carreteras autoexplicativas
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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
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
Carreteras Autoexplicativas
¿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
Carreteras Autoexplicativas
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
Clase de Diseño 2 (EKL 2)
Fuente: RAL (2012)
• Tráfico Regional: – 5 km – 35 km
• IMD: <13.000 veh/d
Clase de Diseño 3 (EKL 3)
Fuente: RAL (2012)
( )
• Tráfico Local: – <15 km
• IMD: <3.000 veh/d – IMDp <150 veh/d
Clase de Diseño 4 (EKL 4)
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
Carreteras Autoexplicativas
Consistencia del Diseño
Geométrico
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
• 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
Consistencia del Diseño
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
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
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
Consistencia del 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
Buena Aceptable Pobre
|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
Buena Aceptable Pobre
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 de Consistencia
• 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
Instrucción de Trazado (2015) Coordinación de Elementos Consecutivos
Comparativa con Velocidades Específicas
Velocidades de Operación Coordinación de Elementos Consecutivos
Comparativa con Velocidades
de Operación
Instrucción de Trazado (2015) Coordinación de Elementos Consecutivos
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
Instrucción de Trazado (2015)
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:
Instrucción de Trazado (2015)
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
Instrucción de Trazado (2015) Criterio Adicional de Consistencia
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)
Instrucción de Trazado (2015) Criterio Adicional de Consistencia
• Velocidad de Operación = f (CCR global)
Prof. Alfredo García [email protected]