará la cuota modal los modos privados como el auto y la combi/micro. Además, se hará necesaria la implantación de un servicio de bus regular de calidad, que una el aeropuerto con el casco urbano de Cuzco. El cálculo de vehículos se realiza aplicando los factores de ocupación media determinados con la encuesta de movilidad de los pasajeros del aeropuerto actual. La estimación de la demanda vehicular se ha realizado para tres horizontes temporales: • 2021 - Puesta en servicio del aeropuerto • 2030 – Capacidad para 4.5 Mpax • 2060 – Capacidad para 6 Mpax 69 Los siguientes diagramas muestran la demanda según las horas en cada año proyectado. Figura 29: Demanda horaria de tráfico en el aeropuerto en 2021 Fuente: (ALG Transportation Infraestructure & Logistics, 2013) Figura 30: Demanda horaria de tráfico en el aeropuerto en 2030 Fuente: (ALG Transportation Infraestructure & Logistics, 2013) 70 Figura 31: Demanda horaria de tráfico en el aeropuerto en 2060 Fuente: (ALG Transportation Infraestructure & Logistics, 2013) El tráfico generado por los pasajeros tiene una punta de demanda muy marcada de 6:00 a 7:00, provocada por: • La punta de vuelos de salida a primera hora para poder enlazar en el día con otros destinos nacionales e internacionales. • La asimetría de vuelos de llegada y salida produce que una cantidad importante de taxis tengan que regresar vacíos a Cusco, ya que se supera la capacidad de la parrilla y el tiempo de espera en ella es elevado. 71 Tabla 6: Demanda horaria de tráfico generado por el AICC en 2021 Hora Taxi Auto Micro Bus Discrecional Bus Regular Sub Total Total Entradas Salidas Entradas Salidas Entradas Salidas Entradas Salidas Entradas Salidas Entradas Salidas 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 3 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 4 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 5 97 42 43 9 27 5 6 3 4 4 177 63 240 6 142 142 135 90 82 55 17 11 4 4 380 302 682 7 85 95 110 106 67 65 14 13 4 4 280 283 563 8 124 124 52 101 32 62 7 13 4 4 219 304 523 9 44 58 69 53 42 33 9 7 4 4 168 155 323 10 74 69 42 67 26 41 5 8 4 4 151 189 340 11 55 31 58 43 35 26 7 5 4 4 159 109 268 12 43 43 51 49 31 30 6 6 4 4 135 132 267 13 44 44 61 50 37 31 8 6 4 4 154 135 289 14 42 57 55 69 34 42 7 9 4 4 142 181 323 15 55 49 60 47 36 28 8 6 4 4 163 134 297 16 112 100 51 59 31 36 6 7 4 4 204 206 410 17 95 95 74 68 45 41 9 9 4 4 227 217 444 18 51 51 66 65 40 39 8 8 4 4 169 167 336 19 77 87 84 77 51 47 11 10 4 4 227 225 452 20 96 96 24 66 15 40 3 8 4 4 142 214 356 21 0 27 0 16 0 10 0 2 4 4 4 59 63 22 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 23 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Total 1,236 1,210 1,035 1,035 631 631 131 131 68 68 3,101 3,075 6,176 Fuente: (ALG Transportation Infraestructure & Logistics, 2013) 71 72 Tabla 7: Demanda horaria de tráfico generado por el AICC en 2030 Hora Taxi Auto Micro Bus Discrecional Bus Regular Sub Total Total Entradas Salidas Entradas Salidas Entradas Salidas Entradas Salidas Entradas Salidas Entradas Salidas 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 3 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 4 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 5 115 42 55 18 34 12 7 3 4 4 215 79 294 6 206 206 193 111 117 67 24 14 4 4 544 402 946 7 108 128 129 148 78 90 16 19 4 4 335 389 724 8 134 134 108 120 66 73 14 15 4 4 326 346 672 9 114 114 72 107 44 65 9 13 4 4 243 303 546 10 74 74 46 70 28 43 6 9 4 4 158 200 358 11 79 59 85 58 52 35 11 7 4 4 231 163 394 12 81 82 103 77 63 47 13 10 4 4 264 220 484 13 91 90 76 91 46 55 10 11 4 4 227 251 478 14 54 62 54 84 33 51 7 11 4 4 152 212 364 15 73 60 74 57 45 35 9 7 4 4 205 163 368 16 107 91 71 79 43 48 9 10 4 4 234 232 466 17 112 112 94 74 57 45 12 9 4 4 279 244 523 18 63 63 75 84 46 51 9 11 4 4 197 213 410 19 68 88 91 84 55 51 11 11 4 4 229 238 467 20 105 105 37 74 23 45 5 9 4 4 174 237 411 21 29 45 0 27 0 17 0 3 4 4 33 96 129 22 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 23 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Total 1,613 1,555 1,363 1,363 830 830 172 172 68 68 4,046 3,988 8,034 Fuente: (ALG Transportation Infraestructure & Logistics, 2013) 72 73 Tabla 8: Demanda horaria de tráfico generado por el AICC en 2060 Hora Taxi Auto Micro Bus Discrecional Bus Regular Sub Total Total Entradas Salidas Entradas Salidas Entradas Salidas Entradas Salidas Entradas Salidas Entradas Salidas 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 3 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 4 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 5 130 51 63 22 40 13 9 3 4 4 246 93 339 6 251 251 227 130 138 79 29 16 4 4 649 480 1129 7 135 155 165 178 101 108 21 22 4 4 426 467 893 8 179 179 118 147 72 90 15 19 4 4 388 439 827 9 131 131 83 117 50 71 10 15 4 4 278 338 616 10 80 88 60 85 36 52 8 11 4 4 188 240 428 11 84 57 93 66 57 40 12 8 4 4 250 175 425 12 92 92 115 84 70 51 14 11 4 4 295 242 537 13 103 105 82 103 50 63 10 13 4 4 249 288 537 14 69 69 66 95 40 58 8 12 4 4 187 238 425 15 93 76 84 65 51 40 11 8 4 4 243 193 436 16 129 113 88 95 53 58 11 12 4 4 285 282 567 17 127 127 106 88 65 54 13 11 4 4 315 284 599 18 101 101 106 100 64 61 13 13 4 4 288 279 567 19 90 110 129 112 79 68 16 14 4 4 318 308 626 20 149 149 53 108 32 66 7 14 4 4 245 341 586 21 57 73 0 43 0 26 0 5 4 4 61 151 212 22 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 23 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Total 2,000 1,927 1,638 1,638 998 998 207 207 68 68 4,911 4,838 9,749 Fuente: (ALG Transportation Infraestructure & Logistics, 2013) 73 74 La necesidad de ampliación del aeropuerto, y su techo de pasajeros, vendrá condicionado por el aumento de los visitantes del valle sagrado de Urubamba. Por ello, y favorecido por la ubicación del nuevo aeropuerto AICC, se prevé que en el futuro se desarrolle una mayor oferta hotelera en el valle de Urubamba; por lo que parte de los pasajeros del aeropuerto accederán a él directamente desde o hacia establecimiento hoteleros situados en dicho valle de Urubamba. Así, se ha considerado la hipótesis que el tráfico generado por el aeropuerto que se dirigirá hacia el valle de Urubamba se irá incrementando progresivamente hasta alcanzar el 30% en el horizonte 2060 Tabla 9: Distribución del tráfico aéreo del AICC por destino Horizonte AICC-Cusco AICC-Urubamba 2021 90% 10% 2030 80% 20% 2060 70% 30% Fuente: (ALG Transportation Infraestructure & Logistics, 2013) Teniendo en cuenta el reparto del tráfico del AICC, se ha calculado la demanda horaria de dichas vías para los 3 horizontes de diseño. Tabla 10: Distribución horaria del tráfico en el eje viario Cusco-Urubamba en el horizonte 2021 Trafico originado en el AICC Hora Total Destino Cusco Destino Urubamba 0 0 0 0 1 0 0 0 2 0 0 0 3 0 0 0 4 0 0 0 5 241 217 24 6 683 615 68 7 562 506 56 8 521 469 52 9 321 289 32 10 342 308 34 11 269 242 27 12 267 241 27 13 289 260 29 14 322 290 32 15 296 267 30 16 410 369 41 17 445 401 45 18 338 304 34 19 451 406 45 20 355 320 36 21 63 57 6 22 0 0 0 23 0 0 0 Fuente: (ALG Transportation Infraestructure & Logistics, 2013) 75 Tabla 11: Distribución horaria del tráfico en el eje viario Cusco-Urubamba en el horizonte 2030 Trafico originado en el AICC Hora Total Destino Cusco Destino Urubamba 0 0 0 0 1 0 0 0 2 0 0 0 3 0 0 0 4 0 0 0 5 297 237 59 6 946 757 189 7 724 579 145 8 671 537 134 9 546 437 109 10 358 286 72 11 393 314 79 12 483 386 97 13 478 382 96 14 363 290 73 15 368 295 74 16 468 374 94 17 522 417 104 18 410 328 82 19 466 373 93 20 412 329 82 21 130 104 26 22 0 0 0 23 0 0 0 Fuente: (ALG Transportation Infraestructure & Logistics, 2013) Tabla 12: Distribución horaria del tráfico en el eje viario Cusco-Urubamba en el horizonte 2060 Trafico originado en el AICC Hora Total Destino Cusco Destino Urubamba 0 0 0 0 1 0 0 0 2 0 0 0 3 0 0 0 4 0 0 0 5 337 236 101 6 1,128 790 339 7 893 625 268 8 826 578 248 9 617 432 185 10 428 299 128 11 426 299 128 12 538 376 161 13 537 376 161 14 425 298 128 15 436 305 131 16 566 396 170 17 601 421 180 18 567 397 170 19 625 437 187 20 585 409 175 21 213 149 64 22 0 0 0 23 0 0 0 Fuente: (ALG Transportation Infraestructure & Logistics, 2013) 76 2.2.8. Metodología del HCM 2010 para Carreteras de dos carriles 2.2.8.1. Alcance de la metodología De acuerdo con el (Transportation Research Board, 2010) La presente metodología desarrolla un análisis operacional para tramos de carreteras de dos carriles, donde ambas direcciones pueden ser analizadas por separado para obtener una estimación completa de las condiciones de funcionamiento, la cual aborda el análisis de: • Tramos direccionales en terreno general (plano u ondulado), • Tramos direccionales en pendientes específicas, • Tramos direccionales incluyendo carriles de adelantamiento. Para este análisis todo tramo en terreno montañoso, y los que tengan más del 3% de pendiente en una longitud mayor a 970 m (0,60 millas), debe ser analizado como pendiente específica. La metodología es generalmente utilizada para determinar los niveles de servicio en un tramo direccional uniforme mediante la estimación de las medidas de eficacia que definen los niveles de servicio, velocidad promedio de viaje, porcentaje de tiempo usado viajando en colas, y porcentaje de la velocidad a flujo libre (ATS, PTSF, PFFS). (Transportation Research Board, 2010) 2.2.8.2. Limitaciones de la metodología De acuerdo con el (Transportation Research Board, 2010) en esta metodología no se incluye a carreteras de dos carriles con intersecciones semaforizadas, ni carreteras de dos carriles en áreas urbanas y suburbanas con múltiples intersecciones semaforizadas con dos o menos millas de distancia entre ellas (3,22 km o menos.). 2.2.8.3. Procedimiento Metodológico En la Figura 32 el flujograma ilustra los pasos básicos en la metodología para carreteras de dos carriles. Debido a que las tres clases de carreteras utilizan diferentes medidas de eficacia para determinar los niveles de servicio, no se aplican todos los pasos a cada clase de carretera. Se debe tener en cuenta que, en la etapa computacional, para la estimación de la Velocidad promedio de viaje ATS se aplica sólo a las carreteras Clase I y Clase III, mientras que el paso para estimar el porcentaje de tiempo usado viajando en colas (PTSF) se aplica sólo a carreteras Clase I y II. El paso para la estimación del porcentaje de la velocidad a flujo libre (PFFS) se aplica sólo a la Clase III. (Transportation Research Board, 2010) 77 Figura 32: Flujograma de metodología del HCM 2010 para carreteras de dos carriles Paso 1: Ingreso de Datos Clase I Clase II Clase III Paso 2: Determinación de la velocidad a flujo libre (FFS) Paso 3: Ajuste del volumen de demanda Paso 3: Ajuste del volumen de demanda para determinar la velocidad promedio para determinar la velocidad promedio de viaje (ATS) de viaje (ATS) Paso 4: Cálculo de la velocidad Paso 4: Cálculo de la velocidad promedio de viaje (ATS) promedio de viaje (ATS) Paso 5: Ajuste del volumen de demanda para determinar el porcentaje de tiempo usado viajando en colas (PTSF) Paso 6: Cálculo del porcentaje de tiempo usado viajando en colas, PTSF. Paso 7: Cálculo del porcentaje de la velocidad a flujo libre, PFFS Paso 8: Determinar el Nivel de Servicio y la Capacidad Fuente: (Transportation Research Board, 2010) 2.2.8.3.1. Paso 1: Datos de Ingreso La Tabla 13 enumera la información que debe estar disponible para poder analizar un tramo de carretera de dos carriles. (Transportation Research Board, 2010) 78 2.2.8.3.1.1. Datos de entrada necesarios y valores por defecto Como describe el (Transportation Research Board, 2010) La Tabla 13 también contiene valores sugeridos por defecto para su uso cuando la información del tramo en estudio no está disponible. Sin embargo, se advierte, que cada uso de un valor por defecto en lugar de una variable medida en campo del tramo específico hace que los resultados del análisis sean más aproximados y menos relacionados con las condiciones específicas que describen el sitio de estudio. Los valores predeterminados deben usarse sólo cuando no se pueden realizar las mediciones de campo. El uso de algunos valores por defecto es menos problemático que otros, por ejemplo, el ancho de carril y bermas de 3.66 y 1.83 metros (12 y 6 pies), respectivamente, son comunes, sobre todo en carreteras Clase I. Una evaluación general de terreno suele ser sencilla y sólo requiere el conocimiento general de la zona a través de la cual se desarrolla la carretera. Las densidades de puntos de acceso son más difíciles y tienden a variar ampliamente de forma, sitio por sitio. Estimar el porcentaje zonas de prohibición de paso sobre la base de una evaluación generalizada de terreno es también difícil, ya que los detalles de la alineación vertical y horizontal pueden tener un impacto significativo en este factor. (Transportation Research Board, 2010) La velocidad a flujo libre (FFS) se mide mejor en el lugar o en un sitio similar. Mientras que los ajustes a una velocidad básica a flujo libre (BFFS) se proporcionan como parte de la metodología, no se da una orientación firme de cómo se determina el BFFS. Las sugerencias por defecto del cuadro son muy aproximadas. (Transportation Research Board, 2010) En términos de los datos de demanda, el período de análisis por recomendación del HCM es de 15 min (aunque pueden ser examinados períodos más largos). El factor de hora pico (PHF) es típico, pero podría variar significativamente en función de las características locales de generación de viajes. (Transportation Research Board, 2010) La división direccional se observa mejor directamente ya que puede variar ampliamente con el tiempo, incluso en el mismo lugar. La recomendación por defecto para la presencia de vehículos pesados es también altamente aproximada. Este factor varía ampliamente con las condiciones locales. (Transportation Research Board, 2010) Como es el caso con todos los valores por defecto, estos valores deben ser utilizados con cuidado, y sólo cuando los datos específicos del sitio no pueden ser adquiridos por algún motivo razonable. (Transportation Research Board, 2010) 79 Tabla 13: Datos de entrada necesarios por el HCM 2010 en carreteras de dos carriles Datos Necesarios Valores Recomendados por Defecto Datos Geométricos Clasificación de Carretera Debe ser seleccionada apropiadamente Ancho de Carril 3.66 m (12 ft) Ancho de Berma 1.83 m (6 ft) Densidad del punto de Acceso Clase I y II : 8/mi , Clase III: 16/mi Terreno Plano u Ondulado Porcentaje de zona de no rebase Plano: 20% Ondulado :40% Escarpado: 80% Velocidad de Diseño Límite de velocidad + 16.09 km/h (10 mi/h) Longitud de Carril de Paso (Solo si presenta) Debe ser específico del sitio Datos de Transito Volumen Horario de Vehículos Debe ser específico del sitio Duración del periodo de análisis 15 min (0.25 h) Factor de Hora Punta 0.88 División direccional 60/40 Porcentaje de Vehículos Pesados 6% Camiones Fuente: (Transportation Research Board, 2010) 2.2.8.3.2. Paso 2: Determinación de la velocidad a flujo libre (FFS) Un paso clave en el análisis de carreteras de dos carriles es la determinación de la velocidad a flujo libre (FFS) del tramo. Existen tres formas para determinarlo. 2.2.8.3.2.1. Medición directa en campo Es preferible realizar la medición directa de campo en el tramo de carretera. Las medidas se deben tomar sólo en la dirección analizada; si es necesario analizar ambas direcciones, se deben analizar y tomar datos en cada dirección. Cada medición direccional debe basarse en una muestra aleatoria de por lo menos 100 velocidades de vehículos. El FFS puede medirse directamente como la velocidad media bajo condiciones de baja demanda (es decir, cuando el flujo vehicular en ambos sentidos es menor o igual a 200 veh/h). Si no se puede realizar la medición directa en campo, se puede utilizar los datos de un tramo similar (la misma clase carretera, el mismo límite de velocidad, ambiente similar, etc.) (Transportation Research Board, 2010) 2.2.8.3.2.2. Medición directa en campo con altos flujos vehiculares (Transportation Research Board, 2010) Indique que én algunas carreteras, puede ser difícil o imposible observar menos de 200 veh/h. En tales casos, la muestra de la velocidad se puede tomar con flujos mayores y realizar un ajuste. Se realiza el mismo método de muestreo: donde cada dirección se observa por separado, Cada dirección debe incluir al menos 100 velocidades observadas, donde la velocidad media se ajusta con la Ecuación 5: 80 𝑣 𝐹𝐹𝑆 = 𝑆𝐹𝑀 + 0.00776 ( ) 𝑓 Ecuación 5 ℎ𝑣,𝐴𝑇𝑆 Dónde: 𝐹𝐹𝑆 = Velocidad a flujo libre (mi/h); 𝑆𝐹𝑀= Promedio de velocidad de la muestra (v >200 vh/h) (mi/h); 𝑣 = volumen de demanda total, en ambas direcciones, durante el período de mediciones de velocidad (veh/h); y 𝑓ℎ𝑣,𝐴𝑇𝑆= Factor de ajuste por vehículos pesados para (ATS), de la Ecuación 8 o la Ecuación 9 2.2.8.3.2.3. Estimación de la velocidad a flujo libre (FFS) La velocidad a flujo libre se puede estimar indirectamente si no se dispone de datos de campo. Este es un mayor desafío en las carreteras de dos carriles que en otros tipos de vías de flujo ininterrumpido. La FFS en las carreteras de dos carriles cubre una gama significativa, desde un mínimo de 72 km/h (45 mi/h) hasta un máximo de 112 km/h (70 mi/h). (Transportation Research Board, 2010) Para estimar la FFS, el analista debe caracterizar las condiciones de funcionamiento de la carretera en términos de una velocidad base a flujo libre (Basic Free Flow Speed, BFFS) que refleja la naturaleza del tráfico y el alineamiento de la carretera. Desafortunadamente, debido al amplio margen de velocidades que se producen y la importancia de factores locales y regionales que influyen en la velocidad deseada por el conductor, es poca la orientación sobre la estimación de los BFFS que se puede dar. (Transportation Research Board, 2010) Las estimaciones de BFFS pueden desarrollarse sobre la base de datos de velocidad y conocimientos locales de las condiciones de operación en carreteras similares. Como se detallará adelante, una vez que la BFFS se determina, se deben realizar ajustes por anchos de carril, berma y por la densidad de puntos de acceso no semaforizados para estimar la velocidad a flujo libre (FFS). (Transportation Research Board, 2010) Conceptuando, la velocidad base a flujo libre (BFFS) es la velocidad esperada de acuerdo a las características de la vía, alineamiento horizontal y vertical, anchos de carril, berma y donde no se presenten puntos de acceso a la carretera. Por lo tanto, la velocidad de diseño de la carretera podría ser un estimador aceptable de la BFFS, ya que se basa principalmente en el 81 alineamiento horizontal y vertical. Los límites de velocidad pueden no reflejar las condiciones actuales o deseos del conductor. Una estimación aproximada de BFFS podría ser tomado como la velocidad límite más 16 km/h (10 mi/h). (Transportation Research Board, 2010) Una vez que se determina la BFFS, el FFS real puede estimarse como sigue: 𝐹𝐹𝑆 = 𝐵𝐹𝐹𝑆 − 𝑓𝐿𝑆 − 𝑓𝐴 Ecuación 6 Donde: 𝐹𝐹𝑆 = Velocidad a flujo libre (mi/h) 𝐵𝐹𝐹𝑆 = Velocidad a flujo libre base (mi/h) 𝑓𝐿𝑆 = Factor de ajuste por ancho de carril y de berma 𝑓𝐴 = Factor de ajuste por densidad de puntos de acceso Cuando se utilizan las mediciones de campo para estimar la velocidad a flujo libre FFS, las aproximaciones y las técnicas de muestreo deben aplicarse. Los factores de ajuste para utilizar en la Ecuación 6 se encuentran en la Tabla 14 (carril y ancho de bermas) y en la Tabla 15 (densidad de puntos de acceso). Tabla 14: Factor de ajuste para ancho de carril y de berma (fls) Ancho de Berma (ft) Ancho de Carril (ft) ≥ 0 < 2 ≥ 9 < 10 ≥ 9 < 10 ≥ 9 < 10 ≥ 9 < 10 6.4 4.8 3.5 2.2 ≥ 10 < 11 5.3 3.7 2.4 1.1 ≥ 11 < 12 4.7 3 1.7 0.4 ≥ 12 4.2 2.6 1.3 0 Fuente: (Transportation Research Board, 2010) 82 Tabla 15: Factor de ajuste por densidad de accesos (FA) Numero de Accesos por Milla (Dos Reducción en FFS (mi/h) Direcciones) 0 0 10 2.5 20 5 30 7.5 40 10 Fuente: (Transportation Research Board, 2010) La densidad de puntos de acceso se calcula dividiendo el número total de intersecciones no semaforizadas y accesos de entrada en ambos lados del tramo de carretera por la longitud del tramo (en kilómetros o en millas). Por lo tanto, analizando las dos direcciones de la vía y las velocidades a flujo libre será la misma en ambas direcciones. Si el FFS se mide en el campo, el valor podría ser diferente en cada dirección. (Transportation Research Board, 2010) Si una carretera tiene curvas horizontales con velocidades de diseño sustancialmente por debajo de los del resto del tramo, puede ser deseable determinar el FFS por separado para las curvas y tangentes y calcular una FFS promedio ponderado para el segmento en su conjunto. (Transportation Research Board, 2010) Los datos para las relaciones de la velocidad a flujo libre (FFS) se incluyen tanto para el tránsito de conductores frecuentes y los recreacionales. No hay diferencias significativas entre los dos, Sin embargo, se espera que los conductores frecuentes y otros regulares usen la carretera con mayor eficiencia que los usuarios recreacionales y ocasionales. Si el efecto de población de conductores es una preocupación, el FFS debe medirse en el campo. (Transportation Research Board, 2010) 2.2.8.3.3. Paso 3: Ajuste del volumen de demanda por la velocidad promedio (ATS) De acuerdo con el (Transportation Research Board, 2010) El ajuste por la velocidad promedio de viaje (Average Travel Speed) se aplica solamente para las carreteras de Clases I y III. Los niveles de servicio de carreteras Clase II no se basan en la velocidad promedio y este paso no es necesario. Los volúmenes de demanda en ambas direcciones (dirección de análisis y dirección opuesta) deben convertirse en una tasa equivalente de flujo vehicular bajo condiciones ideales con la Ecuación 7. 83 𝑉𝑖 𝑣𝑖,𝐴𝑇𝑆 = 𝑃𝐻𝐹𝑥𝑓 𝑥𝑓 Ecuación 7 𝑔,𝐴𝑇𝑆 𝐻𝑉,𝐴𝑇𝑆 Dónde: 𝑣𝑖,𝐴𝑇𝑆 = Volumen de demanda ajustado para ATS (vl/h) 𝑖 = “d” (dirección de análisis) y “o” (dirección opuesta) 𝑉𝑖 = Volumen horario de máxima demanda para la dirección analizada (veh/h) 𝑓𝑔𝐴𝑇𝑆= Factor de ajuste por pendiente, de la Tabla 16 o de la Tabla 17 𝑓𝐻𝑉,𝐴𝑇𝑆 = Factor de ajuste por vehículos pesados de la Ecuación 8 𝑃𝐻𝐹 = Factor de hora punta 2.2.8.3.3.1. Factor de ajuste por pendiente para (ATS) (Transportation Research Board, 2010) Indica que el factor de ajuste por pendiente depende del tipo de terreno, divididos en: • Tramos ≥ 3,22 Km (≥ 2 mi) de terreno plano • Tramos ≥ 3,22 Km (≥ 2 mi) de terreno ondulado • Pendiente específica en ascenso • Pendiente específica en descenso Cualquier tramo con una pendiente de 3% o más en una longitud de 0.97 km (0.6 millas) o más debe ser analizado como una pendiente especifica de ascenso o descenso, dependiendo de la dirección del análisis. La Tabla 16 muestra los factores de ajuste para tramos de terreno plano u ondulado, así como para descensos específicos. Se utilizará como dato de ingreso el volumen de demanda en la dirección de análisis dirección (Vvph,) expresada en vehículos por hora. 84 Tabla 16: Factor de ajuste por la pendiente (ATS) en terreno general o descensos específicos Volumen de Demanda, V Terreno Plano Terreno Ondulado En una Dirección (Veh/h) y Descensos Específicos ≤100 1.00 0.67 200 1.00 0.75 300 1.00 0.83 400 1.00 0.90 500 1.00 0.95 600 1.00 0.97 700 1.00 0.98 800 1.00 0.99 ≥900 1.00 1.00 Fuente: (Transportation Research Board, 2010) Si la demanda ha sido calculada en base a una hora, esta deberá ser dividida por el factor de hora punta para obtener el volumen. Este valor también se usa en otras tablas de factores de ajuste asociadas a la Ecuación 14. (Transportation Research Board, 2010) Se debe tener en cuenta que el factor de ajuste para terreno plano es de 1,00, ya que este tipo de terreno se encuentra en las condiciones de base. Para los fines de factores de ajuste los tramos de descensos específicos se tratan como terreno plano. (Transportation Research Board, 2010) La Tabla 17 muestra los factores de ajuste para ascensos específicos. El impacto negativo de los tramos de ascenso en carreteras de dos carriles aumenta a medida que la pendiente se hace más severa y si la longitud del tramo aumenta. El impacto, sin embargo, disminuye a medida que la tasa de flujo aumenta. A mayores tasas de flujo, las velocidades son más bajas y el impacto adicional por ascensos es menos severo. (Transportation Research Board, 2010) 85 Tabla 17: Factor de ajuste por la pendiente para (ATS) en ascensos específicos Longitud de Volumen de demanda, V Pendiente la pendiente En una dirección (Veh/h) % (mi) ≤100 200 300 400 500 600 700 800 ≥900 0.25 0.78 0.84 0.87 0.91 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 0.50 0.75 0.83 0.86 0.90 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 0.75 0.73 0.81 0.85 0.89 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 0.73 0.79 0.83 0.88 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 ≥ 3 <3.5 1.50 0.73 0.79 0.83 0.87 0.99 0.99 1.00 1.00 1.00 2.00 0.73 0.79 0.82 0.86 0.98 0.98 0.99 1.00 1.00 3.00 0.73 0.78 0.82 0.85 0.95 0.96 0.96 0.97 0.98 ≥4.00 0.73 0.78 0.81 0.85 0.94 0.94 0.95 0.95 0.96 0.25 0.75 0.83 0.86 0.90 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 0.50 0.72 0.80 0.84 0.88 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 0.75 0.67 0.77 0.81 0.86 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 0.65 0.73 0.77 0.81 0.94 0.95 0.97 1.00 1.00 ≥ 3.5 <4.5 1.50 0.63 0.72 0.76 0.80 0.93 0.95 0.96 1.00 1.00 2.00 0.62 0.70 0.74 0.79 0.93 0.94 0.96 1.00 1.00 3.00 0.61 0.69 0.74 0.78 0.92 0.93 0.94 0.98 1.00 ≥4.00 0.61 0.69 0.73 0.78 0.91 0.91 0.92 0.96 1.00 0.25 0.71 0.79 0.83 0.88 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 0.50 0.60 0.70 0.74 0.79 0.94 0.95 0.97 1.00 1.00 0.75 0.55 0.65 0.70 0.75 0.91 0.93 0.95 1.00 1.00 1.00 0.54 0.64 0.69 0.74 0.91 0.93 0.95 1.00 1.00 ≥ 4.5 <5.5 1.50 0.52 0.62 0.67 0.72 0.88 0.90 0.93 1.00 1.00 2.00 0.51 0.61 0.66 0.71 0.87 0.89 0.92 0.99 1.00 3.00 0.51 0.61 0.65 0.70 0.86 0.88 0.91 0.98 0.99 ≥4.00 0.51 0.60 0.65 0.69 0.84 0.86 0.88 0.95 0.97 0.25 0.57 0.68 0.72 0.77 0.93 0.94 0.96 1.00 1.00 0.50 0.52 0.62 0.66 0.71 0.87 0.90 0.92 1.00 1.00 0.75 0.49 0.57 0.62 0.68 0.85 0.88 0.90 1.00 1.00 1.00 0.46 0.56 0.60 0.65 0.82 0.85 0.88 1.00 1.00 ≥ 5.5 <6.5 1.50 0.44 0.54 0.59 0.64 0.81 0.84 0.87 0.98 1.00 2.00 0.43 0.53 0.58 0.63 0.81 0.83 0.86 0.97 0.99 3.00 0.41 0.51 0.56 0.61 0.79 0.82 0.85 0.97 0.99 ≥4.00 0.40 0.50 0.55 0.61 0.79 0.82 0.85 0.97 0.99 0.25 0.54 0.64 0.68 0.73 0.88 0.90 0.92 1.00 1.00 0.50 0.43 0.53 0.57 0.62 0.79 0.82 0.85 0.98 1.00 0.75 0.39 0.49 0.54 0.59 0.77 0.80 0.83 0.96 1.00 1.00 0.37 0.45 0.50 0.54 0.74 0.77 0.81 0.96 1.00 ≥ 6.5 1.50 0.35 0.45 0.49 0.54 0.71 0.75 0.79 0.96 1.00 2.00 0.34 0.44 0.48 0.53 0.71 0.74 0.78 0.94 0.99 3.00 0.34 0.44 0.48 0.53 0.70 0.73 0.77 0.93 0.98 ≥4.00 0.33 0.43 0.47 0.52 0.70 0.73 0.77 0.91 0.95 Fuente: (Transportation Research Board, 2010) 86 2.2.8.3.3.2. Factor de ajuste por presencia de vehículos pesados (ATS) De acuerdo con (Transportation Research Board, 2010) las condiciones base de las carreteras de dos carriles precisan que el 100% de vehículos sean ligeros, esta es una ocurrencia rara, y la presencia de vehículos pesados en el flujo de tráfico reduce el ATS, motivo por el cual se debe realizar los ajustes necesarios. Para determinar el factor de ajuste por vehículos pesados se tiene que realizar dos pasos: • Se determina el factor de equivalencia de vehículos ligeros para los camiones ET y los vehículos recreacionales RVs (ER) • Se calcula el factor de ajuste por vehículos pesados con la Ecuación 8 1 𝑓𝐻𝑉,𝐴𝑇𝑆 = 1 + 𝑃𝑇(𝐸𝑇 − 1) + 𝑃 (𝐸 − 1) Ecuación 8 𝑅 𝑅 Dónde: 𝑓𝐻𝑉,𝐴𝑇𝑆 = Factor de ajuste por vehículos pesados para calcular ATS PT = Porcentaje de vehículos pesados en el flujo vehicular (decimal) PR = Porcentaje de vehiculos recreacionales en el flujo vehicular (decimal) ET = Factor de equivalencia en vehículos ligeros para vehículos pesados, ER = Factor de equivalencia en vehículos ligeros para vehículos recreativos El factor de equivalencia de vehiculos pesados y recreacionales es el número de vehículos desplazados del flujo vehicular por un camión o vehículo recreativo. Estos factores se definen para varias situaciones: • Tramos largos de terreno plano u ondulado • Pendientes específicas de ascenso, y • Pendientes específicas de descenso. La Tabla 18 contiene factores de equivalencia en tramos generales de vía y en descensos específicos, que son tratados como terreno plano en la mayoría de los casos. 87 Tabla 18: Factor de equivalencia de vehículos pesados y recreacionales en terreno general y descensos específicos para ATS Volumen de Tipo de Terreno Tipo de Demanda por Plano y pendientes vehículo dirección Ondulado descendentes (Veh/h) ≤100 1.9 2.7 200 1.5 2.3 300 1.4 2.1 400 1.3 2.00 Pesados, ET 500 1.2 1.8 600 1.1 1.7 700 1.1 1.6 800 1.1 1.4 ≥900 1.0 1.3 Recreativos (ER) Todos 1.0 1.1 Fuente: (Transportation Research Board, 2010) La Tabla 19 y la Tabla 20 muestran vehículos equivalentes para vehículos recreativos y camiones, respectivamente, en pendientes de ascenso específicas. Tabla 19: Factor de equivalencia de vehículos recreacionales (Er) en ascensos específicos para ATS. Longitud de Volumen de demanda, V Pendiente la pendiente En una dirección (veh/h) % (mi) ≤100 200 300 400 500 600 700 800 ≥900 ≤0.25 1.1 1.1 1.1 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 >0.25≤0.75 1.2 1.2 1.1 1.1 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 ≥ 3 <3.5 >0.75≤1.25 1.3 1.2 1.2 1.1 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 >1.25≤2.25 1.4 1.3 1.2 1.1 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 >2.25 1.5 1.4 1.3 1.2 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 ≤0.75 1.3 1.2 1.2 1.1 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 ≥ 3.5 <4.5 >0.75≤3.50 1.4 1.3 1.2 1.1 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 >3.50 1.5 1.4 1.3 1.2 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 ≤2.50 1.5 1.4 1.3 1.2 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 ≥ 4.5 <5.5 >2.50 1.6 1.5 1.4 1.2 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 ≤0.75 1.5 1.4 1.3 1.1 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 >0.75≤2.50 1.6 1.5 1.4 1.2 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 ≥ 5.5 <6.5 >2.50≤3.50 1.6 1.5 1.4 1.3 1.2 1.1 1.0 1.0 1.0 >3.50 1.6 1.6 1.6 1.5 1.5 1.4 1.3 1.2 1.1 ≤2.50 1.6 1.5 1.4 1.2 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 ≥ 6.5 >2.50≤3.50 1.6 1.5 1.4 1.2 1.3 1.3 1.3 1.3 1.3 >3.50 1.6 1.6 1.6 1.5 1.5 1.5 1.4 1.4 1.4 Fuente: (Transportation Research Board, 2010) 88 Tabla 20: Factor de equivalencia de vehículos pesados (Et) en ascensos específicos para ATS Longitud de Volumen de demanda, V Pendiente la pendiente En una dirección (veh/h) % (mi) ≤100 200 300 400 500 600 700 800 ≥900 0.25 2.6 2.4 2.3 2.2 1.8 1.8 1.7 1.3 1.1 0.50 3.7 3.4 3.3 3.2 2.7 2.6 2.6 2.3 2.0 0.75 4.6 4.4 4.3 4.2 3.7 3.6 3.4 2.4 1.9 1.00 5.2 5.0 4.9 4.9 4.4 4.2 4.1 3.0 1.6 ≥ 3 <3.5 1.50 6.2 6.0 5.9 5.8 5.3 5.0 4.8 3.6 2.9 2.00 7.3 6.9 6.7 6.5 5.7 5.5 5.3 4.1 3.5 3.00 8.4 8.0 7.7 7.5 6.5 6.2 6.0 4.6 3.9 ≥4.00 9.4 8.8 8.6 8.3 7.2 6.9 6.6 4.8 3.7 0.25 3.8 3.4 3.2 3.0 2.3 2.2 2.2 1.7 1.5 0.50 5.5 5.3 5.1 5.0 4.4 4.2 4.0 2.8 2.2 0.75 6.5 6.4 6.5 6.5 6.3 5.9 5.6 3.6 2.6 1.00 7.9 7.6 7.4 7.3 6.7 6.6 6.4 5.3 4.7 ≥ 3.5 <4.5 1.50 9.6 9.2 9.0 8.9 8.1 7.9 7.7 6.5 5.9 2.00 10.3 10.1 10.0 9.9 9.4 9.1 8.9 7.4 6.7 3.00 11.4 11.3 11.2 11.2 10.7 10.3 10.0 8.0 7.0 ≥4.00 12.4 12.2 12.2 12.1 11.5 11.2 10.8 8.6 7.5 0.25 4.4 4.0 3.7 3.5 2.7 2.7 2.7 2.6 2.5 0.50 6.0 6.0 6.0 6.0 5.9 5.7 5.6 4.6 4.2 0.75 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 1.00 9.2 9.2 9.1 9.1 9.0 9.0 9.0 8.9 8.8 ≥ 4.5 <5.5 1.50 10.6 10.6 10.6 10.6 10.5 10.4 10.4 10.2 10.1 2.00 11.8 11.8 11.8 11.8 11.6 11.6 11.5 11.1 10.9 3.00 13.7 13.7 13.6 13.6 13.3 13.1 13.0 11.9 11.3 ≥4.00 15.3 15.3 15.2 15.2 14.6 14.2 13.8 11.3 10.0 0.25 4.8 4.6 4.5 4.4 4.0 3.9 3.8 3.2 2.9 0.50 7.2 7.2 7.2 7.2 7.2 7.2 7.2 7.2 7.2 0.75 9.1 9.1 9.1 9.1 9.1 9.1 9.1 9.1 9.1 1.00 10.3 10.3 10.3 10.3 10.3 10.3 10.3 10.2 10.1 ≥ 5.5 <6.5 1.50 11.9 11.9 11.9 11.9 11.8 11.8 11.8 11.7 11.6 2.00 12.8 12.8 12.8 12.8 12.7 12.7 12.7 12.6 12.5 3.00 14.4 14.4 14.4 14.4 14.3 14.3 14.3 14.2 14.1 ≥4.00 15.4 15.4 15.3 15.3 15.2 15.1 15.1 14.9 14.8 0.25 5.1 5.1 5.0 5.0 4.8 4.7 4.7 4.5 4.4 0.50 7.8 7.8 7.8 7.8 7.8 7.8 7.8 7.8 7.8 0.75 9.8 9.8 9.8 9.8 9.8 9.8 9.8 9.8 9.8 1.00 10.4 10.4 10.4 10.4 10.4 10.4 10.4 10.3 10.2 ≥ 6.5 1.50 12.0 12.0 12.0 12.0 11.9 11.9 11.9 11.8 11.7 2.00 12.9 12.9 12.9 12.9 12.8 12.8 12.8 12.7 12.6 3.00 14.5 14.5 14.5 14.5 14.4 14.4 14.4 14.3 14.2 ≥4.00 15.4 15.4 15.4 15.4 15.3 15.3 15.3 15.2 15.1 Fuente: (Transportation Research Board, 2010) 89 2.2.8.3.3.3. Factor de ajuste en descenso por desplazamiento de vehículos pesados a velocidad lenta (ATS) Como él (Transportation Research Board, 2010) se señaló anteriormente, cualquier pendiente de descenso de 3% o más en una longitud de 0.97 km (0.6 mi) debe ser analizada como pendiente específica. Si la pendiente es variable, se debe analizar como una pendiente compuesta, para lo cual se utilizará el promedio ponderado de pendientes expresado el resultado como un porcentaje. La mayoría de los descensos se tratan como terreno plano para propósitos de análisis. Sin embargo, algunas pendientes de descenso son lo suficientemente graves como para obligar a algunos camiones a desplazarse a una velocidad lenta. En tal caso, el conductor del camión se ve forzado a operar utilizando el freno del motor, ya que el sistema de frenado normal no sería suficiente para desacelerar o detener el vehículo que ha ganado demasiada velocidad por la pendiente. No existen pautas generales para identificar cuándo o dónde ocurrirán estas situaciones, aparte de la observación directa de la operación de vehículos pesados. (Transportation Research Board, 2010) Cuando existe esta situación, el factor de ajuste de vehículos pesados 𝑓𝐻𝑉,𝐴𝑇𝑆 se desarrolla con la Ecuación 9 en lugar de la Ecuación 8: 1 𝑓ℎ𝑣,𝐴𝑇𝑆 = 1 + 𝑃 𝑥(𝐸 − 1) + (1 − 𝑃 )𝑥𝑃 𝑥(𝐸 − 1) + 𝑃 (𝐸 − 1) Ecuación 9 𝑇𝐶 𝑇𝐶 𝑇𝐶 𝑇 𝑇 𝑅 𝑅 Dónde: PTC = Porcentaje de camiones operando a velocidad lenta (decimal) y ETC = Factor de equivalencia para camiones que operan a velocidad lenta de la Tabla 21 Todas las demás variables se definen como se explicó previamente. Se observa que PTC es la tasa de flujo de los vehículos pesados a velocidad lenta dividido por la tasa de flujo de todos los camiones 90 Tabla 21: Factor de equivalencia para camiones en descenso que operan a velocidad lenta ETC Diferencia entre Volumen de demanda, V FFS y la velocidad En una dirección (veh/h) Lenta de V. Pesados (mi/h) ≤100 200 300 400 500 600 700 800 ≥900 ≤15 4.7 4.1 3.6 3.1 2.6 2.1 1.6 1 1 20 9.9 8.7 7.8 6.7 5.8 4.9 4 2.7 1 25 15.1 13.5 12 10.4 9 7.7 6.4 5.1 3.8 30 22.0 19.8 17.5 15.6 13.1 11.6 9.2 6.1 4.1 35 29.0 26 23.1 20.1 17.3 14.6 11.9 9.2 6.5 ≥40 35.9 32.3 28.6 24.9 21.4 18.1 14.7 11.3 7.9 Fuente: (Transportation Research Board, 2010) 2.2.8.3.4. Paso 4: Calculo de la velocidad promedio de viaje (ATS) Así como en el caso con el Paso 3, este paso se aplica sólo a carreteras de dos carriles Clase I y Clase III, El ATS se calcula a partir de la velocidad a flujo libre (FFS), El volumen de demanda ajustado, el volumen de demanda ajustado opuestos y el porcentaje de zonas de no rebase en la dirección de análisis. (Transportation Research Board, 2010) Para desarrollar el cálculo se utiliza la Ecuación 10 . 𝐴𝑇𝑆𝑑 = 𝐹𝐹𝑆 − 0.00776(𝑣𝑑,𝐴𝑇𝑆 + 𝑣𝑜,𝐴𝑇𝑆) − 𝑓𝑛𝑝,𝐴𝑇𝑆 Ecuación 10 Dónde: 𝐴𝑇𝑆𝑑 = Velocidad promedio de viaje en la dirección analizada (mi/h) 𝐹𝐹𝑆 = Velocidad a flujo libre (mi/h) 𝑣𝑑,𝐴𝑇𝑆= Volumen vehicular ajustado a las condiciones base para determinar ATS en la dirección de análisis (pc/h) 𝑣𝑜,𝐴𝑇𝑆= Volumen vehicular ajustado a las condiciones base para determinar ATS en la dirección de análisis (pc/h) 𝑓𝑛𝑝,𝐴𝑇𝑆= Factor de ajuste para determinar el porcentaje de zonas de no rebase en la dirección de análisis de la Tabla 22. 91 Tabla 22: Factores de ajuste por zonas de no rebase para ATS (Fnp,ATS) Volumen de demanda ajustado Porcentaje de Zonas de No rebase Opuesto vo (veh/h) ≤20 40 60 80 100 FPS ≥ 65 mi/h ≤100 1.1 2.2 2.8 3 3.1 200 2.2 3.3 3.9 4 4.2 400 1.6 2.3 2.7 2.8 2.9 600 1.4 1.5 1.7 1.9 2 800 0.7 1.0 1.2 1.4 1.5 1000 0.6 0.8 1.1 1.1 1.2 1200 0.6 0.8 0.9 1.0 1.1 1400 0.6 0.7 0.9 0.9 0.9 ≥1600 0.6 0.7 0.7 0.7 0.8 FPS ≥ 60 mi/h ≤100 0.7 1.7 2.5 2.8 2.9 200 1.9 2.9 3.7 4 4.2 400 1.4 2 2.5 2.7 3.9 600 1.1 1.3 1.6 1.9 2 800 0.6 0.9 1.1 1.3 1.4 1000 0.6 0.7 0.9 1.1 1.2 1200 0.5 0.7 0.9 0.9 1.1 1400 0.5 0.6 0.8 0.8 0.9 ≥1600 0.5 0.6 0.7 0.7 0.7 FPS ≥ 55 mi/h ≤100 0.5 1.2 2.2 2.6 2.7 200 1.5 2.4 3.5 3.9 4.1 400 1.3 1.9 2.4 2.7 2.8 600 0.9 1.1 1.6 1.8 1.9 800 0.5 0.7 1.1 1.2 1.4 1000 0.5 0.6 0.8 0.9 1.1 1200 0.5 0.6 0.7 0.9 1 1400 0.5 0.6 0.7 0.7 0.9 ≥1600 0.5 0.6 0.6 0.6 0.7 FPS ≥ 50 mi/h ≤100 0.2 0.7 1.9 2.4 2.5 200 1.2 2 3.3 3.9 4 400 1.1 1.6 2.2 2.6 2.7 600 0.6 0.9 1.4 1.7 1.9 800 0.4 0.6 0.9 1.2 1.3 1000 0.4 0.4 0.7 0.9 1.1 1200 0.4 0.4 0.7 0.8 1 1400 0.4 0.4 0.6 0.7 0.8 ≥1600 0.4 0.4 0.5 0.5 0.5 FPS ≤ 45 mi/h ≤100 0.1 0.4 1.7 2.2 2.4 200 0.9 1.6 3.1 3.8 4 400 0.9 0.5 2 2.5 2.7 600 0.4 0.3 1.3 1.7 1.8 800 0.3 0.3 0.8 1.1 1.2 1000 0.3 0.3 0.6 0.8 1.1 1200 0.3 0.3 0.6 0.7 1 1400 0.3 0.3 0.6 0.6 0.7 ≥1600 0.3 0.3 0.4 0.4 0.6 Fuente: (Transportation Research Board, 2010) 92 Para la Tabla 22 se utiliza el volumen de demanda ajustado del flujo opuesto (vo) en vehículos por hora. En este punto en el proceso de cálculo, están disponibles los volúmenes de demanda ajustada y se utilizan en la determinación de ATS. Como se muestra en la Tabla 22, el efecto de zonas de no rebase es mayor cuando el flujo opuesto es bajo y cuando el flujo opuesto es mayor, el efecto disminuye a cero, ya que las zonas de rebase son irrelevantes cuando el flujo opuesto no permite ninguna oportunidad de paso. (Transportation Research Board, 2010) 2.2.8.3.5. Paso 5: Ajuste del volumen de demanda para determinar el Porcentaje de tiempo usado viajando en colas (PTSF) De acuerdo al (Transportation Research Board, 2010) Este paso de cálculo se aplica sólo en los casos de carreteras de dos carriles Clase I y Clase II. El proceso de ajuste del volumen de la demanda para estimar el porcentaje de tiempo perdido en cola (Percent Time Spent Following) es estructuralmente similar al de la velocidad promedio de viaje (ATS). El enfoque general es el mismo, pero se utilizan diferentes factores de ajuste, y los flujos ajustados resultantes serán diferentes de los utilizados para el ATS. La Ecuación 11 y Ecuación 12 son usadas para determinar porcentaje de flujo de demanda por el análisis del PTSF: 𝑉𝑖 𝑣𝑖,𝑃𝑇𝑆𝐹 = 𝑃𝐻𝐹𝑥𝑓 𝑥𝑓 Ecuación 11 𝑔,𝑃𝑇𝑆𝐹 𝐻𝑉,𝑃𝑇𝑆𝐹 Dónde: 𝑣𝑖,𝑃𝑇𝑆𝐹= Volumen de demanda ajustado para el cálculo de PTSF. 𝑖 = “d” (análisis en la dirección) y “o” (dirección opuesta); 𝑓𝑔,𝑃𝑇𝑆𝐹= Factor de ajuste por la pendiente para PTSF de la Tabla 23 o Tabla 24 𝑓𝐻𝑉,𝑃𝑇𝑆𝐹= Factor de ajuste por vehículos pesados para PTSF, se determina mediante la Ecuación 12 con el uso de la Tabla 25 y Tabla 26 y, todas las demás variables están previamente definidas. 1 Ecuación 12 𝑓𝐻𝑉,𝑃𝑇𝑆𝐹 = 1 + 𝑃𝑇(𝐸𝑇 − 1) + 𝑃𝑅(𝐸𝑅 − 1) 93 2.2.8.3.5.1. Factor de ajuste por la pendiente para PTSF Como en el caso del proceso de ajuste de velocidad promedio de viaje (ATS), los factores de ajuste por la pendiente se definen para los terrenos normales (planos u ondulados) y pendientes específicas de ascenso y descenso. En la Tabla 23 se encuentran los factores de ajuste para terrenos normales y pendientes en descenso (que se tratan como terreno plano). La Tabla 24 muestra los factores de ajuste para las pendientes en ascenso. Para determinar estos factores de utiliza la Tasa de flujo de una hora. (Transportation Research Board, 2010) Tabla 23: Factor de ajuste por la pendiente en terreno general y descensos específicos para PTSF. Volumen de demanda, V Factor de Ajuste En una dirección Terreno Plano (veh/h) y Descensos específicos ≤100 1.00 0.73 200 1.00 0.80 300 1.00 0.85 400 1.00 0.90 500 1.00 0.96 600 1.00 0.97 700 1.00 0.99 800 1.00 1.00 ≥900 1.00 1.00 Fuente: (Transportation Research Board, 2010) Tabla 24: Factor de ajuste por la pendiente en ascensos específicos para PTSF. Longitud de Volumen de demanda, V Pendiente% la pendiente En una dirección (veh/h) (mi) ≤100 200 300 400 500 600 700 800 ≥900 0.25 1.00 0.99 0.97 0.96 0.92 0.92 0.92 0.92 0.92 0.50 1.00 0.99 0.98 0.97 0.93 0.93 0.93 0.93 0.93 0.75 1.00 0.99 0.98 0.97 0.93 0.93 0.93 0.93 0.93 1.00 1.00 0.99 0.98 0.97 0.93 0.93 0.93 0.93 0.93 ≥3 <3.5 1.50 1.00 0.99 0.98 0.97 0.94 0.94 0.94 0.94 0.94 2.00 1.00 0.99 0.98 0.98 0.95 0.95 0.95 0.95 0.95 3.00 1.00 1.00 0.99 0.99 0.97 0.97 0.97 0.96 0.96 ≥4.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 0.99 0.99 0.97 0.97 0.25 1.00 0.99 0.98 0.97 0.94 0.93 0.93 0.92 0.92 0.50 1.00 1.00 0.99 0.99 0.97 0.97 0.97 0.96 0.95 0.75 1.00 1.00 0.99 0.99 0.97 0.97 0.97 0.96 0.96 1.00 1.00 1.00 0.99 0.99 0.97 0.97 0.97 0.97 0.97 ≥3.5 <4.5 1.50 1.00 1.00 0.99 0.99 0.97 0.97 0.97 0.97 0.97 2.00 1.00 1.00 0.99 0.99 0.98 0.98 0.98 0.98 0.98 3.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 ≥4.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 0.25 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 0.99 0.99 0.97 0.97 ≥4.5 <5.5 ≥0.50 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 ≥5.5 Todas 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 Fuente: (Transportation Research Board, 2010) 94 2.2.8.3.5.2. Factor de ajuste por vehículos pesados para PTSF Para determinar el factor de ajuste por vehículos pesados para PTSF se utiliza la Ecuación 12 Se debe determinar el factor de equivalencia de vehículos ligeros para los vehículos pesados (ET) y vehículos de recreacionales (Er). El factor de equivalencia en terreno plano, ondulado o descensos para vehículos pesados y recreativos se encuentran en la Tabla 25. En el cálculo del Porcentaje de tiempo usado viajando en colas (PTSF), no existe un procedimiento especial para camiones que viajan a una velocidad muy lenta por la presencia pendientes de descenso especiales. (Transportation Research Board, 2010) El factor de equivalencia de vehículos ligeros en ascensos se encuentra en la Tabla 26 Tabla 25: Factor de equivalencia de vehículos pesados (Et) y recreacionales (Er) para (PTSF) en terreno general y descensos específicos. Tipo de Terreno Demanda por Tipo de vehículo Plano y Descensos dirección (Veh/h) Ondulado Específicos ≤100 1.1 1.9 200 1.1 1.8 300 1.1 1.7 400 1.1 1.6 Pesados (ET) 500 1.0 1.4 600 1.0 1.2 700 1.0 1.0 800 1.0 1.0 ≥900 1.0 1.0 Recreacionales (ER) Todos 1.0 1.0 Fuente: (Transportation Research Board, 2010) 95 Tabla 26: Factor de equivalencia de vehículos pesados (Et) y recreacionales (Er) para (PTSF) en ascensos específicos. Longitud de Volumen de demanda, V Pendiente la pendiente En una dirección (veh/h) % (mi) ≤100 200 300 400 500 600 700 800 ≥900 Vehículos Equivalentes para Vehículos Pesados (Et) ≤2.00 1 1 1 1 1 1 1 1 1 ≥3 <3.5 3 1.5 1.3 1.3 1.2 1 1 1 1 1 ≥4.00 1.6 1.4 1.3 1.3 1 1 1 1 1 ≤1.00 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1.5 1.1 1.1 1 1 1 1 1 1 1 ≥3.5 <4.5 2 1.6 1.3 1 1 1 1 1 1 1 3 1.8 1.4 1.1 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 ≥4.00 2.1 1.9 1.8 1.7 1.4 1.4 1.4 1.4 1.4 ≤1.00 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1.5 1.1 1.1 1.1 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 ≥4.5 <5.5 2 1.7 1.6 1.6 1.6 1.5 1.4 1.4 1.3 1.3 3 2.4 2.2 2.2 2.1 1.9 1.8 1.8 1.7 1.7 ≥4.00 3.5 3.1 2.9 2.7 2.1 2 2 1.8 1.8 ≤0.75 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1.1 1.1 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.5 1.5 1.5 1.5 1.6 1.6 1.6 1.6 1.6 1.6 ≥5.5 <6.5 2 1.9 1.9 1.9 1.9 1.9 1.9 1.9 1.8 1.8 3 3.4 3.2 3 2.9 2.4 2.3 2.3 1.9 1.9 ≥4.00 4.5 4.1 3.9 3.7 2.9 2.7 2.6 2 2 ≤0.50 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0.75 1 1 1 1 1.1 1.1 1.1 1 1 1 1.3 1.3 1.3 1.4 1.4 1.5 1.5 1.4 1.4 ≥6.5 1.5 2.1 2.1 2.1 2.1 2 2 2 2 2 2 2.9 2.8 2.7 2.7 2.4 2.4 2.3 2.3 2.3 3 4.2 3.9 3.7 3.6 3 2.8 2.7 2.2 2.2 ≥4.00 5 4.6 4.4 4.2 3.3 3.1 2.9 2.7 2.5 Vehículos Equivalentes para Vehículos Recreacionales (Er) Todos Todos 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Fuente: (Transportation Research Board, 2010) 96 2.2.8.3.6. Paso 6 Cálculo del Porcentaje de tiempo usado viajando en colas PTSF. De acuerdo al (Transportation Research Board, 2010) este paso sólo se aplica a las carreteras de dos carriles Clase I y Clase II. Las de clase III no utilizan este porcentaje para determinar los niveles de servicio. Una vez que se calcula los flujos de demanda, el PTSF se calcula con la Ecuación 13: 𝑣𝑑,𝑃𝑇𝑆𝐹 𝑃𝑇𝑆𝐹𝑑 = 𝐵𝑃𝑇𝑆𝐹𝑑 + 𝑓𝑛𝑝,𝑃𝑇𝑆𝐹 ( ) 𝑣 + 𝑣 Ecuación 13 𝑑,𝑃𝑇𝑆𝐹 𝑜,𝑃𝑇𝑆𝐹 𝑃𝑇𝑆𝐹𝑑 = Porcentaje de tiempo usado viajando en colas en la dirección Dónde: analizada (decimal) 𝐵𝑃𝑇𝑆𝐹𝑑 = Base del Porcentaje de tiempo usado viajando en colas en la dirección analizada, de la Ecuación 21 𝑓𝑛𝑝,𝑃𝑇𝑆𝐹= Factor de ajuste por el porcentaje de zonas de no rebase en el tramo analizado para PTSF, de la Tabla 28 𝑣𝑑,𝑃𝑇𝑆𝐹= Volumen vehicular ajustado a la condiciones base en la dirección analizada para determinar PTSF(pc/h) 𝑣𝑜,𝑃𝑇𝑆𝐹= Volumen vehicular ajustado a la condiciones base en la dirección opuesta para determinar PTSF (pc / h) La base del porcentaje de tiempo usado viajando en colas (Base Percent Time Spent Following, BPTSF) se calcula con la Ecuación 14: 𝐵𝑃𝑇𝑆𝐹𝑑 = 100[1 − 𝑒𝑥𝑝(𝑎𝑣 𝑏 𝑑 )] Ecuación 14 Donde a y b son constantes tomadas de la Tabla 27 y los demás términos ya han sido definidos. La Tabla 27 y Tabla 28 se calcula con los flujos de demanda ya convertidos a vehículos de pasajeros por hora en las condiciones ideales (vo y vd) 97 Tabla 27: Coeficientes para determinar la base de PTSF Volumen de demanda ajustado Opuesto, vo Coeficiente a Coeficiente b (vl/h) ≤200 -0.0014 0.973 400 -0.0022 0.923 600 -0.0033 0.87 800 -0.0045 0.833 1000 -0.0049 0.829 1200 -0.0054 0.825 1400 -0.0058 0.821 ≥1600 -0.0062 0.817 Fuente: (Transportation Research Board, 2010) Tabla 28: Factor de Ajuste por zona de no adelantamiento para PTSF Volumen ajustado Porcentaje de zona de no adelantamiento en ambos Sentidos 0 20 40 60 80 100 = vd+vo (vl/h) Distribución direccional = 50/50 ≤200 9 29.2 43.4 49.4 51 52.6 400 16.2 41 54.2 61.6 63.8 65.8 600 15.8 38.2 47.8 53.2 55.2 56.8 800 15.8 33.8 40.4 44 44.8 46.6 1,400 12.8 20 23.8 26.2 27.4 28.6 2,000 10 13.6 15.8 17.4 18.2 18.8 2,600 5.5 7.7 8.7 9.5 10.1 10.3 3,200 3.3 4.7 5.1 5.5 5.7 6.1 Distribución direccional = 60/40 ≤200 11 30.6 41 51.2 52.3 53.5 400 14.6 36.1 44.8 53.4 55 56.3 600 14.8 36.9 44 51.1 52.8 54.6 800 13.6 28.2 33.4 38.6 39.9 41.3 1,400 11.8 18.9 22.1 25.4 26.4 27.3 2,000 9.1 13.5 15.6 16 16.8 17.3 2,600 5.9 7.7 8.6 9.6 10 10.2 Distribución direccional = 70/30 ≤200 9.9 28.1 38 47.8 48.5 49 400 10.6 30.3 38.6 46.7 47.7 48.8 600 10.9 30.9 37.5 43.9 45.4 47 800 10.3 23.6 28.4 33.3 34.5 35.5 1,400 8 14.6 17.7 20.8 21.6 22.3 2,000 7.3 9.7 11.7 13.3 14 14.5 Distribución direccional = 80/20 ≤200 8.9 27.1 37.1 47 47.4 47.9 400 6.6 26.1 34.5 42.7 43.5 44.1 600 4 24.5 31.3 38.1 39.1 40 800 3.8 18.5 23.5 28.4 29.1 29.9 1,400 3.5 10.3 13.3 16.3 16.9 32.2 2,000 3.5 7 8.5 10.1 10.4 10.7 Distribución direccional = 90/10 ≤200 4.6 24.1 33.6 43.1 43.4 43.6 400 0 20.2 28.3 36.3 36.7 37 600 -3.1 16.8 23.5 30.1 30.6 31.1 800 -2.8 10.5 15.2 19.9 20.3 20.8 1,400 -1.2 5.5 8.3 11 11.5 11.9 Fuente: (Transportation Research Board, 2010) 98 Se debe tener en cuenta que en la Tabla 28 , el factor de ajuste depende del flujo de demanda total de los dos carriles, aunque el factor se aplica a un solo análisis direccional. Este factor refleja no sólo el porcentaje de zonas de no adelantamiento en el tramo de análisis, sino también la distribución direccional de tráfico. La medida de la distribución direccional es la misma, independientemente de la dirección considerada. Así, por ejemplo, para relaciones de 70/30 y 30/70 resulta el mismo factor, todas otras variables son constantes. (Transportation Research Board, 2010) 2.2.8.3.7. Paso 7 Estimación del Porcentaje de velocidad a flujo libre (PFFS) De acuerdo al (Transportation Research Board, 2010) Este paso sólo se utiliza en el análisis de carreteras de Clase III. El cálculo es sencillo, ya que tanto la velocidad a flujo libre (FFS) como la velocidad promedio de viaje (ATS) ya se han determinado en pasos previos. El porcentaje de velocidad a flujo libre (Percent Free Flow Speed) se estima a partir de la Ecuación 15: 𝐴𝑇𝑆𝑑 Ecuación 15 𝑃𝐹𝐹𝑆 = 𝐹𝐹𝑆 Donde todos sus términos están definidos previamente. 2.2.8.3.8. Paso 8: determinación de los Niveles de Servicio y la Capacidad. Los criterios de niveles de servicio carreteras de dos carriles se muestran la Tabla 29 Tabla 29: Nivel de servicio en carreteras de dos carriles Nivel de Carreteras de Clase Carreteras de Clase Carreteras de Clase I Servicio II III LOS ATS (mi/h) PTSF (%) PTSF (%) PFFS (%) A > 55 ≤ 35 ≤ 40 >91.7 B >50-55 >35-50 >40-55 >83.3-91.7 C >45-50 >50-65 >55-70 >75.0-83.3 D >40-45 >65-80 >70-85 >66.7-75.0 E ≤ 40 >80 >85 ≤ 66.7 Fuente: (Transportation Research Board, 2010) En este punto del análisis, los valores de cualquier medida de eficacia ya han sido determinados. El nivel de servicio se encuentra comparando las medidas apropiadas con los criterios de la Tabla 29. • Clase I: Velocidad promedio (ATS) y Porcentaje de tiempo siguiendo PTSF; • Clase II: Porcentaje de tiempo siguiendo (PTSF) 99 • Clase III: Porcentaje de velocidad a flujo libre (PFFS). Para las Carreteras de Clase I, se aplican dos medidas de eficacia por lo cual cuando se utiliza la Tabla 29, se obtienen dos niveles de servicio, en este caso el peor de los dos es el prevalente. Por ejemplo, si el resultado con la velocidad promedio es un nivel de servicio C y con el porcentaje de tiempo siguiendo resulta un nivel de servicio D se asigna el nivel de servicio D. (Transportation Research Board, 2010) 2.2.8.3.8.1. Determinación de la Capacidad La capacidad de las carreteras de dos carriles no se determina por una medida de la eficacia. Para determinar la capacidad en las condiciones prevalentes, deben aplicarse los factores de ajuste pertinentes de la Ecuación 7 y la Ecuación 11 En primer lugar, la capacidad se define como una tasa de flujo, por lo cual el PHF es 1.00 y se ajustan el Volumen de demanda para PTSF y para ATS, con estos datos nuevamente encontrados se utiliza la Ecuación 16 o la Ecuación 17 como se describe a continuación. 𝐶𝑑𝐴𝑇𝑆 = 1700𝑓𝑔,𝐴𝑇𝑆𝑓𝐻𝑉,𝐴𝑇𝑆 Ecuación 16 𝐶𝑑𝐴𝑇𝑆 = Capacidad en la dirección de análisis, bajo condiciones ideales de Dónde: acuerdo a la velocidad promedio de viaje (ATS) (vl/h), 𝐶𝑑𝑃𝑇𝑆𝐹 = 1700𝑓𝑔,𝑃𝑇𝑆𝐹𝑓𝐻𝑉,𝑃𝑇𝑆𝐹 Ecuación 17 𝐶𝑑𝑃𝑇𝑆𝐹 = Capacidad en la dirección de análisis, bajo condiciones ideales de Dónde: acuerdo al porcentaje de tiempo usado viajando en colas (PTSF) (vl/h). Para carreteras de Clase I, ambas capacidades deben ser analizadas. El valor más bajo representa la capacidad. Para carreteras de Clase II, la capacidad estará basada únicamente en el porcentaje de demoras siguiendo (PTSF). Para carreteras Clase III, la capacidad estará basada en la velocidad de desplazamiento promedio (ATS). (Transportation Research Board, 2010) 100 2.2.9.Metodología con carriles de adelantamiento (Transportation Research Board, 2010) Indica que incorporar carriles de adelantamiento en una carretera de dos carriles mejora el rendimiento operativo y por lo tanto el nivel de servicio. La Figura 33 Muestra el efecto operacional de un carril de adelantamiento en el Porcentaje de tiempo usado viajando en colas (PTSF). Se observan las ventajas operativas para una cierta distancia hasta que el porcentaje de demoras por seguimiento regresa a su nivel anterior, y se evidencia que la longitud efectiva de un carril de adelantamiento es superior a su longitud real. La Tabla 30 muestra la longitud efectiva por el carril de adelantamiento para las medidas de eficacia ATS y PTSF. En el caso de ATS, el efecto se limita a 2.74 km(1,7 mi) en todos los casos. En lo que respecta PTSF, la longitud afectada puede llegar hasta 20.92 km(13 mi) para bajos flujos de demanda. Figura 33: Efecto de un carril de adelantamiento Fuente: (Transportation Research Board, 2010) Tabla 30: Longitud afectada por carriles de adelantamiento Tasa de Flujo Direccional Longitud Efectiva Lde (mi) vd(pc/h) PTSF ATS ≤200 13 1.7 300 11.6 1.7 400 8.1 1.7 500 7.3 1.7 600 6.5 1.7 700 5.7 1.7 800 5 1.7 900 4.3 1.7 ≥1000 3.3 1.7 Fuente: (Transportation Research Board, 2010)