Guía de Ejercicios  

INGENIERÍA DEL TRANSPORTE (68‐07)  GUÍA DE EJERCICIOS  1

Operación y control de los sistemas de transporte 

  1. 1

Sistemas de  transporte  guiado  

Un sistema ferroviario de transporte urbano de pasajeros está diseñado para operar  con una formación de coches de tracción eléctrica, cuyas características operativas son:  Velocidad máxima VMAX = 90 km/h   y Aceleración a = 1,2 m/s2.  La capacidad de cada coche es de 80 pasajeros sentados, y su longitud de 25 metros.   La frecuencia máxima que permite el sistema de señalamiento es de un tren cada 10  minutos, y se requiere un tiempo medio de parada en estaciones de 19 segundos.  La demanda a transportar es D = 2.880 pasajeros sentados / hora ‐ dirección  La distancia media entre estaciones es de 2.000 metros, y la distancia total del trayecto  es de 30 km.  Calcular:  a)

La longitud mínima de plataforma de las estaciones. 

b) La velocidad promedio de marcha y la velocidad comercial.  c)

El parque móvil mínimo necesario. 

d) El kilometraje anual total recorrido (veh‐km/año), suponiendo un único diagrama  de servicios para todos los días del año, que contemple una frecuencia de 6  trenes/hora de 6 a 22, y de 2 trenes/hora de 22 a 6.    1. 2

Sistemas de  transporte  guiado  

Un sistema ferroviario de transporte suburbano de pasajeros está diseñado para operar  con una formación de coches de tracción eléctrica, cuyas características operativas son:  ‐

Velocidad máxima VMX = 125 km/h 

‐

Aceleración a = 2 m/s2  

La capacidad de cada coche es de 80 pasajeros sentados (por el valor de aceleración, no  se admiten pasajeros parados), y su longitud de 25,8 metros.  La frecuencia máxima que permite el sistema de señalamiento es de un tren cada 4  minutos, y se requiere un tiempo medio de parada en estaciones de 30 segundos.  La distancia media entre estaciones es de 2.000 metros, y la distancia total del trayecto  (ida) es de 30 km (en total, 16 estaciones).  La demanda a transportar es D = 7.000 pasajeros sentados / hora ‐ dirección. Se adopta  un factor de hora pico FHP=0,92.  Calcular:  a)

La frecuencia mínima de servicios (trenes/hora) para atender la demanda, teniendo  en cuenta que la estación ‘crítica’ admite una longitud de plataforma máxima de  200m, y que todas las formaciones tienen similar cantidad de coches.  

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Guía de Ejercicios  

b) La velocidad promedio de marcha y la velocidad comercial.  c)

El parque móvil mínimo necesario (adoptar un coeficiente de disponibilidad de  90%). 

d) El kilometraje diario total recorrido por la flota (veh‐km/día), y el recorrido medio  de cada coche (km/día), suponiendo que el servicio se presta entre las 06hs y las  24hs, con la frecuencia calculada durante las horas pico (de 06 a 09 y de 18 a 21), y  una reducción de 75% durante los períodos fuera de hora pico.    1. 3

Regímenes de  seguri dad 

Para un sistema de transporte que opera con un tren de vehículos con flujo  interrumpido, calcular el espaciamiento mínimo necesario para garantizar un régimen  de seguridad "a" (seguridad máxima), y el intervalo mínimo correspondiente, en  función de los siguientes datos:  ‐

L = 25 m 

‐

N = 6 veh/tren 

‐

X0 = 15 m 

‐

δ  = 1 s 

‐

a = 1,0 m/s2 

‐

dn = 1,0 m/s2 

‐

de = 1,2 m/s2 

‐

V = 130 km/h 

‐

Tiempo máximo de detención en estaciones = 25 s 

  1. 4

Tránsito 

En un tramo de 40 km de un camino de dos carriles que se pretende mejorar, se realiza  un censo de tránsito durante una semana del mes de marzo, con un contador de ejes  que arroja un total de 35.840 pares de ejes.  a)

Estimar el Tránsito Medio Diario Anual (TMDA) del año de conteo (2004) 

b) Estimar el Tránsito Medio Diario Anual (TMDA) del año de diseño (2007)  c)

Estimar el Volumen Horario de Diseño. 

Datos:  ‐

TMDAMARZO = 8000 veh/día 

‐

TMDAHAB,MARZO = 8800 veh/día 

‐

TMDA = 8400 veh/día 

‐

Factor de clasificación, FC = 0,9 

‐

Volumen Hora 30 = 13% TMDA 

‐

2% de crecimiento anual estimado. 

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Guía de Ejercicios   1. 5

Nivel de  servicio de  una auto pista  urba na 

Para un tramo de 4 km de autopista de ocho carriles (cuatro por sentido), en zona  urbana, con terreno llano y una velocidad límite máxima de 130 km/h.  a)

Calcular el nivel de servicio durante la hora pico.  

b) Identificar cuáles de las condiciones de calzada del segmento analizado pueden  considerarse “ideales”.  Datos:   ‐

Condiciones de calzada: Ancho de carril = 3,4 metros; obstáculos laterales a 1,8  metros; 1 intercambiador. 

‐

Condiciones de Tránsito: Volumen hora pico = 6.600 veh/h p/sentido; Factor de  Hora Pico = 0,92; 5% de camiones, 2% ómnibus, 0% vehículos recreacionales; factor  de ajuste por tipo de conductor = 1 

  1. 6

Nivel de  servicio de  una auto pista  urba na 

Para un tramo existente de autopista de cuatro carriles (dos por sentido), en zona  urbana, con terreno ondulado y una velocidad límite máxima de 120 km/h, se desea  evaluar una mejora para el año 2026, consistente en la ampliación de 1 carril por  sentido (seis carriles en total, tres por sentido).  Para ello, se realiza un censo de tránsito durante tres días hábiles del mes de marzo del  año actual, con un contador de ejes que arroja un total de 192.000 ejes en ambos  sentidos.  a)

Estimar el Tránsito Medio Diario Anual (TMDA) y el Volumen Horario de Diseño  (VHD) para el año de actual (2006). 

b) Ídem para el año de diseño (2026).  c)

Determinar si la ampliación propuesta implica ‐ o no ‐ una mejora cualitativa de las  condiciones de operación del segmento analizado en el año de diseño, con relación  a la situación actual. 

d) Identificar cuáles de las condiciones de calzada del segmento analizado pueden  considerarse “ideales”.  Datos:   ‐

Factor de Estacionalidad, FEST, MARZO = 1,2. Crecimiento anual estimado = 4%. 

‐

Direccionalidad del tránsito = 50‐50% 

‐

Clasificación vehicular: 10% camiones (tipo ‘113’), 5% ómnibus (2 ejes), resto  automóviles.   

‐

Condiciones de calzada: Ancho de carril = 3,4 metros (se amplía a 3,65m con la  mejora); obstáculos laterales a 1,8 metros (se reduce a 0,9m con la mejora), 3  intercambiadores en todo el tramo. 

‐

Condiciones de Tránsito: Factor Hora Pico = 0,92; Factor de ajuste por tipo de  conductor = 1 

  1. 7

Tránsito y 

En un tramo de 40 km de un camino de dos carriles que se pretende mejorar, se realiza 

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Guía de Ejercicios   e v al uac ió n  e co nó mica  de  una mejo ra  vial  

un censo de tránsito durante dos días hábiles del mes de marzo, con un contador de  ejes que arroja un total de 11.294 pares de ejes.  a)

Estimar el Tránsito Medio Diario Anual (TMDA) del año de conteo (2004 = año 0) 

b) Estimar el Volumen Horario de Diseño para el año 5.  Se estudia ‐ como alternativa ‐ la mejora del camino existente, manteniendo los dos  carriles actuales:  c)

Evaluar económicamente dicha alternativa, tomando en consideración la inversión  inicial (a efectuar en el año 2004), su valor residual, y los beneficios resultantes de  la disminución de los costos de operación de vehículos, con una tasa de descuento  de 10% anual, y para un período de análisis de cinco años (2005 a 2009). 

Datos:  ‐

Factor de Estacionalidad, FEst = 1,21; Factor de clasificación, FC = 0,9 

‐

Direccionalidad del tránsito = 50‐50%; Volumen Hora 30 = 13% TMDA 

‐

Costo de la inversión inicial, CII = $12 millones; Valor residual al final del año 5 =  30% CII. 

‐

Beneficio por vehículo =  3 centavos / veh‐km. 

‐

2% de crecimiento anual estimado, FG = 1,02. No considerar tránsito derivado ni  inducido. 

  1. 8

Nivel de  servicio de  una mejo ra  vial  

Un camino de dos carriles y dos sentidos de circulación, ha alcanzado un volumen  cercano a su capacidad durante las horas pico (7:30 a 9:30 de la mañana, y de 17:00 a  20:00 por la tarde).   A partir de una estación de conteo permanente (con detector neumático) se determina  que el TMDA es igual a 48.000 ejes/día (año 2008). Un conteo de cobertura arroja un  factor de clasificación igual a 0,87 (90% automóviles, y 10% camiones del tipo 1‐1‐3).  El tránsito entrante de los intercambiadores es aproximadamente equivalente al  tránsito saliente, por lo que puede considerarse que el flujo es constante a lo largo del  tramo en estudio (12km).  Se proyecta una mejora consistente en la construcción de una autovía de dos carriles  por sentido, con calzada dividida, a ejecutar durante 2009. La obra se habilitará en el  año 2010, y la velocidad de operación proyectada es de 80 km/h.  a)

Estimar para el año 2010:  ‐

Volumen Horario de Diseño (veh/h en ambos sentidos), suponiendo un  crecimiento anual de 5%. 

‐

Volumen Horario Equivalente (autos/hora‐c), explicitando los valores  adoptados y/o calculados para los factores de hora pico, de vehículos pesados  y tipo de conductores. 

‐

Nivel de Servicio, suponiendo que se encuentra en el tramo horizontal de la  curva Velocidad = f(Volumen). (Límites intervalos: 7, 11, 16, 22 y 28 autos/km‐

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c).  b) Se pretende calcular el peaje a percibir, para dos categorías de vehículos  (automóvil y camiones), el que no puede superar, en valores medios, el beneficio  que el usuario percibe con la mejora, también ponderado en valores medios.  Indicar:  ‐

Cómo calcularía el beneficio medio de los usuarios, qué información adicional  necesitaría para dicho cálculo, y cómo podría obtenerla. 

‐

Cómo calcularía el peaje medio de cada categoría vehicular. 

  1. 9

Ca rri les  excl usivos  p/transporte  públ ico  

Una fundación que se dedica a temas de transporte urbano, le pide asesoramiento para  efectuar un análisis de prefactibilidad técnica y económica para implementar carriles  exclusivos para transporte público en algunas avenidas de la Ciudad de Buenos Aires.  Indique cómo encararía el estudio (planteo del problema), qué datos necesitará  recolectar, qué indicadores propicia calcular, y cómo plantearía los costos y beneficios  para el flujo de fondos de la evaluación económica.  Explicite criterios para cuantificar los costos y los beneficios.   

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2

TRANSPORTE TERRESTRE ‐ DISEÑO GEOMÉTRICO 

  2. 1

Peralte 

Transición del peralte por giro alrededor del borde interno: determinar si los datos  propuestos son compatibles. Si no lo son, proponer una solución. Graficar la transición.  Datos:  ‐

Ángulo de las tangentes principales = 20° 

‐

Longitud de la curva espiral: Le = 100 m 

‐

Peralte: p = 6% 

‐

Pendiente transversal = 2% 

‐

Ancho de carril: a = 3,6 m 

‐

Velocidad directriz = 120 Km/h 

‐

Pendiente máxima de elevación del borde de la calzada: i máx (%) = 40 / Vd (Km/h) 

  2. 2

Peralte 

Transición del peralte por giro alrededor del eje: determinar si los datos propuestos son  compatibles. Caso contrario proponer una solución. Graficar la transición.  Datos:  ‐

Ángulo de las tangentes principales = 20º 

‐

Longitud de la curva espiral: Le = 50 m 

‐

Peralte: p = 6% 

‐

Pendiente transversal = 2% 

‐

Ancho de carril: a = 3,6 m 

‐

Velocidad directriz = 120 Km/h 

‐

Pendiente máxima de elevación del borde de la calzada: i máx (%) = 40 / Vd (Km/h) 

  2. 3

Curva s  vertic al es 

Se ha producido un accidente en una carretera rural de dos carriles, concesionada por  peaje. Se trata de un vehículo que colisionó con un tronco caído sobre la calzada, en un  tramo de camino donde existe una curva vertical convexa, y la velocidad máxima  permitida es de 130km/h.  Los abogados del conductor del vehículo sostienen que el mismo circulaba a lo sumo a  la velocidad máxima permitida, y que no pudo ver el obstáculo con la antelación  suficiente (para frenar antes de colisionar).  La empresa concesionaria asegura que la curva está correctamente diseñada para la  velocidad máxima permitida. A partir de ello, sostiene que el conductor circulaba a una  velocidad mayor a la permitida, o que no frenó cuando debió.  Usted es convocado como perito oficial para dar su parecer al respecto. ¿Cuáles serán  sus conclusiones? 

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Datos disponibles: L = 1.300 metros; fL = 0,265 ; i1 = 2.0 % ; i2 = ‐2 %    2. 4

Curva s  vertic al es 

Un análisis accidentológico indica que una curva vertical convexa de un camino  existente podría estar mal dimensionada. La curva une dos pendientes de 3% y ‐2%, y  su longitud es de 600m. Si la velocidad máxima es de 110km/h, determine si el diseño  vertical efectivamente presenta problemas de seguridad, y en tal caso, proponga una  solución viable.  Fórmulas:  Para 

L > DD 

L = 0,0032.DD2 .Δi

 

L