El volumen de diseño es el volumen de tránsito proyectado para usar una instalación parti- cular durante el año de diseño, que generalmente es de 10 a 20 años en el futuro. Volúme- nes de diseño se estima en el proceso de planificación y con frecuencia se expresa como el volumen de tránsito previsto durante la hora del diseño especificado. La derivación del VHD fue discutida en la Sección 2.3. “Características de tránsito”.
Servicio de diseño de velocidad de flujo es la máxima velocidad de flujo por hora de tránsito que una autopista con características de diseño particulares para poder servir sin el grado de congestión que cae por debajo de un nivel preseleccionado, como se describe en “pen- dientes aceptables de congestión”.
Un objetivo principal en el diseño de un camino es crear una instalación con dimensiones y alineamiento que pueden servir para el servicio de diseño de velocidad de flujo, que debe ser al menos tan grande como la velocidad de flujo durante el período de pico de 15-minutos de la hora de diseño, pero no tan grande como para representar una extravagancia en el diseño. Cuando este objetivo se logra, una bien equilibrada, sala de camino económica re- sultará.
Medidas de congestión
Tres consideraciones clave en el diseño geométrico son el diseño vial, el tránsito que utiliza la calzada, y el grado de congestión en la vía. Los dos primeros puntos se puede medir en unidades exactas. Por ejemplo, la calzada o es o no una autopista con un control total de acceso, de sus dimensiones de la sección transversal puede ser expresado en metros, y los peraltes de sus pendientes puede ser expresado como un porcentaje.
Del mismo modo, el flujo de tránsito puede ser expresada como el número de vehículos por unidad de tiempo, la composición del tránsito puede ser expresado como el porcentaje de vehículos de cada clase, y las características y la distribución por sentidos horas pico de tránsito también se puede cuantificar.
Una escala de valores para expresar el grado de congestión es, sin embargo, una medida mucho más difícil de alcanzar. Numerosas medidas del servicio general proporcionada por una sección de calzada se sugirieron, incluyendo la frecuencia y severidad de accidente, libertad de maniobra, la relación del volumen de tránsito de capacidad (v/c), velocidad de operación, la velocidad media de marcha, y otros. En el caso de las intersecciones con se- máforos, el retardo se detuvo encontrado por los automovilistas es una medida comúnmente utilizada de la congestión.
Para el flujo de tránsito sin interrupciones (es decir, el flujo no influenciada por las intersec- ciones señalizadas), las condiciones de tránsito operacionales se definen mediante tres me- didas principales: velocidad, volumen (o tasa de flujo), y la densidad.
La densidad describe la proximidad de los vehículos entre sí y refleja la libertad de manio- brar en la corriente de tránsito. Es un parámetro fundamental que describe las operaciones de tránsito con flujo ininterrumpido. A medida que aumenta la densidad desde cero, la velo- cidad del flujo aumenta también porque hay más vehículos en el camino. Mientras esto su- cede, la velocidad comienza a disminuir (debido a las interacciones vehiculares). Esta dis- minución es prácticamente despreciable a densidades y tasas de flujo bajas. Sin embargo, como la densidad continúa aumentando, se alcanza un punto en el que la velocidad dismi- nuye notablemente. Una tasa máxima de flujo finalmente se alcanza en el que la alta densi- dad de tránsito provoca una marcada disminución de velocidades y una velocidad de flujo reducida. Esta tasa máxima de flujo de cualquier planta dada se define como su capacidad. Puesto que la capacidad se acerca, el flujo se vuelve más inestable debido a las lagunas existentes en el flujo de tránsito a ser cada vez menos. En la capacidad, no hay espacios utilizables en el flujo de tránsito y el conflicto alguno de los vehículos que entran o salen de la instalación, o de maniobras carriles internos cambiantes, crea una perturbación que no pueden ser eficazmente amortiguada o disipado. Por lo tanto, la operación en o cerca de la capacidad es difícil de mantener durante largos periodos de tiempo sin la formación de colas de aguas arriba, y el flujo forzado o avería se vuelve casi inevitable. Por esta razón, la mayo- ría de las instalaciones están diseñadas para funcionar a un volumen de menos de su capa- cidad.
Para el flujo interrumpido, tal como la que ocurre en las calles donde el tránsito está contro- lado por señales, el usuario camino no es tan refiere a la consecución de una alta velocidad de desplazamiento como con evitar paradas prolongadas en las intersecciones o una suce- sión de paradas en varias intersecciones. Promedio detuvo a tiempo de retardo es la princi- pal medida de efectividad utilizada en la evaluación de las intersecciones señalizadas. Stop- ped-tiempo de retardo, que se utiliza porque es razonablemente fácil de medir y es concep- tualmente simple, es una característica de las operaciones de intersección angostamente relacionada con la percepción del conductor de la calidad del flujo de tránsito.
vierte en el punto de congestión aguda. El aumento gradual de la congestión con aumento de la velocidad de flujo es aparente no importa qué medida se utiliza como un índice de congestión.
Cuando la tasa de flujo de tránsito se aproxima a la capacidad de una instalación, tal como se define en el MCC (37), cualquier interrupción de menor importancia en la fluidez del trán- sito puede causar tránsito en un camino para operar en una detención-y-seguir, con una disminución resultante en velocidad de flujo de tránsito que puede ser servido.
Las secciones donde los tránsitos se fusionan y separan en distancias relativamente cortas se llaman de “entrecruzamiento o trenzado.”
Velocidad promedio de operación, y por lo tanto el grado de congestión, es una función no sólo del volumen de tránsito implicado en el entrecruzamiento (cruce) movimientos, sino también de la distancia en la cual las maniobras de entrecruzamiento se completaron. (El entrecruzamiento es tratado en la Sección 2.4.6.)
En las calles arteriales en el entorno urbano, la velocidad media de marcha varía sólo lige- ramente con los cambios en la tasa de flujo de tránsito. Sin embargo, el retraso en las inter- secciones señalizadas puede aumentar dramáticamente la capacidad de aproximación del flujo de tarifas. Por lo tanto, un mayor grado de congestión se producen, y esto resulta en la reducción de velocidad de desplazamiento en general, mayores tiempos de viaje promedio, y el tránsito de derrames-backs en las intersecciones de aguas arriba.
Grados aceptables de congestión
Desde el punto de vista del usuario autopista, sería preferible que cada usuario tenga un derecho exclusivo a la autopista en el momento en que el automovilista encuentra ocasión o necesidad de usarlo. Por otra parte, el automovilista prefiere que todas las autopistas ser de tipos que permitan velocidades muy superiores a las que normalmente conferida por las calles de superficie urbanas. Sin embargo, los usuarios reconocen que si los demás van a compartir los costos de las instalaciones de transporte, ellos también tienen derecho a parti- cipar en su uso. Por lo tanto, se aceptará fácilmente una cantidad moderada de la conges- tión. Justo lo que el grado de congestión del público motorizado está dispuesto a aceptar como razonable sigue siendo objeto de conjeturas, pero se sabe que varían de un número de factores.
El automovilista medio entiende en un sentido general de que las medidas correctivas para mitigar la congestión pueden ser más costosas en algunos casos que en otros. Como resul- tado, generalmente los conductores aceptan un mayor grado de congestión en las zonas donde se pueden hacer mejoramientos sólo a un costo sustancial. Además, los conductores están más dispuestos a aceptar un mayor grado de moderación en viajes cortos que en via- jes largos, pero los conductores no están en general satisfechos con el tipo de operación que se produce cuando el volumen de tránsito se aproxima a la capacidad de la instalación. Desde el punto de un administrador de camino de vista, el grado de congestión del camino que experimentan los usuarios se relaciona con la disponibilidad de recursos.
Históricamente, los fondos no fueron suficientes para satisfacer todas las necesidades, pro- vocando fuertes tensiones en el mejoramiento de los caminos con la suficiente rapidez para evitar que la demanda de tránsito exceda la capacidad de la instalación.
El adecuado grado de congestión que se debe utilizar en la planificación y el diseño de me- joramientos viales se determina pesando los deseos de los automovilistas frente a los recur- sos disponibles para satisfacer estos deseos. El grado de congestión que no debe sobrepa- sarse durante el año de diseño en un proyecto de camino realmente se puede evaluarse por: (1) la determinación de las condiciones de operación que la mayoría de los conductores se aceptan como satisfactorio, (2) la determinación de la mejoramiento del camino más ex- tensa que la jurisdicción gubernamental considera práctico, y (3) la conciliación de las exi- gencias del conductor y el público en general con los recursos financieros disponibles para satisfacer esas demandas.
Esta reconciliación de los deseos con los recursos disponibles es un proceso administrativo de gran importancia. La primera decisión debe ser hecha en cuanto al grado de congestión que no debe sobrepasarse durante el período de diseño.