Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas Facultad de Construcciones Departamento de Ingeniería Civil Determinación de los factores de equivalencia vehicular en las principales carreteras rurales de dos carriles que acceden a la ciudad de Santa Clara Trabajo de diploma presentado en opción al Título de Ingeniero Civil Autor: Ariel Curbelo López Tutor: Dr. Ing. René García Depestre Santa Clara 2017 I PENSAMIENTO El trabajo es una necesidad, un premio en algunos casos, un instrumento de educación y formación en otros, pero jamás un castigo. Ernesto Che Guevara II DEDICATORIA A mis padres, porque sin ellos no habría sido posible llegar hasta aquí. III AGRADECIMIENTOS A toda mi familia, por el apoyo y la atención que me han dedicado durante mi vida de estudiante. A mis amigos y compañeros de aula, porque siempre estuvieron presentes en los momentos más difíciles y me ayudaron a levantarme cuando lo necesité. A mi tutor, por sus sabios consejos durante la confección del presente trabajo de diploma. A Dinora y a los compañeros del Centro Provincial de Ingeniería de Tránsito en Villa Clara, por su apoyo constante durante la realización del presente trabajo de diploma. A los profesores de la Facultad de Construcciones que de una forma u otra contribuyeron a mi formación como ingeniero civil. IV RESUMEN En Cuba existe una gran variedad de vehículos que circulan por la red vial, lo que equivale a decir que el tráfico es heterogéneo, esto trae como consecuencia que los estudios de ingeniería de tránsito sean más complejos. El presente trabajo de diploma tiene como finalidad determinar los factores de equivalencia vehicular en las principales carreteras rurales de dos carriles que acceden a la ciudad de Santa Clara, para lograr la homogeneización del tránsito. Luego de la revisión bibliográfica a nivel internacional y nacional sobre los factores equivalentes para los diferentes tipos de vehículos, se plantea una metodología para la determinación de los factores equivalentes según el método basado en la velocidad y el área proyectada de los vehículos, a partir de la clasificación vehicular propuesta por el Centro Provincial de Ingeniería de Tránsito en Villa Clara. Como resultados se obtienen los factores para cada carretera seleccionada y para todas las carreteras rurales de dos carriles que acceden a Santa Clara, se establecen diferencias y similitudes con los valores indicados en la NC: 53-118-1984 y se demuestra la influencia de los nuevos factores en los estudios de ingeniería del tránsito. Palabras claves: Vehículos, factores equivalentes, carreteras rurales, tránsito. V ABSTRACT In Cuba there are a great variety of vehicles hat circulate in the road network, which is the equivalent to say that traffic is heterogeneous, as result traffic engineering studies are more complex. The purpose of this diploma work is to determine the factors of vehicular equivalency in the main rural roads of two lanes that access to the city of Santa Clara, to achieve the homogenization of traffic. After the international and national bibliographic review on the equivalent factors for the different types of vehicles, a methodology is proposed for the determination of the equivalent factors according to the method based on the speed and the projected area of the vehicles, starting from the vehicle classification proposed by the Provincial Center of Traffic Engineering in Villa Clara. As results, the factors for each selected road are obtained and for all two-lane rural roads that access Santa Clara, differences and similarities are established with the values indicated in NC: 53-118-1984 and the transit's influence of the new factors in the engineering studies is demonstrated. Keywords: Vehicles, equivalent factors, rural roads, transit. VI ÍNDICE INTRODUCCIÓN .............................................................................................................. 1 CAPÍTULO I. ESTADO DEL CONOCIMIENTO SOBRE LOS FACTORES DE EQUIVALENCIA VEHICULAR EN INGENIERÍA DE TRÁNSITO ...................................... 8 1.1 Clasificación de las carreteras rurales ................................................................ 8 1.2 Características y tipos de vehículos en diferentes países ....................................... 9 1.2.1 Información básica sobre la geometría de los vehículos .................................15 1.3 Factores equivalentes usados en el mundo .......................................................16 1.4 Métodos para determinar los factores equivalentes ...........................................19 1.4.1 Método basado en las demoras (Cunagin & Messer, 1983) ............................22 1.4.2 Método basado en el intervalo de tiempo (Krammes & Crowley, 1986) ...........22 1.4.3 Método basado en tasas de flujo y densidades (St John & Glauz, 1976) ........23 1.4.4 Método basado en la impedancia de la tasa de flujo (Huber, 1982) ................23 1.4.5 Método basado en la velocidad y el área proyectada de los vehículos (Chandra & Sikdar, 2000) ........................................................................................................24 CAPÍTULO II. METODOLOGÍA PARA LA DETERMINACIÓN DE LOS FACTORES EQUIVALENTES .............................................................................................................26 2.1 Generalidades de la metodología para la determinación de los factores equivalentes .................................................................................................................26 2.2 Clasificación de las carreteras rurales de dos carriles que acceden a la ciudad de Santa Clara .............................................................................................................26 2.3 Selección de las principales carreteras rurales de dos carriles que acceden a la ciudad de Santa Clara..................................................................................................28 2.4 Agrupación de los vehículos por categorías.......................................................29 2.5 Selección de la cantidad de vehículos para cada categoría para la determinación de los factores equivalentes .........................................................................................29 2.5.1 Aforos vehiculares durante la hora pico ...........................................................29 2.5.2 Selección de la muestra de vehículos para cada categoría .............................33 2.6 Determinación de la velocidad de cada categoría en función de los vehículos que agrupa en las carreteras seleccionadas ................................................................33 2.7 Determinación de las dimensiones de las diferentes categorías de vehículos ...36 2.8 Determinación de los factores equivalentes para cada categoría ......................36 2.9 Análisis de los resultados obtenidos ..................................................................37 CAPÍTULO III. APLICACIÓN DE LA METODOLOGÍA Y ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS ...........................................................................................39 3.1 Clasificación de las carreteras rurales de dos carriles que acceden a la ciudad de Santa Clara .............................................................................................................39 3.2 Selección de las principales carreteras rurales de dos carriles que acceden a la ciudad de Santa Clara..................................................................................................40 VII 3.3 Agrupación de los vehículos por categorías.......................................................40 3.4 Selección de la cantidad de vehículos para cada categoría para la determinación de los factores equivalentes .........................................................................................41 3.5 Determinación de la velocidad de cada categoría en función de los vehículos que agrupa en las carreteras seleccionadas ................................................................43 3.6 Determinación de las dimensiones de las diferentes categorías de vehículos ...43 3.7 Determinación de los factores equivalentes para cada categoría ......................45 3.8 Análisis de los resultados obtenidos ..................................................................53 3.8.1 Comparación de los factores equivalentes determinados con los contemplados en la NC: 53-118-1984 ......................................................................53 3.8.2 Influencia de los factores equivalentes determinados en los estudios de ingeniería de tránsito ................................................................................................54 3.8.3 Particularidades de los factores de equivalencia vehicular ..............................55 CONCLUSIONES GENERALES .....................................................................................58 RECOMENDACIONES ....................................................................................................59 BIBLIOGRAFÍA ................................................................................................................60 ANEXOS ..........................................................................................................................62 Anexo 1. Aforos vehiculares.........................................................................................62 Anexo 2. Estudios de velocidad ...................................................................................65 Anexo 3. Determinación de la muestra ........................................................................70 Anexo 4. Determinación de los factores equivalentes ..................................................70 Anexo 5. Ficheros del programa Statgraphics ..............................................................70 INTRODUCCIÓN 1 INTRODUCCIÓN El vehículo merece ser reconocido como uno de los grandes avances en la historia de la humanidad, fue fundamental para el desarrollo de la industria y en general para el ser humano, pero es preciso destacar que esto fue posible gracias a la aparición de la rueda. Con la invención de la rueda, probablemente en Mesopotamia (Asia Menor), hace unos 5000 años, se originó la necesidad de superficies de rodamiento más lisas que alojasen el incipiente tránsito (carretas de cuatro ruedas, que datan de 3000 años a.C, fueron encontradas en la “Tumba de la Reina”, en las ruinas de la Ciudad de Ur, en Mesopotamia) (Johnson, 2004). El automóvil lo inventó Karl Friedrich Benz en la ciudad alemana de Mannheim en 1886. Poco después, otros pioneros como Gottlieb Daimler y Wilhelm Maybach presentaron a su vez sus modelos. A finales del año 1898 comenzó a circular por La Habana el primer automóvil, que solo alcanzaba 10 km/h (Albentosa Rodríguez, Echevarría Izquierdo, Castro González, González Linton, & Grau Pérez, 2006). A pesar que las últimas décadas del siglo XIX ven la aparición del automóvil, puede afirmarse que el vehículo de motor de combustión interna en la forma que se conoce actualmente, nació con el siglo XX (Spíndola & Grisales, 1994). La última década del siglo XX trajo consigo un fuerte incremento de la cantidad de automóviles en circulación, así como de su uso para los más variados propósitos, incluyendo los viajes al lugar de trabajo y al de estudio y al transporte de mercancías con lo que se presiona significativamente la red vial (Bull & Thomson, 2002). En el año 2013 existían en el mundo más de 1,1 mil millones de automóviles (Kogan, 2014). La variedad de los vehículos se manifiesta según su geometría y la función que cumplen en la sociedad. De forma general se clasifican en ligeros y pesados, para el transporte de personas y de cargas. Además de los ómnibus, solo destinados al transporte de personas, existen otras clasificaciones como ciclos, motos y equipos especializados para labores constructivas y agrícolas. Dado el incremento constante de vehículos en el mundo, aparece la congestión en las vías y esto genera nuevos estudios de tránsito, necesarios por la diversidad de vehículos y para estos estudios es imprescindible llevar cada vehículo a una misma unidad de referencia para su posterior análisis. En las ciudades latinoamericanas, la evolución de los ingresos de los residentes y de los precios de los automóviles usados, hace que la propiedad de un vehículo automotor deje https://www.ecured.cu/1886 https://www.ecured.cu/1898 INTRODUCCIÓN 2 de ser un sueño inalcanzable y se transforme en un hecho consumado para muchas familias, por lo que el aumento de la tasa de motorización es un fenómeno que se repite en casi toda América Latina y ha permitido a la clase media, cosechar uno de los frutos más importantes del avance tecnológico del siglo XX (Bull & Thomson, 2002). En Cuba esta situación de incremento del parque vehicular se manifiesta de manera similar a América Latina. Según el Centro Provincial de Registro de Vehículos en Villa Clara, el país cuenta con un total de 634 685 vehículos, de estos 350 860 pertenecen al sector privado y 283 825 pertenecen al sector estatal. La red vial en Cuba para el transporte automotor tiene una extensión de 52 202 km, de los cuales 17 212 km corresponden a carreteras pavimentadas, para una densidad de 0,55 km de vías pavimentadas por cada km2 de superficie. La red incluye 654 km de autopistas y 400 km de otras vías expresas multicarriles (García, 2016). Según Arasay Peraza, en el caso particular de la red viaria de la provincia de Villa Clara, esta es de 6 643,14 km, la clasificación de la misma según el patronato se puede apreciar en la tabla 1. Tabla 1. Longitud de las vías de interés nacional, provincial, municipal y específico TIPO DE VÍAS LONGITUD (km) PORCENTAJE Vías de interés nacional 1 064,49 16,02 Vías de interés provincial 0 0 Vías de interés municipal 2 581,33 38,86 Vías de interés específico 2 997,32 45,12 Total 6 643,14 100 Fuente: (García, 2016). Según datos ofrecidos por el Centro Provincial de Registro de Vehículos en Villa Clara, esta provincia cuenta con un parque vehicular compuesto por 41 306 vehículos, divididos en 17 211 pertenecientes al sector estatal y 24 095 al sector privado. Se ubica como la tercera provincia del país con mayor cantidad de vehículos, lo que representa el 6,5% del total nacional. El aumento del parque vehicular y la variedad de vehículos que existen en la actualidad en Cuba afectan de forma directa el análisis de las variables operacionales del tránsito. Estos parámetros son fundamentales en estudios vinculados con la ingeniería de tránsito donde se realiza la conversión de vehículos mixtos a la unidad de automóvil equivalente, para lograr la homogeneización del flujo vehicular. INTRODUCCIÓN 3 El término "automóvil equivalente" se introdujo por primera vez en 1965 en el Highway Capacity Manual (HCM), para explicar el efecto de camiones y autobuses en la corriente del tráfico (Shalini & Kumar, 2014). Las equivalencias vehiculares se usan para homogeneizar el tránsito a estudiar, con el objetivo de relacionar en los análisis una única unidad de referencia. Estos factores de equivalencia vehicular se establecen según el propósito del análisis, por ejemplo si se trata del diseño de pavimentos, diseño de estacionamientos, cálculo de capacidad o de nivel de servicio, además, se considera el efecto que produce en la operación, las características de la vía (ancho de carril y/o berma, pendiente, radio de giro, superficie de rodadura, etc.), el control del tránsito, la composición vehicular, las características del conductor y del entorno de la infraestructura que se analiza. Es preciso destacar que el tipo de vía, ya sea rural o urbana, influye en la determinación de los factores equivalentes, dadas sus diferencias en las características geométricas y en los volúmenes de tránsito que son capaces de almacenar (Yarce Marín, 2015). Un estudio realizado en las ciudades de Lima y Santiago de Chile en relación a la congestión del tránsito urbano muestra que algunos vehículos generan más congestión que otros. En la ingeniería de tránsito cada tipo de vehículo tiene asignada una equivalencia en una unidad de vehículos de pasajeros denominada pcu (passenger car unit). Un automóvil tiene una equivalencia de un pcu, y los demás vehículos una equivalencia que corresponde a su influencia perturbadora sobre el flujo de tránsito, o el espacio vial que efectivamente ocupan, en comparación con la de un automóvil. Normalmente, se considera que un ómnibus tiene una equivalencia aproximada de tres pcu y un camión, una equivalencia de dos pcu (Bull & Thomson, 2002). Los factores empleados en Cuba son los que recomiendan la NC: 53-118-1984 (Métodos de cálculo de las capacidades, volúmenes y niveles de servicio en Cuba). El valor del factor equivalente para un vehículo no es constante, varía en función del tráfico y las condiciones de la carretera y los valores de esta norma fueron determinados para las condiciones del tránsito de los Estados Unidos, las que difieren de las condiciones cubanas, por lo que la norma está obsoleta y es necesaria la determinación de los factores equivalentes para los vehículos que circulan en la actualidad en Cuba. La presente investigación va dirigida a la determinación de los factores de equivalencia para los vehículos que circulan en la actualidad en las principales carreteras rurales de dos carriles que acceden a la ciudad de Santa Clara y en este caso se toman los vehículos ligeros como la unidad de referencia. INTRODUCCIÓN 4 Una vía rural está compuesta por carreteras y caminos para fines de tránsito de vehículos y peatones, incluyendo el área dentro de la faja de emplazamiento, encontrándose por lo general, fuera de los perímetros urbanos ("NC 753:2010 (Carreteras-Vías Rurales- Clasificación Funcional," 2010). A partir de la necesidad de la presente investigación para los estudios de ingeniería de tránsito en Cuba, dado que la NC: 53-118-1984 está obsoleta en cuanto a la determinación de los factores equivalentes, se plantea el siguiente problema científico: ¿En qué medida los factores de equivalencia vehicular determinados para los vehículos que circulan en la actualidad en las principales carreteras rurales de dos carriles que acceden a la ciudad de Santa Clara, varían con respecto a los contemplados en la NC: 53-118-1984 y cómo influyen en los estudios de ingeniería de tránsito? El objeto de estudio de la investigación son los factores de equivalencia vehicular y el campo de estudio son las principales carreteras rurales de dos carriles que acceden a la ciudad de Santa Clara. Objetivo general:  Determinar los factores de equivalencia vehicular en las principales carreteras rurales de dos carriles que acceden a la ciudad de Santa Clara. Objetivos específicos: 1. Efectuar una revisión bibliográfica, relacionada a estudios de factores de equivalencia vehicular en el tránsito. 2. Definir una metodología de trabajo, para la determinación de los factores de equivalencia vehicular en las principales carreteras rurales de dos carriles que acceden a la ciudad de Santa Clara. 3. Seleccionar las principales carreteras, para realizar aforos vehiculares durante los horarios de máxima demanda, así como estudios de velocidad para las diferentes categorías vehiculares. 4. Analizar los resultados obtenidos, mediante la comparación de los nuevos factores equivalentes con los existentes en la NC: 53-118-1984 y su incidencia en los estudios de ingeniería de tránsito. Hipótesis: La determinación de los factores de equivalencia para los vehículos que circulan en la actualidad en las principales carreteras rurales de dos carriles que acceden a la ciudad de Santa Clara, influye en los estudios de ingeniería de tránsito. INTRODUCCIÓN 5 Tareas científicas: 1. Búsqueda, revisión y análisis de la bibliografía y planteamiento del problema científico de la investigación. 2. Selección de las principales carreteras rurales de dos carriles que acceden a Santa Clara, para utilizarlas de muestra en la investigación. 3. Realización de aforos vehiculares en los horarios de máxima demanda en las carreteras seleccionadas. 4. Ejecución de los estudios de velocidad en las carreteras seleccionadas. 5. Cálculo de los factores equivalentes por el método basado en la velocidad y el área proyectada de los vehículos. 6. Análisis de los resultados, a través de la comparación de los factores equivalentes calculados con los existentes en la NC: 53-118-1984 y su incidencia en los estudios de ingeniería de tránsito. 7. Confección del trabajo final y defensa del mismo. La novedad científica del presente estudio está en la determinación de factores de equivalencia para los vehículos en vías rurales de dos carriles, los que se utilizan en los trabajos ingeniería de tránsito para lograr la homogeneidad del tráfico vehicular, lo que permite realizar estudios y análisis del tránsito más cercanos a la realidad. El aporte práctico de la investigación radica en que está destinada a la determinación de factores de equivalencia vehicular en vías rurales de dos carriles, dado que estos son fundamentales para el diseño de pavimentos, cálculo de capacidad o de nivel de servicio y otras determinaciones necesarias en los análisis del tránsito. Los factores equivalentes son los encargados de homogeneizar los diferentes vehículos en trabajos que involucren volúmenes de tránsito. El presente trabajo de diploma sirve como antecedente para nuevos estudios en carreteras rurales de dos carriles en Cuba y los resultados obtenidos se trasladan al Centro Provincial de Ingeniería de Tránsito en Villa Clara para futuras investigaciones en la provincia. Durante la investigación se utilizan diferentes métodos, seleccionados y aplicados sobre la base del método materialista dialéctico, algunos de estos métodos son: Métodos teóricos:  Inductivo - deductivo, se irá de lo universal, el estudio de factores de equivalencia vehicular en las carreteras rurales de dos carriles, a lo particular, la aplicación en las principales carreteras rurales de dos carriles que acceden a la ciudad de Santa Clara y se pasará nuevamente a lo universal para arribar a conclusiones. INTRODUCCIÓN 6  Histórico - lógico, para apreciar los avances en los estudios sobre factores de equivalencia vehicular en carreteras rurales de dos carriles y su aplicación en la provincia de Villa Clara.  Analítico - sintético, para determinar aspectos comunes y distintivos en los enfoques metodológicos estudiados sobre los factores equivalentes para los diferentes vehículos en el tránsito.  Sistémico - estructural, para analizar la investigación como parte de un sistema que interactúa directamente con el análisis del tránsito en las carreteras rurales de dos carriles. Métodos empíricos:  Análisis de documentos, que permiten analizar y tomar como teoría los conocimientos existentes sobre los factores de equivalencia vehicular en estudios de tránsito. Métodos matemáticos y estadísticos:  Determinación de los factores de equivalencia vehicular mediante aforos vehiculares y estudios de velocidad y posteriormente comparar los resultados obtenidos con los factores contemplados en la NC: 53-118-1984, mediante el uso del Microsoft Office Excel y de métodos estadísticos (la media aritmética, la mediana y la moda). Estructura de la investigación: La estructura está confeccionada en función de la metodología de la presente investigación y se desglosa de la siguiente forma:  Resumen.  Introducción.  Desarrollo: Capítulo I: Estado del conocimiento sobre los factores de equivalencia vehicular en ingeniería de tránsito En este capítulo se realiza una revisión bibliográfica a nivel internacional y nacional en busca de los antecedentes y el estado actual del conocimiento sobre los factores de equivalencia vehicular usados en ingeniería de tránsito. Además se presentan para el mundo y para Cuba, la clasificación de las carreteras rurales, los diferentes tipos de INTRODUCCIÓN 7 vehículos, los factores equivalentes utilizados en estudios de tránsito y los métodos que se aplican para la determinación de los factores equivalentes. Capítulo II: Metodología para la determinación de los factores equivalentes El capítulo plantea de forma detallada, los pasos a seguir para la determinación de los factores equivalentes según el método basado en la velocidad y el área proyectada de los vehículos en las principales carreteras rurales de dos carriles que acceden a Santa Clara a partir de la clasificación vehicular propuesta por el Centro Provincial de Ingeniería de Tránsito en Villa Clara. Capítulo III: Análisis de los resultados obtenidos. En el presente capítulo se desarrollan cada uno de los puntos de la metodología para la determinación de los factores equivalentes expuesta en el capítulo II. Además se analizan los valores de los factores de equivalencia vehicular obtenidos, se comparan con los establecidos en la NC: 53-118-1984, se analiza la influencia de los nuevos factores equivalentes en estudios de ingeniería de tránsito y en otros estudios que requieran volumen de vehículos y se arriba a conclusiones.  Conclusiones.  Recomendaciones.  Referencias bibliográficas.  Anexos. CAPÍTULO I 8 CAPÍTULO I. ESTADO DEL CONOCIMIENTO SOBRE LOS FACTORES DE EQUIVALENCIA VEHICULAR EN INGENIERÍA DE TRÁNSITO En este capítulo se realiza una revisión bibliográfica a nivel internacional y nacional en busca de los antecedentes y el estado actual del conocimiento sobre los factores de equivalencia vehicular usados en ingeniería de tránsito. Además se presentan para el mundo y para Cuba, la clasificación de las carreteras rurales, los diferentes tipos de vehículos, los factores equivalentes utilizados en estudios de tránsito y los métodos que se aplican para la determinación de los factores equivalentes. 1.1 Clasificación de las carreteras rurales Las carreteras rurales, en dependencia de cada país, generalmente son aquellas que permiten el tránsito de vehículos entre ciudades, pueblos y regiones económicas, siempre fuera de los límites de las urbanizaciones. Un ejemplo de la clasificación de las carreteras rurales a nivel mundial se refleja en Perú, donde, a partir del Manual de Diseño Geométrico de Carreteras (2001), dentro de la clasificación de la Red Vial Nacional según su función, las carreteras rurales son las siguientes:  Red Vial Primaria o Red Vial Nacional, que está conformada por carreteras que unen las principales ciudades de la nación con puertos y fronteras.  Red Vial Terciaria o Red Vecinal, que está compuesta por caminos troncales vecinales que unen pequeñas poblaciones (Montoya, 2005). En Cuba, según la NC 753:2010 (Carreteras-Vías Rurales-Clasificación Funcional) una vía rural está compuesta por carreteras y caminos para fines de tránsito de vehículos y peatones, incluyendo el área dentro de la faja de emplazamiento, encontrándose por lo general, fuera de los perímetros urbanos. A partir de la NC 753:2010 las vías rurales, según la función que realizan se clasifican en:  Vías expresas: Carreteras arteriales multicarriles divididas en dos sentidos de circulación. Proporcionan una vinculación directa entre la capital del país y el resto de las capitales provinciales. CAPÍTULO I 9  Arterias principales: Son vías de dos carriles no divididas y dos sentidos de circulación y al igual que las vías expresas proporcionan una vinculación directa entre la capital del país y el resto de las capitales provinciales.  Arterias menores: Son vías de dos carriles no divididas y dos sentidos de circulación, sin control de accesos y sirven directamente a los terrenos colindantes. Dentro del sistema arterial, son las vías de menos intensidades de tránsito. Sirven al movimiento de tránsito entre dos y más provincias.  Colectoras: Son vías de dos carriles no divididas y dos sentidos de circulación. Generalmente prestan servicios a los viajes intermunicipales y en ocasiones a los interprovinciales.  Locales: Son vías de dos carriles no divididas y dos sentidos de circulación. Constituyen una red ramificada, pero más bien de importancia en el municipio o localidad. 1.2 Características y tipos de vehículos en diferentes países Cada país clasifica los vehículos según las características y disposiciones del Ministerio del Transporte. La mayoría de las clasificaciones dependen de la cantidad de ruedas que posee el vehículo y la función que cumplen en la sociedad, ya sea para el transporte de pasajeros o para el transporte de mercancías y combinaciones especiales para actividades específicas. Algunos ejemplos de estas clasificaciones se aprecian en las tablas 1.1, 1.2, 1.3 y 1.4. Tabla 1.1. Clasificación vehicular según MERCOSUR Categoría Descripción Categoría L Vehículo automotor con menos de cuatro ruedas. Categoría M Vehículo automotor que tiene por lo menos cuatro ruedas o que tiene tres ruedas cuando el peso máximo excede 1 tonelada métrica y es utilizado para el transporte de pasajeros. Categoría N Vehículo automotor que tenga por lo menos cuatro ruedas o que tenga tres ruedas cuando el peso máximo excede 1 tonelada métrica, y que se utilice para transporte de carga. Categoría O Acoplados (incluyendo los semi-acoplados). Para propósitos específicos Grúas, vehículos para industrias, vehículos para publicidad, etc. Fuente: ("MERCOSUR/GMC/RES Nº 35/94 - ANEXO: Reglamento Armonizado. Clasificación de Vehículos," 2016). CAPÍTULO I 10 Aunque la clasificación dada por MERCOSUR en la tabla 1.1 incluye a los países de Ecuador y Bolivia, estos muestran particularidades en la clasificación vehicular, las que se muestran a continuación:  La categoría M, en Ecuador incluye solo los vehículos automotores de cuatro ruedas o más, diseñados y construidos para el transporte de pasajeros, mientras que la clasificación según MERCOSUR destaca que el vehículo tiene que tener por lo menos cuatro ruedas o tres ruedas y el peso máximo exceda 1 tonelada métrica.  En Bolivia, el Servicio Nacional de Caminos (S.N.C.), no agrupa los vehículos de la misma forma que la clasificación adoptada por MERCOSUR, sino que se agrupan en cuatro grandes grupos: vehículos livianos, vehículos comerciales, automóviles de mayores dimensiones y camiones de mayores dimensiones y vehículos comerciales articulados. En las tablas 1.2 y 1.3 se presentan las clasificaciones en Ecuador y Bolivia. Tabla 1.2. Clasificación vehicular en Ecuador Categoría Descripción Categoría L Vehículos automotores con menos de cuatro ruedas. Categoría M Vehículos automotores de cuatro ruedas o más, diseñados y construidos para el transporte de pasajeros. Categoría N Vehículos automotores de cuatro ruedas o más, diseñados y construidos para el transporte de mercancías. Categoría O Remolques (incluidos semirremolques). Combinaciones especiales Realizan una función específica, para la cual requieren carrocerías y/o equipos especiales. Fuente: ("Norma Técnica Ecuatoriana NTE INEN 2656:2012," 2012). Tabla 1.3. Clasificación vehicular en Bolivia Categoría Descripción VP Vehículos livianos como automóviles, camionetas, vagonetas, minibuses, etc. CO Vehículos comerciales de dos ejes, comprenden a camiones y autobuses comerciales, normalmente de dos ejes y seis ruedas. O Automóviles de mayores dimensiones, y camiones de mayores dimensiones. Los autobuses empleados generalmente para viajes de largas distancias y turismo. Estos vehículos son de mayor longitud que los CO y pueden contar con tres ejes. SR Vehículo comercial articulado, compuesto normalmente de una unidad tractora y un semirremolque o remolque de dos ejes o más. Fuente: (Johnson, 2004). CAPÍTULO I 11 La tabla 1.4 muestra la clasificación en España, donde se destaca la presencia de dos categorías L, que incluyen los vehículos de motor de menos de cuatro ruedas y los cuadriciclos. Además en la clasificación se destaca la presencia de vehículos asimilables a otras categorías como el caso de los vehículos de turismo y se especifican los tipos de vehículos para labores agrícolas y para labores constructivas y de servicio. Tabla 1.4. Clasificación vehicular en España Categoría Descripción Categoría M Vehículos de motor destinados al transporte de personas y que tengan por lo menos cuatro ruedas. Categoría N Vehículos de motor destinados al transporte de mercancías que tengan por lo menos cuatro ruedas. Categoría O Remolques (incluidos los semirremolques). Categoría L Vehículos de motor con menos de cuatro ruedas. Categoría L Vehículos de motor de dos o tres ruedas, gemelas o no, y cuadriciclos, destinados a circular por carretera, así como sus componentes o unidades técnicas. Categoría T Tractores agrícolas: Vehículos especiales de dos o más ejes concebidos y construidos para arrastrar, empujar, llevar o accionar, maquinaria o remolques agrícolas. Otros vehículos asimilables a los M1 Derivado de turismo, vehículo mixto adaptable, auto-caravana. Otros vehículos asimilables a los de dos o tres ruedas y cuadriciclos Quads o ATV: Vehículo especial de cuatro o más ruedas fabricado para usos específicos muy concretos, con utilización fundamentalmente fuera de carretera. Vehículos agrícolas (excepto tractores) Motocultor, portador, tractocarro, remolque agrícola, máquina agrícola automotriz, máquina agrícola remolcada. Vehículos de obras y servicios Tractor de obras, máquina de obras automotriz, máquina de obras remolcada, tractor de servicios, máquina de servicios automotriz, máquina de servicios remolcada. Fuente: ("Directiva 70/156/CEE y 92/61/CEE o el Real Decreto 2140/85," 1985). En Cuba existe una gran diversidad de vehículos, en el parque vehicular se encuentran vehículos modernos importados de países desarrollados así como autos americanos muy antiguos. Dados los cambios en el tránsito cubano, por la recuperación y modernización del transporte, el crecimiento de la circulación de vehículos y peatones en las vías, en el año 2010 se aprueba por la Asamblea Nacional de Poder Popular, la Ley No 109, Código de Seguridad Vial, la clasificación vehicular según esta ley se muestra en la tabla 1.5. CAPÍTULO I 12 Tabla 1.5. Clasificación vehicular en Cuba Categoría Descripción Automóvil ligero Vehículo de motor cuyo peso neto no exceda los 3 500 kilogramos. Automóvil pesado Vehículo de motor cuyo peso neto exceda de 3 500 kilogramos. Camión Vehículo de motor destinado al transporte de carga, cuyo peso máximo autorizado excede las 3,5 toneladas o 3 500 kilogramos. Ciclo Vehículo de por lo menos dos ruedas, movido por el esfuerzo muscular de las personas que lo conducen mediante pedales o manivelas. Ciclomotor Vehículo de por lo menos dos ruedas con motor térmico de cilindrada inferior a 50 centímetros cúbicos o con motor eléctrico de potencia no superior a 1 000 watt y una velocidad máxima por construcción hasta 50 kilómetros por hora. Cuña de tracción Vehículo de motor destinado al arrastre de un semirremolque, no preparado para llevar carga por sí mismo. Microbús Automóvil destinado al transporte de personas, cuyo número de asientos es mayor que ocho y no excede de dieciséis, sin contar el del conductor. Motocicleta Vehículo de dos o tres ruedas, provisto de motor de propulsión con una cilindrada superior a 50 centímetros cúbicos o pueda desarrollar una velocidad superior a los 50 kilómetros por hora por construcción. Ómnibus Vehículo destinado a transportar pasajeros, cuyo número de asientos exceda de dieciséis sin contar el del conductor. Remolque Vehículo sin motor arrastrado por un vehículo de motor. Remolque ligero Remolque cuyo peso máximo autorizado no exceda de 750 kilogramos. Semirremolque Vehículo construido para ser acoplado a otro vehículo tractor o cuña, de tal manera que una parte sustancial de su peso y carga queden soportados por este último. Sidecar Aditamento de una sola rueda acoplado a una motocicleta. Tractor Vehículo especial de motor, con dos o más ejes, que arrastra o empuja máquinas, aperos, remolques u otros vehículos. Vehículo de tracción animal Vehículo arrastrado o tirado por animales. Vehículo todo terreno Automóvil particularmente diseñado para transitar por todo tipo de terreno, el cual puede tener tracción en dos o más ruedas. Fuente: ("Ley No 109 Código de Seguridad Vial en Cuba," 2010). La clasificación cubana según la Ley No 109, Código de Seguridad Vial, se distingue de las analizadas por no agrupar los tipos de vehículos, sino que muestra cada uno con sus características fundamentales. En la clasificación se destacan los vehículos de tracción animal a diferencia de los países analizados anteriormente. Según el Centro Provincial de Registro de Vehículos en Villa Clara, el país cuenta con un total de 634 685 vehículos, de estos 350 860 pertenecen al sector privado y 283 825 pertenecen al sector estatal. En la figura 1.1 se observa que La Habana cuenta con la mayor cantidad de vehículos, con un total de 203 353, lo que representa el 32% del total CAPÍTULO I 13 general. Por su parte, Villa Clara posee 41 306 vehículos y es la tercera provincia de mayor cantidad del país, con un 6,5% del total general. Figura 1.1 Distribución de la cantidad de vehículos por provincias Fuente: Centro Provincial de Registro de Vehículos en Villa Clara La cantidad de vehículos en Cuba se ha incrementado con el transcurso de los años, como consecuencia del desarrollo a nivel mundial. Según el Centro Provincial de Registro de Vehículos en Villa Clara, la provincia después de 1959 ha incrementado de forma intermitente el parque vehicular, donde se destaca la década de los años 80, en la que se incorporaron un total de 18 307 vehículos, como se muestra en la figura 1.2. Figura 1.2 Aumento de la cantidad de vehículos por años en Villa Clara Fuente: Centro Provincial de Registro de Vehículos en Villa Clara CAPÍTULO I 14 Según datos del Centro Provincial de Registro de Vehículos en Villa Clara, esta provincia cuenta con 17 401 motos, lo que representa el 42,1% del total del parque general de vehículos. La figura 1.3 muestra la cantidad de vehículos para cada una de las clasificaciones vehiculares. Figura 1.3 Parque general de vehículos en Villa Clara Fuente: Centro Provincial de Registro de Vehículos en Villa Clara Estas categorías de vehículos, el Centro Provincial de Ingeniería de Tránsito en Villa Clara, las agrupa en función del peso de los vehículos y otras consideraciones en cuanto a la geometría y a la función que realizan, para los diferentes estudios de tránsito que en este centro se ejecutan. La tabla 1.6 muestra estas categorías. Tabla 1.6. Categorías según el Centro Provincial de Ingeniería de Tránsito Categoría Vehículos que incluye Ligeros Autos, microbús (menos de 16 asientos), jeeps, paneles y camionetas. Pesados Camiones, arrastres, cuñas, remolques y semirremolques. Ómnibus (Más de 16 asientos) Motos Ciclomotores y motorinas. Ciclos Bicicletas y triciclos. Equipos especializados Tractores y equipos de la construcción (grúas, cargadores, etc.) Vehículos de tracción animal (Vehículos arrastrados o tirados por animales) Fuente: Elaboración propia En la figura 1.4 aparecen las categorías anteriores según el Centro Provincial de Ingeniería de Tránsito y la cantidad correspondiente a la provincia de Villa Clara. Aquí se destaca que a pesar de que las categorías de ligeros y pesados incluyen una serie de CAPÍTULO I 15 vehículos que se presentaron de forma individual en la figura 1.3, la mayor cantidad continúa en poder de la categoría de motos. Figura 1.4 Parque de vehículos en Villa Clara según la clasificación del Centro Provincial de Ingeniería de Tránsito Fuente: Centro Provincial de Registro de Vehículos en Villa Clara 1.2.1 Información básica sobre la geometría de los vehículos En Bolivia, en el año 2004, dentro de la clasificación vehicular dada a conocer por el Servicio Nacional de Caminos (SNC), se exponen las principales características geométricas de los vehículos, dentro de las que se incluyen (ancho, largo y radio mínimo de la rueda), como se muestra en la tabla 1.7. Tabla 1.7. Datos básicos de vehículos tipo Características del vehículo Automóviles Autobuses y camiones Autobuses interurbanos Camión semirremolque Ancho total (m) 2,10 2,60 2,60 2,60 Largo total (m) 5,80 9,40 12,20 16,80 Radio mínimo de la rueda externa delantera (m) 7,30 12,80 12,80 13,70 Radio mínimo de la rueda interna trasera (m) 4,70 8,70 7,10 6,00 Fuente: (Johnson, 2004). El estudio “Estimating capacity and vehicle equivalent unit by motorcycles at road segments in urban road”, establece valores físicos de la geometría en dependencia del CAPÍTULO I 16 tipo de vehículo para destacar la importancia de estas dimensiones en estudios de tránsito con características de tráfico heterogéneo. Estos datos se reflejan en la tabla 1.8. Tabla 1.8. Las Categorías del vehículo y sus tamaños Tipo de vehículo Longitud Ancho Área rectangular Ciclo 1,90 0,45 0,86 Motocicleta 1,87 0,64 1,20 Automóvil 3,72 1,44 5,36 Microbús 6,10 2,10 12,81 Autobús 10,10 2,43 24,54 Fuente: (Nguyen Cao, Sano, Tu, & Van Anh, 2007). A diferencia de estos países, en Cuba se establece en el artículo 103 de la Ley No 109, Código de Seguridad Vial, como ancho máximo 2,60 m, altura máxima 4,00 m y la longitud máxima para vehículos rígidos 15,00 m y para articulados 18,00 m. No se conoce que existan las dimensiones de los vehículos para cada clasificación. 1.3 Factores equivalentes usados en el mundo Los países en desarrollo tienen una gran variación en las características estáticas y dinámicas de los diferentes tipos de tráfico. Para lograr la uniformidad en los análisis del tránsito son indispensables los factores equivalentes, que convierten los vehículos en una unidad común. A nivel internacional se han realizado estudios que determinan estos factores a partir de las características del tránsito y de la infraestructura vial que presentan estos países. Estos estudios se muestran a continuación: Para la India en el año 2001, se tiene la investigación: India Infrastructure Report recomendada por el IRC (Indian Roads Congress), donde se ilustran valores de moto- equivalencia, sin embargo este reporte no explica cómo fueron evaluados o calculados dichos factores (Yarce Marín, 2015). En la ciudad de Hanói, se registra el trabajo a cargo de (Chu Cong, et al, 2005) estudiando la velocidad, el flujo y el análisis detallado del tránsito de motocicletas, usando fórmulas matemáticas y estadísticas. Los test se realizaron con ayuda del software SPSS (Statistical Package for the Social Sciences), encontrando que la velocidad vehicular varía según las diferentes características del tránsito (Yarce Marín, 2015). En otro estudio que muestra las especificaciones de Vietnam para el diseño de vías urbanas, (Urban Roads, 2007), se plantea una medida de conversión para la CAPÍTULO I 17 homogeneización del flujo. No se obtienen los detalles de cómo fueron calculados dichos factores (Yarce Marín, 2015). En el año 2009 Chu Cong, generó una colección de datos de ocupación vial para tres vías en Hanoi, Vietnam, mediante la aplicación del software SEV (Speed Estimation from Video data), el cual ha sido desarrollado por los mismos investigadores y trabaja en función de la resolución de los píxeles, con la capacidad de utilizar múltiples repeticiones para verificar los resultados, obteniendo fórmulas que describen características dinámicas de vehículos en movimiento. Una de las características estudiadas es la ocupación vial vehicular de la motocicleta, la cual relacionan con los demás vehículos para estimar factores de equivalencia (Yarce Marín, 2015). En 2014 se presenta la estimación del PCE (Passenger Car Equivalent) por la mezcla de tráfico y condiciones de flujo que prevalecen en las intersecciones dentro de la Metrópoli de Kumasi, Ghana. Los resultados se muestran en función de la categoría del vehículo y del tipo de intersección y de la presencia o no, de la fricción originada en la orilla del camino (Obiri-Yeboah, Tuffour, & Salifu, 2014). En 2014 se realizó la estimación de factores equivalentes, utilizando el tráfico heterogéneo que prevalece en las arterias de la ciudad de Karachi, Pakistán (Adnan, 2014). En Perú, en el año 2005, para demostrar la influencia de los camiones y los autobuses en la capacidad vial se destacan los factores equivalentes en función de los tipos de vehículos (Montoya, 2005). La tabla 1.9 muestra los valores de los factores equivalentes en diferentes países, los que se determinaron según las características del tránsito que prevalecen en cada país analizado o en un determinado tramo de vía. La mayoría de los países usan como unidad equivalente (el factor igual a uno) a los automóviles por ser la categoría que más circula en las carreteras donde se realiza el estudio, sin embargo naciones como la India y Vietnam utilizan las motocicletas como la unidad equivalente por la gran cantidad de vehículos de este tipo que circulan en las vías donde se realizaron los trabajos de campo. Como se puede apreciar, la determinación de los factores equivalentes se realiza para diferentes grupos de vehículos en cada uno de los países analizados. CAPÍTULO I 18 Tabla 1.9. Factores equivalentes en el mundo Categoría Factores equivalentes India (2001) Perú (2005) Vietnam (2007) Ghana (2014) Pakistán (2014) Ciclo 0,80 0,50 1,20 - - Motocicleta 1,00 1,00 1,00 - 0,25 Automóvil 2,00 1,00 4,00 1,00 1,00 Camioneta - - - - 1,50 Minibús 4,40 - 10,0 - 2,00 Ómnibus 8,00 3,00 12,0 - 2,50 Vehículo medio - 3,00 - 1,65 - Camión - 3,00 - 3,05 3,00 Tráiler - - - - 3,00 Fuente: Elaboración propia En Cuba los factores equivalentes empleados son los que recomienda la NC: 53-118- 1984 (Métodos de cálculo de las capacidades, volúmenes y niveles de servicio en Cuba). Los factores están en función del nivel de servicio y del tipo de terreno, pero en realidad dependen también de otros elementos como las características de la vía, ya sea rural o urbana y en función de esto, la velocidad de los vehículos, el flujo vehicular y la capacidad de la vía. Es preciso destacar que estos valores fueron determinados para las condiciones de los Estados Unidos. La tabla 1.10 muestra los factores equivalentes promedio para camiones y ómnibus en carreteras de múltiples carriles en función del nivel de servicio y el tipo de terreno del tramo en estudio. En el caso de los ómnibus, los factores equivalentes deben usarse solo cuando los volúmenes sean ≥ 3%. Tabla 1.10. Vehículos equivalentes promedio de pasajeros para camiones y ómnibus en carreteras de múltiples carriles Nivel de servicio Factor equivalente Terreno a nivel Terreno ondulado Terreno montañoso A Variable, uno o más camiones tienen el mismo efecto (no existen equivalencias) Desde el B hasta el E Para camiones 2 4 8 Para ómnibus 1,6 3 5 Fuente: ("NC: 53-118-1984 Métodos de cálculo de las capacidades, volúmenes y niveles de servicio en Cuba," 1984). La tabla 1.11 muestra los factores equivalentes promedio para camiones y ómnibus en carreteras de dos carriles en función del nivel de servicio y el tipo de terreno del tramo en estudio. En el caso de los ómnibus, los factores equivalentes deben usarse solo cuando los volúmenes sean ≥ 3%. CAPÍTULO I 19 Tabla 1.11. Vehículos equivalentes promedio de pasajeros para camiones y ómnibus en carreteras de dos carriles Equivalentes Nivel de servicio Factor Equivalente Terreno llano Terreno ondulado Terreno montañoso Para camiones A 3 4 7 B y C 2,5 5 10 D y E 2 5 12 Para ómnibus Todos los niveles 2 4 6 Fuente: ("NC: 53-118-1984 Métodos de cálculo de las capacidades, volúmenes y niveles de servicio en Cuba," 1984). La comparación entre los valores de los factores equivalentes en el mundo y los contemplados en Cuba según la NC: 53-118-1984 arrojan diferencias significativas. Los factores cubanos fueron determinados solo para camiones y ómnibus en dependencia del tipo de terreno, el nivel de servicio y de la cantidad de carriles que posee la carretera, mientras que en los países analizados se toman varias clasificaciones vehiculares para la determinación de los factores equivalentes, siempre en dependencia de las características del tránsito de cada país. Los valores de la norma cubana (para terrenos llanos) son similares a los determinados en el año 2014 en Pakistán, para camiones los factores oscilan alrededor de tres unidades y para ómnibus alrededor de dos unidades y en ambos casos el automóvil es el vehículo tomado como unidad de referencia. Es necesario destacar que el Centro Provincial de Ingeniería de Tránsito en Villa Clara, recoge en su Manual de Trabajo (2007), una serie de factores equivalentes para la conversión en vehículos tipo, dentro de las Normas de Semáforos, los que se muestran en la tabla 1.12. Tabla 1.12. Factores equivalentes según el Manual de Trabajo de Ingeniería de Tránsito. Tipos de vehículos Factor equivalente Motos 0,5 Autos 1,0 Camiones de hasta 6 toneladas 2,0 Ómnibus pequeños 2,0 Camiones mayores de 6 toneladas 2,5 Ómnibus grandes 2,5 Vehículos articulados 4,0 Vehículos de tracción animal 2,5 Fuente: (Manual de Trabajo. Ingeniería de Tránsito. Ministerio del Interior, 2007). 1.4 Métodos para determinar los factores equivalentes La capacidad de las vías vehiculares está en función de la relación entre volumen, velocidad y densidad. Con base en las investigaciones sobre el comportamiento del flujo CAPÍTULO I 20 vehicular, se identifican en función de la velocidad y el volumen varios estados de circulación, existiendo una relación parabólica, la cual describe condiciones de flujo libre y de capacidad, como se muestra en la figura 1.5. Figura 1.5 Relación parabólica entre la velocidad y el flujo Fuente: (Yarce Marín, 2015). El espacio efectivo de un vehículo, corresponde a la separación frontal y lateral de este respecto a los demás elementos que hay en la vía (vehículo, infraestructura o equipamiento vial). Los espacios efectivos generados por cada tipo de vehículo están en función del comportamiento de la corriente vehicular, por tal motivo, si se tienen vehículos a flujo libre se generarán brechas más grandes con velocidades altas, en comparación con el estado de congestión donde las brechas son más cortas y las velocidades son bajas. La medición de los espacios efectivos se realiza mediante la toma y procesamiento de videos de la corriente vehicular a estudiar, donde la visual debe ser lo más perpendicular posible al flujo y en buenas condiciones de luminosidad y un amplio rango de visión. (Yarce Marín, 2015). El espacio efectivo para un vehículo se define como el límite existente respecto a otros vehículos, manteniendo un estado de dependencia, este espacio permite maniobrar con respecto a la velocidad con la que se circule. Por lo tanto, esta variable depende de la velocidad del vehículo, el modo y otros vehículos adyacentes. La figura 1.6 muestra el espacio efectivo para un vehículo y en este caso se utiliza a la motocicleta como el vehículo adyacente. (Yarce Marín, 2015). CAPÍTULO I 21 Figura 1.6 Espacio efectivo de un vehículo dentro de una corriente vehicular Fuente: (Yarce Marín, 2015). Cálculo de la tasa de flujo equivalente en carreteras de dos carriles (Highway Capacity Manual, 2010) La tasa de flujo equivalente es la frecuencia a la cual pasan los vehículos por un punto o sección de una vía. La expresión (1.1) responde al cálculo de la tasa de flujo equivalente de vehículos livianos. Donde: Vp: Tasa de flujo equivalente de vehículos livianos para el período pico de 15 minutos V: Demanda de volumen para una hora pico completa (vehículos/hora) PHF: Factor de hora pico N: Número de carriles fhv: Factor de ajuste para vehículos pesados fp: Factor de ajuste según el tipo de conductor En el cálculo del factor de ajuste para vehículos pesados (fhv), según la expresión (1.2), se utilizan los factores equivalentes para camiones, ómnibus y vehículos recreativos. Donde: Pt: Porcentaje de camiones en el tráfico Pr: Porcentaje de vehículos recreativos en el tráfico Pb: Porcentaje de autobuses en el tráfico Et: Automóviles equivalentes a un camión (Tablas 3-3, 3-4, 3-5 y 3-6, (Highway Capacity Manual, 1985). (Tablas 1.1.3 y 1.1.4, (Manual de Capacidad Vial, 1991). Eb: Automóviles equivalentes a un autobús (Tablas 3-3 y 3-8, (Highway Capacity Manual, 1985). (Tablas 1.1.3 y 1.1.4, (Manual de Capacidad Vial, 1991). Er: Automóviles equivalentes a un vehículo recreativo (Tablas 3-3 y 3-7, (Highway Capacity Manual, 1985). CAPÍTULO I 22 A continuación se explican los métodos para la determinación de los factores equivalentes, los que se obtuvieron a partir del estudio “Estimation of the Passenger Car Equivalent: A Review” (Shalini & Kumar, 2014). 1.4.1 Método basado en las demoras (Cunagin & Messer, 1983) Este método estima el valor del PCE basado en la distribución de la velocidad y los volúmenes de tráfico. Utiliza la relación de demora experimentada por un automóvil de pasajeros con respecto a otros coches de pasajeros. En este método se supone que los vehículos están siempre obstaculizados por vehículos más lentos. Se obtiene a partir de la expresión (1.3). Donde: PCE: Factor de equivalencia del vehículo Dij: Demora del vehículo ligero respecto al tipo de vehículo i, bajo las condiciones j D.base: Demora del vehículo ligero con respecto al vehículo más lento 1.4.2 Método basado en el intervalo de tiempo (Krammes & Crowley, 1986) Los métodos que utilizan el concepto de tiempo o espacio se basan en que el avance es una medida del espacio ocupado por un vehículo. Este es el método más utilizado para la determinación de factores equivalentes en intersecciones señalizadas. Los resultados obtenidos son estimados y pueden llevar a errores en los valores de los factores de equivalencia. Las cuatro combinaciones son comparadas (auto-auto, auto-camión, camión-auto, camión-camión) y la distancia entre dos vehículos pesados es mayor y entre dos autos es menor. Cuando son comparadas a velocidades inferiores de 30 km/h, el caso auto- camión es mayor que camión-auto. La relación camión-auto es menor cuando la velocidad sobrepase los 30 km/h. El factor se calcula según la expresión (1.4). Donde: PCE: Factor equivalente p: Porciento de camiones h.mjk: Intervalo para las combinaciones siendo j el vehículo seguidor y k el vehículo líder Combinaciones: auto – auto, auto – camión, camión – auto, camión – camión p: Vehículos ligeros t: Camiones CAPÍTULO I 23 De forma simplificada, a partir de la sustitución de las expresiones (1.5) y (1.6) en la expresión (1.7), se obtiene el factor equivalente (Et). h.mp = h.mpt = h.mpp (1.5) h.mt = h.mtp = h.mtt (1.6) 1.4.3 Método basado en tasas de flujo y densidades (St John & Glauz, 1976) Los valores de PCE derivados del método de la densidad se basan en conceptos de tráfico homogéneo. La densidad es una medida que cuantifica la proximidad de los vehículos entre sí dentro de la corriente del tráfico e indica el grado de maniobrabilidad dentro de esta. En ingeniería de tránsito, el término flujo, es utilizado para indicar la tasa horaria equivalente de vehículos que pasan por un punto en una unidad de tiempo. El cálculo se realiza mediante la expresión (1.8). Donde: PCE: Factor equivalente qm: Flujo máximo en vehículos / hora p: Porciento de camiones qb: Flujo Básico en auto / hora 1.4.4 Método basado en la impedancia de la tasa de flujo (Huber, 1982) Sugiere un modelo para estimar los valores de PCE para vías de carriles múltiples. Los valores están en función de la relación entre volúmenes de dos corrientes en algún nivel común de impedancia. Los cálculos se desarrollan considerando una corriente de tráfico con autos y camiones (flujo mixto) y otra corriente de tráfico con autos. Los factores se determinan mediante la expresión (1.9). ( ) Donde: PCE: Factor de equivalencia vehicular de camiones en una corriente de tráfico qb: Flujo básico solo con autos qm: Flujo mixto compuesto autos y camiones p: Fracción de camiones en la corriente de tráfico CAPÍTULO I 24 Figura 1.7 Concepto de equivalencia entre una corriente de tráfico básica y mixta Fuente: (Piva, 2015) 1.4.5 Método basado en la velocidad y el área proyectada de los vehículos (Chandra & Sikdar, 2000) Este método es el más adecuado para condiciones de tránsito mixtas, en esta situación, el valor de PCE es proporcional a la relación de velocidad e inversamente proporcional a la relación de ocupación espacial con respecto al vehículo de diseño estándar. La velocidad en la expresión está en función de las condiciones de la carretera y del tráfico, el PCE disminuye para percentiles de mayor velocidad, mientras que la ocupación espacial del vehículo indica la maniobrabilidad de este con respecto a otros vehículos. El valor se determina según la expresión (1.10). En este caso la expresión responde al cálculo de los factores equivalentes, respecto al vehículo ligero, el cual se considera como la unidad equivalente. Donde: PCE: Factor equivalente Vc: Velocidad del vehículo ligero Vi: Velocidad del vehículo i Ac: Área rectangular del vehículo ligero Ai: Área rectangular del vehículo i CAPÍTULO I 25 Conclusiones parciales  En el mundo existen diferentes clasificaciones para los vehículos, las que varían según la función que realizan, la capacidad que poseen y el número de ruedas que tienen. En Cuba la clasificación vehicular según la Ley No 109, Código de Seguridad Vial, no agrupa los vehículos, sino que muestra de forma directa los tipos de vehículos que circulan en el país, incluso contiene los vehículos de tracción animal, los que no son mencionados en las clasificaciones de los demás países analizados.  Las dimensiones de los vehículos planteadas en la Ley No 109, Código de Seguridad Vial especifican de forma general los límites de alto y ancho con que pueden circular los vehículos y no puntualizan la geometría de cada clasificación vehicular.  Para lograr la uniformidad en los análisis de tránsito, son indispensables los factores equivalentes, que convierten los vehículos en una unidad común. En varios países se han realizado estudios que determinan estos factores equivalentes y Pakistán muestra los valores que más se ajustan a los planteados en la NC: 53-118-1984 (Métodos de cálculo de las capacidades, volúmenes y niveles de servicio en Cuba).  Existen diferentes métodos para la determinación de los factores equivalentes que varían en función del tráfico y las condiciones de la vía, como: el método basado en las demoras, donde se supone que los vehículos están siempre obstaculizados por vehículos más lentos; el método basado en el intervalo de tiempo, para intersecciones señalizadas; el método basado en tasas de flujo y densidades que se basan en conceptos de tráfico homogéneo; el método basado en la impedancia de la tasa de flujo para vehículos multicarriles y el método basado en la velocidad y el área proyectada de los vehículos que es el más adecuado para condiciones de tránsito mixtas.  Después de la realización de este capítulo, se demuestra que es posible la determinación de los factores de equivalencia vehicular en las principales carreteras de dos carriles que acceden a la ciudad de Santa Clara. CAPÍTULO II 26 CAPÍTULO II. METODOLOGÍA PARA LA DETERMINACIÓN DE LOS FACTORES EQUIVALENTES El capítulo plantea de forma detallada, los pasos a seguir para la determinación de los factores equivalentes según el método basado en la velocidad y el área proyectada de los vehículos en las principales carreteras rurales de dos carriles que acceden a la ciudad de Santa Clara, a partir de la clasificación vehicular propuesta por el Centro Provincial de Ingeniería de Tránsito en Villa Clara. 2.1 Generalidades de la metodología para la determinación de los factores equivalentes En este epígrafe se plantea un orden lógico de los pasos para la determinación de los factores equivalentes. 1. Clasificar las carreteras rurales de dos carriles que acceden a la ciudad de Santa Clara. 2. Seleccionar las principales carreteras rurales de dos carriles que acceden a la ciudad de Santa Clara. 3. Agrupar los vehículos por categorías. 4. Seleccionar la cantidad de vehículos para cada categoría para la determinación de los factores equivalentes.  Realizar aforos vehiculares durante la hora pico en las carreteras seleccionadas.  Seleccionar la muestra de vehículos para cada categoría. 5. Determinar la velocidad de cada categoría en función de los vehículos que agrupa, en las carreteras seleccionadas. 6. Determinar las dimensiones de las diferentes categorías de vehículos. 7. Determinar los factores equivalentes para cada categoría. 8. Análisis de los resultados obtenidos. 2.2 Clasificación de las carreteras rurales de dos carriles que acceden a la ciudad de Santa Clara CAPÍTULO II 27 En la provincia de Villa Clara existen 1 064,49 km de vías de interés nacional, 1 008,10 km de carreteras rurales de interés nacional y 905,10 km de carreteras rurales de dos carriles de interés nacional (Depestre, 2012). Según los datos anteriores, las carreteras rurales de dos carriles de interés nacional en Villa Clara representan el 85% del total de vías de interés nacional en la provincia. La clasificación de las carreteras rurales de dos carriles que acceden a Santa Clara se realiza a partir de la clasificación funcional vigente en la NC 753:2010 (Carreteras-Vías Rurales-Clasificación Funcional), donde las carreteras rurales pueden ser:  Vías expresas: -Carreteras arteriales multicarriles divididas en dos sentidos de circulación. Con control de acceso parcial o total y generalmente con paso a desnivel en las intersecciones principales. -Proporcionan una vinculación directa entre la capital del país y el resto de las capitales provinciales. -Sirven preferiblemente a los centros urbanos con población de 50 000 o más habitantes y aquellos de 20 000 o más que se encuentren al alcance de estas rutas. -Por lo general las intensidades de tránsito sobrepasan los 8 000 vehículos por día. -Sus velocidades de diseño varían entre 140 km/h y 80 km/h, en dependencia del tipo de terreno por el que se desplazan. -Son las vías de más alto volumen de tránsito y velocidad libre.  Arterias principales: -Son vías de dos carriles no divididas y dos sentidos de circulación. Por estas vías pasan altas intensidades de tránsito, alcanzando valores entre 4 000 y 8 000 vehículos por día, aunque en ocasiones estos valores pueden ser inferiores. -Sus principales servicios están dirigidos a lugares urbanos con población de 20 000 habitantes o más, pero a diferencia de las vías expresas, tienden a vincular más y prácticamente de forma directa a los centros o áreas urbanas con población de 2 000 o más habitantes. -Su velocidad de diseño varía entre 100 km/h y 50 km/h, en dependencia del tipo de terreno donde están ubicadas.  Arterias menores: -Son vías de dos carriles no divididas y dos sentidos de circulación, sin control de accesos y sirven directamente a los terrenos colindantes. CAPÍTULO II 28 -Dentro del sistema arterial, son las vías de menos intensidades de tránsito. Por lo general por ellas se desplazan intensidades de tránsito que oscilan entre 2 000 y 4 000 vehículos por día, aunque en ocasiones estas intensidades pueden ser inferiores. -Sirven al movimiento de tránsito entre dos y más provincias. Aunque no se caracteriza por ser de amplitud nacional, pueden cruzar una gran parte del país. -Sus velocidades de diseño varían entre 80 km/h y 40 km/h, en dependencia del tipo de terreno por el que discurren.  Colectoras: -Son vías de dos carriles no divididas y dos sentidos de circulación, sin control de accesos y sirven directamente a los terrenos colindantes. Por este subsistema se mueven intensidades de tránsito que se ubican entre 750 y 2 000 vehículos por día, aunque en ocasiones estas intensidades pueden ser inferiores. -Constituyen las principales ramificaciones del subsistema arterial principal y del menor. Generalmente prestan servicios a los viajes intermunicipales y en ocasiones a los interprovinciales. -Sus velocidades de diseño varían entre 60 km/h y 30 km/h, en dependencia del tipo de terreno.  Locales: -Son vías de dos carriles no divididas y dos sentidos de circulación, sin control de accesos y sirven directamente a los terrenos colindantes. Son las vías de menos intensidades de tránsito, estando sus valores por debajo de 750 vehículos por día. -Constituyen una red ramificada, pero más bien de importancia en el municipio o localidad. -Sus velocidades de diseño varían entre 50 km/h y 30 km/h, según el tipo de terreno por el que se desplace su trazado. -Por lo general sirven de manera directa a centros urbanos con población de 2 000 a 10 000 habitantes. 2.3 Selección de las principales carreteras rurales de dos carriles que acceden a la ciudad de Santa Clara La selección de las principales carreteras rurales de dos carriles que acceden a la ciudad de Santa Clara que se toman de muestra para la investigación, se realiza a partir de los resultados obtenidos en la clasificación mediante la NC 753:2010 y de criterios de gran CAPÍTULO II 29 interés para el Centro Provincial de Ingeniería de Tránsito en Villa Clara, en cuanto al funcionamiento del tránsito en la provincia. Estos elementos son:  La conectividad que ofrecen las carreteras a la ciudad y el acceso directo a la Circunvalación.  El volumen de vehículos.  La capacidad vehicular.  Los índices de accidentalidad. 2.4 Agrupación de los vehículos por categorías La Ley No 109, Código de Seguridad Vial muestra cada uno de los tipos de vehículos que circulan en Cuba. Para el presente estudio se toma la clasificación vehicular ofrecida por el Centro Provincial de Ingeniería de Tránsito en Villa Clara que agrupa los vehículos por categorías, como se expone en la tabla 1.6 del capítulo I, donde además se incluyen los tipos de vehículos para cada categoría. Las categorías son las siguientes:  Ciclos  Motos  Ligeros  Pesados  Ómnibus  Equipos especializados  Vehículos de tracción animal 2.5 Selección de la cantidad de vehículos para cada categoría para la determinación de los factores equivalentes Para la determinación de los factores equivalentes se toma una muestra de vehículos por cada categoría según la clasificación del Centro Provincial de Ingeniería de Tránsito en Villa Clara. Para esto se realizan aforos vehiculares durante la hora pico en las carreteras seleccionadas y se calcula la muestra. 2.5.1 Aforos vehiculares durante la hora pico Según el Manual de Ingeniería de Tránsito, cuando se desea conocer los volúmenes de tránsito que circulan por una vía, por parte de ella, o por un sistema de vías, se hacen estudios de tránsito. Para efectuar un estudio de volumen de tránsito se deben tener en cuenta los siguientes factores (Egues, 1985). CAPÍTULO II 30 1. Objeto de estudio e información necesaria. 2. Grado de precisión deseado y recursos disponibles. 3. Magnitud de las corrientes vehiculares. 4. Tiempo de organización del estudio. Los estudios de volúmenes de tránsito se realizan con el objetivo de obtener datos reales relacionados con el movimiento de vehículos y/o personas en la vía. Pueden realizarse en zonas muy amplias de toda la red vial o en lugares específicos como intersecciones aisladas, túneles, estaciones de peaje, etc. Las razones para realizar estos estudios son variadas y el tipo de dato así como el tiempo de duración de los mismos dependen de la aplicación que tenga la investigación. Algunos requieren determinar la composición vehicular y los movimientos direccionales, como el caso de estudio de una intersección urbana, y en otros solo se necesita conocer volúmenes totales. El aforo es la enumeración de los vehículos que pasan por uno o varios puntos de una vía o vías, clasificándolos de acuerdo con distintos criterios según el objeto del estudio. A no ser que se enumeren los vehículos de forma continua todo el año, año tras año, los aforos constituyen una toma de muestras que pueden ser desde unos pocos minutos hasta muchos meses. Conforme a los procedimientos y equipos empleados pueden distinguirse dos clases principales de aforos: manuales y con instrumentos registradores, aunque a veces también se usa el método de filmación. Se evita hacer los aforos en condiciones anormales: mal tiempo, días de fiesta, eventos deportivos importantes, a no ser que el aforo se haga para estudiar el efecto de esas condiciones especiales. Métodos para la realización de aforos  Aforos manuales Gran parte de los aforos de volúmenes de tránsito se hacen de forma manual. Hay varias razones, en primer lugar, los aforos manuales están al alcance de más ingenieros de tránsito, profesores y alumnos. En segundo lugar en aforos que duran pocas horas no vale la pena llevar, instalar y recoger equipo automático. En tercer lugar, la percepción de los aforadores humanos es siempre mucho más inteligente que la de las máquinas, por perfeccionadas que estas sean, y permite captar muchos detalles que son difíciles de obtener de forma mecánica, tales como los movimientos direccionales de los vehículos y los relacionados con la clasificación de lo que se cuenta. CAPÍTULO II 31 En los aforos se registran los vehículos que pasan, en una hoja de campo especial. Los aforadores deben colocarse en lugares donde distingan bien a los vehículos, pero sin distraer a sus conductores. La mayoría de los aforos manuales son cortos y se hacen en las horas pico, durante una o dos horas, divididas en períodos de 15 minutos. Cuando interesa conocer las variaciones diurnas de los volúmenes, los aforos se hacen de siete de la mañana a siete de la noche, período en el que se considera circula el 70% del volumen diario. Los modelos de campo pueden confeccionarse de forma que se adapten a los requerimientos del aforo. Dentro de la precisión de los estudios es importante el error estimado de la muestra:  Menos del 10% si TPD (Tránsito promedio diario) > 500 vehículos/día.  Menos del 20% si TPD < 500 vehículos/día.  Nivel de confianza del 95%.  Aforos automáticos Si se desean hacer aforos de volúmenes de más de 10 horas, el costo del personal aumenta proporcionalmente al tiempo. Entonces se deben considerar los aforos automáticos. La principal desventaja de los aforos automáticos es que, la mayoría de ellos solo proporcionan número de vehículos o ejes y no distinguen el tipo de vehículo, ni su movimiento direccional, ni los peatones, etc. Los avances tecnológicos permiten captar cada día más detalles del tránsito, automatizar más las tareas de reducción y análisis de los datos captados y reducir el tamaño del equipo para que sea más fácil de ocultar. En la actualidad se cuenta con un tipo de contador para detectar el paso de los vehículos (no sus ejes). Combina las unidades captadoras y acumuladoras en un dispositivo muy pequeño que es completamente independiente y se ubica sobre el pavimento. Puede registrar también la velocidad, tipo y longitud de los vehículos. Un programa informático reduce, analiza los datos captados y produce distintos tipos de gráficos.  Otros métodos Existen otros métodos como la filmación y cámaras virtuales, donde es posible obtener todos los movimientos direccionales que ocurran simultáneamente, por intensos que sean, utilizando un solo observador. Ofrece mayor confianza pues se pueden comprobar datos que parezcan erróneos. Se trabaja más cómodo y al abrigo de las inclemencias del tiempo. La tabla 2.1 muestra el método de aforo correcto en función de las características del estudio que se pretende realizar. CAPÍTULO II 32 Tabla 2.1. Elección del método de aforo vehicular Información Manual Automático Otras técnicas Corta duración Secciones en la vía X X Puede no resultar económico Intersección con giros X Dificultoso Clasificación por vehículos X X Conteos peatonales X No Larga duración No económico X X Fuente: Elaboración propia La hora pico o el volumen horario de máxima demanda se define como el número máximo de vehículos que pasan por un punto o sección transversal de un carril o calzada durante 60 minutos consecutivos (Egues, 1985). A partir de todo lo expuesto en relación a los métodos para estudios de volúmenes de tránsito se decide que el aforo vehicular se realiza de forma manual en las carreteras seleccionadas para el estudio. Se realiza durante la hora pico en la mañana, en el horario de 7:30 a 8:30. Se clasifican y se cuentan los vehículos en períodos de 15 minutos, a través de un modelo que recoge las categorías de los vehículos, la cantidad de vehículos que pasan y el total en cada período, como se muestra en la tabla 2.2. Tabla 2.2. Modelo para el aforo vehicular CENTRO PROVINCIAL DE INGENIERÍA DE TRÁNSITO MINISTERIO DEL INTERIOR MININT ORGANIZACIÓN DEL TRÁNSITO VOLUMEN DE VEHÍCULOS CLASIFICADOS HOJA DE CAMPO LUGAR: FECHA: TIEMPO: CHEQUEADOR: CATEGORÍAS HORA 7:30 a 7:45 7:45 a 8:00 8:00 a 8:15 8:15 a 8:30 CICLOS MOTOS DE DOS RUEDAS DE TRES RUEDAS LIGEROS PESADOS ÓMNIBUS EQUIPOS ESPECIALIZADOS VEHÍCULOS DE TRACCIÓN ANIMAL TOTAL Fuente: Elaboración propia a partir de los modelos usados en el Centro Provincial de Ingeniería de Tránsito en Villa Clara CAPÍTULO II 33 2.5.2 Selección de la muestra de vehículos para cada categoría Después de la realización de los aforos en las carreteras seleccionadas se toma el período de 15 minutos más cargado para cada carretera. Luego se selecciona la cantidad registrada para cada categoría como el tamaño de la muestra para la selección del número de vehículos a analizar en cada una de las carreteras. El cálculo del número de muestras (cantidad de vehículos para cada categoría) se realiza mediante la expresión (2.1), que es recomendable utilizar cuando se conoce el tamaño de la población. pqZNE pqNZ n 22 2   (2.1) Donde: n: número de muestras N: tamaño de la población Z: nivel de confianza (95%) p: variabilidad positiva (0,5) q: variabilidad negativa (0,5) E: precisión o error (5%) 2.6 Determinación de la velocidad de cada categoría en función de los vehículos que agrupa en las carreteras seleccionadas La velocidad se define como la relación entre el espacio recorrido por un móvil y el tiempo que ha tardado en recorrerlo, lo que se muestra en la expresión (2.2). t d V  (2.2) Donde: d: distancia recorrida (m o km) t: tiempo empleado (s o h) Existen factores que causan variaciones en las velocidades de los vehículos entre los que se pueden distinguir: los físicos, que afectan el funcionamiento de los vehículos y las percepciones del conductor; los sicológicos que modifican el comportamiento del conductor y los artificiales, que también influyen en el comportamiento del conductor. De estos factores se derivan varios elementos específicos que influyen en la velocidad de los vehículos, tales como:  Tipo de conductor.  Tipo y características de vías y vehículos. CAPÍTULO II 34  Medio ambiente y hora del día.  Interacción vehicular.  Regulación del tránsito. En las carreteras rurales es fundamental destacar el segundo elemento: tipo y características de vías y vehículos, pues en estas vías que son generalmente de circulación continua, los vehículos ligeros desarrollan mayor velocidad que los pesados, aunque los ómnibus muchas veces sobrepasan la velocidad de los ligeros. Las curvas cerradas, las distancias visibles, la calidad y el estado del pavimento, el número y ancho de los carriles, el ancho y las condiciones de los paseos son factores que influyen en la velocidad de todos los vehículos. La inclinación y longitud de las pendientes afectan también la velocidad de los vehículos, pero su efecto es mucho más pronunciado en los vehículos pesados que en los ligeros debido a la mayor relación entre el peso y la potencia. La pendiente ascendente y descendente afecta desigualmente la velocidad de los camiones, según la inclinación de esta. El efecto de las pendientes ascendentes y descendentes menores del 3% en la velocidad de camiones cargados no es apreciable. Según el Manual de Trabajo de Ingeniería de Tránsito (2007), los estudios de velocidad se realizan mediante dos medios: el enoscopio y la pistola radar. Antes de comenzar cualquiera de los métodos, es imprescindible llenar en el modelo los siguientes datos:  Lugar: Vía donde se realiza el estudio.  Fecha: El día, mes y año en que se realiza el estudio.  Hora: Hora de comienzo del estudio.  Entre: Significa entre los lugares que se realiza el estudio.  Sentido: El sentido hacia el cual se dirigen los vehículos.  Equipo usado: El medio que se usa para el estudio. A continuación se explican cada uno de los métodos para la determinación de la velocidad de los vehículos:  Método de determinación de la velocidad en un punto mediante el enoscopio. Este estudio consiste en determinar la velocidad de los vehículos en un punto o estación de la vía. Los pasos para la realización de este método son los siguientes: 1. Se realiza una inspección del lugar a fin de observar si existen obstrucciones visuales, que no existan impedimentos físicos y que exista un lugar donde puedan permanecer los chequeadores ocultos si es posible, todo para evitar que los conductores reduzcan la velocidad y continúen de forma habitual. CAPÍTULO II 35 2. Este estudio se realiza mediante el enoscopio auxiliado de una cuerda y un cronómetro. La duración será de un conteo de 120 vehículos o dos horas de conteo ininterrumpido en cualquier horario. 3. El enoscopio se sitúa a 50 m del observador en tramos rectos cuando el estudio se realiza en zonas rurales y a 30 m cuando se hace en zonas urbanas o curvas. Cuando el observador percibe la imagen de un vehículo en el espejo del enoscopio pone en marcha el cronómetro y no lo para hasta que el mismo vehículo pase frente a él, entonces anota el tiempo correspondiente de cada vehículo. Cuando el tránsito es muy intenso, no es posible medir la velocidad de cada vehículo y hay que hacer una selección al azar.  Método de determinación de la velocidad en un punto con la pistola radar. Para realizar el estudio, el personal se divide en parejas, el radista (el que apunta con el radar y mide la velocidad) y el otro compañero anota la velocidad en el modelo. Las especificaciones y precauciones para este estudio se muestran a continuación: 1. En este estudio se mide la velocidad a un total de 120 vehículos. Si al cabo de dos horas de iniciado el estudio no se llega a esa cifra, se finaliza el estudio y se trasladan al otro lado de la vía para realizar el estudio en sentido contrario. 2. Se deben tomar precauciones al realizar el estudio. El que tiene el radar debe estar próximo a la vía, pero no encima de ella. El anotador puede estar sentado pero próximo al compañero del radar. No deben vestir ropa verde olivo o que parezca militar. Si pueden se deben proteger del sol con una gorra o un sombrero y no deben conversar para garantizar la calidad del trabajo. La presente investigación utiliza la pistola radar como el método para la medición de la velocidad de los vehículos. Las velocidades para cada categoría, en función de los vehículos que incluye, quedan registradas en la tabla 2.3. Tabla 2.3. Modelo para registrar la velocidad de cada categoría CENTRO PROVINCIAL DE INGENIERÍA DE TRÁNSITO MINISTERIO DEL INTERIOR ESTUDIO DE VELOCIDAD EN UN PUNTO LUGAR: FECHA: SENTIDO: EQUIPO USADO: VELOCIDAD PARA CADA CATEGORÍA CICLOS MOTOS LIGEROS PESADOS ÓMNIBUS EQUIPOS ESPECIALIZADOS VEHÍCULOS DE TRACCIÓN ANIMAL DE DOS RUEDAS DE TRES RUEDAS Fuente: Elaboración propia a partir de los modelos usados en el Centro Provincial de Ingeniería de Tránsito en Villa Clara CAPÍTULO II 36 2.7 Determinación de las dimensiones de las diferentes categorías de vehículos Las dimensiones (largo y ancho) de las diferentes categorías usadas en la investigación se toman de países que tengan similitud a Cuba en cuanto a las condiciones del tránsito y de investigaciones cubanas relacionadas con el presente estudio, siempre que cumplan las limitaciones de largo y ancho de los vehículos vigentes en la Ley No 109, Código de Seguridad Vial. Para el caso de los vehículos de tracción animal, el área de estos se determina de forma manual con una cinta métrica. Este procedimiento para obtener las dimensiones se debe a que no existe un documento oficial con esta información, pues en la Ley No 109, Código de Seguridad Vial, solo se establecen los límites para la circulación de los vehículos. 2.8 Determinación de los factores equivalentes para cada categoría La determinación de los factores equivalentes se realiza a partir de la aplicación del método basado en la velocidad y el área proyectada de los vehículos. La expresión (2.3) se aplica para cada categoría y en cada una de las carreteras seleccionadas a partir del número de muestras calculadas. Este método es el más adecuado para condiciones de tránsito mixtas, que son las condiciones que existen en Cuba. Para estas condiciones de tránsito, el valor del factor equivalente es proporcional a la relación de velocidad e inversamente proporcional a la relación de ocupación espacial con respecto al vehículo de diseño estándar. La expresión (2.3) muestra el cálculo de los factores equivalentes. Donde: PCE: Factor equivalente Vc: Velocidad del vehículo ligero Vi: Velocidad del vehículo i Ac: Área rectangular del vehículo ligero Ai: Área rectangular del vehículo i Luego de la determinación de los factores equivalentes por el método anterior, se aplican las expresiones siguientes, primero para cada una de las carreteras seleccionadas y segundo para todas las carreteras seleccionadas de forma general. 1. El factor equivalente medio según la expresión (2.4) CAPÍTULO II 37 Donde: F. eq.medio: Factor equivalente medio F: Factores equivalentes calculados N: Número de factores equivalentes calculados 2. La desviación estándar según la expresión (2.5) √ Donde: S: Desviación estándar F. eq.medio: Factor equivalente medio F: Factores equivalentes calculados N: Número de factores equivalentes calculados 3. El intervalo de confianza según la expresión (2.6) Donde: I: Intervalo de confianza F. eq.medio: Factor equivalente medio S: Desviación estándar K: Número de desviaciones estándar correspondientes al nivel de confiabilidad deseado (Tabla 9.6 del Libro de Ingeniería de Tránsito (Spíndola & Grisales, 1994) En este caso, el nivel de confianza es de 95%, igual al utilizado durante el cálculo del número de muestras, para la determinación de la cantidad de vehículos a analizar para cada categoría. Para un nivel de confianza de 95%, el número de desviaciones estándar correspondiente (K) es de 1,96. (Spíndola & Grisales, 1994). 2.9 Análisis de los resultados obtenidos Después de la determinación de los factores de equivalencia vehicular de forma general para las principales carreteras rurales de dos carriles que acceden a la ciudad de Santa Clara, se procede al análisis de estos y la comparación con los factores establecidos en la NC: 53-118-1984 (Métodos de cálculo de las capacidades, volúmenes y niveles de servicio en Cuba). Además se analiza la influencia de los nuevos factores equivalentes en los estudios de ingeniería de tránsito y en otros trabajos que involucren el volumen vehicular, como es el caso del diseño de estructuras de pavimentos. CAPÍTULO II 38 Conclusiones parciales  La metodología desarrollada para la determinación de los factores equivalentes es fundamental para la obtención de resultados más cercanos a la realidad, aunque los pasos a seguir pueden variar en función del método a usar.  La selección de las carreteras de muestra para la investigación se realiza a partir de los resultados obtenidos en la clasificación mediante la NC 753:2010 y de criterios como: la conectividad que ofrecen a la ciudad y el acceso directo a la Circunvalación, el volumen de vehículos que son capaces de almacenar, la capacidad vehicular y los índices de accidentalidad que muestran.  Para el presente estudio se toma la clasificación vehicular ofrecida por el Centro Provincial de Ingeniería de Tránsito en Villa Clara que agrupa los diferentes tipos de vehículos por categorías.  La cantidad de vehículos para cada categoría que se toma de muestra para el estudio, se determina a partir de aforos vehiculares manuales durante la hora pico en la mañana en las carreteras seleccionadas y el uso de expresiones estadísticas.  Los estudios de velocidad se realizan mediante la pistola radar, para cada categoría en las carreteras seleccionadas.  Las dimensiones para cada categoría se toman de países con similitud a Cuba en cuanto a las características del tránsito y de investigaciones cubanas, siempre que cumplan con lo establecido en la Ley No 109, Código de Seguridad Vial.  La determinación de los factores equivalentes se realiza a partir del método basado en la velocidad y el área proyectada de los vehículos, que es el ideal para las condiciones de tránsito heterogéneas imperantes en Cuba. CAPÍTULO III 39 CAPÍTULO III. APLICACIÓN DE LA METODOLOGÍA Y ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS En el presente capítulo se desarrollan cada uno de los puntos de la metodología para la determinación de los factores equivalentes expuesta en el capítulo II. Además se analizan los valores de los factores de equivalencia vehicular obtenidos, se comparan con los establecidos en la NC: 53-118-1984, se analiza la influencia de los nuevos factores equivalentes en estudios de ingeniería de tránsito y en otros estudios que requieran volumen de vehículos y se arriba a conclusiones. 3.1 Clasificación de las carreteras rurales de dos carriles que acceden a la ciudad de Santa Clara La clasificación de las carreteras rurales de dos carriles que acceden a la ciudad de Santa Clara se realiza a partir de la clasificación funcional vigente en la NC 753:2010 (Carreteras-Vías Rurales-Clasificación Funcional). En la tabla 3.1 se muestran los resultados de la clasificación. Tabla 3.1. Clasificación de las carreteras rurales de dos carriles que acceden a la ciudad de Santa Clara Carretera Clasificación según NC 753:2010 Esperanza - Carretera Central Arteria Principal Placetas - Carretera Central Arteria Principal Camajuaní - Santa Clara Arteria Menor Encrucijada - Santa Clara Colectora Manicaragua - Santa Clara Colectora Sagua - Santa Clara Colectora Santa Clara – Acceso de la Autopista Nacional (Ranchuelo - Santa Clara) Arteria Principal Báez – Santa Clara Colectora Carretera de acceso al Reparto Escambray Local Carretera de acceso al Matadero de Aves Local Carretera Sub Planta –Planta Mecánica Local Carretera de los Caneyes – Entrada de la Plaza de la Revolución Local Fuente: Elaboración propia Como se puede apreciar la mayoría de las carreteras rurales de dos carriles que acceden a la ciudad de Santa Clara tienen la clasificación de vías colectoras, las cuales corresponden a las vías que enlazan los municipios adyacentes con la capital provincial y CAPÍTULO III 40 la otra clasificación que predomina es la de carreteras locales, que son las que unen la ciudad con asentamientos colindantes. Como arterias principales se incluyen las vías que se unen a la Carretera Central y a la Autopista Nacional. La carretera de Camajuaní tiene gran importancia económica y se considera como una arteria menor. 3.2 Selección de las principales carreteras rurales de dos carriles que acceden a la ciudad de Santa Clara De acuerdo a la clasificación funcional de las carreteras rurales y a los criterios expuestos en el capítulo II, las carreteras seleccionadas para la determinación de los factores equivalentes son las siguientes:  Esperanza – Carretera Central: es una arteria principal que comprende un tramo de la Carretera Central, tiene un gran volumen vehicular y es una de las vías rurales de Villa Clara con mayor frecuencia de accidentes de tránsito.  Placetas – Carretera Central: se clasifica como una arteria principal y comprende un tramo de la Carretera Central, posee un intenso volumen vehicular e incluye uno de los tramos con mayor frecuencia de accidentes en Villa Clara, que es de Santa Clara a Manajanabo.  Camajuaní – Santa Clara: es una arteria menor, de gran importancia económica, pues permite la circulación hacia las instalaciones hoteleras de Cayo Santa María, al norte de Villa Clara. El volumen vehicular es elevado.  Encrucijada – Santa Clara: su principal función es conectar el municipio con la capital provincial y se clasifica como colectora. También posee importancia económica, porque da acceso al aeropuerto “Abel Santamaría” y presenta un tramo considerable de pavimento rígido, donde los vehículos alcanzan valores de velocidad elevados.  Manicaragua – Santa Clara: se clasifica como colectora, permite fundamentalmente el tránsito hacia la capital provincial y el elemento fundamental que la caracteriza es el elevado índice de accidentalidad que presenta. 3.3 Agrupación de los vehículos por categorías Como se expone en el capítulo II, para el presente estudio se toma la clasificación vehicular ofrecida por el Centro Provincial de Ingeniería de Tránsito en Villa Clara. Cada categoría y los tipos de vehículos que incluye se muestran en la tabla 1.6 del capítulo I. CAPÍTULO III 41 3.4 Selección de la cantidad de vehículos para cada categoría para la determinación de los factores equivalentes En cada una de las cinco carreteras seleccionadas se realizan aforos vehiculares mediante el método manual, durante la hora pico en la mañana (7:30 – 8:30). Estos aforos se presentan en el anexo 1. Como parte de los resultados de los aforos realizados, se muestran en la tabla 3.2 los porcientos para cada categoría en función del total de vehículos contados durante la hora pico en las cinco carreteras seleccionadas. Tabla 3.2. Porciento para cada categoría durante la hora pico en la mañana (7:30 - 8:30) Carreteras Esperanza - Carretera Central Placetas - Carretera Central Camajuaní - Santa Clara Encrucijada - Santa Clara Manicaragua - Santa Clara Total de vehículos aforados durante la hora pico 789 272 300 420 313 Categorías Porciento para cada categoría (%) Ciclos 19 8 7 9 5 Motos DE DOS RUEDAS 15 14 14 18 9 DE TRES RUEDAS 7 3 1 3 2 Ligeros 31 51 58 46 58 Pesados 17 17 11 14 18 Ómnibus 4 5 6 4 4 Equipos especializados 1 1 1 2 3 Vehículos de tracción animal 4 1 2 5 2 Fuente: Elaboración propia Después de analizar la tabla anterior, se destacan los vehículos ligeros como los de mayor presencia en todas las carreteras analizadas, incluso alcanzan valores de 58% en las carreteras de Camajuaní y Manicaragua, lo que representa más de la mitad de la cantidad total de vehículos que pasan durante la hora pico en la mañana (7:30 – 8:30) en estas vías. Además se destacan los vehículos pesados y las motos con los mayores porcientos de circulación, por detrás de los vehículos ligeros. Los equipos especializados y los vehículos de tracción animal presentan los menores porcientos de circulación en todas las carreteras donde se realiza la presente investigación. CAPÍTULO III 42 Luego en los 15 minutos más cargados para cada una de las cinco carreteras seleccionadas, se calcula la muestra para cada categoría (Ver anexo 3). Los resultados se muestran en la tabla 3.3, donde se incluyen el total de vehículos aforados, el número de muestras calculadas y la cantidad de muestras realizadas, este último aspecto se obtiene después de concluir los estudios de velocidad que se presentan en el epígrafe siguiente. Tabla 3.3. Total de muestras analizadas Carreteras Esperanza - Carretera Central Placetas - Carretera Central Camajuaní - Santa Clara Encrucijada - Santa Clara Manicaragua - Santa Clara Hora pico 7:30-8:30 7:30-8:30 7:30-8:30 7:30-8:30 7:30-8:30 15 minutos más cargados 7:30-7:45 8:00-8:15 7:30-7:45 7:30-7:45 7:30-7:45 Categorías Total de vehículos aforados / Muestras / Muestras analizadas Ciclos 47/31/31 7/6/6 4/4/5 11/10/10 8/7/7 Motos DE DOS RUEDAS 49/32/33 15/13/19 7/6/10 27/21/22 7/6/7 DE TRES RUEDAS 17/14/16 0/0/4 2/2/3 4/4/10 2/2/2 Ligeros 81/43/52 34/25/49 57/35/52 48/31/52 49/32/52 Pesados 45/30/32 13/11/24 9/8/14 16/14/34 17/14/23 Ómnibus 15/13/14 3/3/5 3/3/6 2/2/9 4/4/9 Equipos especializados 3/3/5 0/0/3 0/0/3 3/3/3 1/1/5 Vehículos de tracción animal 6/6/8 1/1/3 1/1/3 4/4/5 2/2/4 Fuente: Elaboración propia Se obtiene un total de 446 muestras, de ellas se realizaron 651 durante los trabajos de campo, para un 146% en el cumplimiento de la muestra. En la tabla 3.4 se presenta la cantidad total de muestras realizadas para cada categoría, donde la mayor cantidad pertenece al grupo de vehículos ligeros con 257 muestras, lo que se corresponde con la metodología adoptada en la investigación, que presenta este tipo de vehículo como la unidad de referencia para la determinación de los factores de equivalencia vehicular. Igualmente se destacan los vehículos pesados con 127 muestras y los vehículos especializados presentan la menor cantidad de muestras con un total de 19 durante los estudios de velocidad. CAPÍTULO III 43 Tabla 3.4. Muestras realizadas para cada categoría CICLOS MOTOS LIGEROS PESADOS ÓMNIBUS EQUIPOS ESPECIALIZADOS VEHÍCULOS DE TRACCIÓN ANIMAL TOTAL DE DOS RUEDAS DE TRES RUEDAS 59 91 32 257 127 43 19 23 651 Fuente: Elaboración propia 3.5 Determinación de la velocidad de cada categoría en función de los vehículos que agrupa en las carreteras seleccionadas La velocidad se determina con una pistola radar en función del total de muestras a analizar en cada una de las cinco carreteras seleccionadas y para cada categoría. Todo este procedimiento se realiza con el asesoramiento de los compañeros del Centro Provincial de Ingeniería de Tránsito en Villa Clara. Los resultados del estudio de velocidad se muestran en el anexo 2. Durante los estudios de velocidad, los mayores valores corresponden a los vehículos ligeros en cada una de las cinco carreteras donde se realiza la investigación. La tabla 3.5 muestra la velocidad media y la velocidad máxima registrada para este tipo de vehículo en cada carretera. La velocidad límite para estas carreteras es de 80 km/h, excepto para la carretera de Manicaragua donde es de 60 km/h y en esta última carretera la velocidad media de los vehículos ligeros, los vehículos pesados y los ómnibus, no cumple con lo establecido. En todas las carreteras analizadas existen varios casos de vehículos que circulan a exceso de velocidad. Tabla 3.5. Velocidad de los vehículos ligeros Carretera Velocidad media (km/h) Velocidad máxima (km/h) Esperanza - Carretera Central 72 91 Placetas - Carretera Central 77 106 Camajuaní - Santa Clara 75 112 Encrucijada - Santa Clara 75 102 Manicaragua - Santa Clara 77 102 Fuente: Elaboración propia 3.6 Determinación de las dimensiones de las diferentes categorías de vehículos Las dimensiones para cada categoría se toman de países similares a Cuba en cuanto a las características del tránsito y de investigaciones cubanas que contengan estos datos, dado que no existe un documento oficial que muestre esta información. Es preciso destacar que las dimensiones propuestas cumplen con las especificaciones establecidas en la Ley No 109, Código de Seguridad Vial. CAPÍTULO III 44 Las dimensiones de las motos se toman del estudio de Patricia García Castañeda, en 2016. En esta investigación las dimensiones de las motos se toman de un estudio realizado en Colombia, que es un país que tiene gran similitud a las características del tránsito en Cuba; estas dimensiones son: de longitud 1,90 m y de ancho 0,60 m. Muchas de las motos que existen en Cuba presentan esas dimensiones, pero a otras se les han realizado modificaciones y presentan un largo de 3,50 m y un ancho de 1,20 m, las cuales se comportan en el tránsito como un auto (Castañeda, 2016). Para los ciclos se toman las dimensiones expuestas en la investigación mencionada anteriormente. En este estudio se utilizan para las bicicletas, las dimensiones: 1,90 m de largo y 0,