Principios de Ingeniería de Transito

299 Pages·12.823 MB·Spanish

by  Guido Radelat

Principios de
ingeniería de tránsito
Dr. Guido Radelat
Instituto de Ingenieros Transportes
Institute of Transportation Engineers
El "Institute of Transportation Engineers" (ITE) (Instituto de Ingeniero de Transportes), es una asociación
internacional, formativa y científica, de ingenieros de transporte y tránsito, así como de otros profesionales que
responden a las necesidades de movilidad y seguridad vial. El ITE facilita la aplicación de principios tecnológicos y
científicos a la investigación, planeamiento, diseño funcional, aplicación, operación, toma de decisiones y
administración relativas a todo medio de transporte, promoviendo el desarrollo profesional de sus miembros,
patrocinando y estimulando la capacitación, favoreciendo la investigación, despertando el interés público,
intercambiando información profesional y manteniendo un centro de referencia y actividades.
Desde su fundación en 1930, el ITE ha servido como acceso a conocimientos y adelantos a través de reuniones,
seminarios y publicaciones; y también por medio de una red de más de 15,000 miembros que trabajan en unos 80
países. El ITE tiene también más de 70 delegaciones locales y regionales, y más de 100 delegaciones estudiantiles
que ofrecen más oportunidades para intercambiar información y multiplicar los contactos útiles.
Library of Congress Cataloging-in-Publication Data
Radelat, Guido, 1925-
Principios de ingeniería de tránsito / Guido Radelat.
p. cm
Includes bibliographical references and index.
ISBN 0-935403-74-4
1. Transportation engineering—Handbooks, manuals, etc. I. Institute of Transportation
Engineers. II. Title
TA1151.R33 2003
629.04-dc21
2003045286
Instituto de Ingeniero de Transportes
(Institute of Transportation Engineers)
1099 14th Street, NW, Suite 300 West
Washington, DC 20005-3438 USA
Teléfono: [phone]
Fax: [phone]
ITE en la Internet: www.ite.org
2003 Institute of Transportation Engineers. All rights reserved.
Publication No. TB-016
1000/CAA/AGS/0603
ISBN: 0-935403-74-4
Printed in the United States of America
índice
Prólogo vii
Capítulo I: Introducción 1
Las vías de comunicación primitivas 1
Evolución del camino 1
Evolución de la calle 2
_a revolución automotriz 3
La ingeniería de tránsito 3
La ingeniería de transporte 5
La demanda de transporte ' 7
Referencias bibliográficas 7
Capítulo II: Elementos del tránsito 9
Vía, tránsito y circulación 9
Corrientes vehiculares 9
Importancia del elemento humano 10
El conductor -10
El peatón 14
El vehículo 14
Dinámica del vehículo automotor 17
Relación peso/potencia 23
Aceleración, deceleración y frenado 23
Vehículos representativos 29
Estadísticas sobre vehículos automotores 30
Características especiales de los vehículos de transporte colectivo 30
Características especiales de las bicicletas 32
La vía 34
Estadísticas viales , 36
Referencias bibliográficas 36
Capítulo III: Información sobre el tránsito 41
Información general 41
fuentes de información general 41
Información específica 42
Fuentes de información específicas: inventarios 43
Fuentes de información específica: estudios de tránsito 44
Un poco de estadística 45
Toma de datos 54
Reducción de datos 58
Análisis de la información extraída 59
Referencias bibliográficas 64
Principios de Ingeniería de tránsito
Capítulo IV: Volúmenes de tránsito 67
Definiciones y significación 67
Variaciones de los volúmenes de tránsito 69
Patrones de volumen de tránsito 70
Volumen horario de diseño 72
Aforos de volúmenes de tránsito 74
Estudios de volúmenes en lugares aislados 84
Estudios de volúmenes en sistemas de vías rurales 85
Estudios de volúmenes en sistemas de vías urbanas 89
Principios de la ampliación de aforos de volumen 90
Estudio rápido en el centro de una ciudad pequeña 90
Estudios en cordones 91
Estudios en líneas divisorias 91
Presentación gráfica de resultados 92
Referencias bibliográficas 92
Capítulo V: Velocidad, tiempo de recorrido y demoras 97
Aplicaciones de la velocidad 97
Definiciones relativas a la velocidad para un vehículo 98
Definiciones para una serie de vehículos 98
Factores que causan variaciones en las velocidades de los vehículos 102
Velocidad de diseño 104
Estudios sobre velocidad puntual 105
Demora 114
Estudios sobre tiempos de recorrido y demoras 116
Demoras en intersecciones semaforizadas y su medición 125
Demoras en intersecciones no semaforizadas 129
Referencias bibliográficas 129
Capítulo VI: Corrientes vehiculares 133
Parámetros de las corrientes vehiculares 133
Estados de un vehículo en la corriente vehicular 140
Distribución longitudinal de vehículos 142
Distribución transversal vehículos 146
Relaciones entre corrientes vehiculares 147
Adelantamiento 152
Características funcionales de las corrientes vehiculares continuas 159
Características funcionales de las corrientes discontinuas 161
Referencias bibliográficas 162
Capítulo VII: Estacionamiento 165
Uso del terreno por el vehículo 165
Demanda de estacionamiento 166
Ubicación del estacionamiento 168
Relación entre la demanda y oferta de estacionamiento 169
Estacionamiento y tránsito 170
Estacionamiento y congestión del tránsito urbano 171
Estudios sobre estacionamiento 171
Indagación rápida del estacionamiento 175
Referencias bibliográficas 179
¡v
índice
Capítulo VIII: Accidentes de tránsito y seguridad vial 181
Con la colaboración de Juan M. Morales, P.E.
Tipos de accidentes de tránsito 181
índices de accidentalidad 181
Magnitud del problema y características de los accidentes de tránsito 182
Papel del ingeniero de tránsito en relación con los accidentes 185
Información sobre accidentes de tránsito 186
Análisis de la información sobre accidentes 188
Factores que afectan la frecuencia y gravedad de los accidentes 192
Medidas para mejorar la seguridad vial 196
Planes integrales de seguridad vial 204
Conflictos de tránsito 205
Referencias bibliográficas 205
Capítulo IX: Descripción analítica del tránsito 209
Seguimiento vehicular 210
Distribuciones estadísticas de corrientes vehiculares continuas 214
Modelos macroscópicos de corrientes vehiculares continuas 223
Puntos y ondas de cambio 231
Análisis de filas de espera t-237
Referencias bibliográficas 244
Capítulo X: Fundamentos de capacidad de vías 247
Demanda de tránsito y oferta vial 247
Volumen máximo posible en vías de circulación continua 247
Congestión 251
Los conceptos de capacidad vial y nivel de servicio 254
Procedimiento general de los manuales norteamericanos 257
Aplicaciones 262
Procedimientos manuales y computarizados 263
Referencias bibliográficas 264
Capítulo XI: Simulación pragmática del tránsito 267
Modelos de simulación 267
Comparación de los modelos de simulación con los analíticos 268
Variabilidad en los modelos de simulación 269
Elaboración de un modelo de simulación de tránsito 273
Aplicaciones de la simulación a las filas de espera 275
El ingeniero de tránsito y la simulación 282
Referencias bibliográficas 283
Apéndice: Análisis conceptual de la maniobra de adelantamiento 285
En vías de circulación continua, de dos carriles y dos sentidos 285
En vías de circulación continua de más de un carril por sentido 289
Referencias bibliográficas 290
Indice alfabético 293
V
Prólogo
Hace unos cuarenta años el autor de esta obra escribió Tal como se hizo con el Manual de ingeniería de
un libro llamado Manual de ingeniería de tránsito, cuyo tránsito, los términos técnicos que se emplean no son
fin principal era "proporcionar soluciones inmediatas a los que se usan en un país en particular, sino que
los problemas de tránsito más apremiantes"1 y también proceden de distintos países, para tratar de emplear una
"describir los postulados de la ciencia del tránsito terminología que se aproxime al "promedio" de la que
vehicular"2. El libro fue escrito en castellano y estaba se use en todos los países de habla hispana, y que se
dedicado a los países de habla hispana. apegue en todo lo que sea posible al preciso castellano
tradicional.
Muchas cosas han sucedido en el transcurso de esos
años, muchos progresos han tenido lugar en el campo El autor desea manifestar su agradecimiento a todos los
de la ciencia y la tecnología, y han nacido y se han que lo han ayudado a concebir, desarrollar y producir
desarrollado muchos procedimientos para tratar de esta obra. En primer lugar, al ingeniero Juan Manuel
resolver los siempre crecientes problemas del tránsito. Morales que ha estado cooperando con él y
Por lo tanto, hace tiempo que era hora de que se gestara estimulándolo desde que se inició la redacción de la
una nueva edición. obra. Luego, al ingeniero Thomas W. Brahms,
dinámico Director del "Institute of Transportation
Engineers (ITE)" (Instituto de Ingenieros de
Sin embargo, debido a la enorme cantidad y magnitud
Transporte), que contribuyó al proceso de redacción
de los problemas que se deben tratar y la rapidez
estableciendo un comité de revisión y ha hecho posible
vertiginosa con que cambian sus soluciones, hemos
la publicación de esta obra facilitando el personal y los
juzgado que la nueva edición debía desdoblarse en dos
medios necesarios para realizar los trabajos de edición
obras: una dedicada a los principios de la ingeniería de
y producción, así como la obtención de permisos
tránsito, que son relativamente estables, y otra dirigida
necesarios para utilizar material publicado. También al
a la aplicación práctica de esos principios, lo que
Ingeniero Mario J. Leiderman, Director Internacional
cambia rápidamente. Eso significa que la segunda obra
del Distrito 8 del ITE, por su decidido apoyo a la
debe renovarse con mayor frecuencia que la primera, lo
elaboración de la obra y por sus útiles consejos.
que requiere, no un autor, sino un equipo de autores
coordinados por un redactor que agilicen su renovación.
Esos autores deben ser especialistas en las distintas Se agradecen los comentarios y sugerencias de los que
aplicaciones que se describan y profesionales que estén revisaron la obra: ingenieros Jorge A. Pablo Cortés,
siempre familiarizados con los cambios en los Bernardo García, Luis M. Girardotti y Luis Ignacio
procedimientos que se usen dentro de su especialidad. Sánchez Arellano. Se aprecian especialmente los
análisis profundos y meticulosos que realizaron los
La presente obra es, naturalmente, la primera de las que ingenieros Matilde Palmar de Galindo y Wolfgang S.
se han mencionado y está destinada a proporcionar Homburger, así como y^us sabias recomendaciones.
conocimientos básicos sobre el tránsito en vías
•aiestres. Aunque se basa en gran parte en tecnología Por último, el autor no puede olvidar los esfuerzos que
elaborada en los Estados Unidos y otros países, está realizaron Savitha T. Pal y Corinne A. Ahrens,
orientada hacia la aplicación de esa tecnología en los Encargadas de la Producción de Publicaciones del ITE,
panes de habla hispana. No está escrita como libro de por producir la obra dentro del plazo asignado a su
•sao. pero desarrolla sus explicaciones lógicamente, edición.
partiendo de conceptos elementales bien conocidos por
-ir-.:er:>s y estudiantes de ingeniería. Guido Radelat
Washington. DC, E.U.A.
Marzo de 2003
FuMaí, Manual de ingeniería de tramito (Chicago: The Rcubcn H.
•n Cocporalion. 1964). vii.
vii
Introducción
Las vías de comunicación primitivas
nada el interés general de la comunidad. Sin embargo,
a medida que crecían las aglomeraciones urbanas y a las
Puede decirse que las vías de comunicación han sido viviendas se sumaban edificios destinados a otros fines,
siempre un elemento indispensable para la realización aumentaba el movimiento.de personas que iban de un
de las actividades humanas. Vías y actividades han edificio a otro, así como los viajes entre edificios y
marchado parejas en el curso de la historia, al punto que lugares fuera de la comunidad. De este modo, el
sus periodos de auge o decadencia coinciden con terreno que quedaba entre edificios desempeñó también
bastante exactitud. el papel de vía de comunicación; y fue preciso regular
en cierta forma la ubicación de las edificaciones, de
Desde las épocas más remotas, el hombre ha procurado acuerdo con el interés general, para que hubiera entre
mejorar su acceso a los lugares donde lo llevan con más ellas espacios continuos y con características
frecuencia sus actividades. En un principio sus semejantes a los caminos. Este fue el origen de la calle.
esfuerzos se limitaban a abrir trochas a través de la
vegetación; colocar piedras para pasar arroyos; hincar Evolución del camino
postes para orientarse en regiones llanas desoladas y
ejecutar muchos trabajos según sus necesidades, En una fecha desconocida, pero seguramente muy
habilidades y recursos. La preocupación humana por remota (quizás hace unos 6,000 años), tuvo lugar un
tener acceso a los lugares de mayor interés dio acontecimiento que transformó por completo el
nacimiento al camino, vía de comunicación que en su transporte terrestre: se inventó la rueda. Entonces fue
origen no era más que una faja de terreno necesario ir adaptando algunos caminos y calles al paso
acondicionada de algún modo para el paso de personas de carretas o vehículos de rueda en general, dotándolos
y bestias; es decir, un camino de herradura. de superficie más lisa y pareja, y de alineamiento más
regular. Más tarde, estas adaptaciones darían lugar al
El refugio del hombre es el hogar. Allí se retira del nacimiento del camino carretero o carretera.
mundo exterior para vivir en la intimidad doméstica,
alejado de "lo ajeno". Pero el hombre es además un Los caminos para vehículos de rueda representaron un
animal social, y por necesidad o por instinto fue paso de avance en cuanto al transporte, pero el tránsito
acercando su hogar al de otros hombres para ir por ellos resultaba lento y penoso por la resistencia que
formando comunidades. Cuando el hombre se hizo oponían al paso de los vehículos. Por esa razón,
sedentario, su hogar se convirtió en una vivienda durante mucho tiempo las vías de comunicación más
permanente y la agrupación de viviendas se trasformó importantes fueron las marítimas y fluviales. Por ellas
en comunidad urbana. Las agrupaciones urbanas era más fácil y conveniente transportar personas y
primitivas eran pequeñas y las viviendas se construían mercancías en embarcaciones que flotaban suavemente
en sitios arbitrarios, de acuerdo con la conveniencia de en el agua y que podían usar la fuerza del viento como
sus respectivos moradores y teniendo en cuenta poco o medio de locomoción. Así se explica que muchas
1
Principios de ingeniería de tránsito
ciudades antiguas florecieran cerca de la costa del mar Según Leibbrand', existen dos leyes que restringen el
o a la orilla de ríos y lagos. desarrollo urbano. La primera ley dice que la población
de un núcleo urbano está limitada por los recursos de la
Durante siglo tras siglo los escasos progresos que se zona tributaria que la mantiene. En la antigüedad,
realizaron en el arte de la construcción vial no cuando el núcleo tenía acceso al importante transporte
cambiaron esa situación: los caminos se utilizaban acuático, su zona tributaria se ampliaba. Hoy en día
principalmente para el transporte de personas y esta ley ha perdido vigencia porque debido al progreso
animales. El transporte terrestre de mercancías a de la tecnología del transporte es posible traer esos
grandes distancias estaba confinado a cosas ligeras y recursos desde las regiones más apartadas del globo.
valiosas como la seda, la sal, y los metales preciosos.
Para llevar lejos cargas grandes y pesadas como granos, La segunda ley de desarrollo urbano, de acuerdo a
madera, piedra, etc. se seguía recurriendo a las vías Leibbrand, es que la duración de los viajes cotidianos
acuáticas que se trataban de prolongar mediante la para la mayoría de los habitantes no debe pasar de un
construcción de canales. valor tolerable, aunque la tolerancia aumente con el
tamaño del núcleo urbano. Para Leibbrand, la máxima
Los caminos no empiezan a progresar hasta el Siglo duración aceptable de los viajes en las ciudades
XVIII y a principios del Siglo XIX su progreso es peatonales era de unos treinta minutos. Si los
rápido, pues ya se han perfeccionado bastante los desplazamientos a pie se realizan a una velocidad de 4.5
vehículos de tracción animal, así como los a 5 km/h, en 30 minutos se pueden recorrer dos
procedimientos de construcción vial. Además, en los kilómetros. Ese sería el radio máximo de la ciudad
países más civilizados sobreviene un aumento peatonal, que si fuera circular tendría un área de cerca
inusitado de población que obliga a desarrollar tierras de 1,250 hectáreas; la que coincide aproximadamente
apartadas de las vías fluviales y marítimas. La con la extensión de la Roma antigua.
construcción de caminos alcanza, por consiguiente, un
auge sin precedentes en Europa y en los Estados Leibbrand supuso que la máxima densidad factible de
Unidos, hasta que surge allí a mediados del Siglo XIX una ciudad peatonal serían 600 habitantes por hectárea,
un terrible competidor de esas vías terrestres: el por lo que la máxima población que podría tener tal
ferrocarril. ciudad sería de menos de 800,000 habitantes. Para que
las ciudades pudieran rebasar ese límite era preciso que
En la segunda mitad del Siglo XIX el moderno caballo tuvieran un sistema importante de transporte vehicular.
de hierro se considera como una maravilla técnica y
como símbolo del progreso. Por todas partes se tienden Ahora bien, las calles de la ciudad peatonal eran
vías férreas y los anacrónicos caminos quedan generalmente angostas y tortuosas, es decir,
abandonados o relegados a servir de auxiliares al inapropiadas para la circulación de vehículos y
pujante ferrocarril. constituyeron otra limitación para el crecimiento
urbano. Para que la ciudad creciera había que
Evolución de la calle ensancharlas y enderezarlas, lo que no era una tarea
pequeña cuando se oponían a ella las rígidas
Mientras tanto, el desarrollo de las calles siguió un edificaciones existentes.
curso distinto al de los caminos. Es verdad que las
grandes ciudades surgieron en la antigüedad antes que Al llegar el Siglo XIX las ciudades se expanden
los grandes caminos, pero sus calles eran casi rápidamente y el tránsito de vehículos de tracción
exclusivamente para el uso de peatones y bestias. Eran animal alcanza intensidades hasta entonces
ciudades peatonales. desconocidas. Irrumpe en ellas también el ferrocarril,
principalmente mediante el tranvía, primero de tracción
animal y luego motorizado. Todos esos vehículos se
estorban los unos a los otros en calles tan estrechas y
2
Capítulo I: Introducción
surgen los problemas de congestión de tránsito, pero la velocidades, lo que mejoró la movilidad de sus
incipiente regulación del tránsito y las reformas urbanas usuarios. Sin embargo, su número creció
van mitigando en general esos problemas de la vertiginosamente y los conflictos que creaban se
circulación. Es la época de la "perforación" de los multiplicaron en proporciones aterradoras, produciendo
famosos "bulevares" de París por el Barón de lamentables accidentes y congestionando vías que no
Haussman, demoliendo despiadadamente cuanto habían sido proyectadas para ellos, lo que en muchos
edificio se encontraba en su trazado. casos hizo disminuir la movilidad que se había ganado.
La policía de tránsito aplicaba restricciones y más
La revolución automotriz restricciones a los vehículos para evitar conflictos, pero
muchas veces era preciso ganar la seguridad a costa de
Con el Siglo XX llega de repente un nuevo elemento la movilidad.
que revoluciona por completo todo el mecanismo del
transporte terrestre: el vehículo automotor. Al principio El problema de congestión vehicular se agravaba en las
no era más que un extraño "artefacto" deportivo, un ciudades donde era mayor la concentración de
artículo de lujo para ciertas personas adineradas y vehículos, y donde resultaba más difícil modificar la
noveleras; pero poco a poco ese "coche sin caballos" se estructura de las vías debido a la presencia de
fue popularizando hasta convertirse en un medio edificaciones que las bordeaban. Además, el elevado
sumamente útil y práctico para el transporte de personas costo del terreno hacía poco menos que imposible
y mercancías. realizar reformas urbanas como las que se hacían en
tiempos del Barón de Haussman.
El nuevo vehículo encontró a los caminos en pésimo
estado, después de un largo período de predominio En los caminos rurales, por otra parte, la situación no
ferroviario, y fue preciso repararlos a toda prisa. Pero era tampoco muy halagüeña, pero en ellos la dificultad
no bastaba con remendar los viejos caminos esclavos de grande no era tanto la congestión como la seguridad.
la topografía; había que adaptarlos a las características Los vehículos habían alcanzado velocidades tan altas,
físicas y operativas del veloz vehículo automotor y que irregularidades en las vías que hasta entonces se
construir además muchos nuevos caminos para que ese habían considerado como tolerables, constituían de
vehículo pudiera tener acceso a más lugares. Ese repente terribles amenazas para la seguridad de los
acceso debía ofrecerse en cualquier época del año, en usuarios del camino. Aquí la policía aplicaba
tiempo seco y en tiempo de lluvia, para lo cual había restricciones de velocidad que eran muchas veces
que dar estabilidad permanente a la superficie del arbitrarias por falta de conocimientos y no infundían
camino. respeto.
Cuando se iba solucionando el problema del acceso, los Los ingenieros viales, por su parte, suavizaban curvas,
ingenieros y constructores concentraron sus esfuerzos disminuían pendientes y evitaban cruces a nivel, pero
en proporcionar caminos de capas superficiales nunca sabían exactamente el efecto que causaban esas
resistentes y sin polvo al nuevo señor del transporte, mejoras en los usuarios de las vías. Sus estudios no
dejando la responsabilidad de la seguridad y solían incluir el elemento humano.
ordenamiento de la circulación de vehículos en los
mismos, a la policía y a los propios usuarios del La ingeniería de tránsito
camino.
Génesis de la ingeniería de tránsito
Al principio las cosas marcharon bien, los vehículos
automotores eran escasos y sus velocidades no eran El problema necesitaba un enfoque técnico, pero
muy superiores a las que andaban los vehículos de partiendo no sólo de estudios sobre el movimiento de
tracción animal, pero pronto cambió el panorama. Los los vehículos en la vía, sino también sobre los causantes
nuevos vehículos fueron desarrollando mayores directos de esos movimientos, que eran los propios
3