MANUAL DE CAPACIDAD Y NIVELES DE SERVICIO

PARA CARRETERAS DE DOS CARRILES

PRESENTACION

PROLOGO

PARTE 1. DEFINICIONES Y PRINCIPIOS BASICOS

PARTE 2. METODOLOGIA Y SOPORTE TECNICO
PARTE 3. PROCEDIMIENTO DE APLICACION
PARTE 4. EJEMPLO DE APLICACION
PARTE 5. GUIA DEL PROGRAMA DE COMPUTADOR “CNS97”

BIBLIOGRAFIA
 REPÚBLICA DE COLOMBIA

MINISTERIO DE TRANSPORTE UNIVERSIDAD DEL CAUCA

Instituto Nacional de Vías Instituto de Estudios de Posgrado
en Ingeniería Civil

MANUAL DE CAPACIDAD Y NIVELES DE SERVICIO

PARA CARRETERAS DE DOS CARRILES
SEGUNDA VERSIÓN

POPAYAN
1996
 PERSONAS E INSTITUCIONES PARTICIPANTES EN LA PRIMERA
VERSIÓN

Este Manual es el resultado de un esfuerzo conjunto de personas,

instituciones educativas y del gobierno. El contenido ha sido revisado por
profesionales del Ministerio de Obras Públicas y Transporte, la Asociación de
Ingenieros Consultores y la Sociedad Colombiana de Ingenieros. Su
preparación se desarrolló como tema de investigación dentro del programa
de Maestría en Ingeniería de Tránsito y Transporte, en la Universidad del
Cauca a través del Instituto de Postgrado en Vías e Ingeniería Civil y con el
apoyo del MOPT. Esta publicación responde a la necesidad de que Colombia
cuente con un instrumento para evaluar el funcionamiento de las carreteras
de dos carriles.

PRINCIPAL INVESTIGADOR
Dr. Guido Radelat Egües

COAUTORES
Flor Angela Cerquera Escobar
María Consuelo Lopez Archila

REDACCIÓN Y VERIFICACIÓN
Ciro Alberto Pabón García

LABORES DE IMPLEMENTACIÓN Y VERIFICACIÓN:

Werner Calixto Cuartas J. - Distrito de OO.PP. No.1

Henry Millán García - Distrito de OO.PP. No.18
Arturo Montenegro C. - Distrito de OO.PP. No.14
Pedro de Jesús Morón - Distrito de OO.PP. No.3
Blas Uriel Paez - Distrito de OO.PP. No.6
Oscar Ruales Morillo - Distrito de OO.PP. No.23

APOYO INSTITUCIONAL:

Beatriz Fernandez Mejía Jefe Oficina de Planeación del

Ministerio de Obras

Otoniel Fernandez Ordoñez Rector de la Universidad del Cauca

Aldemar Gonzalez Fernandez Director del Instituto de Vías de la
Universidad del Cauca

Enrique Plata Ulloa Miembro del Consejo Nacional de

Obras Públicas

Alfonso Tique Andrade Miembro Consejo Nacional de

Obras Públicas

Maria Zulema Vélez Jara Asesora del Ministerio de Obras

ESTUDIOS SOPORTE DEL MANUAL:

MORENO, Luis; GUARDELA, Pedro y NIEVES, Jorge. Capacidad y Niveles

de servicio en Carreteras Rurales de dos Carriles para Colombia - Fase I,
Universidad del Cauca, Popayán 1987.

CERQUERA, Flor Angela y LOPEZ, María Consuelo. Capacidad y Niveles

de Servicio en Carreteras rurales de dos Carriles para Colombia - Fase II,
Universidad del Cauca, Popayán 1990.

HERRERA, Juan Carlos. Efecto de los vehículos pesados en pendientes

ascendentes, Universidad del Cauca, Popayán 1991.

AGRADECIMIENTOS especiales a Cesar Alsina Forero, Francisco Cerón

Nohra Gómez Roa, Jaime Armando Mejía, Tomás Meneses, Rubén Darío
Olarte, Fabio Villamil y Leonardo Zúñiga.

REPÚBLICA DE COLOMBIA

MINISTERIO DE TRANSPORTE UNIVERSIDAD DEL CAUCA

Instituto Nacional de Vías Instituto de Estudios de Posgrado
en Ingeniería Civil
 MANUAL DE CAPACIDAD Y NIVELES DE SERVICIO
PARA CARRETERAS DE DOS CARRILES
SEGUNDA VERSIÓN

Convenio Interinstitucional No 1014 de 1995, suscrito entre el Instituto Nacional de

Vías y la Universidad del Cauca

FUNCIONARIOS DE LAS ENTIDADES CONTRATANTES

INSTITUTO NACIONAL DE VÍAS:

Ingeniero Guillermo Gaviria Correa -Director General

Ingeniero Hernan Otoniel Fernandez O. -Secretario General Técnico
Abogada Yolanda Pinto de Tapias -Secretaria General
Administrativa
Ingeniera María Consuelo López Archila -Interventora

UNIVERSIDAD DEL CAUCA:

Abogado Carlos Alberto Collazos M. -Rector

Ingeniero Rodrigo Cajiao Valdivieso -Decano Facultad de Ingeniería Civil
Ingeniero Fernando A. Gálvis Jiménez -Director Instituto de Posgrado en
Ingeniería Civil

Popayán, octubre de 1996

REPÚBLICA DE COLOMBIA

MINISTERIO DE TRANSPORTE UNIVERSIDAD DEL CAUCA

Instituto Nacional de Vías Instituto de Estudios de Posgrado
en Ingeniería Civil
 MANUAL DE CAPACIDAD Y NIVELES DE SERVICIO
PARA CARRETERAS DE DOS CARRILES
SEGUNDA VERSIÓN

Convenio Interinstitucional No 1014 de 1995, suscrito entre el Instituto Nacional de

Vías y la Universidad del Cauca

PROFESIONALES RESPONSABLES DE LA INVESTIGACIÓN:

ASESOR INTERNACIONAL:
Doctor en Ingeniería Guido Radelat Egües.

UNIVERSIDAD DEL CAUCA:

Coordinador General : Ingeniero Leonardo Zúñiga Caicedo.

Investigadores Principales : Ingenieros Carlos Alberto Arboleda, Nelson
Rivas, José Fernando Sánchez y Efraín
Solano
Investigadores Auxiliares : Ingenieros Luisa Fernanda Avalos, Hugo
Daza
Secretario : John Fredy Martinez.

UNIVERSIDAD PEDAGOGICA Y TECNOLOGICA DE COLOMBIA:

Ingenieros: Domingo Ernesto Dueñas y Sonia Esperanza Díaz Marquez.

UNIVERSIDAD MILITAR NUEVA GRANADA:

Ingenieros: Luz Yolanda Morales y Diego Eduardo Hoyos.

PONTIFICIA UNIVERSIDAD JAVERIANA:

Ingenieros: Jorge Alonso Prieto y Miguel Eduardo Angulo Escrucería.

UNIVERSIDAD DEL QUINDÍO:

Ingeniero Kleber Enrique Naranjo.

UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA, Sede Medellín:

Ingeniero Victor Gabriel Valencia Alaix.

Popayán, octubre de 1996

 PRESENTACIÓN

En Colombia, como en la mayoría de los países latinoamericanos, para analizar la

capacidad y los niveles de servicio, se ha venido utilizando la metodología expuesta
en el manual de capacidad norteamericano, pero debido a las notables diferencias
entre las condiciones colombianas y las norteamericanas, desde hace unos años se
vienen adelantando investigaciones para obtener una metodología propia, lo que
llevó a la preparación del Manual Colombiano de Capacidad y Niveles de Servicio
para carreteras de dos carriles.

Este manual contiene un procedimiento de análisis que proporciona información y

estimaciones sobre el comportamiento operacional de una carretera de dos carriles
en Colombia, con base en condiciones conocidas de la vía y del tránsito,
observadas en un gran número de carreteras del país. Específicamente calcula la
capacidad y el nivel de servicio de sectores de ese tipo de vías. Este manual, en su
segunda versión, contiene ajustes y mejoras respecto a la primera versión; sin
embargo, conserva el enfoque y filosofía del anterior.

Es así como este documento es el resultado de un laborioso trabajo de

investigación que busca proporcionar al ingeniero o planificador un medio para
valorar aspectos críticos de las vías. Este procedimiento no debe interpretarse
como norma y los resultados que brinda no deben prevalecer sobre el juicio
profesional, sino que deben usarse como información adicional que sirva de base
parcial a ese juicio.

Las aplicaciones que tendrá el manual consisten esencialmente en estimar la

capacidad y el nivel de servicio de tramos de vías y como parte de análisis de
planeación, diseño y operaciones. Estas aplicaciones se describen más adelante.

Al expresar la capacidad y el nivel de servicio, es esencial determinar las

condiciones imperantes de la vía y del tránsito. Es bien sabido, que además de
estas condiciones existen otras que también afectan la capacidad y el nivel de
servicio. Entre esas otras condiciones se encuentran las atmosféricas como son el
frío, el calor, la lluvia, los vientos, la niebla, la visibilidad, etc.; sin embargo, debido a
que los datos disponibles sobre ellas son limitados, la cuantificación de su efecto no
se tuvo en cuenta en la segunda versión.

Esta segunda versión del manual es posible gracias al interés del Ministerio de
Transporte, a través del Instituto Nacional de Vías, que mediante una acción
continua y progresiva de sus directivos ha apoyado esta línea de investigación, en
procura de dotar al país de tecnología apropiada.
 PRÓLOGO

En Colombia se desarrolló, en la década de los 80, el programa para el desarrollo

de los posgrados y de la Capacidad de Investigación bajo la dirección y
coordinación del Instituto Colombiano para el Fomento de la Educación Superior
(ICFES). Dentro de este programa la Universidad del Cauca, por intermedio de su
Instituto de Vías, realizó durante dos ocasiones, el Magister en Ingeniería de
Tránsito y Transporte, el cual incluyó entre sus trabajos de investigación el estudio
de la “Capacidad y Niveles de Servicio en Carreteras de Dos Carriles”. Esta labor
se llevó a cabo bajo la dirección y asesoría del Doctor Guido Radelat Egües.

Es de destacar que Ministerio de Obras Públicas y Transportes (MOPT) y el

Instituto Nacional de Transporte (INTRA) estuvieron vinculados estrechamente a los
programas de posgrado y a los proyectos de investigación.

Los primeros resultados del trabajo de los ingenieros Pedro Guardela, Jorge Nieves
y Luis Enrique Moreno, se presentaron en el Segundo Simposio Colombiano de
Tránsito y Transporte celebrado en Popayán. Posteriormente los avances de la
ingeniería se dieron a conocer en el Sexto Congreso Panamericano de Ingeniería
de Tránsito y Transporte (Popayán 1990) y año de 1991 en el Congreso
Panamericano de Carreteras de Montevideo Uruguay.

Mas adelante en el año 1992, con la autoría de Guido Radelat E., María Consuelo
López A. y Flor Angela Cerquera E. se publicó la primera versión del Manual de
Capacidad y Niveles de Servicio para Carreteras de Dos Carriles.

El Instituto Nacional de Vías, nacido a la vida institucional en 1994, consideró de

gran valor el trabajo realizado y decidió continuar con la investigación y la aplicación
de la metodología en los estudios de la red carretera Nacional. Con estos
propósitos efectúo estudios por intermedio de los Administradores de
Mantenimiento Vial y formalizó el desarrollo investigativo con las universidades: del
Cauca; Pedagógica y Tecnológica de Colombia (UPTC); Nacional sede en Medellín;
Militar Nueva Granada; Javeriana y Quindio.

Gracias a la dedicación y gestión de la Oficina de Investigaciones y Desarrollo

Tecnológico del INVIAS y del aporte intelectual y académico de Guido Radelat E. y
los profesores universitarios se da a conocer la segunda versión del Manual.

Se espera que este documento contribuya efectivamente al conocimiento y por

ende a la mejora de las carreteras, y en particular, sirva de ejemplo como resultado
de un trabajo investigativo útil elaborado con el esfuerzo de muchas personas y el
apoyo de varias entidades. A todos el Instituto Nacional de Vías les expresa
reconocimiento por su trabajo y perenne gratitud.

HERNAN OTONIEL FERNANDEZ ORDOÑEZ

Secretario General Técnico
 PARTE 1. DEFINICIONES Y PRINCIPIOS BÁSICOS

1.1. DEFINICIONES
1.1.1. Carretera de dos carriles
1.1.1.1. Tipos de terreno
1.1.1.2. Características de la vía
1.1.1.3. Definición de tramo y sector
1.1.2. Capacidad y niveles de servicio
1.1.2.1. Capacidad
1.1.2.2. Nivel de servicio y parámetros que lo describen
1.2. PRINCIPIOS BASICOS DEL MANUAL
1.2.1. Separación del cálculo de capacidad y nivel de servicio
1.2.2. La importancia de los factores geométricos sobre los de tránsito
1.2.3. Velocidad media de recorrido como medida de efectividad para el nivel de
servicio
1.2.4. Aplicación de los factores de corrección
1.2.5. Uso de solamente una curva en la corrección por curvatura
1.3. IDENTIFICACION DE LOS FACTORES QUE INFLUYEN EN LA
OPERACION VEHICULAR EN CARRETERAS DE DOS CARRILES
1.3.1. Características de operación fundamentales
1.3.2. Factores que influyen en la circulación del tránsito
1.4. TIPOS DE ANALISIS
1.1. DEFINICIONES

1.1.1. Carretera de dos carriles. Una carretera de dos carriles puede definirse
como la que tiene una calzada con un carril para cada sentido de circulación.

Estas carreteras representan el mayor kilometraje de la infraestructura vial del país.

Se utilizan para cumplir con una gran variedad de funciones en todas las regiones
geográficas y satisfacen gran parte de las necesidades de acceso a fuentes de
recursos económicos, culturales, recreativos, etc. Comunican núcleos generadores
de tránsito proporcionando movilidad que es, en general, aceptable. Un factor que
influye poderosamente en las características, costo y servicio que proporcionan las
carreteras de dos carriles es el tipo de terreno que atraviesan éstas.

1.1.1.1. Tipos de terreno. Teniendo en cuenta las condiciones de relieve se

consideran cuatro categorías de terreno. Se han tomado en su mayor parte las
definiciones propuestas por el ingeniero Rubén Darío Olarte, para diferenciar los
tipos de terreno existentes en el país:

* Terreno plano. De ordinario tiene pendientes transversales a la vía menores a

5 grados. Exige mínimo movimiento de tierras en la construcción de carreteras,
y no presenta dificultad ni en su trazado ni en su explanación, por lo que las
pendientes longitudinales de las vías son normalmente menores del 3%.

* Terreno ondulado. Se caracteriza por tener pendientes transversales a la vía

de 6 a 9 grados. Requiere moderado movimiento de tierras, lo que permite
alineamientos más o menos rectos, sin mayores dificultades en el trazado y en
la explanación, así como pendientes longitudinales típicamente del 3 al 6%.

* Terreno montañoso. Las pendientes transversales a la vía suelen ser de 13 a

40 grados. La construcción de carreteras en este terreno supone grandes
movimientos de tierras, por lo que presenta dificultades en el trazado y en la
explanación. Pendientes longitudinales de las vías del 6 al 8% son comunes.

* Terreno escarpado. Aquí las pendientes del terreno transversales a la vía

pasan con frecuencia de 40 grados. Para construir carreteras se necesita
máximo movimiento de tierras y existen muchas dificultades para el trazado y la
explanación, pues los alineamientos están prácticamente definidos por
divisorias de aguas, en el recorrido de la vía. Por lo tanto, abundan las
pendientes longitudinales mayores del 8%.

1.1.1.2. Características de la vía. Las características de la vía son todos aquellos

elementos físicos propios del diseño geométrico, que tienen influencia directa o
indirecta en la capacidad y el nivel de servicio, como los que se mencionan a
continuación:

* Alineamiento horizontal y vertical. En el diseño en planta o alineamiento

horizontal, la velocidad de diseño es norma de control para los radios de
 curvatura, los peraltes y las distancias de visibilidad que determinan la
seguridad en el tránsito. Esa velocidad, por razones de economía en la
explotación, debe ser la más uniforme y alta que permitan las condiciones
topográficas de la zona escogida y los recursos con que se cuente para la
construcción.

En el diseño en perfil o alineamiento vertical, la influencia de las pendientes es

notable en la restricción de las velocidades que puedan desarrollar los
vehículos, particularmente los de mayor peso.

El criterio general básico es el de buscar la mayor armonía posible entre ellos

para lograr un proyecto debidamente equilibrado de características tales que el
conductor normal pueda sin ninguna dificultad mantener una velocidad de
operación que siendo próxima a la velocidad de diseño, le ofrezca ciertas
condiciones mínimas de seguridad y de comodidad.

* Calzada. Es la zona de la carretera destinada a la circulación normal de los

vehículos. En carreteras de dos carriles con circulación en ambos sentidos, el
ancho de la calzada está dado por la suma de los anchos de esos dos carriles.

En el país existen especificaciones sobre el ancho de carril dependiendo del

tipo de carretera; los anchos más usuales son: 3.65 m, 3.5 m, 3.3 m, 3.0 m y
2.7 m, según Falla.

* Berma. Es la parte exterior del camino, destinada a la parada eventual de

vehículos, tránsito de peatones, bicicletas, etc., de manera que éstos no
interfieran con la circulación normal de los demás vehículos. También
proporcionan soporte lateral al pavimento y a veces pueden incrementar el
ancho efectivo de la calzada.

Los anchos de bermas más utilizados en el país son: 1.8 m, 1.5 m, 1.2 m, 1.0
m y 0.5 m.

* Obstáculos laterales. Todo obstáculo lateral tal como muros, árboles, postes,
señales, etc., debe situarse a una distancia superior de 1.80 m del borde de la
calzada para disminuir el riesgo de choques contra ellos y para que no
constituyan una obstrucción psicológica a la circulación normal de los
vehículos, lo cual puede reducir el nivel de servicio y la capacidad de la vía.

1.1.1.3. Definición de tramo y sector. Las carreteras del país han sido
clasificadas mediante un sistema determinado por el antiguo Ministerio de Obras
Públicas, así:

* Ruta: Es aquella carretera cuya función primordial es la integración de índole

nacional o regional. Se identifica con dos dígitos.

* Tramo (o segmento): Subdivisión de una ruta con longitud no mayor de 150

km numeradas en forma continua. Los puntos de iniciación y terminación de
 cada tramo deben corresponder en lo posible a sitios o poblaciones de
importancia. Se identifica con cuatro dígitos de los cuales los dos primeros son
los de la ruta a la que pertenece.

Para los fines de este documento se hacen las siguientes definiciones:

* Sector: Es la parte de un tramo definido para realizar un estudio de capacidad

y niveles de servicio. Se identifica con el número del tramo y las abscisas
inicial y final.

* Sectores críticos: Son aquéllos que presentan factores, tales como

características geométricas deficientes (altas pendientes, radios de curvatura
pequeños, carriles y bermas angostas) y mal estado de la superficie de
rodadura, que influyen adversamente en las velocidades de los vehículos y por
ende en la capacidad de la vía. Cuando se presente gran demanda en el
tramo, éste sería el primer sector en congestionarse.

* Sectores típicos: Son los que representan un conjunto medio de condiciones

que generalmente se repiten a lo largo de un TRAMO (o segmento) de una vía.
Sus características se encuentran dentro de ciertos límites preestablecidos por
el usuario; por ejemplo: pendientes del 3.5 al 4.4 %, carriles de 3.20 a 3.40 m,
ancho de berma entre 1.60 y 1.80 m, etc. En los sectores típicos se estudia
como parámetro fundamental el nivel de servicio.

1.1.2. Capacidad y niveles de servicio

1.1.2.1. Capacidad. Se define la capacidad de una carretera de dos carriles como

el máximo número de vehículos que puede circular, por un punto o tramo uniforme
de la vía en los dos sentidos, durante cierto período de tiempo, en las condiciones
imperantes de vía y de tránsito. La capacidad se expresa en vehículos por hora,
aunque puede medirse en períodos menores de una hora. El valor de la capacidad
depende de la duración del período en que se mida.

Este valor de la capacidad definido para "condiciones imperantes" difiere del

volumen máximo que puede circular por la vía en un momento dado. El volumen
máximo posible depende de factores tales como la composición vehicular, la
velocidad de circulación y las condiciones atmosféricas, que pueden cambiar en
cualquier momento. Si el volumen máximo posible disminuye y resulta
momentáneamente menor que la demanda del tránsito, ocurrirá congestión, al no
poder pasar por un punto de la vía todos los vehículos que llegan a ese punto. En
este caso muchos vehículos deberán detenerse, formar una cola y ponerse en
movimiento nuevamente, circulando con un volumen menor que el volumen que
llegaba antes de la detención, lo que disminuye la velocidad de la corriente
vehicular y por ende el volumen máximo posible. Estas circunstancias suelen
originar una onda perturbadora de detenciones vehiculares que se propaga
corriente arriba hasta que la falta de demanda la disipe. Por consiguiente, es muy
peligroso que la demanda de tránsito se aproxime a la capacidad de una vía. La
proximidad a este límite se mide por la relación entre el volumen de demanda y la
capacidad, relación que muchos llaman factor de utilización de la capacidad.

Pocas son las carreteras de dos carriles en Colombia donde se alcance la

capacidad. Mucho antes de llegar a ese extremo, la calidad del servicio que
prestan esas vías es tan deficiente que generalmente se buscan y encuentran otras
alternativas.

* Cálculo de la capacidad. El cálculo de la capacidad parte de una capacidad

máxima en condiciones ideales, la que disminuye a medida que las condiciones
particulares de la vía en estudio se apartan de éstas. Las condiciones ideales
son aquéllas en las que no existen restricciones geométricas, de tránsito ni
ambientales.

1.1.2.2. Nivel de servicio y parámetros que lo describen. Se define el nivel de

servicio de un sector de una carretera de dos carriles como la calidad del servicio
que ofrece esta vía a sus usuarios, que se refleja en grado de satisfacción o
contrariedad que experimentan éstos al usar la vía.

Se establecieron dos medidas de efectividad que reflejan esa calidad de servicio,

siendo la principal la velocidad media de los vehículos que transitan por la
carretera, y como medida auxiliar la relación entre el volumen que circula y la
capacidad. La velocidad media describe el grado de movilidad, mientras que la
relación volumen/capacidad permite vigilar la proximidad a la congestión.

Se han definido seis niveles para Colombia que van desde el A al F, así:

* Nivel de servicio A. Representa flujo libre en una vía cuyas especificaciones

geométricas son adecuadas. Hay libertad para conducir con la velocidad
deseada y la facilidad de maniobrar dentro de la corriente vehicular es
sumamente alta, al no existir prácticamente interferencia con otros vehículos y
contar con condiciones de vía que no ofrecen restricción por estar de acuerdo
con la topografía de la zona.

* Nivel de servicio B. Comienzan a aparecer restricciones al flujo libre o las

especificaciones geométricas reducen algo la velocidad. La libertad para
conducir con la velocidad deseada y la facilidad de maniobrar dentro de la
corriente vehicular se ven disminuidas, al ocurrir ligeras interferencias con otros
vehículos o existir condiciones de vía que ofrecen pocas restricciones. Para
mantener esta velocidad es preciso adelantar con alguna frecuencia otros
vehículos. El nivel general de libertad y comodidad que tiene el conductor es
bueno.

* Nivel de servicio C. Representa condiciones medias cuando el flujo es

estable o empiezan a presentarse restricciones de geometría y pendiente. La
libertad para conducir con la velocidad deseada dentro de la corriente vehicular
se ve afectada al presentarse interferencias tolerables con otros vehículos,
deficiencias de la vía que son en general aceptables. El nivel general de
libertad y comodidad que tiene el conductor es adecuado.
* Nivel de servicio D. El flujo todavía es estable y se presentan restricciones de
geometría y pendiente. No existe libertad para conducir con la velocidad
deseada dentro de la corriente vehicular, al ocurrir interferencias frecuentes con
otros vehículos, o existir condiciones de vía más defectuosas. El nivel general
de libertad y comodidad que tiene el conductor es deficiente.

* Nivel de servicio E. Representa la circulación a capacidad cuando las

velocidades son bajas pero el tránsito fluye sin interrupciones. En estas
condiciones es prácticamente imposible adelantar, por lo que los niveles de
libertad y comodidad son muy bajos. La circulación a capacidad es muy
inestable, ya que pequeñas perturbaciones al tránsito causan congestión.
Aunque se han tomado estas condiciones para definir el nivel E, este nivel
también se puede alcanzar cuando limitaciones de la vía obligan a ir a
velocidades similares a la velocidad a capacidad, en condiciones de
inseguridad.

* Nivel de servicio F. Representa la circulación congestionada, cuando el

volumen de demanda es superior a la capacidad de la vía y se rompe la
continuidad del flujo. Cuando eso sucede, las velocidades son inferiores a la
velocidad a capacidad y el flujo es muy irregular. Se suelen formar largas colas
y las operaciones dentro de éstas se caracterizan por constantes paradas y
avances cortos. También condiciones sumamente adversas de la vía pueden
hacer que se alcancen velocidades e irregularidades en el movimiento de los
vehículos semejantes a las descritas anteriormente.

Cálculo del nivel de servicio. Este se realiza independientemente del estimativo

de la capacidad. Al igual que la capacidad, el nivel de servicio se calcula partiendo
de una velocidad en condiciones casi ideales, la que se va reduciendo mediante la
aplicación de distintos factores de corrección.

1.2. PRINCIPIOS BÁSICOS DEL MANUAL

En este numeral, se incluyen algunos de los principios básicos tenidos en cuenta en

la preparación del manual de capacidad y niveles de servicio.

1.2.1. Separación del cálculo de capacidad y nivel de servicio. Uno de los

cambios más sobresalientes del manual con respecto al método del capítulo 8 del
HCM, es el cálculo separado de la capacidad y el nivel de servicio, principio que
rige la formulación del método colombiano.

Los parámetros para el cálculo de la capacidad y el nivel de servicio son distintos.

Para la capacidad se usa el volumen, cuyo inverso es el intervalo medio; para el
nivel de servicio se utiliza la velocidad media de recorrido. El intervalo se compone
del paso (que varía proporcionalmente a la velocidad) y la brecha (que es bastante
insensitiva a los cambios de velocidad), de manera que las variaciones en la
velocidad no producen variaciones proporcionales en el intervalo medio y por ende
en el volumen máximo. Por ello se usan factores de corrección diferentes y su
cálculo se efectúa por separado. Sin embargo, esta forma de cálculo independiente
de la capacidad y el nivel de servicio no significa que no exista relación entre ellos.
El nexo entre ellos se da en el factor de utilización de capacidad, factor que se
considera en el momento de cálculo del nivel de servicio.

Por tanto, la secuencia de cálculo debe considerar primero el cálculo de la

capacidad y en segundo lugar el del nivel de servicio. De esta forma se eliminan
algunas imprecisiones que presenta el método del Manual de Capacidad de
Estados Unidos.

1.2.2. La importancia de los factores geométricos sobre los de tránsito.

Los factores geométricos ejercen una gran influencia en los resultados de
capacidad y niveles de servicio, y su efecto es generalmente superior a los efectos
que ocasionan las variables relacionadas con el tránsito. Esta situación refleja una
realidad colombiana, verificada por muchos de los Administradores de
Mantenimiento Vial.

1.2.3. Velocidad media de recorrido como medida de efectividad para el nivel

de servicio. No es posible definir el nivel de servicio teniendo en cuenta todas las
variables que lo caracterizan. Para ello, en la práctica, se selecciona uno o dos
parámetros que estén relacionados con esas variables y se establecen límites de
los valores de esas variables que demarcan cada nivel de servicio. Observando los
datos tomados en las diferentes carreteras del país se notó que la velocidad media
de recorrido reflejaba mejor la calidad del servicio que ofrecían las condiciones de
la vía y las condiciones del tránsito. Por ello se seleccionó este parámetro como el
indicador de efectividad para los niveles de servicio, teniendo en cuenta además,
que es posible traducirlo a valores monetarios.

En países donde la vía apenas impone limitaciones a la circulación y el tránsito es

intenso, también se usa como indicador del nivel de servicio el porcentaje de tiempo
en que los vehículos van demorados por otros más lentos que los preceden. Sin
embargo, se ha llegado a la conclusión que la velocidad promedio es el indicador
más adecuado cuando no existen congestiones generalizadas en la red, sino que
son los factores geométricos y de superficie los limitantes principales de la
movilidad, como en el caso de Colombia. Se establecieron escalas distintas para
cada tipo de terreno, teniendo en cuenta la variación en la tolerancia del usuario
según la diversidad del relieve.

1.2.4. Aplicación de los factores de corrección. Para el cálculo de la capacidad,

la aplicación de los factores de corrección se realiza en forma simultánea. Por el
contrario, la aplicación de los factores de corrección para el cálculo del nivel de
servicio se efectúa en forma consecutiva. En este caso, en cualquier orden que se
realicen las correcciones siempre habrá pequeños errores, pero éstos son mucho
menores que si se aplican todos los factores simultáneamente. Se trata de
encontrar una secuencia de aplicación de los factores que introduzcan las menores
variaciones.

1.2.5. Uso de solamente una curva en la corrección por curvatura. Uno de los
cambios introducidos en la Segunda Versión del Manual es el efecto de la
curvatura, en lo relacionado con el cálculo de la capacidad. Ya que las velocidades
a capacidad son relativamente bajas, poco más de 40 km/h en condiciones ideales,
es difícil que la curvatura disminuya en forma apreciable estas velocidades, y por
tanto, su efecto en los intervalos medios, en caso de que se presenten, son bajos.
Este resultado simplifica el procedimiento de cálculo de la capacidad y permite la
aplicación simultánea de los factores de corrección.

Por el contrario, el efecto de la curvatura en la velocidad, y por consiguiente en el

nivel de servicio, se sigue considerando en forma similar a la incluida en la primera
versión del manual, pero con factores de corrección basados en una extensa base
datos colombianos, y no en una fórmula de diseño como se hizo originalmente.
Para ello, se usa solamente la curva de menor radio del sector estudiado, y cuando
la curvatura condiciona la velocidad de los vehículos su efecto se distribuye a lo
largo de la sección que se estudia.

1.3. IDENTIFICACIÓN DE FACTORES QUE INFLUYEN EN LA OPERACIÓN

VEHICULAR EN CARRETERAS DE DOS CARRILES

1.3.1. Características de operación fundamentales. En carreteras de dos

carriles, el adelantamiento a vehículos más lentos requiere de la utilización del carril
del sentido opuesto. Para poder efectuar esta maniobra con seguridad es preciso
disponer de una distancia suficiente en el carril de sentido opuesto libre de
vehículos y de una distancia de visibilidad adecuada.

A medida que aumentan los volúmenes de tránsito y/o restricciones geométricas,

disminuye la posibilidad de adelantar, lo que da lugar a la formación de pelotones,
al estar obligados los conductores a ajustar su velocidad de recorrido individual
para igualarla a la del vehículo más lento que los preceda.

1.3.2. Factores que influyen en la circulación del tránsito:

* Efectos de curvatura y peralte. El radio de una curva, su peralte y el

coeficiente de fricción entre las llantas de los vehículos y la superficie de
rodadura, limitan la velocidad segura a la que la curva se puede recorrer.

* Efectos de las pendientes. Las pendientes pueden afectar la velocidad de los

vehículos de diversas formas.

- Pendientes ascendentes. Para hacer avanzar a un vehículo en rasantes

horizontales, la potencia de su motor debe vencer: la resistencia del aire, la
que opone el pavimento a la rodadura y las resistencias internas del propio
vehículo. Estas resistencias aumentan en distinta proporción según
aumenta la velocidad del vehículo, por lo tanto, producen el efecto de limitar
su velocidad. Sin embargo, en pendientes ascendentes el vehículo tiene
 otra resistencia que vencer: la componente de su peso, paralela a la
superficie, que limita aún más su velocidad. Por consiguiente, la capacidad
para desarrollar velocidades cuesta arriba es menor que en el plano
horizontal y disminuye con lo empinado de la pendiente.

Por otra parte, cuando un vehículo empieza a subir una pendiente

ascendente partiendo de un sector horizontal, de una pendiente
descendente, o de una ascendente menos empinada, en virtud de las leyes
de la inercia, puede empezar a subir la cuesta a una velocidad mayor de la
que la cuesta le permite. Luego, cuando ha recorrido cierta distancia en la
pendiente, la energía cinética adicional que llevaba se consume y no podrá
avanzar a mayor velocidad de la que le permite la pendiente, su potencia y
las otras resistencias, que es lo que se llama "velocidad de régimen".

Por lo tanto, si suponemos constantes los demás factores, la velocidad

máxima de un vehículo cuesta arriba está determinada principalmente por:
La relación peso/potencia del vehículo.
La inclinación de la cuesta.
La longitud de la cuesta.
La velocidad con que inicia el ascenso.

Como los camiones suelen tener mayores relaciones peso/potencia que

otros vehículos, el efecto de la pendiente es muy pronunciado en la
velocidad de éstos.

- Pendientes descendentes. En estas pendientes, la componente del peso

paralela a la superficie es una fuerza que favorece su movimiento. Allí el
vehículo puede desarrollar mayores velocidades que en rasantes
horizontales o pendientes ascendentes.

Sin embargo, muchas veces los conductores de los vehículos no quieren

desarrollar las velocidades máximas que les permiten las pendientes por
razones de seguridad. En primer lugar, las curvas y otros elementos de la
vía los obligan a limitar la velocidad en la misma forma que lo hacen en
rasantes horizontales. En segundo lugar, en pendientes descendentes no
se tiene control tan completo del vehículo como en sectores planos debido a
que la componente paralela a la superficie del peso se suma a la inercia del
vehículo mientras que disminuye la componente normal y por lo tanto la
fuerza de fricción disponible para frenar, por lo que muchas veces el
conductor modera su velocidad cuesta abajo más de lo que obligan las
restricciones de la vía. En tercer lugar, si la inclinación y el largo de la
pendiente descendente pueden impulsar el vehículo y hacerle alcanzar
velocidades tan altas que se pierda el control del mismo, el conductor
preferirá efectuar el descenso a velocidades algo menores a la máxima
posible, para tener un margen de seguridad. Esto se aplica principalmente a
los camiones. En pendientes descendentes muy largas e inclinadas, los
camiones deben circular con relaciones de cambio bajas, para que la
compresión de su motor limite su velocidad, sin que haya que aplicar mucho
 los frenos. Si éstos se aplican excesivamente, pueden recalentarse y perder
su efecto, lo que es una condición muy peligrosa que se trata de evitar. Por
lo tanto, en pendientes muy fuertes (generalmente de más del 8 por ciento)
los camiones descienden cautelosamente a una velocidad casi igual a la que
las ascienden.

* Efectos de los camiones. Los camiones tienen, en general, mayor tamaño y

mayor relación peso/potencia que los demás vehículos, lo que se traduce en
las siguientes características que afectan apreciablemente la circulación:

Ocupan más espacio en la vía.

Aceleran más lentamente.
Desarrollan menores velocidades.

Al ocupar mayor espacio, necesitan mayor tiempo para recorrer su propia

longitud, es decir, su paso demora más, lo que reduce la capacidad de la vía.
También su mayor longitud limita más las maniobras de sobrepaso.

La aceleración más lenta de los camiones es un impedimento grande al tránsito

urbano, pero tiene poco efecto en carreteras de dos carriles.

La menor velocidad de los camiones obliga a los conductores que los siguen a
circular a velocidades menores de las que éstos desean, especialmente
cuando las oportunidades de sobrepaso son pocas. El resultado es que se
reduce la velocidad de la corriente vehicular y por ende el nivel de servicio que
ofrece la vía. Al reducirse esta velocidad también aumentan los intervalos entre
vehículos, lo que significa que el número de vehículos que transita por hora
disminuye y merma la capacidad de la vía.

Para tener en cuenta el mayor efecto que ejercen los vehículos pesados sobre
las características del tránsito, se acostumbra a usar las llamadas
equivalencias en automóviles, que son unos índices que expresan el número
de automóviles que causaría el mismo efecto que un vehículo pesado en
particular, sobre cierta característica del tránsito. En este manual las
equivalencias en automóviles están implícitas en los factores de corrección
condensados en las tablas que representan el efecto de los vehículos pesados.

Efecto del estado de la superficie de rodadura. El deterioro de la superficie

de rodadura afecta el nivel de servicio, la velocidad, comodidad, economía y
principalmente a la seguridad.

Actualmente se han aplicado en el país métodos más precisos para hacer la

evaluación funcional de la superficie de una vía, que arrojan parámetros
estandarizados a nivel internacional, y factores de medida cuantitativa de
daños, que reflejan en forma más objetiva el grado de deterioro.

Para evaluar el efecto del estado de la superficie de rodadura en la circulación

de los vehículos, se utiliza en orden de prioridad y dependiendo de la
disponibilidad que de él se tenga, uno de los siguientes parámetros:
1. El valor del IRI (Índice de Rugosidad Internacional).
2. El porcentaje de área afectada.
3. El nivel funcional.

1. Índice de rugosidad internacional (IRI) utilizando el APL (Analizador del Perfil

Longitudinal) que mide las desviaciones en el perfil de la vía. El IRI es un
indicador del estado de la superficie de rodadura.

2. Porcentaje de área afectada. Este parámetro es bastante objetivo y

relativamente fácil de determinar. Se trata de medir el área de pavimento
deteriorado que deberá ser removida en el momento de rehabilitar la vía,
debido a que afecta la vida útil del pavimento, la comodidad y la seguridad
del usuario.

3. Calificación visual del nivel funcional. Tomando la clasificación del estado de

la vía propuesta en el documento "Hacia una política de vías pavimentadas
en Colombia", que es la siguiente:

a. Nivel Funcional 5: Vía pavimentada en buen estado con calzada

adaptada al tránsito, al clima y a la subrasante y zonas laterales que
ofrecen seguridad y comodidad al usuario así como protección eficaz al
pavimento. Es el estado en el que la vía ofrece al usuario una superficie
duradera y adecuada al volumen total del tránsito. (ver figura 1a).

b. Nivel Funcional 4: Vía pavimentada con problemas superficiales

solamente a nivel de capa de rodadura y con muy pocos defectos en el
drenaje y zonas laterales (la capa de rodadura ha sufrido cierto desgaste
y los dispositivos de drenaje han empezado a cargarse de materiales).
(ver figura 1b).

c. Nivel Funcional 3: Vía pavimentada con problemas de deterioro en la

calzada caracterizados principalmente por agrietamientos y pequeñas
deformaciones que afectan la capacidad de soporte de la estructura
(daños estructurales facilitados por acumulación de fallas superficiales).
Defectos pequeños o medianos en el drenaje o zonas laterales. (ver
figura 1c).

d. Nivel Funcional 2: Vía pavimentada con mayores problemas de

deterioro en la calzada caracterizados por fallas de todo tipo que
provocan incomodidad al usuario hasta presentar riesgos para su
seguridad. Zonas laterales y drenajes en cualquier estado. Este estado
de la vía conlleva grandes pérdidas de tiempo y altos costos de operación
de los vehículos. (ver figura 1d).

Se recomienda utilizar los dos primeros parámetros (el valor del IRI y el
porcentaje de área afectada) que son más precisos, y reflejan
cuantitativamente el estado de la superficie de rodadura.
* Efectos por interacción vehicular. Con bajos volúmenes de tránsito los
conductores pueden llegar a circular a la máxima velocidad que permite la vía,
debido a que la demanda de adelantamiento es baja y el porcentaje de tiempo
demorado en tales condiciones es casi nulo. A medida que los volúmenes se
acercan a la capacidad, crece la demanda de sobrepaso mientras que
disminuyen las oportunidades para adelantar por lo que se forman pelotones de
vehículos cada vez más largos y se producen demoras cada vez más altas.

* Efectos de la distribución por sentido. La distribución por sentidos afecta la

eficacia con que funciona una carretera de dos carriles. Si esta distribución es
muy desigual, es posible que un sentido de la vía se sature y alcance su
capacidad mientras que el otro sentido esté lejos de saturarse. Es decir, que el
volumen (en ambos sentidos) a que ocurre la capacidad está afectado por la
distribución por sentidos del tránsito.

* Zonas de no rebase. El adelanto consiste generalmente en dos cambios de

carril. Primero, el conductor de un vehículo adelantante se aproxima al
vehículo (o vehículos) que quiere adelantar (vehículos adelantados), se
cerciora de que no venga un tercer vehículo en sentido contrario (vehículo
opuesto) en una distancia que considera “prudencial”, pasa al carril izquierdo,
sobrepasa al otro vehículo (o vehículos) y luego regresa al carril derecho.

La variable que interviene en el cálculo de la capacidad se refiere al porcentaje

de longitud de la vía donde el conductor no encuentra una distancia prudencial
para adelantar, y se denomina, porcentaje de zonas de no rebase en el tramo.

1.4. TIPOS DE ANÁLISIS

Como regla general, los niveles de servicio de vías se utilizan para realizar análisis
de planeación, diseño y operaciones. Este manual no es una excepción a la regla y
se puede utilizar para esos tres tipos de análisis. Sin embargo, es posible que una
versión simplificada del manual resulte más efectiva para trabajos de planeación.

Uno de los primeros interrogantes que surgen en torno a las aplicaciones del
manual es lo relativo a la longitud de la vía que debe someterse al análisis. Tanto la
definición de capacidad como la de nivel de servicio se aplican a un sector de la vía.
No obstante, si bien parece lógico promediar los niveles de servicio que se van
encontrando a lo largo de una vía, la capacidad de toda una porción aislada de la
misma está determinada por el punto de menor capacidad de esa porción; por lo
tanto, no tiene sentido promediar capacidades.

En la parte más poblada de Colombia, debido a las condiciones de relieve

predominante, los tipos de terreno que se presentan a lo largo de una carretera
entre dos poblaciones varían constantemente; ello obliga a que se definan
porciones de vía que reflejen estas variaciones.
FIGURA 1. Nivel funcional de la superficie de rodadura
Referencias Parte 1

TRANSPORTATION RESEARCH BOARD. Highway capacity manual: Special Report 209.

Edición de 1985. Washington, D.C.: TRB, 1985.

Ibid., p. 270.

OLARTE R., Rubén. Sistema troncal andino. Bogotá: Subdirección de Proyectos, División de
Diseños, Ministerio de Obras Públicas. Anexo 3. Marzo 13, 1989, s.p.

FALLA LOZANO, Jaime. Criterio geométrico para el diseño de carreteras. Bogotá: Ministerio
de Obras Públicas y Transporte, 1970. p.IV-1.

Ibid, IV-2.

Ibid, IV-1.

MINISTERIO DE OBRAS PUBLICAS Y TRANSPORTE. Nomenclatura Vial. Oficina de

Programación de Carreteras, 1990. 30 p.

TRANSPORTATION RESEARCH BOARD. Highway Capacity Manual. Especial Report 209.

Edición de 1985. Washington, D.C.: T.R.B, 1985.

AMERICAN ASSOCIATION OF STATE HIGHWAY AND TRANSPORTATION OFFICIALS.

Washington 1994. A Policy on Geometric Design of Highway and Streets., p.153.

MINISTERIO DE OBRAS PUBLICAS Y TRANSPORTE. Hacia una política de vías

pavimentadas en Colombia. Grupo de Apoyo y Mantenimiento Vial. Bogotá, 1982, s.p.

RADELAT EGUES, Guido. Manual ingeniería de tránsito. Libro en preparación.

 PARTE2. METODOLOGÍA Y SOPORTE TÉCNICO

En este capítulo se presentan los componentes básicos del método de análisis a

aplicar a la carretera en estudio. Se incluyen aquí razones y ecuaciones que
explican el modo de proceder del método. En la parte final se hace un breve
recuento de los trabajos que han servido de soporte para preparar cada una de las
tablas contenidas en el manual.

2.1. IDENTIFICACION DE SECTORES CRITICOS Y TIPICOS

2.2. DATOS DE ENTRADA
2.2.1. Variables relativas a la vía
2.2.2. Variables relativas al tránsito
2.3. METODO PARA EL CALCULO DE LA CAPACIDAD
2.3.1. Descripción de los factores de ajuste
2.3.2. Aplicación de los factores de corrección
2.4. METODO PARA EL CALCULO DEL NIVEL DE SERVICIO
2.4.1. Indicador de efectividad
2.4.2. Descripción de los factores de ajustes
2.4.3. Aplicación de los factores de corrección
2.5. INVESTIGACIONES DE SOPORTE DEL MANUAL
2.1. IDENTIFICACIÓN DE SECTORES CRÍTICOS Y TÍPICOS

Ante la imposibilidad de analizar todos los sectores de un tramo, se recomienda que

este método se aplique solamente a sectores críticos y típicos. Si se desea estimar
la capacidad, el análisis se aplica a un sector crítico uniforme de la vía donde
aparentemente ésta ofrezca la menor capacidad de un tramo. Si hay que estimar el
nivel de servicio, éste se puede aplicar a sectores que no sean uniformes, pero
cuyas pendientes sean todas ascendentes en un sentido con discrepancia total en
inclinación menor del 2%. Estos sectores, llamados típicos deben ser
representativos de todo un tramo. En ese caso deben utilizarse en el análisis las
medias ponderadas (por longitud) de las características del sector o combinación de
sectores analizados

Es preciso advertir que aún en los casos en que sólo interese estimar el nivel de
servicio de sectores típicos, hay que calcular también la capacidad a fin de conocer
la utilización de la capacidad, que es factor de corrección a la velocidad media de
recorrido, parámetro que define el nivel de servicio.

2.2. DATOS DE ENTRADA

Los datos que se deben conocer para obtener la información de entrada y posterior
aplicación del método son sencillos y relativamente fáciles de obtener a partir de la
información estadística que está a disposición de los ingenieros de vías
colombianos. Estos datos son los siguientes:

2.2.1. Variables relativas a la vía

Ancho de carril y ancho de berma. Normalmente la obtención de estos datos no

presenta problemas, pero se debe mencionar que cuando se habla de ancho de
bermas se trata del ancho de la berma a un solo lado de la calzada, pues se
supone una vía con bermas iguales a ambos lados. No se ha previsto el caso de
una vía con bermas a un solo costado.

En el caso de vías tortuosas es importante cerciorarse que en las curvas se tenga

el sobreancho necesario. De no ser éste el caso, se recomienda tomar el valor de
ancho de corona en la curva más cerrada, restarle el ancho de bermas y
sobreanchos y dividir entre dos para obtener el valor del ancho de carril, pues son
frecuentes carreteras de alta montaña con diseños insuficientes en éste sentido y
donde las mediciones hechas en alineamientos rectos pueden producir errores.

El efecto del ancho de carril y del ancho de bermas en la capacidad es pequeño,

pero puede ser importante en el nivel de servicio.

* Radio de la curva más cerrada del sector. La información relativa a los radios
de curvatura en las carreteras nacionales se han inventariado por los
administradores viales en los últimos dos años.

* Tipo de terreno. Se debe recordar que, aparte de la pendiente longitudinal de

 la vía, la pendiente transversal o pendiente del terreno también influye en la
determinación de este dato, con el fin de no confundir un sector horizontal corto
que se encuentre en un ascenso fuerte con un terreno plano. Se recomienda
en casos como ése que se utilice el tipo de terreno que esté de acuerdo con la
topografía general de la zona y no solamente con la pendiente longitudinal de
la vía en el sector estudiado.

* Estado de la superficie de rodadura. En caso de requerirse extrapolar este

dato hacia el futuro, se deja a criterio del diseñador la evaluación del deterioro
del estado de la superficie de rodadura a medida que pasa el tiempo, de
acuerdo a los recursos para mantenimiento que se espere recibir. Su influencia
sobre la capacidad es poca, en cambio sobre la velocidad es notoria.

* Porcentaje de zonas de no rebase. Esta es una variable algo difícil de medir

en el campo, y representa las zonas donde no es prudente realizar operaciones
de adelantamiento. Una primera aproximación para su estimación es
observando la demarcación horizontal de la vía. En la Parte III del manual se
proponen valores promedios por tipo de terreno, que pueden ser utilizados en
caso de no disponer de información más precisa.

* Puentes. Los datos geométricos y de superficie de rodadura del tablero de los

puentes se utilizan en este manual sin diferenciarlos de los que provienen de la
carretera propiamente dicha, aunque es posible que los puentes ejerzan un
efecto psicológico más restrictivo sobre los conductores. Si se trata de puentes
estrechos que pueden acomodar dos carriles, sus tableros constituyen de por
sí sectores críticos que limitan la capacidad y disminuyen el nivel de servicio en
proporción a su longitud. Si son puentes de un solo carril no se pueden
analizar por este método.

2.2.2. Variables relativas al tránsito

* Volumen total en ambos sentidos. En Colombia este dato es difícil de

obtener. Se han utilizado, con resultados aceptables, los volúmenes de hora
pico extraídos de las libretas de campo de los conteos de una semana de
duración, que realiza el Instituto Nacional de Vías (INV) anualmente en la red
nacional, salvo en el caso de que se indique (o se deduzca de una serie de
Tránsitos Promedios Diarios o TPDS) que el conteo fue anormal,
especialmente en el caso de derrumbes u otras circunstancias que provoquen
congestión.

En caso de no disponerse de otra información distinta del TPD, se puede usar

la figura 2, que se ha obtenido a partir de los conteos semanales del año 1995
en la red de carreteras del antiguo Ministerio de Obras Públicas y Transporte
(MOPT).
 FIGURA 2. Conteos INV 1995

* Porcentaje de tránsito cuesta arriba. La precisión en su determinación

puede influir en la exactitud de las conclusiones que se alcanzan al utilizar el
manual. En primer lugar, la distribución asimétrica del tránsito es típica de las
carreteras congestionadas en las entradas a las ciudades (las famosas
"operaciones retorno" son un ejemplo), y se debe tener en cuenta que este
parámetro influye sobre la capacidad de la vía tanto o más que la pendiente.
Por lo tanto su determinación correcta es la de mayor importancia.

En segundo lugar, es posible que al analizar una carretera, los peores niveles
de servicio no correspondan a la situación de la hora pico. Suele suceder que
la operación en los días laborables esté caracterizada por la presencia de
vehículos pesados en grandes cantidades (es típica la cifra de 50% de buses y
camiones) con distribuciones por sentido cercanas al 50%, y su influencia
sobre la velocidad puede ser mayor que la de los volúmenes de fin de semana
con gran desequilibrio por sentidos (del orden del 80%) pero compuestos
principalmente por automóviles. Es por lo tanto conveniente en este tipo de
vías analizar ambas situaciones: (1) cuando el volumen de transito es máximo
y (2) cuando el número de camiones es máximo.

* Porcentaje de vehículos pesados. Esta información se debe obtener tanto

para la hora pico como para toda la semana, al igual que en el caso anterior, en
aquellas vías que presenten grandes fluctuaciones de éste valor,
especialmente en las carreteras en las que existen restricciones al paso de
vehículos pesados los fines de semana.
2.3. MÉTODO PARA EL CÁLCULO DE LA CAPACIDAD

2.3.1. Descripción de los factores de ajuste. Con base en observaciones de

campo, se considera que la capacidad de una carretera de dos carriles en
Colombia, en condiciones ideales, Ci, es de 3200 automóviles por hora en ambos
sentidos.

Los requisitos que definen las condiciones ideales son los siguientes:

- Repartición del tránsito por igual en ambos sentidos.

- Terreno plano y rasante horizontal.
- Carriles de no menos de 3.65 metros de ancho.
- Bermas de no menos de 1.80 metros de ancho, con superficie de rodadura de
calidad inferior a la de la calzada y distinta inclinación.
- Superficie de rodadura en condiciones óptimas.
- Alineamiento recto.
- Ausencia de vehículos pesados.
- Visibilidad adecuada para adelantar.
- Señalización horizontal y vertical óptimas.

En el método propuesto, la capacidad para condiciones ideales, Ci, se multiplica por

varios factores de corrección, que reflejan el grado en que no se cumplen los
requisitos que definen esas condiciones. Los factores transforman esa capacidad
ideal en capacidad para las condiciones estudiadas.

Las características de vía y tránsito que tienen en cuenta esos factores de

corrección son las siguientes:

* Pendientes. Las pendientes reducen la velocidad de los vehículos con

respecto a la velocidad que pueden desarrollar en rasante horizontal. La
reducción se traduce en un aumento en los intervalos entre vehículos que
están en un pelotón y, por ende, en una disminución de la capacidad. Su
efecto se considera en el factor de corrección Fpe de la tabla 1.

* Distribución del tránsito por sentidos. Una carretera de dos carriles puede
saturarse cuando tenga un carril saturado, aunque el volumen de tránsito sea
muy bajo en el otro carril. Además, se debe considerar las verdaderas
oportunidades de adelantamiento que ofrece el tramo en análisis, medido por el
del porcentaje de zonas de no rebase. El efecto de estas dos variables se
considera con el factor de corrección Fd de la tabla 2.

* Anchos de carril y berma utilizable. Los carriles y bermas estrechos, y la

ausencia o malas condiciones de éstas, restan confianza a los conductores, lo
que se traduce en una disminución de la velocidad a que éstos van, un
aumento en los intervalos entre sus vehículos, y la consiguiente reducción de la
capacidad de la vía. El factor que cuantifica este efecto es el Fcb de la tabla 3.

* Presencia de vehículos pesados. La capacidad se puede definir como el

 número máximo de intervalos entre vehículos que pasan por un punto de una
vía en una hora. Los vehículos pesados reducen ese número de intervalos:

- Porque su paso demora más debido a su mayor largo y a la menor velocidad

que desarrollan.

- Porque retardan el paso de vehículos más rápidos que los siguen al obligarlos
a reducir su velocidad; y

- Porque el aumento del paso de un vehículo produce un incremento del

intervalo.

El efecto de la reducción en capacidad que causan los vehículos pesados está

dado por el factor Fp de la tabla 4.

2.3.2. Aplicación de los factores de corrección. Para el cálculo de la capacidad

los factores de corrección se aplican en forma simultánea.

Por tanto, la capacidad en vehículos mixtos por hora, C60, para esas condiciones,
suponiendo que no hay variaciones aleatorias del volumen durante esa hora.

C 60= 3200⋅F pe⋅F d⋅F cb⋅F p

C60 = Capacidad en vehículos mixtos por hora sin considerar variaciones
aleatorias.

Variaciones aleatorias del volumen de tránsito. Cuando el volumen horario que

circula por un sector uniforme de una vía se acerca a su capacidad, sin alcanzarla;
debido a que existen siempre variaciones aleatorias en la demanda de tránsito,
puede suceder que en ciertos momentos la demanda exceda la capacidad y se
produzca congestión. Las consecuencias adversas de estas congestiones
momentáneas suelen prolongarse mucho más allá de los momentos donde hay
déficit de capacidad y por ese motivo se trata de evitarlas hasta donde sea posible.

Para tener en cuenta esas variaciones aleatorias del volumen de demanda, en los
análisis de capacidad se puede:

Utilizar el volumen de demanda horario que corresponda al máximo volumen que

ocurra normalmente en una fracción de la hora o, reducir la capacidad para tener en
cuenta ese pico dentro de la hora.

En este método se ha optado por la segunda alternativa.

La fracción de hora elegida es de cinco minutos y para reducir la capacidad se

procede a multiplicar la capacidad horaria por un factor menor que la unidad, que la
disminuye en una magnitud igual al aumento aleatorio normal del volumen durante
el período de cinco minutos de mayor demanda. Este factor es el factor de pico
horario FPH, que se debe estimar tomando el valor correspondiente de la tabla 5.
Multiplicando la capacidad C60 por FPH se calcula la capacidad C5 en vehículos
mixtos (livianos y pesados) por hora, para las condiciones estudiadas,
compensando las variaciones aleatorias normales que ocurren durante períodos de
cinco minutos.

C5= C 60⋅FPH 5

C5 = Capacidad en vehículos mixtos por hora considerando variaciones aleatorias

2.4. MÉTODO PARA EL CALCULO DEL NIVEL DE SERVICIO

2.4.1. Indicador de efectividad. El indicador de efectividad principal que se ha

escogido para determinar el nivel de servicio es la velocidad media de recorrido de
los vehículos que integran la corriente vehicular, que comprende vehículos ligeros y
pesados. Otro indicador que se debe observar es el grado de saturación o
utilización de la capacidad, que se halla dividiendo el volumen horario de demanda
entre la capacidad C5, a fin de conocer si la vía está próxima a saturarse o si ya
está saturada. No se incluye en el método el porcentaje de tiempo demorado, pues
no se ha establecido su relación con otros parámetros conocidos, pero este
indicador puede ser útil para determinar la interferencia del tránsito
independientemente de la influencia de la condiciones de la vía. Si hay interés en
conocerlo, habría que medirlo directamente en vías existentes.

2.4.2. Descripción de los factores de ajuste. La manera de calcular el nivel de

servicio es similar a la empleada para estimar la capacidad: se parte de una
velocidad para condiciones casi ideales que se va multiplicando por distintos
factores de corrección menores que la unidad, hasta convertirla en la velocidad
representativa de las condiciones que se estudian. La velocidad ideal, según
mediciones de campo, es de 90 kilómetros por hora. Los requisitos que
caracterizan las condiciones ideales respecto al nivel de servicio son los mismos
que los relativos a la capacidad, más la ausencia de interacción vehicular.

Las características de vía y tránsito que se tienen en cuenta en el cálculo de la

velocidad media para las condiciones que se estudian son las siguientes:

* Pendientes. Las pendientes ejercen un efecto directo en el nivel de servicio al

influir en la velocidad de los vehículos. Las pendientes ascendentes reducen la
velocidad y las descendentes pueden aumentarla o disminuirla, pero
generalmente las ascendentes son las críticas y así se consideran en este
método. A fin de evitar un paso, la tabla 6 da directamente la velocidad a flujo
libre de los automóviles para pendientes de distintas longitudes e inclinaciones.
Es la velocidad media que se ha observado en Colombia cuando los
automóviles transitan sin interferencia en vías con características ideales
excepto que su rasante no es siempre horizontal. Puede considerarse que esta
velocidad Vi se desarrolla en condiciones casi ideales y su determinación es el
punto de partida para el cálculo del nivel de servicio.
* Utilización de la capacidad. Cualquiera que sean las características de la vía
que influyen en la velocidad media de una corriente vehicular, la variedad que
existe entre las velocidades a que quieren ir los distintos conductores de
vehículos causa interacciones entre ellos. Los conductores más lentos
retardan a los más rápidos, mientras que los rápidos no obligan a acelerar a los
lentos y, por lo tanto, el efecto de las interacciones es reducir la velocidad
media de la corriente vehicular.

Cuando los conductores rápidos pueden adelantar a los lentos, el efecto de las
interacciones no es tan grande, pero a medida que la vía se va saturando, los
sobrepasos van siendo más difíciles y la velocidad media va disminuyendo.
Además, parece que conforme aumenta la densidad los conductores van
perdiendo confianza y reducen su velocidad. Lo cierto es que la utilización de
la capacidad, medida por la relación volumen/capacidad, ejerce un efecto
innegable sobre la velocidad de los vehículos. Este efecto está representado
por el factor fu de la tabla 7. Como se trata de un factor de corrección al nivel
de servicio medio que se brinda durante una hora, la relación
volumen/capacidad se calcula dividiendo el volumen de demanda entre la
capacidad C60 sin multiplicarla por el factor de pico horario FPH. Esta relación
es menor que la relación volumen/C5 que se utiliza para observar la
probabilidad de ser superada la capacidad durante un pico de cinco minutos.

* Estado de la superficie de rodadura. La incidencia del estado del pavimento

en la velocidad es también mayor que en la capacidad, y esta incidencia se
acentúa conforme aumenta la velocidad, pues a muy bajas velocidades es
prácticamente nula. Está representada por el factor de corrección fsr de la
tabla 8.

* Anchos de carril y berma. Los efectos de las deficiencias en los anchos de

carril y berma se hacen sentir más en la velocidad que en la capacidad. Por
esta razón los factores de corrección fcb de la tabla 9, que tienen en cuenta
ese efecto son menores que los correspondientes Fcb de la tabla 2.

* Presencia de vehículos pesados. Estos vehículos desarrollan menores

velocidades que los vehículos ligeros y su presencia los retarda. La magnitud
de este retardo depende de:

- La velocidad de los automóviles a flujo restringido, V1, pues mientras más

rápidamente vayan, mayor será su retardo;

- La inclinación y longitud de la pendiente del sector que se estudia, ya que

ambos factores determinan la velocidad de los vehículos pesados;

- El porcentaje de vehículos pesados, porque según aumenta este

porcentaje se eleva la probabilidad de que causen interferencia al resto de
los vehículos; y,
 - El volumen de tránsito en ambos sentidos, que al aumentar disminuye las
oportunidades de sobrepaso e incrementa la longitud de los pelotones
detrás de los camiones.

El efecto de los vehículos pesados en el tránsito se tiene en cuenta

determinando un factor fp mediante el producto de los factores fp1 y fp2, que
aparecen en las Tablas 10 y 11.

* Curvatura. Para tener en cuenta la curvatura hay que comparar la velocidad

en tangente, con la máxima velocidad media en el sector que se estudia que
permite la curva más cerrada de éste. Este valor máximo, Vc, aparece en la
tabla 12. Si la velocidad en tangente es mayor que Vc es necesario calcular la
velocidad media teniendo en cuenta la longitud del sector, procedimiento que
se contempla en la Hoja de Trabajo No. 2.

* Determinación del Nivel de Servicio. Una vez conocido el valor de la

velocidad media V, se determina el nivel de servicio de la tabla 13. Esta tabla
ofrece una escala separada para cada tipo de terreno y para el nivel de
servicio, tiene en cuenta que las exigencias de los conductores disminuyen a
medida que la topografía se va haciendo más abrupta. La tabla refleja con
facilidad pequeños cambios en el diseño detallado de un sector. Mediante la
mejora de algunas características de la vía (ancho de carril, berma, radio de
curvatura, etc.) se puede modificar el nivel de servicio.

2.4.3. Aplicación de los factores de corrección. Los factores de corrección para

el cálculo del nivel de servicio se aplican en forma consecutiva. El procedimiento es
el siguiente:

* Tomar la velocidad ideal de automóviles a flujo libre, Vi, de la tabla 6

conociendo la inclinación de la pendiente ascendente en estudio y su longitud.
Se obtiene la velocidad media de automóviles, en condiciones ideales (excepto
por pendiente).

* Tomar el factor de corrección por el efecto de la utilización de la capacidad fu,

de la tabla 7, conociendo la relación volumen/capacidad. Ambas variables son
las correspondientes a sesenta minutos. Ese volumen se designa con el
símbolo Q.

Factor de utilización (v/c) = Q / C60

Multiplicar la velocidad ideal a flujo libre, Vi, por el factor fu, para obtener la
velocidad de automóviles a flujo restringido, en condiciones ideales (excepto
por pendiente).

V1 = Vi * fu
* Tomar el factor de corrección por el estado de la superficie de rodadura, fsr, de
la tabla 8 utilizando como velocidad, la primera velocidad a flujo restringido, V1,
y el parámetro de estado de superficie de rodadura. Este parámetro se escoge
siguiendo un orden de prioridad y dependiendo de la disponibilidad que de él se
tenga, así:

1. El valor del IRI.

2. El porcentaje de área afectada.
3. El Nivel Funcional.

Los dos primeros parámetros son más precisos, ya que reflejan

cuantitativamente el estado de la superficie de rodadura.

* Tomar el factor de corrección por efecto combinado del ancho de carril y berma,
fcb, de la tabla 9, conociendo el ancho utilizable de la berma y el del carril.

* Multiplicar la velocidad V1 por el factor fsr y por el factor fcb, para encontrar la
velocidad de automóviles a flujo restringido para las condiciones que se
estudian, V2.

* Tomar el valor inicial del factor de corrección por la presencia de vehículos

pesados, fp1, de la tabla 10, conociendo la inclinación y longitud de la
pendiente en estudio y utilizando la velocidad corregida, V1, como velocidad
media de automóviles.

* Tomar de la tabla 11 el factor de corrección, fp2, conociendo el porcentaje de

vehículos pesados y el volumen total en ambos sentidos Q.

Multiplicar entre sí los factores fp1 y fp2, para hallar el factor de corrección total por
la presencia de vehículos pesados fp. Si este factor resulta ser mayor que la
unidad, se debe hacer igual a uno.

fp = fp1 * fp2 ; si fp > 1 entonces fp = 1

Multiplicar el factor de corrección fp por la velocidad de automóviles a flujo

restringido V2 para obtener la velocidad del tránsito mixto a flujo restringido, para
las condiciones estudiadas y en tangente, V3.

V3 = V2 * fp

* Hallar la velocidad máxima que permite la curva más cerrada del sector en
estudio, Vc, de la tabla 12, conociendo su radio de curvatura.

* Comparar V3 con Vc. Si Vc resulta menor que V3, habrá que calcular la
 velocidad media de recorrido V con la Hoja de Trabajo Nº. 2. Si V c resulta
mayor o igual que V3 se deja V3 = V.

Si V3  Vc , V = V3

Es decir, se compara la velocidad V3 (en tangente) con la velocidad Vc (en curva),

si la curva condiciona la velocidad, su efecto se debe ponderar atendiendo el
procedimiento contenido en la Hoja de Trabajo Nº 2, así:

Si V3 > Vc , calcular V siguiendo el procedimiento indicado en la Hoja de

Trabajo Nº 2.

Esta velocidad V, corresponde a la velocidad media del tránsito mixto, a flujo

restringido, en condiciones estudiadas, en todo el sector de análisis.

Con el valor de la velocidad media V, entrar a la tabla 13 y determinar el nivel de

servicio.

* Cálculo de la velocidad media cuando la curvatura la limita. Con este

cálculo se pretende ponderar el efecto de la curva más cerrada a lo largo del
sector estudiado. A partir de las velocidades V3 y Vc se hallan los tiempos
necesarios para recorrer las tangentes y la curva y para acelerar y decelerar.
Con estos tiempos y la longitud del sector se determina la velocidad promedio
V.

Para formular estas expresiones se han utilizado las ecuaciones de la

mecánica, adoptando los resultados de tasas de deceleración y aceleración
obtenidas en numerosas curvas de Colombia. Se han definido las siguientes
variables:

P2 = Punto de la vía 130 metros antes del PC.

PC = Punto de comienzo de la curva.
PM = Punto medio de la curva.
PT = Punto de terminación de la curva.
V3 = Velocidad en tangente (Hoja de Trabajo No. 1).
VPC = Velocidad en el PC de la curva = 0.96 * V2
VPM = Velocidad en el PM de la curva = 0.92 * V2
VPT = Velocidad en el PT de la curva = 0.93 * V2
d1 = Deceleración en la sección P2-PC = - 0.19 m/s²
d2 = Deceleración en la sección PC-PM = - 0.30 m/s²
a = Aceleración en la sección PM-PT = + 0.10 m/s²
R = Radio de la curva más cerrada del sector (m)
LC = Longitud de la curva más cerrada del sector (m)
Df = Ángulo de deflexión expresado en radianes
L = Longitud total del sector = Lda + LV3
Lda = Longitud decelerando y acelerando = (130 + LC)
 LV3 = Longitud con velocidad V3 = 1000 * L - (130 + LC)
t3 = Tiempo con velocidad V3 = 3.6 * (L3/V3)
tda = Tiempo decelerando y acelerando = td1 + td2 + ta

Donde:

2[− 0,278 V 30,077V 3 2− 49,41/2 ]

t d1=
− 0,19

− 0,267V 3[0,071V 3 2− 0,60 L c ]1/2

t d2=
−0,30

− 0,256V 3 [0,065V 3 20,20 Lc ]1/2

t a=
0,10

En la Hoja de Trabajo Nº 2 se presenta la disposición adecuada para realizar

estos cálculos.

2.5. INVESTIGACIONES DE SOPORTE DEL MANUAL

A continuación se presenta para cada uno de los factores de corrección las

investigaciones y procedimientos que han servido de soporte para su inclusión
dentro del Manual de Capacidad.

MANUAL DE CAPACIDAD COLOMBIANO

FACTORES DE CORRECCIÓN Y SU SOPORTE
Notas de la Parte 2

Como el intervalo (espaciamiento en tiempo entre vehículos), es la suma del paso (tiempo que tarda
un vehículo en recorrer su propia longitud) y la brecha (separación en tiempo entre vehículos), que es
virtualmente independiente de la velocidad, un aumento del paso causa automáticamente un
incremento del intervalo.

El porcentaje de tiempo demorado en un sector representaría el por ciento del tiempo en el sector en
que el vehículo promedio no pudiera desarrollar la velocidad que desease su conductor por estar
demorado por un vehículo más lento que lo preceda. Como este valor es muy difícil de observar, se
mide en la práctica registrando el porcentaje de vehículos que siguen a otros a intervalos menores de
cinco segundos.

Referencias de la Parte 2

PRIETO RODRIGUEZ, Germán Antonio. Efecto de la Curvatura en la Velocidad. Popayán: 1996. Tesis
(Magister en Ingeniería de Vías Terrestres). Universidad del Cauca. Instituto de Estudios de Posgrado
en Ingeniería Civil.
 PARTE 3. PROCEDIMIENTO DE APLICACIÓN

En este capítulo se detallan las instrucciones necesarias para llevar a cabo los
cálculos del análisis de capacidad y nivel de servicio en un sector de una carretera
de dos carriles.

3.1. DETERMINACION DE LOS SECTORES DE ANALISIS

3.1.1. Sectores críticos
3.1.2. Sectores típicos
3.2. ANALISIS DE SECTORES
3.2.1. Cálculo de la capacidad
3.2.2. Cálculo del nivel de servicio
3.1. DETERMINACIÓN DE LOS SECTORES DE ANÁLISIS

El procedimiento para identificar los sectores de análisis donde las características

de la vía son uniformes se puede realizar de dos formas:

* En la oficina, consultando planos topográficos de la carretera en estudio.

* En la vía, mediante consultas, inspección ocular y toma de datos.

3.1.1. Sectores críticos. Para determinar en la vía los sectores críticos de un

tramo, se puede proceder de la siguiente manera:

* Labor de oficina

Se realiza en tramos existentes o inexistentes de los cuales se conocen datos sobre

sus características geométricas y la composición del tránsito.

Se divide el tramo (o segmento) en subtramos (o subsegmentos), cada uno de los

cuales debe cumplir la condición de estar localizado en un mismo tipo de terreno:
plano, ondulado, montañoso o escarpado. Es necesario precisar las abscisas de
estas subdivisiones, que pueden coincidir o no con la sectorización de la red vial
nacional.

Dentro de cada subtramo se organiza en el sentido de abscisado de la vía la

información sobre volumen horario pico, distribución por sentido, porcentaje de
vehículos pesados, pendiente longitudinal, radios de curvatura, ancho de carril y
bermas y estado de la superficie de rodadura.

Se identifican y delimitan por sus abscisas, los ”cuellos de botella” o sectores

críticos, donde las características de la carretera limitan la velocidad. También se
deben tener en cuenta las características del tránsito, aunque normalmente se
supone que son constantes a lo largo de un tramo. Estos sectores (que son
excluyentes con los sectores típicos) sirven para estudiar la capacidad. El método
de este manual se aplica a cada uno de los sectores así identificados. Aquellos
sectores que tengan características muy similares se pueden agrupar para fines de
cálculo. Los sectores que tengan menor capacidad o menor nivel de servicio serán
los críticos.

* Labor de campo

Se realiza solamente en tramos existentes donde se desee analizar el efecto de

cambios en las características de la vía o el tránsito.

Mediante varios recorridos por la vía se identifican los sectores que parezcan
ofrecer mayores limitaciones a la velocidad de los vehículos que los recorren. La
cooperación de un ingeniero que conozca el tramo es de suma importancia.

Una vez realizada esta identificación preliminar, la condición crítica de los sectores
se puede identificar midiendo la velocidad a flujo libre en ellos. En estas vías la
velocidad a flujo libre se puede determinar así:

a) Detener el vehículo observador en la berma antes del sector a estudiar y,

esperar a que pasen todos los vehículos que estén transitando.

b) Arrancar el vehículo cuando la vía esté despejada.

c) Pedir al conductor del vehículo que comunique cuando vaya a la velocidad

deseada y cuando lo exprese, observar el velocímetro anotando el valor
correspondiente de la velocidad.

Desde luego hay que calibrar previamente tanto el velocímetro como el conductor.
Se acostumbra a calibrar el velocímetro comparando sus lecturas con medidas de
la velocidad puntual realizadas simultáneamente. El conductor se calibra
haciéndolo circular por un sector despejado donde transiten otros vehículos y
hallando la relación entre el promedio de las observaciones de su velocidad a flujo
libre, en un punto de la vía, y el de la de otros conductores. Es aconsejable
observar la velocidad de por lo menos 30 conductores distintos y estar seguro que
todos ellos transitan sin ningún impedimento cuando se hacen las observaciones.

Cuando estén plenamente identificados los sectores críticos hay que conocer sus
características geométricas, no solamente para calcular la velocidad y el nivel de
servicio, sino también para saber, si las limitaciones a velocidad a flujo libre se
deben a causas transitorias (por ejemplo: bermas o pavimentos en mal estado), o a
causas más permanentes (como pendientes y curvas). También es preciso conocer
estimativos del volumen de tránsito en los dos sentidos y la composición vehicular.

3.1.2. Sectores típicos. Se utilizan para estimar el nivel de servicio medio de un

tramo de carretera de dos carriles que se compone de cierto número de sectores
uniformes.

Una vez definidos los sectores críticos, en lo restante de cada subtramo por
procedimiento de campo o de oficina, se selecciona al menos un sector típico que
sea representativo por condiciones de vía y tránsito, dentro del cual no se
presenten intersecciones con otras vías. Estos sectores típicos servirán para
determinar el nivel de servicio del subtramo.

La longitud total de los sectores estudiados (críticos mas típicos), debe fluctuar
entre 10% y 20% de la longitud total del tramo.

Cuando se use más de un sector típico, para determinar el nivel de servicio del
subtramo se calculará la velocidad media, ponderada respecto a la longitud.

3.1.3. Diligenciamiento de la Hoja de trabajo Nº 1. La información de entrada y

los cálculos pertinentes se consignan en la Hoja de Trabajo Nº. 1, que se muestra
en la figura 3. Se debe indicar el tramo y el sector de la carretera en estudio, en un
todo de acuerdo con la nomenclatura vial fijada por el Ministerio de Transporte
(Resolución Nº. 3700 de junio 8 de 1995). A continuación se debe indicar si se
refiere a un sector crítico o típico, así como, el nombre del tramo, las iniciales o
nombre del ingeniero encargado de los cálculos y de la persona que revisa los
cálculos y la fecha respectiva. A continuación se consignan los datos geométricos y
de tránsito correspondientes al sector de análisis.

La secuencia y ecuaciones de cálculo se dan preimpresas en la hoja de cálculo y el

analista deberá consignar los diferentes factores de ajuste que determinará
haciendo uso de las tablas contenidas en el manual.
 FIGURA 3 - HOJA DE TRABAJO N° 1

CARRETERAS DE DOS CARRILES - DETERMINACIÓN DE CAPACIDAD Y NIVELES DE SERVICIO

3.2. ANÁLISIS DE SECTORES

3.2.1. Cálculo de la capacidad. Se toma el valor Ci de la capacidad en

condiciones ideales (3200 automóviles por hora en ambos sentidos), y se multiplica
por varios factores de corrección hasta transformarla en capacidad para las
condiciones estudiadas en vehículos de todas clases por hora. El procedimiento a
seguir se describe en la Hoja de Trabajo No. 1 (figura 3) y es el siguiente:

Ci = 3.200 automóviles/ hora/ambos sentidos

* Registrar los datos de vía y tránsito del sector estudiado en la Hoja de Trabajo
Nº 1.

* Tomar el factor de corrección por pendiente Fpe de la tabla 1, conociendo la

pendiente correspondiente al sentido ascendente.

* Tomar el factor de corrección por distribución por sentidos Fd de la tabla 2,

conociendo el porcentaje de zonas de no rebase y la distribución por sentidos.
Si no se dispone de información relacionada con el porcentaje de zonas de no
rebase, se puede utilizar la siguientes indicaciones:

Tipo de terreno Porcentaje de zonas de no rebase (%)

Plano 0 - 20
Ondulado 20 - 40
Montañoso y escarpado 40 - 100

* Tomar el factor de corrección por ancho de carril y berma, Fcb, de la tabla 3,

conociendo el ancho utilizable de la berma y el del carril.

* Tomar el factor de corrección por la presencia de vehículos pesados en

pendientes ascendentes, Fp, de la tabla 4, conociendo la pendiente
ascendente, su longitud y el porcentaje de vehículos pesados (buses más
camiones).

Multiplicar el valor de Ci (3200 automóviles/hora en ambos sentidos) por los

factores anteriores para calcular la capacidad, C60, expresada por el volumen
mixto (vehículos livianos y pesados) máximo que pueda circular durante la hora
pico sin causar congestión, suponiendo que no hay variaciones aleatorias en
ese volumen.

C60 = 3200 * Fpe * Fd * Fcb * Fp

* Multiplicar C60 por el factor de pico horario, FPH, para obtener la capacidad,
C5, expresada por el volumen mixto máximo que debe circular durante la hora
 pico para que, normalmente, no se produzca congestión durante el período de
cinco minutos de mayor tránsito de esa hora. El FPH se debe tomar de la tabla
5.
C5 = C60 * FPH

TABLA 1. Factores de corrección a la capacidad por pendiente (Fpe)*

TABLA 2. Factores de corrección a la capacidad por distribución por sentidos (Fd)*

TABLA 3. Factores de corrección a la capacidad por efecto combinado del ancho de

carril y berma (Fcb)*
 TABLA 4. Factores de corrección a la capacidad por la presencia de vehículos pesados en
pendientes ascendentes (Fp)*

TABLA 5. Factores de pico horario basados en períodos de cinco minutos suponiendo llegadas
de vehículos aleatorias (FPH)*
3.2.2. Cálculo del nivel de servicio. Como el indicador de efectividad principal
para determinar el nivel de servicio es la velocidad media de recorrido de la
corriente vehicular mixta o velocidad media espacial (que comprende vehículos
livianos y pesados), el procedimiento consiste en determinar esa velocidad. Para
ello, se empieza por encontrar la velocidad de los automóviles a flujo libre en
condiciones casi ideales, y transformarla en el parámetro deseado como se explica
a continuación:

* Tomar la velocidad ideal de automóviles a flujo libre, Vi, de la tabla 6

conociendo la inclinación de la pendiente ascendente en estudio y su longitud. Se
obtiene la velocidad media de automóviles, en condiciones ideales (excepto por
pendiente).

* Tomar el factor de corrección por el efecto del factor de utilización fu, de la tabla
7, conociendo la relación volumen/capacidad. Ambas variables son las
correspondientes a sesenta minutos. Ese volumen se designa con el símbolo
Q.

Factor de utilización (v/c) = Q / C60

Multiplicar la velocidad ideal a flujo libre, Vi, por el factor fu, para obtener la
velocidad de automóviles a flujo restringido.
V1 = Vi * fu

* Tomar el factor de corrección por el estado de la superficie de rodadura, fsr, de

la tabla 8 utilizando como velocidad de entrada, la primera velocidad a flujo
restringido, V1, y el parámetro de estado de superficie de rodadura, el cual se
escoge según el siguiente orden de prioridad, dependiendo de la disponibilidad
que se tenga:
1. El valor del IRI.
2. El porcentaje de área afectada.
3. El Nivel Funcional.

Los dos primeros parámetros son más precisos, ya que reflejan

cuantitativamente el estado de la superficie de rodadura.

* Tomar el factor de corrección por efecto combinado del ancho de carril y berma,
fcb, de la tabla 9, conociendo el ancho utilizable de la berma y el del carril.

Multiplicar la velocidad V1 por el factor fsr y por el factor fcb, para encontrar la
velocidad de automóviles a flujo restringido para las condiciones que se
estudian y en tangente, V2.

V2 = V1 * fsr * fcb
* Tomar el valor inicial del factor de corrección por la presencia de vehículos
 pesados, fp1, de la tabla 10, conociendo la inclinación y longitud de la
pendiente en estudio y utilizando la segunda velocidad corregida, V2, como
velocidad media de automóviles.

* Tomar de la tabla 11 el factor de corrección, fp2, conociendo el porcentaje de

vehículos pesados y el volumen total en ambos sentidos Q.

Multiplicar entre sí los factores fp1 y fp2, para hallar el factor de corrección total
por la presencia de vehículos pesados fp. Si este factor resulta ser mayor que
la unidad, se debe hacer igual a uno.

fp = fp1 * fp2 ; si fp > 1 entonces fp = 1

Multiplicar el factor de corrección fp por la velocidad de automóviles a flujo

restringido V2 para obtener la velocidad del tránsito mixto a flujo restringido,
para las condiciones estudiadas y en tangente, V3.

V3 = V2* fp

Hallar la velocidad máxima que permite la curva más cerrada del sector en
estudio, Vc, de la tabla 12, conociendo su radio de curvatura.

Comparar V3 con Vc. Si Vc resulta menor que V3, habrá que calcular la
velocidad media de recorrido V con la Hoja de Trabajo No. 2, que se presenta
en la figura 4. Si Vc resulta mayor o igual que V3, se designa V3 como V.

Si V3  Vc , V = V3

Si V3 > Vc , calcular V siguiendo el procedimiento indicado en la Hoja de

Trabajo No. 2.

Esta velocidad V, corresponde a la velocidad media del tránsito mixto, a flujo

restringido, en condiciones estudiadas, en todo el sector de análisis.

* Con el valor de la velocidad media V, entrar a la tabla 13 y determinar el nivel

de servicio.
 FIGURA 4 - HOJA DE TRABAJO Nº 2

CARRETERAS DE DOS CARRILES- ESTIMACIÓN DE CAPACIDAD Y NIVELES DE SERVICIO

VELOCIDAD MEDIA CUANDO LA CURVATURA LA LIMITA
 TABLA 6. Velocidad media ideal de automóviles a flujo libre en pendientes ascendentes (V i)*

TABLA 7. Factores de corrección al nivel de servicio por el efecto de la utilización de la

capacidad (fu)*

TABLA 8. Factores de corrección al nivel de servicio por el estado de la superficie de rodadura

(fsr)*
TABLA 9. Factores de corrección al nivel de servicio por efecto combinado del ancho de carril
y berma (fcb)*

TABLA 10. Factores de corrección al nivel de servicio por la presencia de vehículos pesados
en pendientes ascendentes (fp1)*
TABLA 10. Factores de corrección al nivel de servicio por la presencia de
vehículos pesados en pendientes ascendentes (fp1)* (Continuación)
TABLA 10. Factores de corrección al nivel de servicio por la presencia de
vehículos pesados en pendientes ascendentes (fp1)* (Continuación)
 TABLA 11. Factores de corrección por la presencia de vehículos pesados (f p2)

TABLA 12. Velocidad máxima que permite la curva más cerrada del sector (V c)*

TABLA 13. Velocidades en km/h que determinan los niveles de servicio por tipo de
terreno *
Referencias Parte 3

ARCINIEGAS RUEDA, Ismael Enrique y SEPULVEDA SÁNCHEZ, Daniel. Estudio sobre el efecto de
la distribución por sentidos en la capacidad para carreteras de dos carriles. Santafé de Bogotá. 1994,
300 p: il. Trabajo de grado (ingeniero civil) Pontificia Universidad Javeriana. Facultad de Ingeniería.

TRANSPORTATION RESEARCH BOARD. Highway Capacity Manual. Special Report 209. Edición de
1985. Washington, D.C.: T.R.B, 1985, p. 8-11.

HERRERA, Juan Carlos. Determinación de factores de equivalencia vehicular para carreteras de dos
carriles en Colombia. Popayán: 1991. Il: tesis (Magister en Ingeniería de Tránsito y Transporte).
Universidad del Cauca. Instituto de Vías, p. 82.

Transportation Research Board. Op. Cit., p. 8-9

Herrera. Op. Ci., p. 99.

Ibid., p. 101.
 PARTE 4. EJEMPLO DE APLICACIÓN

RUTA : 90 San Bernardo del Viento - Paraguachón

TRAMO : 05 San Onofre - El Amparo (Cartagena)
SECTOR : Cruz del Viso (km 62) - Arjona (km 81)
ABSCISA : km 76+100

Características de la vía

Ancho de carril : 3.50 m

Ancho de berma : 1.80 m
Tipo de terreno y pendiente promedio : Plano, 0%
Longitud del sector : 2 km
Radio de la curva más cerrada : 40 m
Deflexión de la curva : 60 º
Estado de la superficie de rodadura : IRI = 4.0 mm/m

* Características del tránsito

Distribución por sentidos : 50/50

Porcentaje de zonas de no rebase : 20%
Composición vehicular
% automóviles : 60
% buses y camiones : 40
Volumen horario total ambos
sentidos (Q) : 247 veh/h

* ¿ Cuál es la capacidad?
* ¿ Qué nivel de servicio brinda el sector de vía?

SOLUCIÓN

* CALCULO DE LA CAPACIDAD

Capacidad en condiciones ideales (Ci)

en ambos sentidos = 3200 veh/hora

a) Fpe = 1.00 (tabla 1, pendiente 0%, tránsito cuesta arriba 50 %)

b) Fd = 1.00 (tabla 2, zonas de no rebase 20%, distribución por sentidos 50 %)

c) Fcb = 0.99 (tabla 3, ancho berma 1.80 m y ancho de carril 3.50 m)

d) Fp = 0.84 (tabla 4, pendiente 0%, longitud del sector 2 km, porcentaje

vehículos pesados 40%)

CAPACIDAD DEL SECTOR EN VEHÍCULOS MIXTOS POR HORA EN AMBOS

SENTIDOS, SIN TENER EN CUENTA VARIACIONES ALEATORIAS

e) C60 = Ci * Fpe * Fd * Fcb * Fp

C60 = 3200 * 1.00 * 1.00 * 0.99 * 0.84 = 2661 veh/h

CAPACIDAD DEL SECTOR EN VEHÍCULOS MIXTOS POR HORA EN AMBOS

SENTIDOS, TENIENDO EN CUENTA LAS VARIACIONES DEL VOLUMEN
DURANTE EL PERIODO DE CINCO MINUTOS DE LA HORA PICO

f) C5 = C60 * FPH

FPH = 0.963 (tabla 5, volumen horario C60 = 2661 veh/h)

C5 = 2661 * 0.963 = 2563 veh/h

g) Q / C60 = 247 / 2661 = 0.09

h) Q / C5 = 247 / 2563 = 0.10

Ver figura 5 (formato de Hoja de Trabajo No. 1).

* CALCULO DEL NIVEL DE SERVICIO

a) Vi = 90 km/h (tabla 6, pendiente 0%, longitud del sector 2 km)

b) fu = 0.99 (tabla 7, Q / C60 = 0.09)

Volumen total en ambos sentidos (Q) = 247 veh/h

Capacidad C60 = 2661 veh/h, entonces:

Q / C60 = 247 / 2661 = 0.09

c) V1 = Vi * fu

V1 = 90 * 0.99 = 89.1 km/h

d) fsr = 0.756 (tabla 8, IRI = 4.0 mm/m, velocidad V1: 89.1 km/h)

e) fcb = 0.97 (tabla 9, ancho berma 1.80 m y ancho de carril 3.50 m)

f) V2 = V1 * fsr * fcb

V2 = 89.1 * 0.756 * 0.97 = 65.3 km/h

g) fp1 = 0.945 (tabla 10, velocidad V2: 65.3 km/h, longitud del sector 2 km y
pendiente 0%)

h) fp2 = 0.975 (tabla 11, 40% de vehículos pesados, volumen en ambos sentidos :
247 veh/h)

y) fp = fp1 * fp2 ; si fp > 1 entonces fp = 1

fp = 0.945 * 0.975 = 0.921

j) V3 = V2 * fp

V3 = 65.3 * 0.921 = 60.14 km/h

k) Vc = 46 km/h (tabla 12, radio de la curva más cerrada del sector 40 m)

l) Se compara V3 con Vc

Si V3 > Vc , calcular V siguiendo el procedimiento indicado en la Hoja de

Trabajo No. 2. (figura 6).

60.14 > 46, entonces se calcula V con la Hoja de Trabajo N°. 2.

* PROCEDIMIENTO INDICADO EN LA HOJA DE TRABAJO No. 2

m) Cálculo de la longitud Lc, longitud de la curva:

Lc = R * Df (m)

Lc = 40 * (60 * ¶ / 180)

Lc = 40 * 1.047 = 42 m

n) Cálculo de la longitud Lda, requerida para decelerar y acelerar en la entrada y

 salida a una curva:

Lda = (130 + Lc) (m)

Lda = (130 + 42) = 172 m

o) Longitud L3, del sector que se recorre con velocidad (V3) no limitada por la
curvatura:

L3 = 1000 * L - Lda (m)

L3 = 1000 * 2 - 172 = 1828 m

Si L3  0  Velocidad media = Vc y por lo tanto se continúa con el paso t).

En caso contrario si L3 > 0  Proseguir cálculos, paso p).

1828 m > 0

p) Cálculo del tiempo de recorrido (T3) con velocidad en tangente (V3)

T3 = 3.6 * L3 / V3 (s)

T3 = 3.6 * 1828 / 60.14 = 109.4 s

q) Cálculo de los tiempos de recorrido en curva, en aceleraciones y

deceleraciones

td1 = [- 0.278 V3 + ( 0.077 * V3² - 49.4 )½ ] * 2

-0.19

td2 = - 0.267 V3 + [ 0.071 * V3² - 0.60 * LC ]½

- 0.30

ta = - 0.256 V3 + [ 0.065 * V3² + 0.20 * LC ]½

0.10

td1 = [- 0.278 * 60.14 + ( 0.077 * 60.14² - 49.4 )½ ] * 2 = 16.7 s

- 0.19
 td2 = - 0.267 * 60.14 + [ 0.071 * 60.14² - 0.60 * 42 ]½ = 2.8 s
- 0.30

ta = - 0.256 * 60.14 + [ 0.065 * 60.14² + 0.20 * 42 ]½ = 2.1 s

0.10

Tda = td1 + td2 + ta (s)

Tda = 16.7 + 2.8 + 2.1 = 21.6 s

r) El tiempo total (T) invertido para recorrer el sector es la suma de los tiempos
anteriores:

T = T3 + Tda (s)

T = 109.4 + 21.6 = 131.2 s

VELOCIDAD MEDIA DEL TRANSITO MIXTO A FLUJO RESTRINGIDO

s) La velocidad media de recorrido (V) será entonces:

V = 3600 * L / T (km/h)
V = 3600 * 2 / 131.2 = 54.88 km/h

* NIVEL DE SERVICIO

f) Entrando a la tabla 13, conociendo tipo de terreno (plano) y velocidad media V

= 54.88 km/h, se obtiene un nivel de servicio D.

El sector Cruz del Viso - Arjona ofrece un nivel de servicio D.

Ver figura 5 (formato Hoja de Trabajo Nº. 1) y figura 6 (formato Hoja de Trabajo Nº.
2)

* COMENTARIOS A LOS RESULTADOS:

Los resultados obtenidos demuestran que las relaciones volumen/capacidad son

menores a 0.10; situación que normalmente se presenta en carreteras
Colombianas.

En cuanto a los resultados encontrados en el nivel de servicio se pueden analizar

varios aspectos:
* Las condiciones de la vía parecen ser adecuadas. Sin embargo el estado de la
superficie de rodadura es deficiente. Por esta característica la velocidad ideal
de 90 km/h se reduce en cerca de un 25%.

* porcentaje de vehículos pesados (buses mas camiones) es alto, 40 %.

* efecto de la curva más cerrada reduce en aproximadamente 10% la velocidad.

* te ejemplo es una buena muestra de la preponderancia de los factores

relacionados con la vía contra los del tránsito. Esta vía ofrece un nivel de
servicio D a pesar de que los volúmenes son muy bajos.

* medida recomendada para elevar el nivel de servicio es la de mejoramiento de

la superficie de rodadura.
 FIGURA 5 - HOJA DE TRABAJO N° 1
CARRETERAS DE DOS CARRILES - DETERMINACIÓN DE CAPACIDAD Y NIVELES DE
SERVICIO
 FIGURA 6. - HOJA DE TRABAJO Nº 2

CARRETERAS DE DOS CARRILES - ESTIMACIÓN DE CAPACIDAD Y NIVELES DE SERVICIO

VELOCIDAD MEDIA CUANDO LA CURVATURA LA LIMITA
 PARTE 5. GUÍA DEL PROGRAMA DE COMPUTADOR CNS97

5.1. INTRODUCCION
5.2. INSTALACION DEL PROGRAMA
5.3. INSTRUCCIONES BASICAS DE MANEJO
5.3.1. Inicio del programa
5.3.2. Módulos del paquete
5.1. INTRODUCCIÓN

Este programa fue diseñado en el marco de la Investigación de Capacidad, Niveles

de Servicio y Mejoras de Carreteras de Dos Carriles (1a. Etapa), con el fin de
estructurar las bases de datos con la información de entrada requerida, efectuar los
cálculos de capacidad y niveles de servicio, y obtener informes personalizados con
el nivel de detalle que necesite el usuario.

El paquete se concibe con una perspectiva dinámica, en el sentido que permite

actualizar periódicamente las bases de datos, y en su manejo general, permite el
trabajo con tramos aislados, dependiendo del interés del usuario del sistema.

El CNS97 está cifrado en lenguaje QUICK BASIC, es de fácil manejo, y no requiere

de un instructivo especial. En su desarrollo se utilizaron todas las ventajas que
ofrecen los microcomputadores actuales.

El programa ofrece dos opciones:

* Trabajar con la nomenclatura vial del Instituto Nacional de Vías (INV),

considerando la red a su cargo, para lo cual se dispone de una base de datos
con la información promedio respecto a características de vía y tránsito,
obtenida de los registros suministrados por los Administradores de
Mantenimiento Vial. Esta información puede ser actualizada por el usuario.

* Como un sector aislado, independiente de la red del INV.

En ambos casos los cálculos y resultados se presentan de una manera similar.

5.2. INSTALACIÓN DEL PROGRAMA

El programa cabe en un disco flexible de alta densidad, debe copiarse al disco duro
del computador, mediante la siguiente instrucción:

A:\>INSTALA C:

y automáticamente se crea el directorio CNS97 con el programa CNS97.

5.3. INSTRUCCIONES BÁSICAS DE MANEJO

5.3.1. Inicio del programa. Si se han seguido las instrucciones de instalación, se

da inicio al programa de la siguiente manera:

* Encienda la computadora.
* Ingrese al directorio CNS97, así: C:\>CD CNS97 y “enter”.
* Escriba CNS97 y “enter”.
El usuario visualizará una pantalla con la apariencia que se muestra en la figura 7.

FIGURA 7. Menú principal del programa cns97

5.3.2. Módulos del paquete. El paquete contiene cuatro módulos básicos:

* Red Vial
* Cálculos
* Resultados
* Salir

Cada uno de estos son las llamadas opciones del menú principal.

Red Vial. Este menú permite la consulta, actualización o creación de registros de

carreteras, tal como se muestra en la figura 8, ofrece cinco opciones:

FIGURA 8. Opciones del menú RED_VIAL

- Rutas
- Regionales
- Tramo
- Sectores
- Secciones

- Rutas. Permite la consulta de las carreteras cuya función primordial es la

integración de índole nacional o regional. Se identifican mediante un código de
dos dígitos y la respectiva descripción. Se pueden listar las rutas existentes en
la base de datos presionando la tecla F1, y al ubicarse en la deseada teclee
“enter”, con lo que aparecerán los datos solicitados.

- Regionales. Permite la consulta de las dependencias a nivel regional del

Instituto Nacional de Vías. Se identifican mediante un número de dos cifras y la
respectiva descripción. Se pueden ver las regionales existentes en la base de
datos presionando la tecla F1, y al ubicarse en la deseada teclee “enter”, con lo
que aparecerán los datos solicitados.

- Tramo (o segmento). Corresponde a la información de rutas con longitud no

mayor de 150 kilómetros, numeradas en forma continua. Se identifican
mediante un código de dos dígitos, la descripción, el código de la ruta, el tipo y
las abscisas que comprende. Se pueden listar las carreteras existentes en la
base de datos presionando la tecla F1, y al ubicarse en el tramo deseado
teclee “enter”, con lo que aparecerán los datos solicitados.

- Sectores. Permite la consulta de partes de tramos con características de vía,

tránsito y terreno, uniformes. Se identifican mediante un código del tramo dos
dígitos, el sector, la descripción, el código de la regional y las abscisas que
 comprende. Se pueden listar primero el tramo al que pertenece y luego el
sector que se requiere, presionando la tecla F1, al ubicarse en el tramo
deseado teclee “enter”, con lo que aparecerán los sectores para seleccionar.

Al seleccionar a una de las anteriores cuatro opciones el usuario podrá entrar a

definir las bases de configuración de la Red Vial a cargo del Instituto Nacional
de Vías, y se encontrará con una pantalla con la apariencia de la pantalla que
se muestra en la figura 9.

FIGURA 9. Acceso a las bases de datos de configuración

En la parte inferior de la pantalla que se muestra en la figura 9 se presenta una lista

con otras tareas adicionales a realizar:

Las tareas adicionales que se pueden realizar son:

F1- Listar Permite apreciar por pantalla todos los registros de

la base solicitada.

F2 - Crear Permite crear un nuevo registro en la base.

F3 - Modificar Permite modificar la información referente a un

registro ya creado.

F4 - Borrar Permite eliminar un registro ya creado.

F6 - Indexar Permite indexar la base de datos solicitada.

F - 10 - Esc Permite regresar al Menú Principal.

- Secciones. Corresponde a los trechos de un sector. Se identifican mediante

un código y el sector correspondiente. Se pueden listar todas las secciones
existentes en la base de datos presionando la tecla F1, para cada sección
aparece su descripción, al ubicarse en la deseada teclee “enter” y quedará
seleccionada, para ver las características de la sección teclee doble “enter”.
Cualquier actualización o corrección de la base de datos se puede realizar en
esta pantalla. Presionando la tecla F6 se obtienen las Hojas de Trabajo y con
la tecla F8 se aprecian sólo los resultados de capacidad, nivel de servicio y
velocidad media. Tal como se aprecia en las figuras 10 y 11.

FIGURA 10 - Información requerida para calcular la capacidad y el nivel de

servicio
 FIGURA 11 - Resultados por sector de análisis

* Cálculos. Este menú procesa la información bien sea de secciones de la Red

Vial Nacional o nuevas, y el usuario dispondrá de una pantalla de trabajo como
la que se muestra en la figura 12. Ofrece cuatro opciones:

FIGURA 12. Opciones del menú cálculos

- Cálculo CNS (secciones nuevas o modificadas).

- Cálculo CNS (todas la secciones).
- Mostrar resultados.

- Cálculo CNS (secciones nuevas o modificadas). Recalcula los parámetros

de capacidad y niveles de servicio correspondiente a sectores del INV que
hayan sido modificados o creados en la sesión de trabajo.

- Cálculo CNS (todas la secciones). Recalcula los parámetros de capacidad y

niveles de servicio con la información de los sectores de la red carretera del
INV.

- Mostrar resultados. Presenta el listado de todas las secciones, con los

resultados de capacidad, nivel de servicio, velocidad media y las características
de los mismos.

- Cálculo de CNS de una sección. Permite calcular los parámetros de

capacidad y niveles de servicio para una sección aislada. Esta opción del
programa es equivalente a su antecesor el paquete MANOLO. El sector se
identifica mediante un código. Se pueden listar todas las secciones en la base
de datos presionando la tecla F1, para cada sección aparece su descripción, al
ubicarse en la deseada teclee “enter” y quedará seleccionada. Cualquier
actualización o corrección de la base de datos se puede realizar en esta
pantalla.

De lo contrario se digita un código nuevo y se introducen los datos de la nueva

sección que se desea calcular. Presionando la tecla F6 se obtienen la Hojas de
Trabajo y con la tecla F8 se aprecian sólo los resultados de capacidad, nivel de
servicio y velocidad media.

Al entrar esta opción, se pregunta inicialmente por el código sección, al

introducirlo, se solicita la información de entrada requerida para efectuar los
cálculos. Lo anterior se efectúa atendiendo una pantalla como la que se
muestra en la figura 13.
 FIGURA 13. Efectuar cálculos en una sección aislada

* Resultados. Este menú permite presentar y organizar los informes finales,

bien sea de secciones de la Red Vial Nacional o nuevas, la pantalla de trabajo
tiene la apariencia de la mostrada en la figura 14.

FIGURA 14. Menú de informes

Ofrece tres opciones:

- Límites para informes.

- nforme resumido.
- Informe detallado.

Para entrar a uno cualquiera de estas opciones, el usuario previamente debe

realizar los cálculos correspondientes.

- Límites para informes. Hace relación a los parámetros específicos para

estructurar el informe. Se identifica mediante un código, luego presionando la
tecla “enter” aparece una pantalla que permite configurar los límites para
informes, permite crear informes personalizados que contengan la información
que desea el usuario. Las selecciones o peticiones que formule el usuario
tendrán efecto directo sobre los informes de resultados.

En la figura 15 se presenta la pantalla de trabajo correspondiente a la

formulación de las peticiones o límites para preparar los archivos de reporte. La
presentación de resultados se puede realizar por pantalla o obtener una
impresión del mismo. Además, se origina un archivo de texto, que puede ser
leído por un procesador de texto.

FIGURA 15. Formulación de peticiones para informes

- Informe resumido. Permite obtener por pantalla o por impresora la

información de las secciones seleccionadas con los parámetros de rastreo
asignados para la preparación del informe o reporte. En la figura 16 se
presenta la apariencia de un informe resumido.

FIGURA 16. Modelo informe resumido

- Informe detallado. Permite obtener por pantalla o por impresora las Hojas de
Trabajo para las secciones seleccionadas con los parámetros de rastreo
asignados para la preparación del informe o reporte. En la figura 17 se
presenta un modelo del informe detallado.

FIGURA 17. Modelo de informe detallado

* Salir. Esta opción retorna el control al sistema operativo, para activarla solo se
necesita ubicarse en SALIR DOS y teclear “enter”. La opción de Salir se realiza
en un pantalla con la apariencia de lo que se muestra en la figura 18.

FIGURA 18. Menú salir al D.O.S

 BIBLIOGRAFÍA

AMERICAN ASSOCIATION OF STATE HIGHWAY AND TRANSPORTATION

OFFICIALS. A Policy on Geometric Design of Highways and Streets.Washington,
1994. 1044 p. : il. Contiene tablas y figuras.

ARCINIEGAS RUEDA, Ismael Enrique y SEPULVEDA SÁNCHEZ, Daniel. Estudio

sobre el efecto de la distribución por sentidos en la capacidad para carreteras de
dos carriles. Santafé de Bogotá, 1994, 300 p : il. Trabajo de grado (Ingeniero Civil)
Pontificia Universidad Javeriana. Facultad de Ingeniería.

CERQUERA, Flor Angela y LÓPEZ María Consuelo. Capacidad y Niveles de

Servicio en Carreteras de dos Carriles para Colombia. Fase II. Popayán, 1990.
196p.: Tesis (Magister en Ingeniería de Tránsito y Transporte). Universidad del
Cauca. Instituto de Posgrado en Vías e Ingeniería Civil.

DAZA D., Hugo Edmundo, OSORIO T. William Alberto y ZAMBRANO C., Ignacio.
Efecto de la Curvatura en la Velocidad de los Vehículos considerando la Tortuosidad
de la Vía. Popayán, 1996. 92 p. Tesis (Especialista en Ingeniería de Vías
Terrestres). Universidad del Cauca. Instituto de Posgrado en Vías e Ingeniería Civil.

HERRERA, Juan Carlos. Determinación de los factores de equivalencia vehicular

para carreteras de dos carriles en Colombia. Popayán, 1991. 150 p.: Il. Tesis
(Magister en Ingeniería de tránsito y transporte). Universidad del Cauca. Instituto de
Posgrado en vías e ingeniería civil.

FALLA LOZANO, Jaime. Criterio geométrico para el diseño de carreteras. Santafé

de Bogotá: 1970. 180 p. : Il.+ figuras y tablas. Ministerio de Obras Públicas y
Transporte

MANTILLA P., Jorge A. y MORENO E.,Clara Elena. Efecto del Estado de la

superficie de rodadura en la velocidad promedio del flujo vehicular (Tercera Fase).
Popayán, 1995. 70 p. Tesis (Especialista en Ingeniería de Vías Terrestres).
Universidad del Cauca. Instituto de Posgrado en Vías e Ingeniería Civil.

MINISTERIO DE OBRAS PUBLICAS Y TRANSPORTE. Hacia una política de vías

pavimentadas en Colombia. Santafé de Bogotá: 1982. 30 p. Grupo de Apoyo y
Mantenimiento Vial,

MOLINA, E.C. Poisson's exponential binomial limits. Table II-Acumulative terms.

Princeton, New Jersey : Van Nostram [1942], 94p.

MORENO, Luis; GUARDELA, Pedro y NIEVES, Jorge. Capacidad y Niveles de

Servicio en Carreteras de Dos Carriles para Colombia. Popayán, 1987. 170p. : Il.
Tesis (Magíster en Ingeniería de Tránsito y Transporte). Universidad del Cauca.
Instituto de Posgrado en Vías e Ingeniería Civil.

OLARTE R., Rubén. Sistema Troncal Andino. Santafé de Bogotá, 1989. Anexo 3
Subdirección de Proyectos, División de Diseños, Ministerio de Obras Públicas y
Transporte.

PRIETO R., German Antonio. Efecto de la Curvatura en la Velocidad de los

Vehículos. Popayán, 1994. 106p. Tesis (Magister en Ingeniería de Vías Terrestres).
Universidad del Cauca. Instituto de Posgrado en Vías e Ingeniería Civil.

RADELAT E., Guido. Manual Ingeniería de Tránsito. Kensington, 1996. Libro en

preparación.

TRANSPORTATION RESEARCH BOARD. Washington, D.C. Manual de Capacidad

de Carreteras. 1985.. Madrid: 1987, 636 p. Il. Unica edición: contiene problemas
resueltos. Traducido al idioma español por la Asociación Técnica de Carreteras.
ISBN 84-398-9562-3.

UNIVERSIDAD DEL CAUCA. Relación peso/potencia de camiones. Popayán, 1996.

24 p. + anexo. Informe de investigación. Convenio Interinstitucional Nº. 1014 de
1995 Instituto Nacional de Vías - Universidad del Cauca.

UNIVERSIDAD DEL CAUCA. Efecto de la curvatura en la velocidad. Popayán,

1996. 34 p. Informe de investigación. Convenio Interinstitucional Nº 1014 de 1995
Instituto Nacional de Vías - Universidad del Cauca.

UNIVERSIDAD DEL CAUCA. Efecto del estado de la superficie de rodadura en la

velocidad de los vehículos. Popayán, 1996. 23 p. Informe de investigación.
Convenio Interinstitucional Nº 1014 de 1995 Instituto Nacional de Vías - Universidad
del Cauca.

PONTIFICIA UNIVERSIDAD JAVERIANA. Adaptación del modelo Twopas al medio

Colombiano. Santafé de Bogotá, 1996. 29 p. + anexo. Informe de investigación.
Convenio Interinstitucional Nº 1014 de 1995 Instituto Nacional de Vías - Universidad
del Cauca.

UNIVERSIDAD MILITAR NUEVA GRANADA. Verificación del estudio: Utilización

total o parcial de la berma para la circulación del tránsito. Santafé de Bogotá. 1996.
33 p. Informe de investigación. Convenio Interinstitucional Nº 1014 de 1995 Instituto
Nacional de Vías - Universidad del Cauca.

UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA - SEDE MEDELLIN. Relación

peso/potencia de camiones. Medellín. 1996. 26 p. + anexo. Informe de
investigación. Convenio Interinstitucional Nº 1014 de 1995 Instituto Nacional de
Vías - Universidad del Cauca.

UNIVERSIDAD PEDAGÓGICA Y TECNOLÓGICA DE COLOMBIA. Características

del Tránsito vehicular en cuanto a velocidad, flujo y densidad. Tunja. 1996. 59 p. +
anexo. Informe de investigación. Convenio Interinstitucional Nº 1014 de 1995
Instituto Nacional de Vías - Universidad del Cauca.

UNIVERSIDAD PEDAGÓGICA Y TECNOLÓGICA DE COLOMBIA. Efecto de la

distancia de visibilidad en las maniobras de adelantamiento. Tunja. 1996. 32 p.
Informe de investigación. Convenio Interinstitucional Nº 1014 de 1995 Instituto
Nacional de Vías - Universidad del Cauca.

UNIVERSIDAD PEDAGÓGICA Y TECNOLÓGICA DE COLOMBIA. Influencia de las

zonas de no rebase en la velocidad de los vehículos. Tunja. 1996. 24 p. + anexo.
Informe de investigación. Convenio Interinstitucional Nº 1014 de 1995 Instituto
Nacional de Vías - Universidad del Cauca.

UNIVERSIDAD DEL QUINDIO. Efecto de la curvatura en la velocidad (Terreno

montañoso). Armenia. 1996. 21 p. + Anexo. Informe de investigación. Convenio
Interinstitucional Nº 1014 de 1995 Instituto Nacional de Vías - Universidad del
Cauca.

UNIVERSIDAD DEL QUINDIO. Efecto del ancho de carril y berma en la velocidad.

Armenia, 1996. 21 p. Informe de investigación. Convenio Interinstitucional Nº 1014
de 1995 Instituto Nacional de Vías - Universidad del Cauca.

UNIVERSIDAD DEL QUINDIO. Efecto de la señalización horizontal en la velocidad

de los vehículos en terreno ondulado. Armenia, 1996. 24 p. + anexo. Informe de
investigación. Convenio Interinstitucional Nº 1014 de 1995 Instituto Nacional de
Vías - Universidad del Cauca.
 LISTA DE FIGURAS
FIGURA 1. Nivel funcional de la superficie de rodadura
FIGURA 2. Volumen de la hora pico versus TPDS
FIGURA 3. Hoja de trabajo Nº. 1
FIGURA 4. Hoja de trabajo Nº. 2
FIGURA 5. Hoja de trabajo Nº. 1 - ejemplo
FIGURA 6. Hoja de trabajo Nº. 2 - ejemplo
FIGURA 7. Menú principal del programa CNS97
FIGURA 8. Opciones del menú RED_VIAL
FIGURA 9. Acceso a las bases de datos de configuración
FIGURA 10. Información requerida
FIGURA 11. Resultados por sector de análisis
FIGURA 12. Opciones del menú cálculos
FIGURA 13. Efectuar cálculos en una sección aislada
FIGURA 14. Menú de informes
FIGURA 15. Formulación de petición para informes
FIGURA 16. Modelo de informe resumido
FIGURA 17. Modelo de informe detallado
FIGURA 18. Menú salir al D.O.S
 LISTA DE TABLAS
TABLA 1. Factores de corrección a la capacidad por pendiente
TABLA 2. Factores de corrección a la capacidad por distribución por sentidos
TABLA 3. Factores de corrección a la capacidad por efecto combinado del
ancho de carril y berma
TABLA 4. Factores de corrección a la capacidad por presencia de vehículos
pesados en pendientes ascendentes
TABLA 5. Factores de pico horario basados en períodos de cinco minutos
suponiendo llegadas de vehículos aleatorias
TABLA 6. Velocidad media ideal de automóviles a flujo libre en pendientes
ascendentes
TABLA 7. Factores de corrección al nivel de servicio por efecto de la utilización
de la capacidad
TABLA 8. Factores de corrección al nivel de servicio por el estado de la
superficie de rodadura
TABLA 9. Factores de corrección al nivel de servicio por efecto combinado del
ancho de carril y berma
TABLA 10. Factores de corrección al nivel de servicio por la presencia de
vehículos pesados en pendientes ascendentes
TABLA 11. Factores de corrección por la presencia de vehículos pesados
TABLA 12. Velocidad máxima que permite la curva más cerrada del sector
TABLA 13. Velocidades en km/h que determinan los niveles de servicio