VELOCIDAD DE PUNTO PRACTICA N° 3
RAMIRO JOSE MENDOZA VERGARA ERIKA LUCIA MERCADO PESTANA DANIEL EDUARDO RUIZ PEREZ PEDRO FERNANDO ROQUE MILLAN
UNIVERSIDAD DE SUCRE FACULTAD DE INGENIERIA DEPARTAMENTO DE INGENIERIA CIVIL VIAS II SINCELEJO-SUCRE 2011
VELOCIDAD DE PUNTO PRACTICA N° 3
RAMIRO JOSE MENDOZA VERGARA ERIKA LUCIA MERCADO PESTANA DANIEL EDUARDO RUIZ PEREZ PEDRO FERNANDO ROQUE MILLAN
FERNANDO JOVE ING. CIVIL
UNIVERSIDAD DE SUCRE FACULTAD DE INGENIERIA DEPARTAMENTO DE INGENIERIA CIVIL VIAS II SINCELEJO-SUCRE 2011
INTRODUCCION
La presente investigación se refiere al estudio de la velocidad de punto, que sirve para estimar la distribución de vehículos en una corriente de tráfico, en una localización particular en una carretera como es el caso de la calle 38 (doble calzada), en la ciudad de Sincelejo. El uso más frecuente de este estudio es el de determinar la necesidad de diversos dispositivos para el control de tráfico, tales como señales preventivas, señales de restricción de velocidad y zonificación de la velocidad. Uno de los principales intereses por el cual se realizó esta investigación fue profundizar desde la parte vial la temática empleada. Asimismo, mostrar estadísticas del tráfico que circula por cierta carretera y analizar cada uno de los parámetros obtenidos. Para realizar esta investigación fue necesario trasladarnos a la vía destinada para tal fin e implementar un formato donde se registraron las velocidades de una muestra de vehículos en tramo específico, empleado el método del cronometro. La muestra se conformo por distintos medios de transporte (automóviles, camiones, buses). Durante la investigación no se presentaron obstáculos que impidieran la realización de la misma, teniendo en cuenta que se conto con los instrumentos y herramientas necesarias y al mismo tiempo se tomaron encuentra medidas de seguridad.
OBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL:
Determinar la distribución de velocidades de punto de un gran número de vehículos a través de una sección vial de tal manera que le tamaño de la muestra no sea inferior a cien.
OBJETIVOS ESPECIFICOS
Conocer la utilidad de cada uno de los distintos tipos de velocidad.
Familiarizarnos con la terminología que manejan la temática velocidad de punto.
Realizar una interpretación significativa de los datos y de los tipos de vehículos que circulan por esta carretera
Determinar las velocidades de recorrido para cada vehículo
JUSTIFICACION Esta investigación es fundamentalmente importante pues a través de la velocidad se puede medir la calidad de operación de los vehículos en un sistema de transporte. En el desarrollo de la práctica los más beneficiados son quienes la llevan a cabo, pues permite a quienes la realizan adquirir la experiencia necesaria para desarrollar la temática en el campo y al mismo tiempo analizar el comportamiento del flujo vehicular.
PROCEDIEMIENTOS
PROCEDIMIENTO DE OFICINA: Método empleado: EL del cronometro.
Se selecciono la vía sobre la cual se llevaría a cabo el estudio.
Dentro de la sección seleccionada, se realizaron dos marcas sobre el pavimento separadas una distancia de 50m.
Se seleccionaron vehículos al azar y se les registro el tiempo utilizado para recoger la distancia seleccionada. El tiempo se tomo hasta las centésimas de segundo. Este paso re repitió 100 veces.
Toma del tiempo: Para determinar el tiempo del recorrido un observador se coloco sobre una de las marcas e hizo una señal con un pañuelo en el momento
en que las llantas
delanteras del vehículo tocaran la marca inicial, otro observador acciono el cronometro una vez recibida la señal y registro el tiempo hasta que el mismo vehículo tocara con sus llantas delanteras la otra marca sobre el pavimento.
PROCEDIMIENTO DE OFICINA:
Se calculo la velocidad de punto de cada vehículo V: Velocidad
D: Distancia T: Tiempo
Luego se procedió a calcular los siguientes parámetros para describir las características de la velocidad.
Velocidad promedio fi: Numero de observaciones en cada grupo de velocidad. ui: Valor medido para el i-esimo de velocidad. N: numero de valores observados.
Para datos no agrupados se emplea la siguiente fórmula:
Velocidad mediana: Corresponde a la velocidad para el valor a la mitad de una serie de velocidades en el sitio clasificadas en orden ascendente.
Velocidad modal: Corresponde al valor de la velocidad que ocurre con más frecuencia en una muestra de velocidades en el sitio.
i-ésimo percentil de velocidad en el sitio: Es el valor de la velocidad en el sitio, por debajo del cual los i porcentaje de los vehículos viajan; por ejemplo, la velocidad del punto del 85 % es la velocidad debajo de la cual 85 por ciento de los vehículos viajan y sobre cuál viajan 15% de los vehículos
Desviación estándar de las velocidades: En donde, S: Desviación estándar ū: Media
aritmética
uj: j-ésima observación N: Numero de observaciones Para el caso de datos de velocidad agrupados, se tiene: En donde, ui: Valor medio de velocidad de la clase i fi: Frecuencia de velocidad de la clase i
Se determino los percentiles para obtener la medida de la calidad del flujo, la velocidad de operación, la de diseño circulación.
y la velocidad mínima de
DATOS EN CAMPO #
Tiempo (s)
Vel (m/s)
Vel (KPH)
33
3,78
13,23
48
1
3,42
14,62
53
34
2,42
20,66
74
2
3,37
14,84
53
35
2,81
17,79
64
3
2,82
17,73
64
36
2,61
19,16
69
4
2,99
16,72
60
37
1,79
27,93
101
5
2,58
19,38
70
38
3,16
15,82
57
6
3,32
15,06
54
39
4,55
10,99
40
7
2,7
18,52
67
40
2,19
22,83
82
8
2,33
21,46
77
41
3,59
13,93
50
9
4,14
12,08
43
42
2,74
18,25
66
10
3,38
14,79
53
43
2,98
16,78
60
11
2,66
18,80
68
44
3,75
13,33
48
12
3,14
15,92
57
45
3,49
14,33
52
13
2,92
17,12
62
46
4,39
11,39
41
14
2,98
16,78
60
47
3,26
15,34
55
15
3,7
13,51
49
48
3,13
15,97
58
16
2,38
21,01
76
49
3,13
15,97
58
17
3,88
12,89
46
50
4,05
12,35
44
18
1,72
29,07
105
51
3,6
13,89
50
19
3,6
13,89
50
52
2,66
18,80
68
20
2,61
19,16
69
53
3,65
13,70
49
21
3,16
15,82
57
54
2,85
17,54
63
22
3,02
16,56
60
55
3,47
14,41
52
23
2,42
20,66
74
56
3,22
15,53
56
24
3,85
12,99
47
57
4,1
12,20
44
25
2,36
21,19
76
58
3,5
14,29
51
26
4,11
12,17
44
59
3,36
14,88
54
27
3,21
15,58
56
60
3,14
15,92
57
28
4,78
10,46
38
61
2,76
18,12
65
29
2,24
22,32
80
62
2,19
22,83
82
30
2,23
22,42
81
63
3,28
15,24
55
31
3,72
13,44
48
64
3,19
15,67
56
32
3,07
16,29
59
65
2,88
17,36
63
66
3,1
16,13
58
85
2,99
16,72
60
67
2,91
17,18
62
86
4,64
10,78
39
68
2,41
20,75
75
87
4,7
10,64
38
69
2,86
17,48
63
88
2,46
20,33
73
70
2,54
19,69
71
89
3,81
13,12
47
71
4,75
10,53
38
90
3,52
14,20
51
72
3,22
15,53
56
91
3,32
15,06
54
73
2,3
21,74
78
92
3,2
15,63
56
74
2,5
20,00
72
93
4,79
10,44
38
75
3,25
15,38
55
94
2,23
22,42
81
76
3,56
14,04
51
95
3,08
16,23
58
77
3,41
14,66
53
96
2,27
22,03
79
78
4,65
10,75
39
97
2,82
17,73
64
79
5,83
8,58
31
98
2,49
20,08
72
80
2,62
19,08
69
99
2,95
16,95
61
81
3,74
13,37
48
100
2,66
18,80
68
82
3,67
13,62
49
83
2,68
18,66
67
84
4,31
11,60
42
CALCULOS Y RESULTADO
Rango
R= Xmax – Xmin R= 82 – 38 R= 44 KPH
Numero de intervalos
Se escogió un número de intervalo de 8, teniendo en cuenta que se tomo una muestra de 100 vehículos.
Amplitud
A= R/N° intervalos A= 44/8 =6
Tabla
Intervalo
ui
fi
fi%
F
F%
fiui
(ui-ū)²
ui²
fiui²
35-40,9
38
7
7,216
7
7,216
266
317,5524
1444
10108
41-46,9
44
7
7,216
14
14,433
308
139,7124
1936
13552
47-52,9
50
17
17,526
31
31,959
850
33,8724
2500
42500
53-58,9
56
23
23,711
54
55,670
1288
0,0324
3136
72128
59-64,9
62
15
15,464
69
71,134
930
38,1924
3844
57660
65-70,9
68
11
11,340
80
82,474
748
148,3524
4624
50864
71-76,9
74
9
9,278
89
91,753
666
330,5124
5476
49284
77-82,9
80
8
8,247
97
100
640
584,6724
6400
51200
97
100
5696
1592,8992
347296
Histograma de frecuencia 25
20 a v i t a l e 15 r a i c n e 10 u c e r F
5
0 38
44
50
56
62
68
74
80
Velocidad (KPH)
Poligono de frecuencias 25
) 20 % ( a v i t 15 a l e r a i c n 10 e u c e r F
5
0 0
10
20
30
40
50
Velocidadad (KPH)
60
70
80
90
Ojiva porcentual 120 100
) % (
a 80 t u l o s b a 60 a i c n e 40 u c e r F
20 0 0
10
20
30
40
50
60
70
Velocidada (KPH)
ANÁLISIS ESTADÍSTICO DE LOS VALORES DE POSICIÓN
Velocidad promedio
ū=
ū=
58,72 KPH
80
90
Velocidad mediana Vmedia= 54KPH
Velocidad modal V = 56 KPH
ANÁLISIS ESTADÍSTICO DE LOS VALORES DE DISPERSIÓ
S=
Desviación estándar
S= 11,55 KPH
e=
Error
√
e= 1,17
ANÁLISIS ESTADÍSTICO DE LOS VALORES DE POSICIÓN Y DISPERSIÓN
Percentil 85
Corresponde al valor de la velocidad en la ojiva porcentual cuando la frecuencia acumulada relativa vale 85 %. En este caso el percentil 85 es de aproximadamente 72 km/h
Percentil 15
Corresponde al valor de la velocidad en la ojiva porcentual cuando la frecuencia acumulada relativa vale 15 %. En este caso el percentil 15 es de aproximadamente 42 km/h .
Percentil 50
Corresponde al valor de la velocidad en la ojiva porcentual cuando la frecuencia acumulada relativa vale 50 %. En este caso el percentil 50 es de aproximadamente 54 km/h
Percentil 98
Corresponde al valor de la velocidad en la ojiva porcentual cuando la frecuencia acumulada relativa vale 98 %. En este caso el percentil 85 es de aproximadamente 78 km/h
PREGUNTAS REFERENTES A LA PRÁCTICA.
1. ¿Cuáles son las principales aplicaciones que tiene un estudio de velocidad de punto? 2. ¿Qué se puede inferir al tomar la muestra durante un periodo de hora pico y otro periodo de baja demanda? 3. ¿Cómo se comporta la velocidad de operación de los vehículos durante un día domingo que es de baja demanda y un día viernes (Alta demanda)? 4. ¿Cuál es la diferencia que se puede establecer entre la velocidad media espacial y la media temporal? 5. ¿De qué manera se puede aplicar un estudio de velocidad de punto para un diseño geométrico de una carretera? 6. ¿Qué soporte nos puede ofrecer el estudio de velocidad de punto para la señalización de una carretera o un tramo de esta?
SOLUCION AL CUESTIONARIO
1. Las características de velocidades de punto son usadas en muchas actividades de la ingeniería de tránsito, entre las cuales se encuentran:
Tendencias de velocidades: Se determinan mediante la recolección de datos a través de muestreos periódicos en lugares seleccionados. Pueden ser especificadas por tipo de vehículos.
Lugares con problemas de velocidad: Mediante un estudio de velocidades es posible determinar si ellas son muy altas y si las quejas recibida, a este respecto, son justas.
Planeación de la operación del tránsito, regulación y control: la magnitud en la dispersión de las velocidades afecta tanto la capacidad como la seguridad, ya que todos los vehículos no viajan a la misma velocidad. De allí que, si todos los vehículos viajaran a igual velocidad, la capacidad seria máxima y los accidentes serian minimizados. Dentro de la operación de transito, una distribución de velocidades es usada para:
Establecer límites de velocidad, tanto máxima como mínima; determinar las velocidades seguras en curvas horizontales y en aproximaciones a intersecciones; establecer longitudes de zonas de rebase prohibido; proveer información relativa sobre cuál debe ser el lugar apropiado para ubicar las señales de tránsito; localizar y definir tiempos de los semáforos; analizar zonas de protección para peatones en escuelas, colegios y universidades.
Análisis de accidentes: determinación de la relación existente entre la velocidad y los accidentes, que pueda ser utilizada para tomar medidas correctivas.
Estudios de antes y después: para evaluar el efecto de algún cambio en los controles o condiciones existentes.
Proyecto geométrico: debido a que el proyecto geométrico usa velocidades uniformes, es importante evaluar los efectos de las distribuciones de las velocidades reales en las características del proyecto. En este sentido, están directamente relacionados con la velocidad y varían apreciablemente con ella, los elementos geométricos tales como la longitud de los carriles de cambio de velocidad, la curvatura, el peralte, las distancia de visibilidad, etc.
2. Al tomar una muestra de velocidades en un hora pico se puede inferir que las velocidades que se registren serán menores a las que se tomen en una hora de baja demanda, teniendo en cuenta que en hora pico los vehículos manejan bajas tasas de velocidades al presentarse congestiones y demoras, lo que no sucede en caso contrario en donde los vehículos circulan a altas velocidades. 3. La velocidad de operación es la velocidad de desplazamiento que pueden lograr los usuarios en una carretera con una velocidad de diseño dada, bajo las condiciones prevalecientes del tránsito y grado de relación de esta con otras vías y con las propiedades adyacentes. Si el transito y la interferencia son bajas como sucede un día domingo, la velocidad de operación puede llegar a ser muy similar a la velocidad de diseño. A medida que el transito crece como se da un día viernes, la interferencia entre vehículos aumenta tendiendo a bajar la velocidad de operación del conjunto. 4.
La diferencia entre la velocidad media espacial y la velocidad media temporal, puede entenderse mejor si se visualiza un tramo de carretera en estudio como el que se muestra en la parte superior. Una muestra de velocidades de punto tomada al final del tramo durante un periodo de tiempo finito, tiende a incluir algunos vehículos más veloces que aun no habían entrado al tramo al inicio del estudio, y a su vez tiende a excluir algunos vehículos lentos que estaban dentro del tramo cuando se empezó a tomar la muestra. Sin embargo, una fotografía aérea incluirá todos los vehículos que se encuentran dentro del tramo de carretera en el momento de la exposición y no otros. Por lo tanto de acuerdo a lo anteriormente expuesto, cuando las velocidades de los vehículos no son iguales, la velocidad media temporal es siempre mayor que la velocidad media espacial. 5. A través del estudio de velocidad se puede determinar la velocidad de diseño, la cual condiciona las principales características de la carretera, tales como curvatura, peralte y distancia de visibilidad, de las cuales depende la operación segura y cómoda de los vehículos. Se debe considerar como longitud mínima de un tramo la distancia correspondiente a dos kilómetros, y entre tramos sucesivos no se deben presentar diferencias en las velocidades de diseño superiores a los 20 km/h. La selección de la velocidad de diseño depende de la importancia o categoría de la futura carretera, de los volúmenes de tránsito que va a mover, de la configuración topográfica del terreno, de los usos de la tierra, del servicio que se requiere ofrecer, de las consideraciones ambientales, de la homogeneidad a lo largo de la carretera, de las facilidades de acceso (control de accesos), de la disponibilidad de recursos económicos y de las facilidades de financiamiento. 6. El soporte que nos ofrece es el de determinar el efecto o la necesidad de diversos dispositivos para el control de trafico, tales como señales preventivas, señales restrictivas de velocidad.
ANALISIS DE RESULTADOS
De los resultados obtenidos se pueden analizar los siguientes aspectos:
La velocidad por debajo de la cual viajan el 85 por ciento de los vehículos y por encima del 15 por ciento es de aproximadamente 72KPH, la cual resulto ser la máxima velocidad segura y cómoda a la que deciden circulan los conductores en condiciones similares a las de la medición. La velocidad promedio de los vehículos que están atravesando el tramo de vía estudiado es de 54 KPH, pese a que las condiciones actuales de la vía permite el desarrollo de velocidades más altas.
En la realización del estudio se tomo una muestra de 100 vehículos, pero se descartaron 3 velocidades por estar fuera del rango de velocidades más comunes. Este estudio arrojo un error de 1,17% La amplitud registra la magnitud del ancho del rango de velocidades observadas, esta fue de 44 KPH, lo que quiere decir que el vehículo más lento de todos era conducido 44KPH por debajo de la velocidad que adopto el conductor más rápido.
La curva conocida como ojiva porcentual, nos indica el porcentaje de vehículos viajando a, o por debajo de determinada velocidad. Por lo que es de suma importancia graficar.
CONCLUSIONES
La velocidad que presentaron la mayoría de los vehículos al hacer el aforo fue de 56KPH, que corresponde a 5 observaciones.
La velocidad máxima que adopto el 50% de los conductores fue de 54KPH.
El 85% de los conductores eligen viajar a 72KPH.
Solo el 15% de los conductores lleva una velocidad igual o inferior a 42KPH. Cuando se miden velocidades puntuales no interesa la velocidad de los vehículos que se observan específicamente, sino la velocidad representativa del total de vehículos que pasaron por un punto y que van a pasar mientras las condiciones no cambien significativamente, es decir de la población de vehículos. La variación entre las distintas aproximadamente 3,97KPH.
velocidades
observadas
fue
de
Los estudios de velocidad de punto para un tramo específico de una vía, sirven para determinar las características de la velocidad en dicho tramo bajo las condiciones atmosféricas y de tráfico al momento de realizar dicho estudio. Las velocidades agrupadas en un tiempo y espacio dados, presentan un coeficiente de dispersión alto, por lo que pueden representarse mediante una distribución normal de velocidades que es lo que mejor se acomoda al tipo de datos.
BIBLIOGRAFIA
Garber Nicholas, Hoel Lester. Ingenieria de transito y carretera. Tercera edición, Thomson. http://www.bvsde.paho.org/bvsacd/cd51/tomo12norma.pdf
