En profundidad. Medición de velocidad de flujo libre en la red vial española. desde el Observatorio. Introducción

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1 En profundidad 1 Primer trimestre 1 MINISTERIO DEL INTERIOR desde el Observatorio Observatorio Nacional de Seguridad Vial Medición de velocidad de flujo libre en la red vial española Introducción En este trabajo, realizado por el Instituto Universitario de Investigación del Automóvil, de la Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales. Universidad Politécnica de Madrid. (UPM- INSIA), en el marco del proyecto de investigación financiado por la Dirección General de Tráfico en el año 9, se presentan los resultados de la aplicación de las recomendaciones del proyecto 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 indicadores (en este caso el de VFL) en los países europeos. Para ello, en España, se ha diseñado un muestreo estratificado por regiones y tipo de vía (autopistas, autovía, carreteras convencionales de la red estatal y autonómicas con dos tipos de límite de velocidad: 9 y 1 km/h.), dividiendo el territorio en 8 regiones: Andalucía (R-1); Meseta Central excluyendo Madrid, es decir, las dos Castillas y Extremadura (R-); 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 1 puntos de observación en los que se han instalado dispositivos de medición 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 herramientas informáticas y la segunda fase in situ, cuya criba y reemplazo de los tramos seleccionados en la etapa de gabinete, 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 distribución de velocidad de flujo libre, en el marco de las recomendaciones 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 5 m precedentes estar alejados de intersecciones (al menos 5 m) estar alejados de dispositivos de reducción de la velocidad (al menos 5 m) estar alejados de obras en la carretera (al menos 5 m) estar alejados de pasos de peatones (al menos 5 m) estar alejados de puntos de cambio del límite de velocidad o señales (al menos 1 m) estar alejados de zonas de trabajo, de aparcamientos, u otras circunstancias próximas a la carretera, existir buenas condiciones del pavimento o de la superficie estar alejados de cambios de rasante (al menos 5 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): 1: a 1:59 y 15: a 15:59 para diurno : a :59 para nocturno También se ha tenido en cuenta la recomendación adicional de SafetyNet de separación entre vehículos de por lo menos 5 segundos.. Trabajos de gabinete y de campo.1 Trabajos de gabinete. Muestreo estratificado. preparación 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 comportamiento homogéneo en cada estrato. La distribución final por 4 tipos de vía: Autopistas, Autovías, Carreteras Convencionales y Autonómicas con límite de velocidad 1 km/h, y Carreteras Convencionales y Autonómicas con límite de velocidad 9 km/h, se muestra en la Figura 1.

2 En Profundidad l 1 Muestra por tipo de vía 1% 17% 17% 54% CONVENCIONALES Y AUTONÓMICAS con v. l. 9 km/h CONVENCIONALES Y AUTONÓMICAS con v. l. 1 km/h Figura 1. Distribución final de las mediciones por tipo de vía El soporte lógico escrito en MATLAB es autocontenido para todo el proceso: selección de la muestra, análisis de datos, selección de datos relevantes y análisis de resultados de las 8 regiones, combinación de categorías: días de la semana, 3 franjas horarias ( diurnas y 1 nocturna), 3 tipos de vehículos (motos, ligeros y pesados), y separación mínima entre vehículos de 5 segundos. El proceso de verificación y selección de datos válidos ha sido muy riguroso. Adicionalmente a los criterios preestablecidos, se han considerado datos meteorológicos para depurar la base de datos de periodos y tramos horarios con condiciones climáticas adversas.. Trabajos de campo. verificación condiciones de instalación 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 investigador. 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 velocidad, pendientes, cambios de rasante, proximidad a polígonos 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 media, 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 variabilidad 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:,5%, 85% y 97,5%; el intervalo comprendido entre los percentiles del,5 y el 97,5 incluyen el 95% central de los datos.ª Los intervalos de confianza para la media, varianza e incluso para los percentiles estimados. Cuanto más anchos sean los intervalos, mayor es la incertidumbre de la estimación, que es un reflejo (también influye el tamaño de muestra en la amplitud de los intervalos) de la variabilidad 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 + 1 km/h. Aunque la distribución de velocidades suele aproximarse razonablemente 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. Metodología del proceso de agregación A continuación describimos cómo se han obtenido los diferentes indicadores: Estimación puntual de la media La expresión del estimador es: µ = w1 x1 + w x + w3 x w 8 x 8 = 8 i= 1 w x donde w 1, w, y w 8 son los pesos relativos de los estratos y x _, x_, y x_ son las medias en cada estrato. Los pesos relativos son proporcionales a las poblaciones de los 1 8 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 remuestrea 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: σ st = h σ h + h= 1 h< g w w w ( µ µ ) Donde σ i y μ i son las varianzas y medias, respectivamente, de los estratos y w i son los pesos relativos ya definidos anteriormente. h g h g i i

3 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 percentiles del,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 conjunto de medidas realizadas. Intervalos de confianza de los percentiles Al igual que en los casos de la media y la varianza, se obtienen 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 vehículos que superan la velocidad máxima permitida o dicha velocidad + 1 km/h. El estimador puntual se obtiene a partir de la muestra ordenada 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 + 1 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 83.55, que supone el 1,% del número total de datos recogidos. Un resumen de los indicadores de la velocidad media, percentil 85 y porcentaje de vehículos que exceden la velocidad límite por tipo de vía y tipo de vehículo, en horarios diurno y nocturno, se muestran en las Figuras a 7. MOTOS LIGEROS PESADOS CARRETERAS CONVENCIONALES Y AUTONÓMICAS ( 1 km/h) CARRETERAS CONVENCIONALES Y AUTONÓMICAS ( 9 km/h) Figura. SPI: Velocidad media por tipo de vía y vehículo en horario diurno MOTOS LIGEROS PESADOS CARRETERAS CONVENCIONALES Y AUTONÓMICAS ( 1 km/h) CARRETERAS CONVENCIONALES Y AUTONÓMICAS ( 9 km/h) Figura 3. SPI: percentil 85 por tipo de vía y vehículo en horario diurno

4 En Profundidad l 1 MOTOS LIGEROS PESADOS CARRETERAS CONVENCIONALES Y AUTONÓMICAS ( 1 km/h) CARRETERAS CONVENCIONALES Y AUTONÓMICAS ( 9 km/h) Figura 4. SPI: porcentaje que excede la velocidad límite por tipo de vía y vehículo en horario diurno ,76 13,43 119,9 116,6 1 11,4 1,3 96,68 93,84 9,4 8 78,47 8,98 8, MOTOS LIGEROS PESADOS CARRETERAS CONVENCIONALES Y AUTONÓMICAS (1 km/h) CARRETERAS CONVENCIONALES Y AUTONÓMICAS (9 km/h) Figura 5. SPI: Velocidad media por tipo de vía y vehículo en horario nocturno A modo de resumen se puede destacar: Un número elevado de vehículos que superan la velocidad límite en cada uno de los tipos de vía, siendo superior al 5% en vías convencionales. No se aprecian diferencias significativas en las velocidades 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 velocidades 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 manifiesto 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 próxima o superior a la velocidad permitida para estos vehículos y a la que debe garantizar el limitador, especialmente en vías convencionales con límite 9 y 1 km/h.

5 MOTOS LIGEROS PESADOS CARRETERAS CONVENCIONALES Y AUTONÓMICAS (1 km/h) CARRETERAS CONVENCIONALES Y AUTONÓMICAS (9 km/h) Figura 6. SPI: percentil 85 por tipo de vía y vehículo en horario nocturno 8% 7% 66,67% 67,8% 63,39% 6% 58,67% 58,4% 56,8% 5% 51,1% 49,4% 5,36% 4% 34,96% 3% % 19,16% 1,8% 1% % MOTOS LIGEROS PESADOS CARRETERAS CONVENCIONALES Y AUTONÓMICAS (1 km/h) CARRETERAS CONVENCIONALES Y AUTONÓMICAS (9 km/h) Figura 7. SPI: porcentaje que excede la velocidad límite por tipo de vía y vehículo en horario nocturno 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 corresponde 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 relación con el porcentaje de vehículos que superan en 1 km/h o más la velocidad máxima autorizada que, de forma global ponderando todas las vías, se ha determinado en un,6% en condiciones de flujo libre. Los indicadores para motos de día indican un comportamiento 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 porcentaje que sobrepasan los límites de velocidad (SPI de dos años: y 7; excepto la República Checa sólo 7) 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 9 obtenidos en este proyecto. Algunas particularidades de este informe que hay que destacar son que Finlandia posee autopistas con límite diferenciado de 1 en invierno y 1 en verano, al igual que Dinamarca, en el que se hace la salvedad de que hasta todas las autopistas tuvieron límite 11 y que + 5% de ellas tienen límite 13 desde 4. Sin embargo los datos proporcionados en este informe se deben considerar indicadores no oficiales obtenidos como medias de los mensuales, al igual que en Holanda.

6 MINISTERIO DEL INTERIOR Observatorio Nacional de Seguridad Vial Josefa Valcárcel, Madrid D.L.: M Nipo: Observatorio Nacional de Seguridad Vial VELOCIDAD MEDIA LIGEROS (excepto República Checa y Suiza que incluye todos los vehículos) España 9 (en condiciones de flujo libre) Finlandia (1 km/h (en Dinamarca (11 km/h) Reino Unido Irlanda Suiza Finlandia (verano) Holanda ESPAÑA República Checa Dinamarca (13 km/h) Francia Austria invierno)) Velocidad media (km/h) 1,1 119,1 11, ,8 114,9 1 15,5 1, 5 Velocidad media 7 (km/h) 13,1 117,7 11, ,1 114,3 1, , 119,4 119,9 Figura 8. Comparativo de velocidades medias con otros países europeos 8 % DE VEHÍCULOS LIGEROS EXCEDEN Vlim (excepto República Checa y Suiza que incluye todos los vehículos) España 9 (en condiciones de flujo libre) 7 67, , ,6 39, , Finlandia (1 km/h en invierno)) Reino Unido Irlanda Suiza Finlandia (verano) ESPAÑA Francia Austria Porcentaje de infractores ( %) Porcentaje de infractores ( %) 7 Figura 9. Comparativo de porcentaje de infractores con otros países europeos En los datos publicados se distinguen tres grupos de autopistas, 1G: límites diferentes (Finlandia, Dinamarca y Reino Unido), G: límite 1 [Suiza, Finlandia, Países Bajos, España (**9)], 3G: límite 13 (República Checa, Dinamarca, Francia y Austria). En 7 todos los países del 3 er grupo tienen velocidades medias, aproximadamente 1 km/h por debajo del límite (13), como Irlanda, que pertenece al grupo. 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. CZ (3G) muy baja porque incluye todos los vehículos y no sólo ligeros, al igual que Suiza del.º G. Por el contrario, la velocidad media en AU-1 de Finlandia (1G) está por encima del límite, mientras que Reino Unido mantuvo valores en torno al límite. Las autopistas de Dinamarca DK-1 sobrepasan en 7-9 km/h el límite 1. Si se compara las mediciones con 7, se ha producido una reducción importante de la velocidad media en Francia, Suiza (ligeros + pesados) en los que se ha han llevado a cabo importantes medidas de control de la velocidad, mientras que la reducción en Austria fue pequeña. Irlanda es el único país con incremento de la velocidad media (pero se han producido cambios de límites en enero de 5 y nuevas AU). Destaca la estabilidad del valor medio en DK a pesar del aumento del límite de 11 a 13. De todos los países del grupo (1) el valor medio de España se encuentra muy cerca del límite 1 (1,51 velocidad media ponderada ligeros día noche), pero es más alta que las medias de la mayoría de los países del 3G (13). En cuanto al porcentaje de vehículos que exceden los límites: los más bajos son en Irlanda y Suiza (G: 1), los más altos en Finlandia y Reino Unido en 7 y además ha aumentado el porcentaje de infractores en Finlandia, especialmente en las AU-1 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 5) y Austria. En España en el año 9, el porcentaje de conductores infractores alcanza el 57,4%.