UN NUEVO INDICADOR DE LA CONSISTENCIA DEL DISEÑO GEOMÉTRICO DE CARRETERASUN NUEVO INDICADOR DE LA...

“UN NUEVO INDICADOR DE LA CONSISTENCIA DEL DISEÑO GEOMÉTRICO

DE CARRETERAS”Prof. Alfredo García

David Llopis, Ana María Pérez, Fco. Javier Camacho

Grupo de Investigación en Ingeniería de CarreterasUniversitat Politècnica de València

(España)

CONTENIDO• Introducción• Objetivo e Hipótesis• Metodología y Desarrollo• Análisis• Propuesta de Modelo de Consistencia• Discusión• Conclusiones

INTRODUCCIÓN• Siniestralidad:– Las carreteras convencionales de dos carriles

acumulan más del 75% de los accidentes con víctimas en carretera (en España se acerca al 80%)

– Las transiciones recta-curva concentran casi la mitad de los accidentes mortales en carretera

INTRODUCCIÓN• Consistencia del Diseño Geométrico:– Grado de adecuación entre las expectativas de los

conductores y el comportamiento de la carretera:• Expectativas a priori• Expectativas ad hoc

INTRODUCCIÓN• Seguridad Nominal no implica Seguridad Real:– Velocidad de Diseño (Vd) Parámetros mínimos– Recomiendan utilizar valores superiores a mínimos

Diseñadores huyen de los valores mínimos sin saber qué valores adoptar (falta de criterios)

POTENCIALES ZONAS

CONFLICTIVAS

El Cumplimiento de la Norma No Garantiza la Seguridad

INTRODUCCIÓN• Evaluación de la Consistencia:– Modelos y criterios de consistencia basados en la

velocidad de operación:• Criterios de Lamm et al. I y II (1999)• Modelo global de Polus et al. (2004)• Modelo global de Camacho et al. (2011)

– Velocidad de Operación:

Observada Estimada Modelos de V85

Percentil 85 de la velocidad (V85) a la que operan los vehículos ligeros en flujo libre

INTRODUCCIÓN• Evaluación de la Consistencia:– Análisis Local:• Criterio I de Lamm et al. (1999)

• Criterio II de Lamm et al. (1999)

Consistencia del diseñoBuena Aceptable Pobre

V85i- Vd ≤ 10 km/h 10 < V85i- Vd ≤ 20 km/h V85i- Vd > 20 km/h

Consistencia de la velocidad de operaciónBuena Aceptable Pobre

V85 i - V85 i+1 ≤ 10 km/h 10 km/h < V85 i - V85 i+1 ≤ 20 km/h V85 i - V85 i+1 > 20 km/h

INTRODUCCIÓN• Modelos de Velocidades de Operación:– Curvas Horizontales – Rectas– Perfiles de Velocidad de Operación

0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 1400030

50

70

90

110

Perfil de Velocidad de Operación

Distancia (m)

Velo

cidad

(Km

/h)

Algunos ModelosCurvas Rectas Perfiles

Krammes (1995) Fitzpatrick et al. (2000) Ottesen y Krammes (2000)Fitzpatrick et al. (2000) Polus, Fitzpatrick y Fambro (2000) Fitzpatrick y Collins (2000)

Gibreel, Easa y El-Dimeery (2001) Jessen et al. (2001) Easa (2003)Lamm et al. (2007) Crisman et al. (2005) Polus (2004)

Partiendo dela geometría

OBJETIVO E HIPÓTESIS• Objetivo:– Desarrollar un nuevo modelo local de consistencia del

diseño geométrico de carreteras convencionales, que permita incorporar las expectativas ad hoc de los conductores

• Hipótesis:– La velocidad de operación inercial (V85 inercial) en un

punto, estimada como la velocidad de operación media en un cierto tramo anterior (1000 m), representa las expectativas ad hoc de los conductores en dicho punto

– La velocidad de operación (V85) en un punto concreto del trazado representa la velocidad impuesta por la geometría de la carretera en dicho punto

METODOLOGÍA Y DESARROLLO• Localización de tramos de carretera de estudio• Restitución de la geometría• Estimación del perfil de velocidad de operación• Estudio de siniestralidad, tráfico y señalización• Definición de variables y relación con

siniestralidad• Análisis de las variables• Propuesta de modelo de consistencia

METODOLOGÍA Y DESARROLLO• Localización de Tramos:– Características:

• Carreteras convencionales de dos carriles de calzada única• Pendientes entre -3 % y +3 %• Sin intersecciones o desvíos internos importantes• Sección transversal constante• Ámbito interurbano (rurales)

44 tramos de carretera en la Comunidad Valenciana (España)

843 transiciones recta-curva

METODOLOGÍA Y DESARROLLO• Restitución de la Geometría:– Proceso:

• Clicado del eje del tramo de carretera en Google Earth• Restitución de la geometría mediante software específico propio• Ajuste del diagrama de curvaturas• Obtención del Estado de Alineaciones

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000

-0.015

-0.01

-0.005

0

0.005

0.01

0.015

0.02

Diagrama de curvatura

Distancia (m)

Curv

atur

a (m

-1)

METODOLOGÍA Y DESARROLLO• Estimación del Perfil de Velocidad de Operación:

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 90006065707580859095

100105110

IDA VUELTA

Distancia (m)

V85

(km

/h)

Estado de Alineaciones

Modelos de Velocidades de Operación y de Perfil de Velocidad de Operación

(GIIC, 2012)

Perfil de Velocidad de

Operación

METODOLOGÍA Y DESARROLLO• Siniestralidad, Tráfico y Señalización:– Identificación de accidentes (2001-2010):• Accidentes con víctimas en las curvas ( 100 m)• Eliminación de accidentes por causas ajenas a la carretera• Eliminación de accidentes por intersecciones menores

– Tráfico - IMD (2001-2010)– Señalización y balizamiento:• Señal de limitación o recomendación de velocidad• Señal de peligro de curva o curvas sucesivas• Balizamiento

METODOLOGÍA Y DESARROLLO• Variables:• V85 inercial - V85 Nueva Variable Propuesta

• Nivel de señalización

• Índice de Cambio de Curvatura (CCR) Sinuosidad

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000-30

-20

-10

0

10

20

30

V85 inercial - V85

IDAVUELTA

Distancia (m)

V85

iner

cial

- V8

5 (k

m/h

)

METODOLOGÍA Y DESARROLLO• Relación con la Siniestralidad:• Tasa de peligrosidad (TP) vs (V85 inercial - V85)

• TP vs (V85 inercial - V85), según CCR

• Tasa de peligrosidad media ponderada (TPmp) vs (V85 inercial - V85)

• Porcentaje de curvas con siniestralidad nula vs (V85 inercial - V85)

• TPmp vs Nivel de Señalización𝑇𝑃=

𝐴𝑐𝑐𝑖𝑑𝑒𝑛𝑡𝑒𝑠𝑐𝑜𝑛𝑣 í 𝑐𝑡𝑖𝑚𝑎𝑠𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛𝑑𝑒𝑡𝑟 á 𝑓𝑖𝑐𝑜

𝑇𝑃𝑚𝑝=∑ 𝐴𝑐𝑐𝑖𝑑𝑒𝑛𝑡𝑒𝑠𝑐𝑜𝑛𝑣 í 𝑐𝑡𝑖𝑚𝑎𝑠

𝑖

∑ 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛𝑑𝑒𝑡𝑟 á 𝑓𝑖𝑐𝑜𝑖

ANÁLISIS• TP vs (V85 inercial - V85):

-30 -20 -10 0 10 20 30 40 500

5

10

15

20

25

30

V85 inercial - V85(km/h)

Tasa

de

Pelig

rosi

dad

(acc

iden

tes/

vh·1

07)

(V85 inercial - V85) TP

ANÁLISIS• TP vs (V85 inercial - V85), según CCR:

-10 -5 0 5 10 15 20 25 30 35 400

5

10

15

20

25

30

CCR<180 180<CCR<360 CCR>360

V85 inercial - V85 (km/h)

Tasa

de

pelig

rosi

dad

(acc

iden

tes/

vh·1

07)

(V85 inercial - V85)

CCRTP

ANÁLISIS• TPmp vs (V85 inercial - V85) - intervalos de 10 km/h:

[-10; 0] [0; 10] [10; 20] [20; 30]70.00%

75.00%

80.00%

85.00%

90.00%

95.00%

100.00%


% c

urva

s co

n 0

acc. (V85 inercial - V85) % 0

[-10; 0] [0; 10] [10; 20] [20; 30]0

1

2

3

4

5

6con 0 sin 0


TPm

p (A

ccid

ente

s/vh

·107

)

ANÁLISIS• TPmp vs Nivel de Señalización:

0 1 2 3012345678

Intervalo [-10; 0] km/h

Nivel de señalización

TPm

p (a

ccid

ente

s/vh

·107

)

0 1 2 3012345678

Intervalo [0; 10] km/h


TPm

p (a

ccid

ente

s/vh

·107

)

0 1 2 3012345678



TPm

p (a

ccid

ente

s/vh

·107

)

0 1 2 3012345678



TPm

p (a

ccid

ente

s/vh

·107

)

?Nivel de Señalización TPmp

PROPUESTA DE MODELO DE CONSISTENCIA

Modelo de Consistencia Inercial (Propuesto)

Buena Aceptable Pobre

V85 inercial-V85 ≤ 10 km/h 10 km/h < V85 inercial-V85 ≤ 20 km/h V85 inercial-V85 > 20 km/h

[-10; 0] [0; 10] [10; 20] [20; 30]0

1

2

3

4

5

6con 0 sin 0


TPm

p (A

ccid

ente

s/vh

·107

)

DISCUSIÓN• Criterio II de Lamm vs Modelo Propuesto:

Modelo de Consistencia Inercial (Propuesto)


V85 inercial-V85 ≤ 10 km/h 10 km/h < V85 inercial-V85 ≤ 20 km/h V85 inercial-V85 > 20 km/h

Criterio II de Consistencia de Lamm et al. (1999)


V85 i-V85 i+1≤10 km/h 10 km/h<V85 i-V85 i+1≤20 km/h V85 i-V85 i+1>20 km/h


-30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60-30

-20

-10

0

10

20

30

40

50

60

(V85 inercial – V85) (km/h)

(V85

i –

V85

i+1)

(km

/h)

Modelo Propuesto explica el fenómeno con

mayor ajuste que el Criterio II de Lamm

(V85 inercial - V85)% Ptos bajo diagonal

TPmp bajo diagonal


[-10; 0] [0; 10] [10; 20] [20; 30] [30; 40]0

1

2

3

4

5

6

con 0 sin 0

V85 i – V85 i+1 (km/h)

TPm

p (A

ccid

ente

s/vh

·107

)

[-10; 0] [0; 10] [10; 20] [20; 30]0

1

2

3

4

5

6

con 0 sin 0


TPm

p (A

ccid

ente

s/vh

·107

)

[-2,5; 2,5] [2,5; 7,5] [7,5; 12,5] [12,5; 17,5]

[17,5; 22,5]

[22,5; 27,5]

[27,5; 32,5]

0

1

2

3

4

5

6

con 0 sin 0V85 inercial - V85 (km/h)

TPm

p (A

ccid

ente

s/vh

·107

)

[-2,5; 2,5] [2,5; 7,5] [7,5; 12,5] [12,5; 17,5]

[17,5; 22,5]

[22,5; 27,5]

[27,5; 32,5]

0

1

2

3

4

5

6

con 0 sin 0V85 i – V85 i+1 (km/h)

TPm

p (A

ccid

ente

s/vh

·107

)

CONCLUSIONES• Desarrollo del Modelo Inercial de Consistencia:

– A mayor V85 inercial - V85, mayor TP y TPmp

– El diagrama TPmp vs V85 inercial - V85 muestra dos cambios de tendencia que definen los umbrales del modelo de consistencia propuesto

– El nuevo modelo local de consistencia ha sido capaz de incorporar las expectativas ad hoc de los conductores a través del indicador V85 inercial - V85

– Un mayor nivel de señalización y balizamiento en curvas no lleva asociado una menor TP

≡

Definición básica de consistencia

Expectativas de los conductores

Comportamiento puntual de la carreteraV85 inercial - V85 -

CONCLUSIONES• Criterio II de Lamm vs Modelo Inercial Propuesto:– La diferencia entre (V85 inercial - V85) y (V85 i – V85 i+1) aumenta, al

aumentar el valor de ellas, siendo la primera superior

– El indicador (V85 inercial - V85) presenta una mejor correlación con la siniestralidad que el Criterio II de Lamm

Un Nuevo Indicador de la Consistencia del Diseño Geométrico de Carreteras

Prof. Alfredo Garcí[email protected]

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