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DISTANCIA DE LA VISTA

On noviembre 3, 2021 by admin

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3.4.3 Distancia de visibilidad: Distancia de visión de parada, distancia de visión de adelantamiento, alejamiento de obstáculos

La capacidad del conductor de ver por delante un tramo largo de la carretera es muy importante para una operación segura y eficiente en el tráfico por carretera. Por lo tanto, los obstáculos deben ser claramente visibles para el conductor a cierta distancia. Por lo tanto, la distancia de visión se define como la distancia dentro de la cual el operador de un vehículo, desde una altura especificada por encima de la calzada que se mueve a la velocidad prevista, tiene una visión clara y sin obstáculos del pavimento de la superficie por delante o de un objeto de una altura especificada que se encuentra en él. Los experimentos demostraron que las posibilidades de accidentes se reducían cuando se aumentaba la visibilidad.

La distancia de visibilidad depende de:

• Las características de la carretera y el terreno
• El estado del tráfico
• La posición del obstáculo
• La altura del conductor con respecto a la calzada
• La altura del objeto con respecto a la superficie de la carretera
• El tipo de curva

3.4.3.1 CONDICIONES DE LA CARRETERA CON RESTRICCIONES EN LA DISTANCIA DE VISTA

Las restricciones pueden deberse a los siguientes motivos:

1. Curvas horizontales: La restricción en la curva horizontal puede deberse a obstrucciones en el interior de la curva por obstáculos como edificios, árboles y taludes cortados o a la imposibilidad de lanzar el haz de luz frontal a lo largo de la alineación de la curva en el lado interior de la misma.
2. Curvas verticales en cumbre: La visibilidad de una superficie de la carretera en el otro lado de la curva de la cumbre se perturba en los picos. Aunque se comprueben las condiciones de visibilidad en la pendiente de la curva, también debe comprobarse en condiciones nocturnas.
3. Curvas verticales de valle: La visibilidad en las curvas de valle no se ve alterada durante el día, pero en la conducción nocturna se convierte en un gran problema.
4. Intersecciones: También en las intersecciones, los requisitos de visibilidad pueden reducirse considerablemente si aparecen obstáculos como edificios o zonas verdes en la zona conocida como triángulo de visión.

Estas restricciones se ven claramente en las figuras.

3.4.3.2 TIPOS DE DISTANCIA VISUAL

Se consideran tres situaciones de distancias visuales para el diseño:

1. Distancia visual de parada (SSD) o la distancia visual mínima absoluta
2. Distancia visual de adelantamiento (OSD)
3. Distancia visual intermedia (ISD) = 2 * SSD

Otros tipos de distancia visual son:

1. Distancia de visión segura para entrar en la intersección
2. Distancia de visión del semáforo

3.4.3.3 FACTORES QUE RIGEN LA DISTANCIA DE PARADA

Tiempo de reacción:El tiempo de reacción de un conductor es el tiempo que transcurre entre el instante en que el conductor ve el objeto de peligro y el instante en que el conductor acaba de poner el pie en la paleta de freno. También se denomina tiempo de percepción-reacción. El tiempo total de reacción puede dividirse en cuatro componentes según la teoría del PIEV. Muchos experimentos han demostrado que los conductores necesitan entre 1,5 y 2 segundos en condiciones normales. Sin embargo, teniendo en cuenta los diferentes conductores, se toma un valor más alto. Así que el IRC sugiere un tiempo de reacción de 2,5 segundos.

Según la teoría PIEV (Perception Intellection Emotion and Volition), el tiempo de reacción del conductor puede clasificarse como:

• Percepción (El reconocimiento o la constatación de que existe un indicio o estímulo que requiere una respuesta)
• Intellección (Una interpretación/identificación del estímulo)
• Emoción (La determinación de una respuesta apropiada al estímulo)
• Volición (La respuesta física resultante de la decisión)

Consideremos un conductor que se acerca a una señal de stop, entonces la percepción es el proceso en el que el conductor ve la señal. La intelección es el proceso en el que el conductor reconoce la señal. La emoción es el proceso en el que decide parar y la volición es el período en el que finalmente pone el pie en el freno.

La velocidad del vehículo: Cuanto mayor sea la velocidad del vehículo, mayor será su energía cinética y se necesitará una mayor distancia para detener el vehículo. Por lo tanto, a medida que aumenta la velocidad, también aumenta la distancia de visión.

Eficiencia de frenado: Un freno con una eficacia del 100% detendría el vehículo en el momento en que se aplican los frenos, pero en la práctica no es posible. La eficacia de un freno depende del sistema de frenado, la edad, el mantenimiento, las características del vehículo, etc. Por lo tanto, se requiere una mayor distancia de visión cuando la eficacia de los frenos es menor. En la práctica, suponemos que la eficacia de los frenos es de aproximadamente el 50%.

Resistencia a la fricción entre el neumático y la carretera: Cuando la resistencia a la fricción es alta, el vehículo se detiene inmediatamente. Por lo tanto, la distancia visual requerida será menor. Pero la selección del valor del coeficiente de fricción es muy complicada debido a muchas variables. Por lo tanto, tiene un papel importante en la distancia de visión. La eficacia del frenado y la resistencia a la fricción se tienen en cuenta conjuntamente al calcular la distancia de visibilidad. El IRC ha especificado el valor de la fricción longitudinal entre 0,35 y 0,4.

La pendiente de la carretera: El gradiente también afecta a la distancia de visión. Al bajar una pendiente el tiempo para detener el vehículo será mayor debido a la gravedad y por lo tanto se requerirá más distancia de visión. Pero en el caso de subir una pendiente, el vehículo puede detenerse inmediatamente y, por lo tanto, se requiere menos distancia visual.

3.4.3.4 DISTANCIA VISUAL DE PARADA (SSD)

La distancia visual de parada (SSD) es la distancia visual mínima a lo largo de la carretera en cualquier punto que tenga la longitud suficiente para permitir al conductor detener un vehículo que se desplaza a la velocidad prevista de forma segura sin colisionar con ningún otro obstáculo. También se denomina distancia visual de no paso o distancia visual de no adelantamiento.

La distancia visual de parada segura es un factor importante en la ingeniería de tráfico. Es la distancia que recorre un vehículo desde el punto en que se percibe una situación hasta el momento en que se completa la desaceleración. En el diseño de carreteras, consideramos que la distancia de visión es igual a la distancia de visión de parada segura.

Depende de los siguientes factores:

1. Una característica de la carretera, es decir, la alineación horizontal, la alineación vertical, las condiciones de tráfico y la posición de los obstáculos.
2. Altura del ojo del conductor por encima de la superficie de la carretera
3. Altura del objeto por encima de la superficie de la carretera

ANÁLISIS DE LA DISTANCIA DE LA VISTA DE PARADA

La distancia del lugar de la parada se compone de dos elementos:

Distancia de retraso: Es la distancia recorrida por el vehículo durante el tiempo total de reacción.

Distancia de retraso = v*t

Donde, v = velocidad de diseño en m/s

t = tiempo total de reacción del conductor en segundos = 2,5 segundos

Distancia de frenado: Es la distancia recorrida por el vehículo tras la aplicación de los frenos hasta el instante en que el vehículo se detiene por completo. Se puede obtener equiparando el trabajo realizado para detener el vehículo y la energía cinética.

Si F es la máxima fuerza de fricción desarrollada y la distancia de frenado es l, entonces el trabajo realizado contra la fuerza de fricción al detener el vehículo es,

F*l = f*W*l

Donde, W = peso del vehículo

Equiparando con la energía cinética obtenemos,

O, f*W*l = 0.5*m*v2

O sea, f*W*l = 0.5*W*v2 / g

Or, l = v2 / (2*g*f)

Por tanto, el valor de SSD = v*t + v2 / (2*g*f)

Donde, v es la velocidad de diseño en m/s, t es el tiempo de reacción en segundos, g es la aceleración debida a la gravedad en m/s2 y f es el coeficiente de fricción.

Si existe el terreno inclinado de pendiente ±n%, la componente de la gravedad cambia la distancia de frenado. Entonces la componente que cambia la fuerza de frenado viene dada por:

W sinα ≈ W tanα = W*n/100

Calculando con la energía cinética obtenemos,

O sea, (f *W ± W*n/100) * l = W*v2 / (2*g)

Por tanto,

l = v2 /

Si también se considera la eficiencia de los frenos, entonces la distancia total a la vista viene dada por,

SSD = v*t + v2 /

Donde, n = grado

μ = Eficiencia de los frenos

Si la velocidad está en kmph entonces,

SSD = 0.278 v*t + v2 /

Prácticamente la distancia de visión diseñada debe seguir las siguientes reglas:

• Para el tráfico de un solo sentido con carretera de un solo carril o para el tráfico de dos sentidos en carreteras de varios carriles la distancia mínima de parada es igual a la distancia de visión de parada. Esto se debe a que no hay posibilidad de colisión de los vehículos que se mueven en dos direcciones opuestas. Por lo tanto, ayuda a que el conductor pueda detener el vehículo para que no colisione con ningún obstáculo.

Por lo tanto, SSD = SD

• Para los movimientos de tráfico de dos direcciones en un solo carril, la distancia mínima de parada es el doble de la distancia de parada, ya que hay todas las posibilidades de colisión de los vehículos con los opuestos.

Por lo tanto, SSD = 2*SD

Tabla: Distancia mínima de frenado según NRS 2070

.

Velocidad de diseño en kmph	Distancia mínima de frenado en metros

Si el tiempo de reacción es de 2.5 segundos y el coeficiente de fricción es de 0,42 a 20kmph a 0.28 a 120kmph entonces el aumento de SSD en las bajadas es el siguiente:

Velocidad en kmph	Aumento por 1% de pendiente

3.4.3.5 DISTANCIA VISUAL DE ALCANCE (OSD)

La distancia visual de alcance es la distancia mínima en una carretera abierta a la visión del conductor de un vehículo para adelantar con seguridad a los vehículos lentos que circulan por delante y que van en la misma dirección frente al tráfico contrario.

Los factores que afectan a la OSD son:

• Velocidad del vehículo que adelanta, vehículo adelantado y el vehículo que viene en sentido contrario
• Distancia entre los vehículos
• Habilidad y tiempo de reacción del conductor
• Tasa de aceleración del vehículo que adelanta
• Gradiente de la carretera

Se hacen muchos modelos de adelantamiento para el proceso de adelantamiento pero los datos obtenidos de las observaciones reales y de estos modelos no son muy fiables. Para el siguiente modelo tenemos las siguientes suposiciones:

• El vehículo lento adelantado se desplaza a velocidad uniforme
• El vehículo que adelanta reduce su velocidad y sigue al vehículo lento mientras se prepara para el adelantamiento
• El vehículo que adelanta requiere el tiempo de reacción para percibir la situación, reaccionar e iniciar la aceleración
• El adelantamiento se realiza bajo un arranque retardado y un retorno temprano y los desplazamientos durante la operación real de adelantamiento son un desplazamiento uniformemente acelerado.

ANÁLISIS DE LA DISTANCIA DE ALCANCE

El proceso de adelantamiento se muestra en la figura que consta de tres partes:

• La distancia recorrida por el vehículo A que adelanta durante el tiempo de reacción (t) i.(d1)
• La distancia recorrida por el vehículo que adelanta durante la operación real de adelantamiento en tiempo (T), es decir, (d2)
• La distancia recorrida por el vehículo contrario C que se aproxima durante la operación de adelantamiento en tiempo (T), es decir (d3)

Por lo tanto,

OSD = d1 + d2 + d3

Se supone que el vehículo que adelanta reduce su velocidad con respecto al vehículo adelantado y se desplaza detrás de éste durante el tiempo de reacción (t) del conductor.

Entonces, d1 = vb * t

Durante la operación de adelantamiento la distancia recorrida en el tiempo (T) es,

O bien, d2 = 2*s + vb * T

Durante este tiempo el vehículo se acelera desde la velocidad inicial (vb) y se realiza el adelantamiento para alcanzar la velocidad final (v). Entonces la distancia recorrida es,

Or, d2 = vb * T + 0,5 * a * T2

Or, 2*s + vb * T = vb * T + 0,5 * a * T2

Or, 2 *s = 0.5 * a * T2

Por lo tanto,

T = √ (4*s)/a

Cuando la aceleración se da en kmph,

T = √ (14.4*s)/a

Entonces la distancia viene dada por,

O bien, d2 = 2*s + vb * √ (4*s)/a

La distancia recorrida por el vehículo C que se desplaza a la velocidad prevista (v) durante la operación de adelantamiento viene dada por:

O bien, d3 = v*T

Por tanto, la distancia visual total de adelantamiento viene dada por:

OSD = vb*t + 2*s + vb * √ (4*s)/a + v*T

Donde, vb es la velocidad del vehículo lento en m/s, t es el tiempo de reacción en segundos, s es la separación entre los dos vehículos en metros y a representa la aceleración del vehículo que adelanta en m/s2.

El valor de s se puede encontrar a partir de la siguiente fórmula:

O sea, s = 0,69vb + 6,1

Donde, vb está en m/s

O sea, s = 0,19vb + 6.1

Donde, vb está en km

En caso de que no se dé la velocidad del vehículo adelantado se puede suponer que se mueve 16kmph más lento que la velocidad de diseño es decir, vb = v – 16

Tabla: Aceleración máxima de adelantamiento con respecto a la velocidad

.

Velocidad en kmph	Aceleración máxima de adelantamiento en m/s2

Hay que tener en cuenta que en las autopistas divididas d3nde no se debe considerar. En las autopistas divididas con cuatro o más carriles, no es necesario proporcionar OSD, sino que basta con un SSD.

3.4.3.6 Zonas de adelantamiento

Las zonas de adelantamiento son aquellas áreas previstas cuando no se puede proporcionar OSD en toda la longitud de la autopista. Estas zonas incluyen señales de tráfico que informan al conductor sobre el inicio o el final de la zona de adelantamiento mantenida a la distancia de la OSD. Estas zonas se utilizan para las operaciones de adelantamiento y están marcadas con carreteras anchas.

Longitud mínima de la zona de adelantamiento = 3 * OSD

Longitud deseable de la zona de adelantamiento = 5 * OSD

3.4.3.7 DISTANCIA VISUAL EN LAS INTERSECCIONES

La visibilidad de los conductores es necesaria en las zonas de intersección en las que confluyen dos o más carreteras para que puedan percibir un peligro y evitar que se produzcan accidentes. En el caso de las intersecciones, la distancia de visión de parada (SSD) se proporciona de manera que los conductores de ambos lados deben ser capaces de verse mutuamente.

El diseño de la distancia de visibilidad en las intersecciones puede utilizarse en tres condiciones posibles:

• Permitir que el vehículo que se aproxima cambie la velocidad
• Permitir que el vehículo que se aproxima se detenga
• Permitir que el vehículo detenido cruce la carretera principal

3.4.3.8 DISTANCIA A LOS OBSTÁCULOS

La distancia de retroceso es la distancia libre requerida desde la línea central de una curva horizontal hasta un obstáculo en el lado interior de la curva para cumplir con los requisitos de distancia de visibilidad en una curva horizontal. También se denomina distancia de seguridad. Se mide perpendicularmente a la línea central de la curva en el punto medio de la misma.

Depende de:

• Radio de la curva horizontal (R)
• Distancia de visibilidad requerida (SSD, ISD u OSD)
• Longitud de la curva que puede ser mayor o menor que la distancia de visibilidad requerida

En los retranqueos pueden darse dos casos que son los siguientes:

Caso (a) Cuando la longitud de la curva es mayor que la distancia de visibilidad requerida (Lc>s)

Sea α el ángulo subtendido por la longitud del arco (s). En el caso de carreteras de un solo carril, la distancia de visibilidad se mide a lo largo de la línea central de la carretera. A partir de la figura,

α = (s/R) c

Para la mitad del ángulo central, α/2 = c

Entonces, α/2 = ÌŠ

La distancia del obstáculo al centro es R cos α/2.

Por lo tanto, la distancia de retroceso requerida desde la línea central es,

m = R – R cos α/2

Para carreteras de varios carriles,

Entonces, α/2 = ÌŠ

Y, m = R – (R-d) cos α/2

Por tanto, m = R- (R-d) cos ÌŠ

Donde, d = distancia entre la línea central de la curva horizontal y la línea central del carril interior en metros. Este método es útil para averiguar el número de carriles.

Caso (b) Cuando la longitud de la curva es menor que la distancia de visibilidad requerida (Lc<s)

Como la longitud de la curva es menor que la distancia de visibilidad entonces el ángulo (α) en el centro es subtendido con referencia a la longitud de la curva circular (Lc).

Entonces, α/2 = ÌŠ

La distancia m1 = R – R cos α/2

Y, m2 = 0.5*(s – Lc) sin α/2

Entonces la distancia de retroceso viene dada por,

Distancia de retroceso (m) = R – R cos α/2 + 0.5*(s – Lc) sin α/2

Para carreteras de varios carriles,

Entonces, α/2 = ÌŠ

Y, m = R – (R-d) cos α/2 + 0.5*(s – Lc) sin α/2

La holgura de la obstrucción hasta la distancia de retroceso es importante cuando hay pendiente de corte en el lado interior de la curva horizontal.