10.1 tx dot 1996 comprensionvelocidades

COMPRENSIÓN VELOCIDADES DIRECTRIZ, OPERACIÓN Y SEÑALIZADA 1/12
MATERIAL DIDÁCTICO NO-COMERCIAL – CURSOS UNIVERSITARIOS DE POSGRADO
Traductor Microsoft Free Online +
+ Francisco Justo Sierra franjusierra@yahoo.com
+ Alejandra Débora Fissore alejandra.fissore@gmail.com
Ingenieros Civiles UBA/UNSa – Beccar, febrero 2013 ingenieriadeseguridadvial.blogspot.com.ar
SPEED
COMPRENSIÓN DE LAS VELOCIDADES
DIRECTRIZ, DE OPERACIÓN Y SEÑALIZADA
http://d2dtl5nnlpfr0r.cloudfront.net/tti.tamu.edu/documents/1465-1.pdf
Report Nº 1465-1
Patrocinado por el
Departamento de Transporte de Texas
Cooperación con el
Departamento de Transporte de los EUA
Administración Vial Federal – FHWA
Raymond A. Krammes
Kay Fitzpatrick
Joseph D. Blaschke
Daniel B. Fambro
Marzo 1996

2/12 TEXAS TRANSPORTATION INSTITUTE
CONTENIDO
INTRODUCCIÓN 3
DEFINICIÓN DE VELOCIDAD 3
Velocidad directriz 3
Velocidad de operación 4
Velocidad del 85º percentil 4
Velocidad señalizada 5
VELOCIDAD Y DISEÑO VIAL 5
Selección de velocidad directriz para un camino 5
Aplicación de velocidad directriz al diseño vial 6
VELOCIDAD SEÑALIZADA Y OPERACIONES VIALES 9
Selección de la velocidad señalizada para un camino 9
Aplicación velocidad señalizada en las operaciones viales 10
PROBLEMAS Y RELACIONES DE VELOCIDAD 11
¿Es la velocidad directriz la más segura? 11
Resumen 12
REFERENCIAS 12

INTRODUCCIÓN
A veces, cuán rápido uno cree que puede conducir difiere del límite de velocidad señalizado.
Además, a menudo los conductores individuales están en desacuerdo acerca de qué tan
rápido es "demasiado rápido". Son frecuentes las preguntas como "¿debo lentificar hasta 50
km/h por esa curva?" y "¿por qué debo limitar mi velocidad en un camino recto y plano de
cuatro carriles si no hay tránsito?". Son preguntas y preocupaciones que los ingenieros via-
les deben considerar, y a menudo explicar, al diseñar caminos.
Investigación y experiencia revelan nuevas formas de mejorar la seguridad y eficacia, y tam-
bién enseñan sobre lo que mejor funciona. Para los ingenieros y responsables políticos, es
importante tener acceso a información técnicamente más precisa y actualizada, y poder ex-
plicar cómo se diseñan y operan los caminos, y cómo asegurar la evolución y mejoramiento
de los documentos técnicos oficiales.
Este documento fue preparado para ayudar a ingenieros de transporte explicar conceptos
relacionados con la velocidad. Recopila y analiza las actuales definiciones de términos clave
relacionados con la velocidad. También se analizan relaciones adecuadas y prácticas relati-
vas a las medidas clave de velocidad.
2 DEFINICIÓN DE VELOCIDAD
Durante años AASHTO desarrolló definiciones y suposiciones acerca de la velocidad que
evolucionaron con el tiempo. A veces, este proceso evolutivo natural pone a los ingenieros
en actividad en una posición incómoda cuando tienen que explicar sus decisiones a los ciu-
dadanos.
2.1 Velocidad directriz
En 1938, la definición original de la velocidad directriz fue "velocidad máxima aproximada-
mente uniforme que probablemente adoptará el grupo más rápido de los conductores, pero
no necesariamente el pequeño porcentaje de temerarios". El concepto se introdujo para se-
leccionar una velocidad adecuada basada en los deseos razonables de la mayoría, y para
que todas las características geométricas diseñadas se acomodaran a esa velocidad.
La definición AASHTO 1994 de velocidad directriz es "la máxima velocidad segura que pue-
de mantenerse sobre una sección específica de camino cuando las condiciones son tan fa-
vorables que rigen las características de diseño del camino". Claramente, la definición es
más abstracta, aunque el concepto básico es el mismo. Como resultado, se debe tener cui-
dado en la interpretación de la definición de la velocidad directriz actual. Además, los inves-
tigadores y profesionales de diseño geométrico discuten actualmente posibles cambios en la
definición y aplicación de la velocidad directriz. Idealmente, los cambios reflejarán con mayor
precisión nuestra experiencia y comprensión sobre el significado apropiado y el uso de la
velocidad directriz.

2.2 Velocidad de operación
La velocidad de operación es un buen ejemplo de un término cuya definición oficial no se
mantuvo ante la definición más relevante utilizada en la práctica. Los documentos actuales
de políticas de diseño definen la velocidad de operación como "la más alta velocidad general
a la cual puede viajar un conductor en un camino dado bajo condiciones climáticas y de
tránsito favorables, sin exceder en ningún momento la velocidad segura determinada por la
velocidad directriz, sobre una base de sección-por-sección" (1). Esta definición es difícil de
interpretar, y tiene poco uso o significado práctico. Por lo que rara vez se usa en la práctica.
En la práctica actual, el término velocidad de operación se refiere a la velocidad a la cual se
observa que los conductores operan sus vehículos. El 85º percentil de una muestra de velo-
cidades observadas es la estadística descriptiva más utilizada para la velocidad de opera-
ción, asociada con un determinado lugar o característica geométrica.
2.3 Velocidad del 85º percentil
La velocidad del 85º percentil es la velocidad a la cual, o por debajo de la cual, el 85% de los
conductores operan sus vehículos. Generalmente, los investigadores estudian la velocidad-
de-punto para estimar las velocidades del 85º percentil. Se identifica un lugar de medición
en un camino y se miden velocidades de una adecuada muestra de vehículos en “flujo-libre”,
típicamente 100-125. El término flujo-libre (free-flowing) significa que los conductores no son
impedidos por otros vehículos y, por lo tanto, se supone que circulan a su velocidad desea-
da en el lugar de medición. Como se ilustra en la Figura 1, generalmente las velocidades
registradas en un lugar determinado se ajustan a una distribución normal (curva en forma de
campana). Pueden usarse distintos equipos para medir velocidades, incluyendo radares,
láser, y otros dispositivos que utilizan sensores en el pavimento para medir el tiempo que
tarda en vehículos para recorrer una distancia conocida.
Figura 1. Distribución normal de veloci-
dades. La velocidad del 85º percentil es
la velocidad a la cual, o por debajo, ope-
ra el 85% de los conductores.

2.4 Velocidad señalizada
La velocidad señalizada se refiere a la velocidad límite indicada en una sección de camino
según la señal reglamentaria ilustrada en la Figura 2. El procedimiento del DOT de Texas
para establecer zonas de velocidad indica que la velocidad señalizada "debe basarse princi-
palmente en la velocidad del 85º percentil” (3). Aunque las guías de zonificación de veloci-
dad permiten examinar otros factores (incluyendo el alineamiento del camino, características
de la superficie de calzada y banquina, actividad de peatones y ciclistas), las velocidades
señalizadas se basan estrictamente en las velocidades de operación del 85º percentil medi-
das, práctica habitual en Texas y a nivel nacional. Los límites de velocidad no pueden seña-
lizarse en exceso a los límites de velocidad legales. Entre
1974 y 1995 el Congreso de los EUA impuso un límite nacio-
nal de velocidad máxima de 55 mph (90 km/h). En 1995 el
Congreso derogó el límite de velocidad máxima nacional, y el
control de los límites de velocidad máxima volvió a los esta-
dos. Texas, por ejemplo, tiene un límite máximo de velocidad
de 70 mph (115 km/h)
Figura 2. Señal regulatoria de límite de velocidad.
3 VELOCIDAD Y DISEÑO VIAL
3.1 Selección de la velocidad directriz para un camino
Es razonable que los caminos deban diseñarse para acomodar la velocidad a la que los
conductores quieren viajar. De hecho, la política de diseño vial actual de AASHTO establece
ese principio básico:
"La velocidad seleccionada para diseñar debe ajustarse a los deseos de viaje y hábitos de
casi todos los conductores. Es decir, la velocidad directriz debe ser, donde fuere posible, la
que casi todos los conductores desean” (1).
Sin embargo, para seleccionar una velocidad directriz apropiada para una sección de ca-
mino es importante entender dos calificadores relacionados con la política de AASHTO so-
bre la velocidad directriz.
1. “casi todos los conductores"- No sería práctico adaptarse a la velocidad deseada de
todos los conductores, porque algunos desean marchar muy rápido. Por ejemplo, aun-
que pueda ser contrario a los deseos de algunos conductores, es inadecuado diseñar
calles en zonas residenciales para altas velocidades. Por lo tanto, para ser razonable, se
especifica la calificación "casi todos los conductores".

2. "donde fuere posible"- Esta calificación reconoce que muchos factores, además de la
velocidad, influyen en el diseño de un camino y pueden sobrepasar la importancia en las
decisiones de diseño del camino. Terreno, desarrollo, entorno y otras cuestiones pueden
hacer que un diseño que acomode los deseos de casi todos los conductores resulte muy
costoso, o de otra manera inaceptable. Por ejemplo, los proyectistas pueden aplanar una
curva pronunciada en un camino rural para proporcionar una mayor velocidad directriz,
pero si tal aplanamiento significara un costoso corte en roca dura, cruce de río u otra ca-
racterística ambientalmente sensible, sería inviable.
3.2 Aplicación de la velocidad directriz al diseño vial
Después de elegida una velocidad directriz, ella influye en varias otras decisiones de diseño,
incluyendo cuán tendida será una curva convexa al cruzar un cerro. La velocidad directriz
también influye en los anchos de carril y banquinas, zona despejada lateral, y estructuras de
drenaje (por ejemplo, si es apropiado utilizar cordón cuneta, entubar los desagües, o abrir
cunetas y canales. En asociación con la velocidad directriz hay valores específicos para
agudeza de la curvatura horizontal y la mínima distancia visual delante de los conductores.
Estos valores se basan en las leyes de la física y supuestos conservadores sobre el conduc-
tor, vehículo y características del camino. Es decir, los supuestos proporcionan considera-
bles márgenes de seguridad. Las secciones siguientes proporcionan una explicación general
de cómo se considera la velocidad directriz en el diseño de curvas horizontales y verticales.
Velocidad directriz y curvas horizontales
Antecedentes: Como se muestra en la Figu-
ra 3, las curvas horizontales son arcos cir-
culares, una curva a la izquierda o la dere-
cha, que conecta secciones rectas del ca-
mino. En una curva horizontal, la velocidad
directriz se utiliza para determinar los ran-
gos aceptables para la agudeza de la curva-
tura, y cuánto inclinar la superficie del pavi-
mento (peralte). La nitidez de una curva se
mide por el radio de curvatura (cuanto me-
nor sea el radio, más nítida será la curva).
Figura 3. Curva horizontal.

La figura 4 ilustra este concepto. Cuánto se inclina la superficie del pavimento en la curva se
mide por el peralte (cambio de altitud desde el interior hasta el borde exterior del pavimento
por unidad de ancho del pavimento). La Figura 5 ilustra este concepto. Por lo general, los
peralte (e) no son mayores que 4 a 6% en zonas urbanas o 8 a 10% en zonas rurales.
Figura 4. Vista en planta de una curva
horizontal.
¿Por qué se peraltan las curvas horizonta-
les?: Para que la fuerza gravitacional aso-
ciada con el peso del vehículo también ayu-
de a contrarrestar la fuerza centrífuga, y a
reducir la fuerza de fricción necesaria para
evitar que el vehículo se salga de la curva.
La fuerza centrífuga actúa sobre cualquier objeto que se mueve en una trayectoria circular.
Considere que sostiene un balde de agua por la manija y lo da vueltas en un círculo. La
fuerza que se siente empujar el balde hacia afuera de las manos es la fuerza centrífuga.
Cuanto más rápido gira el balde o más agua tenga, la fuerza centrífuga es mayor y, por lo
tanto, más bien necesita agarrar la manija para retener el balde. El mismo principio se aplica
en la conducción alrededor de una curva de horizontal – cuanto más rápido se conduzca
alrededor de la curva, mayor será la fuerza centrífuga actuante sobre el vehículo. La fuerza
de fricción entre los neumáticos del vehículo y la superficie del pavimento contrarresta la
fuerza centrífuga para mantener el vehículo en el camino.
Figura 5. Sección transversal de una curva horizontal peraltada.
La fricción lateral máxima para el diseño se controla con el concepto de "seat-of-the-pants".
Es decir, en la mayoría de los casos, los conductores (o pasajeros) se sienten que están a
punto de deslizarse sobre el asiento antes de que los neumáticos del vehículo empiecen a
deslizarse sobre la superficie del pavimento. La figura 6 ilustra este concepto.

Los valores de fricción lateral máxima que controlan la velocidad directriz de una curva hori-
zontal se establecen para evitar esta sensación de malestar. Actualmente, los valores utili-
zados se basan en experimentos realizados en los años cuarenta, en que pasajeros con los
ojos vendados fueron conducidos alrededor de curvas a distintas velocidades y que indica-
ran la velocidad en que empezaron sentir molestias.. Uso de este criterio de "seat-of-the-
pants" da considerable margen de seguridad en el diseño.
Los valores máximos de velocidad, fricción lateral y peralte se combinan para determinar la
curva de radio mínimo permitido para una velocidad directriz determinada. Sin embargo, los
proyectistas utilizan curvas más abiertas, siempre que sea posible.
Figura 6. La interacción de "asiento de
los pantalones" entre las fuerzas centrí-
fugas y gravitacionales.
Velocidad directriz y curvas verticales
Antecedentes: Una curva vertical es convexa (cresta de colina), como se muestra en la Figu-
ra 7, o cóncava, como se muestra en la Figura 8. En una curva vertical, la velocidad directriz
determina la distancia visual disponible (longitud del camino visible para el conductor). Como
mínimo, las curvas verticales se diseñan como para que un conductor que opera a la veloci-
dad directriz pueda reaccionar y frenar hasta detenerse en pavimento húmedo en la longitud
de la calzada visible. A mayor velocidad, cuesta más detener un vehículo; por lo tanto, las
curvas verticales deben dar adecuada distancia visual.
Figura 7. Curva vertical convexa Figura 8. Curva vertical cóncava.
Medición de la distancia visual sobre una curva convexa: Figura 9 ilustra cómo se mide la
distancia de visión sobre una cresta de colina. Para una velocidad directriz dada, la distancia
visual necesaria se basa en suposiciones sobre 1) cuánto tiempo tardan los conductores
para decidirse a frenar hasta detenerse, antes de golpear un objeto estacionario alto en el
camino, y 2) la fuerza de fricción que pueda generarse entre los neumáticos de los vehículos
y la superficie del pavimento.

El supuesto tiempo percepción y reacción al frenado es de 2,5 segundos, más que suficiente
para casi todos los conductores, en casi todas las situaciones. Las hipótesis sobre la fuerza
de fricción longitudinal disponible se basan casi en el peor escenario: bloqueo de frenos, y
patinaje hasta la detención en pavimento húmedo. En realidad, las distancias de frenado son
más cortas cuando el pavimento está seco, cuando los conductores bombean sus frenos en
lugar de bloquear, o cuanto el vehículo tiene frenos antibloqueo. Estos supuestos se combi-
nan para proporcionar considerables márgenes de seguridad en el diseño.
Figura 9. Medición de la distancia de visión sobre una curva Vertical de cresta.
4 VELOCIDAD SEÑALIZADA Y OPERACIONES VIALES
4.1 Selección de la velocidad señalizada para un camino
Generalmente, la velocidad señalizada se obtiene redondeando la velocidad de operación
del 85º percentil, VO85, al valor decenal más cercano de la velocidad en km/h, sobre la base
de la creencia de que la gran mayoría de los conductores:
 son capaces de juzgar la velocidades adecuada según la geometría del camino, trayec-
toria, condiciones climáticas, tránsito, etc. y
 operar a velocidades razonables y prudentes.
Al basar las velocidades señalizadas en las VO85, también se promueve la uniformidad en-
tre las velocidades en un lugar determinado (se mantiene la curva en forma de campana de
la Figura 1, alta y delgada). El beneficio de una velocidad uniforme es que las colisiones de
vehículos son menos probables, si los conductores viajan a casi la misma velocidad.

4.2 Aplicación de la velocidad señalizada en las operaciones viales
Excepciones al procedimiento del 85º percentil
Hubo dos principales excepciones al procedimiento de la VO85:
 En tramos de camino con alta experiencia de accidentes, la velocidad señalizada puede
ser menor que la VO85, tanto como 10 km/h.
 Los límites de velocidad máxima nacional o estatales prohíben velocidades señalizadas
más altas, aun cuando VO85 fuere mayor.
Excepto en casos donde la seguridad lo hace necesario, hay preocupación de que las velo-
cidades señalizadas por debajo de la VO85 ubique a la mayoría de los conductores en la
situación de violadores, imponiendo cargas innecesarias sobre el personal de controlar el
cumplimiento de la ley, al seleccionar arbitrariamente a quiénes multar, lo cual conduce a
una falta de credibilidad en los límites de velocidad, y a la utilización de grandes tolerancias
adoptadas por los organismos policiales.
Paneles de velocidad aconsejada en curvas muy cerradas
En lugares donde los conductores pueden tener dificultades para juzgar la velocidad ade-
cuada, normalmente se proporcionan señales de advertencia, a veces acompañadas por
paneles de velocidad aconsejada. La Figura 10 muestra un ejemplo común de panel de ve-
locidad aconsejada con una señal de advertencia de la curva. Esta señal se utiliza para ad-
vertir a los conductores que se aproximan a una curva horizontal en donde deben viajar a
una velocidad inferior a la velocidad regulatoria señalizada. La velocidad aconsejada corres-
ponde a los valores de fricción lateral máxima usados para limitar la incomodidad del con-
ductor en las curvas. Muchos conductores superan las velocidades aconsejadas, lo cual
indica que aceptan el malestar provocado por los valores de fricción lateral superiores que
los asumidos por la política actual de diseño.
Figura 10. Señal de adver-
tencia de curva con panel de
velocidad aconsejada.

5 RELACIONES Y TEMAS DE VELOCIDAD
5.1 ¿Es la velocidad directriz la máxima segura?
La teoría
En teoría, la velocidad directriz, las velocidades de operación y las velocidades señalizadas
en un camino deberían ser similares. Es decir, se selecciona la velocidad directriz de un ca-
mino para dar cabida a los deseos de la mayoría de los conductores. Por lo tanto, después
de que el camino esté diseñado y construido, se esperaría medir velocidades de operación
similares en magnitud a la velocidad directriz. Ya que las velocidades señalizadas se basan
en las VO85, también sería de esperar velocidades señalizadas y directrices similares en
magnitud. Desafortunadamente, como revela la discusión anterior, el mundo de hoy no es
tan simple.
La realidad
En los últimos años, varios estudios observaron VO85 superiores a la velocidad directriz en
curvas horizontales y verticales, en caminos de dos carriles rurales, calles suburbanas y
calles urbanas colectoras residenciales. Esto confirma la necesidad de una respuesta a las
siguientes preguntas:
 ¿Es seguro que las velocidades de operación sean más altas que las velocidades directri-
ces; decir, más altas que "la máxima velocidad segura que puede mantenerse sobre una
sección especificada de camino cuando rigen las características de diseño del camino"?
 ¿Es seguro y apropiado señalizar límites de velocidad basados en las velocidades de
operación del 85º percentil cuando son más altas que la velocidad directriz de un camino?
Sobre la base de las investigaciones y prácticas examinadas, las secciones siguientes del
presente estudio responden a estas preguntas.
Las respuestas
Un simple vistazo a las definiciones oficiales de velocidad directriz, velocidad de operación y
velocidad señalizada podría llevar a concluir que cualquier velocidad superior a la velocidad
directriz de un camino (es decir, la "velocidad máxima segura" para que ese camino se dise-
ñó) es inherentemente insegura. Sin embargo, un examen detenido de las definiciones y sus
aplicaciones en la práctica actual, y la experiencia de accidentes resulta incompatible con
esta conclusión.
La velocidad directriz fija la agudeza de las curvaturas horizontal y vertical. Los criterios de
por qué es "segura" a una velocidad directriz dada se basan en consideraciones de comodi-
dad, y cerca de las peores condiciones (por ejemplo, vehículos de la década de 1940 y fre-
nado en pavimentos mojados con ruedas bloqueadas). Estos criterios incluyen considera-
bles márgenes de seguridad. Debido a estos factores de seguridad incorporados, exceder la
velocidad directriz no es necesariamente inseguro. Además, la política de diseño vial de
AASHTO señala que "los valores de diseño por encima del mínimo deben utilizarse siempre
que sea posible" (1). De hecho, muchas características del camino tienen diseños por enci-
ma del mínimo, y la velocidad directriz puede aplicar sólo a un pequeño número de funciona-
lidades críticas.

Como resultado, la mayor parte de las curvas horizontales y verticales convexas son más
amplias de lo que sería necesario para dar cabida a una velocidad determinada. Como re-
sultado, la velocidad directriz de una camino (como se indica en los planos del camino o de
otros documentos oficiales) es probable que subestime la "velocidad máxima segura" a lo
largo de la mayor parte de esa camino por cualquier criterio razonable para establecer lo
que es "seguro".
En la mayoría de los casos, es apropiado suponer que para la gran mayoría de los conduc-
tores, la selección de la velocidad es razonable y prudente, y que el riesgo que asumen no
es excesivo, incluso si su velocidad de operación es algo mayor que la velocidad directriz
del camino.
Hay excepciones a estas conclusiones generales. Las velocidades de operación notable-
mente mayores que el promedio (en el extremo de la cola superior de la distribución que se
muestra en la Figura 1) pueden utilizar la mayoría de los márgenes de seguridad en el dise-
ño. Dado que ni las velocidades directrices, ni los límites de velocidad señalizados acomo-
dan todo el rango de condiciones climáticas adversas (incluyendo hielo, nieve, lluvia intensa
y niebla), los conductores deben ajustar su velocidad a tales condiciones. Además, los ries-
gos asociados con algunas características del camino no pueden ser visibles o aparentes a
los conductores foráneos (por ejemplo, curvas cerradas o intersecciones más allá de una
convexidad). Típicamente en tales lugares se instalan señales de advertencia, de modo que
mientras las velocidades de operación sean más altas que la velocidad directriz cortan los
márgenes de seguridad, lo que permanece es todavía más que adecuado para la mayoría
de las situaciones.
En general, mientras que grandes diferencias entre las velocidades directrices y de opera-
ción puedan ser un problema, las pequeñas diferencias no son un problema.
5.2 Resumen
La velocidad directriz de un camino incorpora considerables márgenes de seguridad. Aun-
que la velocidad de operación excesiva pueda utilizar la mayor parte de los márgenes de
seguridad, es probable que las velocidades exhibidas por la gran mayoría de los conducto-
res sean razonables y prudentes. Por lo tanto, las VO85 mayores que la velocidad directriz
no deberían ser sorprendentes, y no necesariamente inseguras. Generalmente, las veloci-
dades señalizadas que correspondan a la VO85 serán adecuadas, incluso cuando sean su-
periores a la velocidad directriz del camino, porque promueven la uniformidad de velocida-
des, que tiene beneficios de la seguridad.
REFERENCIAS
1. A Policy on geometric Design of Highways and Streets. American Association of State
Highway and Transportation Officials. Washington, DC. 1994.
2. A Policy on Highway Types (Geometric). American Association of State Highway Offi-
cials. Washington, DC. 1940.
3. Procedure for Establishing Speed Zones. Texas Department of Transportation. Austin,
TX. 1985.

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