Manual De Capacidad De Carreteras 2000

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 Manual de capacida capacidad d de carreteras carreteras 2000 CAPÍTULO 21 CARRETERAS DE MÚLTIPLES CARRILES CONTENIDO INTRODUCCIÓN ............................ .......................................... ............................ ............................ ............................ ............................ ................ .. 21-1 Condiciones Básicas para Carreteras de Multiples Carriles ............................ ............................ 21-1 Limitaciones Limitaciones de la Metodología Metodología ...................................... .................................................... ............................ .................... ...... 21-1 .......................................... ............................ ............................ ............................ ............................ ....................... ......... 21-1 II. METOLOGÍA............................ LOS............................ .......................................... ............................ ............................ ............................ ............................ ............................ ................ .. 21-2 Determinando Determinando la FFS ........................... ......................................... ............................ ............................ ............................ .................. ....21-3 Estimando la FFS ........................... ......................................... ............................ ............................ ............................ ....................... ......... 21-5 FFS Base............................ .......................................... ............................ ............................. ............................. ........................... ............. 21-5  Adjustment for Lane Width............................ .......................................... ............................ ............................ ................ .. 21-5  Adjustment for Lateral Clearance Clearance........................... .......................................... ............................. .................... ...... 21-6 Median Type ............................ .......................................... ............................ ............................ ............................ ....................... ......... 21-6  Adjustment for Access-Point Access-Point Density ............................ ........................................... ............................ ............. 21-7 Determining Determining Flow Rate................................ .............................................. ............................ ............................ ......................... ...........21-7 PHF ........................... ......................................... ............................ ............................ ............................ ............................ ....................... ......... 21-7 Heavy-Vehicle Adjustments .......................... ........................................ ............................ ............................ ................ .. 21-7 Extended General Highway Segments .......................... ........................................ .................... ...... 21-8 Specific Grade ........................... ......................................... ............................ ............................. ............................ .............21-8 Equivalents for Extended General Highway Segments ........................... ............................. .. 21-8 Level Terrain............................ .......................................... ............................ ............................ ............................ ................ .. 21-8 Rolling Terrain ........................... ......................................... ............................ ............................. ............................ .............21-9 Mountainous Terrain................................... ................................................. ............................ ......................... ........... 21-9 Equivalents for Specific Grades ...................... ..................................... ............................. ........................... ............. 21-9 Equivalents for Specific Upgrades ....................... ..................................... ............................ ................ .. 21-9 Equivalents for Specific Downgrades ..................................... ................................................ ........... 21-9 Equivalents for Composite Grades .................................... .................................................. ................ .. 21-9 Driver Population Factor .......................... ......................................... ............................. ............................ .................. .... 21-11 Determining Determining LOS........................... ......................................... ............................ ............................ ............................ ....................... ......... 21-11 Sensitivity of Results to Input Variables ............................. ........................................... ............................ .............. 21-11  APPLICATIONS........................... ......................................... ............................ ............................ ............................ ............................ .............. 21-12 III.  APPLICATIONS Segmenting the Highway ............................ .......................................... ............................ ............................ ....................... ......... 21-13 Computational Computational Steps............................ .......................................... ............................ ............................ ............................ ................ .. 21-13 Planning Applications...................................... .................................................... ............................. ............................. .................. .... 21-13  Analysis Tools............................ .......................................... ............................ ............................. ............................. ......................... ........... 21-15 ......................................... ............................ ............................ ............................ ................ .. 21-15 IV. EXAMPLE PROBLEMS ........................... Example Problem 1 (Part I) .................. ................................ ............................ ............................ ............................ ................ .. 21-16 Example Problem 1 (Part II) ................. ............................... ............................ ............................ ............................ ................ .. 21-18 Example Problem 2 (Part I) .................. ................................ ............................ ............................ ............................ ................ .. 21-20 Example Problem 2 (Part II) ................. ............................... ............................ ............................ ............................ ................ .. 21-22 Example Problem 3........................... ......................................... ............................ ............................. ............................. .................. .... 21-24 Example Problem 4........................... ......................................... ............................ ............................. ............................. .................. .... 21-26 Example Problem 5........................... ......................................... ............................ ............................. ............................. .................. .... 21-28 REFERENCES ............................ .......................................... ............................ ............................ ............................ ............................ .............. 21-29 V. REFERENCES  APPENDIX A. WORKSHEET ........................... ......................................... ............................ ............................ ............................ ................ .. 21-30 Multilane Highways Worksheet I. 21-i Chapter 21 - Multilane Highways  Manual de capacida capacidad d de carreteras carreteras 2000 EXHIBITS Exhibit 21-1. Exhibit 21-2. Exhibit 21-3. Exhibit 21-4. Exhibit 21-5. Exhibit 21-6. Exhibit 21-7. Exhibit 21-8. Exhibit 21-9. Exhibit 21-10. Exhibit 21-11. Exhibit 21-12. Exhibit 21-13. Chapter 21 - Multilane Highways Multilane Multilane Highway Methodology ........................... .......................................... ............................ .................. ..... 21-2 LOS Criteria Criteria for Multilane Multilane Highways Highways ............................ ........................................... .......................... ...........21-3 Speed-Flow Curves Curves with LOS Criteria Criteria ........................... .......................................... ........................ .........21-4 Adjustment for for Lane Width ............................ ........................................... ............................. ......................... ...........21-5 Adjustment for for Lateral Clearance ........................... .......................................... ............................. ................ .. 21-6 Adjustment for Median Type.............. Type............................ ............................. ............................. ....................... .........21-6 Access-Point Density Density Adjustment Adjustment........................... .......................................... ............................. ................ .. 21-7 Passenger-Car Equivalents on Extended General Highway Segments ........................... ......................................... ............................ ............................. ........................ .........21-8 Passenger-Car Equivalents for Trucks and Buses on Uniform Upgrades ........................... ......................................... ............................ ............................. ........................ .........21-10 Passenger-Car Equivalents for RVs on Uniform Upgrades Upgrades ................. .................21-10 Passenger-Car Equivalents for Trucks on Downgrades ...................... ......................21-11 Effect of v/c Ratio on Mean Speed ............................ .......................................... .......................... ............21-12 Multilane Highways Worksheet ........................... ......................................... ............................ ................... ..... 21-14 21-ii  Manual de capacida capacidad d de carreteras carreteras 2000 EXHIBITS Exhibit 21-1. Exhibit 21-2. Exhibit 21-3. Exhibit 21-4. Exhibit 21-5. Exhibit 21-6. Exhibit 21-7. Exhibit 21-8. Exhibit 21-9. Exhibit 21-10. Exhibit 21-11. Exhibit 21-12. Exhibit 21-13. Chapter 21 - Multilane Highways Multilane Multilane Highway Methodology ........................... .......................................... ............................ .................. ..... 21-2 LOS Criteria Criteria for Multilane Multilane Highways Highways ............................ ........................................... .......................... ...........21-3 Speed-Flow Curves Curves with LOS Criteria Criteria ........................... .......................................... ........................ .........21-4 Adjustment for for Lane Width ............................ ........................................... ............................. ......................... ...........21-5 Adjustment for for Lateral Clearance ........................... .......................................... ............................. ................ .. 21-6 Adjustment for Median Type.............. Type............................ ............................. ............................. ....................... .........21-6 Access-Point Density Density Adjustment Adjustment........................... .......................................... ............................. ................ .. 21-7 Passenger-Car Equivalents on Extended General Highway Segments ........................... ......................................... ............................ ............................. ........................ .........21-8 Passenger-Car Equivalents for Trucks and Buses on Uniform Upgrades ........................... ......................................... ............................ ............................. ........................ .........21-10 Passenger-Car Equivalents for RVs on Uniform Upgrades Upgrades ................. .................21-10 Passenger-Car Equivalents for Trucks on Downgrades ...................... ......................21-11 Effect of v/c Ratio on Mean Speed ............................ .......................................... .......................... ............21-12 Multilane Highways Worksheet ........................... ......................................... ............................ ................... ..... 21-14 21-ii  Manual de capacida capacidad d de carreteras carreteras 2000 I. INTRODUCCIÓN Los procedimientos en este capítulo son usados para analizar la capacidad, el nivel del servicio (LOS), requisitos del carril, y los impactos del tráfico y características del diseño de carreteras de múltiples carriles en áreas rurales y suburbanas. La metodología en este capítulo está basada en los resultados del estudio de la Cooperativa Nacional de Investigación de Carreteras (1 ( 1). El estudio utilizó referencias adicionales en el desarrollo de la metodología original (2 ( 2 – 6  6 ), ), que posteriormente ha sido actualizada (7  (7 ). ). Para antecedentes y conceptos, ver Capítulo 12, “Conceptos de Carrete ras” CONDICIONES BÁSICAS PARA CARRETERAS DE MÚLTIPLES M ÚLTIPLES CARRILES Los procedimientos en este capítulo determinan la disminución en la velocidad de desplazamiento que se produce para condiciones menores a las condiciones básicas. Bajo estas condiciones básicas se pueden lograr máximas velocidades y valores máximos de la capacidad de carreteras de múltiples carriles. Estas incluyen buenas condiciones del tiempo, buena visibilidad y ningún incidente o accidente. Estudios de las características de flujo de carreteras de múltiples carriles han definido condiciones básicas para el desarrollo de relaciones de flujo y ajustes a la velocidad. Deben cumplirse con los siguientes requerimientos: Carriles con anchura mínima de 3.60 m. Distancia libre laterales total de un mínimo de 3.60 m. Representa la suma de las distancias libres laterales desde el borde de la calzada a las obstrucciones, a lo largo del lado derecho y del lado izquierdo (línea divisoria central). La distancia libre en cada uno de los bordes mayor que 1.80 metros se considera en los cálculos igual a 1.80 metros. Solo pasajeros de automóviles en el flujo del tráfico. Sin accesos directos a lo largo del segmento analizado. Con línea divisoria central. Velocidad de flujo libre (FFS) superior a 100 km/h. Estas condiciones básicas representan el nivel de operación máximo para carreteras de múltiples carriles en áreas rurales y suburbanas. • • • • • • • LIMITACIONES DE LA METODOLOGÍA La metodología en este capítulo no toma en cuenta las siguientes condiciones: Bloqueos temporales por causa de construcciones, accidentes o cruces de ferrocarril. Interferencias por estacionamiento en los hombros (cerca de una tienda rural, mercados públicos o de una atracción turística). Secciones transversales de tres carriles. El efecto de carriles de almacenamiento al comienzo o al final del segmento. Posibles demoras por transiciones a una carretera de dos canales. Diferencias entre el tipo de divisorias centrales y carriles de giro a la izquierda compartidos Velocidades en flujo libre menores de 70 km/h o superiores a 100 km/h. • • • • • • • II. La Metodologí a aplica para espaciamiento de se ñal mayor de 3.0 km METODOLOGÍA La metodología descrita en este capítulo está destinada para el análisis de los segmentos de carretera sin interrupción de flujo. El capítulo 15 presenta la metodología  para el análisis de las vías urbanas que tienen una o más de las siguientes características: Flujo significativamente influenciado por otras señales (por ejemplo un espaciamiento de señal menor o igual a 3,0 km). Presencia significativa de estacionamientos en la calle. Presencia de paradas de autobuses que impliq uen gran uso o actividad peatonal significativa. • • • 21-1 Capí tulo tulo 21  – Carreteras de Múltiples Carriles Introducción  Manual de capacidad de carreteras 2000 La imagen 21-1 muestra las entradas y el orden los cálculos básicos del método descrito en este capítulo. La principal salida es de LOS. Instalaciones ininterrumpidas de flujo que permiten el acceso únicamente a través de líneas de separación de un sistema de rampas de acceso y rampas de salida o vías de servicio se consideran autopistas y deben ser evaluados utilizando la metodología  presentada en el capítulo 23. IMAGEN 21-1. M ETODOLOGÍ A DE CARRETERAS DE M ÚLTIPLES CARRILES Datos de entrada - Geometr ía  - Velocidad de flujo libre  (FFS) m edido en campo , o Velocidad de flujo libre base (BFFS) - Volumen Si se tiene BFFS Ajuste de Volumen - Factor hora pico o Ajuste de BFFS - Ancho del carril - Tipo de divisoria - Puntos de acceso - Distancia lateral libre p m a c - Número de carriles - Tipo de conductor  - Vehí culos Pesados n e a id d e m S F F al e n ei t e Calcular FFS Calcular flujo de tr ánsito s i S Definir curva velocidad-flujo Determinar velocidad usando curva velocidad-flujo Calcular densidad usando velocidad-flujo y velocidad Determinar LOS LOS Aunque la velocidad es una de las principales preocupaciones de los conductores, la libertad para maniobrar dentro del flujo del tráfico y la proximidad a otros vehículos también son importantes. Los criterios de LOS se enumeran en la imagen 21-2. Los criterios se basan en la relación típica entre velocidad-flujo y densidad-flujo que se muestran en las imágenes 12-1 y 12-2. La imagen 21-3 muestran los límites de LOS como líneas inclinadas, cada uno correspondiente a un valor constante de la densidad. Capítulo 21 – Carreteras de Múltiples Carriles Metodología 21-4  Manual de capacidad de carreteras 2000 IMAGEN 21-2. C RIT ERIOS LOS PARA CARRETERAS DE MÚLTIPLES CARRILES Velocidad de flujo libre 100 km/h Criterio Densidad Máxima (pc/km/carril) Velocidad Promedio (km/h) Relación Volumen máximo-capacidad (v/c) Máximo volumen de servicio (pc/h/carril) 90 km/h Densidad Máxima (pc/km/carril) Velocidad Promedio (km/h) V/C Máximo Máximo volumen de servicio (pc/h/carril) 80 km/h Densidad Máxima (pc/km/carril) Velocidad Promedio (km/h) V/C Máximo Máximo volumen de servicio (pc/h/carril) 70 km/h Densidad Máxima (pc/km/carril) Velocidad Promedio (km/h) V/C Máximo Máximo volumen de servicio (pc/h/carril) A B LOS C 7 100.0 0.32 11 100.0 0.50 16 98.4 0.72 22 91.5 0.92 25 88.0 1.00 700 1100 1575 2015 2200 7 90.0 0.30 630 11 90.0 0.47 990 16 89.8 0.68 1435 22 84.7 0.89 1860 26 80.8 1.00 2100 7 80.0 0.28 560 11 80.0 0.44 880 16 80.0 0.64 1280 22 77.6 0.85 1705 27 74.1 1.00 2000 7 70.0 0.26 490 11 70.0 0.41 770 16 70.0 0.59 1120 22 69.6 0.81 1530 28 67.9 1.00 1900 D E Nota: La relación matemática exacta entre la densidad y la razón volumen-capacidad (V/C) no siempre se han mantenido en los lí mites de LOS por el uso de valores redondeados. La densidad es la principal determinante de LOS. El LOS F se caracteriza por ser altamente inestable y por un tr áfico de flujo variable. La predicci ón exacta de una tasa de flujo, densidad y velocidad en LOS F es muy dif íc  il. Los criterios de LOS reflejan la forma de las curvan de velocidad-flujo y d ensidad-flujo,  particularmente como la velocidad permanece relativamente constante a través del LOS A al D  pero se reduce a medida que la capacidad se aproxima. Para velocidad en flujo libre de 100, 90, 80 y 70 km/h, el anexo 21-2 muestra la velocidad media, el valor máximo de v/c, la densidad máxima y la correspondiente tasa máxima de flujo para cada LOS. Al igual que con otros criterios de LOS, las tasas máximas de flujo q ue se muestran en la imagen 21-2 son expresados en términos de tasa de flujo basado en un volumen pico de 15 minutos. La demanda o datos horarios de volumen generalmente se dividen por u n factor pico-hora para reflejar tasa de flujo horaria antes de la comparación con los criterios que se muestran en la imagen 21-2. Usando las curvas básicas de velocidad-flujo (ver imagen 21 -3), la relación entre LOS, el flujo y la velocidad pueden ser analizados. DETERMINANDO LA FFS La FFS es medida utilizando la velocidad media de los pasajeros de los carros durante flujos  bajos a moderados (hasta 1400 pc/h/carril). La Velocidad Media es prácticamente constante a lo largo de este rango de velocidades de flujo. El campo de medición y estimación con las directrices  previstas en este capítulo son métodos que se pueden utilizar para determinar la FFS. El procedimiento de medición de campo es para aquellos que prefieren para recoger datos directamente o para incorporar las mediciones en un programa de vigilancia de velocidad. Sin embargo, las mediciones de campo no son necesarias para aplicar el método. La FFS de una carretera puede ser determinada directamente a partir de un estudio de velocidad realizada en campo. Si se utilizan datos medidos en campo, no se deben hacer ajustes  para obtener la FFS. El estudio de la velocidad se debe realizar a lo largo de un período razonable del tramo de la carretera que está bajo evaluación; por ejemplo, una actualización no debe seleccionarse dentro de un sitio que está generalmente a nivel. Cualquier técnica de medición de velocidad aceptables para otros tipos estudios de velocidad de ingeniería de tráfico  pueden ser utilizados. El estudio de campo se debe realizar en el régimen más estable de condiciones de bajo a moderado flujo (hasta 1,400 vehículos livianos/hora/carril cp/h/ln). Si el estudio de velocidad debe llevarse a cabo a una velocidad de flujo de más o menos de 1.400 cp/h/ln, la FFS se puede obtenerse utilizando el modelo curva promedio de velocidad, asumiendo que los datos sobre el volumen de tráfico se registran al mismo tiempo. 21-5 FFS ocurre en velocidades de flujo   1,400 cp/h/ln Capí tulo 21 Carreteras de Múltiples Carriles Metodologí a  Manual de capacidad de carreteras 2000 IMAGEN 21-3. CURVAS VELOCIDAD-FLUJO CON LOS CRITERIOS LOS 110 100 ) h/ m 90 o s 80 vli 70 k( n ia s ol u c h                  í  e v Velocidad de flujo libre , FFS = 100 km/h 90 km/h 80 km/h 70 km/h LOS A C B D E 60 50 e d ai d 40 e m d 30 lo 20 id a c e V 10 0 0 400 800 1200 1600 Tasa de Flujo (cp/h/ln) 2000 2400 Nota: La densidad máxima para el LOS E ocu rre con una relación V/C de 1.0. ellos son 25,26,27 y 28 cp/km/ln con FFS de 100, 90, 80 y 70 km/h, respectivamente. La capacidad varía según la FFS. La capacidad es 2,200; 2100; 2000 y 1900 cp/km/ln con FFS de 100, 90, 80, y 7 0 km/h, respectivamente. Para tasa de flujo(vp), vp > 1400 y 90 < FFS  100 entonces El estudio de velocidad debe medir las velocidades de todos los vehículos livianos o de un muestreo sistemático de los vehículos livianos (por ejemplo, de cada 10 vehículos). El estudio de velocidad no sólo debe medir las velocidades de los vehículos sin obstáculos, pero también debe incluir un número representativo de vehículos impedido. Una muestra debe obtener al menos 100 velocidades de turismos. Mayor orientación sobre la realización de estudios de velocidad disponibles en las  publicaciones estándar de ingeniería de tráfico, tales como el M anual de Estudios de Ingeniería de Tránsito, publicado por el Instituto de Ingenieros de Transporte (6). La velocidad media de vehículos li vianos en condiciones de bajo volumen se puede utilizar como la velocidad de flujo libre si se hicieron las mediciones de campo a Capítulo 21 – Carreteras de Múltiples Carriles Metodología 21-6  Manual de capacidad de carreteras 2000 velocidades de flujo igual o inferior a 1400 vehículos livianos/h/carril. Esta FFS refleja los efectos netos de todas las condiciones en el sitio que influyen en la velocidad, incluidos los establecidos en este procedimiento (ancho del carril, distancia lateral, tipo de divisoria, y  puntos de acceso), así como otros, como el límite de velocidad y la alineación vertical y horizontal. Organismos viales con programas de monitorización de velocidad en curso o con archivos de datos de velocidad podrían preferir utilizar estos datos en lugar de realizar un nuevo estudio de velocidad o usar un método indirecto para estimar la velocidad. Los datos se pueden usar directamente si se r ecogen de acuerdo con los procedimientos presentados anteriormente. Los datos incluidos tanto de velocidades de vehículos de pasajeros y de vehículos pesados, probablemente, se pueden utilizar para terrenos planos o de bajadas moderadas, pero no deben ser utilizados para terrenos ondulados o montañosos. ESTIMANDO LA FFS La FFS puede ser estimada indirectamente cuando no se dispone de datos d e campo. FFS = BFFS  – f LW  – f LC  – f M  – f   A (21-1) where BFFS FFS LW  LC  f M  f  A = = = = = = FFS base (km/h); FFS estimada (km/h); ajuste por ancho de carril, de la imagen 21-4 (km/h); ajuste por distancia lateral libre , de la imagen 21-5 (km/h); ajuste por tipo de divisoria, de la imagen (km/h); y ajuste por puntos de acceso, de la imagen 21-7 (km/h). FFS Base Cuando no es posible usar datos de una carretera similar, puede ser necesario usar un estimado basado en datos disponibles, experiencia y la consideración de una variedad de factores que tienen un efecto identificado sobre la velocidad de flujo libre. Los límites de velocidad son un factor que afecta la FFS. Existen investigaciones que sugieren que la FFS, en carreteras de múltiples carriles bajo condiciones básicas, es aproximadamente 11 km/h mayor que el límite de velocidad de 65 y 70 km/h, y que es 8 km/h mayor que para los límites de velocidad de 80 y 90 km/h. El capítulo 12 proporciona valores determinados para la FFS base. Ajuste por ancho de carril Las condiciones básicas para carreteras de múltiples carriles requieren carriles de 3.6 m de ancho. La imagen 21-4 presenta el ajuste para modificar la FFS estimada tomando en cuenta carriles más cercanos. La imagen 21-4 muestra que carriles de 3.0 m y 3.3 m disminuyen la FFS en 10.6 km/h y 3.1 km/h, respectivamente. Para la imagen 21-4, carriles mayores de 3.6 m de ancho son considerados de 3.6 m. No existen estudios sobre carriles menores de 3.0 m de ancho. IMAG EN 21-4. AJUSTE POR ANCHO DE CARRIL  Ancho de carril (m) 3.6 3.5 3.4 3.3 3.2 3.1 3.0 Reducci ón en FFS (km/h) 0.0 1.0 2.1 3.1 5.6 8.1 10.6 21-7 Capí tulo 21 Carreteras de Múltiples Carriles Metodologí a  Manual de capacidad de carreteras 2000 Ajuste por distancia lateral libre Para carreteras no divididas y con giro a la izquierda compartidos (TWLTL), la distancia lateral libre del borde izquierdo equivale a 1.8 m. La imagen 21-5 muestra las reducciones de las velocidades producidas por las distancias laterales libres para obstáculos ubicadas a los lados de la carretera o en el medio. Los obstáculos fijos que tienen efecto sobre la distancia lateral libre incluyen luces, señales, árboles, pilares, barandillas de puentes, barreras de tráfico y muros de contención. Los bordillos estándar no son considerados obstáculos. La imagen 21-5 muestra la reducción en la FFS basado en la distancia lateral libre total, que se considera como: (21-2) TLC = LC R + LC L donde TLC LC R LC L = distancia lateral libre total (m), = distancia lateral libre (m), es del borde derecho de los carriles de viaje hasta los obstáculos al lado del camino (si es mayor a 1.8m, usar 1.8m), y = distancia lateral libre (m) desde el borde izquierdo de los carriles de viaje hasta los obstáculos en la mitad de la carretera (si es mayor a 1.8 m, usar 1.8m). Para carreteras no divididas no existe ajuste por distancia lateral libre del lado izquierdo. El diseño de la carretera no dividida es tomado en cuenta por el ajuste de tipo de divisoria. Al usar la imagen 21-5  para carreteras no divididas, la distancia lateral libre en el borde izquierdo, es siempre 1.8m. La distancia lateral libre en la mitad de de carreteras con carriles de giro a la izquierda compartidos (TWLTL, por sus siglas en inglés) es considerado como 1.8m. IMAGEN 21-5. AJUSTE POR DISTANCIA LATERAL LIBRE Carreteras de cuatro carriles Distancia lateral libre Reducci ón en FFS (km/h) totala (m) 3.6 3.0 2.4 1.8 1.2 0.6 0.0 0.0 0.6 1.5 2.1 3.0 5.8 8.7 Carreteras de seis carriles Distancia lateral libre Reducci ón en FFS (km/h) totala (m) 3.6 3.0 2.4 1.8 1.2 0.6 0.0 0.0 0.6 1.5 2.1 2.7 4.5 6.3 Note: a. La distancia lateral libre total es la suma de las distancias laterales del medio (si es mayor de 1,8 m, usar 1,8 m) y hombros (si es mayor de 1,8m, usar 1,8m). Por lo tanto, para prop ósito de análisis, la distancia lateral libre total no puede exceder los 3.6 m. Por lo tanto, una distancia lateral total de 3,6 m se utiliza para una carretera completamente despejada y la divisoria; sin embargo, se utiliza el valor real cuando se encuentran obstáculos más cerca de la carreteras. El ajuste para la distancia lateral en las autopistas de seis carriles es ligeramente inferior a la de carreteras de cuatro carriles  porque los obstáculos laterales tienen un efecto mínimo en las operaciones de tráfico en el carril central de una carretera de tres carriles. Tipo de divisoria Los valores presentados en la imagen 21-6 indican que la velocidad de flujo libre  promedio debe disminuir en un 2.6 km/ h para carreteras no divididas tomando en cuenta la fricción causada por el tráfico opuesto en un carril adyacente. IMAGEN. AJUSTE POR TIPO DE DIVISORIA Tipo de divisoria Carr eteras no divididas Carreteras divididas (incluyendo TWLTLs) Capítulo 21 – Carreteras de Múltiples Carriles Metodología 21-8 Reducci ón en FFS (km/h) 2.6 0.0  Manual de capacidad de carreteras 2000 Ajuste por densidad de puntos de acceso La imagen 21-7 muestra los ajustes de la FFS para diferentes niveles de densidad de  puntos de acceso. Los datos indican que para cada punto de acceso por kilómetro la FFS estimada disminuye aproximadamente 0.4 km/h, sin tomar en cuenta el tipo de divisoria. La densidad de punto de acceso en una carretera dividida es determinado mediante la división del número total de puntos de acceso (por ejemplo, intersecciones y caminos de accesos) en el lado derecho de la carretera en la dirección del viaj e entre la longitud total del segmento, en kilómetros. Una intersección o un camino de acceso sólo deben incluirse si influye en el flujo del tráfico. Los puntos de acceso inadvertidos por el conductor o con poca actividad no deben incluirse en la determinación de la densidad de  punto de acceso. IMAGEN 21-7. AJUSTE POR DENSIDAD DE PUNTOS DE ACCESO Puntos de acceso/Kil ómetro  Reducci ón en  FFS (km/h) 0.0 4.0 8.0 12.0 16.0 0 6 12 18  24 Aunque los ajustes de punto de acceso no incluyen los datos de carreteras de múltiples carriles de un solo sentido, podría ser adecuado incluir intersecciones y vías de acceso a ambos lados de una carretera de un solo sentido para determinar el número total de puntos de acceso por kilómetro. Directrices para carreteras de un solo sentido DETERMINACIÓN DE LA TASA DE FLUJO Al volumen horario se le debe realizar dos ajustes para convertirlo en una tasa de flujo equivalente en vehículos livianos, la cual es utilizada en los análisis de LOS. Estos ajustes son el factor hora pico y el factor por presencia de vehículos pesados. También se utiliza el número de carriles de tal forma que la tasa de flujo pueda ser expresada por carril. Estos ajustes son aplicados utilizando la ecuación 21-3. v  p = V  (21-3) PHF * N * f HV  * f  p donde v  p V PHF N f HV f  p = = = = = = tasa de flujo equivalente en 15 minutos (vehículos livianos/hora/carril), volumen horario por sentido (vehículos mixtos/h), factor hora pico, número de carriles por sentido, factor de ajuste por presencia de vehículos pesados, y factor de ajuste por tipo de conductores. Factor hora pico (PHF) El PHF representa la variación en el flujo de tráfico en una hora. Observaciones de flujo de tráfico indican consistentemente que la tasa de flujo que se encuentran en el período pico de 15 minutos en una hora no se mantienen a lo largo de toda la hora. La aplicación de PHF en la Ecuación 21-3 representa este fenómeno. Factor de ajuste por presencia de vehículos pesados La presencia de vehículos pesados en el flujo de tráfico disminuye la FFS debido a las condiciones básicas que permiten un flujo de tráfico sólo de automóviles livianos. Por lo tanto, el volumen de tráfico se deben ajustar para reflejar una tasa de flujo equivalente expresado en vehículos livianos por hora por carril (pc/h/ln). Esto se logra aplicando el factor por vehículos  pesados ( f HV). Una vez que se h an determinado los valores de E T y ER , el factor de ajuste para vehículos pesados se puede calcular como se muestra en la Ecuación 21-4. 21-7 Capí tulo 21  – Carreteras de Múltiples Carriles Metodologí a  Manual de capacidad de carreteras 2000 f HV = 1 (21-4) 1 + P T (E T  – 1) + P R (E R   – 1) donde E T and E R P T and P R f HV = equivalente de vehículos livianos para camiones, buses y vehículos recreacionales (RVs), respectivamente. = prop orci ón d e camiones, buses y RVs, respectivamente, en el flujo de tráfico (expresado como fracción decimal), y = factor de ajuste por vehículos pesados. El ajuste para los vehículos pesados en el flujo de tráfico se aplica a tres tipos de vehículos: camiones, RVs y autobuses. No hay indicios que existan diferencias claras en las características de rendimiento de camiones y autobuses en las carreteras de múltiples carriles; por lo tanto, los autobuses se consideran camiones en este método. Encontrar el factor de ajuste por vehículos pesados requiere de dos pasos. Primero, encontrar el factor equivalente de camiones (E T) y el de vehículos recreacionales (E R )  para las condiciones prevalecientes de operación. Segundo, usando ET y ER, calcular un factor de ajuste para todos los vehículos pesados en el flujo vehicular. Segmentos Generales de Carreteras El equivalente a vehículos livianos se pueden escoger en dos condiciones: para segmentos generales de carreteras y para pendientes específicas. Los valores de los equivalentes de vehículos livianos se escogen de las imágenes 21-8 a 21-11. Para segmentos largos de carreteras en el que no se encuentra ninguna pendiente que tenga impacto significativo en la operación, se pueden usar los valores de l os equivalentes para camiones y buses (ET) y vehículos recreacionales (E R ) que se muestran en la imagen 218. IMAGEN 21-8. EQUIVALENTES DE VEHÍ CULOS LIVIANOS EN SEGMENTOS GENERALES Tipo de terreno Factor ET (camiones y buses) ER (RVs) Plano Ondulado 1.5 1.2 2.5 2.0 Montañoso 4.5 4.0 Un segmento largo de carretera de múltiples carriles puede ser clasificado como un segmento general de carretera si una pendiente que sea mayor de 3% no es más larga de 0.8 km y si una pendiente de 3% ó menos no excede los 1.6 km. Pendientes Específicas Cualquier pendiente de 3% o menos que es más larga que 1.6 km o una pendiente mayor que 3% que es más larga de 0.8 km debe ser tratada como una pendiente específica aislada. Adicionalmente, las pendientes positivas y negativas deben ser tratadas separadamente, debido a que el impacto de los vehículos pesados difiere substancialmente en cada una de ellas. Equivalentes para Segmentos Generales de Carreteras Para un análisis de un segmento general, el terreno de la carretera debe ser clasificado como plano, ondulado, o montañoso. Estas tres clasificaciones se discuten a continuación. Terreno Plano El terreno plano es cualquier combinación de alineamientos horizontal y vertical que le permite a los vehículos pesados mantener aproximadamente la misma velocidad de los vehículos livianos. Este tipo de terreno generalmente incluye pendientes no mayores de 1-2%. Capítulo 21 – Carreteras de múltiples carriles Metodología 21-8  Manual de capacidad de carreteras 2000 Terreno Ondulado El terreno ondulado es cualquier combinación de alineamientos horizontal y vertical que causa que los vehículos pesados reduzcan sus velocidades si gnificativamente por debajo de las de los vehículos livianos. Sin embargo, el terreno no causa que los vehículos pesados operen a velocidades sostenidas en rampa por un intervalo de tiempo largo. Terreno Montañoso El terreno montañoso es cualquier combinación de alineamientos horizontal y vertical que causa que los vehí culos pesados operen a velocidades sostenidas en rampa  por distancias significativas o a intervalos frecuentes. Para estos segmentos generales de carreteras, los valores de E T y ER  se seleccionan de la imagen 21-8. Equivalentes para Pendientes Específicas Cualquier pendiente de carretera de más de 1.6 km para pendientes menores a los 3%, ó de 0.8 km para pendientes de 3% ó más, deben ser considerados en segmentos separados. El análisis para tales segmentos debe considerar las condiciones de  pendientes positivas y pendientes negativas; y si la pendiente es una sola y aislada de  pendiente constante; o si es parte de una serie que forman una pendiente compuesta Equivalentes para pendientes ascendentes Las imagenes 21-9 y 21-10 muestran los equivalentes de vehículos livianos para camiones y buses (E T) y para RVs (ER ), respectivamente, en pendientes ascendentes uniformes en carreteras de cuatro y seis carriles. La imagen 21-9 está basada en un  promedio de la relación peso-potencia de 100 kg/kW, el cual representa la tipología de camiones que usualmente circula por carretera de carriles múltiples en los Estados Unidos. Relación Peso-Potenca para camiones Equivalentes para pendientes descendentes Se analizan las condiciones de pendientes descendentes para camiones y buses en carreteras de cuatro o seis carriles utilizando los equivalentes de la imagen 21-11. Para todas las pendientes descendentes menores del 4% y para las pendientes descendentes más pronunciadas menores o iguales a 3.2 km, se deben utilizar los equivalentes de vehículos livianos para camiones y buses en terrenos planos, mostrados en la imagen 218. Para pendientes de al menos 4% y mayores de 3.2 km, se deben utilizar los valores específicos mostrados en la imagen 21-11. Para todos los casos de RVs en pendientes negativas, utilizar los equivalentes de vehículos livianos para terrenos planos, mostrados en la imagen 21-8 . Equivalentes para pendientes compuestas Cuando varias pendientes consecutivas de diferente inclinación forman una  pendiente compuesta se calcula un promedio, una pendiente uniforme se calcula que se utiliza en el análisis. La pendiente promedio se calcula comúnmente como el aumento total desde el comienzo de la pendiente dividido entre la distancia horizontal total sobre la que se produce la subida. Generalmente, una pendiente promedio puede ser utilizada para representar pendientes consecutivas, pero para mayor detalle del m étodo, ver el Apéndice A del Cap í tulo 23. La técnica de la pendiente compuesta es una aproximación acertada para pendientes en el cual todas sus subsecciones son menores de 4% ó la longitud total de la pendiente compuesta es menor de 1200 m. Para pendientes más empinadas y segmentos más largos, existe una técnica más exacta la cual se describe en el Apéndice A del Capítulo 23. Si ocurre un gran cambio en la pendiente durante un a distancia significativa, el analista debe considerar la segmentación de la carretera para aplicar la técnica de la  pendiente compuesta. A veces una simple pendiente puede crear un efecto crítico que tal vez no sea identificado en la longitud de la carretera para ser analizado; en este caso, la técnica de l a  pendiente compuesta puede ser complementada con análisis de pendientes específicas. 21-9 Capí tulo 21  – Carreteras de Múltiples Carriles Metodologí a  Manual de capacidad de carreteras 2000 IMAGEN 21-9. EQUIVALENTE DE VEH Í CULOS LIVIANOS PARA CAMIONES Y BUSES EN PEND IENTES ASCENDENTES UNIFORMES Pendiente ascendente % <2  2 –3 > 3 –4 > 4 –5 > 5 –6 >6 ET Porcentaje de camiones y buses Longitud (km) 2 4 5 6 8 10 15 20 25 Todo 0.0 –0.4 > 0.4 –0.8 > 0.8 –1.2 > 1.2 –1.6 > 1.6 –2.4 > 2.4 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 2.0 2.5 3.0 1.5 1.5 1.5 2.0 2.5 3.0 1.5 1.5 1.5 2.0 2.5 2.5 1.5 1.5 1.5 2.0 2.5 2.5 1.5 1.5 1.5 1.5 2.0 2.0 1.5 1.5 1.5 1.5 2.0 2.0 1.5 1.5 1.5 1.5 2.0 2.0 1.5 1.5 1.5 1.5 2.0 2.0 1.5 1.5 1.5 1.5 2.0 2.0 0.0 –0.4 > 0.4 –0.8 > 0.8 –1.2 > 1.2 –1.6 > 1.6 –2.4 > 2.4 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 3.5 1.5 2.0 2.0 2.5 3.0 3.0 1.5 2.0 2.0 2.5 3.0 3.0 1.5 2.0 2.0 2.5 3.0 3.0 1.5 2.0 2.0 2.5 3.0 3.0 1.5 1.5 2.0 2.0 2.5 2.5 1.5 1.5 2.0 2.0 2.5 2.5 1.5 1.5 2.0 2.0 2.5 2.5 0.0 –0.4 > 0.4 –0.8 > 0.8 –1.2 > 1.2 –1.6 > 1.6 1.5 3.0 3.5 4.0 5.0 1.5 2.5 3.0 3.5 4.0 1.5 2.5 3.0 3.5 4.0 1.5 2.5 3.0 3.5 4.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 1.5 2.0 2.5 3.0 3.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.0 0.0 –0.4 > 0.4 –0.5 > 0.5 –0.8 > 0.8 –1.2 > 1.2 –1.6 > 1.6 2.0 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 2.0 3.0 4.0 4.5 5.0 5.0 1.5 2.5 3.5 4.0 4.5 5.0 1.5 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 1.5 2.0 2.5 3.0 3.0 3.5 1.5 2.0 2.5 3.0 3.0 3.5 1.5 2.0 2.5 3.0 3.0 3.5 1.5 2.0 2.5 3.0 3.0 3.5 1.5 2.0 2.5 3.0 3.0 3.5 0.0 –0.4 > 0.4 –0.5 > 0.5 –0.8 > 0.8 –1.2 > 1.2 –1.6 >1.6 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 7.0 3.0 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 2.5 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 2.5 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 2.5 3.5 3.5 4.0 4.5 5.0 2.5 3.0 3.0 3.5 4.0 4.5 2.0 2.5 2.5 3.0 3.5 4.0 2.0 2.5 2.5 3.0 3.5 4.0 2.0 2.5 2.5 3.0 3.5 4.0 IMAGEN21-10. EQUIVALENTE DE VEHÍ CULOS LIVIANOS PARA RVs EN PEND IENTES ASCENDENTES UNIFORMES Pendiente ascendente % ER Porcentaje de RVs Longitud 2 4 5 6 8 10 15 20 25 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 0.0 –0.8 > 0.8 1.2 3.0 1.2 1.5 1.2 1.5 1.2 1.5 1.2 1.5 1.2 1.5 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 > 3 –4 0.0 –0.4 > 0.4 –0.8 > 0.8 1.2 2.5 3.0 1.2 2.5 2.5 1.2 2.0 2.5 1.2 2.0 2.5 1.2 2.0 2.0 1.2 2.0 2.0 1.2 1.5 2.0 1.2 1.5 1.5 1.2 1.5 1.5 > 4 –5 0.0 –0.4 > 0.4 –0.8 > 0.8 2.5 4.0 4.5 2.0 3.0 3.5 2.0 3.0 3.0 2.0 3.0 3.0 1.5 2.5 3.0 1.5 2.5 2.5 1.5 2.0 2.5 1.5 2.0 2.0 1.5 2.0 2.0 >5 0.0 –0.4 > 0.4 –0.8 > 0.8 4.0 6.0 6.0 3.0 4.0 4.5 2.5 4.0 4.0 2.5 3.5 4.5 2.5 3.0 3.5 2.0 3.0 3.0 2.0 2.5 3.0 2.0 2.5 2.5 1.5 2.0 2.0 2 > 2 –3 Capítulo 21 – Carreteras de múltiples carriles Metodología (km) Todo 21-  Manual de capacidad de carreteras 2000 IMAGEN21-11. EQUIVALENTE DE VEH Í CULOS LIVIANOS PARA CAMIONES EN PEND IENTES DESCENDENTES UNIFORMES Pendiente Descendente (%) <4 4 –5 4 –5 > 5 –6 > 5 –6 >6 >6 ET Porcentaje de camiones Longitud (km) All  6.4 > 6.4  6.4 > 6.4  6.4 > 6.4 5 10 15 20 1.5 1.5 2.0 1.5 5.5 1.5 7.5 1.5 1.5 2.0 1.5 4.0 1.5 6.0 1.5 1.5 2.0 1.5 4.0 1.5 5.5 1.5 1.5 1.5 1.5 3.0 1.5 4.5 Factor de ajuste por tipo de conductor  El factor de ajuste f  p refleja el comportamiento de los conductores no regulares en  periodos de fines de semana y vacaciones incluso de aquellos familiarizados con la vía. El valor de f  p  se encuentra en el rango de 0.85 a 1.00. Típicamente, el analista debe seleccionar 1.00, cuando se presentan viajeros comunes, a menos que haya evidencia para aplicar un valor más bajo. Cuando se necesita una mayor precisión, se recomiendan estudios de campo comparativos en días de semana y fines de semana de velocidades y flujo de tráfico. DETERMINACIÓN DE NIVELES DE SERVICIO ( LOS) Los niveles de servicio de una carretera pueden ser determinados directamente de la imagen 21-3 basado en la FFS y la tasa de flujo v p. Siguiendo los siguientes pasos: Paso 1. Definir el segmento de la vía a analizar. Paso 2. Con la FSS medida o estimada, construir una curva velocidad-flujo, similar a las curvas típicas mostradas en la imagen 21-3, que intercepte el eje Y. Paso 3. Con la tasa de flujo v p, leer sobre la curva dibujada según el paso 2, el nivel de servicio y la velocidad promedio de los vehículos livianos. Paso 4. Determinar la densidad, aplicando la ecuación 21-5. • • • • D vp (21-5) S donde D v  p S = densidad (pc/km/ln), = tasa de flujo (pc/h/ln), y = velocidad promedio de vehículos livianos (km/h). Los niveles de servicio (LOS) también se pueden determinar comparando la densidad calculada con los rangos que se muestran en la imagen 21-2. SENSIBILIDAD DE LOS RESULTADOS PARA LAS VARIABLES DE ENTRADA La imagen 21-12 muestra el impacto de la relación v/c de la velocidad de vehículos livianos para carreteras de múltiples carriles. Tener en cuenta que la velocidad es insensible a la demanda hasta que la demanda es al menos 70 por ciento de la capacidad; también tener en cuenta que la velocidad media en los segmentos de baja velocidad no es sensible a la demanda hasta que la demanda alcanza al menos el 90 por ciento de la capacidad. 21-11 Capí tulo 21  – Carreteras de Múltiples Carriles Metodologí a  Manual de capacidad de carreteras 2000 IMAGEN 21-12. EFECTO DE LA RELACI ÓN v/c EN LA VELOCIDAD MEDIA 120 ) /h FFS = 100 km/h 100 m k( s = 90 km/h o n ai = 80 km/h 80 ivl s = 70 km/h ol u c h                  í  e v 60 e d io 40 d e m or p d 20 a di c lo e V 0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 Relación v/c III. Para conocer las directrices sobre valores de entrada requeridos y estimados, consulte el Capítulo 12, "Conceptos de Carreteras" APLICACIONES La metodología de este capítulo pueden ser utilizados para analizar la capacidad y LOS de carreteras de múltiples carriles. El analista debe tratar dos cuestiones fundamentales. En  primer lugar, la salida primaria debe ser identificada. Las salidas primarias suelen resolverse en una variedad de aplicaciones incluyendo LOS, el número de carriles (N), y la tasa de flujo (Vp). Las medidas de rendimiento relacionadas con la densidad (D) y velocidad (S) también son alcanzables pero son considerados como salidas secundarios. En segundo lugar, el analista debe identificar los valores por defecto o valores estimados  para el uso en el análisis. Básicamente, el analista tiene tres fuentes de datos de entrada: 1. Valores predeterminados que se encuentran en este manual; 2. Estimaciones y valores por defecto derivados a nivel local desarrolladas por el usuario; y 3. Valores derivados de mediciones de campo y observación. Para cada una de las variables de entrada, un valor debe ser suministrado para calcular las salidas, tanto primarias como secundarias. Una aplicación común del método consiste en calcular LOS de un segmento existente o de un segmento modificado en corto plazo o en un futuro lejano. Este tipo de aplicación se denomina a menudo operativa, y su salida primaria es LOS, con salidas secundarias para la densidad y la velocidad. Otra aplicación es para comprobar la adecuación o para recomendar el número requerido de carriles de una carreteras de múltiples carriles, dada la tasa o volumen de flujo y la meta es LOS. Esto se conoce como una aplicación de diseño ya que su salida  primaria es el número carriles necesarias para atender las condiciones asumidas. Otras salidas de esta aplicación son la velocidad y la densidad. Finalmente, la tasa de flujo Vp alcanzable se puede calcular como una salida primaria. Este análisis requiere indicar un nivel de servicio (LOS) como meta y un número de carriles como valores de entradas. Este análisis típicamente estima el punto en el que una velocidad de flujo causará que la carretera opere con un LOS inaceptable. Otro tipo general de análisis puede ser d enominado planificación. Estos análisis utilizan valores estimados, valores por defectos del Manual de Capacidad de Carreteras (HCM) y valores locales predeterminados como valores de entrada para el cálculo. Como salidas, los niveles de servicio, el número de carriles, o la tasa de flujo se puede determinar, junto con las salidas secundarias de densidad y velocidad. La diferencia entre el análisis de planificación, el análisis operativo o el análisis de diseño es que la mayoría o la totalidad de los valores de entrada en el análisis de planificación provienen de estimaciones o valores por defecto, pero los análisis operativos y de diseño tienden a utilizar mediciones de campo o valores conocidos Capítulo 21 – Carreteras de múltiples carriles Metodología 21-  Manual de capacidad de carreteras 2000  para todas o la mayoría de las variables de entrada. Tener en cuenta que para cada uno de los análisis, la FFS, ya sea medido o estimado, se requiere como dato de entrada para el cálculo. SEGMENTACIÓN DE LA CARRETERA Los procedimientos descritos en este capítulo se aplican mejor a los segmentos homogéneos de carretera, para lo cual las variables que afectan a velocidades de desplazamiento son constantes. Por lo tanto, a menudo es necesario que el analista divida una sección de la carretera en segmentos separados para su análisis. Las siguientes condiciones en general, requieran una segmentación de la carretera: Un cambio en el número básico de carriles de circulación a lo largo de la carretera, Un cambio en medio tratamiento a lo largo de la carretera, Un cambio de 2% o más en una pendiente o una pendiente ascendente constante sobre 1220, La presencia de una señal de tráfico o una señal de alto a lo largo de la carretera, Un cambio significativo en la densidad de puntos de acceso, Un cambio en los límites de velocidad, y La presencia de embotellamiento. En general, cuando se segmenta una carretera para su análisis, la longitud mínima de un segmento en estudio debe ser 760 m. Además, los límites de los segmentos en estudio deben estar a menos de 0,4 kilómetros a una intersección señalizada. Los procedimientos de este capítulo se basan en condiciones promedio observadas durante un segmento de la carretera con características físicas generalmente consistentes. • • • • • • • El segmento en studio debe ser de al menos 760 m de longitud y estar al menos de 0.4 km de una señal. PASOS PARA LOS CÁLCULOS La hoja de cálculo para carreteras de múltiples carriles se muestra en la imagen 21-13. Para todas las ap licaciones, el analista proporciona información general y la información d el sitio. Para el análisis operacional (LOS), todos los datos de velocidad y flujo se introducen como entradas. El flujo equivalente se calcula con la ayuda de las imágenes de las equivalencias de automóviles livianos. La FFS se estima ajustando la FFS base. Finalmente, los niveles de servicio (LOS) se determina mediante la introducción (con Vp) en la gráfica de velocidad-flujo en la parte superior de la hoja de cálculo e interceptando la curva específica que ha sido seleccionada o construida para el segmento de la carretera. Este punto de intersección identifica a LOS y, en el eje vertical de la gráfica, la velocidad estimada S. Si el analista requiere un valor para la densidad D, se calcula como v p/S. La clave para el análisis de diseño para un número de carriles N es estableciendo un volumen por hora. Toda la información, con la excepción del número de carriles, se puede introducir en la parte de entrada de flujo y velocidad de la hoja de cálculo (ver imagen 21- 13). Una FFS, ya sea calculado o medido directamente, se introduce en la hoja de cálculo. La curva correspondiente de la FFS se establece en el gráfico. Los niveles de servicio requerido o deseado también se introducen. Luego, el analista asume N y calcula el flujo Vp con la ayuda de las equivalencias de automóviles livianos. El LOS se determina mediante la introducción de la gráfica de velocidad-flujo con v p en la parte superior de la hoja de cálculo. El LOS derivado se compara con el LOS deseado. A continuación, este proceso se repite, añadiendo un carril para el número asumido previamente de carriles, hasta que el determinado LOS coincide o es mejor que el LOS deseado. La densidad se calcula utilizando v p y S. El objetivo del análisis de diseño para la tasa de flujo v p es estimar la tasa de flujo en  pc/h/ln dado un conjunto de tráfico, carretera y condiciones de FFS. Un LOS deseado se introduce en la hoja de cálculo. Entonces, la FFS del segmento se establece usando la FFS  base y los cuatro factores de ajuste o una FFS medida en campo. Una vez establecida la curva de velocidad-flujo de este segmento, el analista puede determinar qué tasa de flujo se puede lograr con el LOS dado. Esto sería considerado la tasa d e flujo máximo alcanzable o permitida  para el nivel dado. La velocidad promedio de automóviles livianos está también disponible directamente de la gráfica. Por último, si se requiere, se puede calcular un valor para la densidad, utilizando v p y S.  Análisis Operacional (LOS)  Análisis de Diseño (N)  Análsis de Diseño (vp) APLICACIONES DE PLANIFICACIÓN Las aplicaciones de tres planificaciones  planificaciones para LOS, tasa de flujo v p, y  —  número de carriles N corresponde directamente a los procedimientos descritos para operaciones y diseño.  —  21-13  Aplicaciones de Planificación (LOS), Planificación (vp), y Planificación (N) Capí tulo 21  – Carreteras de multiples carriles  Aplicaciones  Manual de capacidad de carreteras 2000 El criterio principal para categorizar estos como aplicaciones de planificación es el uso de estimaciones, de valores por defecto del Manual de Capacidad de Carreteras (HCM) y valores locales predeterminados como entrada en los cálculos. El uso de un promedio anual de tráfico diario (AADT) para estimar el diseño direccional hora-volumen (DDHV) también caracteriza a una aplicación de planificación. (Para obtener instrucciones sobre el cálculo de DDHV, consulte el Capítulo 8) Para llevar a cabo las aplicaciones de planificación, el analista tiene generalmente pocos, de los valores de entrada requeridos. El capítulo 12 contiene más información sobre el uso de valores por defecto. IMAGEN 21-13. HOJA D E CÁLCULO DE CARRETERAS DE MÚLTIPLES CARRILES 110 ) Free-Flow Speed = 100 km/h /h m (k d e Apl c ac n 90 km/h 90 e p Operacional (LOS) Diseño (N) Diseño (vp) Pla nfcac n (LOS) Planificación (N) Planificación (vp) S r a 80 km/h 80 Cr e 70 km/h g n se C B LOS A s a D E 60 P          e  g ar 50 e v Entradas FFS, N, vp FFS, LOS, vp FFS, LOS, N FFS, N, AADT Saldas LOS, S, D N, S, D vp, S, D LOS, S, D N, S, D vp, S, D FFS, LOS, AADT FFS, LOS, N A 40 0 400 1200 800 1600 2000 Flow Rate (pc/h/ln) Site Information General Information  Analyst Highway/Direction of Travel  Agency or Company From/To Date Performed Jurisdiction  Analysis Time Period  Analysis Year     Design (N) Operational (LOS)   Planning (LOS) Design (vp)  Planning (N) Planning (vp) Flow Inputs Volume, V veh/h Peak-hour factor, PHF  Annual avg. daily traffic, AADT veh/day % Trucks and buses, PT % RVs, PR Peak-hour proportion of AADT, General terrain Peak-hour direction proportion, DDHV = AADT * K * D veh/h   Level  Commuter/Weekday  Recreational/Weekend Rolling Length Grade: Driver type  km Mountainous Up/Down % Number of lanes Calculate Flow Adjustments f p ER f HV = ET 1 1 + P (E  – T T Speed Inputs 1) + P (E  – 1) R R Calculate Speed Adjustments and FFS Lane width, LW m f LW km/h Total lateral clearance,TLC m f LC km/h  Access points, A Median type, M A/km f  A km/h f M km/h FFS = BF FS  – f LW – f LC – f  A – f M km/h  Undivided  Divided FFS (measured) Base free-flow Speed, BFFS km/h km/h Operational, Planning (LOS); Design, Planning (vp) Operational (LOS) or Planning (LOS) vp = S Design, Planning (N) Design (N) or Planning (N) 1st Iteration V or DDHV PHF * N * f HV * f p D = vp /S pc/h/ln N km/h v = pc/km/ln LOS p assumed pc/h/ln V or DDHV PHF * N * f HV * f p LOS Design (vp) or Planning (vp) Design (N) or Planning (N) 2nd Iteration LOS N vp pc/h/ln vp = V = vp * PHF * N * f HV * f p veh/h LOS km/h S km/h pc/km/ln D = vp /S pc/km/ln S D = vp/S Glossary Chapter 21 - Multilane Highways    Applications assumed V or DDHV pc/h/ln PHF * N * f HV * f p Factor Location N - Number of lanes V - Hourly volume S D vp - Flow rate LOS - Level of service DDHV - Directional design-hour volume FFS - Free-flow speed BFFS - Base free-flow speed 21-14 - Speed - Density ET - Exhibit 21-8, 21-9, 21-11 ER - Exhibit 21-8, 21-10 f p - Page 21-11 LOS, S, FFS, vp - Exhibit 21-2, 21-3 f LW - Exhibit 21-4 f LC - Exhibit 21-5 f M - Exhibit 21-6 f  A - Exhibit 21-7 Highway Capacity Manual 2000 ANALYSIS TOOLS The multilane highways worksheet shown in Exhibit 21-13 and provided in Appendix A can be used to perform all applications, including operational for LOS; design for flow rate v p and number of lanes N; and planning for LOS, v p, and N. IV. Problem No. 1 2 3 4 5 EXAMPLE PROBLEMS Description Find LOS on an undivided four-lane highway Find LOS on a five-lane highway with TWLTL Find the cross section required within a right-of-way to achieve desired LOS Find how much additional traffic can be accommodated by grade separation of a signalized intersection on a hi ghway segment Find opening-day volume and number of lanes on a new suburban highway facility 21-15 Application Operational (LOS) Operational (LOS) Planning (N) Planning (vp) Planning (N) Chapter 21 - Multilane Highways  Applications Highway Capacity Manual 2000 EXAMPLE PROBLEM 1 (PART I) The Highway  A 5.23-km undivided four-lane highway on level terrain. A 975-m segment with 2.5 percent grade also is included in the study. The Question What are the peak-hour LOS, speed, and density for the level terrain portion of the highway? The Facts  Level terrain,  74.0-km/h field-measured FFS,  3.4-m lane width,  1,900-veh/h peak-hour volume,  13 percent trucks and buses,  2 percent RVs, and  0.90 PHF. Outline of Solution  All input parameters are known. Demand will be computed in terms of pc/h/ln, and the LOS determined from the speed-flow diagram. An estimate of  passenger-car speed is determined from the graph, and a value of density is c alculated using speed and flow rate. Steps 1. Find f HV (use Exhibit 21-8 and Equation 21-4) f HV = f HV 1 1 + PT(ET – 1) + P R(ER – 1) 1 = 1 + 0.13(1.5  1) + 0.02(1.2  1)  –  – f HV = 0.935 2. Find vp (use Equation 21-3) V vp = PHF * N * f vp  HV 1,900 0. 90 * 2 * 0. 935 * 1.00 vp = 1,129 pc/h/ln 3. Determine LOS (use Exhibit 21-3) The Results • • • Chapter 21 - Multilane Highways Example Problems LOS C, Speed = 74.0 km/h, and Density = 15.3 pc/km/ln. 21-16 * fp LOS C Highway Capacity Manual 2000 Example Problem 1 (Part I) MULTILANE HIGHWAYS WORKSHEET 110 Free-Flow Speed = 100 km/h ) /h m (k e e p S C- 70 km/h r e g n D LOS A es s E 60 a P          e  g 50 ra e Input FFS, N, vp FFS, LOS, vp FFS, LOS, N FFS, N, AADT Operational (LOS) Design (N) Design (vp) Plannng (LOS) Planning (N) Planning (vp) 80 km/h 80 r a Appl caton 90 km/h 90 d Output LOS, S, D N, S, D vp, S, D LOS, S, D N, S, D vp, S, D FFS, LOS, AADT FFS, LOS, N v A 40 0 400 800 1200 Flow Rate (pc/h/ln) 1600 2000 2400 Site Information General Information  JMYE  EHI 5/16/99  AM  Analyst  Agency or Company Date Performed  Analysis Time Period  X    Operational (LOS) From/To Jurisdiction  Analysis Year   Design (N) US 80 (East) MP 17 - MP 20 M. County  1999 Highway/Direction of Travel   Planning (LOS) Design (vp)  Planning (N) Planning (vp) Flow Inputs veh/h Peak-hour factor, PHF 0.90 veh/day % Trucks and buses, PT 13 Peak-hour proportion of AADT, K % RVs, PR 2 Peak-hour direction proportion , D General terrain 1,900 Volume, V  Annual avg. daily traffic, AADT DDHV = AADT * K * D veh/h  X  Level   X Commuter/Weekday  Recreational/Weekend Rolling Length Grade: Driver type  km Mountainous Up/Down Number of lanes 2 ER 1.2 0.935 % Calculate Flow Adjustments f p 1.00 ET 1.5 HV = Speed Inputs 1+P T(ET – 1) + PR(ER – 1) Calculate Speed Adjustments and FFS 3.4 m f LW km/h Total later al clearance, TLC m f LC km/h  Access po nts, A Median type, M A/km f  A km/h km/h f M km/h km/h FFS = BF FS  – f LW – f LC – f  A – f  km/h Lane width, LW  X  Undivided FFS (measured) Base free-flow Speed, BFFS  Divided 74.0 Operational, Planning (LOS); Design, Planning (vp) Operational (LOS) or Planning (LOS) V or DDHV PHF * N * f HV * f p Design, Planning (N) Design (N) or Planning (N) 1st Iteration 1129 pc/h/ln N 74.0 km/h v = D = vp /S 15.3 pc/km/ln LOS LOS C  vp = S p assumed pc/h/ln V or DDHV PHF * N * f HV * f p Design (vp) or Planning (vp) Design (N) or Planning (N) 2nd Iteration LOS N vp pc/h/ln vp = V = vp * PHF * N * f HV * f p veh/h LOS S km/h S km/h D = vp/S pc/km/ln D = vp /S pc/km/ln Glossary N - Number of lanes V - Hourly volume vp - Flow rate LOS - Level of service DDHV - Directional design-hour volum e assumed V or DDHV pc/h/ln PHF * N * f HV * f p Factor Location S - Speed D - Density FFS - Free-flow speed BFFS - Base free-flow speed ET - Exhibit 21-8, 21-9, 21-11 ER - Exhibit 21-8, 21-10 f p - Page 21-11 LOS, S, FFS, vp - Exhibit 21-2, 21-3 21-17 f LW - Exhibit 21-4 f LC - Exhibit 21-5 f M - Exhibit 21-6 f  A - Exhibit 21-7 Chapter 21 - Multilane Highways Example Problems Highway Capacity Manual 2000 EXAMPLE PROBLEM 1 (PART II) The Highway  A 5.23-km undivided four-lane highway on level terrain. A 975-m segment with 2.5 percent grade also is included in the study. The Question What are peak-hour LOS, speed, and density of traffic on the 2.5 percent grade? Does this operation still meet the minimum required LOS D? The Facts  2.5 percent grade (upgrade and downgrade),  74.0-km/h field-measured FFS,  3.4-m lane width,  1,900-veh/h peak-hour volume,  13 percent trucks and buses,  2 percent RVs, and  0.90 PHF. Comments  For the 2.5 percent downgrade, trucks, buses, and RVs all operate as though on level terrain. Therefore, results obtained in Part I are applicable for downgrade results of the 2.5 percent grade segment.   Assume FFS of 74.0 km/h applies to both upgrade and downgrade segments. Outline of Solution  All input parameters are known. Demand will be computed in terms of pc/h/ln, and the LOS determined from the speed-flow diagram. An estimate of  passenger-car speed is determined from the graph, and a value of density is c alculated using speed and flow rate. Steps 1. Find f HV (use Exhibits 21-9 and 21-10). f HV = 1 1 + P T(ET – 1) + P R(E R – 1) 1 1 + 0.13(1.5 – 1) + 0.02(3.0 – 1) f HV = 0.905 f HV 2. Find vp. = V vp = PHF * N * f HV * fp 1,900 0. 90 * 2 * 0. 905 * 1.00 vp = 1,166 pc/h/ln vp  3. Determine LOS (use Exhibit 21-3). LOS C (upgrade) LOS C (downgrade) The Results Downgrade: • LOS C, • Speed = 74.0 km/h, and • Density = 15.3 pc/km/ln. Chapter 21 - Multilane Highways Example Problems 21-18 Upgrade: • LOS C, • Speed = 74.0 km/h, and • Density = 15.8 pc/km/ln. Highway Capacity Manual 2000 Example Problem 1 (Part II) MULTILANE HIGHWAYS WORKSHEET 110 ) /h Free-Flow Speed = 100 km/h 100 m k( d 90 e e p S r 80 a C r- Application 90 m Operational (LOS) 80 km/h Design (N) Design (vp) Plannng (LOS) Planning (N) Planning (vp) 70 km/h e g n e B LOSA ss a e C d g g ra ra p n u w o g ra d 50 e v E D e d 60 P          e  Input FFS, N, v Output LOS, S, D FFS, LOS, vp FFS, LOS, N FFS, N, AADT N, S, D vp, S, D LOS, S, D N, S, D vp, S, D FFS, LOS, AADT FFS, LOS, N A 40 0 400 800 1600 2000 2400 Flow Rate (pc/h/ln) Site Information General Information  JMYE  EHI 5/16/99  AM  Analyst  Agency or Company Date Performed  Analysis Time Period  X    From/To Jurisdiction  Analysis Year   Design (N) Operational (L S) US 80 (East) MP 17 - MP 20 M. County  1999 Highway/Direction of Travel   Planning (LOS) Design (vp)  Planning (N) Planning (vp) Flow Inputs veh/h Peak-hour factor, PHF 0.90 veh/day % Trucks and buses, PT 13 Peak-hour proportion of AADT, % RVs, PR 2 Peak-hour direction proportion, D General terrain 1,900 Volume, V  Annual avg. daily traffic, AAD T veh/h DDHV = AADT * K * D  Level  Grade: Driver type  X  Commuter/Weekday  Recreational/Weekend Rolling Length 0.975 km  Mountainous Up/Down 2.5 (up) % 2 Number of lanes Calculate Flow Adjustments f p 1.00 ER ET 1.5 1 + PT(ET – f HV = 1 1) + PR(ER – 1) Speed Inputs 3.0 0.905 Calculate Speed Adjustments and FFS 3.4 Lane width, LW m f LW km/h Total later al clearance, TLC m f LC km/h  Access points, A Median type, M A/km f  A km/h f M km/h FFS = BFF S  – f LW – f LC – f  A – f  km/h  X  Undivided FFS (measured) Base free-flow Speed, BFFS  Divided 74.0 km/h km/h Operational, Planning (LOS); Design, Planning (vp) Operational (LOS) or Planning (LOS) Design, Planning (N) Design (N) or Planning (N) 1st Iteration 1166 pc/h/ln N 74.0 km/h v = D = vp /S 15.8 pc/km/ln LOS LOS C  vp = S V or DDHV PHF * N * f HV * f p Design (vp) or Planning (vp) p assumed pc/h/ln V or DDHV PHF * N * f HV * f p Design (N) or Planning (N) 2nd Iteration LOS N assumed V or DDHV vp pc/h/ln vp = V = v p * PHF * N * f HV * f p veh/h LOS S km/h S km/h D = vp/S pc/km/ln D = vp /S pc/km/ln Glossary pc/h/ln PHF * N * f HV * f p Factor Location N - Number of lanes V - Hourly volume S D vp - Flow rate LOS - Lev el of service DDHV - Directional design-hour volume FFS - Free-flow speed BFFS - Base free-flow speed - Speed - Density ET - Exhibit 21-8, 21-9, 21-11 ER - Exhibit 21-8, 21-10 f p - Page 21-11 LOS, S, FFS, vp - Exhibit 21-2, 21-3 21-19 f LW - Exhibit 21-4 f LC - Exhibit 21-5 f M - Exhibit 21-6 f  A - Exhibit 21-7 Chapter 21 - Multilane Highways Example Problems Highway Capacity Manual 2000 EXAMPLE PROBLEM 2 (PART I) The Highway  A 3.4-km segment of an east-west five-lane highway with two travel lanes in each direction separated by a two-way left-turn lane (TWLTL). The highway includes a 4 percent grade, 1830-m in length, followed by level terrain of 1570 m. The Question What is the LOS of the highway on level terrain during the peak hour? The Facts  Level terrain,  3.6-m lane width,  6 percent trucks and buses,  6 access points/km (eastbound),  3.6-m and greater lateral clearance for  westbound and eastbound,     83.0-km/h 85th-percentile speed, 1,500-veh/h peak-hour volume, 8 access points/km (westbound), and 0.90 PHF. Comments   Assume base FFS to be 3.0 km/h less than 85th-percentile speed. BFFS = 83.0  – 3.0 = 80.0 km/h   Assume no RVs, since none is indicated. Outline of Solution  All input parameters are known. Demand will be computed in terms of pc/h/ln, an FFS estimate, and the LOS determined from the speed-flow diagram.  An estimate of passenger-car speed is determined from the graph, and a value of density is calculated using speed and flow rate. Steps 1. Find f HV (EB and WB) (use Exhibit 21-8). 2. Find vp (EB and WB) (use Equation 213). 1 = 1 + P E 1 + P E  1  –  – 1 HV = 1 + 0.06(1.5 – 1) + 0 f HV = 0.971 f HV V vp = PHF * N * f HV * fp 1,500 0. 90 * 2 * 0. 971* 1.00 vp = 858 pc/h/ln  3. Compute EB and WB free-flow speeds (use Exhibits 21-4, 21-5, 21-6, 21-7, and Equation 21-1). FFS = BFFS – f LW  – f LC – f  A  – f M 4. Determine LOS (use Exhibit 21-3). LOS C (EB and WB) FFS = 80 – 0.0 – 0.0 – 4.0 – 0.0 FFS = 76.0 km/h (EB) FFS = 80 – 0.0 – 0.0 – 5.3 – 0.0 FFS = 74.7 km/h (WB) The Results Eastbound: • LOS C, • Speed = 76.0 km/h, and • Density = 11.3 pc/km/ln. Chapter 21 - Multilane Highways Example Problems 21-20 Westbound: • LOS C, • Speed = 74.7 km/h, and • Density = 11.5 pc/km/ln. Highway Capacity Manual 2000 Example Problem 2 (Part I) MULTILANE HIGHWAYS WORKSHEET 110 ) /h Free-Flow Speed = 100 km/h 100 m (k d 90 e e p S r 80 a C- Application 90 km/h Operational (LOS) 80 km/h Design (N) Design (vp) ann ng Planning (N) Planning (vp) r 70 km/h e g n s a C B LOSA es E D 60 P          e  g ra 50 e Input FFS, N, v Output LOS, S, D FFS, LOS, vp FFS, LOS, N , , N, S, D vp, S, D , , N, S, D vp, S, D FFS, LOS, AADT FFS, LOS, N v A 40 0 400 800 1200 Flow Rate (pc/h/ln) 1600 2000 2400 Site Information General Information  JMYE  EHI 5/16/99 PM  Analyst  Agency or Company Date Performed  Analysis Time Period  X    Buckeye Rd. (EB/WB) From/To 50th - 58th St. N. County  1999 Jurisdiction  Analysis Year   Design (N) Operational (L S) Highway/Direction of Travel   Planning (LOS) Design (vp)  Planning (N) Planning (vp) Flow Inputs 1,500 Volume, V  Annual avg. daily traffic, AAD T veh/h Peak-hour factor, PHF veh/day % Trucks and buses, PT 0.90 6 0 % RVs, PR Peak-hour proportion of AADT, General terrain Peak-hour direction proportion, D DDHV = AADT * K * D veh/h  X  Level   X  Commuter/Weekday  Recreational/Weekend Rolling Length Grade: Driver type  km Mountainous Up/Down % Number 2 of lanes Calculate Flow Adjustments f p 1.00 ER ET 1.5 HV = T T Speed Inputs Total lateral clearance, TLC  Access points, A Median type, M 3.6 > 3.6 m 6/8  Undivided FFS (measured) Base free-flow Speed, BFFS m + P (E  – 1) 0.971 R R  A/km  X  Divided km/h 80 km/h Operational (LOS) or Planning (LOS) V or DDHV PHF * N * f HV * f p km/h f LW f LC Operational, Planning (LOS); Design, Planning (vp) km/h 4.0/5.3 f  A f M km/h km/h FFS = BFF S  – f LW – f LC – f  A – f  76.0/74.7 km/h Design, Planning (N) Design (N) or Planning (N) 1st Iteration 858 pc/h/ln N 76.0/74.7 km/h v = D = vp /S 11.3/11.5 pc/km/ln LOS LOS C/C  S 1) Calculate Speed Adjustments and FFS Lane width, LW vp = 1 + P (E  – Design (vp) or Planning (vp) p assumed pc/h/ln V or DDHV PHF * N * f HV * f p Design (N) or Planning (N) 2nd Iteration LOS N assumed V or DDHV vp pc/h/ln vp = V = vp * PHF * N * f HV * f p veh/h LOS S km/h S km/h D = vp/S pc/km/ln D = vp /S pc/km/ln Glossary pc/h/ln PHF * N * f HV * f p Factor Location N - Number of lanes V - Hourly volume S D vp - Flow rate LOS - Lev el of service DDHV - Directional design-hour volume FFS - Free-flow speed BFFS - Base free-flow speed - Speed - Density ET - Exhibit 21-8, 21-9, 21-11 ER - Exhibit 21-8, 21-10 f p - Page 21-11 LOS, S, FFS, vp - Exhibit 21-2, 21-3 21-21 f LW - Exhibit 21-4 f LC - Exhibit 21-5 f M - Exhibit 21-6 f  A - Exhibit 21-7 Chapter 21 - Multilane Highways Example Problems Highway Capacity Manual 2000 EXAMPLE PROBLEM 2 (PART II) The Highway  A 3.4-km segment of an east-west five-lane highway with two travel lanes in each direction separated by a TWLTL. The highway characteristics include a 4 percent grade, 1830 m in length, followed by level terrain of 1570 m. The Question What is the LOS of the 4 percent grade segment during the peak hour? Additional Facts  4.0 percent grade (EB downgrade, WB upgrade),  87.0-km/h eastbound 85th-percentile speed,  77.0-km/h westbound 85th-percentile speed,  3.6-m lane width,  6 access points/km (EB), and  0 access points (WB). Comments   Assume base FFS to be 3.0 km/h less than 85th-percentile speed. BFFS (EB) = 87.0  – 3.0 = 84.0 km/h  BFFS (WB) = 77.0 – 3.0 = 74.0 km/h   Assume no RVs, since none indicated. Outline of Solution  All input parameters are known. Demand will be computed in terms of pc/h/ln, an FFS estimate, and the LOS determined from the speed-flow diagram.  An estimate of passenger-car speed is determined from the graph, and a value of density is calculated using speed and flow rate. Steps 1. Find f HV (EB and WB) (use Exhibits 21-9 and 21-11). 1 + PT(ET – 1) + PR (ER – 1) 1 HV = 1 + 0.06(1.5 – 1) + 0 = . HV = 1 f 2. Find v p (EB and WB). = + . .  – V vp = PHF * N * f v  p v  p 3. Compute EB and WB FFS (use Exhibits 21-4, 21-5, 21-6, and 21-7). 4. Determine LOS (use Exhibit 21-3). HV + = 0.893 (WB) * fp 1,500 0. 90 * 2 * 0. 971* 1.00 1,500 = 858 pc/h/ln (EB) = 933 pc/h/ln (WB) 0. 90 * 2 * 0. 893 * 1.00 FFS = BFFS – f LW  – f LC – f  A  – f M FFS = 84.0 – 0.0 – 0.0 – 4.0 – 0.0 = 80.0 km/h (EB) FFS = 74.0 – 0.0 – 0.0 – 0.0 – 0.0 = 74.0 km/h (WB) LOS B (EB) LOS C (WB) The Results Eastbound: • LOS B, • Speed = 80.0 km/h, and • Density = 10.7 pc/km/ln. Chapter 21 - Multilane Highways Example Problems 21-22 Westbound: • LOS C, • Speed = 74.0 km/h, and • Density = 12.6 pc/km/ln. Highway Capacity Manual 2000 Example Problem 2 (Part II) MULTILANE HIGHWAYS WORKSHEET 110 ) /h 100 m k( Free-Flow Speed = 100 km/h d 90 e e p S r 80 e 70 km/h C g n ses d ar g n g ar e d d ra           B           E          e  g p u 50 e v E D w o 60 P Design (N) Design (vp) ann ng Planning (N) Planning (vp) e B LOS A a Operational (LOS) km/h a r- Application m B A Input FFS, N, v Output LOS, S, D FFS, LOS, vp FFS, LOS, N , , N, S, D vp, S, D , , N, S, D vp, S, D FFS, LOS, AADT FFS, LOS, N W 40 0 800 400 1200 1600 2000 2400 Site Information General Information  JMYE  EHI 5/16/99 PM  Analyst  Agency or Company Date Performed  Analysis Time Period  X   From/To Jurisdiction  Analysis Year   Operational (LOS)  Design (N) Buckeye Rd. (EB/WB) 50th - 58th St. N. County  1999 Highway/Direction of Travel   Planning (LOS) Design (vp)  Planning (N) Planning (vp) Flow Inputs 1,500 Volume, V  Annual avg. daily traffic, AADT veh/h Peak-hour factor, PHF 0.90 veh/day % Trucks and buses, PT 6 0 Peak-hour proportion of AADT, K Peak-hour direction % RVs, PR proportion, D DDHV = AADT * K * D General terrain veh/h  Level  Grade: Driver type  X Commuter/Weekday  Recreational/Weekend Rolling Length 1.830 km  Mountainous 4 Up/Down % 2 Number of lanes Calculate Flow Adjustments f p 1.00 ER ET 1.5/3.0 HV = Speed Inputs 3.6 > 3.6 6/0 m m  A/km  X  Divided  Undivided FFS (measured) Base free-flow Speed, BFFS km/h 84.0/74.0 km/h Operational, Planning (LOS); Design, Planning (vp) Operational (LOS) or Planning (LOS) km/h 4.0/0.0 f  A f M km/h km/h FFS = BF FS  – f LW – f LC – f  A – f  80.0/74.0 km/h Design, Planning (N) Design (N) or Planning (N) 1st Iteration N 80.0/74.0 km/h v = D = vp /S 10.7/12.6 pc/km/ln LOS LOS B/C  V or DDHV PHF * N * f HV * f p km/h f LC pc/h/ln S 0.971/0.893 f LW 858/933 vp = T(ET – 1) + PR(ER – 1) Calculate Speed Adjustments and FFS Lane width, LW Total lateral clearance, TLC  Access points, A Median type, M 1+P Design (vp) or Planning (vp) p assumed pc/h/ln V or DDHV PHF * N * f HV * f p Design (N) or Planning (N) 2nd Iteration N LOS assumed V or DDHV vp pc/h/ln vp = V = vp * PHF * N * f HV * f p veh/h LOS S km/h S km/h D = vp/S pc/km/ln D = vp /S pc/km/ln Glossary pc/h/ln PHF * N * f HV * f p Factor Location N - Number of lanes V - Hourly volume S D vp - Flow rate LOS - Lev el of service DDHV - Directional design-hour volume FFS - Free-flow speed BFFS - Base free-flow speed - Speed - Density ET - Exhibit 21-8, 21-9, 21-11 ER - Exhibit 21-8, 21-10 f p - Page 21-11 LOS, S, FFS, vp - Exhibit 21-2, 21-3 21-23 f LW - Exhibit 21-4 f LC - Exhibit 21-5 f M - Exhibit 21-6 f  A - Exhibit 21-7 Chapter 21 - Multilane Highways Example Problems Highway Capacity Manual 2000 EXAMPLE PROBLEM 3 The Highway 27.4 m.  A new 3.2-km segment of multilane highway with right-of-way width of The Question What is the cross section required to meet the design criterion of LOS D? What is the expected travel speed for passenger cars? The Facts  60,000 annual average daily traffic,  80.0-km/h speed limit,  Peak-hour volume is 10 percent of daily traffic,  Peak-hour traffic has 55/45 directional split,     Rolling terrain, 5 percent trucks, 6 access points/km, and 0.90 peak-hour factor. Comments  This solution assumes that the given AADT is for the design year and that the other factors, although current, are accepted as representative of expected design year conditions.   Assume base FFS to be 8.0 km/h greater than the posted speed. BFFS = 80.0 + 8.0 = 88.0 km/h Steps 1. Convert AADT to design-hour volume. 2. Find f HV (use Exhibit 21-8 ). f HV = 1 + P (E 1)1+ P (E  1)  –  – T T R DDHV = AADT * K * D DDHV = 60,000 * 0.10 * 0.55 = 3,300 veh/h 1 = 1 + 0.05(2.5  1) + 0 = 0.930  – f HV R 3. Compute free-flow speed (use Exhibits 21-4, 21-5, 21-6, and 21-7). 4. Determine maximum vp (use Exhibit 21-3). 5. Determine minimum N required. FFS = BFFS – f LW  – f LC – f  A  – f M FFS = 88.0 – 0.0 – 0.0 – 4.0 – 0.0 = 84.0 km/h vp = 1,775 pc/h/ln N N V PHF * v p * f HV * f p 3, 300 = 2.2 (use 3) 0. 90 * 1,775 * 0. 930 * 1.00 3, 300 6. Compute vp using minimum N v  = 1,314 pc/h/ln p required. 0. 90 * 3 * 0. 930 * 1.00 Median width = 3.6 m 7. Determine if base conditions will fit within available right-of-way with a Lane width = 3.6 m 3.6-m median to accommodate leftLateral clearance (shoulder) = 1.8 m turn bays in the future. Total required width = 3.6 + 6 * 3.6 + 2 * 1.8 = 28.8 m (greater than available width) 8. Assume different design to fit available Median width = 1.8 m (raised) right-of-way. Use 1.8-m median and Lane width = 3.6 m do not use shoulder at median. Lateral clearance (shoulder) = 1.8 m Total required width = 1.8 + 21.6 + 2 * 1.8 = 27.0 m (fits within available 27.4 m) 9. Compute FFS (use Exhibits 21-4, FFS = 88.0 – 0.0 – 0.0 – 4.0 – 0.0 = 84.0 km/h 21-5, 21-6, and 21-7). 10. Determine LOS (use Exhibit 21-3). LOS D The Results  A six-lane highway with lane widths of 3.6 m, a 1.8-m median, and lateral clearances of 1.8 m on the right will meet the operational objective of LOS D during the Chapter 21 - Multilane Highways Example Problems 21-24 Highway Capacity Manual 2000 peak-hour period. The passenger-car speed of 84.0 km/h and density of 15.6 pc/km/ln are computed. Example Problem 3 MULTILANE HIGHWAYS WORKSHEET 110 ) /h Free-Flow Speed = 100 km/h 100 m (k 90 d e e p S r 80 a Cr e g n Application 90 km/h Operational (LOS) 80 km/h Design (N) 70 km/h Design (vp) ann ng Planning (N) Planning (vp) B LOSA ses a C E D 60 P          e  g ar 50 e Input FFS, N, v Output LOS, S, D FFS, LOS, vp FFS, LOS, N , , N, S, D vp, S, D , , N, S, D vp, S, D FFS, LOS, AADT FFS, LOS, N v A 40 400 0 800 1200 Flow Rate (pc/h/ln) 1600 2000 2400 Site Information General Information  JMYE  EHI 5/16/99 PM  Analyst  Agency or Company Date Performed  Analysis Time Period   Operational (LOS) From/To M. County  1999 Jurisdiction  Analysis Year   X     Design (N) US 6 (N/E) 31st to 156th St. Highway/Direction of Travel Planning (LOS) Design (vp)  Planning (N) Planning (vp) Flow Inputs Volume, V 60,000 0.10 55/45 3300  Annual avg. daily traffic, AADT Peak-hour proportion of AADT, K Peak-hour direction prop ortion, D DDHV = AADT * K * D veh/h Peak-hour factor, PHF veh/day % Trucks and buses, PT % RVs, PR General terrain veh/h   X  Level  Recreational/Weekend Rolling Length Grade: Driver type  X Commuter/Weekday 0.90 5 0  km Mountainous Up/Down % Number of lanes Calculate Flow Adjustments f p 1.00 ET 2.5 ER f HV = T T Speed Inputs Total lateral clearance, TLC  Undivided FFS (measured) Base free-flow Speed, BFFS 3.6/3.6 m 3.6 m 6  A/km  X  Divided km/h 88.0 km/h Operational, Planning (LOS); Design, Planning (vp) Operational (LOS) or Planning (LOS) vp = S 1) + P (E  – 1) 0.930 R R Calculate Speed Adjustments and FFS Lane width, LW  Access points, A Median type, M 0 1 1 + P (E  – f LW 0.0/0.0 km/h f LC 0.0/0.0 km/h f  A 4.0/4.0 km/h f M 0.0 km/h FFS = BF FS  – f LW – f LC – f  A – f M 84.0/84.0 km/h Design, Planning (N) Design (N) or Planning (N) 1st Iteration V or DDHV PHF * N * f HV * f p pc/h/ln D = vp /S N km/h vp = pc/km/ln LOS V or DDHV PHF * N * f HV * f p 2.2 assumed 1,775 pc/h/ln D LOS Design (vp) or Planning (vp) Design (N) or Planning (N) 2nd Iteration LOS N 3 assumed 1,314 pc/h/ln vp pc/h/ln vp = V = vp * PHF * N * f HV * f p veh/h LOS S km/h S 84.0 km/h D = vp/S pc/km/ln D = vp /S 15.6 pc/km/ln Glossary V or DDHV PHF * N * f HV * f p C  Factor Location N - Number of lanes V - Hourly volume S D vp - Flow rate LOS - Lev el of service DDHV - Directional design-hour volume FFS - Free-flow speed BFFS - Base free-flow speed - Speed - Density ET - Exhibit 21-8, 21-9, 21-11 ER - Exhibit 21-8, 21-10 f p - Page 21-11 LOS, S, FFS, vp - Exhibit 21-2, 21-3 21-25 f LW - Exhibit 21-4 f LC - Exhibit 21-5 f M - Exhibit 21-6 f  A - Exhibit 21-7 Chapter 21 - Multilane Highways Example Problems Highway Capacity Manual 2000 EXAMPLE PROBLEM 4 The Highway improved.  A 4.0-km segment of a six-lane highway in a growing urban area to be The Question What is the estimated LOS for the existing and improved roadway? How much additional traffic can be added and still maintain the improved LOS? The Facts  1,400 pc/h/ln flow rate,  Free-flow travel time is 180 s, and  Improved free-flow travel time is 150 s. Comments This problem involves upgrading the design of a substandard section of multilane highway. The substandard highway has a measured FFS of 80 km/h. It is proposed to upgrade the design to a 96-km/h FFS through wider shoulders, widening the lanes to current standards, straightening the alignment on a few c ritical curves, restricting access to fronting properties and constructing a median. Outline of Solution Using given peak-hour volume and FFS, determine LOS for  improved and for current conditions. Determine additional volume that can be accommodated while still maintaining the improved LOS. Steps 1. Determine LOS and speed of  existing highway (use Exhibit 21-3). vp = 1,400 pc/h/ln, S = 80.0 km/h, LOS D 2. Determine maximum allowable flow vp = 1,400 pc/h/ln, FFS = 96.0 km/h, LOS C, Speed = 96.0 km/h at improved LOS and FFS (use Exhibit 21-3). 3. Compute additional volume. Additional volume = 1,536 – 1,400 = 136 pc/h/ln The Results • • • • • Chapter 21 - Multilane Highways Example Problems Currently LOS D, Improved LOS C, Additional volume = 136 pc/h/ln, Speed = 96.0 km/h, and Density = 14.6 pc/km/ln. 21-26 Highway Capacity Manual 2000 Example Problem 4 MULTILANE HIGHWAYS WORKSHEET 110 ) Free-Flow Speed = 100 km/h /h m (k d 90 e e  Additional growth with LOS C     {             Application 90 km/h p S r 80 a -Cr km/h 70 km/h e g n ss C B LOS A e E D 60 a P          e  g ra 50 e Input FFS, N, vp FFS, LOS, vp FFS, LOS, N FFS, N, AADT Operational (LOS) Design (N) Design (vp) Plannng (LOS) Planning (N) Planning (vp) Output LOS, S, D N, S, D vp, S, D LOS, S, D N, S, D vp, S, D FFS, LOS, AADT FFS, LOS, N v A 40 0 400 800 1200 Flow Rate (pc/h/ln) 1600 2000 2400 Site Information General Information  JMYE  EHI 5/16/99 PM  Analyst  Agency or Company Date Performed  Analysis Time Period From/To Jurisdiction  Analysis Year   X     Operational (LOS) Design (N) Georgia Dr. Meno to Woodstock M. County  1999 Highway/Direction of Travel   Planning (LOS) Design (vp)  Planning (N) Planning (vp) Flow Inputs Volume, V veh/h Peak-hour factor, PHF  Annual avg. daily traffic, AADT veh/day % Trucks and buses, PT % RVs, PR Peak-hour proportion of AADT, K General terrain Peak-hour direction proportion , DDHV = AADT * K * D veh/h   X  Level  Commuter/Weekday  Recreational/Weekend Rolling Length Grade: Driver type  km Mountainous Up/Down % 3 Number of lanes Calculate Flow Adjustments ER f p 1 ET f HV = Speed Inputs Calculate Speed Adjustments and FFS 1 + P (E  – T T 1) + P (E  – 1) R R Lane width, LW m f LW km/h Total lateral clearance,TLC m f LC km/h  Access points, A Median type, M A/km f  A km/h f M km/h FFS = BF FS  – f LW – f LC – f  A – f M km/h  Undivided FFS (measured) 96.0 Base free-flow Speed, BFFS  X  Divided km/h km/h Operational, Planning (LOS); Design, Planning (vp) Operational (LOS) or Planning (LOS) vp = S Design, Planning (N) Design (N) or Planning (N) 1st Iteration V or DDHV PHF * N * f HV * f p D = vp /S pc/h/ln N km/h v = pc/km/ln LOS p assumed pc/h/ln V or DDHV PHF * N * f HV * f p LOS Design (vp) or Planning (vp) Design (N) or Planning (N) 2nd Iteration LOS vp N 1,536 - 1,400 = 136 pc/h/ln V = vp * PHF * N * f HV * f p veh/h vp = LOS assumed V or DDHV pc/h/ln PHF * N * f HV * f p S 96.0 km/h 14.6 S km/h D = vp/S pc/km/ln D = vp /S pc/km/ln Glossary N - Number of lanes V - Hourly volume vp - Flow rate LOS - Level of service DDHV - Directional design-hour volum e Factor Location S - Speed D - Density FFS - Free-flow speed BFFS - Base free-flow speed ET - Exhibit 21-8, 21-9, 21-11 ER - Exhibit 21-8, 21-10 f p - Page 21-11 LOS, S, FFS, vp - Exhibit 21-2, 21-3 21-27 f LW - Exhibit 21-4 f LC - Exhibit 21-5 f M - Exhibit 21-6 f  A - Exhibit 21-7 Chapter 21 - Multilane Highways Example Problems Highway Capacity Manual 2000 EXAMPLE PROBLEM 5 The Highway New suburban facility under planning with an opening-day AADT forecast of 42,000 veh/day. The Question For opening-day volumes, how many lanes will be needed to provide LOS C during the peak hour? The Facts  42,000 veh/day,  Rolling terrain, and  10 percent trucks. Comments  Several input variables are not given. Reasonable default values based on the traffic engineer’s knowledge of local conditions are selected as 10 percent trucks, 0 percent RVs, lane width of 3.6 m, undivided highway, K = 0.10, directional split of  60/40, BFFS = 90.0 km/h, access-point density of 4 access points/km, PHF = 0.90, and shoulder width of 1.8 m.   Assume commuter traffic (f p = 1.00). Outline of Solution Using the multilane highways worksheet (Appendix A), determine required lane configuration. Steps 1. Convert AADT to directional designhour volume (DDHV). 2. Find f HV (use Exhibit 21-8). 3. Compute free-flow speed (use Exhibits 21-4, 21-5, 21-6, and 21-7). DDHV = AADT * K * D DDHV = 42,000 * 0.10 * 0.60 DDHV = 2,520 veh/h 1 f HV = 1 + PT(ET – 1) + P R (E R – 1) f HV 1 = = 0.870 +  – + FFS = BFFS – f LW  – f LC – f  A  – f M FFS = 90.0 – 0.0 – 0.0 – 2.7 – 2.6 = 84.7 km/h 2, 520 4. Assume four-lane highway and compute v  = 1,609 pc/h/ln p vp (use Equation 21-3). 0. 90 * 0. 870 * 2 * 1.00 5. Determine LOS (use Exhibit 21-3). LOS D 6. Assume six-lane highway and compute vp (use Equation 21-3). v  7. Determine LOS (use Exhibit 21-3). LOS C p The Results • • • • Chapter 21 - Multilane Highways Example Problems A 6-lane freeway is needed, LOS C, Speed = 84.7 km/h, and D = 12.7 pc/km/h. 21-28 2, 520 0. 90 * 0. 870 * 3 * 1.00 = 1,073 pc/h/ln Highway Capacity Manual 2000 Example Problem 5 MULTILANE HIGHWAYS WORKSHEET 110 ) /h m 100 d 90 (k e e Free-Flow Speed = 100 km/h p S r 80 a -Cr Application 90 km/h Operational (LOS) 80 km/h Design (N) Design (vp) ann ng Planning (N) Planning (vp) 70 km/h e g n es B LOSA s a C E D 60 P          e  g ra 50 e v Input FFS, N, v Output LOS, S, D FFS, LOS, vp FFS, LOS, N , , N, S, D vp, S, D , , N, S, D vp, S, D FFS, LOS, AADT FFS, LOS, N A 40 400 800 1200 Flow Rate (pc/h/ln) 1600 2000 2400 Site Information General Information  JMYE   Analyst Highway/Direction of Travel EHI 5/16/99 PM  Agency or Company Date Performed  Analysis Time Period  From/To  Operational (L S) M. County  1999 Jurisdiction  Analysis Year   X     Design (N) Planning (LOS) Design (vp)  Planning (N) Planning (vp) Flow Inputs Volume, V 42,000 0.10 0.60 2520  Annual avg. daily traffic, AAD T Peak-hour proportion of AADT, Peak-hour direction proportion, D DDHV = AADT * K * D veh/h Peak-hour factor, PHF 0.90 veh/day % Trucks and buses, PT 10 % RVs, PR 0 General terrain veh/h   X  Level  X  Commuter/Weekday  Recreational/Weekend Rolling Length Grade: Driver type  km Mountainous Up/Down % Number of lanes Calculate Flow Adjustments f p 1.00 ER ET 2.5 1 + PT(ET – f HV = 1 1) + PR(ER – 1) Speed Inputs 0.870 Calculate Speed Adjustments and FFS Lane width, LW 3.6 m f LW 0.0 km/h Total lateral clearance, TLC 3.6 4 m f LC 0.0 km/h f  A 2.7 km/h f M 2.6 km/h FFS = BF FS  – f LW – f LC – f  A – f  84.7 km/h  Access points, A Median type, M  A/km  Divided  X  Undivided FFS (measured) Base free-flow Speed, BFFS km/h 90 km/h Operational, Planning (LOS); Design, Planning (vp) Operational (LOS) or Planning (LOS) vp = S Design, Planning (N) Design (N) or Planning (N) 1st Iteration V or DDHV PHF * N * f HV * f p D = vp /S pc/h/ln N km/h v = pc/km/ln LOS p 2 1,609 V or DDHV PHF * N * f HV * f p assumed pc/h/ln D LOS Design (vp) or Planning (vp) Design (N) or Planning (N) 2nd Iteration LOS N vp vp = pc/h/ln V or DDHV PHF * N * f HV * f p 3 1,073 assumed pc/h/ln V = vp * PHF * N * f HV * f p veh/h LOS S km/h S 84.7 km/h D = vp/S pc/km/ln D = vp /S 12.7 pc/km/ln Glossary C  Factor Location N - Number of lanes V - Hourly volume S D vp - Flow rate LOS - Level of service DDHV - Directional design-hour volume FFS - Free-flow speed BFFS - Base free-flow speed - Speed - Density V. ET - Exhibit 21-8, 21-9, 21-11 ER - Exhibit 21-8, 21-10 f p - Page 21-11 LOS, S, FFS, vp - Exhibit 21-2, 21-3 f LW - Exhibit 21-4 f LC - Exhibit 21-5 f M - Exhibit 21-6 f  A - Exhibit 21-7 REFERENCES 1. Reilly, W., D. Harwood, J. Schoen, and M. Holling. Capacity and LOS  Procedures for Rural and Urban Multilane Highways. NCHRP Project 3-33, Final Report, JHK & Associates, Tucson, Ariz., May 1990. 21-29 Chapter 21 - Multilane Highways Example Problems Highway Capacity Manual 2000 2. Hool, J. N., S. Maghsoodloo, A. D. Veren, and D. D. Brown. Analysis of Selective Enforcement Strategy Effects on Rural Alabama Traffic Speeds. In Transportation Research Record 910, TRB, National Research Council, Washington, D.C., 1983, pp. 74 81. 3. Armour, M. The Effect of Police Presence on Urban Driving Speeds.  Australian  Road Research, Vol. 14, No. 3, Sept. 1984, pp. 142 148. 4. Hauer, E., and F. J. Ahlin. Speed Enforcement and Speed Choice.  Accident   Analysis and Prevention, Vol. 14, No. 4, 1982, pp. 267 278. 5. Tignor, S. C.  Driver Speed Behavior on U.S. Streets and Highways. Compendium of Technical Papers, Institute of Transportation Engineers, August 5 8, 1990. 6.  Manual of Traffic Engineering Studies. Institute of Transportation Engineers, Arlington, Va., 1976. 7. Webster, N., and L. Elefteriadou.  A Simulation Study of Truck Passenger Car  Equivalents (PCE) on Basic Freeway Sections. Transportation Research B33, Washington, D.C., 1999, pp. 323 336.  –   –   –   –   –  APPENDIX A. WORKSHEET MULTILANE HIGHWAYS WORKSHEET Chapter 21 - Multilane Highways   References 21-30