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Los cálculos de diseño de intersección forman la base de la ingeniería moderna del transporte, asegurando que las carreteras atiendan el tráfico de manera segura y eficiente, a la vez que satisfacen las necesidades de todos los usuarios. Desde cruces urbanas a uniones de carreteras rurales, el diseño adecuado de intersección requiere un análisis cuidadoso de patrones de tráfico, limitaciones geométricas, consideraciones de seguridad y rendimiento operativo.
Comprender los fundamentos del diseño de la intersección
El diseño de intersección representa uno de los retos más complejos en la ingeniería del transporte. Los diseños de intersección alternativos pueden equilibrar eficazmente las necesidades de seguridad y movilidad de los conductores de vehículos motorizados, los ciclistas, los ciclistas y los peatones utilizando la intersección. El proceso de diseño requiere que los ingenieros consideren múltiples factores de competencia simultáneamente, incluyendo los movimientos de vehículos, los cruces de peatones, los puntos de vista, los dispositivos de tráficos, los controles de tráficos y las proyecciones de tráficos y el crecimiento futuro.
El objetivo principal del diseño de intersección es facilitar el uso de la carretera y mejorar el movimiento de vehículos eficientes. Los ingenieros deben equilibrar este objetivo con consideraciones de seguridad, limitaciones de costes, impactos ambientales y contexto comunitario. El proceso de diseño suele comenzar con la recopilación y análisis de datos, progresa a través de alternativas conceptuales, y culmina en planes de ingeniería detallados que especifican cada elemento geométrico y función de control de tráfico.
El diseño moderno de intersección ha evolucionado significativamente desde una encrucijada simple a sistemas sofisticados que pueden incluir múltiples carriles, carriles de giro dedicados, señales de tráfico con fasado avanzado, islas de refugio peatonal, instalaciones de bicicletas y componentes de sistemas de transporte inteligentes. Cada elemento requiere cálculos precisos para asegurar una función y coordinación adecuadas con otras características de diseño.
Análisis del volumen de tráfico y recogida de datos
Los datos exactos del volumen de tráfico constituyen la base para todos los cálculos de diseño de intersección. Los ingenieros deben recopilar información completa sobre los patrones de tráfico existentes y las condiciones futuras del proyecto para asegurar que la intersección se realice adecuadamente durante su vida de diseño. El análisis del volumen de tráfico implica medir el número de vehículos que pasan por una intersección durante períodos de tiempo específicos, con especial atención a las horas pico cuando la demanda es más alta.
Condes de movimiento giratorio
Los recuentos de movimiento giratorio proporcionan información detallada sobre cómo los vehículos navegan a través de una intersección. Los ingenieros suelen realizar estos recuentos durante los períodos máximos de la mañana y la noche, registrando el número de vehículos que hacen giras izquierdas, giros derecho y a través de movimientos en cada enfoque.Estos datos revela patrones de tráfico que influyen significativamente en las decisiones de diseño, como la necesidad de carriles específicos o estrategias específicas de señalización.
Los métodos modernos de conteo de tráfico incluyen observación manual, grabación de vídeo con análisis subsiguientes y sistemas de detección automatizados utilizando tubos neumáticos, radares o análisis de vídeo. Cada método tiene ventajas y limitaciones en cuanto a exactitud, costo y nivel de detalle proporcionado. Para los principales proyectos de intersección, los ingenieros a menudo utilizan múltiples métodos de conteo para validar datos y asegurar la fiabilidad.
Análisis de horas de pico
El análisis de horas pico identifica los períodos más difíciles en una intersección y cuantifica la demanda de tráfico durante estos tiempos críticos. Los ingenieros suelen analizar tanto el pico de la mañana (normalmente 7:00-9:00 AM) como el pico de la noche (normalmente 4:00-6:00 PM), aunque los períodos de pico específicos varían según el contexto de ubicación y uso de la tierra. El factor de hora pico (PHF) relaciona el volumen total de flujo hora con la velocidad máxima de 15 minutos de flujo dentro de tráfico.
Comprender las características de la hora pico ayuda a los ingenieros a diseñar intersecciones que puedan manejar las condiciones más exigentes. Un PHF inferior indica un flujo de tráfico más alto con períodos más cortos de demanda intensa, mientras que un PHF más alto sugiere una distribución de tráfico más uniforme a lo largo de la hora.
Proyecciones de tráfico futuros
Es necesario disponer de datos precisos sobre el tráfico de diseño a lo largo del año para ayudar a evaluar la eficacia de las alternativas viables y producir los diseños más rentables que logran la plena vida útil esperada. Los ingenieros suelen proyectar los volúmenes de tráfico de 10 a 20 años en el futuro, considerando factores como el crecimiento de la población, los cambios en el uso de la tierra, el desarrollo económico y las modificaciones de la red de transporte.
Las metodologías de proyección de tráfico van desde aplicaciones de tasas de crecimiento simples hasta modelos sofisticados de demanda de viajes que simulan patrones de transporte regionales. El método elegido depende del alcance de los proyectos, los datos disponibles y la complejidad de los cambios previstos en la zona. Las proyecciones precisas son esenciales porque las intersecciones subsidiadas se congestionan rápidamente y son inseguras, mientras que las instalaciones desperdician los recursos y pueden fomentar velocidades excesivas.
Análisis de la capacidad y nivel de servicio
La capacidad adecuada para manejar las demandas de tráfico de períodos pico es un objetivo básico del diseño de intersección. El análisis de la capacidad determina si una intersección puede acomodar los volúmenes de tráfico proyectados manteniendo condiciones de funcionamiento aceptables. Este análisis constituye la base para las decisiones sobre el número de carriles, los requisitos de carrilización y el tipo de control de tráfico.
Metodología Manual de Capacidades de Carretera
El Manual de Capacidad de Carretera proporciona metodología para el análisis de la capacidad de las intersecciones no firmadas controladas por las señales STOP o YIELD. Esta referencia integral, publicada por la Junta de Investigación de Transporte, presenta procedimientos estandarizados para analizar diversos tipos de intersecciones, incluyendo intersecciones señalizadas, intersecciones sin señalización, rotondales y terminales de rampas de intercambio.
La metodología Manual de Capacidad de Autopista considera numerosos factores que afectan el rendimiento de intersección, incluyendo los volúmenes de tráfico, configuración de carriles, tipo de control de tráfico, movimientos de giro, actividad peatonal, porcentajes de vehículos pesados, grado y condiciones de estacionamiento. Los ingenieros utilizan estos procedimientos para calcular medidas de rendimiento como retraso, longitud de cola y nivel de servicio para cada movimiento y la intersección en su conjunto.
Nivel de los criterios de servicio
El nivel de servicio (LOS) proporciona una medida cualitativa del rendimiento de intersección desde la perspectiva del usuario, desde LOS A (excelentes condiciones con mínima demora) hasta LOS F (condiciones inaceptables con retraso excesivo y congestión). La pérdida en intersección señalizada se determina sobre la base del volumen máximo por hora. Cada nivel de servicio corresponde a rangos específicos de demora de control por vehículo.
Por lo general, es conveniente diseñar para los niveles máximos de servicio de horas no inferiores a D en las zonas urbanas y no inferiores a C en las zonas rurales para cualquier movimiento en el futuro. Estos niveles de servicio objetivo reflejan las expectativas de la comunidad y las limitaciones de recursos. Las zonas urbanas generalmente aceptan mayores niveles de congestión debido a la intensidad del uso de la tierra y consideraciones económicas, mientras que las zonas rurales suelen tener más espacio disponible y menores volúmenes de tráfico que hacen posible mejorar los niveles de servicios.
Volumen a la proporción de capacidad
Calcular el volumen a la tasa de capacidad (V/C) con V/C de 1.0 en las zonas urbanas y 0,9 en las zonas rurales. La relación volumen-capacidad compara la demanda de tráfico real o proyectada a la capacidad máxima teórica de una intersección o enfoque. Una relación V/C de 1.0 indica que la demanda equivale a capacidad, lo que representa el umbral de flujo inestable donde las pequeñas perturbaciones pueden causar retrasos significativos.
Los ingenieros utilizan ratios V/C para identificar los cuellos de botella, evaluar diseños alternativos y determinar cuándo se necesitan mejoras. Los Ratios por debajo de los umbrales indican una capacidad adecuada, mientras que los ratios superiores a los umbrales sugieren la necesidad de carriles adicionales, mejor tiempo de señalización o configuraciones de intersección alternativas. La relación V/C proporciona una métrica directa para comunicar el rendimiento de intersección a los responsables de decisiones y al público.
Valores de la capacidad para diferentes tipos de instalaciones
Número básico de carriles se determina por la capacidad de la carretera: 2-Lane Facility: 1700 vphpl; 3200 vphpl (ambos direcciones); Multi-lane Facility: 2000 vphpl; Interstate: 2300 vphpl; Señalizado Intersección: 1900 vphplphg. Estos valores de capacidad representan flujos máximos típicos en condiciones ideales y deben ajustarse para condiciones reales de campo, incluyendo vehículos pesados, grados, anchos, y otros factores.
La comprensión de estos valores de capacidad de referencia ayuda a los ingenieros a calcular rápidamente el número de carriles necesarios para un volumen de tráfico determinado. Sin embargo, el análisis detallado de la capacidad mediante procedimientos manuales de capacidad de autopistas es esencial para las decisiones finales de diseño, ya que la capacidad real puede variar significativamente en función de las condiciones específicas del sitio y las características operacionales.
Elementos y cálculos de diseño geométrico
El diseño geométrico abarca el diseño físico de una intersección, incluyendo alineación horizontal y vertical, anchos de carril, radios de giro y características de canalización. Estos elementos deben ser cuidadosamente coordinados para acomodar vehículos de diseño de forma segura, promoviendo el flujo de tráfico eficiente y la navegación clara para todos los usuarios.
Selección de vehículos de diseño
La colocación de la línea de intersección en esquina radii y stop son características geométricas críticas que están influenciadas por el vehículo de diseño. Típicamente, un vehículo de diseño WB-67 debe ser utilizado en áreas que dan cabida a camiones. El vehículo de diseño representa el vehículo más grande que se espera utilizar la intersección con frecuencia considerable, y sus dimensiones y características de giro determinan requisitos geométricos mínimos.
Las plantillas de giro de vehículos se muestran en el Libro Verde AASHTO. Las plantillas de conversión se utilizan para evaluar la trayectoria de giro de un vehículo ya que completa un giro. Los vehículos de diseño más grande tienen mayores requisitos de radio de giro. Los ingenieros utilizan estas plantillas para verificar que los diseños geométricos propuestos proporcionan una limpieza adecuada para el vehículo de diseño para completar los giros sin enclavar en carriles adyacentes o en rodadores y otros objetos fijos.
Los vehículos de diseño común incluyen automóviles de pasajeros (P), camiones mono-unidad (SU), autobuses de tránsito urbano, autobuses escolares y diversas configuraciones de combinaciones de tractor-semitrailer como el WB-50 y WB-67. La selección depende de la clasificación funcional de las carreteras intersectas, usos de tierras adyacentes y rutas de carga. Utilizando un vehículo de diseño inapropiado pequeño puede resultar en restricciones geométricas que forzar vehículos más grandes para hacer torneados de seguridad
Alineación horizontal y vertical
Las categorías verticales que afectan el control de vehículos deben evitarse en intersecciones. Las distancias de parada y aceleración calculadas para vehículos de pasajeros en 3 por ciento de las categorías máximas difieren poco de las de nivel. Los grados más pronunciados que 3 por ciento pueden requerir modificaciones a diferentes elementos de diseño para que coincidan con operaciones similares en las carreteras de nivel.
Evite las calificaciones para las carreteras intersectorias superiores al 3% en las áreas de intersección a menos que sean prohibitivas para costes, luego un límite máximo del 6%. Cuando las calificaciones pronunciadas no pueden evitarse debido a las restricciones topográficas, los ingenieros deben analizar cuidadosamente sus efectos en las distancias de parada, las capacidades de aceleración y la distancia visual. En algunos casos, aplanar el área de intersección mediante ajustes verticales de curvas o crear un "plazo" (plata" (plata") puede ser necesario para mejorar la seguridad y operaciones.
La alineación horizontal también afecta significativamente el diseño de intersección. Las curvas dentro o aproximándose las intersecciónes pueden restringir la distancia visual y complicar las trayectorias del vehículo. Idealmente, las intersecciónes deben estar ubicadas en secciones tangentes donde las carreteras son rectas. Cuando esto no es posible, los ingenieros deben asegurar una distancia de vista adecuada y pueden necesitar ampliar las carriles en curvas para dar cabida al vehículo.
Intersección Angle y Skew
Un ángulo de 75 grados no aumenta injustificadamente la distancia de cruce o disminuye generalmente la visibilidad. Una característica de los ángulos de intersección es que resultan en intersecciónes más grandes. Las intersecciones deben cumplirse idealmente en ángulos rectos (90 grados) para minimizar las distancias de cruce, simplificar las trayectorias de los vehículos y optimizar la distancia de la vista.
Se debe prestar especial atención a los ángulos desgastados en la alineación curva con respecto a la distancia y visibilidad de la vista. La encrucijada se asienta a la izquierda tiene mayor visibilidad para los conductores. Las intersecciones desgastadas requieren áreas más grandes pavimentadas y distancias más largas para los peatones. Los ingenieros pueden necesitar enfoques reajustados, proporcionar canalización adicional o implementar medidas de control de tráfico para compensar las limitaciones de geometría des.
Ancho y configuración de carril
Los anchos de carriles a las intersecciones suelen coincidir con los anchos de carretera de aproximación, generalmente oscilan entre 10 y 12 pies dependiendo de la clasificación funcional y la velocidad de diseño. Los anchos auxiliares de carril y de carriles de carriles a las intersecciones deben ser iguales a los adyacentes a través de carriles. El ancho para carriles de giro se mide a la cara de curva.
El número y la configuración de las vías depende de los volúmenes de tráfico, los porcentajes de movimiento de giro y los resultados de análisis de capacidad. A través de las vías de carriles se dan cabida a los vehículos que continúan rectos a través de la intersección, mientras que las carriles auxiliares proporcionan capacidad adicional para movimientos específicos.
Diseño de Radii y Corner
Las carreteras giratorias son partes integrales del diseño de intersección de carretera. Sus anchos dependen de los tipos de vehículos y los volúmenes de giro (tráfico giratorio típicamente derecho). El radio de esquina debe ser lo suficientemente grande para acomodar el camino de giro del vehículo de diseño mientras se consideran factores como las distancias de paso peatonal, las restricciones de la derecha de la carretera y las velocidades de vehículo deseadas.
Los radios más grandes permiten mayores velocidades de giro y una navegación más fácil para los vehículos grandes, pero aumentan la exposición peatonal y pueden fomentar velocidades excesivas. Los vehículos de giro más pequeños y acortan los pasos peatones, pero pueden ser difíciles para que los vehículos grandes puedan navegar. Los ingenieros deben equilibrar estas consideraciones competitivas basadas en el contexto de intersección, con intersección urbana típicamente utilizando radios más pequeños para priorizar la seguridad peativa y las intersección rural o suburbana.
Requisitos y cálculos de distancia de la vista
La distancia adecuada de la vista es fundamental para la seguridad de intersección, permitiendo a los conductores percibir conflictos potenciales, tomar decisiones informadas y tomar acciones apropiadas. La posibilidad de conflictos que se producen realmente puede reducirse en gran medida proporcionando distancia de la vista adecuada y controles de tráfico apropiados.
Parada de distancia de la vista
La distancia de la vista para detener representa la distancia necesaria para que un conductor perciba un objeto o peligro, reaccione y lleve al vehículo a una parada completa. Este requisito fundamental de distancia de la vista debe ser proporcionado continuamente a lo largo de todos los enfoques de una intersección. El cálculo considera tiempo de percepción-reacción del conductor (normalmente 2,5 segundos), características de frenado del vehículo, grado de carretera y velocidad de diseño.
El grado de la carretera tiene un efecto en la distancia de parada del vehículo. Las distancias de parada de la vista se basan en las calificaciones de carretera planas. La distancia de parada se aumenta en las rebajas y disminuye en las actualizaciones. Los ingenieros deben ajustar los cálculos de distancia de parada para las calificaciones superiores al 3 por ciento, ya que la gravedad afecta significativamente el rendimiento de frenado en las pendientes empinadas.
Distancia de la vista de la intersección
Además de la distancia de parada de la vista proporcionada continuamente en la dirección de los viajes en todas las carreteras, se debe proporcionar una distancia de visión adecuada en las intersecciones para permitir que los conductores perciban la presencia de vehículos potencialmente conflictivos. También se requiere una distancia de visión a las intersecciones para permitir que los conductores de vehículos parados decidan cuándo entrar o cruzar la carretera intersecante. Si la distancia de visión disponible para un vehículo de entrada o cruce es al menos igual a la distancia suficiente para evitar los conductores de carretera,
Los cálculos de distancia de la intersección son más complejos que detener la distancia de la vista porque implican la interacción de los vehículos en diferentes enfoques. La distancia de la vista necesaria depende de las velocidades de diseño de ambas carreteras, el tipo de control de tráfico, y la maniobra que se realiza (cruzamiento, giro a la izquierda, o girar a la derecha).
Triángulos de la vista
Los triángulos de la vista se utilizan para medir la distancia de la vista de la intersección. Este triángulo consiste en un límite que define una distancia de la intersección en cada enfoque y por una línea que conecta esos dos límites. El triángulo de la vista define un área que debe mantenerse clara de las obstrucciónes visuales como edificios, cercas, vegetación, vehículos estacionados y características del terreno.
La distancia de vista adecuada a las intersecciones se determina mediante el establecimiento y la ejecución de triángulos de vista. Las dimensiones requeridas de las piernas del triángulo dependen de la velocidad de diseño de las carreteras y del tipo de control de tráfico proporcionado en la intersección. Dos tipos de triángulos de vista claros se consideran en el diseño de intersección: acercar triángulos de vista y triángulos de salida.
Los triángulos de vista de aproximación permiten a los conductores a intersecciones controladas sin control o rendimiento ver un vehículo potencialmente conflictivo en tiempo suficiente para frenar o detenerse antes de colisionar dentro de la intersección. Los triángulos de visión de salida proporcionan una distancia de visión adecuada para los conductores detenidos en la intersección para entrar o cruzar con seguridad la carretera principal. Las dimensiones de estos triángulos se calculan utilizando fórmulas que consideran velocidades de vehículos, características de aceleración y intervalos, y intervalos de tiempo necesarios para maniobras seguros.
Calculaciones de distancia de esquina
La distancia mínima de la vista (máximo) debe determinarse por la ecuación: 1.47VmTg, donde Vm es la velocidad de diseño (mph) de la carretera principal y Tg es la distancia de tiempo (segundos) para que el vehículo de carretera menor entre en la carretera principal. Esta fórmula proporciona un método sencillo para calcular la distancia de la vista a lo largo de la carretera principal que debe ser visible a un conductor detenido en la carretera menor.
Los valores que se indican en la tabla 405.1A deben utilizarse para determinar la Tg en función del vehículo de diseño, el tipo de maniobra, y si las ruedas traseras del vehículo parado están en una actualización superior al 3 por ciento. La distancia desde el borde de la carretera viajada hasta las ruedas traseras en la pequeña parada de carretera debe ser asumida como: 20 pies para un coche de pasajeros, 30 pies para un camión de unidad, y 72 pies para una distancia de tiempo de combinación.
Diseño de señal de tráfico y cálculos de la hora
Las señales de tráfico representan la forma más compleja de control de intersección, que requiere un diseño cuidadoso de hardware de señal, planes de phasing y parámetros de tiempo. El diseño adecuado de señal optimiza el flujo de tráfico, minimiza el retraso y mejora la seguridad asignando claramente el derecho de paso a diferentes movimientos en diferentes momentos.
Análisis de los Warrants de Signal
La selección y utilización de señales de control de tráfico deben basarse en un estudio de ingeniería de carreteras, tráfico y otras condiciones. Al menos una de las nueve órdenes de señal dadas en el MUTCD debe cumplirse antes de instalar señales de tráfico. Estas garantías proporcionan criterios objetivos para determinar cuándo se justifican las señales de tráfico, considerando factores como volúmenes de tráfico, volúmenes peatones, experiencia de choque y coordinación con señales adyacentes.
Las nueve órdenes de señalización abordan diferentes condiciones que pueden justificar la señalización, incluyendo el volumen vehicular de ocho horas, volumen vehicular de cuatro horas, hora pico, volumen peatonal, cruce escolar, sistema de señalización coordinado, experiencia de choque, red de carreteras y intersección cerca de un cruce de grado. Los guardianes deben ser evaluados profesionalmente por un ingeniero de tráfico calificado.
Diseño de Phasing de señalización
El phasing de señales determina qué movimientos reciben indicaciones verdes simultáneamente y la secuencia en la que se sirven diferentes fases. El plan de phasing debe separar los movimientos conflictivos mientras que sirve eficientemente la demanda de tráfico. Las estrategias comunes de phasing incluyen dos fases de operación (instalaciones simples con volúmenes de giro izquierdo bajos), operación trifásico (cerrar una fase de giro izquierda separada), operación de cuatro fases (más complejas de vuelta izquierda para ambas calles).
El phasing de giro izquierdo protegido proporciona una flecha verde separada para giros izquierdos, eliminando conflictos con oposición a través del tráfico. El phasing de giro izquierdo permite giros izquierdos durante la indicación verde circular cuando las brechas en el tráfico opuesto permiten. El phasing de permisivo protegido combina ambos enfoques, proporcionando una flecha de giro izquierdo seguida de un verde circular durante el cual los giros izquierdos pueden completarse cuando sea seguro.
Determinación de la longitud del ciclo
La longitud del ciclo representa el tiempo total requerido para que la señal sirva a todas las fases y regrese al comienzo de la secuencia. Los ciclos más largos proporcionan más tiempo verde para los movimientos de tráfico pero aumentan la demora para las calles laterales y los peatones. Los ciclos más cortos reducen la máxima demora pero no proporcionan suficiente tiempo verde para los movimientos de tráfico pesado.
Los ingenieros suelen calcular la longitud del ciclo utilizando el método Webster o el método de volumen crítico de carriles, que consideran los volúmenes de tráfico en movimientos críticos y el tiempo perdido asociado con cambios de fase. Las longitudes del ciclo suelen oscilar entre 60 y 120 segundos para intersecciones aisladas, con ciclos más largos a veces utilizados en sistemas de señal coordinados. La longitud del ciclo óptimo calculado proporciona un punto de partida que puede ajustarse sobre la base de las observaciones del campo y el ajuste.
Asignación en tiempo verde
Una vez que se determine la duración del ciclo, los ingenieros deben asignar tiempo verde entre las distintas fases. La asignación debe ser proporcional a la demanda de tráfico, con movimientos más pesados que reciben más tiempo verde. El cálculo debe dar cuenta de los tiempos mínimos de verde necesarios para los cruces peatones, los tiempos máximos de verde para evitar retrasos excesivos en otros enfoques, y perder tiempo durante los intervalos de limpieza amarillo y todo rojo.
Los tiempos mínimos de verde son típicamente de 7 a 15 segundos, dependiendo de las distancias de cruce de peatones y del tiempo necesario para que los vehículos despejen la intersección. Se pueden fijar tiempos máximos de color verde para asegurar que el tráfico lateral de la calle no experimente retraso excesivo. El tiempo real de verde para cada fase se calcula para satisfacer la demanda de tráfico respetando estas limitaciones y asegurando que la suma de todos los tiempos de fase equivalga la duración del ciclo.
Intervalos de limpieza amarillos y todo fijo
Los intervalos de cambio amarillo advierten a los conductores que la indicación verde está terminando y que deben detener o limpiar la intersección. La duración del intervalo amarillo depende de la velocidad de aproximación, grado y ancho de intersección. El cálculo asegura que los conductores que no pueden parar de forma segura cuando el amarillo comienza tienen tiempo suficiente para limpiar la intersección antes de que el tráfico en conflicto recibe una indicación verde.
Los intervalos de limpieza de todo el rojo proporcionan tiempo adicional para que los vehículos despejen la intersección después de que el intervalo amarillo termine y antes de que los movimientos conflictivos reciban verde. Este intervalo es particularmente importante en las intersecciónes grandes o donde las altas velocidades hacen difícil para los conductores detenerse. El intervalo de todo el rojo se calcula sobre la base de las dimensiones de intersección y velocidades de los vehículos para asegurar que los vehículos que entran en amarillos puedan despejar antes de tráfico cruzado.
Carriles auxiliares y cálculos de la longitud del almacenamiento
Las vías auxiliares proporcionan capacidad adicional para movimientos específicos en intersecciones, mejorando la seguridad y las operaciones separando los vehículos de giro de tráfico. El diseño adecuado de carriles auxiliares requiere un cálculo cuidadoso de las longitudes de almacenamiento, longitudes de cintura y distancias de desaceleración.
Diseño de latón izquierda-tumba
Para el diseño de intersección, el tráfico de izquierdas por vía de vía debe evitarse, si es posible. Las instalaciones de giro izquierdo en las carreteras se utilizan normalmente para proporcionar niveles de servicio razonables para las intersecciónes. Históricamente, el uso de carriles de giro izquierdo ha demostrado reducir las tasas de choque 20 a 65%. Esta importante ventaja de seguridad resulta de la eliminación de vehículos de giro dejados por vía de carriles, donde crean riesgos de colisión trasera y limitaciones de capacidad.
El tiempo de almacenamiento de carriles de giro izquierdo debe acomodar la cola esperada de vehículos de giro izquierdo durante el período máximo. El cálculo considera volúmenes de giro izquierdo, tiempo de señalización (para intersecciones señalizadas), y el nivel de servicio deseado. La longitud de almacenamiento insuficiente resulta en colas que bloquean a través de carriles, mientras que los residuos de longitud excesiva derecha de carretera y recursos de construcción.
Es preferible compensar las carriles de giro izquierdo para medianas de más de 18 pies. Esto reducirá el ancho del divider a 6 a 8 pies antes de la intersección y evitará alineamientos de carril paralelo. Los dos tipos principales de configuraciones de carril izquierdo offset utilizados son paralelos y grabados. Las carriles de giro izquierdo des desactivados mejoran la distancia de vista para los conductores de giro izquierdo moviéndolos más cerca al tráfico entrante, aunque requieren más ancho y más complejos.
Diseño de latón derecho-tumba
Las carriles de giro derecho sirven funciones similares a las carriles de giro izquierdo, eliminando los vehículos de giro de las vías para mejorar la capacidad y la seguridad. Las carriles de giro derecho son particularmente beneficiosas en las intersecciones con volúmenes de giros pesados, donde el tráfico funciona a altas velocidades, o donde los vehículos de giro derecho deben ceder a los cruces peatonales pesados.
Las carriles de giro derecho pueden diseñarse para el funcionamiento canalizado con una isla triangular que separa el carril de giro desde las carriles. La canalización aclara la trayectoria del vehículo, proporciona espacio para el refugio peatonal, y permite que los giros correctos funcionen independientemente de la señal principal. Sin embargo, las curvas derechas canalizadas requieren más derecho de camino y pueden crear conflictos con peatones y biciclistas si no está cuidadosamente diseñado.
Lecciones de aceleración y aceleración
The maneuver distance includes the length needed for both braking and lane changing when there is a left or right turning lane. In the absence of turn lanes, the maneuver distance is the distance to brake to a comfortable stop. Deceleration lanes allow vehicles to slow down before entering turn lanes or making turns, preventing through traffic from being delayed by decelerating vehicles.La longitud de desaceleración necesaria depende de la velocidad de aproximación, la velocidad de giro final y la velocidad de desaceleración. Las velocidades de aproximación más altas y las velocidades de giro más bajas requieren distancias de desaceleración más largas. Longitudes de transición vehículos de vía vía vía vía vía vía vía vía auxiliar y debe ser lo suficientemente larga para cambios cómodos en el carril a la velocidad de aproximación.
En las intersecciones rurales, con el control STOP en la carretera local, se deben considerar las vías de aceleración para la izquierda y la derecha en la instalación del Estado. Las vías de aceleración permiten que los vehículos que entran de las calles laterales alcancen velocidades de línea principal antes de fusionarse con el tráfico, mejorando la seguridad y las operaciones en las carreteras de alta velocidad. La longitud de aceleración necesaria depende de la velocidad inicial (normalmente cero para los vehículos parados), la velocidad final (prinsión y velocidad de diseño).
Dos vías izquierda-turno
Las carriles de giro izquierdo de dos vías funcionan bien donde las velocidades de diseño son relativamente bajas (25 a 50 mph) y no hay concentraciones pesadas de tráfico de giro izquierdo. La anchura de las TWLTLs debe limitarse a un máximo de 14 pies para desalentar a los motoristas de giro izquierdo de salir a la TWLTL y detener perpendicular a la dirección del tráfico, mientras esperan que el tráfico de salida para limpiar.
Las carriles de giro izquierdo de dos vías (TWLTLs) proporcionan una instalación compartida para giros izquierdos en ambas direcciones a lo largo de un pasillo, normalmente utilizado en las arterias comerciales con múltiples vías de entrada y calles laterales. A diferencia de las carriles de giro izquierdo dedicados en intersecciones específicas, TWLTLs corren continuamente por la carretera, permitiendo giros izquierdos en cualquier lugar.
Canalización e Islas de Tráfico
La canalización reduce las zonas de conflicto separando o regulando los movimientos de tráfico en caminos definidos de viaje mediante el uso de marcaciones de pavimento. La canalización guía el tráfico en caminos específicos, separa los movimientos conflictivos, protege los vehículos de giro y cruce, proporciona áreas de refugio para los peatones, y crea espacio para los dispositivos de control de tráfico. La canalización efectiva hace que el camino adecuado sea obvio y natural para seguir mientras desalenta los movimientos de caminos incorrectos y otros maniobras.
Tipos de Islas de Tráfico
Las islas triangulares de esquina utilizadas para separar el tráfico de derechas de vehículos son la forma más común. Estas islas canalizan giros derecho, proporcionan espacio para señales de tráfico y crean zonas de refugio peatonal. Las islas de división separan los flujos de tráfico opuesto en la zona mediana, proporcionando espacio para las carriles de giro izquierdo y protegiendo los vehículos de giro izquierdo.
Las islas suelen ser alargadas o triangulares y se colocan fuera de las rutas de los vehículos. Las islas curvas para intersecciones necesitan tener iluminación o delineación adecuadas. La forma y tamaño de las islas dependen de la geometría de intersección, los volúmenes de tráfico y el espacio disponible. Las islas deben ser lo suficientemente grandes como para prestar atención y proporcionar su función prevista, sin crear peligros ni confusión.
Normas de diseño de isla
Las costas de las islas triangulares de esquina deben ser un mínimo de 12 pies (preferiblemente 15 pies). Este tamaño mínimo asegura que las islas sean visibles para los conductores y proporciona espacio adecuado para los signos y otros dispositivos de control de tráfico. Las islas más pequeñas pueden ser golpeadas por vehículos o pasadas por alto por los conductores, reduciendo su eficacia y creando riesgos de seguridad.
Las narices isleñas (el extremo de las islas de división) requieren una atención especial de diseño porque están expuestas al tráfico y vulnerables a los ataques de vehículos. La nariz debe ser compensada a través de carriles de tráfico, protegida con delineación y reflectores adecuados, y diseñada con ángulos de enfoque apropiados. Las alturas de las curvas en las islas suelen oscilar entre 4 y 6 pulgadas, proporcionando una delineación clara al permitir que los vehículos monten el freno en situaciones de emergencia sin daños graves.
Mediana de aperturas
Median openings provide access for crossing traffic plus left-turns and U-turns. The design of median openings must accommodate the turning paths of design vehicles while maintaining adequate sight distance and minimizing the opening length. Do not use median opening lengths longer than 80 feet regardless of skew. These types of lengths may require special channelization, left-turn lanes, or skew adjustment.El diseño de apertura media implica calcular el ancho mínimo necesario para que el vehículo de diseño complete los giros izquierdos y los giros U, teniendo en cuenta el radio de giro, la longitud del vehículo y el ángulo de desprendimiento. La apertura debe ser lo suficientemente amplia para evitar que los vehículos golpeen la nariz mediana pero no tan amplia que crea confusión o permite movimientos no deseados.
Consideraciones de diseño de la rotonda
Una rotonda se define como un círculo de tráfico modificado conforme a criterios de diseño geométrico específicos que promueve la conciencia del conductor, reduce las velocidades de viaje y mejora el flujo de tráfico. Las rotondales reducen la congestión de tráfico eliminando giros izquierdos y reduciendo puntos de conflicto. Las rotonda modernas han ganado popularidad como una alternativa a las intersecciones señalizadas tradicionales debido a su seguridad y beneficios operacionales.
Roundabout Ventajas y aplicaciones
Las rotonda son ventajosas porque el tráfico puede fluir continuamente cuando no hay conflictos en lugar de tener que parar. La desventaja es que requieren un costo inicial más alto para la construcción cuando se compara con una señal de tráfico o el control de paradas. Sin embargo, las rotonda suelen tener costos de mantenimiento más bajos que las señales porque no requieren servicio eléctrico, hardware de señal o ajustes de tiempo en curso.
Las rotonda mejoran significativamente la seguridad eliminando los fallos de alto ángulo derecho y de cabeza a alta velocidad, reduciendo las velocidades del vehículo a través del diseño geométrico, y simplificando el proceso de toma de decisiones para los conductores. Estudios han demostrado que las rotonda pueden reducir los accidentes mortales y lesiones en un 70-90% en comparación con las intersecciones convencionales. También proporcionan beneficios ambientales a través de un flujo de tráfico reducido y más suave, y siguen funcionando durante los cortes de energía cuando las señales de tráfico.
Elementos de diseño geométricos
El diseño de la rotonda implica numerosos elementos geométricos que deben ser cuidadosamente coordinados, incluyendo el diámetro central de la isla, la anchura de la carretera circulatoria, la anchura de entrada, la anchura de salida, la alineación de enfoque y las islas de splitter. El proceso de diseño tiene como objetivo lograr una reducción de velocidad adecuada mediante la deflexión, mientras que se acomoda el vehículo de diseño y proporciona una capacidad adecuada para los volúmenes de tráfico proyectados.
El radio de entrada controla la velocidad a la que entran los vehículos y representa uno de los parámetros de diseño más críticos. El radio más pequeño fuerza mayor reducción de velocidad, mejora de la seguridad pero potencialmente reducción de la capacidad. El camino más rápido a través de la rotonda debe ser desviado para evitar movimientos de alta velocidad. Diámetro del círculo inscrito (el diámetro exterior de la carretera circulatoria) depende del vehículo de diseño, número de carriles y limitaciones del sitio, normalmente van desde 90 hasta 300 pies.
Análisis de la capacidad
El análisis de capacidad de la rotonda difiere del análisis de intersección señalizado porque las rotonda funcionan bajo principios de aceptación de brechas en lugar de tiempo de señalización. La capacidad de entrada depende principalmente del flujo circulante conflictivo, con volúmenes circulantes más altos reduciendo las brechas disponibles para entrar en vehículos. Se han desarrollado varios modelos de capacidad para rotonda, con los modelos empíricos más comunes basados en las relaciones observadas entre la entrada y los flujos circulantes.
Las rotondales de un solo carril suelen proporcionar una capacidad adecuada para el total de los volúmenes de entrada de hasta 20.000 a 25.000 vehículos por día, dependiendo de la distribución del tráfico entre los enfoques. Las rotondales multi carril pueden acomodar volúmenes más altos pero requieren un diseño más complejo y pueden tener mayores tasas de choque que las rotondas de un solo carril. El análisis de la capacidad ayuda a determinar si una rotonda es apropiada para un lugar determinado o si una intersección señalizada sería más adecuada.
Alojamientos de Pedestria y Bicicleta
El diseño moderno de intersección debe acomodar a todos los usuarios, incluidos peatones, biciclistas y personas con discapacidad. Estos usuarios vulnerables tienen diferentes necesidades y capacidades que los vehículos de motor, que requieren características específicas de diseño para garantizar su seguridad y movilidad.
Diseño de cruce de peatones
Las extensiones de la placa acortan la distancia de cruce y aumentan la visibilidad. Estas características, también llamadas bulb-outs, extienden la acera hacia el carril de estacionamiento o el área de hombro, reduciendo la distancia de cruce y mejorando las líneas de visión entre peatones y conductores. Las extensiones de la placa son particularmente valiosas en las intersecciones con estacionamiento en la calle, donde los vehículos estacionados pueden bloquear la visibilidad.
El tiempo de señal peatonal debe proporcionar tiempo de paso adecuado basado en la velocidad de caminar y la distancia de paso. El Manual sobre dispositivos de control uniforme de tráfico especifica una velocidad de caminar de 3,5 pies por segundo para calcular el tiempo de limpieza peatonal, con disposiciones para velocidades de caminar más lentas (3,0 pies por segundo) donde se espera que peatones mayores o personas con discapacidad.
Las islas de tránsito deben utilizarse para proporcionar zonas de refugio a los ciclistas y peatones. Las islas de refugio permiten a los peatones cruzar amplias intersecciones en dos etapas, reduciendo la brecha necesaria en el tráfico y proporcionando una zona de espera segura. Estas islas son particularmente importantes en los cruces sin señalización de caminos multilana, donde encontrar brechas adecuadas para cruzar todas las vías simultáneamente puede ser difícil.
ADA Compliance
La Ley de los estadounidenses con discapacidad (ADA) exige que las instalaciones peatonales en las intersecciones sean accesibles para las personas con discapacidad, lo que incluye proporcionar rampas de curvatura con las pistas apropiadas, superficies de advertencia detectables y espacio claro en la parte inferior de las rampas. Las rampas de curvatura deben tener pendientes de funcionamiento no más pronunciadas que 1:12 (8.33%) y pendientes cruzadas no más pronunciadas que 1:48 (2%).
Las superficies de advertencia detectables consisten en cúpulas truncadas que proporcionan señales táctiles y visuales a las personas con discapacidad visual, indicando la transición de la acera a la calle. Las señales peatonales accesibles (APS) proporcionan indicaciones audibles y vibrotactácticas del intervalo de caminata para los peatones que son ciegos o tienen baja visión. Estos dispositivos se han vuelto cada vez más comunes en las intersecciones señalizadas, en particular en las zonas urbanas y cerca de las instalaciones que sirven a las personas con discapacidad.
Diseño de instalaciones de ciclos
Las carriles biciclistas de vuelta izquierda deben ser consideradas en cualquier intersección y siempre deben ser consideradas como una herramienta para proporcionar movilidad a los biciclistas. Los biciclistas enfrentan desafíos únicos en las intersecciones, incluyendo conflictos con vehículos de giro derecho, dificultad para posicionarse en giros izquierdos y vulnerabilidad en tráfico mixto. Los tratamientos de diseño para los biciclistas van desde marcas de carriles compartidos hasta señales de bicicleta separadas con fases de señalización dedicada.
Los biciclistas ofrecen una zona designada en la parte delantera de una cola de tráfico donde los biciclistas pueden esperar por delante de los vehículos de motor, mejorando la visibilidad y facilitando los giros izquierdos. Los biciclistas de dos etapas permiten hacer giros izquierdos en dos etapas sin fundirse en el carril izquierdo, particularmente útil en intersecciones multilane. Los diseños de intersecciones protegidos utilizan islas de refugio y cruces para separar biciclismos, mejorando significativamente los caminos de seguridad.
Normas y directrices de diseño de AASHTO
AASHTO publica varios documentos fundamentales que sirven como referencia principal para el diseño de carreteras y puentes. La política AASHTO sobre diseño geométrico de carreteras y calles (Libro verde) cubre la alineación de carreteras, anchos de carril, diseño de intersección y distancias de vista. Esencial para garantizar la coherencia en la planificación y seguridad de carreteras. Estos estándares proporcionan la base técnica para el diseño de intersección en los Estados Unidos.
El Libro Verde AASHTO
La política de AASHTO sobre diseño geométrico de carreteras y calles (comúnmente conocida como Libro Verde) sirve como referencia principal para el diseño geométrico. Proporciona recomendaciones sobre dimensiones de carreteras, curvatura, gradientes y visibilidad para asegurar que las carreteras alojen diferentes tipos de vehículos y condiciones de tráfico. El Libro Verde representa el conocimiento colectivo y la experiencia de los profesionales del transporte en todo el país, proporcionando orientación que equilibra la seguridad, las operaciones, la economía y las consideraciones ambientales.
El Libro Verde se organiza en capítulos que abarcan controles y criterios fundamentales de diseño, elementos de diseño, elementos de sección transversal, carreteras y calles locales, carreteras y calles de colector, arterias rurales y urbanas, autopistas, intersecciones y separaciones de grados. Cada capítulo proporciona una orientación detallada sobre los principios de diseño, métodos de cálculo y valores recomendados para diversos parámetros de diseño. Mientras que el Libro Verde ofrece recomendaciones en lugar de requisitos obligatorios, su orientación es ampliamente adoptada y a menudo incorporada en normas de diseño estatales y locales.
Enfoque de diseño basado en el rendimiento
El AASHTO Green Book 2018 introdujo un nuevo proceso de diseño que toma un enfoque basado en el rendimiento del diseño. El diseño basado en el rendimiento es problemático y ayuda a los diseñadores priorizar ciertos objetivos para tomar decisiones y desvíos para satisfacer mejor las necesidades de todos los modos de transporte. Este enfoque reconoce que la aplicación rígida de los criterios de diseño puede no siempre producir los mejores resultados, especialmente en entornos urbanos restringidos o cuando se reequilibran las instalaciones existentes.
En casi todos los proyectos de construcción de carreteras, existen limitaciones que requieren desvíos que no permitan el uso de todos los criterios de diseño preferidos. Los diseñadores deben consultar los criterios de diseño establecidos en esta sección, pero puede ser poco práctico utilizarlos todos debido a las limitaciones existentes en el corredor y la necesidad de ajustar la carretera al contexto comunitario y satisfacer las necesidades de todos los modos de transporte.
Relación con las normas federales y estatales
La FHWA incorpora las normas AASHTO en las políticas nacionales de transporte y los programas de financiación. Los proyectos financiados federalmente deben cumplir las especificaciones de diseño de AASHTO, en particular para las carreteras clasificadas en el Sistema Nacional de Autopista. Este requisito garantiza la coherencia en la calidad del diseño y la seguridad en toda la red nacional de carreteras.
Cada estado desarrolla sus propios manuales de diseño de carreteras, a menudo utilizando las directrices de AASHTO como la fundación. Los DOTs estatales pueden modificar las recomendaciones de AASHTO para adaptarse a las condiciones regionales, tales como variaciones climáticas o patrones de tráfico únicos. Los manuales de diseño del Estado suelen proporcionar una orientación más específica que el Libro Verde, incluyendo detalles estándar, políticas de diseño y procedimientos específicos para las prácticas y condiciones de ese estado.
Excepciones y variaciones de diseño
Cuando las limitaciones del sitio, las consideraciones de costos u otros factores impiden el pleno cumplimiento de las normas de diseño, los ingenieros pueden solicitar excepciones o diferencias de diseño. Este proceso requiere documentación de la limitación, análisis de alternativas, evaluación de las implicaciones de seguridad y aprobación por las autoridades competentes. Las excepciones de diseño no deben utilizarse de manera rutinaria sino reservadas para situaciones en que las normas de cumplimiento sean verdaderamente poco prácticas y el diseño propuesto proporciona seguridad y operaciones aceptables.
El proceso de excepción de diseño sirve funciones importantes: garantiza que las salidas de las normas reciban una revisión y aprobación adecuadas, documenta la justificación de las decisiones de diseño, y proporciona protección de responsabilidad demostrando que el diseño se basa en juicios de ingeniería sólidos. Los ingenieros deben considerar cuidadosamente si las excepciones de diseño son realmente necesarias o si soluciones alternativas podrían lograr el cumplimiento de las normas.
Diseños de intersección alternativos
Dado que los diseños de intersección convencionales pueden no ser apropiados para todas las intersecciónes, se están explorando tratamientos innovadores e inconvencionales, que comparten muchos de los mismos objetivos. Los diseños de intersección alternativos pueden proporcionar importantes beneficios de seguridad y funcionamiento en situaciones en que los diseños convencionales son insuficientes o cuando las restricciones de derecha de carretera limitan opciones.
Intersecciones desplazadas de izquierda-torno
Intersecciones de giro izquierdo desplazado (DLT), también llamadas intersecciones de flujo continuo, desplazan puntos de conflicto de giro izquierdo de la intersección principal. Los vehículos de giro izquierdo cruzan oponiéndose a través del tráfico en una ubicación separada controlada por señal río arriba de la intersección principal, luego pasan por la intersección principal simultáneamente con el tráfico. Este diseño elimina las fases de giro izquierdo en la señal principal, aumentando significativamente la capacidad y reduciendo el retraso.
Las intersecciones DLT funcionan mejor en lugares con volúmenes de giro izquierdo pesado y a través de volúmenes, donde los diseños convencionales requieren longitudes de ciclo largo y múltiples fases. El diseño requiere adicional de la derecha de la carretera izquierda desplazada y puede ser confuso para conductores desconocidos. Sin embargo, intersecciones DLT con marcas claras de firma y pavimento pueden proporcionar excelentes operaciones al reducir los fallos en comparación con los diseños convencionales.
Intersección de cruce restringido U-Turn
Intersecciones de cruce restringido U-turn (RCUT), también llamadas J-turns o superstreets, eliminan giros directos a la izquierda y movimientos de enfoques callejeros menores. En lugar de ello, los conductores giran a la derecha en la calle principal y luego hacen un giro U en una mediana apertura hacia abajo para completar su movimiento deseado. Este diseño reduce los puntos de conflicto y permite que la intersección principal funcione con una simple señal de dos fases o incluso para detener el control.
Las intersecciones RCUT son particularmente eficaces en carreteras divididas de alta velocidad con volúmenes de calle relativamente bajos. Proporcionan beneficios de seguridad eliminando los tipos de conflicto más graves (canturas de ángulo recto) y simplificando el proceso de toma de decisiones para los conductores. El diseño requiere un ancho medio adecuado para los movimientos de giro U y suficiente espaciamiento entre las principales intersección y U-turn locations.
Intersecciones medianas de U-Turn
Mediano U-Turn crossovers requieren una mediana amplia debido a su diseño. Estas carreteras son más adecuadas para intersecciones con alta gran racha a través de movimientos, giros izquierdos de baja a media de la calle principal, giros izquierdos de baja a mediana de la calle menor, y cualquier cantidad de calle menor a través de volúmenes. Este diseño, también llamado izquierda de Michigan, prohíbe giros directos a la izquierda en la intersección principal y el tráfico hacia abajo
Los diseños medios de giro de U proporcionan beneficios operativos eliminando las fases de giro izquierdo a la señal principal, permitiendo un tiempo más verde para los movimientos. También mejoran la seguridad reduciendo puntos de conflicto y separando movimientos de giro de la intersección principal. El diseño requiere una mediana amplia (normalmente de 40-60 pies) para acomodar los vehículos de giro y un espaciado adecuado entre las principales ubicaciones de intersección y U-turn para evitar el derrametro.
Diverging Diamond Interchanges
The product of these is to furnish an indirect path for left-turns. While technically an interchange rather than an at-grade intersection, diverging diamond interchanges (DDI) represent an innovative design that has gained rapid acceptance. The DDI briefly shifts traffic to the left side of the road between two signalized intersections, allowing left turns onto the freeway ramps without crossing opposing traffic.Los DDI ofrecen una excelente capacidad y rendimiento de seguridad, al tiempo que requieren menos cambios de derecha de camino que los diamantes convencionales con dobles carriles de giro izquierdo. El diseño elimina las fases de giro izquierdo, reduciendo la longitud y la demora del ciclo. Los estudios han mostrado reducciones significativas de fallos en los lugares DDI en comparación con los intercambios convencionales. El patrón inusual de tráfico puede inicialmente confundir a los conductores, pero la experiencia ha demostrado que la mayoría de los conductores se adaptan rápidamente con las marcas de la firma y paviment.
Diseño de dispositivos de control de tráfico
Como lo ha indicado el MUTCD, se debe utilizar el nivel mínimo adecuado de control de tráfico que promueve operaciones de tráfico seguras y eficientes y minimiza el retraso mientras sigue siendo eficaz en función del costo. La evaluación del tipo necesario de control de tráfico debe ser realizada por un ingeniero de tráfico calificado. Los dispositivos de control de tráfico incluyen signos, marcaciones de pavimento y señales que regulan, advierten y guían a los usuarios de carretera.
Signos reguladores
Los signos regulatorios informan a los usuarios de las leyes y reglamentos de tráfico que se aplican en las intersecciones. Los signos regulatorios comunes incluyen los signos de DETENCIÓN, los signos de YIELD, NO ENTER, los signos de UNA EMPRE y los signos de prohibición de giro. El Manual sobre dispositivos de control de tráfico uniforme (MUTCD) especifica el diseño, la colocación y la aplicación de signos regulatorios para garantizar la consistencia y el reconocimiento de conductores en todo el país.
La colocación de los signos STOP requiere una cuidadosa consideración de la distancia visual, la velocidad de aproximación y la geometría de intersección. El signo debe ser visible desde una distancia suficiente para permitir que los conductores detengan cómodamente, normalmente colocados en o cerca del punto donde los vehículos deben parar. Los signos de STOP multi-way siempre deben ser complementados con una placa ALL WAY.
Signos de advertencia
Los signos de alerta alerta alerta alertas de los conductores a condiciones inesperadas o peligros que se avecinan, permitiéndoles ajustar su velocidad y posición apropiadamente. Los signos de advertencia relacionados con la intersección incluyen señales de alerta anticipada, señales de advertencia cruzadas, señales de advertencia de carretera lateral y varias placas suplementarias que indican el tipo de control de intersección. Estos signos son particularmente importantes en los enfoques de alta velocidad donde los conductores necesitan aviso previo para prepararse para la intersección.
La colocación de señales de advertencia depende de la velocidad de aproximación y la distancia de vista. El MUTCD proporciona tablas que especifican distancias mínimas de colocación anticipada basadas en la velocidad, asegurando que los conductores tengan tiempo suficiente para percibir el signo, leer su mensaje y responder adecuadamente. En algunos casos, se pueden necesitar múltiples señales de advertencia, como un signo de advertencia de avance seguido por un segundo signo de advertencia más cercano a la intersección.
Marcas de pavimento
Las marcas de pavimento proporcionan orientación y regulación a través de cues visuales en la superficie de la carretera. Las marcas de intersección incluyen líneas de parada, cruces, líneas de carril, flechas de giro, y varias marcas de palabras y símbolos. Estas marcas complementan signos y señales, proporcionando información en el punto en que los conductores necesitan tomar decisiones y tomar acciones.
Las líneas de parada indican dónde deben parar los vehículos cuando lo requiera un signo STOP o señal roja. Normalmente se colocan 4 pies de antelación del cruce más cercano o, si no hay pase por carretera, en el punto en que los conductores tienen la mejor vista del tráfico en conflicto. Marcas transversales delinean las zonas de cruce de peatones y conductores de alerta para esperar peatones.
Análisis de seguridad y predicción de la enfermedad
La geometría de las vías de tránsito influye en su rendimiento de seguridad. El análisis de seguridad representa un componente crítico del diseño de intersección, ayudando a los ingenieros a identificar los peligros, evaluar alternativas y predecir el rendimiento de seguridad de los diseños propuestos.
Análisis de datos de Crash
Los datos históricos de los accidentes proporcionan información valiosa sobre los problemas de seguridad en las intersecciones existentes. Los ingenieros analizan informes de fallos para identificar patrones relacionados con el tipo de accidente, gravedad, hora del día, condiciones meteorológicas y factores que contribuyen.Los tipos comunes de accidentes de intersección incluyen fallos de retaguardia (a menudo relacionados con paradas inesperadas o tiempo de señal), fallos de ángulo (normalmente el tipo más grave, como consecuencia de falta de distancia o de señal)
The type of traffic control affects the type of collisions. Signalized intersections tend to have more rear-end crashes but fewer severe angle crashes compared to unsignalized intersections. Understanding these relationships helps engineers select appropriate traffic control types and design features to address specific safety concerns.Métodos manuales de seguridad de la autopista
El Manual de Seguridad de la Autopista (HSM), publicado por AASHTO, proporciona métodos basados en la ciencia para estimar la frecuencia y gravedad de los choques para diferentes tipos de instalaciones y alternativas de diseño. El HSM incluye modelos predictivos para diversos tipos de intersección, permitiendo a los ingenieros estimar la frecuencia de choque esperada basada en volúmenes de tráfico, características geométricas y características de control de tráfico.
Los métodos HSM utilizan funciones de rendimiento de seguridad (SPF) que relacionan frecuencia de choque con el volumen de tráfico y otras variables, junto con factores de modificación de fallos (CMFs) que ajustan las predicciones basadas en características geométricas y operacionales específicas. Por ejemplo, CMFs cuantifican los efectos de seguridad de características tales como carriles de giro izquierdo, iluminación, cámaras de luz roja y ángulo de corte de intersección.
Análisis de puntos de conflicto
Cada intersección tiene el potencial de varios tipos diferentes de conflictos vehiculares. La posibilidad de estos conflictos puede ser reducida en gran medida proporcionando distancia de vista adecuada y controles de tráfico apropiados. Análisis de puntos de conflicto identifica sistemáticamente lugares donde las rutas de los vehículos cruzan, fusionan o divergen, creando oportunidades de choque potenciales.
Una intersección convencional de cuatro patas tiene 32 puntos de conflicto: 16 conflictos de cruce, 8 conflictos de fusión y 8 conflictos de divergencia. Las rotondas reducen dramáticamente los puntos de conflicto a 8 para una rotonda de un solo carril (4 fusiones, 4 divergencias y cero conflictos de cruce), explicando su desempeño de seguridad superior. Modificaciones de diseño como restringir ciertos movimientos, añadir carriles o cambiar el control de tráfico pueden reducir el número y la gravedad de puntos de conflicto, mejorando la seguridad.
Consideraciones de la construcción y paliación
Las intersecciones complejas pueden necesitar una construcción escalonada para mantener el flujo de tráfico. Asegurar el mantenimiento de señales y el equipo de eliminación de nieve puede acceder a todas las áreas. La eliminación de la construcción representa una consideración importante en el diseño de intersección, especialmente para proyectos que modifican las intersecciones existentes que sirven volúmenes de tráfico significativos.
Mantener el tráfico durante la construcción
Los proyectos de reconstrucción de intersección deben mantener el flujo de tráfico y la seguridad durante la construcción, permitiendo a los contratistas completar el trabajo de manera eficiente. Esto a menudo requiere medidas de control de tráfico temporal, como señales temporales, desvíos, cambios de carriles y reducción de los límites de velocidad. El plan de eliminación de la construcción debe reducir al mínimo la duración de las perturbaciones importantes, mantener el acceso a vehículos de emergencia y proporcionar alojamiento seguro para peatones y biciclistas.
La construcción estacada permite que las partes de la intersección sigan siendo operativas mientras se están construyendo otras porciones. Por ejemplo, se puede reconstruir un enfoque mientras el tráfico continúa utilizando los otros enfoques, luego los cambios de construcción al siguiente enfoque. Esta estrategia extiende la duración general de la construcción pero reduce los impactos en el tráfico y las empresas adyacentes. El plan de eliminación debe asegurarse de que cada etapa proporciona capacidad adecuada, mantiene la seguridad y permite la progresión lógica a las etapas posteriores.
Control temporal de tráfico
La parte 6 de la MUTCD ofrece normas para el control temporal de tráfico en las zonas de trabajo, incluyendo orientaciones específicas para el trabajo en las áreas de intersección. Los planes de control temporal de tráfico deben abordar la firma, marca de pavimento, dispositivos de canalización y control de tráfico durante varias etapas de construcción.
Se pueden necesitar señales temporales durante la construcción para controlar el tráfico a través de configuraciones de intersección modificadas. Estas señales deben diseñarse y ser oportunas para las condiciones temporales, con visibilidad clara y eliminación adecuada. Las señales portátiles ofrecen flexibilidad para cambiar las condiciones de construcción, pero requieren un monitoreo y mantenimiento regulares para asegurar el funcionamiento adecuado.
Emerging Technologies and Future Trends
El diseño de intersección sigue evolucionando con la tecnología y la evolución de las necesidades de transporte. Los vehículos conectados y automatizados, los sistemas avanzados de gestión del tráfico y los nuevos servicios de movilidad están empezando a influir en cómo los ingenieros diseñan y operan intersección.
Control de señalización adaptable
Los sistemas de control de señales adaptativos utilizan la detección de tráfico en tiempo real para ajustar continuamente el tiempo de señal según la demanda actual. A diferencia de las señales tradicionales de tiempo fijo o actuado que siguen patrones predeterminados, los sistemas de adaptación optimizan el tiempo dinámico para minimizar el retraso y maximizar el rendimiento. Estos sistemas pueden mejorar significativamente las operaciones durante incidentes, eventos especiales u otras condiciones que alteran los patrones de tráfico normales.
La aplicación de control de señales adaptativos requiere sistemas sofisticados de detección, infraestructura de comunicaciones y capacidades centrales de procesamiento, que incluyen una reducción de la demora, una mayor progresión, una menor emisión y una mejor respuesta a las condiciones cambiantes. Sin embargo, los sistemas de adaptación requieren un seguimiento y mantenimiento continuos para garantizar un funcionamiento adecuado, y pueden no proporcionar beneficios en todos los lugares.
Tecnología de vehículos conectados
La tecnología de vehículos conectados permite a los vehículos comunicarse con infraestructura y otros vehículos, proporcionando nuevas oportunidades para la seguridad de intersección y las operaciones. La comunicación de vehículos a infraestructura (V2I) puede proporcionar información de fase de señalización y de tiempo para acercarse a los vehículos, permitiendo que los conductores lleguen durante fases verdes. Esta tecnología puede reducir las paradas, reducir las emisiones y mejorar el flujo de tráfico.
Las aplicaciones de seguridad incluyen sistemas de alerta de colisión intersección que alertan a los conductores de posibles conflictos con otros vehículos, peatones o biciclistas. A medida que la tecnología de vehículos conectados se hace más frecuente, el diseño de intersección puede evolucionar para aprovechar estas capacidades, permitiendo potencialmente reducir distancias de vista o diferentes configuraciones geométricas cuando los vehículos pueden comunicarse electrónicamente.
Consideraciones de vehículos autónomos
Los vehículos autónomos pueden cambiar eventualmente las suposiciones fundamentales sobre el diseño de intersección. Estos vehículos pueden operar con más cortas distancias, reaccionar con mayor rapidez a las señales y coordinar movimientos con otros vehículos autónomos. En un entorno totalmente autónomo, las intersecciones podrían no requerir señales de tráfico en absoluto, con vehículos negociando el camino a través de la comunicación vehículo a vehículo.
Sin embargo, el período de transición durante el cual los vehículos autónomos y humanos comparten la carretera presenta retos importantes. Los diseños de intersección deben acomodar ambos tipos de vehículos, lo que podría requerir marcas de pavimento mejoradas, firma y otras características para apoyar sensores de vehículos autónomos. Los ingenieros deben considerar cómo funcionarán los diseños durante este período de transición prolongado mientras que siguen siendo lo suficientemente flexibles para adaptarse a medida que la tecnología evoluciona.
Proceso de Aplicación Práctica y Diseño
El diseño de intersección exitoso requiere una aplicación sistemática de los principios, cálculos y estándares analizados a lo largo de esta guía. El proceso de diseño suele seguir una secuencia lógica de la recopilación de datos a través del diseño final, con múltiples iteraciones y refinaciones a lo largo del camino.
Elaboración de proyectos y recopilación de datos
El proceso de diseño comienza con la definición clara de objetivos, limitaciones y requisitos de proyecto, lo que incluye la identificación del problema a resolver (deficiencia de capacidad, preocupación por la seguridad, impacto en el desarrollo), comprensión del contexto comunitario y las preocupaciones de los interesados, y el establecimiento de criterios de diseño. La recopilación completa de datos proporciona la base para el análisis y diseño, incluidos los volúmenes de tráfico, historial de accidentes, condiciones geométricas existentes, limitaciones de derecha de carretera, utilidades, características ambientales y insumos comunitarios.
Desarrollo y evaluación alternativos
A capacity analysis requires accurate traffic data and analysis. Traffic data collection, specifically turning movement counts, should be performed in accordance with established standards. After the traffic volumes are collected, determine the future growth and establish future design volumes. Next perform the analysis using Synchro, Highway Capacity Software, or other approved analysis software packages. Engineers typically develop multiple alternatives that address project objectives through different approaches, such as adding lanes, modifying traffic control, or implementing alternative intersection designs.Cada alternativa se evalúa sobre la base de múltiples criterios, como el rendimiento de seguridad, la eficiencia operacional, el costo, los efectos de la derecha, los efectos ambientales y la aceptación de la comunidad. Esta evaluación ayuda a identificar la alternativa preferida que mejor equilibra los objetivos y limitaciones de competencia. La participación pública durante la evaluación alternativa asegura que se aborden las preocupaciones de la comunidad y se fortalezca el apoyo al diseño seleccionado.
Diseño y documentación detallados
Una vez seleccionada la alternativa preferida, los ingenieros proceden con un diseño detallado, desarrollando planes de construcción que especifiquen cada elemento geométrico, característica de control de tráfico, estructura de drenaje y otro componente. Esta fase incluye cálculos finales para todos los elementos de diseño, preparación de dibujos detallados, desarrollo de especificaciones, estimaciones de cantidad y estimaciones de costos.
La documentación de diseño proporciona un registro de decisiones de diseño, cálculos y supuestos que apoyan la construcción y futuras modificaciones. Esta documentación es esencial para excepciones de diseño, desminado ambiental, adquisición de la derecha de la vía y administración de la construcción. La documentación completa también proporciona protección de responsabilidad demostrando que el diseño se basa en principios de ingeniería sonora y estándares apropiados.
Conclusión y recursos adicionales
Los cálculos y estándares de diseño de intersección forman la base técnica para crear instalaciones de transporte seguras, eficientes y sostenibles. Esta guía amplia ha explorado los elementos esenciales del diseño de intersección, desde el análisis del volumen de tráfico y cálculos de capacidad hasta el diseño geométrico, el tiempo de señalización, los requisitos de distancia visual y las consideraciones de seguridad.
Los ingenieros de transporte deben mantenerse al día con estándares cambiantes, tecnologías emergentes y mejores prácticas en el diseño de intersección. El Manual de Capacidad de Autopista, Manual de Control Uniforme de Tráfico y Manual de Seguridad de Autopistas proporcionan una orientación autorizada que debe consultarse para procedimientos y normas de diseño detallados. Manuales de diseño estatales y locales complementan estos recursos nacionales con requisitos y prácticas específicos de jurisdicción.
Para mayor información y desarrollo profesional en el diseño de intersección, los ingenieros pueden acceder a recursos de organizaciones como el Asociación Americana de Oficiales de Autopista y Transporte, el Instituto de Ingenieros de Transporte, el ] Junta de Investigación de Transporte y las [Publicaciones de Autotransporte]
A medida que los sistemas de transporte sigan evolucionando con las nuevas tecnologías, cambiando las pautas de viaje y haciendo mayor hincapié en la sostenibilidad y el alojamiento multimodal, el diseño de intersección seguirá siendo un campo dinámico y difícil. Los ingenieros que dominan los cálculos y normas fundamentales, al tiempo que se mantienen adaptables a la innovación, estarán bien posicionados para crear interseecciones que sirvan a sus comunidades de manera segura y eficiente durante décadas.