Carreteras autoexplicativas

Diseño Geométrico de Carreteras Seguras Carreteras Autoexplicativas

Alfredo García Catedrático de Ingeniería de Carreteras

• Seguridad en el diseño • Carreteras autoexplicativas • Consistencia del diseño • Criterios de consistencia • Análisis de la consistencia en la nueva

Instrucción de Trazado

Contenido

• Conciencia mayor de seguridad viaria • Adelantamientos seguros (carril propio) • Márgenes tolerantes y seguros • Reducción de puntos conflictivos en nudos • Protección de usuarios vulnerables • Consistencia de tipos similares de carretera • Consideración de resultados de investigaciones • Directrices de diseño integrales:

– Seguridad Nominal vs. Seguridad Sustantiva

Seguridad en el Diseño

La Seguridad Nominal se corresponde con un

valor ABSOLUTO

La Seguridad Sustantiva se

corresponde con un CONTINUO

DESIGN DIMENSION

RIES

GO

DE

ACCI

DEN

TE

Incr

emen

to

DIMENSIÓN DE DISEÑO (radio curva, distancia de parada, ancho carril, etc.)

Incremento

Seguridad en el Diseño

• Concepto: – Animan al conductor a adoptar de forma natural el

comportamiento compatible con el diseño y la función

– Origen en Holanda (Theeuwes y Godthelp, 1995)

Carreteras Autoexplicativas

• Objetivos: – Diferentes clases de carreteras deberían ser

distintivas y distinguibles – Dentro de cada clase sus características principales

serían consistentes a lo largo de la ruta: • Anchuras de calzada y arcenes, marcas viales,

señalización, …

– Los conductores percibirían el tipo de carretera y de forma instintiva sabrían cómo comportarse

– El entorno viario debe facilitar una “etiqueta de tipo de carretera” sin más señales adicionales


– Este concepto usa la simplicidad y la consistencia del diseño para reducir el estrés en los conductores y sus posibles errores

– Ya se emplea en autopistas y autovías, pero en carreteras convencionales la consistencia en el diseño es comprometida o sacrificada por otros objetivos:

• Falta de consistencia y de diferenciación entre clases de carreteras


¿Nos vamos a conformar con distinguir las carreteras convencionales porque tengan menos o más de 6,5 m de plataforma?

– En los últimos 5 años se vienen desarrollando investigaciones en Europa para comprender qué características de diseño modifican el comportamiento de los conductores:

• Acorde con la función de la carretera • Resultando en una selección de la velocidad consistente

con la velocidad segura para cada función y diseño


ERASER Evaluations to Realise a common Approach to

Self-explaining European Roads

• “Estandarización”: – Solo muy pocos tipos de carreteras – Diferencias apreciables entre diferentes tipos – Especificaciones estrictas para cada tipo

• “Capacidad de ser reconocida”: – Los conductores deberán reconocer el tipo de

carretera por el que circulan – Se supone que los conductores se comportarán de

forma acorde Clases de Diseño (EKL)

Carreteras Autoexplicativas Principios de Diseño en Alemania

• Relaciones funcionales de la red de carreteras: – Nivel funcional de conexión + Categoría = Clase de

Diseño

• Identificación propia a través de las marcas viales longitudinales

Clases de Diseño en Alemania

Clase de Diseño EKL 1 EKL 2 EKL 3 EKL 4

Fuente: RAL (2012)

• Desplazamientos de larga distancia: – 40 km – 160 km

• IMD: <22.000 vh/d

Clase de Diseño 1 (EKL 1)

Fuente: RAL (2012)

• Desplazamientos de media distancia: – 10 km – 70 km

• IMD: 8.000 – 15.000 vh/d


Fuente: RAL (2012)

• Tráfico Regional: – 5 km – 35 km

• IMD: <13.000 veh/d


Fuente: RAL (2012)

( )

• Tráfico Local: – <15 km

• IMD: <3.000 veh/d – IMDp <150 veh/d


Fuente: RAL (2012)

Criterios de Nudos

Clase 1

Clase 2

Clase 3

Clase 4

Clase 3 Clase 4 Clase 1 Clase 2 Primaria

Secundaria

• Problema: – Se requieren cambios en planeamiento y diseño – Características de diseño de las carreteras existentes

son diferentes a recomendaciones (RAL) – Adaptación imposible a corto plazo

• Estrategia: – Nuevas recomendaciones para carreteras existentes:

• M EKLBest

– Investigaciones para encontrar las mejores soluciones prácticas

Adaptación de la Red Existente

Tipos de Carreteras en Holanda

www.swov.nl

Consistencia del Diseño



Geométrico


• Expectativas de los Conductores: – A Priori:

• Experiencia acumulada ⇒ Conducción de forma previsible

• Coherencia: entre tipo vía y su geometría y dotaciones

– Ad Hoc: • Conducción según la percepción de las características

del itinerario a medida que es recorrido • Evolución continua de las características geométricas

• Diseño Geométrico Consistente: – Capacidad de la geometría de la vía para satisfacer

las expectativas del conductor – Minimizar las violaciones de las expectativas de los

conductores: • Homogeneidad del trazado • Nivel de atención sin variaciones bruscas • Fácil adaptación a las condiciones geométricas y

operacionales cambiantes

• Habitualmente se clasifica en: – Buena / Aceptable / Pobre


Criterios de Consistencia

• Locales: – Para la evaluación de la consistencia de cada

elemento del trazado (normalmente una curva) de un tramo de carretera

• Globales: – Para la evaluación de la consistencia del conjunto

de un tramo de carretera


• Velocidad de Operación: – Velocidad por la que optan los conductores en flujo

libre y sin restricciones adicionales: • Se emplea el percentil 85 de velocidades observadas de

vehículos ligeros en flujo libre (V85)

Carreteras Existentes

Carreteras en Diseño

Velocidad de Operación

Observación

Estimación

Modelos

• Evaluación de la consistencia de un elemento del trazado (curva) respecto a: – Criterio 1:

• Conjunto del tramo en el que se encuentra

– Criterio 2: • El elemento del trazado justo anterior

– Criterio 2b: • Segmento del tramo justo anterior

– Basados en la velocidad de operación

Criterios Locales de Consistencia

Criterios Locales de Consistencia Lamm et al. (1999)

• Criterio 1 - Consistencia en el diseño: – Limitación de las fluctuaciones de las velocidades de

operación sobre la velocidad de diseño


Buena Aceptable Pobre

|V85, i – Vd| ≤ 10 10 < |V85, i – Vd| ≤ 20 20 < |V85, i – Vd|

Criterios Locales de Consistencia Lamm et al. (1999)

• Criterio 2 - Consistencia en la velocidad de operación: – Limitación de las variaciones de las velocidades de

operación de dos elementos consecutivos:

Consistencia de la Velocidad de Operación


|V85, i – V85, i+1| ≤ 10 10 < |V85, i – V85, i+1| ≤ 20 20 < |V85, i – V85, i+1|

Criterio Inercial de Consistencia García et al. (2013)

• Criterio 2b - Consistencia en la velocidad de operación esperada: – Limitación de las reducciones entre la velocidad de

operación inercial (promedio de las velocidades de operación en 750 m anterior) y la velocidad de operación de cada elemento del trazado (curva)

Consistencia en la Velocidad de Operación Esperada


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

Criterio Inercial de Consistencia García et al. (2013)

• Criterio 2b - Consistencia en la velocidad de operación esperada:

012345678

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

p (A

ccid

ente

s/vh

·107

)

Vinercial–V85 (km/h)

Con 0 Sin 0


• Criterios Globales: – Polus (2004) – Polus y Mattar-Habib (2005) – Camacho et al. (2009) – Garach et al. (2013) – Camacho et al. (2015)

•

Criterios Globales de Consistencia

• Modelo de Polus (2004):

• Modelo de Camacho et al. (2015):

Criterios Globales de Consistencia

P.K. Velo

cida

d de

Ope

raci

ón

• Coordinación de elementos consecutivos: – Curva - Curva, con recta de longitud limitada – Curvas en extremos de recta de longitud no limitada

• Nuevo apartado de evaluación de consistencia: – Carreteras convencionales con Vp < 100 km/h en

terreno llano u ondulado – Criterio 1 + Criterio 2 – Criterio adicional basado en CCRs

Análisis de la Consistencia Nueva Instrucción de Trazado

? ? 2⋅R

2⋅R 2⋅R R

R

R

• Instrucción 1999 vs. Instrucción 2015

Nueva Instrucción de Trazado Coordinación de Elementos Consecutivos

¡No hay Simetría!

Instrucción de Trazado (1999) Coordinación de Elementos Consecutivos

Comparativa con Velocidades Específicas


Comparativa con Velocidades Específicas

Velocidades de Operación Coordinación de Elementos Consecutivos

Comparativa con Velocidades

de Operación


Rs = 345 m

• Recta de Longitud Limitada

Instrucción de Trazado (2015)

Velocidad de Proyecto (km/h)

Máxima Longitud de Recta para ser considerada de Longitud Limitada

(m)

140, 130, 120, 110 y 100 400 90 300 80 230 70 175 60 85 50 50 40 30

V’1

Vr = Vdeseada

V’2 V1 V2

V1 < V’1 V2 < V’2

• Recta de Longitud Mayor que Limitada: – Radio mínimo de curvas en extremos


Grupo de Carreteras

Radio Mínimo de las Curvas en los extremos de Rectas de Longitud Mayor que la de Recta de Longitud Limitada

(m)

1 (A-140; A-130) ≥ Radio mínimo asociado a la Vp

2 (A-120; A-110; A-100; A-90; A-80; C-100) ≥ 700

3 (C-90; C-80; C-70; C-60; C-50; C-40) ≥ Doble del radio mínimo asociado a la Vp

• Ejemplo: – Carretera convencional C-60:


Lmín, s (m) Curvas en S

Lmín, o (m) Curvas en C

Llim (m) Recta limitada Lmáx (m)

83 167 85 1002

– En la práctica, la longitud de la recta suele ser superior a la mínima, lo que conlleva:

• L > Lmín, s (m) ≈ Llim (m) • Radio de las curvas adyacentes ≥ 2 · Rmín, C-60 = 260 m

¡V’p=80 km/h!

• Basado en el CCRs (solo de curvas): – CCR global < CCR curvas

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600

CCR

de c

urva

s (go

n/km

)

CCR total (gon/km)

Instrucción de Trazado (2015) Criterio Adicional de Consistencia

• Basado en el CCRs (solo de curvas): – CCR global < CCR curvas


0

50

100

150

200

250

300

350

400

0 50 100 150 200 250 300 350 400

CCR

de c

urva

s (go

n/km

)

CCR total (gon/km)


• Velocidad de Operación = f (CCR global)

Prof. Alfredo García [email protected]

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