18 fhwa tx 1997 vd ramas

Reevaluación de los Criterios de Velocidad Directriz de Ramas 1/28
_________________________________________________________________________________
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, 5 octubre 2013 ingenieriadeseguridadvial.blogspot.com.ar
http://www.cc.utexas.edu/research/ctr/pdf_reports/1732_2.pdf

2/28 Research Report 1732-2 TxDOT – 1997
_________________________________________________________________________________
REEVALUACIÓN DE LOS CRITERIOS DE
VELOCIDAD DIRECTRIZ DE RAMAS
ANTECEDENTES Y OBJETIVOS
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
observaciones 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 ubicaciones del conductor en la rama de convergencia, tamaños de los
claros de tiempo aceptados, y separaciones entre vehículos en la autopista. Los
investigadores determinaron que los índices de aceleración de los conductores en las
ramas y los valores de AASHTO son comparables. Para virtualmente todas las
observaciones, se encontró que las velocidades de los conductores en las ramas
eran mayores que el 50 por ciento de la velocidad directriz de la autopista,
conduciendo esto a la recomendación de anular la norma que permite velocidades
directrices de ramas tan pequeñas como el 50 por ciento 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 debería considerarse que comienza sólo cuando el conductor en la
rama tiene una visión desobstruida del carril-derecho de tránsito de la autopista.
DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA
En todas las autopistas, las ramas proveen oportunidades de entrada y salida. Por lo
tanto, las secciones de autopistas 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 vecindad 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 son 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 de y entrar 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 de visibilidad de detención, y longitudes de los carriles de
cambio 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 directriz de
ramas, y los elementos relacionados con la rama, incluyendo las longitudes de los carriles
de aceleración y desaceleración.
DESCRIPCIÓN
El propósito inicial es revisar las normas actuales de DdTTx y AASHTO, y proveer
una perspectiva 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 como se encuentran en el Transportation Highway Design Division Operations
and Procedures Manual del DdTTx y en el Libro Verde de AASHTO.
Los conceptos discutidos se aplican a diseños de ramas, pero algunos de los valores
mínimos o suposiciones son en condiciones de camino abierto. En general estos mínimos
también se aplican al diseño de ramas, pero se destacarán las diferencias.
TERMINOLOGÍA
Al revisar las normas de diseño actuales y su evolución, este informe usa los
conceptos siguientes: velocidad directriz, distancia de visibilidad de detención segura,
curvatura horizontal, curvatura 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 carretera cuando las características de diseño de la carretera
gobiernan. Todas las vías deberían diseñarse con todos los elementos equilibrados,
coherentes con una adecuada velocidad directriz. Los elementos de diseño tales como
distancia de visibilidad, 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
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 de Visibilidad de Detención Segura
Generalmente, la distancia de visibilidad de detención segura es la mínima distancia
de camino continuo visible al conductor requerida para dar adecuada distancia para
reaccionar y detener su vehículo.
Las distancias de visibilidad deberían darle al conductor suficiente tiempo como para reunir
información, procesarla, desarrollar las acciones de control requeridas, intervenir en los
tiempos de respuesta del vehículo, y evaluar la propiedad de las posibles respuestas.
Típicamente, se considera la distancia de visibilidad de detención como la suma de dos
distancias: la recorrida 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 de visibilidad,
comodidad, control de drenaje, apariencia general, y distancia de visibilidad 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 conexión,
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
terminales 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.
Carriles de Cambio de Velocidad
Este informe adopta la definición de AASHTO de carril de cambio de velocidad:
pavimento agregado que une la calzada de la carretera 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.
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
actuales 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
tanto 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 directriz, 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 velocidades 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 alguna duda en si estas supuestas velocidades medias de marcha son precisas bajo
las condiciones actuales. Un estudio de 1992, Speed Estimates for Roadway Design and
Traffic Control, sugiere que las estimaciones de velocidad usadas están significativamente
por debajo de las velocidades actuales. Una estimación sugirió que tanto como el 90 por
ciento del tránsito observado 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 creencia 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 velocidad 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
documento recomendó que todas las ramas y conexiones se diseñaran como para permitir
que los vehículos salieran y entraran de la carretera a 0.7 de la velocidad directriz de la
carretera. A través 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.
Previamente, las recomendaciones habían sido ligeramente diferentes; AASHTO sólo había
tenido guías para velocidades directrices de ramas, deseables y mínimas, más que tres
rangos (superior, medio y bajo), vistos todavía. En tanto la velocidad de rama superior o
deseable 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 revelara 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
velocidad directriz proveen más información que las últimas guías de diseño sobre
deducción 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 aceleración, como
se usan aquí, se aplican generalmente al pavimento agregado que une la calzada de la
carretera con la de giro y no necesariamente implica un carril de ancho uniforme.
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
muchos 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
aceleración.

_________________________________________________________________________________
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, utilizando 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 aceleración.
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
velocidad 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
desaceleración, 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
curva 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 realizados 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 desaceleración 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
carretera y ramas. Una comparación de esta tabla y la tabla de longitudes de desaceleración
de AASHTO revela 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 caminos 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
diseño de las dos guías. El LV65 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
longitud 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
esencialmente 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 LV65
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 descubierto 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 longitud 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 redondeada de la longitud del carril de desaceleración se omitió en las versiones
siguientes de AASHO73/AASHTO84, con la última versión que usa números gruesos que
todavía se encuentran en la actual guía de AASHTO.
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
extremo. 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
conductores entran en los carriles de aceleración; y (c) la manera en que los factores de
aceleración 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 manera de la
aceleración y índices de aceleración determinados a partir de estudios predominantemente
terminados al final de los 1930s, y las longitudes de diseño basadas en las características
de los vehículos de pasajeros. Estos estudios produjeron estimaciones de los índices
máximo y normal de aceleración que fundamentan los valores de longitud actualmente
todavía en uso.
Para los factores (a) y (b), el LA65 establece que el satisfactorio comportamiento de
convergencia 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 velocidad igual a la de control de la propia rama. Se ha sugerido que la
diferencia de 8 km/h supuesta 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 convergir 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
determinar 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 abocinamiento 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.
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 desaceleración, y que hay una conexión entre la longitud de carril de aceleración
de DdTTx88 y el trabajo 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 velocidades 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 por ciento 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. Parecería 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, exactamente lo que se usa en el DdTTx. Esto es aproximadamente el doble
de la longitud de abocinamiento usada en un diseño tipo-paralelo.
Índices de Aceleración y Desaceleración. Como se notó, 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 aceleración 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) pueden 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 posibles 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 inadecuados (los índices de 1938 no compensan adecuadamente las
deficiencia del modelo de aceptación de claros).

_________________________________________________________________________________
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
características de diseño y operacionales. También surgirán algunos asuntos acerca de las
dificultades potenciales en las normas de diseño actuales.
Velocidad directriz
El foco primario de este estudio es la relación real entre la velocidad directriz de la
carretera 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 velocidad 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 carretera.
Según AASHTO, las velocidades directrices de ramas deberían aproximarse a las
velocidades 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 velocidad directriz de caminos arriba de los 80 km/h.
Tabla 1 Valores guía para Velocidad directriz de Rama
En relación con la Velocidad directriz de la Carretera
Correspondientes Radios Mínimos en pies, Tabla III-6; Fuente: 1990, AASHTO, Tabla 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
terminales 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 de la carretera 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.

_________________________________________________________________________________
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 rama se basa en la de la carretera con más alta velocidad directriz. Sin embargo, puede
ser aceptable variar la velocidad directriz, con la parte de la rama más cerca a la velocidad
directriz más alta de la carretera basada en la más alta velocidad, y la parte de la rama más
cerca de la velocidad directriz más baja de carretera 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 intersección.
Peralte (e) y Factor de Fricción Lateral (f)
AASHTO estableció valores límites de e y f para diferentes velocidades directrices en
caminos abiertos. El peralte máximo y los factores de fricción lateral están constreñidos por
limitaciones 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,
creciente potencial de hidroplaneo, tipo de zona (urbana o rural), condiciones del terreno,
incomodidad del conductor a bajas o altas velocidades, y camiones con altos centros de
gravedad. Sobre la base de estudios y experiencia, el índice máximo del peralte en caminos,
típicamente es 0.10, y ocasionalmente 0.12. En zonas sujetas a hielo y nieve, 0.8 provee un
valor límite práctico. Los factores de fricción para propósitos de diseño varían desde .17
para 30 km/h hasta .09 para 120 km/h.
El DdTTx88 provee tablas con los usuales y máximos absolutos grados de curva
(radio mínimo) 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 mínimo. En
este informe no se tratan directamente estas áreas de contradictorias interpretaciones, 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 informe. 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 velocidad
más alta.

_________________________________________________________________________________
Distancia de Visibilidad
Las distancias de visibilidad a lo largo de las ramas deberían ser por lo menos tan grandes
como la distancia de visibilidad de detención segura. Las distancias de visibilidad 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 de visibilidad a lo largo de tales ramas y conexiones
desde los empalmes terminales a lo largo de la autopista, coherente con las probables
velocidades de operación de los vehículos.
Dentro de la sección de diseño de rama, las guías del DdTTx provee una tabla para
distancias de visibilidad de detención, mínima y deseable, para varias velocidades
directrices. Estas distancias de visibilidad de detención son idénticas a las de AASHTO.
Consideraciones adicionales de AASHTO incluyen que la autopista que precede a una rama
de salida debería tener una distancia de visibilidad para el tránsito directo que se base en la
velocidad directriz de la carretera y que exceda la distancia de visibilidad de detención
mínima por lo menos en 25 por ciento.
En varios estudios han surgido intereses o cuestiones acerca de los criterios actuales sobre
distancia de visibilidad 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 de visibilidad. La velocidad directriz de rama será predominante en estos dos
factores.

_________________________________________________________________________________
Las guías generales de AASHTO para pendientes de rama siguen una expectación de que a
mayores velocidades 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 por ciento; aquellas para 60 km/h de velocidad a 4-6 por ciento;
aquellas para 40 km/h a 5-7 por ciento; y aquellas para 30 a 40 km/h a 6-8 por ciento. 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 por ciento
mayores.
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
relaciones de curvas verticales que AASHTO, aunque ésta incorpora una longitud mínima
para curvas verticales. Esto resulta en curvas verticales mínimas más cortas a velocidades
debajo una velocidad directriz de 64 km/h, y curvas verticales convexas mínimas más largas
a velocidades arriba de 64 km/h. 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 por ciento 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 estacionamiento de emergencia, aunque donde la capacidad de una rama de un carril
no es suficiente puede proveerse una de dos. Además, las ramas de mano-derecha se
consideran superiores a las ramas de mano-izquierda en características de operación y
seguridad.
Aunque en este informe no se trató (dado que no es crítico para diseños mínimos
aceptables), 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 informe los diseños de nesgas de rama y anchos de pavimento. Aunque
relacionados a las velocidades directrices de caminos y ramas e impactados por el tipo de
rama y el diseño de rama, 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
secundario (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
de visibilidad 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 curvas
horizontales para evitar restricciones visuales que afectarán adversamente las operaciones.
…En una terminal de entrada desde una rama en pendiente ascendente, la parte de la rama
y su terminal destinado a aceleración debería ser estrechamente 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 directo.
Deseablemente, los terminales de rama se ubican antes del distribuidor y sobre el
lado derecho de la autopista. Debe proveerse adecuada distancia de visibilidad sobre la
autopista antes del terminal de rama para permitir la toma de decisiones y las maniobras.
Además, debe considerarse la ubicación del terminal de rama en relación con la distancia
entre el terminal de flujo libre y la estructura. Típicamente, la distancia requerida entre una
rama que precede a la estructura del distribuidor y la estructura no es tan grande como la
distancia requerida entre la estructura y un terminal 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 convergir 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 primaria, 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 directo 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
velocidad: 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, incluyendo
la capacidad de diseño de la zona de convergencia.
AASHTO recomienda que la rama de entrada sea llevada hacia la autopista con una
relación 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. 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 (AASHTO
Tabla X-4) da el valor de esta distancia para varias velocidades directrices para curva, y
combinaciones de velocidades directrices de la carretera. En adición a la longitud mínima de
aceleración, el LV90 requiere una revisión para ver que se encuentra una longitud aceptable
de claro mínima (ver Figura 2). Se proveen ajustes por la existencia de pendientes,
alargamiento de La en subidas y acortamiento en bajadas.

_________________________________________________________________________________
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
corriente abajo desde donde el ancho de la nariz es de 0.6 m.
Figura 1 Diseños de Entradas Paralela y Abocinada

_________________________________________________________________________________
Tabla 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 paralelo. 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 velocidades directrices de la carretera 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 aceleración se mide desde el punto donde el borde izquierdo de la rama encuentra el
borde derecho 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 previstas para llevar volúmenes que se aproximan a la capacidad
de diseño del área de convergencia, AASHTO recomienda una longitud mínima de por lo
menos 373 m, más el abocinamiento. La Figura 1 anterior ilustra un terminal de rama de
entrada tipo-paralela y la distancia de aceleración mínima para el cambio de velocidad tipo-
paralelo dado por la Tabla 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 2 son un ejemplo de una norma tomada del DdTTx88.

_________________________________________________________________________________
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 diseño 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 variables, 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
incluyendo 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 velocidad directriz de autopista de 96 km/h y velocidades directrices de rama
de 56 km/h o menos; 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, comparado con AASHTO, para 96 y 112 km/h de autopistas cuando se
utilice la velocidad directriz de rama mínima de 50 por ciento de la velocidad directriz de
autopista. Si la mitad de la tercera sección -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 podría 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 sección 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 conductor para ver que el camino no está obstruido por pendientes, objetos, y
curvatura. Claramente, 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 sobre 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.
Figura 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 ciertas condiciones. Un segundo método controla sólo el acceso mediante la
provisión de caminos frentistas. Los caminos frentistas pueden usarse entre los
distribuidores o incorporados en los distribuidores. Para evitar problemas operacionales,
posiblemente incluyendo el bloqueo 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, frenado y almacenaje de tránsito.

_________________________________________________________________________________
ACCIDENTES
Un aspecto del diseño de ramas y diseño geométrico en general, esporádicamente
estudiado en las pasadas décadas es el efecto de las características geométricas sobre los
índices de accidentes. Uno de los más completos y frecuentemente referenciados informes
sobre la relación entre accidentes y diseño es Analysis and Modeling of. Relationships
between Accidents 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 de visibilidad 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 accidentes; (2) variables orientadas al tránsito (por ejemplo, volumen y porcentaje de
camiones) contribuyó más a la variación de los accidentes en el sistema Interestatal; (3) que
la geometría sola influyó sólo en una pequeña parte de la variación en accidentes; 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 ubicaciones representativas más que ubicaciones con altos índices de
accidentes. Probablemente, este proceso de selección eliminó del estudio aquellos
distribuidores y ramas donde las características de diseño inferior podrían causar excesivos
accidentes, aunque una pequeña parte de los datos informados parecieron tener frecuencias
de accidentes 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 accidentes,
información adicional en relación con la geometría puede obtenerse a través de la falla de
análisis. Esta información incluye lo siguiente:
(1) que las velocidades directrices que son demasiado bajas pueden ser, hasta un grado
considerable, causa de accidentes, y
(2) que en la mayoría de los tipos de ramas, pobres características geométricas (carril de
cambio de velocidad corto, curvatura fuerte, y distancia de visibilidad de detención
demasiado corta) pueden, hasta un grado considerable, causar accidentes.

_________________________________________________________________________________
Más recientemente, resultados adicionales de experiencias de accidentes se
publicaron en Accidents and Safety Associated with Interchanges, el cual dio una revisión de
datos y experiencias de otros esfuerzos de investigación. Una breve síntesis de algunas de
las conclusiones de interés a este estudio es:
(1) un incremento en el índice de accidentes con el crecimiento de la curvatura máxima;
(2) creciente índices de accidentes con el incremento del TMD;
(3) la curvatura horizontal es un factor más significante en los índices de accidentes que las
pendientes;
(4) los vuelcos y desplazamientos potenciales deben ser verificados al diseñar 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.
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 camiones. Se observó que los accidentes (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 accidentes. Esta
conclusión de este estudio destaca la necesidad por una cuidadosa selección de la
velocidad directriz y ciertamente conduce a uno a cuestionar menos si la admisión de
AASHTO de las velocidades directrices de ramas al 50 por ciento de la velocidad de la
autopista es razonable.
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 sucesos 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
comprende 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 modelo de Michaels y Fazio. La ironía de este estudio es que esto
conduce al lector a la conclusión 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 carril de cambio de velocidad a un índice menor que el utilizado
por AASHTO es clara. Esta conclusión es sostenida por el análisis de accidentes en la
sección previa, donde las longitudes 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. Este estudio de amplio
rango evaluó las actuales guías de diseño para los carriles de cambio 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 desarrollados 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 por ciento de los conductores deberían ser capaces de completar la maniobra requerida
(es decir, 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 velocidad 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 desarrollados en este estudio produjeron longitudes ligeramente más
cortas en velocidades altas de autopista y significativamente longitudes más largas en
velocidades de autopista de moderada 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 velocidad en tanto las diferencias de velocidad decrecen.
Estos estudios han provocado 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 por ciento 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 potencial 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 diseño simple que provee mayor que las longitudes
recomendadas por AASHTO para las velocidades directrices de ramas más altas, aunque el
diseño del DdTTx ha sido mostrado para posiblemente ser más corto que los recomendados
en el LA90 para velocidades directrices 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 simplemente 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 compensados por deficiencias en el modelo de AASHTO. Estos estudios
podrían conducir a la conclusión de que esta es una situación probable.

_________________________________________________________________________________
INVESTIGACIÓN DE LA PRÁCTICA DE DISEÑO
Durante la revisión de la literatura, los investigadores obtuvieron una investigación no
publicada 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
significativos 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 caracterizado; (3) virtualmente todos los organismos viales confían en la
experiencia de accidentes 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 literatura confirmó que pocos 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.
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 literatura 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
admisible, la cual es el 50 por ciento de la velocidad directriz de la autopista. También
surgieron cuestiones 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 recomendaciones 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
autopistas y son, por lo tanto, operacionalmente críticas. El mejor entendimiento de estas
secciones 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:
1. Evaluar, a través de la revisión de literatura y análisis, los criterios actuales de velocidad
directriz de rama.
2. Evaluar los criterios de velocidad directriz de rama a través de un cuidadosamente
diseñado 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.
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
Las observaciones y análisis descritos en los anteriores cinco capítulos conducen a la
siguiente 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 por ciento de la velocidad directriz de la
autopista, aun donde la velocidad directriz de autopista fue de 112 km/h. Así, es
inapropiado diseñar entradas de ramas con velocidades más bajas que las velocidades a
la cual los conductores típicamente operarán.
Recomendación: El criterio de diseño que permite una velocidad directriz de
entrada a rama del 50 por ciento 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 de visibilidad 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 de visibilidad del conductor en la rama y tenían
longitudes de carril de cambio de velocidad marginales exhibieron formas onduladas,
indicativas de significativos cambios de la velocidad en rama.
3. Los gráficos de los índices de aceleración/desaceleración versus distancia a lo largo de
la rama para ramas de geometría buena y mala son similares a los de velocidad-
distancia. Las ramas que tienen adecuadas distancias de visibilidad y longitudes 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 de visibilidad
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
estimar 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 de visibilidad y
longitudes de carriles de cambio de velocidad. La inadecuada distancia de visibilidad 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 volúmenes 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.
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 de visibilidad y longitud de
carril de cambio de velocidad antes de convergir suavemente en el carril de la autopista.
Si una rama tenía inadecuada distancia de visibilidad 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 velocidad.
8. Los conductores tendieron a comenzar el concurrente proceso de
aceleración/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 incorrectamente la longitud de aceleración disponible.

_________________________________________________________________________________
Recomendación: Las longitudes de aceleración para ramas de entrada tipo
abocinamiento 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 aceleración de 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.
Finalmente, el comportamiento del conductor corriente arriba y abajo de la nesga de la rama
puede exhibir características diferentes. Un procedimiento de diseño que permite flexibilidad
en elegir velocidades directrices separadas corriente arriba y abajo de la nesga puede
proveer diseños superiores. Por ejemplo, los criterios actuales del 50 por ciento producen un
carril de aceleración de longitud muy deseable, pero permite limitantes de velocidad en los
elementos de los alineamientos 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.

18 fhwa tx 1997 vd ramas

Recomendados

Recomendados

Más contenido relacionado

La actualidad más candente

La actualidad más candente (16)

Similar a 18 fhwa tx 1997 vd ramas

Similar a 18 fhwa tx 1997 vd ramas (20)

Más de Sierra Francisco Justo

Más de Sierra Francisco Justo (20)

Último

Último (20)

18 fhwa tx 1997 vd ramas