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En profundidad Primer trimestre 2010

desde el Observatorio

MINISTERIODEL INTERIOR

Observatorio Nacional de Seguridad Vial

www.dgt.es

Medición de velocidad de flujo libre en la red vial española

SODASEPSOREGILSOTOM

AUTOPISTAS AUTOVÍAS

CARRETERAS CONVENCIONALES Y AUTONÓMICAS (100 km/h) CARRETERAS CONVENCIONALES Y AUTONÓMICAS (90 km/h)

Figura 6. SPI: percentil 85 por tipo de vía y vehículo en horario nocturno

66,67%

58,67%

19,16%

51,21%

34,96%

12,80%

49,04%

56,28%

52,36%

67,80%

58,04%

63,39%

SODASEPSOREGILSOTOM

Figura 7. SPI: porcentaje que excede la velocidad límite por tipo de vía y vehículo en horario nocturno

Velocidad media 2002 (km/h) 5,0215,5210219,4118,4114116017,2111,9111,201

Velocidad media 2007 (km/h) 103,1 117,7 112,7 110 107 115,1 114,3 122,51 105 122,2 119,4 119,9

VVEELLOOCCIIDDAADD MMEEDDIIAA LLIIGGEEROROSS ((eexxcceeppttoo RReeppúúbblliiccaa CChheeccaa yy SSuuiizzaa qquuee iinncclluuyyee ttooddooss llooss vveehhííccuullooss)).. AAUUTTOOPPIISSTTAASS.. 22000022--22000077.. EEssppaaññaa 22000099 ((eenn ccoonnddiicciioonneess ddee fflluujjoo lliibbrree))

Finlandia

(100 km/h

invierno))

Dinamarca

(110 km/h) Reino

UnidoIrlanda

Finlandia

(verano)Holanda

República

ChecaDinamarca

FranciaSuiza ESPAÑA(130 km/h)

Austria

Figura 8. Comparativo de velocidades medias con otros países europeos

3836,6

% DE VEHÍCULOS LIGEROS EXCEDEN Vlim (excepto República Checa y Suiza que incluye todos los vehículos). AUTOPISTAS. 2002-2007. España 2009 (en condiciones de flujo libre)

Finlandia (100 km/h en invierno))

Porcentaje de inf ractores ( %) 2002 Porcentaje de inf ractores ( %) 2007

IrlandaReino Unido Suiza Finlandia (verano) ESPAÑA Francia Austria

Figura 9. Comparativo de porcentaje de infractores con otros países europeos

Observatorio Nacional de Seguridad VialJosefa Valcárcel, 4428071 Madridwww.dgt.es D.L.: M-25617-2010 Nipo: 128-10-013-5

Introducción

En este trabajo, realizado por el Instituto Universitario de In-vestigación del Automóvil, de la Escuela Técnica Superior de In-genieros Industriales. Universidad Politécnica de Madrid. (UPM- INSIA), en el marco del proyecto de investigación financiado por la Dirección General de Tráfico en el año 2009, se presentan los resultados de la aplicación de las recomendaciones del pro-yecto europeo SafetyNet para la estimación de indicadores de SPI (Safety Performance Indicators) de la velocidad de flujo libre (VFL), es decir, circulación en tramos en perfectas condiciones de firme y visibilidad y tráficos moderados, de forma que la única restricción que se le presenta al conductor es la velocidad que marca la ley, con el objetivo de tener un marco común de indica-dores (en este caso el de VFL) en los países europeos.

Para ello, en España, se ha diseñado un muestreo estra-tificado por regiones y tipo de vía (autopistas, autovía, carre-teras convencionales de la red estatal y autonómicas con dos tipos de límite de velocidad: 90 y 100 km/h.), dividiendo el territorio en 8 regiones: Andalucía (R-1); Meseta Central exclu-yendo Madrid, es decir, las dos Castillas y Extremadura (R-2); Madrid (R-3); Valencia y Murcia (R-4); Cataluña (R-5); Galicia y Asturias (R-6); País Vasco, Navarra, Cantabria y La Rioja (R-7) y Aragón (R-8). Se han elegido al azar 100 puntos de observación en los que se han instalado dispositivos de medi-ción de velocidades muy precisos. Los tramos de la muestra fueron sometidos a dos fases de verificación del cumplimiento de las recomendaciones de SafetyNet para la obtención de los indicadores de VFL: la primera fase de gabinete, con he-rramientas informáticas y la segunda fase in situ, cuya criba y reemplazo de los tramos seleccionados en la etapa de gabi-nete, ha sido mínima. Se ha estimado la distribución integrada de las 8 regiones de la VFL en los cuatro tipos de vía y tres tipos de vehículos (ligeros, motos y pesados).

1. Las condiciones Safetynet para la obtención de un SpI de vfL

Este proyecto piloto español consiste en la estimación de Indicadores (SPI – Safety Performance Indicators) de la distri-bución de velocidad de flujo libre, en el marco de las recomen-daciones del Proyecto SafetyNet. Para asegurar la fiabilidad y posibilitar la comparación de las medidas a nivel europeo, el manual de SafetyNet recomienda que los emplazamientos en los que se realicen las mediciones de velocidad sean tales que no alteren la velocidad de los vehículos por factores ajenos a la voluntad de sus conductores. Estas localizaciones deben:

estar ubicadas en una sección recta y uniforme de •carretera

estar en una sección en la que sea posible superar el •límite de velocidad

estar en una sección con pendiente menor del 5% en •los 500 m precedentes

estar alejados de intersecciones (al menos 500 m)•

estar alejados de dispositivos de reducción de la veloci-•dad (al menos 500 m)

estar alejados de obras en la carretera (al menos 500 m)•

estar alejados de pasos de peatones (al menos 500 m)•

estar alejados de puntos de cambio del límite de veloci-•dad o señales (al menos 1000 m)

estar alejados de zonas de trabajo, de aparcamientos, u •otras circunstancias próximas a la carretera, existir bue-nas condiciones del pavimento o de la superficie

estar alejados de cambios de rasante (al menos 500 m)•

Teniendo en cuenta estas condiciones en los supuestos más restrictivos, el código en lenguaje MATLAB desarrollado realiza la selección previa de tramos de carretera con tramos que tengan una longitud mínima de 5 km.

En todas las estaciones y sus observaciones se ha •controlado la calidad de datos y se ha realizado una selección por día de la semana (acotada a los martes, miércoles y jueves, no festivos, ni anterior ni posterior a festivo) y rangos horarios (con el objeto de evitar aglomeraciones y horas punta): 10:00 a 10:59 y 15:00 a 15:59 para diurno

22:00 a 22:59 para nocturno•

También se ha tenido en cuenta la recomendación adicional de SafetyNet de separación entre vehículos de por lo menos 5 segundos.

2. Trabajos de gabinete y de campo

2.1 Trabajos de gabinete. Muestreo estratificado. prepa-ración del soporte lógico. validación de los datos

El muestreo es estratificado por regiones y tipos de vía. Las 8 regiones definidas, responden a la hipótesis de un comporta-miento homogéneo en cada estrato.

La distribución final por 4 tipos de vía: Autopistas, Autovías, Carreteras Convencionales y Autonómicas con límite de veloci-dad 100 km/h, y Carreteras Convencionales y Autonómicas con límite de velocidad 90 km/h, se muestra en la Figura 1.

5. Conclusiones

Se ha aplicado una metodología avanzada (remuestreo o bootstrap) para la obtención de intervalos de confianza de todos los SPI elegidos. Habiendo obtenido intervalos de confianza bastante estrechos, la máxima amplitud corres-ponde a las velocidades medias de motos y aun así son relativamente pequeños, lo cual confirma la fiabilidad de las estimaciones.

Se han estimado bastantes parámetros desde el punto de vista de la seguridad. Son muy interesantes los percentiles del 85% y 97,5%, ya que el comportamiento de los conductores cuyas velocidades se alejan más del valor medio es relevante para la seguridad. Estos parámetros guardan una estrecha rela-ción con el porcentaje de vehículos que superan en 10 km/h o más la velocidad máxima autorizada que, de forma global pon-derando todas las vías, se ha determinado en un 20,26% en condiciones de flujo libre.

Los indicadores para motos de día indican un comporta-miento más moderado que el de ligeros, aunque estos datos hay que tomarlos con cierta cautela ya que los tamaños de muestra de motos son relativamente bajos, más aún en el caso de la noche.

Hay pocas diferencias entre día y noche, aunque en general son algo mayores los valores nocturnos. Este dato es relevante, desde el punto de vista de la seguridad, por la menor visibilidad y riesgo de deslumbramientos en horarios nocturnos y posible incremento del riesgo de accidentes.

6. Anexo 1: Comparativo con otros países de Europa

Coincidiendo con el cierre de este proyecto, se ha publicado un informe actualizado de datos de velocidad media y por-centaje que sobrepasan los límites de velocidad (SPI de dos años: 2002 y 2007; excepto la República Checa sólo 2007) en autopistas de 9 países europeos y de vehículos ligeros excepto la República Checa y Suiza que incluyen todos los vehículos. Los datos publicados se han comparado con los de España del año 2009 obtenidos en este proyecto.

Algunas particularidades de este informe que hay que destacar son que Finlandia posee autopistas con límite diferenciado de 100 en invierno y 120 en verano, al igual que Dinamarca, en el que se hace la salvedad de que hasta 2002 todas las autopistas tuvieron límite 110 y que + 50% de ellas tienen límite 130 desde 2004.

Sin embargo los datos proporcionados en este informe se deben considerar indicadores no oficiales obtenidos como me-dias de los mensuales, al igual que en Holanda.

En los datos publicados se distinguen tres grupos de autopis-tas, 1G: límites diferentes (Finlandia, Dinamarca y Reino Unido), 2G: límite 120 [Suiza, Finlandia, Países Bajos, España (**2009)], 3G: límite 130 (República Checa, Dinamarca, Francia y Austria).

En 2007 todos los países del 3er grupo tienen velocidades medias, aproximadamente 10 km/h por debajo del límite (130), como Irlanda, que pertenece al grupo 2. La República Checa (3G) tiene una velocidad media muy baja porque incluye todos los vehículos y no sólo ligeros, al igual que Suiza, del grupo 2. CZ (3G) muy baja porque incluye todos los vehículos y no sólo ligeros, al igual que Suiza del 2.º G. Por el contrario, la velocidad media en AU-100 de Finlandia (1G) está por encima del límite, mientras que Reino Unido mantuvo valores en torno al límite. Las autopistas de Dinamarca DK-100 sobrepasan en 7-9 km/h el límite 100.

Si se compara las mediciones 2002 con 2007, se ha produ-cido una reducción importante de la velocidad media en Francia, Suiza (ligeros + pesados) en los que se ha han llevado a cabo im-

portantes medidas de control de la velocidad, mientras que la re-ducción en Austria fue pequeña. Irlanda es el único país con incre-mento de la velocidad media (pero se han producido cambios de límites en enero de 2005 y nuevas AU). Destaca la estabilidad del valor medio en DK a pesar del aumento del límite de 110 a 130.

De todos los países del grupo 2 (120) el valor medio de Es-paña se encuentra muy cerca del límite 120 (122,51 velocidad media ponderada ligeros día – noche), pero es más alta que las medias de la mayoría de los países del 3G (130).

En cuanto al porcentaje de vehículos que exceden los lími-tes: los más bajos son en Irlanda y Suiza (G2: 120), los más altos en Finlandia y Reino Unido en 2007 y además ha aumentado el porcentaje de infractores en Finlandia, especialmente en las AU-100 en invierno. Se ha reducido notablemente en Francia y Suiza (así también la velocidad media), seguidos de Irlanda (efecto del incremento de la velocidad límite desde enero 2005) y Austria. En España en el año 2009, el porcentaje de conduc-tores infractores alcanza el 57,4%.

En Profundidad l 21 En Profundidad l 21

Muestra por tipo de vía

AUTOPISTASAUTOVÍASCONVENCIONALES Y AUTONÓMICAS con v. l. 90 km/hCONVENCIONALES Y AUTONÓMICAS con v. l. 100 km/h

Figura 1. Distribución final de las mediciones por tipo de vía

Intervalo de confianza de la varianza

Al igual que en el caso de la media, se obtienen las réplicas de las varianzas aplicando el estimador puntual a las réplicas de las muestras de los estratos.

Estimación puntual de los percentiles

Este procedimiento se aplica a la estimación de los percenti-les del 2,5%, 97,5% y 85%. Los dos primeros delimitan el 95% central de la población y el último percentil forma parte de los requerimientos de SafetyNet. Para ello, se ordenan las muestras de los estratos y luego a cada elemento de la muestra se le da un peso relativo proporcional al peso del estrato en la población. A continuación se obtiene el estimador puntual del percentil como el correspondiente percentil en la muestra ponderada, del con-junto de medidas realizadas.

Intervalos de confianza de los percentiles

Al igual que en los casos de la media y la varianza, se obtie-nen las réplicas de las varianzas aplicando el estimador puntual a las réplicas de las muestras de los estratos.

Estimador de la función de distribución

La aplicación de este parámetro es a la proporción de vehícu-los que superan la velocidad máxima permitida o dicha velocidad + 10 km/h.

El estimador puntual se obtiene a partir de la muestra orde-nada y ponderada, como se describió anteriormente, como el peso acumulado correspondiente al valor para el cual se quiere calcular la función de distribución (velocidad máxima permitida o velocidad máxima permitida + 10 km/h).

4. Resultados

Para la obtención de los SPI, el número total de mediciones contempladas (debido a los criterios de filtrado de SafetyNet aplicados: día, hora, condiciones meteorológicas, intervalo de 5 segundos), ha sido de 83.550, que supone el 1,02% del número total de datos recogidos.

Un resumen de los indicadores de la velocidad media, per-centil 85 y porcentaje de vehículos que exceden la velocidad límite por tipo de vía y tipo de vehículo, en horarios diurno y noc-turno, se muestran en las Figuras 2 a 7.

AUTOVÍASAUTOPISTAS

CARRETERAS CONVENCIONALES Y AUTONÓMICAS ( 100 km/h) CARRETERAS CONVENCIONALES Y AUTONÓMICAS ( 90 km/h)

MOTOS LIGEROS PESADOS

Figura 4. SPI: porcentaje que excede la velocidad límite por tipo de vía y vehículo en horario diurno

124,76 123,43

119,09 116,6

101,4 100,23

82,9878,47

SODASEPSOREGILSOTOM

Figura 5. SPI: Velocidad media por tipo de vía y vehículo en horario nocturno

El soporte lógico escrito en MATLAB es autocontenido para todo el proceso: selección de la muestra, análisis de datos, se-lección de datos relevantes y análisis de resultados de las 8 re-giones, combinación de categorías: días de la semana, 3 franjas horarias (2 diurnas y 1 nocturna), 3 tipos de vehículos (motos, ligeros y pesados), y separación mínima entre vehículos de 5 se-gundos. El proceso de verificación y selección de datos válidos ha sido muy riguroso. Adicionalmente a los criterios preestable-cidos, se han considerado datos meteorológicos para depurar la base de datos de periodos y tramos horarios con condiciones climáticas adversas.

2.2 Trabajos de campo. verificación condiciones de ins-talación de equipos

En los tramos seleccionados se ha procedido a la verificación de los criterios SafetyNet mediante un protocolo de actuación (check list) durante la instalación de los equipos de medida y en algunos casos inspección ocular por parte del equipo investiga-dor. Los equipos consisten en radares direccionales que captan los datos con señal de radio de alta frecuencia, cuya precisión alcanza el 3% en la medición de velocidad. A lo largo de los trabajos han surgido un número mínimo de incidencias con los puntos preseleccionados, como son: obras, limitaciones de ve-locidad, pendientes, cambios de rasante, proximidad a polígo-nos industriales, etc., que han llevado a realizar algunos ajustes en el punto de instalación.

3. Obtención de los indicadores SpI (Safety performance indicators) de velocidades de flujo libre

3.1 Metodología estadística del proceso de estimación

La estimación de la distribución de velocidades implica:

1.ª La estimación de medidas de centro, típicamente la me-dia, que es la que se utiliza en este estudio como valor en torno al cual oscilan los datos, y la estimación de la incertidumbre o va-riabilidad de los datos, que en este estudio se mide a través de:

la varianza o su raíz cuadrada, la desviación típica•

los percentiles de la distribución: 2,5%, 85% y 97,5%; •el intervalo comprendido entre los percentiles del 2,5 y el 97,5 incluyen el 95% central de los datos

2.ª Los intervalos de confianza para la media, varianza e incluso para los percentiles estimados.

Cuanto más anchos sean los intervalos, mayor es la incer-tidumbre de la estimación, que es un reflejo (también influye el tamaño de muestra en la amplitud de los intervalos) de la varia-bilidad de los datos.

3.ª Adicionalmente, se han estimado de una forma general los porcentajes de vehículos que superan la velocidad máxima permitida y la velocidad máxima permitida + 10 km/h.

Aunque la distribución de velocidades suele aproximarse ra-zonablemente a la normal, para este análisis se ha empleado la técnica no paramétrica (es decir, no dependiente de hipótesis sobre el tipo de distribución) de remuestreo o bootstrap.

3.2 Metodología del proceso de agregación

A continuación describimos cómo se han obtenido los dife-rentes indicadores:

Estimación puntual de la media

La expresión del estimador es:

xwxwxwxwxw ∑=

=++++=8

88332211 ..µ

donde w1, w2, … y w8 son los pesos relativos de los estratos y x_

2, … y x_

8 son las medias en cada estrato. Los pesos relati-vos son proporcionales a las poblaciones de los estratos.

Intervalo de confianza de la media

El intervalo de confianza se obtiene a partir del método de remuestreo o bootstrap. En muestreo estratificado se remues-trea en cada estrato y se obtienen las medias replicadas con la misma ponderación que en la estimación puntual.

Estimación puntual de la varianza

En este estudio se ha adoptado el siguiente estimador puntual:

∑ ∑∑= <

−+=2

222 )(h gh

ghghhhst www µµσσ

Donde σ2i

y μi son las varianzas y medias, respectivamente, de

los estratos y wi son los pesos relativos ya definidos anteriormente.

AUTOVÍASAUTOPISTAS

Figura 2. SPI: Velocidad media por tipo de vía y vehículo en horario diurno

AUTOVÍASAUTOPISTAS

Figura 3. SPI: percentil 85 por tipo de vía y vehículo en horario diurno

A modo de resumen se puede destacar:

Un número elevado de vehículos que superan la veloci-•dad límite en cada uno de los tipos de vía, siendo supe-rior al 50% en vías convencionales.

No se aprecian diferencias significativas en las veloci-•dades medias, percentil 85 y porcentaje que superan la velocidad límite, entre vehículos ligeros y motocicletas, en horario nocturno, si bien debe destacarse que el número de registros válidos (por las exigencias de las condiciones de Safetynet) de motos es relativamente bajo.

No se aprecian diferencias significativas en las ve-•locidades medias, percentil 85 y porcentaje que superan la velocidad límite entre la circulación en períodos diurnos y nocturnos medidos, siendo más elevadas las nocturnas. Esto puede poner de mani-fiesto que los conductores que circulan en horarios nocturnos asumen mayor riesgo en condiciones de visibilidad limitada. La velocidad media de vehículos pesados (incluye camiones y autocares) es próxi-ma o superior a la velocidad permitida para estos vehículos y a la que debe garantizar el limitador, especialmente en vías convencionales con límite 90 y 100 km/h.

4. Resultados

AUTOVÍASAUTOPISTAS

124,76 123,43

119,09 116,6

101,4 100,23

82,9878,47

SODASEPSOREGILSOTOM

xwxwxwxwxw ∑=

=++++=8

88332211 ..µ

2, … y x_

∑ ∑∑= <

−+=2

222 )(h gh

Donde σ2i

AUTOVÍASAUTOPISTAS

4. Resultados

AUTOVÍASAUTOPISTAS

124,76 123,43

119,09 116,6

101,4 100,23

82,9878,47

SODASEPSOREGILSOTOM

xwxwxwxwxw ∑=

=++++=8

88332211 ..µ

2, … y x_

∑ ∑∑= <

−+=2

222 )(h gh

Donde σ2i

AUTOVÍASAUTOPISTAS

www.dgt.es

SODASEPSOREGILSOTOM

66,67%

58,67%

19,16%

51,21%

34,96%

12,80%

49,04%

56,28%

52,36%

67,80%

58,04%

63,39%

SODASEPSOREGILSOTOM

Finlandia

(100 km/h

invierno))

Dinamarca

(110 km/h) Reino

UnidoIrlanda

Finlandia

(verano)Holanda

República

ChecaDinamarca

Austria

3836,6

Introducción

5. Conclusiones

www.dgt.es

SODASEPSOREGILSOTOM

66,67%

58,67%

19,16%

51,21%

34,96%

12,80%

49,04%

56,28%

52,36%

67,80%

58,04%

63,39%

SODASEPSOREGILSOTOM

Finlandia

(100 km/h

invierno))

Dinamarca

(110 km/h) Reino

UnidoIrlanda

Finlandia

(verano)Holanda

República

ChecaDinamarca

Austria

3836,6

Introducción

5. Conclusiones

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