16 fhwa tx 1997 a10 6-08 velocidad directrizramas

https://www.utexas.edu/research/ctr/pdf_reports/1732_2.pdf
MATERIAL DIDÁCTICO NO COMERCIAL – CURSOS UNIVERSITARIOS POSGRADO ORIENTACIÓN VIAL
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+ Francisco Justo Sierra franjusierra@yahoo.com
Ingeniero Civil UBA CPIC 6311 ingenieriadeseguridadvial.blogspot.com.ar Beccar, octubre 2014
REEVALUACIÓN DE LOS CRITERIOS DE VELOCI-
DAD DIRECTRIZ DE RAMA: REVISIÓN DE LA
PRÁCTICA Y PLAN DE COLECCIÓN DE DATOS

2/26 Universidad de Texas - Austin
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RESUMEN
Mediante la observación de 20 ramas en
cuatro ciudades de Texas se evaluaron los
actuales criterios de velocidad directriz de
ramas de entrada en autopistas. Las ob-
servaciones de campo de las relaciones
velocidad-distancia de ramas y autopistas
se hicieron usando métodos de videotape.
Las operaciones de tránsito se describieron
en términos de velocidades y aceleraciones
de rama y carril-derecho de autopista, y
también como ubicaciones del conductor en
la rama de convergencia, tamaños de los
claros de tiempo aceptados, y separaciones
entre vehículos en la autopista. Los investi-
gadores determinaron que los índices de
aceleración de los conductores en las ra-
mas y los valores de AASHTO son compa-
rables. Para virtualmente todas las obser-
vaciones, se encontró que las velocidades
de los conductores en las ramas eran ma-
yores que el 50% de la velocidad directriz de la autopista, conduciendo esto a la recomen-
dación de anular la norma que permite velocidades directrices de ramas tan pequeñas como
el 50% de la velocidad de la autopista. Se encontró que es muy importante la aptitud de los
conductores en una rama de entrada para ver, antes de alcanzar la nesga de la rama, el
tránsito en el carril derecho de la autopista, dentro del cual se intenta la convergencia. Este
hallazgo conduce a la recomendación de modificar el modelo de medición de la longitud del
carril de aceleración, para ramas tipo abocinadas, de AASHTO. El carril de aceleración de-
bería considerarse que comienza sólo cuando el conductor en la rama tiene una visión des-
obstruida del carril-derecho de tránsito de la autopista.
ÍNDICE
1 DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA 3
2 DESCRIPCIÓN 3
3 TERMINOLOGÍA 3
4 DESARROLLO DE LAS NORMAS ACTUALES DE DISEÑO DE RAMA 5
5 DISEÑO DE RAMAS 10
6 CHOQUES 19
7 RESULTADO DE OTROS MODELOS 20
8 INVESTIGACIÓN DE LA PRÁCTICA DE DISEÑO 22
9 OBJETIVO DEL ESTUDIO E INFORME 22
10 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 23
REFERENCIAS 25

Criterios de velocidad directriz de rama 3/26
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1 DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA
En todas las autopistas, las ramas dan oportunidades de entrar y salir; las secciones de au-
topistas adyacentes a las ramas son análogas a las calles arteriales en las intersecciones a
nivel, en que crean fricción en la corriente de tránsito, limitando la velocidad y capacidad de
la autopista. A menudo, los cuellos de botellas en las autopistas se desarrollan en la vecin-
dad de empalmes de ramas de entrada o salida. Claramente, el excelente diseño de una
rama de autopista es una consideración operacional crítica. Actualmente, los procedimientos
de diseño de AASHTO y DdTTx establecen que las velocidades directrices de las ramas
sean un porcentaje de la velocidad directriz de la autopista. Los procedimientos de diseño
del manual del DdTTx establecen
Todas las ramas y conexiones se diseñarán para permitir a los vehículos salir y en-
trar en la calzada de la autopista a no menos que el 50% (70% usual, 85% deseable)
de la velocidad directriz de la autopista…
La elección de la velocidad directriz de rama puede afectar significativamente los radios de
las curvas de la rama, distancias visuales de detención, y longitudes de los carriles de cam-
bio de velocidad. Los cambios en las características de los vehículos y comportamiento del
conductor pueden influir en el previsto comportamiento del vehículo sobre el cual se basa la
política de velocidad directriz de rama. Además, muchos de los diseños actuales de ramas
pueden no fracasar dentro del alcance de los estudios originales sobre los cuales se basan
los diseños. Existe la necesidad de reevaluar totalmente la política actual de velocidad direc-
triz de ramas, y los elementos relacionados con la rama, incluyendo las longitudes de los
carriles de aceleración y desaceleración.
2 DESCRIPCIÓN
El propósito inicial es revisar las normas actuales de DdTTx y AASHTO, y proveer una pers-
pectiva histórica de su desarrollo. Para alcanzar este objetivo, se revisa primero la evolución
en el diseño que condujo a las normas actuales; luego se presentan estas normas de diseño
según se encuentran en el Transportation Highway Design Division Operations and Proce-
dures Manual del DdTTx y en el Libro Verde de AASHTO.
Los conceptos discutidos se aplican a diseños de ramas, pero algunos de los valores míni-
mos o suposiciones son en condiciones de camino abierto. En general estos mínimos tam-
bién se aplican al diseño de ramas, pero se destacarán las diferencias.
3 TERMINOLOGÍA
Al revisar las normas de diseño actuales y su evolución, este informe usa los conceptos si-
guientes: velocidad directriz, distancia visual de detención segura, curvatura horizontal, cur-
vatura vertical, rama, terminal de rama, y carriles de cambio de velocidad.
Velocidad directriz
La velocidad directriz es la máxima velocidad segura que puede mantenerse sobre
una especificada sección de camino cuando las características de diseño del camino
gobiernan. Todas las vías deberían diseñarse con todos los elementos equilibrados,
coherentes con una adecuada velocidad directriz. Los elementos de diseño tales co-
mo distancia visual, alineamiento horizontal y vertical, anchos de carril, separaciones
a los costados del camino, peralte, etc. están influidos por la velocidad directriz. Por
lo tanto es importante seleccionar una adecuada velocidad directriz. DdTTx

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Generalmente la velocidad directriz es indicativa del tipo de operación esperada en la vía.
Típicamente, las autopistas tienen velocidades directrices que varían entre 100 km/h y 130
km/h; vías de menor nivel, tales como arteriales y colectoras, tienen menores velocidades
directrices, del orden de 50 a 100 km/h.
Distancia visual de detención Segura
Generalmente, la distancia visual de detención segura es la mínima distancia de camino
continuo visible al conductor requerida para dar adecuada distancia para reaccionar y dete-
ner su vehículo.
Las distancias visuales deberían darle al conductor suficiente tiempo como para reunir in-
formación, procesarla, desarrollar las acciones de control requeridas, intervenir en los tiem-
pos de respuesta del vehículo, y evaluar la propiedad de las posibles respuestas. Típica-
mente, se considera la distancia visual de detención como la suma de dos distancias: la re-
corrida desde el instante en que el conductor ve el objeto hasta el instante en que aplica los
frenos (percepción, identificación, juicio, reacción), más la distancia que el vehículo viaja
durante el frenado.
Curvas Horizontales
Una curva horizontal es uno de los dos tipos primarios de curvas (horizontal y vertical). La
curva horizontal estándar se basa en una relación general entre el peralte (inclinación de la
calzada hacia el centro de la curva), factor de fricción lateral (representa la fuerza radial
causada por el efecto de fricción entre los neumáticos y la calzada), velocidad del vehículo y
radio de la curva.
Curvas Verticales
La curva vertical se usa siempre que deba obtenerse un cambio de cota. Por ejemplo, puede
usarse para conectar dos partes de un camino a diferentes cotas. A menudo, esta situación
ocurre en ramas donde la conexión de la rama en un camino está a una cota diferente que
la conexión de la rama con otro camino. Los factores predominantes que afectan el diseño
seguro de una curva vertical son la distancia visual, comodidad, control de drenaje, aparien-
cia general, y distancia visual de los faros delanteros.
Rama
Para este informe, el término rama se define según el Libro Verde de AASHTO, el
cual establece que el término rama incluye todos los tipos, disposiciones, y tamaños
de plataformas de giro que conectan dos o más ramales en un distribuidor.
Los componentes de una rama son un terminal en cada ramal y un camino de cone-
xión, usualmente con alguna curvatura y pendiente.
El camino de conexión es a menudo referido como la propia rama.
Esta definición difiere ligeramente de la dada por el DdTTx, el cual define una rama a lo que
AASHTO se refiere como terminal de rama y la parte de camino que conecta a los termina-
les de rama como caminos conectores.
Terminal de Rama
El terminal de rama es la parte de la rama adyacente a la calzada de camino directo.

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Carriles de Cambio de Velocidad
Este informe adopta la definición de AASHTO de carril de cambio de velocidad: pa-
vimento agregado que une la calzada del camino con la de la plataforma de giro, que
no necesariamente implica un carril de ancho uniforme. Comúnmente, el carril de
cambio de velocidad es referido como carril de aceleración o desaceleración.
4 DESARROLLO DE LAS NORMAS ACTUALES DE DISEÑO DE RAMAS
Mediante la revisión de los desarrollos conducentes a las normas actuales del DdTTx y
AASHTO, uno espera hacerse una idea sobre la aplicabilidad de las normas de diseño ac-
tuales al tránsito de hoy. Desafortunadamente, ni el manual DdTTx de 1988 ni la guía de
AASHTO de 1990 dan muchas pistas sobre el razonamiento que respalda las normas de
diseño actuales. Una mejor fuente de información acerca del origen de las normas de diseño
actuales está en el Libro Azul de AASHO 1965.
La guía es una de una serie de continuas actualizaciones que conduce a las más actuales
publicaciones de los manuales de diseño de AASHTO y DdTTx. Para distinguir entre los
manuales de diseño de AASHTO, el de 1965 será referido directamente como LA65, en tan-
to que los Libros Verdes de 1990 y 1994 como LV90.y LV94, respectivamente.
Velocidad directriz
Uno de los parámetros más fundamentales que afecta un diseño es la velocidad directriz. El
examen de las normas de AASHTO y DdTTx muestra que una vez elegida la velocidad di-
rectriz, la velocidad crítica para determinar las reales características de diseño (por ejemplo,
longitudes de carriles y radios de curva) se supone la velocidad media de marcha de los
vehículos para esa velocidad directriz. Las velocidades medias de marcha usadas en los
manuales DdTTx88 y LV94 fueron anteriormente vistas en el LA65, en el cual estas veloci-
dades parecen basarse en estudios entre los años 1950 y 1960. El anterior LA54 sugiere
velocidades medias de marcha significativamente más bajas que las del LA65. Existe algu-
na duda en si estas supuestas velocidades medias de marcha son precisas bajo las condi-
ciones actuales. Un estudio de 1992, Speed Estimates for Roadway Desgin and Traffic Con-
trol, sugiere que las estimaciones de velocidad usadas están significativamente por debajo
de las velocidades actuales. Una estimación sugirió que tanto como el 90% del tránsito ob-
servado excedía los límites de velocidad señalizados, las cuales están a menudo cerca de la
supuesta velocidad de marcha para bajo volumen. Adicional sostén para la creciente creen-
cia de que las velocidades medias de marcha supuestas eran irreales puede encontrarse en
la metodología describa en el informe final para el NCHRP 3-35. En este estudio, la veloci-
dad usada para determinar la longitud requerida de un carril de cambio de velocidad era la
velocidad directriz misma, no la velocidad de marcha de AASHTO.
Valores Guía para la velocidad directriz de Rama
Una de las más tempranas recomendaciones para la velocidad directriz de ramas puede
encontrarse en Proposed Design Standards for Interregional Highways, 1944. Este docu-
mento recomendó que todas las ramas y conexiones pudieran diseñarse para permitir que
los vehículos salieran y entraran del camino a 0.7 de la velocidad directriz del camino. A tra-
vés del tiempo se hicieron cambios a esta recomendación, cambios reflejados en la Tabla
1.3, la cual apareció por primera vez en su forma actual en el LV84.

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Previamente, las recomendaciones habían sido ligeramente diferentes; AASHTO sólo había
tenido guías para velocidades directrices de ramas deseables y mínimas, más que tres ran-
gos (superior, medio y bajo), vistos todavía. En tanto la velocidad de rama superior o desea-
ble es aproximadamente la velocidad media de marcha para bajo volumen para la velocidad
directriz de la autopista, los rangos mínimos y medio no parecen tener una correlación con
alguna característica del tránsito o parámetro de diseño. No se halló ninguna bibliografía que
revele la fuente de estas recomendaciones o razones para los cambios en las siguientes
actualizaciones de los manuales de diseño de AASHO/AASHTO.
Carriles de Cambio de velocidad directriz
Las guías de las presentaciones de los LA54/65 de los carriles de cambio de veloci-
dad directriz proveen más información que las últimas guías de diseño sobre deduc-
ción de estándares de diseño. El LA65 define un carril de cambio de velocidad como
un carril auxiliar, incluidas las zonas abocinadas, primariamente para la aceleración o
desaceleración de los vehículos que entran o salen de los carriles de tránsito directo.
El término carril de cambio de velocidad, carril de desaceleración, o carril de acelera-
ción, como se usan aquí, se aplican generalmente al pavimento agregado que une la
calzada del camino con la de giro y no necesariamente implica un carril de ancho uni-
forme.
Un examen de LA65 lleva a la conclusión de que la mayoría de los valores de diseño son
los mismos que los del LV90, con diferencias en la implementación. Se mostrará que mu-
chos de los valores de diseño encontrados en DdTTx88 se incluyen en el LA65, en tanto
que una comparación simple del LV90 y el DdTTx88 puede llevarlo a uno a creer que ciertos
valores de diseño se desarrollaron separadamente. Para demostrar y dar una idea sobre las
actuales normas de diseño de DdTTx y AASHTO, este informe presentará la razón detrás
del diseño de la sección de abocinamiento y longitudes de carriles de desaceleración y ace-
leración.
Sección de Abocinamiento. Uno de los primeros aspectos de diseño cubiertos en el diseño
del carril de cambio de velocidad es el abocinamiento, taper. Éste es el abocinamiento en el
final (o principio) de un carril de cambio de velocidad, el cual no debe confundirse con el
diseño del carril de cambio de velocidad tipo-abocinamiento. Aunque el diseño actual de
AASHTO recomienda longitudes de abocinamiento fijas, el LA65 recomendaba longitudes
variables. Éstas se basaban en las prácticas de adelantamiento en caminos de dos sentidos,
como se determinó en un estudio de 1941. Parece que las actuales longitudes fijas de
AASHTO son una simplificación de los longitudes de abocinamiento variables de 1965, utili-
zando los valores de abocinamiento más largos para todas las velocidades directrices. La
fuente para la longitud de abocinamiento de DdTTx se tratará en la sección carril de acele-
ración.

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Carriles de Desaceleración. El LA65 basa la longitud del carril de desaceleración en tres
factores: (a) la velocidad a la cual los conductores maniobran en el carril auxiliar; (b) la velo-
cidad a la que los conductores giran después de atravesar el carril de desaceleración; y (c)
la manera de los factores de aceleración o desaceleración.
El primer factor se basa en la suposición de que, cuando gira hacia el carril de desacelera-
ción, la mayoría de los conductores viajan a una velocidad no mayor que la velocidad media
de marcha para bajo volumen,
El segundo factor se supone ser la velocidad de marcha de la curva más fuerte, o de la cur-
va que controla la propia rama. El tercer factor se basa en observaciones generales y varios
estudios limitados. Los valores de diseño para muchos de estos factores en las normas de
diseño actuales son los mismos que los del LA65; muchos se basan en varios estudios rea-
lizados primariamente al final de los 1930s.
Como punto final, debería advertirse que este diseño se basa en la operación del vehículo
de pasajeros. En tanto el LA65 reconoce que los camiones requieren una distancia de des-
aceleración más larga para la misma diferencia de velocidad, se supone que los carriles más
largos no se justifican porque las velocidades medias de los camiones generalmente son
menores que las de los vehículos de pasajeros.
Usando los factores ya tratados, el LA65 desarrolla una tabla de longitudes de carriles de
desaceleración para varias combinaciones de velocidades directrices de camino y ramas.
Una comparación de esta tabla y la tabla de longitudes de desaceleración de AASHTO reve-
la que estas tablas tienen exactamente los mismos valores de diseño. La única diferencia
numérica es que la versión 1965 da valores de diseño para velocidades directrices de cami-
nos de 120 km/h y 128 km/h, mientras que la versión del LV90 da valores de diseño sólo
hasta 112 km/h.
Sin embargo, existe una diferencia crítica entre los métodos de aplicar las longitudes de di-
seño de las dos guías. El LA65 supone que el abocinamiento es parte de la longitud total del
carril de cambio de velocidad, mientras que el LV90 trata al abocinamiento como una longi-
tud adicional. Esto significa que en tanto no se altere cualquiera de los datos fundamentales
sobre los cuales se deducen las longitudes; es decir, velocidades medias de marcha, índices
de aceleración y desaceleración, etc., los carriles de desaceleración del LV90 son esencial-
mente 90 metros (longitud típica de abocinamiento) más largos que las longitudes del LA65.
La primaria suposición que difiere entre los dos manuales parece ser que el LA65 supone
que la desaceleración ocurre mientras el vehículo gira desde la autopista hacia el carril de
desaceleración, en tanto que el LV90 supone que la desaceleración no comienza hasta que
el vehículo haya entrado completamente en el carril de desaceleración. Este cambio en las
suposiciones parece haber ocurrido entre el LA65 y el Libro Rojo 1973. No se ha descu-
bierto ninguna bibliografía que explique la razón en que se basa este cambio: en realidad el
Libro Rojo remite al lector al Libro Azul para una explicación sobre cómo se deduce la lon-
gitud del carril de cambio de velocidad.
El LA65 también incluye una tabla de valores de longitudes de desaceleración redondeados
al incremento más próximo de 7.6 m. Éstos fueron los valores usados en la determinación
de las longitudes de carriles de cambio de velocidad para el diseño. Esta versión redondea-
da de la longitud del carril de desaceleración se omitió en las versiones siguientes de AAS-
HO73/AASHTO84, con la última versión que usa números gruesos que todavía se encuen-
tran en la actual guía de AASHTO.

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Interesentemente, la tabla de longitud de desaceleración en el manual actual del DdTTx es
exactamente la misma que la versión redondeada de longitudes del LA65. Esto provee una
conexión importante entre las guías DdTTx y AASHTO, una conexión que no se comprende
fácilmente en la comparación de las últimas versiones de estas guías; esto es, los valores
del DdTTx se basan en los mismos estudios y metodología que la de los valores actuales de
AASHTO. No se encontró ninguna bibliografía para explicar por qué AASHTO cesó de usar
la tabla de valores redondeados, o por qué el DdTTx no cambia a los valores gruesos de
longitudes de diseño junto con AASHTO.
Carriles de Aceleración. Con respecto a los carriles de aceleración y desaceleración, el
LA65 da poca guía entre los carriles de cambio de velocidad tipos paralelo y abocinado. Hay
una sensación de suposición no declarada de que la mayoría de los carriles de aceleración
serán del tipo abocinado a 1:50, con sólo una breve mención de que algunos proyectistas
pueden preferir un carril de aceleración paralelo con un abocinamiento más agudo en el ex-
tremo. El abocinamiento recomendado de 1:50 se ve en las normas de diseño del DdTTx y
en las normas de diseño tipo abocinamiento del LV90, con la excepción de que AASHTO
recomienda un rango de 50:1 a 70:1.
El LA65 basa la longitud del carril de aceleración en varios factores; (a) la velocidad a la
cual los conductores convergen con el tránsito directo; (b) la velocidad a la cual los conduc-
tores entran en los carriles de aceleración; y (c) la manera en que los factores de acelera-
ción o desaceleración… y puede depender de los volúmenes relativos del tránsito directo y
del que entra. Muchas de las razones y suposiciones usadas son similares a las relativas a
los carriles de desaceleración. Por ejemplo, como con los índices de desaceleración, la ma-
nera de la aceleración y índices de aceleración determinados a partir de estudios predomi-
nantemente terminados al final de los 1930s, y las longitudes de diseño basadas en las ca-
racterísticas de los vehículos de pasajeros. Estos estudios produjeron estimaciones de los
índices máximo y normal de aceleración que fundamentan los valores de longitud actual-
mente todavía en uso.
Para los factores (a) y (b), el LA65 establece que el satisfactorio comportamiento de conver-
gencia podría alcanzarlo un vehículo en el carril de aceleración que entra en la autopista a
un carril directo a una velocidad 8 km/h más baja que la velocidad de marcha media de la
autopista. Además, se supone que este vehículo entra en el carril de aceleración a una velo-
cidad igual a la de control de la propia rama. Se ha sugerido que la diferencia de 8 km/h su-
puesta por AASHO no puede mantenerse. Por ejemplo, es posible que los conductores no
converjan en respuesta a un diferencial de velocidad umbral, pero en cambio pueden con-
vergir a cualquier diferencial de velocidad, con su convergencia dependiente de algún otro
elemento, tal como la velocidad angular vehicular.
Similar a la tabla de longitudes de carriles de desaceleración, en el LA65 se produjo una
tabla de longitudes de carriles de aceleración para varias combinaciones de velocidades
directrices de autopista y rama. Esta tabla es exactamente la misma que la tabla para de-
terminar los carriles de aceleración en el LV90 (Tabla 1.2 de este informe). El LA65 también
proveyó un conjunto redondeado de valores de diseño que se abandonó en los manuales
posteriores. Finalmente, como con los carriles de desaceleración, el LA65 considera el abo-
cinamiento como parte de la longitud del carril de cambio de velocidad. Por lo tanto, en tanto
los valores de diseño son numéricamente los mismos en los manuales de 1965 y 1990, el
método de medida de 1990 resultará en longitudes de carriles de aceleración más largas.

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De nuevo otra vez, es posible conectar directamente el LA65 con el LV90 y DdTTx88. Ya se
observó que las longitudes de los carriles de aceleración del LA65 se utilizaron en el LV90.
Entonces, es lógico suponer que la situación será similar a las de los carriles de desacelera-
ción, y que hay una conexión entre la longitud de carril de aceleración de DdTTx88 y el tra-
bajo anterior de AASHTO. Un examen de las normas de diseño DdTTx revela que todos los
carriles de aceleración DdTTx para ramas de un solo carril se diseñan de la misma forma
general, utilizando el diseño tipo-abocinamiento. Comparado con la tabla de longitudes de
aceleración redondeadas de 1965, el diseño actual de DdTTx satisface todas las longitudes
de diseño para velocidades directrices de autopistas de 80 y 96 km/h, y falla entre velocida-
des directrices de ramas de 48 y 56 km/h para una velocidad directriz de autopista de 112
km/h. El hecho de que la velocidad directriz mínima de una rama sea el 50% de la velocidad
directriz de la autopista; es decir, 56 km/h de rama para 112 km/h de autopista soporta la
suposición de que la norma de diseño del DdTTx se basa en la metodología del LA65. Pa-
recería que los funcionarios de diseño del DdTTx decidieron utilizar un diseño estándar que
satisficiera todas las combinaciones aceptables de velocidades directrices rama/autopista.
Consecuentemente, para cualquier situación distinta que 112 km/h en la autopista y 56 km/h
en la rama (casi de máxima longitud de carril de aceleración), el diseño DdTTx podría ser
conservativo, según la metodología de 1965, y podría usar una longitud más larga que la
recomendada por AASHO.
Una clarificación de la sección de abocinamiento puede conectar la norma de diseño del
DdTTx a la metodología del LA65 aún más. Como se hizo notar, el LA65 utilizó secciones
de abocinamiento de longitudes variables, pero para el diseño del carril de aceleración tipo-
abocinamiento la guía recomienda 50:1 para el carril de cambio de velocidad. Por lo tanto, el
final del carril de aceleración, la sección de abocinamiento en la cual el ancho de carril se
reduce desde 3.7 m hasta 0 debería ser igual a 3.7 m multiplicado por 50, o 183 m, exacta-
mente lo que se usa en el DdTTx. Esto es aproximadamente el doble de la longitud de abo-
cinamiento usada en un diseño tipo-paralelo.
Índices de Aceleración y Desaceleración. Los valores usados pueden encontrarse en
Reevaluation of Ramp Design Speed Criteria: Review of Practice and Data Collection Plan.
Este informe demuestra claramente la incertidumbre acerca de los reales índices de acele-
ración que serán más adecuados para el diseño. Parecería que aunque los índices de los
1930s pueden ser más bajos que los usados por los conductores de hoy, deficiencias en el
modelo de carril de cambio de velocidad de AASHTO (es decir, aceptación de claros) pue-
den requerir estos índices conservadores para asegurar longitudes adecuadas. Esto es, las
longitudes de carril de cambio de velocidad unrealísticamente bajas podrían resultar de la
actualización de los índices de aceleración y desaceleración utilizando la metodología actual
de AASHTO. En tanto es posible que las longitudes de AASHTO y las normas de diseño
usadas sean aceptables, ciertamente se justifica el estudio de las operaciones de rama y la
determinación si se implementan diseños adecuados. Hay por lo menos tres resultados po-
sibles de una revisión del diseño del carril de cambio de velocidad: (1) los diseños son muy
conservadores (los índices de aceleración y desaceleración de 1938 son conservadores) y
pueden justificarse longitudes más cortas; (2) los diseños son aceptables (los índices de
1938 compensan adecuadamente las deficiencias del modelo); y (3) los diseños son inade-
cuados (los índices de 1938 no compensan adecuadamente las deficiencia del modelo de
aceptación de claros).

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5 DISEÑO DE RAMAS
Las prácticas actuales tratadas en este informe se basan en el DdTTx88 o LV90. En esta
sección se verá el efecto de la elección de la velocidad directriz de rama en las varias carac-
terísticas de diseño y operacionales. También surgirán algunos asuntos acerca de las dificul-
tades potenciales en las normas de diseño actuales.
Velocidad directriz
El foco primario de este estudio es la relación real entre la velocidad directriz del ca-
mino y la elección de la velocidad directriz de rama. Las guías actuales del DdTTx
establecen que todas las ramas y conexiones se diseñarán para salir y entrar en la
calzada de la autopista a no menos que el 50 % (70% usual, 85% deseable) de la ve-
locidad directriz de la autopista.
La Tabla 1.1 proviene de la guía de diseño de AASHTO y refleja los valores guía de diseño
para velocidad directriz de rama y de camino.
Según AASHTO, las velocidades directrices de ramas deberían aproximarse a las velocida-
des de marcha en bajo-volumen en los caminos que se intersectan. Donde esta velocidad
directriz no sea práctica, las ramas no deberían diseñarse a menos que el 50 % de las guías
de diseño. Para ramas de autopistas y caminos expresos, sólo se aplican los valores de ve-
locidad directriz de caminos arriba de los 80 km/h.
Tabla 1.1 Valores guía para velocidad directriz de Rama en relación con la velocidad
directriz del camino
Correspondientes Radios Mínimos en pies, Tabla III-6; Fuente: 1990, AASHTO, Ta-
bla X-1, pág. 960
Estos valores de diseño se aplican a la curva de rama más fuerte o de control. Usualmente
esta curva estará en la propia rama, esto es, en el camino de conexión entre los dos termi-
nales de rama. Estas velocidades directrices no se consideran para aplicar a los terminales
de rama, dado que a los terminales de rama se los debería proveer con vías de cambio de
velocidad adecuadas para la velocidad del camino involucrada.
El siguiente es un corto resumen de guías recomendadas de AASHTO para considerar la
velocidad directriz de los varios tipos de ramas.
Ramas Diagonales. A menudo es práctico un valor del rango medio.
Rulos. Usualmente los valores mínimos controlan cada diseño, aunque la velocidad directriz
del rulo no debería ser menor que 40 km/h para velocidad directriz de autopista arriba de 80
km/h.
Conexiones Semidirectas. Los rangos medio y superior deberían usarse con una velocidad
directriz mínima aceptable de 48 km/h. Típicamente, no es práctico utilizar una velocidad
directriz mayor que 80 km/h para ramas cortas de un solo carril.

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Conexiones Directas. Los rangos medio y superior tienen una deseable velocidad directriz
mínima de 64 km/h. La velocidad directriz mínima no es menor que 56 km/h en cualquier
caso.
Para situaciones en las cuales una rama conecta dos caminos, la velocidad directriz de ra-
ma se basa en la del camino con más alta velocidad directriz. Sin embargo, puede ser acep-
table variar la velocidad directriz, con la parte de la rama más cerca a la velocidad directriz
más alta del camino basada en la más alta velocidad, y la parte de la rama más cerca de la
velocidad directriz más baja de camino basada en la velocidad más baja. Donde la rama se
usó para conectar una autopista con un camino transversal principal o calle que forma una
intersección a nivel donde el control de semáforo o señal puede estar en efecto, el diseño de
esa parte de la rama en el camino transversal se basa en los controles de diseño de la inter-
sección.
Peralte (e) y Factor de Fricción Lateral (f)
AASHTO estableció valores límites de e y f para diferentes velocidades directrices en cami-
nos abiertos. El peralte máximo y los factores de fricción lateral están constreñidos por limi-
taciones prácticas. Estos límites están afectados por ítems tales como condiciones del clima
(si una zona es sujeta a hielo y nieve), condiciones del pavimento, tipos de pavimento, cre-
ciente potencial de hidroplaneo, tipo de zona (urbana o rural), condiciones del terreno, inco-
modidad del conductor a bajas o altas velocidades, y camiones con altos centros de grave-
dad. Sobre la base de estudios y experiencia, el índice máximo del peralte en caminos, típi-
camente es 0.1, y ocasionalmente 0.12. En zonas sujetas a hielo y nieve, 0.8 provee un va-
lor límite práctico. Los factores de fricción para propósitos de diseño varían desde 0.17 para
30 km/h hasta 0.09 para 120 km/h.
El DdTTx88 provee tablas con los usuales y máximos absolutos grados de curva (radio mí-
nimo) para velocidades directrices de 30, 40, 50, 60 y 70 mph (48, 64, 81, 97 y 112 km/h) y
un peralte de 0.08. El máximo absoluto se basa directamente en los máximos calculados en
AASHTO.
DdTTx88 remite al proyectista a la guía de diseño de AASHTO para los valores de máximo
grado de curva (radio mínimo) que se aplican para índices de peralte distintos de 0.08. El
DdTTx88 provee también el peralte a usar para varias velocidades directrices y grados de
curvatura donde no se utilizan los valores límites. Estos valores también se basan en un
peralte máximo de 0.08.
En tanto la metodología para curvas de ramas no cambia de una curva horizontal en camino
abierto, hay algunos desacuerdos en los valores límites de e y f.
Han surgido cuestiones con la guía de AASHTO y, en consecuencia, con la guía del DdTTx.
Existen diferentes interpretaciones de cómo debería implementarse el diseño de rama míni-
mo. En este informe no se tratan directamente estas áreas de contradictorias interpretacio-
nes, en tanto sólo se estudian diseños existentes y se supone que las normas de diseño
siguen los trazados típicos de diseño del DdTTx, listados en otras secciones de este infor-
me. La confianza de este estudio es una comparación de normas de diseño de ramas de
baja-velocidad como una categoría general con la de normas de diseño de rama de veloci-
dad más alta.

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Distancia visual
Las distancias visuales a lo largo de las ramas deberían ser por lo menos tan grandes como
la distancia visual de detención segura. Las distancias visuales se tratan en el DdTTx88:
En todas las ramas y conexiones directas, las combinaciones de pendiente, curvas
verticales, alineamientos y separación lateral y obstrucciones de esquina a la visión
serán tales como para proveer distancia visual a lo largo de tales ramas y conexiones
desde los empalmes terminales a lo largo de la autopista, coherente con las proba-
bles velocidades de operación de los vehículos.
Dentro de la sección de diseño de rama, las guías del DdTTx proveen una tabla para distan-
cias visuales de detención mínimas y deseables para varias velocidades directrices. Estas
distancias visuales de detención son idénticas a las de AASHTO. Consideraciones adiciona-
les de AASHTO incluyen que la autopista que precede a una rama de salida debería tener
una distancia visual para el tránsito directo que se base en la velocidad directriz del camino
y que exceda la distancia visual de detención mínima por lo menos en 25%.
En varios estudios surgieron intereses o cuestiones acerca de los criterios actuales sobre
distancia visual de detención. Los temas incluyen insuficiente tiempo de reacción al frenado
para los conductores más ancianos, diseño insuficiente para camiones, y factores de fricción
lateral que no tienen en cuenta la mayor demanda causada por las curvas.
Pendientes
Típicamente, una rama comprenderá una parte central con una alta pendiente mientras que
los terminales de rama serán de pendientes menores. El límite de la pendiente de esta parte
central de la rama está influido por el efecto del empinamiento y longitud de la pendiente
sobre las operaciones del vehículo, y por la necesidad de proveer adecuada distancia visual.
La velocidad directriz de rama será predominante en estos dos factores. Las guías genera-
les de AASHTO para pendientes de rama siguen una expectación de que a mayores veloci-
dades directrices de ramas tendrán pendientes más suaves. Los criterios generales de
AASHTO son:
…es deseable que las pendientes ascendentes en ramas con una velocidad directriz
de 70-80 km/h se limite a 3-5%; aquellas para 60 km/h de velocidad a 4-6%; aquellas
para 40 km/h a 5-7%; y aquellas para 30 a 40 km/h a 6-8%. Donde gobiernen las
condiciones topográficas, pueden usarse pendientes más fuertes que las deseables.
Las pendientes descendentes en ramas de un sentido deberían mantenerse en los
mismos máximos generales, pero en casos especiales pueden ser hasta 2% mayo-
res.
Las pendientes de terminales de rama son largamente determinadas por las rasantes de los
caminos directos.
Las normas DdTTx difieren ligeramente de las de AASHTO. DdTTx utiliza las mismas rela-
ciones de curvas verticales que AASHTO, aunque ésta incorpora una longitud mínima para
curvas verticales. Esto resulta en curvas verticales mínimas más cortas a velocidades deba-
jo una velocidad directriz de 64 km/h, y curvas verticales convexas mínimas más largas a
velocidades arriba de 64 km/h.

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El DdTTx también establece que la recta o pendiente de control en ramas debería ser tan
plana como posible, y preferiblemente debería estar limitada a 4% o menos. Esto no cuenta
para velocidades directrices diferentes como lo hace el manual de AASHTO, creando una
norma más conservadora.
Otros Temas de Diseño de Ramas
En general, las ramas deberían diseñarse como vías de un carril con provisiones para esta-
cionamiento de emergencia, aunque donde la capacidad de una rama de un carril no es su-
ficiente puede proveerse una de dos. Además, las ramas de mano-derecha se consideran
superiores a las de mano-izquierda en características de operación y seguridad.
Aunque en este informe no se trató (dado que no es crítico para diseños mínimos acepta-
bles), un diseño de rama probablemente requerirá un desarrollo del peralte a través de una
transición de peralte. Si la longitud de rama mínima no provee adecuada longitud para esta
transición del peralte, entonces la rama requerirá un alargamiento, o será necesario revisar
la velocidad directriz y peralte elegidos. Los rulos son un ejemplo de cómo el peralte debe
típicamente desarrollarse dentro y fuera de la propia rama. Tampoco se trata en este infor-
me los diseños de nesgas de rama y anchos de pavimento. Aunque relacionados a las velo-
cidades directrices de caminos y ramas e impactados por el tipo de rama y el diseño de ra-
ma, el efecto del diseño de la nesga y el ancho de pavimento de rama no son críticos para
las cuestiones de diseño de rama bajo estudio. Para una revisión en profundidad de estos
asuntos el lector puede referirse a los manuales del DdTTx y AASHTO.
Terminales de Rama
Hay dos netos escenarios de operación para los terminales de rama. Un terminal de rama
puede ser de flujo libre, con tránsito convergiendo y divergiendo en ángulos suaves (por
ejemplo, ramas adyacentes a autopistas); o la rama puede terminar en un camino secunda-
rio (por ejemplo, una rama de trébol en el camino transversal de un distribuidor). El área de
interés para este informe y, por lo tanto, para el tratamiento del diseño que sigue es por las
ramas de flujo libre. Mínima atención se da a las ramas de salida en este tiempo, dado que
el foco primario de este estudio son las operaciones en las ramas de entrada.
General. Los terminales de rama deben diseñarse para tener en cuenta la distancia visual y
el diseño de la propia rama. El manual de AASHTO presenta un ejemplo conciso de algunas
consideraciones importantes:
Los perfiles de terminales de rama deberían diseñarse en coordinación con las cur-
vas horizontales para evitar restricciones visuales que afectarán adversamente las
operaciones. …En una terminal de entrada desde una rama en pendiente ascenden-
te, la parte de la rama y su terminal destinado a aceleración debería ser estrecha-
mente paralelo al perfil del carril directo para permitir que los conductores que entran
tengan una clara visión adelante, para el costado, y para atrás sobre el camino direc-
to.
Deseablemente, los terminales de rama se ubican antes del distribuidor y sobre el lado de-
recho de la autopista. Debe proveerse adecuada distancia visual sobre la autopista antes del
terminal de rama para permitir la toma de decisiones y las maniobras. Además, debe consi-
derarse la ubicación del terminal de rama en relación con la distancia entre el terminal de
flujo libre y la estructura.

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Típicamente, la distancia requerida entre una rama que precede a la estructura del distribui-
dor y la estructura no es tan grande como la distancia requerida entre la estructura y un ter-
minal de rama sobre el lado lejano.
Carriles de Cambio de Velocidad. El carril de cambio de velocidad es una parte crítica de
cualquier diseño de terminal de rama. Es dentro de los carriles de cambio de velocidad que
los vehículos que los motoristas que entran aceleran hasta un cambio adecuado para con-
vergir con el tránsito directo. El carril de cambio de velocidad debería ser suficientemente
largo para permitir a un conductor cambiar la velocidad en una forma segura y cómoda,
desde la velocidad en la rama hasta la velocidad en la autopista. Una consideración prima-
ria, establecida en la guía de diseño de AASHTO, para longitud de carril de aceleración es la
necesidad de suficiente longitud para permitir los ajustes de velocidad de los vehículos di-
recto y de los que entran, de modo que los que entran puedan encontrar y maniobrar en un
claro antes del carril de aceleración.
Hay dos diseños básicos de terminales de rama de autopista y carriles de cambio de veloci-
dad: abocinado y paralelo. El tipo abocinado comprende una entrada o salida directa del
vehículo en un ángulo abierto, y el tipo paralelo utiliza un carril agregado para los cambios
de velocidad. En teoría, al tipo abocinamiento se ajusta bien con las trayectorias deseadas
por los conductores y reduce la cantidad de control de volante necesario, aunque requiere
que el conductor comparta tiempo entre las tareas de acelerar, buscar un claro, y maniobrar.
La Figura 1, tomada de LV90 ilustra ambos tipos de diseños para entradas de un carril.
Entradas Tipo-Abocinamiento. Cuando está adecuadamente diseñada, se considera que
la entrada abocinada es capaz de funcionar suavemente en todos los volúmenes, incluyen-
do la capacidad de diseño de la zona de convergencia.
AASHTO recomienda que la rama de entrada sea llevada hacia la autopista con una rela-
ción de 50:1 a 70:1, entre el borde exterior del carril de aceleración y el borde interior de la
autopista. El deseo de las normas de AASHTO es crear un diseño tipo-abocinamiento tal
que un vehículo puede alcanzar una velocidad de aproximadamente 8 km/h menor que la
velocidad media de marcha de la autopista por el punto en el cual el borde izquierdo de la
rama encuentra el borde derecho de la calzada. Por coherencia, AASHTO establece este
punto donde el borde derecho de la rama y el carril de viaje están separados 3.7 m.
La longitud requerida por un vehículo para alcanzar una velocidad 8 km/h por debajo de la
velocidad media de marcha es referida como la longitud de aceleración, La, y se muestra en
la Figura 1.1. Típicamente, esta longitud se mide desde el fin de la curva que gobierna la
propia rama hasta donde el borde derecho de la propia rama y el carril directo están a 3.7 m
separados. Esta distancia se basa en la diferencia de velocidad entre la velocidad media de
marcha en la curva de entrada y la autopista. La Tabla 1.2 (AASHTO Tabla X-4) da el valor
de esta distancia para varias velocidades directrices para curva, y combinaciones de veloci-
dades directrices del camino. En adición a la longitud mínima de aceleración, el LV90 re-
quiere una revisión para ver que se encuentra una longitud aceptable de claro mínima (ver
Figura 1.2). Se proveen ajustes por la existencia de pendientes, alargamiento de La en
subidas y acortamiento en bajadas.

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Notas:
1. La es la longitud de aceleración requerida como se muestra en la Tabla X-4 o X-5
2. El punto (A) controla la velocidad segura de la rama. La debería no debería comenzar
atrás sobre la curvatura de la rama, a menos que el radio sea por lo menos de 300
m.
3. Lg es la Longitud de Aceptación de Claro requerida. Lg debería ser como mínimo de
90 a 150 m según el ancho de la nariz.
4. En el diseño se sugiere usar el valor de La o Lg, que produzca la mayor distancia co-
rriente abajo desde donde el ancho de la nariz es de 0.6 m.
Figura 1.1 Diseños de Entradas Paralela y Abocinada

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Tabla 1.2 Longitudes de Aceleración Mínimas para Terminales de Entrada con Pendientes
Suaves de 2 % o Menos
Entrada Tipo-Paralelo. En la rama tipo-paralelo, se supone que el vehículo acelera hasta la
velocidad de la autopista próxima, necesaria para convergir en el carril de aceleración para-
lelo. Al final del carril de aceleración hay un abocinamiento para guiar a un vehículo hacia la
autopista de carriles directos. AASHTO recomienda un abocinamiento de 93 m para veloci-
dades directrices del camino hasta 112 km/h. La diferencia entre los dos tipos de ramas
(abocinamiento y rama) no es la mínima longitud de aceleración requerida, sino el punto
desde el cual se mide. Para el tipo-paralela, la longitud de la entrada del carril de acelera-
ción se mide desde el punto donde el borde izquierdo de la rama encuentra el borde dere-
cho de la autopista, hasta el comienzo del abocinamiento. Esto es, la aceleración en la rama
de tipo-paralela ocurre en el carril paralelo a la autopista de carriles directos, corriente abajo
del punto de convergencia de la autopista y la rama; mientras que la aceleración de la rama
tipo-abocinamiento ocurra en la propia rama, corriente arriba del punto de convergencia de
los dos caminos. Una excepción a esto puede ocurrir donde una rama tipo-paralela tiene un
gran radio corriente arriba del punto de convergencia, y la vista del motorista de la autopista
todavía en la rama esté desobstruida. Bajo estas condiciones, parte de la propia rama puede
usarse como parte de la longitud de aceleración. Donde la autopista y la rama están previs-
tas para llevar volúmenes que se aproximan a la capacidad de diseño del área de conver-
gencia, AASHTO recomienda una longitud mínima de por lo menos 373 m, más el abocina-
miento. La Figura 1.1 anterior ilustra un terminal de rama de entrada tipo-paralela y la dis-
tancia de aceleración mínima para el cambio de velocidad tipo-paralelo dado por la Tabla
1.2.
Diseño de Carril de Cambio de Velocidad según DdTTX. La discusión anterior de carriles
de cambio de velocidad se concentró en el enfoque de AASHTO para el diseño de carriles
de cambio de velocidad. El DdTTx adoptó normas que difieren de este enfoque. Las Figuras
1.2 son un ejemplo de una norma tomada del DdTTx88.

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Ramas de Entrada. Una revisión de los diseños de ramas estándares del DdTTx revela que
el DdTTx recomienda un diseño estándar de la rama de entrada tipo-abocinamiento para
todas las ramas de entrada de un solo carril. Este diseño comprende tres secciones: (1) una
sección corriente arriba de 75 m de la nesga; (2) una sección de 140 m, con abocinamiento
50:1, que sirve para reducir el ancho del carril de aceleración desde 3.7 m hasta 0. Este di-
seño difiere del de AASHTO en que sólo se utiliza una longitud estándar de carril de cambio
de velocidad, en tanto que AASHTO utiliza longitudes del carril de cambio de velocidad va-
riables, según la Tabla 1.2.
Una comparación de ambos diseños muestra que a menores velocidades, el diseño del
DdTTx puede proveer menos longitud que el diseño de AASHTO. Si la longitud del carril de
aceleración DdTTx se mide sobre la base metodológica de AASHTO; es decir, no incluyen-
do la sección de abocinamiento desde un ancho de 3.7 hasta 0 m, la longitud de carril de
aceleración provisto podría ser la suma de las primeras dos secciones, 215 m. Comparado
con AASHTO, esta longitud podría ser insuficiente para una velocidad directriz de autopista
de 112 km/h y velocidades directrices de ramas de 72 km/h o menos; una velocidad directriz
de autopista de 96 km/h y velocidades directrices de rama de 56 km/h, o menos; o una velo-
cidad directriz de autopista de 96 km/h y velocidades directrices de rama de 56 km/h o me-
nos; o una velocidad directriz de autopista de 80 km/h y velocidades directrices de rama de
32 km/h o menos. Por lo tanto, el diseño del DdTTx no proveerá suficiente longitud, compa-
rado con AASHTO, para 96 y 112 km/h de autopistas cuando se utilice la velocidad directriz
de rama mínima de 50% de la velocidad directriz de autopista. Si la mitad de la tercera sec-
ción -93 m de 186 m de la sección abocinada del diseño del DdTTx- se incluye en la longitud
del carril de aceleración, y esta longitud se compara con AASHTO, el diseño del DdTTx po-
dría satisfacer los requerimientos mínimos para velocidades directrices de autopistas de 80
a 96 km/h, pero no una velocidad directriz de autopista de 112 km/h. Toda la longitud de
abocinamiento en el DdTTx podría necesitar ser incluida para satisfacer la longitud de carril
de aceleración requerida para 112 km/h de autopista, según AASHTO.
Debería notarse que la discusión precedente, especialmente la de la longitud del carril de
aceleración del DdTTx de sólo 210 m es un escenario del peor-caso. Según las normas de
AASHTO, puede ser posible incluir más de la longitud de la rama corriente arriba de la sec-
ción de 75 m del DdTTX como parte de la longitud del carril de aceleración. La inclusión de
más de la longitud corriente arriba podría ser un caso específico, según la aptitud del con-
ductor para ver que el camino no está obstruido por pendientes, objetos, y curvatura. Clara-
mente, algunos de los diseños del DdTTx podrían permitir la inclusión de longitud adicional
corriente arriba. Dado que el diseño estándar de DdTTx no trata específicamente el diseño
corriente arriba para todos los casos, no es posible hacer cualquier declaración general so-
bre hasta cuánto, si algo, de las longitudes de rama corriente arriba podría incluirse para
satisfacer las longitudes de carril de aceleración de rama de AASHTO.

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Figura 1.2 Ramas de Camino Frentista de Un-Sentido
Otros Temas de Operaciones de Ramas DdTTx. El DdTTx utiliza dos diferentes enfoques
para restringir el acceso en vías con control de acceso. Un método de control de acceso es
usando el poder de policía del estado para controlar los accesos a propiedad sujetos a cier-
tas condiciones. Un segundo método controla sólo el acceso mediante la provisión de cami-
nos frentistas. Los caminos frentistas pueden usarse entre los distribuidores o incorporados
en los distribuidores. Para evitar problemas operacionales, posiblemente incluyendo el blo-
queo en el punto de convergencia de la rama y el camino frentista debido al almacenaje de
cola, el DdTTx desarrolló una rama de salida para cruzar los requerimientos de distancia de
separación de calles. Esta distancia se basa en la acomodación de entrecruzamiento, frena-
do y almacenaje de tránsito.

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6 CHOQUES
Un aspecto del diseño de ramas y diseño geométrico en general, esporádicamente estudia-
do en las pasadas décadas es el efecto de las características geométricas sobre los índices
de choques. Uno de los más completos y frecuentemente referenciados informes sobre la
relación entre choques y diseño es Analysis and Modeling of Relationships between Acci-
dents and the Geometry and Traffic Characteristics of the Interstate System.
Este estudio, basado en datos de veinte estados consideró ítems tales como número de
carriles, velocidad directriz, ancho de carril, curvatura máxima, tipo de pavimento, pendiente,
distancia visual de detención, número de señales de información y advertencia, iluminación,
volumen y porcentaje de vehículos comerciales. Este estudio presentó varios hallazgos de
interés, incluyendo (1) que el creciente volumen resultó en un creciente número de choques;
(2) variables orientadas al tránsito (por ejemplo, volumen y porcentaje de camiones) contri-
buyó más a la variación de los choques en el sistema Interestatal; (3) que la geometría sola
influyó sólo en una pequeña parte de la variación en choques; y (4) que ninguna relación
podría determinarse entre la geometría estudiada y las muertes.
Los puntos tercero y cuarto, que comprenden la geometría, son clarificados en el informe.
Los lugares elegidos para estudio por cada estado contribuyente fueron supuestamente ubi-
caciones representativas más que ubicaciones con altos índices de choques. Probablemen-
te, este proceso de selección eliminó del estudio aquellos distribuidores y ramas donde las
características de diseño inferior podrían causar excesivos choques, aunque una pequeña
parte de los datos informados parecieron tener frecuencias de choques excepcionalmente
altas. Por estos distribuidores se realizó un estudio de falla de análisis. Este análisis destacó
mejor los efectos de inusuales características de diseño, geometría y características de
tránsito no vistas en los ejemplos representativos. En tanto los altos volúmenes de tránsito
son vistos como la causa primaria de los choques, información adicional en relación con la
geometría puede obtenerse a través de la falla de análisis. Esta información incluye lo si-
guiente: (1) que las velocidades directrices que son demasiado bajas pueden ser, hasta un
grado considerable, causa de choques, y (2) que en la mayoría de los tipos de ramas, po-
bres características geométricas (carril de cambio de velocidad corto, curvatura fuerte, y
distancia visual de detención demasiado corta) pueden, hasta un grado considerable, causar
choques.
Más recientemente, resultados adicionales de experiencias de choques se publicaron en
Accidents and Safety Associated with Interchanges, el cual dio una revisión de datos y expe-
riencias de otros esfuerzos de investigación. Una breve síntesis de algunas de las conclu-
siones de interés a este estudio fueron (1) un incremento en el índice de choques con el
crecimiento de la curvatura máxima; (2) creciente índices de choques con el incremento del
TMD: (3) la curvatura horizontal es un factor más significante en los índices de choques que
las pendientes; (4) los vuelcos y desplazamientos potenciales deben ser verificados al dise-
ñar curvas horizontales de ramas para acomodar a los camiones; y (5) la seguridad relativa
de un distribuidor urbano se realza donde se proveen carriles de aceleración mas largos o
auxiliares.

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Otros puntos surgieron en otro estudio en el cual la conclusión general fueron las actuales
normas de AASHTO (específicamente los parámetros de diseño de curvas horizontales en
camino abierto) provistas para una operación segura para vehículos de pasajeros y camio-
nes. Se observó que los choques (vuelco y deslizamiento) ocurrían en niveles indeseables
cuando se usaron velocidades directrices no realistas. Donde las suposiciones de diseño de
AASHTO (p.e., velocidad del vehículo) no se violan, se proveen adecuados márgenes de
seguridad; pero donde los vehículos superan las velocidades directrices, pueden ocurrir
condiciones que posiblemente conduzcan a choques. Esta conclusión de este estudio des-
taca la necesidad por una cuidadosa selección de la velocidad directriz y ciertamente con-
duce a uno a cuestionar menos si la admisión de AASHTO de las velocidades directrices de
ramas al 50% de la velocidad de la autopista es razonable.
7 RESULTADOS DE OTROS MODELOS
Investigadores y organismos viales intentaron refinar el enfoque de AASHTO o desarrollar
nuevas metodologías para el modelamiento de la maniobra de la rama hacia y desde una
autopista.
En Driver Behavior of Merging, Michaels y Fazio desarrollaron un modelo de convergencia
en autopista basado en el comportamiento del conductor. En general, el modelo dividió el
proceso de convergencia en el recorrido inicial de la curva de rama y la transición hacia el
carril de cambio de velocidad, proceso repetitivo de aceleración y búsqueda de claro, y una
maniobra final del volante hacia el carril de autopista o aborto de la convergencia. Respecto
de la metodología de AASHTO, una desviación principal de este modelo es el concepto de
un proceso iterativo entre la aceleración y la búsqueda de un claro; esto es, que los dos su-
cesos no ocurren simultáneamente y se desarrolla en un proceso repetitivo, uno después de
otro. Basado en el modelamiento de este comportamiento y de otros aspectos del modelo,
se desarrollaron las longitudes del carril de cambio de velocidad para velocidades directrices
de ramas vs volúmenes en el carril de autopista.
Hay varias notables conclusiones que pueden resultar de este estudio. La primera compren-
de el índice al cual la longitud recomendada de carril de cambio de velocidad disminuye en
tanto la velocidad directriz de la rama crece, comparado con AASHTO. La metodología de
AASHTO conduce a longitudes decrecientes del carril de cambio de velocidad en tanto la
velocidad directriz de la rama crece a un índice sustancialmente más grande que el del mo-
delo de Michaels y Fazio. La ironía de este estudio es que esto conduce al lector a la con-
clusión de que la guía de AASHTO puede proveer mejor operación en bajas velocidades
directrices de ramas que a altas. Aunque la precaución debe ejercitarse al comparar este
estudio directamente con el de AASHTO, la tendencia de la reducción de la longitud del ca-
rril de cambio de velocidad a un índice menor que el utilizado por AASHTO es clara. Esta
conclusión es sostenida por el análisis de choques en la sección previa, donde las longitu-
des mínimas de carril de cambio de velocidad son más grandes que las recomendadas por
AASHTO para velocidades directrices de rama mayores. Un segundo punto de interés en
este estudio es que la longitud requerida de un carril de cambio de velocidad decrece en
tanto el volumen de la rama crece. Este punto implica que cuando se estudia la operación
de carriles de cambio de velocidad, la operación crítica para determinar la aceptabilidad del
diseño puede en realidad ocurrir durante períodos fuera de los pico, de menor volumen.
Un estudio más detallado con el cual el estudio de arriba se conectó es el no publicado
NCHRP 3-35 Speed-Change Lanes, Final Report, 1989.

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Este estudio de amplio rango evaluó las actuales guías de diseño para los carriles de cam-
bio de velocidad, desarrolló un modelo de operación en carril de cambio de velocidad, y
desarrolló guías nuevas para el diseño del carril de cambio de velocidad. Como el modelo
en el estudio previo, este modelo intentó capturar con mayor precisión la influencia de las
características del flujo de tránsito y el comportamiento del conductor. Los modelos desarro-
llados intentaron integrar el factor humano con la geometría y características operacionales
del vehículo. En adición a los requerimientos de AASHTO para el diseño del carril de cambio
de velocidad, este estudio también consideró minimizar la disrupción al flujo de la autopista,
satisfacer las expectativas del conductor, y evitar sobreponer los requerimientos de control
al conductor. Por ejemplo, este estudio define un diseño ideal de rama de entrada como uno
que minimiza la posibilidad de sobrecargar y se adapta a los requerimientos conductales del
proceso de entrada. Para este estudio, el diseño se basó en el conductor del 85° percentile,
significando que el 85% de los conductores deberían ser capaces de completar la maniobra
de entrada en una longitud más corta que la recomendada.
Algunas diferencias entre las suposiciones de este estudio y el estudio de AASHTO incluyen
que el modelo de AASHTO basa las longitudes de los carriles de cambio de velocidad en
velocidades de operación, que son menores que las velocidades directrices, en tanto que el
NCHRP 3-35 supone que las velocidades de operación igualan a la velocidad directriz.
Además, el LV90 define el carril de cambio de velocidad como comenzando o terminando en
un abocinamiento de 3.7 m; NCHRP 3-35 usa el punto a 1.8 m. Además, el modelo NCHRP
utiliza varias velocidades a lo largo de la longitud de la rama y no utiliza la diferencia de ve-
locidad de 8 km/h entre el vehículo en la rama y la operación de autopista como un umbral
de convergencia; en cambio, utiliza un umbral de velocidad angular. Cuando se compara
con los valores de diseño del carril de cambio de velocidad de AASHTO, los modelos desa-
rrollados en este estudio produjeron longitudes ligeramente más cortas en velocidades altas
de autopista y significativamente longitudes más largas en velocidades de autopista de mo-
derada a bajas para las longitudes de los carriles de aceleración. De nuevo se ve que en
AASHTO pueden reducirse rápidamente las longitudes de los carriles de cambio de veloci-
dad en tanto las diferencias de velocidad decrecen.
Estos estudios provocaron dudas acerca de la aplicabilidad del diseño de AASHTO y, por lo
tanto, acerca de las normas de diseño del DdTTx basadas en las de AASHTO. Es posible no
sólo que la aceptación de una velocidad directriz de rama mínima del 50% de la velocidad
directriz de la autopista sea inadecuada, pero también que las longitudes recomendadas por
AASHTO pueden ser demasiado cortas a altas velocidades. Respecto del problema poten-
cial para las normas de diseño de ramas de entrada del DdTTx, algunos de los más altos
intereses de la velocidad directriz de ramas se aliviaron desde que el DdTTx utiliza un dise-
ño simple que provee longitudes mayores que las recomendadas por AASHTO para las ve-
locidades directrices de ramas más altas, aunque el diseño del DdTTx ha sido mostrado
para posiblemente ser más corto que los recomendados en el LV90 para velocidades direc-
trices de ramas de bajo volumen. Con respecto a la desaceleración, el diseño de normas de
DdTTx enfrenta los mismos temas que AASHTO, dado que las longitudes que usa son sim-
plemente una versión redondeada de las longitudes de AASHTO.
En la discusión de los índices de aceleración y desaceleración de AASHTO se mencionaron
varias explicaciones posibles de su aplicabilidad al diseño de hoy. Una posibilidad fue que
los índices de aceleración y desaceleración de 1938 puedan no ser adecuadamente com-
pensados por deficiencias en el modelo de AASHTO. Estos estudios podrían conducir a la
conclusión de que esta es una situación probable.

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8 INVESTIGACIÓN DE LA PRÁCTICA DE DISEÑO
Durante la revisión de la bibliografía, los investigadores obtuvieron una investigación no pu-
blicada de organismos de diseño. Aunque la investigación no trata explícitamente con la
velocidad directriz de rama, el núcleo del tema velocidad directriz de rama es realmente el
del cambio de velocidad, y la investigación trata directamente con este elemento. Los signifi-
cativos hallazgos desarrollados a través de la investigación incluyeron los siguientes: (1) Las
operaciones de aceleración son vistas como más problemáticas que las desaceleraciones;
(2) el comportamiento del conductor durante el cambio de velocidad no está bien caracteri-
zado; (3) virtualmente todos los organismos viales confían en la experiencia de choques
como la primaria medida de evaluación de comportamiento; (4) se colectan muy pocos datos
operacionales que describan el cambio de velocidad o operaciones de rama; y (5) todos los
organismos viales no usan los mismos criterios de diseño. Adicionalmente, los efectos de los
dispositivos de control, específicamente la medición de ramas, no son bien conocidos.
Aunque esta investigación se realizó hace casi diez años, no es probable que haya
mayores cambios en estos hallazgos. La revisión de la bibliografía confirmó que po-
cos datos operacionales fueron colectados ya sea por organismos viales o esfuerzos
de investigación. Los resultados de esta investigación tienden a conformar conceptos
y problemas tratados en este capítulo.
9 OBJETIVOS DEL ESTUDIO E INFORME
En este esfuerzo de investigación, el equipo de estudio siguió la traza de los criterios de
velocidad directriz de rama de autopista contenidos en las normas actuales de AASHTO y
DdTTx a través de unos 50 años de bibliografía técnica. Además se documentó la evolución
de los criterios de velocidad directriz. Se mostró que los criterios de velocidad directriz de
rama del DdTTx son esencialmente los criterios de AASHTO.
El origen de los índices de la desaceleración del conductor, provenientes de los criterios de
AASHTO, son estudios experimentales realizados al final de los 1930s. De varios estudios
surgieron cuestiones acerca de la propiedad de la velocidad directriz de rama mínimo admi-
sible, la cual es el 50% de la velocidad directriz de la autopista. También surgieron cuestio-
nes acerca de la adecuación de las longitudes de rama de alta velocidad diseñadas con los
criterios de AASHTO. Claramente, se realizó un completo examen de los procedimientos
actuales de diseño de ramas. Simplemente establecido, este examen es el objetivo primario
de este estudio e informe. En tanto este tipo de estudio puede o no producir recomendacio-
nes para cambiar los actuales criterios de velocidad directriz de rama, la cuestión respecto
de la adecuación de los criterios actuales se responderá en cualquier caso.
Adicionalmente, el análisis y datos primarios recogidos a través del estudio conducirán a un
mejor entendimiento de las operaciones en ramas de autopistas. Como se hizo notar, las
secciones de autopista con ramas son usualmente el primario cuello de botella de las auto-
pistas y son, por lo tanto, operacionalmente críticas. El mejor entendimiento de estas sec-
ciones críticas de autopistas constituirá un secundario pero significativo beneficio.
El objetivo de este estudio incluye un punto de vista histórico-teórico y experimental, que
conduce a tres pasos implícitos.

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1. Evaluar, a través de la revisión de bibliografía y análisis, los criterios actuales de veloci-
dad directriz de rama.
2. Evaluar los criterios de velocidad directriz de rama a través de un cuidadosamente dise-
ñado ejemplo de datos operacionales de rama.
3. Proveer suficiente evidencia para validar la política actual de velocidad directriz de rama
o recomendaciones que modifiquen los procedimientos actuales.
El primer paso se tomó en este capítulo. Los próximos dos pasos están cuidadosamente
expuestos y desarrollados en el resto del informe.
10 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
Las observaciones y análisis descritos en los anteriores cinco capítulos conducen a la si-
guiente serie de conclusiones y recomendaciones:
1. Las velocidades medias de los conductores en todas las ramas de entrada observadas
fueron consistentemente mayores que el 50% de la velocidad directriz de la autopista,
aun donde la velocidad directriz de autopista fue de 112 km/h. Así, es inapropiado dise-
ñar entradas de ramas con velocidades más bajas que las velocidades a la cual los con-
ductores típicamente operarán.
Recomendación: El criterio de diseño que permite una velocidad directriz de en-
trada a rama del 50% de la velocidad directriz de autopista debería quitarse de las
normas AASHTO y DdTTx.
2. Los trazados de la historia de velocidad-distancia del conductor en una rama para ramas
con adecuada distancia visual y longitudes de cambio de carril exhibieron apariencias
suaves y no indicaron ningún cambio abrupto de velocidad. Los trazados de velocidad-
distancia para vehículos que operan en vías rama-autopista con perfiles verticales que
limitaron la distancia visual del conductor en la rama y tenían longitudes de carril de
cambio de velocidad marginales exhibieron formas onduladas, indicativas de significati-
vos cambios de la velocidad en rama.
3. Los trazados de los índices de aceleración/desaceleración versus distancia a lo largo de
la rama para ramas de geometría buena y mala tienen esquemas similares a los traza-
dos de velocidad-distancia. Las ramas que tienen adecuadas distancias visuales y longi-
tudes de carriles de cambio de velocidad, típicamente produjeron pequeños índices de
aceleraciones positivas (0 a 3 km/h/s). Los valores observados fueron comparables a los
índices implícitos contenidos en LV90 Tabla X-4 (longitudes de aceleración). Las ramas
con inadecuada distancia visual y/o inadecuadas longitudes de carriles de aceleración
produjeron valores más grandes de aceleración positiva y negativa (-6.4 a +6.4 km/h/s).
Recomendación: El modelo de índice de aceleración de AASHTO usado para esti-
mar las longitudes de los carriles de aceleración no debería cambiarse.
4. Las velocidades del carril derecho de la autopista no fueron grandemente afectadas por
los vehículos de ramas donde la rama tenía adecuada distancia visual y longitudes de
carriles de cambio de velocidad. La inadecuada distancia visual y/o las inadecuadas
longitudes de los carriles de aceleración tendieron a causar significativas reducciones
de las velocidades del carril-derecho de la autopista, particularmente bajo altos volúme-
nes de tránsito de rama y autopista.
5. Los tiempos de separación entre vehículos del carril-derecho de autopista parecieron no
estar influidos por las características complejas del diseño de la rama, sino más bien por
el volumen de tránsito.

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6. El volumen del carril-derecho de autopista pareció ser el factor primario que influyó en el
tamaño del claro aceptado por los conductores de las ramas convergentes.
7. Bajo condiciones de altos volúmenes de tránsito, la mayoría de conductores de ramas
viajaron casi hasta el fin de la rama con adecuada distancia visual y longitud de carril de
cambio de velocidad antes de convergir suavemente en el carril de la autopista. Si una
rama tenía inadecuada distancia visual y/o inadecuada longitud de carril de aceleración,
los conductores convergían más agresivamente inmediatamente más allá de la nesga
de la rama de entrada para evitar ser entrampados al final del carril de cambio de velo-
cidad.
8. Los conductores tendieron a comenzar el concurrente proceso de acelera-
ción/convergencia sólo después de ganar una clara vista del carril de tránsito derecho
de la autopista. Si pendientes, estructuras o barricadas obstruían la vista del conductor
de la rama del carril-derecho de la autopista, la aceleración no comenzó hasta cerca de
la nesga de la rama donde la visión se volvió desobstruida. El modelo de longitud de
aceleración de AASHTO para terminales de rama de entrada abocinada caracteriza una
gran parte de la longitud de aceleración antes de la nesga. Si la vista del conductor está
obstruida antes de la nesga de la rama, el modelo de AASHTO puede representar inco-
rrectamente la longitud de aceleración disponible.
Recomendación: Las longitudes de aceleración para ramas de entrada tipo aboci-
namiento sólo deberían incluir una parte del carril desde el cual los conductores
de rama puedan ver claramente los vehículos en el carril-derecho de la autopista.
El modelo de longitud de aceleraciónde AASHTO debería clarificarse para incluir
esta estipulación adicional.
9. A bajas velocidades directrices la norma de diseño del DdTTx puede proveer longitudes
de abocinamiento más cortas que las de la norma AASHTO. Esta diferencia surge del
método de inclusión de la longitud de abocinamiento desde el ancho completo de carril
hasta su eliminación.
El comportamiento del conductor corriente arriba y abajo de la nesga de la rama puede ex-
hibir características diferentes. Un procedimiento de diseño que permite flexibilidad en elegir
velocidades directrices separadas corriente arriba y abajo de la nesga puede proveer dise-
ños superiores. Por ejemplo, los criterios actuales del 50% producen un carril de aceleración
de longitud muy deseable, pero permite limitantes de velocidad en los elementos de los ali-
neamientos horizontal y vertical corriente arriba de la nesga de la rama. La provisión de una
alta velocidad directriz para características corriente arriba y una velocidad directriz baja
para características corriente abajo puede proveer una óptima norma de diseño. En tanto
este ítem no está listado como recomendación, parecería que este esfuerzo conduce a la
creencia de que tal amplio cambio en la filosofía de diseño debería considerarse, estudiarse
y, potencialmente, implementarse.

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16 fhwa tx 1997 a10 6-08 velocidad directrizramas

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