Análisis estadístico de la velocidad de operación de vehículos pesados en pendientes ascendentes

Abstract

El perfil de velocidad de los vehículos pesados en pendientes ascendentes se utiliza para proyectar pistas auxiliares. Las normativas consideran un camión con una relación peso/ potencia típica, una velocidad fija de ingreso a la pendiente, pendientes uniformes hasta 8% y longitudes de pendientes hasta 12 km. Estos perfiles se obtienen mediante el equilibrio de las fuerzas que se oponen al movimiento y la fuerza del motor del vehículo pesado. Experimentos realizados en Alemania muestran que los perfiles de velocidad reales difieren de los modelados, por lo cual es pertinente analizar en terreno el comportamiento de los vehículos pesados en las pendientes ascendentes. En este trabajo se presenta un estudio empírico de perfiles de velocidad de vehículos pesados en pendientes ascendentes, a fin de contrastar la evidencia empírica con el modelo provisto por la normativa Chilena. Se seleccionaron 24 tramos de medición con pendientes entre 2% y 13% y entre 0.2 y 2.4 km de longitud. Se obtuvieron 70 perfiles de velocidad mediante un GPS cinemático. Los datos se corrigieron usando el filtro de Kalman para posteriormente aplicar regresión no paramétrica y obtener perfiles de velocidad continuos. Se analizó estadísticamente las velocidades de entrada, máxima, mínima y de salida, la forma del perfil y su relación con la normativa Chilena. Se concluyó que los modelos sobre-estiman la caída de velocidad en la primera parte de la pendiente, no consideran el efecto de aceleración en la cima de la pendiente y no siempre se alcanza la velocidad de equilibrio. Palabras clave: velocidad de operación, vehículo pesado, pendiente ascendente Fecha de entrega: 4 de marzo 2015 Fecha de aceptación: 24 de agosto 2015 The truck speed profiles in ascending slopes are used to design climbing lanes. The standards consider a vehicle with typical weight-to-power ratio, uniform slopes up to 8% and slope lengths of 12 km. The speed profile is obtained equating the forces opposed to the movement and the forces provided by the truck engine. Experiments conducted in Germany show that the actual speed profiles are different from that of theoretical speed profiles. Therefore, it is relevant to study in the field the truck speed behaviour in ascending slopes. This paper presents an empirical study of truck speed profiles in ascending slopes. The study characterizes and compares measured speed profiles with a theoretical model used in the Chilean geometric design standards. A set of 24 test sections, with slopes between 2% and 13% and lengths between 0.2 and 2.4 km were used. 70 speed profiles using a kinematic GPS device were obtained. Data were corrected using the Kalman filter and smoothed using non-parametric regression to obtain continuous speed profiles. The entrance speed, the maximum and minimum speed and the shape of the speed profiles were statistically analysed as well as the relationship between these parameters and the parameters used in the Chilean standard. It is concluded that the theoretical model overestimates the speed reduction in the first part of the slope, it does not consider the acceleration at the end of the slope and that the trucks not always reduce the speed up to the crawl speed.