1. Diseño Geométrico de Autopistas para la Administración Activa del Tránsito en Europa
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Diseño Geométrico de Autopistas para la
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Resumen Ejecutivo
Diseño Geométrico de Autopistas para la
Administración Activa del Tránsito en Europa
Introducción
El crecimiento continuo de viajes en las autopistas congestionadas excede las capacidades
de los organismos viales para ofrecer soluciones y alternativas suficientes sobre la base de
proyectos de mejoramiento y expansión de los caminos tradicionales. Los altos costos de
construcción, zonas-de-camino constreñidas, restricciones legales y factores ambientales
presionan a los organismos viales para explorar soluciones tales como la administración
activa del tránsito y de los carriles, que mejoren la seguridad al reducir los choques y la
congestión no-recurrente, y maximicen el rendimiento en condiciones congestionadas. En-
contrar opciones más rentables para mitigar las congestiones recurrentes y no-recurrentes en
las autopistas es uno de los retos más importantes que enfrentan el Estado y las organiza-
ciones regionales de transporte.
Varios países practican los conceptos de autopistas administradas para mover más eficien-
temente mayores volúmenes de tránsito sin necesidad de adquirir más tierra y construir
grandes obras. Los conceptos de autopistas administradas introducen actividades opera-
cionales nuevas y revisadas, con mayor dependencia de la tecnología que los proyectos de
caminos tradicionales. Las autopistas administradas combinan regímenes de administración
de operación activa o dinámica, diseños específicos de obras y soluciones tecnológicas.
Utilizan una serie de medidas de administración de tránsito para controlar activamente la
autopista sobre la base de condiciones de tiempo real:
Controlar dinámicamente las velocidades (Figura 1).*
Aumentar capacidad (Figura 2).*
Informar a los usuarios viales las condiciones de la red (Figura 3).*
El objetivo es optimar tránsito y seguridad. Los ejemplos incluyen el uso temporal de las
banquinas pavimentadas como carriles (ut-bapacoca), límites de velocidad variables (por
tiempo, no por carriles), semáforos de control de carril, cambio dinámico de ruta, y la infor-
mación al conductor mediante señales de mensaje variable. Los conceptos de autopistas
administradas aplicados en Europa demostraron reducir los choques, mejorar la fiabilidad del
tiempo de viaje, y aumentar la producción de vehículos.
*Nota FiSi: Límites máximos uniformes señalizados por carriles ≈ 97 km/h; desaceleración por clausura de carril a
80 km/h.
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Figura 1. Inglaterra: ejemplo de límite de velocidad variable en Birmingham ▲▼ (vehículos
entran en camino por izquierda, tránsito opuesto a la derecha, y velocidades en mi/h).
Figura 2. Países Bajos: ejemplo de ut-bapacoca.▼▲
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Figura 3. Inglaterra: ejemplos de señales de mensaje variable en Birmingham. ▲▼
Antecedentes
En 2006, un equipo de exploración observó que aplicando estrategias de administración de la
congestión, los organismos de transporte de Dinamarca, Inglaterra, Alemania y los Países
Bajos fueron capaces de optimar la inversión en obras viales para satisfacer las necesidades
de los conductores. Las estrategias incluyen la armonización de la velocidad, el ut-bapacoca,
señales dinámicas y cambio de ruta. Las recomendaciones del equipo explorador de los EUA
incluyen la promoción de la administración activa del tránsito para optimar las autopistas
existentes durante la congestión recurrente y no recurrente, con énfasis en la orientación del
cliente viajero, centro en la fiabilidad de viaje, mensajes coherentes a los usuarios, planifica-
ción de prioridades de operación, y programación de la financiación .
Desde el estudio de exploración de 2006, en Wáshington y Minnesota se aplican los con-
ceptos de administración activa del tránsito, y se están considerando en Virginia. Durante
estas aplicaciones se expresaron varias preguntas relacionadas con el diseño geométrico. Se
propuso un estudio de exploración para obtener una mejor apreciación de cómo el diseño
geométrico se maneja con los programas de administración activa del tránsito. La exploración
reveló que varios países europeos practican soluciones innovadoras de diseño geométrico en
sus programas de administración activa del tránsito.
En junio de 2010 un equipo de 10 profesionales del transporte de los EUA con experiencia en
planificación, diseño y operación de autopistas visitó cuatro países de Europa: Inglaterra,
Alemania, Holanda y España. El propósito fue examinar las prácticas de diseño de la admi-
nistración activa del tránsito usadas en otros países para mejorar la operación de las auto-
pistas congestionadas, sin comprometer la seguridad. Esta exploración continuó otras cen-
tradas en los programas de administración de congestión y carriles.
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Hallazgos clave
Las principales conclusiones de la exploración 2010 incluyen:
Al igual que los EUA, muchos países europeos se enfrentan a crecientes niveles de
tránsito y de congestión en sus redes de autopistas. Varias agencias europeas de auto-
pistas están respondiendo a la creciente congestión mediante la aplicación de sistemas de
administración activa del tránsito que usan mejor los caminos existentes. En Europa,
"administración de autopistas" es el término usado para describir las medidas de admi-
nistración del tránsito aplicadas para mejorar el flujo de tránsito, aumentar la seguridad, e
informar a los usuarios del camino las condiciones de la red de autopistas. Los conceptos
de autopistas administradas tuvieron gran éxito en los países visitados, y sus estrategias y
técnicas son propensas a ser beneficiosas si se aplican en los EUA.
Los países europeos visitados integran un conjunto de técnicas complementarias para
administrar dinámicamente el flujo de tránsito en respuesta a la evolución de los volú-
menes, velocidades e incidentes. El resultado mejora la seguridad y la fiabilidad del tiempo
de viaje, y alivia la congestión en las autopistas urbanas. Las técnicas que integran el
diseño vial con estrategias operativas son:
o Límites variables de velocidad, control de línea, y armonización de la velocidad
(Figuras 1, 4 y 5)
o ut-bapacoca (Figuras 2 y 4), con zonas de refugio de emergencia (Figura 6)
o Advertencia de colas y mensajes variables (Figura 3)
o Entre las 24 y 7 vigilancia del tránsito con cámaras y/o sensores empotrados en el
pavimento, para detectar incidentes e identificar cuándo reducir los límites de ve-
locidad (Figura 7)
o Administración de incidentes (Figura 8)
o Control automatizado de la fuerza pública (Figura 9)
o Algoritmos especializados para el ut-bapacoca, límites de velocidad variables y/o
detección y administración de incidentes
o Medición de rama (función coordinada o independiente).
Figure 4. Alemania: ejemplo de ut-bapacoca y límite de velocidad variable, Hessen ▼▲ (velo-
cidades en km/h).
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Figure 5. Los Países Bajos: ejemplo de límite de velocidad variable ▼▲ (km/h).
Figura 6. Inglaterra: ejemplo de área de refugio de emergencia en Birmingham (tránsito por
izquierda en caminos ingleses). ▲▼
Cámara
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Detectores de bucle
Figura 7. Países Bajos: ejemplos de cámaras de vigilancia y detectores de lazo. ▼▲
Figura 8. Inglaterra: ejemplos de
administración de incidentes en
Birmingham. ▲▼
Las estrategias de autopistas
administradas son sinérgi-
cas, y más eficaces cuando
se aplican en un sistema in-
tegrado y dinámico.
Muchos conceptos de auto-
pistas administradas son
aplicables en todas las áreas
urbanas de los EUA y auto-
pistas rurales de alto volu-
men. Las estrategias ade-
cuadas de administración de
autopistas evolucionan a
medida que varían las nece-
sidades y demandas. Los
funcionarios de transporte
deben reconocer que las
autopistas necesitan estra-
tegias operativas y de admi-
nistración que se adecuen a
los cambios del tránsito.
Los países europeos enfrentan problemas de seguridad similares a los de los EUA, y con
éxito abordaron esas preocupaciones en las autopistas administradas, lo cual contribuyó a
importantes mejoramientos de la seguridad vial en Europa.
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Figura 9. Ejemplos de señales de control automatizadas.
Muchos países europeos pasaron por un cambio de paradigma en las políticas y prácticas
de diseño mediante la adopción de riesgos y enfoques basados en el desempeño, para
tomar decisiones de diseño en las instalaciones de autopistas de administración activa. Un
ejemplo de la cambiada filosofía de diseño está considerando los regímenes dinámicos de
operación de una autopista administrada, en lugar de seleccionar los criterios de diseño
sobre la base de una condición estática de operación. Los despliegues de administración
activa de tránsito exitosa requieren una buena planificación, colaboración interdisciplinaria
de diseño con las operaciones y el control de la fuerza pública. La aplicación exitosa
también requiere:
o Campeones de alto nivel que lideren un cambio cultural en una agencia e institu-
cionalicen el compromiso de priorizar la administración del tránsito
o Superar la actitud de "nunca hicimos esto antes"
o Compromisos de financiación para el mantenimiento operativo adecuado a largo
plazo
Promover la administración del tránsito activo en los EUA requerirá la evolución de las
antiguas prácticas de diseño, colaboración de disciplinas de diseño y operaciones, y
avances en la comunicación en tiempo real para los automovilistas.
Resultados para el Diseño
Funcionalidad de banquinas. Representantes de los organismos viales anfitriones
compartieron sus puntos de vista cambiantes sobre la funcionalidad de las banquinas de
autopista. En Inglaterra y los Países Bajos se observó que el uso de la banquina externa
como área de detención de vehículo descompuesto disminuyó debido a los mejoramientos
en la fiabilidad mecánica de los vehículos. Por lo tanto, el nivel de riesgo por no propor-
cionar anchos hombros completos puede haber disminuido en comparación a cuando se
establecieron los criterios de diseño de la autopista fundamentales. Este tipo de consi-
deraciones pesan en la evaluación de las ventajas y desventajas para la continua o di-
námica hombro terrestre de los organismos viales de acogida. Cada uno de los países
visitados tenía una práctica general de reducir los límites de velocidad en las secciones de
la autopista donde se redujo la anchura del hombro (tanto en forma permanente ya tiempo
parcial) para permitir el operación del hombro.
ut-bapacoca (o más carriles) con límites de velocidad variable. En algunos segmen-
tos de autopistas en Inglaterra, Alemania y los Países Bajos, la banquina se usa de forma
dinámica para crear un carril de circulación adicional cuando las condiciones son ade-
cuadas.
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Cuando el carril de circulación se añade en el borde exterior (por ejemplo, lado derecho en
Alemania y Países Bajos, lado izquierdo en Inglaterra), en este Resumen FiSi se utiliza el
término ut-bapacoca. Cuando se adiciona carril en el borde interior se usa el término
más-carril.
En estas secciones se incluyen pórticos con señales de velocidad y de control de carril,
que pueden mostrar una flecha verde cuando el carril está disponible para su uso y una
cruz roja cuando está cerrado. Las señales también pueden mostrar el límite de velocidad
apropiada cuando se permita usar el ut-bapacoca o más-carril. En Alemania, en el
ut-bapacoca se considera un límite de velocidad de 120 km/h, cuando el límite normal sea
de 130 a 150 km/h. Si la reasignación de la calzada para el ut-bapacoca reduce los anchos
de carril a menos de 3,5 m, se establece un límite de velocidad de 100 km/h. Durante el
ut-bapacoca, el límite de velocidad de la bapacoca y carriles generales de viaje varía en
función de los datos de los sistemas de vigilancia (bucles detectores y/o cámaras).
Ancho de carril. Cuando una sección transversal de calzada existente se reasigna para
agregar un carril, los anchos de carril existentes se angostan para adaptarse al nuevo
carril. En varios lugares, los anchos de carril varían en la sección transversal, general-
mente con los carriles más angostos en el interior (carril más cercano a la mediana). En
algunos casos se prohíbe a los camiones adelantarse, para restringirlos de ocupar los
carriles interiores más angostos, armonizar las velocidades, y mantener el control de carril.
ut-bapacoca. Para ut-bapacoca a través de las uniones de ramas (carriles de cambio de
velocidad) se consideran enfoques diferentes. En Inglaterra, las operaciones iniciales del
ut-bapacoca utilizan sólo los segmentos de banquina entre ramas (es decir, la banquina
funciona como un carril ganado o perdido en cada distribuidor). En 2009, Inglaterra aplicó
un uso piloto en la M42 con ut-bapacoca a través de la intersección de ciertos lugares,
para aumentar la capacidad en cuellos de botella principales.
Necesidad de iluminación con ut-bapacoca. La iluminación en secciones de
ut-bapacoca fue tema de discusión en Inglaterra. La Dirección General de Caminos en-
contró que los tratamientos de iluminación continua no son muy esenciales. En Alemania y
los Países Bajos la iluminación continua se considera beneficiosa.
Límites variables de velocidad, control de línea, y armonización de velocidad. La
armonización de la velocidad se introduce a través del uso de límites de velocidad varia-
bles para mejorar el flujo de tránsito en los tramos de autopista que experimentan con-
gestión recurrente, y proteger a los vehículos al final de la congestión, o colas relacio-
nadas con el incidente.
El sistema de armonización de velocidad detecta los cambios en la velocidad y volúmenes
de tránsito a lo largo de un corredor, y un algoritmo reduce automáticamente la velocidad
según las condiciones de tránsito en tiempo real. Para garantizar el respeto de los límites
de velocidad variables es esencial comunicar el motivo de la baja velocidad y el control de
la fuerza pública. En varias ocasiones, los representantes de los organismos europeos
usaron la frase "la confianza iguala al cumplimiento", para indicar que el límite de velo-
cidad debe ser razonable y que la razón de la velocidad más baja debe ser clara.
Espaciamiento de pórticos y detectores. La separación entre los pórticos con señales
de límites de velocidad variable y control de líneas, y detectores que recogen datos de
tránsito, varía según los países.
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En Alemania, la norma nacional es de 2,5 km, pero Hessen separa sus detectores 1 km y
los pórticos entre 1 y 1,5 km. Se justifica el espaciamiento más corto para recoger mejor
los datos de flujo de tránsito, informar mejor la ruta alternativa, y mejorar la administración
del sistema. Otros países separan los pórticos entre 0.6 y 1 km. Para separar los pórticos,
los ingleses y alemanes hicieron hincapié en la importancia de contar con información
continua para el conductor, lo cual requiere intervisibilidad de señales en pórticos suce-
sivos.
Zonas de refugio de emergencia. Durante el ut-bapacoca, parcial o permanente, se
añaden áreas de refugio o apartaderos. La separación de las zonas de refugio varían
según las autopistas y los países.
Señales. Hay un debate en curso sobre el mejor equilibrio entre señales de mensajes
estáticos y variables. Una idea es que las señales de mensaje variable dan una mejor
oportunidad de comunicarse con el conductor, tal como la razón de los cambios del límite
de velocidad o la presencia de una cola o demora prevista aguas abajo. Algunos sugieren
que todas las señales deben ser señales dinámicas, electrónicas o mecánicas. Sin em-
bargo, las señales de mensaje variable son más caras y requieren sistemas de energía de
reserva para mantener la operación continua durante un eventual apagón.
Evolución en la filosofía de diseño: transición hacia un enfoque de rendimiento o de
diseño basado en el riesgo. Los representantes de Inglaterra, Alemania, y los Países
Bajos destacaron la necesidad de utilizar el rendimiento y los métodos basados en el
riesgo para tomar decisiones de diseño. Históricamente, los criterios de diseño de cami-
nos se desarrollaron con una calzada estática en la mente. Con un camino operado de
forma dinámica, las necesidades y soluciones pueden ser diferentes de los de un diseño
estático. El diseño basado en el desempeño es un enfoque de diseño basado en los re-
sultados, operacionalmente enfocados, que considera las metas y objetivos deseados de
la instalación de transporte y establece los criterios de diseño consecuentes. Inglaterra
desarrolló un enfoque basado en el riesgo sobre las prácticas innovadoras de diseño, que
dan flexibilidad adicional para diseñar una operación segura.
Evolución de los criterios de diseño. Continuamente los países evalúan los enfoques
de reducción de costos, incluyendo las ventajas y desventajas de aumentar el espacio
entre pórticos, detectores y zonas de refugio de emergencia. En Inglaterra las prácticas
anteriores se consideran conservadoras, y la experiencia actual indica que un mayor
espaciamiento puede ser apropiado.
Hallazgos de Medidas de Rendimiento
Medidas clave de desempeño: fiabilidad y seguridad del tiempo de viaje. Las me-
didas clave de rendimiento utilizadas en algunos países europeos son la fiabilidad de
tiempo de viaje mientras se mejora o mantiene la seguridad. Las estrategias de adminis-
tración activa del tránsito ejecutadas permiten una amplia gama de opciones para mejorar
o mantener la seguridad, al tiempo que dan sustantivos beneficios de movilidad.
Otras medidas de rendimiento: velocidad de viaje y congestión. Para cuantificar la
aplicación exitosa de las estrategias de administración del tránsito se usaron las veloci-
dades medias de viaje para una sección del camino, además del mejoramiento reconocido
y documentado de la congestión. En Alemania, la iniciativa Libre de Congestión de Hes-
sen 2015 se inició con la intención de mejorar continuamente el flujo de tránsito.
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La visión de la iniciativa es que "la movilidad es uno de los mayores
problemas para el futuro en Hessen. Tanto en términos económicos y
ecológicos, y en relación con los aspectos sociales y culturales, esta
tarea exige toda la atención. Porque para un estado de tránsito como
el de Hessen en el corazón de Alemania y Europa, la movilidad y la
logística son los factores económicos sostenibles, y sinónimos de una
sociedad moderna y progresista". 2
Hessen experimentó una reduc-
ción de la congestión de 80% 3
pero la inicial gran reducción en la
duración de la congestión se debió a la finalización de importantes
proyectos viales.
Relaciones públicas. La educación de los conductores y partes interesadas sobre las
características de las autopistas administradas es importante para las operaciones exi-
tosas. Los proyectos son impulsados hacia el resultado deseado; por lo tanto, la com-
prensión clara del objetivo general es fundamental. Las experiencias en Europa identifi-
caron la radio y la Web como los mejores métodos para llegar al público. En algunos
casos, la cultura del conductor de la zona puede influir en cómo se practican y comunican
los tratamientos a los conductores.
Resultados para planificación
Asuntos de seguridad. Los políticos, ciudadanos, diseñadores y ejecutores de Inglaterra,
Alemania y los Países Bajos tenían preocupaciones similares a las expresadas en los
EUA acerca de las reducciones o cambios potenciales o percibidos en materia de segu-
ridad, debido a la aplicación de algunas de las estrategias de administración activa. La
Dirección General de Caminos inglesa desarrolló un índice de riesgo para evaluar siste-
máticamente los potenciales riesgos para la seguridad del conductor, y ayudarle en su
decisión de poner en práctica las estrategias y opciones de diseño en las autopistas ad-
ministradas. La agencia utiliza un enfoque basado en el riesgo para hacer la transición de
las banquinas desde un espacio de carril de emergencia hasta un carril de viaje. Su in-
vestigación indicó que el riesgo de eliminar temporalmente las banquinas es mínimo.
Evaluación de la viabilidad. Antes de aplicar los tratamientos de las autopistas admi-
nistradas se realizaron extensos estudios para determinar una técnica o estrategia ade-
cuada para el problema y la geometría del camino.
Partes interesadas. Es importante atraer a todos los grupos de interés (control de la
fuerza pública, transporte público, organismos viales, y liderazgo oficial) en las primeras
etapas del proceso de diseño y planificación. La administración de emergencias fue un
grupo de interesados clave para educar y crear estrategias en varios países europeos.
Legislación y políticas. En Inglaterra, Alemania y los Países Bajos, la política nacional o
estatal fue un factor determinante al aplicar los conceptos de autopistas administradas. En
2003 el estado alemán de Hessen inició el programa "Hessen 2015 Libre de Congestión”,
que identifica específicamente a las tecnologías del futuro, la administración del tránsito y
los servicios de movilidad como las herramientas para optimar el flujo de tránsito y au-
mentar la seguridad. En Inglaterra, desde hace mucho tiempo la preocupación pública
sobre el costo ambiental de la ampliación de vías impulsó el desarrollo de diversos in-
formes e iniciativas políticas que hacían hincapié en la sostenibilidad de la búsqueda de
soluciones a la congestión vial.
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Hallazgos de lecciones aprendidas
Corredores en progresión. Hay un camino evolutivo en el diseño apropiado y estrategias
operacionales de corredores de autopistas individuales. Al aumentar los niveles de trán-
sito y congestión en el corredor deben considerarse diferentes enfoques y estrategias de
administración para dar cabida a las necesidades, riesgos y compensaciones.
Uso eficaz del espacio. Varios países europeos administran dinámicamente el espacio
libre disponible. Por ejemplo, pueden utilizar el espacio de banquina pavimentada para el
movimiento del tránsito durante las horas pico, y como banquina típica durante los tiempos
de viaje fuera de los picos.
Importancia del proceso de diseño colaborativo. La activa y eficaz administración vial
requiere imprescindiblemente coordinar disciplinas y establecer colaboración entre la
planificación, operaciones, y diseño. En Inglaterra, la Dirección General de Caminos utiliza
los regímenes de operación para determinar los criterios de diseño, en lugar de adherirse
estrictamente a las normas de diseño.
Costos de operación. La financiación estable, coherente y permanente de las opera-
ciones y el mantenimiento es un componente crítico del concepto de autopistas adminis-
tradas.
Costos de capital. En Inglaterra, la M42 en Inglaterra se diseñó de forma conservadora al
espaciar los pórticos, zonas de refugio de emergencia y equipos auxiliares. Después de
las operaciones y resultados de la vigilancia se hicieron cambios incrementales sobre la
base de los datos demostrativos del mantenimiento o mejoramiento del flujo y la seguridad
del tránsito, a medida que aumenta la separación entre pórticos y zonas de refugio, y la
reducción de la iluminación para bajar costos.
Tratamientos complementarios. Muchas aplicaciones son complementarias. Por ejem-
plo, el control de línea (o límites de velocidad variable) y las bapacoca, como resultado de
las operaciones y beneficios complementarios y sinérgicos.
Beneficios. Los países visitados informan que las autopistas administradas resultan en
una mayor seguridad, confiabilidad y calidad del aire, y se puede dar a un costo menor que
la capacidad de expansión tradicional.
Percepción pública. Los países reconocen que el plan operativo propuesto sólo tendrá
éxito si el público percibe que será exitoso (a pesar de lo que los datos puedan decir).
Adquisiciones. Los métodos de construcción están evolucionando como resultado del
alto grado de tecnología necesaria para los conceptos de autopistas administradas. In-
glaterra utilizó métodos de construcción innovadores, y ubicaciones fuera del lugar para
montar pórticos de autopistas administradas, señales y equipos auxiliares, y eficiencias
obtenidas en la compra de equipos.
Mensajes de señal. Inglaterra, Alemania y los Países Bajos descubrieron la importancia
de probar los nuevos mensajes de señales, antes de aplicarlos.
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Pasos siguientes
El equipo de exploración cree que se puede ganar mucho en los EUA mediante la aplicación
de varios conceptos y estrategias observadas durante el viaje de estudio. El paso crítico
siguiente es la aplicación práctica. Los miembros del equipo de exploración están comuni-
cando las conclusiones clave, promueven la aplicación de ideas, y avanzan en la adopción de
los enfoques clave descritos en este resumen ejecutivo. El equipo también busca adalides de
organismos viales y de transporte para poner en práctica las políticas y prácticas usando la
flexibilidad e innovación en el diseño de autopistas para mejorar la seguridad y el rendimiento
operativo.
REFERENCIAS
1. Montes Landesamt fur StraBen-und Verkehrswesen. "Uso Temporal de Banquinas Pa-
vimentadas" (2010). Staufreies Hessen 2015.
2. Oficina Estatal de Hesse para Asuntos Viales y de Tránsito. "Congestion Free Hessen
2015: A Success Story”, 2009.
3. Alemania. "Duración de congestiones en las autopistas de Hessen", panfleto (sin fecha).
Project Management Congestion Free Hessen 2015.
internationai@fhwa.dot.gov
www.internacional.fhwa.dot.gov
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Publication No. FHWA-PL-11-003
HPIP/10-10 (3.5) EW
M42 – Autopista administrada en Birmingham, ut-bapacoca activo ▲▼
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