Problemas-de-Práctica-Ing-de-Transportes-I

Parte b: Aplique la expresión derivada en el problema anterior para estimar la función de distribución de la demanda entre Ferrocarril y Camiones, basado en la siguiente data obtenida de

INGENIERIA DE TRANSPORTES I PROBLEMAS PARA RESOLVER EN FORMA INDEPENDIENTE

Prof: Angelino E Harris V

Problema 1:

En la ciudad de Panamá se ha iniciado la construcción de un Metro para mejorar la oferta de transporte público Se han realizado encuestas de generación de viajes y se conoce la matriz de origen destino de los viajes Qué modelo formularía para estimar la demanda de pasajeros que atraerá el Metro? Qué variables usted utilizaría? Porqué?

Problema 2:

Las variables que han sido consideradas como significativas para estimar los viajes de automóviles que salen de una zona son:

a Población total de la zona o número de familias

b Número de autos en la zona o autos por familia

c Ingreso anual medio por familia

d Número de empleos en la zona

Estas variables han sido medidas en las 20 zonas de una región en estudio y serán utilizadas en el modelo de generación de viajes Además se han realizado aforos de tránsito para medir los viajes interzonales Los aforos permiten comparar si los datos de viajes obtenidos de las encuestas corresponden a los observados en la red

Formule y calibre un Modelo Estadístico para estimar la generación de viajes por zona

a Qué variables debe incluir el Modelo? Por qué?

b Cuál es el valor de los parámetros del Modelo?

c Cuál es el grado de ajuste del Modelo?

d Compruebe que el modelo estimado es idóneo (análisis estadístico de t y F)

d Grafique el Error (Residuos) de la estimación para cada zona Qué observa?

e Cual es su recomendación final? Sustente su propuesta

Problema 3:

Se cuenta con datos para estimar un modelo de generación de viajes en una región que se ha subdividido en 10 zonas Basado en los viajes generados en cada zona y el número de viviendas en cada una, determine: Los valores paramétricos de una relación lineal entre las variables El coeficiente de determinación R2 Indique si los valores paramétricos obtenidos son estadísticamente significativos (utilice 10% para la prueba de hipótesis) e indique si el modelo es estadísticamente consistente

Zona Viajes Viviendas Zona Viajes Viviendas

Problema 4:

Parte a: Derive una expresión matemática para estimar ao y a1 de manera que se obtenga el mejor ajuste para estimar la proporción de la demanda que usará el Ferrocarril (Fc) y los Camiones (C) mediante un modelo logístico de la forma:

eUFc

PFc = y PC = 1 - PFc

eUFc

+ eUc

donde: UFC = a1CFc y UC = ao + a1CC

CFc, CC : costo de transporte por Ferrocarril y por Camión respectivamente

Parte b: Aplique la expresión derivada en el problema anterior para estimar la función de

distribución de la demanda entre Ferrocarril y Camiones, basado en la siguiente data obtenida de encuestas en la industria de transporte:

Tipo de industria PFc (%)

C Fc ($/contenedor)

C C

($/contenedor)

Problema 5:

Para la siguiente red de carreteras se conoce la matriz de Origen/Destino de los viajes y los

tiempos de viaje en cada tramo, según dirección del flujo, como se muestra

a Para cada punto de origen, dibuje el árbol de ruta mínima hasta cada destino e indique el tiempo mínimo

b Realice una asignación de “Todo o Nada” de los viajes originados en cada nodo

c Dibuje la red e indique los volúmenes esperados en cada tramo

A B C D

A * 550 375 600

B 650 * 275 750

C 300 250 * 350

D 525 450 625 *

Problema 6:

Una red cuenta con dos carreteras alternas para viajar desde A hasta B El volumen total desde A hasta B es de 3,000 veh/hr El tiempo de viaje a través de cada una es:

Ta = 25(1 + 0.15 (Va/2,000)4)

Tb = 20(1 + 0.15 (Vb/1,400)4)

Cuáles serían los volúmenes vehiculares en cada carretera?

Problema 7:

Se tiene una red vial con los volúmenes de tránsito que se indican en el siguiente diagrama Se conocen las funciones de tiempo –vs- saturación para cada tramo, las cuales son de la forma:























j

ij j

j

C

V b a t

Donde: t i j : tiempo de viaje en el tramo i j

a i j : tiempo de viaje en condición de flujo libre en el tramo i j

b, α : constantes del modelo de tránsito

V i j : volumen de tránsito en el tramo i j

C i j : capacidad del tramo i j

Escriba el conjunto de ecuaciones que utilizaría para determinar los volúmenes de tránsito en cada tramo cuando la red está en equilibrio

A

B

C

D

3,000

Veh/Hr

500 Veh/Hr

3,300 Veh/Hr

800 Veh/Hr

10 min

11 min

10 min

5 min

7 min 6min

8 min

7 min

Destino

Problema 8:

En la red mostrada determine los volúmenes de tránsito para los cuales la red está en equilibrio Tiempo de viaje por tramo:

TAB = 10 + 8.0VAB4

TAC = 15 + 6.94VAC4

TBC = 4 + 8.33VBC4

Donde los volúmenes están expresados en miles de veh/hr

a Resolviendo el sistema de ecuaciones

b Por asignación “Todo o Nada” en incrementos de 5%

Problema 9

Los viajes con motivo de trabajo en una zona se distribuyen hacia las zonas adyacentes en función del número de empleos (NE) de cada zona Determine el número de viajes esperados entre la Zona

A y el resto de las zonas de la región en estudio

El modelo de distribución espacial calibrado tiene la forma:

Tij = K ( Gi * Aj)/dij 2.5 Donde:

 Tij: viajes por día entre las zonas i y j con motivo de trabajo

 Gi: viajes generados en la zona i

 Aj: atracción de viajes en la zona j, medida por el número de empleos

 dij: distancia entre las zonas i y j, en kilómetros

A

A

B

C

2,000 veh/hr

400 veh/hr

A

1,600 veh/hr

Zona B

NE = 6,000

Zona C

NE = 12,000

Zona D

NE = 20,000

Zona E

NE =13,000

Zona F

NE = 5,000

Zona G

NE = 5,000

3.0km

2.1 km

6.0km

1.5 km

3.0km

5.3km

Zona A 61,000 viajes producidos

por día

Problema 10:

El estudio de costos de un proyecto de rehabilitación de carreteras, cuyas obras requieren 2 años

de construcción, indica los siguientes valores, para los cuales se debe definir si es económicamente rentable:

- Costo de construcción: B/ 1,200,000 (60% en el año 1)

- Costo de rehabilitación futura: B/ 200,000 en el año 5

- Los beneficios generados por el proyecto se han estimado en:

Año Beneficios (B/.) Año Beneficios (B/.)

Problema 11:

Evaluar la conveniencia de invertir en un proyecto de reconstrucción de una carretera de 18kms

de longitud El costo inicial, estimado en base a los precios de los contratistas en las últimas

licitaciones, es de 5.68 millones de balboas

El estudio del pavimento indica que se requiere colocar una carpeta asfáltica de 10cms de espesor; pero en el 10º año de operación de la vía después de reconstruida será necesario aplicar un sello a

la superficie para retardar el proceso de agrietamiento de la carpeta, el cual costará $18,000 por

km de carretera

Debido al mal estado de la vía se paga un contrato de mantenimiento anual por la suma de $3,200 por km Se ha estimado que la carretera reconstruida requerirá un gasto anual de mantenimiento

de $2,000 por km

El programa de trabajo estimado indica que el 35% de los costos de construcción se pagará en el primer año y el 65% restante en el segundo año Se ha determinado que el componente de

impuestos incorporado a la industria de construcción es de 18.5%

El tránsito promedio diario estimado para el año de inicio de operación de la carretera ya

reconstruida es de 5,200 y crecerá a una tasa anual de 4.2% El costo económico ponderado de operación de los vehículos (Autos, Buses y Camiones) es de $0.35 por km recorrido Se estima que con la reconstrucción de la vía este costo disminuya en un 18%

Determine el Valor Presente Neto (VPN) y la Relación Beneficio/Costo (B/C) de la inversión para una tasa de descuento de 12%, y la Tasa Interna de Retorno considerando un periodo de 15 años

de operación de la carretera después de reconstruida El valor de rescate estimado es de 23% del valor de inversión inicial

Problema 12: Aplicación de las normas de diseño vial

 La rotación del pavimento para obtener la sobre-elevación de 7% en una curva

horizontal se realiza en una longitud de 55mts, a partir del punto A en el cual el

carril exterior tiene una pendiente transversal de 0% Los carriles tienen un ancho

de 3.50mts y la pendiente de bombeo en tangente es de 2% Ilustre mediante un diagrama y sus valores el proceso de rotación del pavimento alrededor del Borde

Interior A qué distancia antes del punto A es necesario iniciar la rotación del

pavimento?

 En una carretera de dos carriles se tiene un ancho de carril de 3.60mt, sobre-elevación de 6.5% y velocidad de diseño de 95km/hr Calcule la longitud de transición para la rotación del pavimento y compare su resultado con el valor tabulado en la Norma AASHTO

 La norma de diseño para una carretera de dos carriles de 3.30mts de ancho indica una sobre-elevación máxima de 8% y una velocidad de diseño de 90km/hr

a) Basado en el Método 5 de AASHTO para distribución de sobre-elevaciones, calcule la sobre-elevación para la curva y compare su resultado con el valor tabulado en la Norma AASHTO

b) Qué porcentaje de la fuerza centrífuga se absorbe por medio de fricción lateral

en una curva con radio de 480mt?

c) Para la curva del punto b, calcule el sobreancho para un camión de diseño WB19 y compare su resultado con el valor tabulado en la Norma AASHTO d) Utilizando las sobre elevaciones tabuladas en la Norma AASHTO, determine la longitud de transición para las curvas con los siguientes radios:

o R1= 350mts

o R2= 530mts

Problema 13:

Derive una expresión matemática para determinar el radio mínimo de una curva horizontal en términos de la velocidad de diseño en km/hr, el coeficiente de fricción y la sobre elevación del pavimento

Problema 14:

Una carretera de des carriles de 3.55mt de ancho se diseña para una velocidad de 80km/h El vehículo de diseño es un semi- trailer, como se muestra, el cual tiene un ancho de 2.60mt Para una curva de 230mt de radio, calcule el sobreancho necesario y el retiro lateral de los taludes

Problema 15:

Se diseña una curva horizontal Espiral – Circular – Espiral con las siguientes características:

 Rumbo de la tangente de entrada: N520

30’ 00” E

 Rumbo de la tangente de salida: S790

30’ 00” E

 Estación del PI: 12K + 470

 Radio de la curva circular: 425mt

 Longitud de las curvas espirales: 65.00mt

Determine:

 La estación del TE, EC, CE, ET

 La tangente inicial para el replanteo de la curva circular (Tangente en el EC) Indique mediante un diagrama

 Los datos necesarios para replantear un punto a 25.00mt del TE

.06m 9m 6m 06m

Problema 16:

Una pendiente de 4% se une a otra de –3% en la estación 3K + 080 con elevación de 73.60mt Sabiendo que la longitud total de la curva es de 180mts y que la distancia desde

el PIV hasta el PTV es un tercio de la longitud total de la curva, determine la elevación de

la curva en las estaciones:

 22K + 990

 23K + 120

Problema 17:

Una pendiente de –5% se une a otra de +3% en la estación 12K + 784.000 con elevación de 124.36 metros

 Calcule la longitud mínima requerida para una curva vertical simétrica considerando una velocidad de diseño de 100 km/h

 Compare su resultado con el valor tabulado en la Norma AASHTO

 Para la longitud mínima requerida (valor exacto, sin redondeo) calcule la estación y elevación del punto más bajo de la curva

Problema 18:

Se está diseñando un puente elevado vehicular El punto de inicio, estación 0K + 620.00, tiene una elevación de 39.75 metros y el punto final, estación 0K + 790.00, una elevación

de 41.30 metros La pendiente de entrada es de 5% y la de salida de –6% Determine

 La Estación del punto de intersección (PIV) y elevación de la losa en ese punto y

 La elevación en la estación 0K + 705

 La Estación y elevación del punto más alto del puente

Problema 19:

En el alineamiento horizontal de una autopista de cuatro carriles, dos en cada dirección, una tangente con rumbo suroeste de S 54º 14`30” W es interceptada, en la Estación 7 K + 972.20, por una tangente con rumbo N 77º 45` 30” E, donde se diseñará una curva con radio de 750 metros La sobre elevación máxima a utilizar es de 6% para una velocidad de diseño de 110 km/h El ancho de los carriles será de 3.65 metros, con una pendiente de bombeo, en tangente, de 2% Calcule:

 El grado de curvatura basado en un arco de 20 metros

 La fricción lateral y la sobre-elevación, aplicando el método 5 y compare con el valor tabulado en la norma AASHTO

 La longitud de las curvas de transición y compare con los valores AASHTO

 La distancia de visibilidad de frenado y compare con la Norma AASHTO

 Estación del EC y diagrama con sus valores indicando cómo se localiza en campo la tangente en el EC

 Diagrama, con los valores críticos, de rotación del pavimento considerando que cada paño rota alrededor de su eje exterior

Problema 20:

Se está diseñando un puente vehicular sobre la intersección de la Ave Ricardo J Alfaro

con la Ave Universidad Tecnológica Se conoce que el punto de inicio, estación 5 K +

300.00, tiene una elevación de 18.40 metros y el punto final, estación 5 K + 440.00, una

elevación de 20.1 metros La pendiente de entrada es de 6% y la de salida de –5%

Determine

 La Estación del punto de intersección (PIV) y elevación de la losa en ese punto y

 La Estación y elevación del punto más alto del puente

Problema 21:

Una pendiente de –3% se une a otra de +4% en la estación 5K + 460 con elevación de

124.36 metros Determine la longitud mínima requerida para la curva vertical

considerando una velocidad de diseño de 100 km/h Para la longitud mínima requerida

calcule la estación y elevación del punto más bajo de la curva

Problema 22:

Se diseña una curva horizontal Espiral – Circular – Espiral con las siguientes

características:

 Rumbo de la tangente de entrada: N520

30’ 00” E

 Rumbo de la tangente de salida: S790

30’ 00” E

 Estación del PI: 12K + 470

 Radio de la curva circular: 425mt

 Longitud de las curvas espirales: 65.00mt

Determine:

 La estación del TE, EC, CE, ET

 La tangente inicial para el replanteo de la curva circular (Tangente en el EC)

Indique mediante un diagrama

 Los datos necesarios para replantear un punto a 25.00mt del TE

Problema 23:

Una curva vertical se diseña para las siguientes condiciones:

Est PCV= 2K + 500, Elev PCV= 42.00m,

Longitud total 2l0 mt

Elev PTV= 44.00mt

Determine:

a La localización y elevación del PIV

b Elevación de la curva en el punto p

c Elevación en las estaciones 2k + 560 y 2k + 640

d El punto de máxima elevación en la curva

Problema 24:

Una pendiente de 4% se une a otra de –3% en la estación 3K + 080 con elevación de

73.60mt Sabiendo que la longitud total de la curva es de 180mts y que la distancia desde

el PIV hasta el PTV es un tercio de la longitud total de la curva, determine la elevación de

la curva en las estaciones:

 22K + 990

 23K + 120

PTV

P PIV

210mt

PCV

Problema 25:

En el diseño de una curva de transición para una curva circular con radio de 450.00mt, peralte de 10%, carriles de 3.50mt, pendiente de bombeo de 2% y pendiente relativa entre línea central y borde de carril de 0.45%, determine:

 La longitud de la transición

 Para la longitud calculada (Sin redondear), la transición del peralte rotando el pavimento alrededor del borde exterior

 El valor del peralte a 0.37Le y a 0.78Le

 El ángulo de desviación desde la tangente para localizar el punto medio de la espiral parado en el TE

Problema 26:

Dos tangentes con pendientes 5% y –4% se intersectan en el punto 3k+432mt, el cual tiene una elevación de 50.00mt Se unen las tangentes por una curva simétrica de 200mt

de longitud Calcule:

 Las elevaciones a lo largo de la curva

 La elevación máxima

 La máxima velocidad segura en la curva

Problema 27:

En el alineamiento horizontal de una autopista de cuatro carriles, dos en cada dirección, una tangente con rumbo suroeste de S 54º 14`30” W es interceptada, en la Estación 7 K + 972.20, por una tangente con rumbo N 77º 45` 30” E, donde se diseñará una curva con radio de 750 metros

Calcule:

 Estación del EC y diagrama con sus valores indicando cómo se localiza en campo la tangente en el EC

 Diagrama, con los valores críticos, de rotación del pavimento considerando que cada paño rota alrededor de su eje exterior

Problema 28:

Se está diseñando un puente vehicular sobre la intersección de la Ave Ricardo J Alfaro con la Ave Universidad Tecnológica Se conoce que el punto de inicio, estación 5 K + 312.56, tiene una elevación de 18.40 metros y el punto final, estación 5 K + 455.79.00, una elevación de 20.1 metros La pendiente de entrada es de 6% y la de salida de –5% Determine

 La Estación del punto de intersección (PIV) y elevación de la losa en ese punto y

 La Estación y elevación del punto más alto del puente

 Las elevaciones en las estaciones de la curva

Problema 29:

Una pendiente de –3% se une a otra de +4% en la estación 5K + 460 con elevación de 124.36 metros Determine las elevaciones de las estaciones de la curva y la estación y elevación del punto más bajo

Problema 30:

Determine los parámetros para análisis de capacidad vial indicados

a Los volúmenes de tránsito en periodos de 5 minutos, durante la hora crítica, se muestran a continuación Determine el factor de hora pico y la tasa de flujo máxima

Intervalo (Minutos)

No de vehículos

Intervalo (Minutos)

No de vehículos

b Si el 33% del volumen vehicular de una hora ocurre en los 15 minutos de máximo flujo, determine el Factor de Hora Pico

c En una autopista una cuesta tiene tres tramos de 0.8 Km, 1.2 Km y 0.5 Km con pendientes de 4%, 6% y 3% respectivamente Determine la pendiente uniforme equivalente a los tres tramos y el factor de vehículos pesados para la dirección de ascenso si en el flujo vehicular existe 12% de camiones y 4% de buses

d En una carretera de dos carriles en terreno ondulado se midió la velocidad obteniéndose un valor de 82 km/hr En el momento de la medición se registró un volumen vehicular total de

385 veh/hr, incluyendo 8% de camiones Determine la velocidad de flujo libre para el análisis

de nivel de servicio

e En una carretera de dos carriles Clase I se tiene una pendiente compuesta de cuatro tramos:

 4.0% 450mts

 5.2% 650mts

 6.1% 400mts

 3.5% 700mts

 Determine la pendiente equivalente

 Si los vehículos pesados representan el 12% del volumen de tránsito, determine el factor de vehículos pesados para la dirección de ascenso y descenso Considere que el 10% de los camiones descienden utilizando velocidad de arrastre

Problema 31:

En una autopista se midieron los siguientes volúmenes de vehículos en una hora: 3,200 automóviles

de pasajeros, 89 autobuses y 280 camiones, un factor de hora pico de 0.90 y el 60% del tránsito en la dirección sur Existen dos (2) carriles de 3.35mts de ancho en cada sentido, hombros de 1.20mts a cada lado, el terreno es ondulado y la velocidad de flujo libre medida fue de 95km/hr A qué Nivel de Servicio opera la autopista? Cuál es su capacidad? Cuál es la velocidad media esperada en el flujo vehicular? En cuántos años el tránsito alcanza la capacidad de la vía si el crecimiento anual es de 4%?

Problema 32:

Determine el Nivel de Servicio en una carretera de cuatro carriles (Dos en cada dirección) en un área suburbana, bajo las siguientes condiciones, sabiendo que una carretera similar bajo condiciones ideales mantiene una velocidad de flujo libre de 100km/hr

 Longitud: 18km

 Tránsito diario: 34,000 vehículos