DISTANCIA DISTANCIA DE VISIBIL VISIBILIDAD IDAD DISTANCIA DE VISIBILIDAD
A la longitud de carretera carretera que un conductor ve continuamente delante de él, cuando las condiciones atmosféricas y del tránsito son favorables, se le llama distancia de visibilidad. En general, se consideran dos distancias de visibilidad: la distancia de visibilidad de parada y la distancia de visibilidad de rebase. DISTANCIA DE VISIBILIDAD DE PARADA
La distancia de visibilidad de parada es la distancia de visibilidad mínima necesaria para que un conductor que transita, o cerca de la velocidad de proyecto, vea un objeto en su trayecto trayectoria ria y pueda parar su vehículo vehículo antes de llegar a él. Es la mínima distancia de visibilidad que debe proporcionarse en cualquier punto de la carretera. La distancia de visibilidad visibilidad de paradas está está formada por la suma suma de dos distancias: la distancia recorrida recorrida por el vehículo desde el instante en que el conductor conductor ve el objeto hasta que coloca su pie en el pedal del freno y la distancia recorrida por el vehículo durante durante la aplicación de los frenos. frenos. A la primera se le llama distancia distancia de reacción y a la segunda, distancia de frenado.
Lo anterior expresado en forma de ecuación queda: Dp= d + d´ En donde: Dp= Distancia de visibilidad de parada (m) d= Distancia de reacción reacción (m) d´= Distancia de frenado (m) El tiempo de percepción es muy variable de acuerdo al conductor y equivale a 1.5 segu segund ndos os po porr cond condici icion ones es no norm rmal ales es de carr carret eter era a de acue acuerd rdo o a vari varias as prue prueba bass realizadas por AASHTO. Por razones de seguridad, se debe adoptar un tiempo de reacción suficiente para la mayoría mayoría de los conducto conductores res y equivalent equivalente e a un segundo. segundo. Lo que nos da un tiempo total de percepción y reacción de 2.5 segundos y es el tiempo que se utiliza para el cálculo de la distancia mínima de visibilidad de parada.
DVP = 0.278Vt + 0.039 V²/a Donde: t= Tiempo de percepción reacción (2.5 s) V= Velocidad de diseño (km/h) a= desaceleración (3.4 m/s²) En diseño es común asumir tiempos de percepción-reacción de 2.5 segundos. Este valor engloba el tiempo de percepción-reacción, de mas del 90% de conductores, conduciendo en condiciones que son mas complejas, que las condiciones en los experimentos típicos de diseño. Sin embargo, 2.5 segundos, puede ser no adecuado para representar las situaciones mas complejas encontradas en los escenarios reales de manejo. Igual que el tiempo de percepción-reacción, el valor de desaceleración asumido en diseño representa una condición que aproximadamente el 90% de los conductores exceden cuando se requiere parar debido a un objeto inesperado. El valor de desaceleración de 3.4 m/s² está dentro de la capacidad de los conductores de mantenerse en el carril y mantener el control del vehículo sobre superficies húmedas. La distancia de visibilidad de parada también asume una altura del ojo del conductor de 1,080 mm, y una altura de objeto de 600 mm (Fuente: ITE, Traffic Engineering handbook,
2010), lo que es representativo de la altura del pasajero de auto liviano, aunque consideraciones no explícitas son dadas a los caminos en los modelos de distancia de visibilidad de parada, los conductores de camiones tiene alturas del ojo mayores que los conductores de autos. Los conductores de camiones tienen mejores líneas de vista vertical que los conductores de autos .
Por esta razón, los modelos de distancia de visibilidad de parada para camiones no son usados en diseños geométricos. Así que es deseable usar valores mayores que los mínimos de distancia de visibilidad de parada para minimizar el riesgo. Cuando se conduce en una pendiente, es apropiado calcular la distancia de frenado del modelo de la distancia de visibilidad de parada usando la siguiente ecuación:
V= Velocidad de diseño (km/h) a= desaceleración (3.4 m/s²) G= pendiente, medida en porcentaje En pendiente cuesta arriba la distancia de frenado es mas corta que en terreno a nivel horizontal. En pendiente cuesta abajo la distancia de frenado será mayor que en el terreno a nivel horizontal.
Se ha considerado que la velocidad del vehículo es constante durante el tiempo de reacción. Además, se ha supuesto que el vehículo se detiene por la sola aplicación de los frenos, despreciando la inercia de las partes móviles, las resistencias internas, la resistencia al rodamiento, la resistencia del aire y la variación en la eficiencia de los frenos. Velocidad Proyecto km/h 30 40 50 60 70 80 90 100 110
Velocidad Desaceleración Marcha m²/sg km/h 27 35 43 50 58 65 72 80 87
3,4 3,4 3,4 3,4 3,4 3,4 3,4 3,4 3,4
Reacción tiempo de distancia seg. m. 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5
Pendiente %
27,13 38,38 51,09 63,43 78,9 93,64 109,5 129,01 147,29
1 1,5 -1 -1,5 1 2 -1 1 -1
Distancia de frenado
DISTANCIA DE VISIBILIDAD
1,02 1,74 2,45 3,26 4,72 6,1 6,87 8,98 10,03
28,15 40,12 53,54 66,69 83,62 99,74 116,37 137,99 157,32
m
Velocidad de marcha = Distancia de reacción; DVP = 0.278Vt + 0.039 V²/a Distancia de frenado = Las distancia de visibilidad de parada de la tabla se calcularon de acuerdo a las características de operación de los vehículos ligeros.
Evidentemente los camiones, especialmente los grandes y pesados, requieren mayores distancias de visibilidad de parada que un vehículo ligero, cuando circula a la misma velocidad. Sin embargo, en la operación esta diferencia se compensa, por que en los camiones el conductor está situado a una altura tal, que ve el obstáculo antes que el automovilista y dispone de mayor tiempo para frenar; además, su velocidad es casi siempre menor a la del automóvil. Estos dos factores explican la razón de que no se consideren separadamente distancias de visibilidad de parada, para vehículos ligeros y vehículos pesados. En casi todos los caminos, una tangente en pendiente es recorrida por los vehículos en ambas direcciones; sin embargo, la distancia de visibilidad es diferente en cada dirección, particularmente en terrero en lomerío. Por lo general, todas las tangentes en pendiente tienen mayor distancia de visibilidad en el sentido descendente que en el ascendente, por lo cual, la corrección a la distancia de visibilidad de parada por efecto de la pendiente, se efectúa más o menos automáticamente.
DISTANCIA DE VELOCIDAD DE REBASE
Se dice que un tramo de carretera tiene distancia de visibilidad de rebase, cuando la distancia de visibilidad en ese tramo es suficiente para que el conductor de un vehículo pueda adelantar a otro que circula por el mismo carril, sin peligro de interferir con un tercer vehículo que venga en sentido contrario y se haga visible al iniciarse la maniobra. La distancia de visibilidad de rebase se aplica a carreteras de dos carriles, en carreteras de cuatro o más carriles, la maniobra de rebase se efectúa en carriles con la misma dirección de tránsito, por lo que no hay peligro de interferir con el tránsito de sentido opuesto; las maniobras de rebase que requieran cruzar el eje de un camino de cuatro o más carriles sin faja separadora central, son tan peligrosas que no deben permitirse.
En pendientes descendentes fuertes, la distancia de visibilidad de rebase generalmente es menor que en terreno plano, puesto que el vehículo que va a rebasar puede acelerar más rápidamente y reducir el tiempo de maniobra; los vehículos rebasados generalmente son pesados y normalmente evitan acelerar en pendientes descendentes para un mejor control del vehículo, facilitando así que sea rebasado. En pendientes ascendentes fuertes, la distancia de visibilidad de rebase es mayor que en terreno plano, debido a la reducción en el poder de aceleración de los vehículos que van a rebasar y a la mayor velocidad de los vehículos que vienen en sentido opuesto; esto queda compensado en parte por la baja velocidad del vehículo que se quiere rebasar. Sin embargo, si se quiere que la maniobra de rebase se efectúe con gran seguridad distancia de visibilidad de rebase debe ser mayor que en terreno plano; a la fecha no hay un criterio establecido para calcular este aumento, pero el proyectista debe reconocer que estos aumentos son deseables.
Para definir la distancia mínima de visibilidad de rebase, la AASHO efectuó estudios que permitieron formular algunas hipótesis sobre el comportamiento de los conductores en las maniobras de rebase; estas hipótesis son: 1.
El vehículo que va a ser rebasado circula a velocidad uniforme, de magnitud semejante a la que adoptan los conductores en caminos con volúmenes de tránsito intermedios.
2.
El vehículo que va a rebasar alcanza al vehículo que va a ser rebasado y circulan a la misma velocidad, hasta que inicia la maniobra de rebase.
3.
Cuando se llega al tramo de rebase, el conductor del vehículo que va a rebasar después de un tiempo para percibir la nueva condición, reacciona acelerando su vehículo para iniciar el rebase.
4.
El rebase se realiza bajo lo que puede llamarse maniobra de arranque demorado y retorno apresurado, pues cuando se ocupa el carril izquierdo para iniciar el rebase, se presenta un vehículo en sentido contrario con igual velocidad que el vehículo que rebasa. Aunque el rebase se realiza acelerando durante la maniobra, se considera que la velocidad del vehículo que rebasa mientras ocupa el carril izquierdo, es constante y tiene un valor de 15 Km/h mayor que la del vehículo rebasado.
5. Cuando el vehículo que rebasa regresa a su carril, hay suficiente distancia entre él y el vehículo que viene en sentido contrario, para lo cual se considera que el vehículo que viene en sentido contrario, viaja a la misma velocidad que el vehículo que está rebasando, y la distancia que recorre es de dos tercios de a distancia que ocupa el vehículo que rebasa en el carril izquierdo. Aplicando estas cinco hipótesis, la longitud de visibilidad de rebase mínima, para carretera de dos carriles queda determinada por la suma de las siguientes distancias: d1= distancia recorrida durante el tiempo de percepción reacción y durante la aceleración inicial. d2= distancia recorrida durante la operación de rebase. d3= distancia entre el vehículo que pasa, al terminar la operación y el vehículo que viene en sentido opuesto. d4.= dist. recorrida por el vehículo que viene en lado opuesto es igual a Distancia d1: Esta distancia depende de los siguientes factores, tiempo de percepción reacción y tiempo para llevar el vehículo desde su velocidad forzada a la posición de rebase.
La distancia recorrida durante estos tiempos es: Durante el tiempo de percepción-reacción
siendo: v= velocidad promedio del vehículo que rebasa. m= diferencia de velocidad entre el vehículo que rebase y el que es rebasado. t1= tiempo en recorrer la distancia d1 Durante el tiempo de aceleración
Siendo la aceleración promedio.
Combinando estas dos expresiones, se obtiene que la distancia recorrida de este lapso es:
Utilizando el sistema métrico y expresando a en Km/hora por segundo a V y m en Km/hora se obtiene d en metros con la siguiente expresión:
Distancia d2: Es la recorrida durante la operación rebasamiento.
Como la distancia d 4 es igual a los 2/3 d 2 entonces
Distancia d3 es la distancia que debe existir entre el vehículo que rebasa y el vehículo que viene en sentido contrario, al final de la maniobra, su longitud es variable de acuerdo con las pruebas e investigaciones realizadas por la AASHTO se las divide en cuatro grupos de velocidades que varían entre 48 y 64, 64 y 8O, 80 y 96, 96 y 112 Kilómetros por hora lo que nos da distancias 30,55,76 y 91, respectivamente. En base a los datos del cuadro mostrado a continuación, se establece el gráfico, en el que se indica la variación de la distancia e visibilidad para rebasamiento en función de la velocidad estando esta variación representada por la siguiente ecuación equivalente. Dr= 9.54 V- 218 (30
ELEMENTOS DE LA DISTANCIA DE VISIBILIDAD PARA REBASAMIENTO EN CONDICIONES DE SEGURIDAD PARA CARRETERAS DE DOS CARRILES Grupo de velocidades - Kph
48-64
64-80
80-96 96-112
Velocidad Promedio para rebasamiento - kph 56,00
70,00
84,00
99,00
Maniobra inical: a = aceleración promedio - kph/seg. t1 = tiempo - seg.
2,24 3,60
2,29 4,00
2,35 4,30
2,40 4,50
44
66
88
112
9,30
10,00
10,70
11,30
d2 = distancia recorrida - m.
145
196
251
313
Vehículo Opuesto: d3 = distancia recorrida - m.
97
131
168
209
d4 = distancia libre entre el vehículo rebasnate y el vehiuclo opuesto - m
30
55
76
91
316
448
583
725
d1 = distancia recorrida - m. Ocupación del carril del lado izquierdo: t2 = tiempo - seg.
Distancia de visibilidad para rebasamiento m. dr = d1 + d2 + d3 + d4
Fuente: A Policy on Geometric Design of Highways and Streets, AASHTO Green book, 1994. D1.-Distancia recorrida durante el tiempo de reacción y durante la aceleración inicial hasta el punto en donde el vehículo que rebasa invade el carril izquierdo. D2.-Distancia recorrida por el vehículo que rebasa desde que invade el carril izquierdo hasta que regresa a su carril. D3.-Distancia entre el vehículo que rebasa al terminar su maniobra y el vehículo que viene en sentido opuesto. D4.- Distancia recorrida por el vehículo que viene en sentido opuesto.
Fuente: A Policy on Geometric Design of Highways and Streets, AASHTO Green book, 1994.
Para medir la distancia de visibilidad se considera la altura de los ojos del conductor sobre el pavimento de 1.08 m, para medir la distancia de visibilidad de parada, la altura del objeto que debe ver el conductor, es de O. 60 m. Para medir la distancia de visibilidad de rebase, se fijó una altura de objeto de 1.08 m, con la cual se cubre la altura de la mayoría de los automóviles.
DISTANCIA DE VISIBILIDAD EN CURVAS HORIZONTALES En las curvas horizontales, la altura del objeto no es un factor determinante en la distancia de visibilidad de parada. Cuando existe un obstáculo lateral, si el paramento del obstáculo es vertical, todos los objetos de cualquier altura sobre la superficie del camino, se pueden ver a la misma distancia. Cuando el obstáculo es el talud de un corte, la distancia de visibilidad se ve afectada por la altura del objeto, pero este efecto es tan pequeño para el rango de alturas considerado que podría despreciarse. Para ser consistentes con lo expresado anteriormente, la altura del ojo debe considerarse a 1.08 m sobre el pavimento y la altura del objeto a 0.15m en los cortes, la visual es tangente al talud del corte a una altura de O.60m o 1.20m, según se trate de analizar la distancia de visibilidad de parada o la de rebase. (Fuente: A Policy on
Geometric Design of Highways and Streets, AASHTO) En la Figura 5.23 se ilustra la razón para proyectar de tal manera que los obstáculos estén lo suficientemente alejados de la orilla de la calzada. Esa distancia al obstáculo lateral puede calcularse fácilmente.
Llamemos: a= Ancho de calzada en tangente (m) A= Ampliación de la calzada en curva (m) R1=Radio de la trayectoria del conductor (m) m= Distancia del obstáculo al eje de la trayectoria del conductor (m) P= Distancia del obstáculo a la orilla de la calzada(m). D= Distancia de visibilidad de parada o de rebase (m). De la Figura 5.23 puede establecerse:
PERO: Sustituyendo en la primera ecuación el valor
EN DONDE:
y desarrollando en serie el coseno:
En las curvas del alineamiento horizontal que parcial o totalmente queden alojadas en corte o que tengan obstáculos en su parte interior que limiten la distancia de visibilidad, debe tenerse presente que esa distancia sea cuando menos equivalente a la distancia de visibilidad de parada. Si las curvas no cumplen con ese requisito deberán tomarse las providencias necesarias para satisfacerlo ya sea recortando o abatiendo el talud del lado interior de la curva, modificando el grado de curvatura o eliminando el obstáculo.
Fuente: ITE, Traffic Engineering handbook
Fuente: MUTCD
