Diseño Geométrico de Carreteras Seguras Carreteras Autoexplicativas Alfredo García

Transcripción

1 Diseño Geométrico de Carreteras Seguras Carreteras Autoexplicativas Alfredo García Catedrático de Ingeniería de Carreteras

2 Contenido Seguridad en el diseño Carreteras autoexplicativas Consistencia del diseño Criterios de consistencia Análisis de la consistencia en la nueva Instrucción de Trazado

3 Seguridad en el Diseño 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

4 RIESGO DE ACCIDENTE Incremento Seguridad en el Diseño La Seguridad Sustantiva se corresponde con un CONTINUO DIMENSIÓN DE DISEÑO La Seguridad Nominal se corresponde con un valor ABSOLUTO Incremento DESIGN DIMENSION (radio curva, distancia de parada, ancho carril, etc.)

5 Concepto: Carreteras Autoexplicativas Animan al conductor a adoptar de forma natural el comportamiento compatible con el diseño y la función Origen en Holanda (Theeuwes y Godthelp, 1995)

6 Objetivos: Carreteras Autoexplicativas 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

7 Carreteras Autoexplicativas 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?

8 Carreteras Autoexplicativas 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

9 Carreteras Autoexplicativas Principios de Diseño en Alemania 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)

10 Clases de Diseño en Alemania Relaciones funcionales de la red de carreteras: Nivel funcional de conexión + Categoría = Clase de Diseño Clase de Diseño EKL 1 EKL 2 EKL 3 EKL 4 Identificación propia a través de las marcas viales longitudinales Fuente: RAL (2012)

11 Desplazamientos de larga distancia: 40 km 160 km IMD: < vh/d Clase de Diseño 1 (EKL 1) Fuente: RAL (2012)

12 Desplazamientos de media distancia: 10 km 70 km Clase de Diseño 2 (EKL 2) IMD: vh/d Fuente: RAL (2012)

13 Tráfico Regional: 5 km 35 km Clase de Diseño 3 (EKL 3) IMD: < veh/d ( ) Fuente: RAL (2012)

14 Tráfico Local: <15 km IMD: <3.000 veh/d Clase de Diseño 4 (EKL 4) IMDp <150 veh/d Fuente: RAL (2012)

15 Criterios de Nudos Primaria Secundaria Clase 1 Clase 1 Clase 2 Clase 3 Clase 4 Clase 2 Clase 3 Clase 4

16 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: Adaptación de la Red Existente Nuevas recomendaciones para carreteras existentes: M EKLBest Investigaciones para encontrar las mejores soluciones prácticas

17 Tipos de Carreteras en Holanda

18 Consistencia del Diseño Carreteras Autoexplicativas Consistencia del Diseño Geométrico

19 Consistencia del Diseño 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

20 Consistencia del Diseño 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

21 Locales: Criterios de Consistencia 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

22 Criterios de Consistencia 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 Observación Modelos Velocidad de Operación Carreteras en Diseño Estimación

23 Criterios Locales de Consistencia 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

24 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 Consistencia del Diseño Buena Aceptable Pobre V 85, i V d < V 85, i V d < V 85, i V d

25 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 Buena Aceptable Pobre V 85, i V 85, i < V 85, i V 85, i < V 85, i V 85, i+1

26 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 Buena Aceptable Pobre V 85 inercial V km/h 10 km/h< V 85 inercial V km/h V 85 inercial V 85 > 20 km/h

27 Criterio Inercial de Consistencia García et al. (2013) Criterio 2b - Consistencia en la velocidad de operación esperada: TPmp (Accidentes/vh 10 7 ) [-10; 0] [0; 10] [10; 20] [20; 30] V inercial V 85 (km/h) Con 0 Sin 0

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

29 Criterios Globales de Consistencia

30 Criterios Globales de Consistencia Modelo de Polus (2004): Velocidad de Operación Modelo de Camacho et al. (2015): P.K.

31 Análisis de la Consistencia Nueva Instrucción de Trazado Coordinación de elementos consecutivos: Curva - Curva, con recta de longitud limitada Curvas en extremos de recta de longitud no limitada?? R 2 R R Nuevo apartado de evaluación de consistencia: 2 R 2 R Carreteras convencionales con V p < 100 km/h en terreno llano u ondulado Criterio 1 + Criterio 2 Criterio adicional basado en CCRs R

32 Nueva Instrucción de Trazado Coordinación de Elementos Consecutivos Instrucción 1999 vs. Instrucción 2015 No hay Simetría!

33 Instrucción de Trazado (1999) Coordinación de Elementos Consecutivos Comparativa con Velocidades Específicas

34 Instrucción de Trazado (2015) Coordinación de Elementos Consecutivos Comparativa con Velocidades Específicas

35 Velocidades de Operación Coordinación de Elementos Consecutivos Comparativa con Velocidades de Operación

36 Instrucción de Trazado (2015) Coordinación de Elementos Consecutivos R s = 345 m

37 Instrucción de Trazado (2015) Recta de Longitud Limitada Velocidad de Proyecto (km/h) Máxima Longitud de Recta para ser considerada de Longitud Limitada (m) 140, 130, 120, 110 y V r = V deseada V 2 V 1 V 2 V 1 V 1 < V 1 V 2 < V 2

38 Instrucción de Trazado (2015) 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) 3 (C-90; C-80; C-70; C-60; C-50; C-40) 700 Doble del radio mínimo asociado a la Vp

39 Ejemplo: Instrucción de Trazado (2015) Carretera convencional C-60: L mín, s (m) L mín, o (m) L lim (m) L Curvas en S Curvas en C Recta limitada máx (m) En la práctica, la longitud de la recta suele ser superior a la mínima, lo que conlleva: L > L mín, s (m) L lim (m) Radio de las curvas adyacentes 2 R mín, C-60 = 260 m V p =80 km/h!

40 Instrucción de Trazado (2015) Criterio Adicional de Consistencia Basado en el CCRs (solo de curvas): CCR global < CCR curvas CCR de curvas (gon/km) CCR total (gon/km)

41 Instrucción de Trazado (2015) Criterio Adicional de Consistencia Basado en el CCRs (solo de curvas): CCR global < CCR curvas CCR de curvas (gon/km) CCR total (gon/km)

42 Instrucción de Trazado (2015) Criterio Adicional de Consistencia Velocidad de Operación = f (CCR global)

43 Prof. Alfredo García