Enlace tipo trébol

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Tipología y concepto

Se trata de un enlace de cuatro ramales con todos los cruces a distinto nivel que permite el cruce de dos vías. Realiza giros a la derecha de forma directa, utilizando lazos para los giros a izquierda, proporcionando una forma similar a la hoja de un trébol de cuatro hojas. Se utiliza cuando las dos vías que se cruzan forman un ángulo de aproximadamente 90º en dicha zona, requiriendo la construcción de una obra de paso (ya sea superior o inferior).


Fig. 1- Croquis del enlace trébol completo, dotado con vías colectoras-distribuidoras.

 

Evolución histórica 

Esta tipología apareció en los Estados Unidos, mucho antes de la organización del Interstate Highway System. Patentado en 1916 por el ingeniero civil Arthur Hale de Maryland, su uso fue aceptado gradualmente en los años 20 e introducido en Europa en los años 30. Originalmente, fue creado para nudos concurridos en los que el enlace tipo diamante no tenía suficiente capacidad. Su principal ventaja fue la libre circulación de vehículos sin requerir del uso de semáforos, lo que no sólo los hacía apropiados para autopistas, sino también para vías arteriales con problemas de congestión.

Con la expansión desde 1956 del Interstate Highway System, se hizo muy popular. Sin embargo, en la actualidad adolece de ciertos problemas, como que los transportes pesados que superan los 40km/h en los lazos tienen una frecuencia de vuelco bastante significativa. Otro problema es la convergencia (ver más abajo). Por estas razones, se han convertido en puntos conflictivos en los nudos concurridos. Sin embargo, todavía son muy comunes en autopistas más antiguas, áreas rurales y ciudades de baja densidad de población.


 Fig. 2- Muchos antiguos enlaces en trébol urbanos están siendo mejorados alargando los lazos en la dirección de la vía inferior. El de la imagen, además, ha sido complementado con vías colectoras-distribuidoras.


En España se trata de una tipología muy corriente en cruces perpendiculares de dos autopistas. En otros países no ha sido implementado en grandes números debido a los problemas de funcionalidad citados. De hecho, en Reino Unido sólo hay 3 ejecuciones de esta tipología, y ya han sido remodelados. En Irlanda existe en la actulidad uno solamente, en el enlace de la N4 con la M50 en Dublín, si bien se halla otro en construcción en el enlace N7/M50 (octubre de 2010).


Características principales

Esta tipología de nudo se caracteriza por:

  • Aspectos positivos:
  1.  Simplicidad, ya que sólo necesita una única estructura auxiliar (paso superior ó paso inferior), utilizada tanto para el cruce a distinto nivel de las carreteras principales, como para realizar todos los movimientos necesarios en el enlace.
  2.  Fácilmente interpretable por los conductores.
  3.  Todos los movimientos se producen sin intersecciones a nivel.
  4.  El enlace tiene una forma aproximadamente simétrica que proporciona tanto seguridad vial como facilidad en el diseño del mismo (al no tener que realizar diseños distintos en cada uno de los cuadrantes del nudo).
  5. Se suprime el poco evidente giro a la derecha mediante un ramal semidirecto propio de los tréboles parciales, lo que redunda en una mayor capacidad y una gran eficiencia en autopistas y carreteras convencionales.
  • Aspectos negativos:
  1. La disposición geométrica de sus elementos crea ciertos problemas de congestión en la zona de la estructura auxiliar, además de requerir grandes longitudes de trenzado. Se entiende el trenzado como la maniobra por la que dos flujos de tráfico a distintas velocidades en el mismo sentido se entrecruzan. Supone la merma de la capacidad y aumenta la peligrosidad del enlace.
  2. Su construcción propicia un gran movimiento de tierras.
  3. Ocupa bastante superficie, siendo posible su reducción mediante la disminución del radio de los lazos (no siempre aconsejable, debido al subsecuente decremento de la capacidad) o ciñendo a estos los ramales directos existentes. Por este requisito de consumo de terreno, aparecen mayoritariamente en Estados Unidos, Canadá, Alemania y Países Bajos.
  4. La resolución de los giros a la izquierda mediante lazos genera una limitación de la capacidad.



Fig. 3- Interseccion N1-N622 al Norte de Vitoria. Al contrario de EEUU, donde los giros a la derecha se realizan con ramales sin ningún tipo de inflexion (véase fig. 5, Dakota del Sur), en España se suele pegar al lazo asemejándose a una chicane.


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Fig. 4- Esquema de enlace tipo Trébol.


Funcionalidad

  • Es el enlace interurbano por excelencia, no siendo aconsejable en zonas urbanas, ya que los vehículos llegan agrupados por la acción de los semáforos cercanos, lo que dificulta los trenzados entre parejas de lazos adyacentes.


  • En carreteras interurbanas son una solución aceptable para el cruce de autopistas con tráfico escaso, siempre y cuando ningún giro a la izquierda predomine sobre los demás ni sobre el tráfico de paso. 


  • Como ya se ha señalado, en este enlace se origina un tramo de trenzado que suele funcionar mal para casos en que el número de vehículos que giran en lazos adyacentes sea elevado (mayor que 1000 vehículos/hora). Como alternativa, se pueden emplear otros diseños con salidas que no resulten en trenzado, como el trébol parcial, el diamante y enlaces con cuatro obras de paso (todas a tres niveles) cuando se conecta otra autopista o vía arterial donde los semáforos no son deseados.


  • Por su disposición geométrica, posee 8 puntos de convergencia, 8 de divergencia y no existen cruces al mismo nivel.



Análisis de la seguridad vial

Aspectos positivos

En este enlace todos los giros se resuelven sin intersecciones. Ello reduce considerablemente su peligrosidad, puesto que los cruces a nivel se consideran los puntos de conflicto más peligrosos. Además, se reduce el tiempo necesario para realizar los giros desde cualquiera de las vías al evitar las paradas impuestas por la presencia de las intersecciones (por ejemplo, señales de "ceda el paso" o "stop"). Es decir, se iguala la velocidad de recorrido a la velocidad de circulación. 

La simetría de este enlace aumenta la seguridad vial, ya que no aporta sorpresas o cambios bruscos a los conductores al ser todos los ramales iguales.


Puntos de conflicto
El enlace consta en total de 20 puntos de conflicto:

  • 8 convergencias. Aún siendo las convergencias menos peligrosas que los cruces a nivel también tienen un grado de peligrosidad importante, sobretodo si el carril de aceleración tiene una longitud reducida y no se equiparan las velocidades entre la vía principal y el ramal de acceso.


  • 8 divergencias. Las divergencias suelen ser menos peligrosas que las convergencias, pero del mismo modo se debe disponer de carriles de deceleración con longitudes suficientes para que la velocidad de salida por el ramal sea parecida a la de la vía principal.


  • 4 zonas de trenzado. Son muy peligrosas al suponer un acortamiento importante en la longitud de los carriles de aceleración y deceleración de los lazos. El problema se agrava si no se dispone de un carril de trenzado (separado de la vía principal o no) en ambas vías principales a lo largo de todo el enlace.

Carril de trenzado
En los ramales interiores, los carriles de aceleración y deceleración estarán limitados por la longitud del carril de trenzado. Existen 3 posibilidades:

  • Que no haya carril de trenzado a lo largo de todo la vía principal, en cuyo caso este carril se limitará a la zona donde se encuentra la estructura auxiliar. En este caso, tanto los carriles de aceleración de entrada a la vía principal (que se encuentran antes de la estructura auxiliar) como los carriles de deceleración (situados después de dicha estructura) tienen poca longitud, origen de importantes conflictos de seguridad y disminución de la capacidad del nudo.


  • Que haya carril de trenzado a lo largo de toda la vía principal, en cuyo caso los conflictos debidos al trenzado se atenúan, aunque se seguirán confundiendo aquellos vehículos que utilizan el carril de trenzado para acelerar (los que han entrado a la vía principal) y los que lo utilizan para frenar (para salir de la vía principal).


  • Que haya un carril de trenzado que aumenta su longitud en aceleración o en deceleración. Es una combinación de los dos casos anteriores. Partiendo de un carril de trenzado que no se extienda a lo largo de toda la vía principal, se aumenta el carril de trenzado en aceleración o en deceleración, en función del número de entradas y salidas a la principal. Así se proporciona mayor longitud de carril de aceleración o deceleración al movimiento que más veces se lleve a cabo. Es decir, esta tipología sólo se produce en aquellos casos en que el número de entradas y salidas de los lazos que confluyen en una misma vía y en el mismo sentido sean muy distintos.


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Fig. 5- Enlace de las Interestatales 29 con la 90; Dakota del Sur (EE.UU.) (43°36'45.35"N, 96°46'15.47"W).


Ramales exteriores

En los ramales exteriores se tienen pocas limitaciones en cuanto a la longitud de los carriles de aceleración y deceleración (únicamente el coste) y se pueden realizar con una longitud suficiente para minimizar los conflictos.

Como se puede deducir de la forma  del enlace, los ramales exteriores se pueden recorrer a una velocidad más elevada, pues las curvas tiene un radio mayor. Sin embargo, por cuestiones de coste (sobretodo de ocupación del espacio) se suelen diseñar  lo más cercanos posibles a los lazos, con menor radio e incorporando algunas curvas. Esto supone una evolución respecto a las curvas a derechas con gran radio características de zonas con gran disponibilidad de suelo. como sucede en el enlace de la figura 5 de Estados Unidos. 


Ramales interiores

Los lazos deben recorrerse a velocidades muy bajas (en torno a 40 km/h), pues es un giro de aproximadamente 270º (gran desarrollo angular), generalmente con un radio pequeño (no se suelen superar los 40 m). Un aumento de los radios conllevaría ventajas como el aumento de los carriles de trenzado, pero provocaría un incremento importante del coste, que no siempre será justificable. La baja velocidad a la que se recorren los lazos influye determinantemente en su convergencia con la vía principal produciéndose una alta peligrosidad en estos puntos.

Un ejemplo dramático al respecto es el alto índice de alcances registrado en el Distrito Bajo de la Columbia Británica (Canadá), donde numerosos enlaces en trébol conducen al tráfico convergente directamente a la vía colectora-distribuidora sin ningún tipo de transición. Esto requiere que el vehículo a baja velocidad proveniente del lazo emerja en el tráfico rápido en la vía colectora-distribuidora sin oportunidad de aceleración para adecuarse al flujo al que converge. Las velocidades pueden discrepar hasta en 65 km/h.

Por último, como en todos los nudos, se debe procurar la ortogonalidad, ya que un cruce ligeramente esviado podría suponer una gran disminución de la seguridad vial, al ser necesarios ramales de conexión de longitudes variables, lazos con radios reducidos y con giros mayores de 90º que pueden provocar desorientación en los conductores,etc. Si las vías no se cruzan ortogonalmente, se deben realizar pequeñas variaciones en las trayectorias de las vías, antes de llegar al nudo para que en el mismo ambas formen 90º como sucede en la figura 4.


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Fig. 6-Enlace de la variante oeste de Albacete (A-32) con la N-430 (España) (39º 00'06,98 N 1º 54' 10,36W).


Mejoras de seguridad vial

  • Mediante la utilización de vías colectoras-distribuidoras (separadas de la vía principal) se puede elevar la capacidad del nudo a 1500 vehículos/ hora, trasladando a ellas el trenzado. En Alemania, el diseño estándar consiste en separar todo el tráfico divergente en un carril paralelo tal que esta calzada extra ayude a minimizar el problema de trenzado. La vía distribuidora-colectora se separa frecuentemente de la principal por un elemento divisor como guardarraíles o barreras Jersey de hormigón armado. Obsérvese que esto no eliminará el problema del trenzado, pero lo movilizará fuera de los carriles principales de la vía, como se observa en la Figura 7.


Fig. 7-Enlace de la State Highway 23 con la Interstate 43 en Sheboygan (Wisconsin, EE.UU.).


  • Puede eliminarse el trenzado y mantenerse todos los elementos añadiendo obras de paso.


Fig. 8- En este enlace, se han añadido dos puentes para eliminar el trenzado entre vehículos entrantes/salientes en dirección oeste.

 

  • Incrementar las distancias disponibles entre puntos de conflicto (convergencias y divergencias) para que el conductor tenga tiempo suficiente para conocer y asimilar las características del enlace.


  • Aumentar, en la medida en que sea posible, la longitud de los carriles de aceleración y decelaración para que en estos puntos de conflicto las velocidades de entrada o de salida sean lo más parecidas posible a la velocidad de la vía principal.


  • Cuando la intensidad de algún giro a la izquierda rebase la capacidad de un lazo, lo más adecuado es utilizar un trébol modificado, cambiando el lazo del giro a izquierdas por otro ramal de mayor capacidad.


  • Disponer de una buena señalización y que ésta esté colocada con suficiente antelación para que el conductor tenga claro las acciones que adoptará cuando llegue al mismo. Esta medida tiene una doble finalidad:
  1. Advertir del peligro que supone el enlace (especialmente en lo referente a alcances).
  2. Informar al conductor de las posibles alternativas que tiene. La señalización debe estar colocada con bastante antelación para que el conductor tenga elegida la alternativa que va a escoger y sepa con facilidad el ramal por el que debe salir antes de llegar al enlace.


  • Limitar la velocidad de los ramales, y de la carretera principal si no se dispone de víales colectores-distribuidores.


  • Cuando el trenzado es peligroso, en ocasiones se ha optado por añadir semáforos y eliminar uno de los lazos, particularmente cuando una de las autopistas termina en el enlace con otra. Un ejemplo de esto lo encontramos en el enlace entre la Interstate-5 y la Washington-512 en Lakewood, Washington (EE.UU.). En la imagen puede observarse que uno de los cuatro lazos se ha suprimido, eliminando así un trenzado peligroso. Como próximo paso, el semáforo podría ser reemplazado por un paso superior de dos carriles, completanto de nuevo el enlace.


Fig. 9- Enlace I-5/Wash-512.


Véase también

  1. Ingeniería de Carreteras, Vol.I. Varios Autores.McGraw-Hill. ISBN 978-84-481-6110-1
  2. Recomendaciones para el proyecto de enlaces. Dirección general de carreteras. MOPU (1968).
  3. Manual de Carreteras, Vol. I, Varios autores.
  4. Routes 1 & 9-35 Interchange Improvements, Project Description, Construction Updates, Commuter Information. New Jersey Department of Transportation.


Enlace tipo trompeta, Enlace direccional, Enlace omnidireccional, Enlace con los cuatro ramales iguales, Enlace tipo trébol modificado






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Proyecto realizado por:
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financiado por:
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IV Edicin del "Premio Internacional a la Innovacin en Carretera Juan Antonio Fernandez del Campo"