Diese Präsentation wurde erfolgreich gemeldet.
Wir verwenden Ihre LinkedIn Profilangaben und Informationen zu Ihren Aktivitäten, um Anzeigen zu personalisieren und Ihnen relevantere Inhalte anzuzeigen. Sie können Ihre Anzeigeneinstellungen jederzeit ändern.

3 coherencia5020tr0sportfolio 190125182704

9 Aufrufe

Veröffentlicht am

Incluye fhwa

Veröffentlicht in: Ingenieurwesen
  • Als Erste(r) kommentieren

  • Gehören Sie zu den Ersten, denen das gefällt!

3 coherencia5020tr0sportfolio 190125182704

  1. 1. Diseño de Alineamiento Horizontal Coherente C1-1 Caminos Rurales de Dos-Carriles MATERIAL DIDÁCTICO NO-COMERCIAL CURSOS UNIVERSITARIOS POSGRADO ORIENTACIÓN VIAL TRADUCCIÓN PARCIAL Y RESUMEN franjusierra@arnet.com.ar FRANCISCO JUSTO SIERRA franjusierra@yahoo.com INGENIERO CIVIL UBA Beccar, otoño 2009 1. INTRODUCCIÓN ANTECEDENTES La Policy on Geometric Design of High- ways and Streets de la American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO) establece la política de los EUA para diseñar alineamientos viales rurales; la política confía en la selección y aplicación de una veloci- dad de diseño o velocidad directriz para obtener coherencia entre los elementos individuales del alineamiento. Un creciente número de proyectistas, investigadores y practicantes del diseño geomé- trico reconoce que el concepto de velocidad de diseño según se aplica en los EUA no es capaz de garantizar alineamientos coherentes. Para tratar más explícitamente la cuestión de la coherencia vial, Australia y varios países euro- peos revisaron su propia implementación del concepto de velocidad-de-diseño en los alinea- mientos de los caminos rurales de dos-carriles. En los EUA se propusieron varios procedimien- tos para evaluar la coherencia de los alineamien- tos, pero hasta la fecha no se adoptó ninguno. Por lo tanto se realizó el estudio aquí documentado para evaluar la coherencia de di- seños alternativos. El alcance se limitó a los alineamientos horizontales de caminos rurales de dos-carriles, los cuales fueron el foco de la ma- yoría de los trabajos previos sobre coherencia de diseño, debido a que son la fuente más común de problemas de coherencia. Este informe documenta la metodología, resulta- dos de análisis, hallazgos clave, conclusiones y recomendaciones del estudio. ORGANIZACIÓN DEL INFORME The report is organized into six chapters. This introductory Capítulo describes the research scope and objectives, background, and the re- search phüosophy and approach. Capítulo 2 provides a critical review of current U.S. design policy related to horizontal-alignment consistency. Capítulo 3 presents the analysis methodology and results, speed-profile model, and microcomputer procedure for operating- speed consistency evaluation, Capítulo 4 pre- sents the analysis methodology and results, wor- kload-profile model, and microcomputer procedu- re for driver-workload consistency evaluation. Capítulo 5 compares speed-reduction estimates and degree of curvature as predictors of accident experience on horizontal curves. Capítulo 6 summarizes the study effort and findings and provides conclusións and recommendations. OBJETIVOS This study, "State-of-the-Practice Geometric De- sign Consistency," is the first major research on design consistency that has been sponsored by the Federal Highway Administration since the work by Messer, Mounce, and Brackett in the late 1970's. (2-5) Los principales objetivos de la investigación son: • Evaluar la política, práctica e investigación de la política de coherencia de diseño geo- métrico en EUA, Europa, Australia y Canadá. • Recoger y analizar las operaciones de tránsi- to, geometría, y datos de accidentes para evaluar la naturaleza, magnitud, y conse- cuencias de las incoherencias de la veloci- dad de operación en los caminos rurales de dos-carriles. • Recoger y analizar datos sobre la carga-de- trabajo del conductor en las curvas horizon- tales usando el método de test de visión ocluida. • Desarrollar modelos -y procedimientos para su uso- para evaluar la coherencia de dise- ños alternativos de alineamiento horizontal en caminos rurales de dos-carriles. LIMITACIONES DE LA POLÍTICA ACTUAL DE DISEÑO EN LOS EUA El concepto de velocidad-de-diseño co- mo la base de la coherencia del alineamiento en caminos rurales se originó en los 1930’s, en res- puesta a los crecientes índices de accidentes en las curvas horizontales. Muchos de los caminos rurales en uso en esos años se habían diseñado y construido para vehí- culos tirados por caballos, cuyas bajas velocida- des de operación no eran un control de diseño. Muchas de las curvas entonces existentes no eran seguras para las velocidades que los vehí- culos automotores podían desarrollar en sus rectas de aproximación. Por lo tanto, al crecer el número de vehículos automotores, crecieron los accidentes en tales curvas. Se adoptó el concep- to de la velocidad de diseño para diseñar el ali- neamiento y superar el problema de seguridad. Según se lo concibió originalmente, el concepto de velocidad de diseño tuvo dos princi- pios fundamentales: • Todas las curvas horizontales a lo largo de un alineamiento deben diseñarse para la misma velocidad. • La velocidad de diseño debe reflejar la velo- cidad uniforme a la cual un alto porcentaje de conductores desea operar.
  2. 2. C1-2 Publicación N° FHWA-RD-94-034 enero 1995 MATERIAL DIDÁCTICO NO-COMERCIAL CURSOS UNIVERSITARIOS POSGRADO ORIENTACIÓN VIAL TRADUCCIÓN PARCIAL Y RESUMEN franjusierra@arnet.com.ar FRANCISCO JUSTO SIERRA franjusierra@yahoo.com INGENIERO CIVIL UBA Beccar, otoño 2009 El concepto de velocidad de diseño in- tentó asegurar la coherencia del alineamiento, medida con respecto a la uniformidad de las velocidades de operación a lo largo del alinea- miento. Un alineamiento coherente permitiría a la mayoría de los conductores operar con seguri- dad a su velocidad deseada a lo largo de todo el alineamiento, en tanto que uno incoherente re- queriría a la mayoría de los conductores desace- lerar desde su velocidad deseada para circular con seguridad ciertos elementos del alineamien- to. En muchos aspectos, la naturaleza del problema de la seguridad planteado por las cur- vas horizontales actuales es el mismo que en los 1930s. Esto es, muchos de los alineamientos antiguos en actual uso tienen curvas horizontales cuyas velocidades de diseño son menores que las velocidades deseadas por la mayoría de los conductores de hoy. Una consecuencia de estas incoherencia entre las velocidades de diseño y deseada es que los índices de accidentes en las curvas horizontales son 1.5 a 4 veces mayores que en las rectas. (6) El concepto de la velocidad-de-diseño puede ofrecer velocidades de operación de acep- table uniformidad sólo para conductores cuyas velocidades deseadas no excedan la velocidad de diseño. Desafortunadamente, nuestra política de alineamientos basada en la velocidad-de- diseño permite seleccionar una velocidad de diseño menor que las velocidades deseadas por una gran mayoría de los conductores, pero esto no reconoce ni compensa las incoherencias de las velocidades-de-operación inevitablemente resultantes. Por lo tanto, la adhesión a la actual política de diseño de los EUA no garantiza más que los alineamientos resultantes sean coheren- tes con respecto a la uniformidad de las veloci- dades de operación. El Capítulo critica con más detalle el concepto de la velocidad de diseño. MARCO CONCEPTUAL Las causas y consecuencias de las inco- herencias del alineamiento se explican mejor en el contexto de las interacciones conductor- vehículo-camino. La Figura 1 ilustra estas inter- acciones; también describe dos medidas candi- datas de coherencia: velocidad de operación y carga-de-trabajo mental del conductor. Principalmente, la tarea de conducir es una tarea de procesamiento de información y toma de decisiones. La geometría del camino y otros factores (incluyendo el entorno al costado- del-camino, tiempo, dispositivos de control de tránsito, condiciones del tránsito, etc.) son los datos entrantes primarios de la tarea de condu- cir. Figura 1. Diagrama de flujo de entradas y salidas de la tarea de conducir. Los resultados de salida son las acciones de control que se traducen en las operaciones del vehículo. La operación del vehículo puede ob- servarse y caracterizarse mediante mediciones del tránsito (incluyendo velocidad de operación, ubicación lateral, etc.). La comprensión de cómo las características del conductor (particularmente niveles de expectati- va y atención) afectan el procesamiento de la información del conductor es una comprensión clave de cómo la geometría del camino influye en la operaciones y seguridad del vehículo. La carga-de-trabajo mental del conductor es una medida principal del procesamiento de información del conductor. Se define como “la tasa de tiempo a la cual los conductores deben realizar una dada cantidad de trabajo o tarea de conducir.” (4) El trabajo es men- tal (o sea, procesamiento de información) más que físico. Los requerimientos de la carga-de- trabajo del conductor crecen al crecer la comple- jidad de la geometría. También, la carga-de-trabajo del conductor crece cuando el tiempo disponible para procesar una dada cantidad de información disminuye debido a la mayor velocidad y/o reducciones en la dis- tancia visual. La expectativa influye en el nivel de atención del conductor y, consecuentemente, en la tasa a la cual procesa la información necesaria para realizar la tarea de conducir (es decir, la carga-de-trabajo del conductor). La expectativa se define como “una inclinación, basada en la experiencia previa, a responder en un conjunto de maneras a la situación del camino o del tránsito.” (7) Representa las tendencias de los conductores a reaccionar a lo que ellos esperan, más que a la situación real existente del camino o del tránsito.
  3. 3. Diseño de Alineamiento Horizontal Coherente C1-3 Caminos Rurales de Dos-Carriles MATERIAL DIDÁCTICO NO-COMERCIAL CURSOS UNIVERSITARIOS POSGRADO ORIENTACIÓN VIAL TRADUCCIÓN PARCIAL Y RESUMEN franjusierra@arnet.com.ar FRANCISCO JUSTO SIERRA franjusierra@yahoo.com INGENIERO CIVIL UBA Beccar, otoño 2009 Dos formas básicas de expectativa son a priori y ad hoc. (8) Las expectativas a priori son expectativas larga- mente mantenidas que los conductores traen a la tarea de conducir basados en su previa expe- riencia colectiva. Las inusuales características geométricas (p.e., un puente de un-carril), características con in- usuales dimensiones (p.e., una curva horizontal muy larga o muy cerrada) y características com- binadas en formas inusuales (p.e., una intersec- ción oculta más allá de una curva vertical con- vexa) pueden violar expectativas previas. Las expectativas ad hoc, por otra parte, son de corto-plazo, que los conductores formulan duran- te un viaje particular en un camino particular; se basan en las prácticas y situaciones específicas del lugar encontradas en el tránsito. Las características geométricas cuyas dimensio- nes difieran significativamente de las caracterís- ticas corriente-arriba (p.e., curva horizontal signi- ficativamente más cerrada que las curvas prece- dentes) pueden violar las expectativas ad hoc. El nivel de atención del conductor se refiere a la proporción de capacidad de proce- samiento-de-información asignada a la tarea de conducir. “Los conductores asignan suficiente atención como para mantener un percibido nivel de seguridad de conducción.” La mayor parte de los caminos rurales tienen demandas de carga- de-trabajo relativamente bajas y, por lo tanto, a menudo los conductores tienen relativamente bajos niveles de atención sobre ellos. Sin embargo, las incoherencias geométricas demandan más atención que las típicamente requeridas y, por lo tanto, de lo que los conducto- res esperan. Si la distancia visual a una caracte- rísticas inesperadamente demandante es ade- cuada, entonces los conductores deben tener tiempo suficiente como para incrementar su nivel de atención y procesar la información requerida a la tasa necesaria para seleccionar y completar las adecuadas acciones de control del vehículo; si la distancia visual no es adecuada, entonces algunos conductores pueden ser incapaces de procesar la información requerida tan rápido como sería necesario. Sin embargo, aun con amplia distancia visual, la característica debe ser suficientemente reconocible como para incitar la atención del conductor sobre ella. Las incoherencias geométricas pueden violar expectativas a priori y/o expectativas ad- hoc. Estas violaciones resultan de una disparidad entre los requerimientos de carga-de-trabajo esperados por los conductores y los verdaderos. Los conductores que reconocen esta disparidad aumentan su nivel de atención y ajustan su velo- cidad y/o trayectoria. Los conductores que fallan en reconocer la disparidad o que tardan mucho en reaccionar pueden cometer errores de veloci- dad y/o de trayectoria que incrementen la proba- bilidad de accidentes. Por lo tanto, los cambios abruptos de velocidad y/o trayectoria son mani- festaciones comunes de las inesperadamente altas demandas de carga-de-trabajo asociadas con las incoherencias geométricas. FILOSOFÍA Y ENFOQUE DE LA INVESTIGACIÓN La filosofía básica de la investigación aquí documentada es que la coherencia de dise- ño geométrico puede explicarse mejor en el con- texto de las interacciones entre los tres compo- nentes del sistema conductor-vehículo-camino. La Figura 2 ilustra el enfoque de la investigación que lógicamente resulta de esta filosofía. La geometría del camino influye en la carga-de- trabajo del conductor, operaciones del vehículo, y experiencia de accidentes. Una hipótesis fun- damental es que los cambios en la carga-de- trabajo del conductor y las velocidades de opera- ción de los vehículos, las cuales evalúan una característica geométrica en el contexto del ali- neamiento precedente, deben explicar mejor la experiencia de accidentes que las medidas de una característica geométrica aislada (p.e., el grado de curvatura). En la Figura 2, las ramas que se extien- den desde la geometría del camino hacia las operaciones del vehículo y hacia la carga-de- trabajo del conductor representan modelos de predicción de velocidad de operación y carga-de- trabajo del conductor, en función de la geometría de la curva horizontal. Estos modelos están re- presentados en el Capítulo 2 para velocidad de operación, y Capítulo 3 para carga-de-trabajo del conductor. La rama entre carga-de-trabajo del conductor y operaciones del vehículo representa el intento de integrar los modelos para las dos medidas. Las ramas hacia experiencia de acci- dentes representan la evaluación de cada medi- da como un predictor de experiencia de acciden- te. El análisis de la experiencia de accidentes en las curvas horizontales se trata en el Capítulo 5. Figura 2. Esquema del enfoque de investigación.
  4. 4. Coherencia del Diseño Geométrico 1/0 Resumen NCHRP 502 – FHWA Resumen y Traducción: franjusierra@arnet.com.ar Francisco Justo Sierra – Ingeniero Civil UBA Beccar, abril 2007 Traducción y Resumen Francisco Justo Sierra Ingeniero Civil UBA franjusierra@arnet.com.ar Beccar, mayo 2007 CCoohheerreenncciiaa ddeell DDiisseeññoo GGeeoommééttrriiccoo Caminos Rurales de Dos Carriles y Alta Velocidad http://trb.org/publications/nchrp/nchrp_rpt_502.pdf
  5. 5. 2/0 Coherencia del Diseño Geométrico Resumen NCHRP 502 – FHWA Resumen y Traducción: franjusierra@arnet.com.ar Francisco Justo Sierra – Ingeniero Civil UBA Beccar, abril 2007 NATIONAL COOPERATIVE HIGHWAY RESEARCH PROGRAM NCHRP REPORT 502 http://trb.org/publications/nchrp/nchrp_rpt_502.pdf Geometric Design Consistency on High-Speed Rural Two-Lane Roadways Mark D. Wooldridge - Kay Fitzpatrick Texas Transportation Institute College Station, TX DOUGLAS W. HARWOOD INGRID B. POTTS Midwest Research Institute Kansas City, MO LILY ELEFTERIADOU Pennsylvania Transportation Institute University Park, PA AND Darren J. Torbic Midwest Research Institute Kansas City, MO Subject Areas Highway and Facility Design Research Sponsored by the American Association of State Highway and Transportation Officials in Cooperation with the Federal Highway Administration TRANSPORTATION RESEARCH BOARD WASHINGTON, D.C. 2003 www.TRB.org
  6. 6. Coherencia del Diseño Geométrico 3/0 Resumen NCHRP 502 – FHWA Resumen y Traducción: franjusierra@arnet.com.ar Francisco Justo Sierra – Ingeniero Civil UBA Beccar, abril 2007 PRÓLOGO Ray Derr Staff Officer Transportation Research Board Este informe trata la coherencia del diseño geométrico, particularmente de caminos rurales. Presenta reglas sobre coherencia de diseño geométrico adecuadas para usar en un sistema experto, tol como el Interactive Highway Safety Design Model (IHSDM), Modelo Interactivo para Diseñar la Seguridad Vial (MIDSV). También, un proyectista puede usar directamente las reglas para evaluar los diseños viales o para revisar caminos existentes, y mejorar la coherencia y la seguridad. La coherencia con las expectativas de los conductores es una propiedad deseable de de los diseños geométricos viales. En caminos no-urbanos de dos-carriles, los conductores esperan operar seguramente sus vehículos con pequeño esfuerzo mental. Las características geométricas típicas, las que tienen dimensiones extremas, o están combinadas con otras en formas inusuales violan estas expectativas; tales características se denominan incoherencias geométricas, las cuales pueden sorprender al conductor y reducir la seguridad del camino. La investigación previa identificó características geométricas (p.e., cambios en los alineamientos horizontal y vertical, intersecciones canalizadas y no-canalizadas, caídas de carril, transiciones de carreteras divididas, reducciones de ancho de carril, reducciones de ancho de banquina y cambios en su composición) que pueden violar las expectativas del conductor, particularmente cuando se ubican juntas. El Instituto de Transporte de Texas revisó la bibliografía local e internacional sobre coherencia de diseño geométrico y desarrolló una amplia lista de características de diseño geométrico para caminos rurales de dos- carriles y alta-velocidad que pueden reducir la coherencia geométrica o violar la expectativa del conductor. Luego identificaron las características o combinaciones más críticas, y consideraron cómo podrían afectar el comportamiento del conductor. Para formular relaciones entre los parámetros clave de las características y el comportamiento del conductor se desarrolló un plan de recolección y análisis de datos. En esta etapa del proyecto se decidió que probablemente las relaciones cuantitativas podrían no desarrollarse. Se eligió entonces un curso diferente: desarrollar reglas por medio de un sistema experto, el IHSDM. Los investigadores identificaron la forma adecuada y produjeron el material requerido para soportar el sistema experto. Después de la experta revisión de las reglas propuestas, se las evaluó usando estudios de casos de caminos existentes. Además de establecer las reglas propuestas, el informe trata si estas reglas podrían aplicarse en carreteras multicarriles y recomienda textos sobre coherencia de diseño para futuras ediciones del Libro Verde de AASHTO.
  7. 7. 4/0 Coherencia del Diseño Geométrico Resumen NCHRP 502 – FHWA Resumen y Traducción: franjusierra@arnet.com.ar Francisco Justo Sierra – Ingeniero Civil UBA Beccar, abril 2007
  8. 8. Coherencia del Diseño Geométrico 5/0 Resumen NCHRP 502 – FHWA Resumen y Traducción: franjusierra@arnet.com.ar Francisco Justo Sierra – Ingeniero Civil UBA Beccar, abril 2007 COHERENCIA DE DISEÑO GEOMÉTRICO CAMINOS RURALES DE DOS-CARRILES Y ALTA-VELOCIDAD RESUMEN El objetivo de esta investigación fue desarrollar guías que los proyectistas puedan usar para mejorar la coherencia del diseño geométrico en caminos no-urbanos de dos-carriles y alta- velocidad. Se intentó que el alcance de la investigación complementara el trabajo hecho por la FHWA sobre coherencia de velocidad. La inclusión de otros elementos de diseño geométrico (p.e., reducciones de ancho de carril, caída de carril, y accesos a propiedad) tratan un rango más amplio de incoherencias. Dado que las guías de diseño de AASHTO no definen la “incoherencia de diseño”, se revisó la bibliografía y se relevaron los DOTs estatales y el panel de investigación para determinar cómo ellos definirían la “coherencia de diseño”. Sobre la base de los hallazgos del relevamiento y la revisión de la bibliografía, se desarrolló una definición recomendada: La coherencia de diseño es la conformidad de las características geométricas y operacionales de la carretera con las expectativas de los conductores. Usando los hallazgos del relevamiento y una revisión de la bibliografía, se seleccionaron las características geométricas para su potencial inclusión en las reglas de coherencia de diseño. Para usar en un chequeo de coherencia basado en las reglas, se evaluaron las características o elementos geométricos con probabilidad de violar la expectativa del conductor y los principios de la coherencia de diseño. Para evaluar la coherencia de diseño geométrico se usaron varios enfoques; entre ellos la coherencia de velocidad, la guía positiva, y la carga de trabajo del conductor. Sobre la base de estos enfoques y los principios de coherencia de diseño revisados en la bibliografía, se estableció la estructura básica de las reglas de coherencia. Se desarrolló la estructura para incluir una breve sección de antecedentes sobre el tema, modelos necesarios o algoritmos, niveles de advertencia, y advertencias de textos, incluyendo potenciales medidas remediadoras, para los proyectistas. Sobre la base de la estructura, se desarrollaron las reglas de coherencia de diseño para notificar a los proyectistas e ingenieros sobre cuándo puede presentarse la probabilidad de violaciones a la expectativa del conductor. Siguiendo el desarrollo inicial, el equipo de investigación revisó las reglas de coherencia de diseño en una serie de reuniones. El panel de investigación revisó y evaluó tres casos de estudios, y revisó el producto final recomendado.
  9. 9. 6/0 Coherencia del Diseño Geométrico Resumen NCHRP 502 – FHWA Resumen y Traducción: franjusierra@arnet.com.ar Francisco Justo Sierra – Ingeniero Civil UBA Beccar, abril 2007
  10. 10. Coherencia del Diseño Geométrico 1/1 Resumen NCHRP 502 – FHWA Resumen y Traducción: franjusierra@arnet.com.ar Francisco Justo Sierra – Ingeniero Civil UBA Beccar, abril 2007 CAPÍTULO 1 INTRODUCCIÓN Y ENFOQUE DE LA INVESTIGACIÓN Generalmente el objetivo del transporte se establece como el seguro y eficiente movimiento de personas y bienes. Para ello, los proyectistas buscan proveer los más seguros y eficientes diseños que prácticamente puedan proveerse. El proyectista usa muchas herramientas y técnicas para analizar y desarrollar estos diseños, incorporar nueva información disponible. Una técnica usada para mejorar la seguridad en los caminos es examinar la coherencia del diseño. Los proyectistas están interesados en ello e intentan proveer diseños coherentes porque se adecuan a las expectativas de los conductores y tienden a operar con menores fallas y conflictos. Sin embargo, para desarrollar un diseño coherente deben tener un buen conocimiento de estas expectativas. En general, la expectativa puede establecerse como que representa un conjunto de posibilidades respecto de una situación dada. Estas posibilidades son subjetivas y se basan en el aprendizaje y sucesos experimentados. La expectativa es un conocido determinante del tiempo de reacción, detección de semáforo, vigilancia. Dado que la tarea de conducir comprende todos estos factores, la atención debe ubicarse en las expectativas del conductor. Ellis dio una definición operacional de la expectativa con respecto al transporte: La expectativa del conductor relaciona las características observables y mensurables del entorno de conducción que: • Aumentan la disposición de un conductor para realizar una tareas de conducción de una manera particular, y • Causan la continuación de las tareas por parte del conductor hasta que se complete o interrumpa. Alexander y Lunefeld dieron una definición similar: Expectativa relaciona la disposición de un conductor para responder a situaciones, sucesos, e información en formas predecibles y exitosas. Varios esfuerzos importantes de investigación intentaron aprender acerca de la coherencia de diseño y expectativa del conductor, y dar información pertinente a los proyectistas. La información tomó varias formas; principalmente coherencia, listas de chequeo, coherencia de velocidad y carga de trabajo del conductor. Se resumen así: Las listas de chequeo de la coherencia pueden basarse en juicio subjetivo, en medidas derivadas empíricamente, o en alguna combinación de los dos. Generalmente estas listas de chequeo se estructuran para llamar la atención de los proyectistas sobre aspectos del diseño que afectan la coherencia en tal forma como para cumplir otros criterios, y todavía presentan un potencial riesgo de seguridad. Generalmente, la coherencia de velocidad se construyó sobre medidas de base experimental; el intento generalmente es alcanzar uno o más de las metas siguientes: • promover las velocidades uniformes de los vehículos a lo largo de la carretera, • reducir la variabilidad de la velocidad, o • proveer los medios de un proceso iterativo para permitir a los proyectistas ceñirse más estrechamente a las velocidades de operación previstas y velocidades de diseño. Las medidas de carga de trabajo del conductor se destinan a “manejar” la carga de trabajo sobre el conductor, de modo que se requiere un nivel de esfuerzo más coherente por parte del conductor. Características extremas, características inusuales, o combinaciones de estas características se examinan por su influencia sobre la carga de trabajo del conductor.
  11. 11. 2/1 Coherencia del Diseño Geométrico Resumen NCHRP 502 – FHWA Resumen y Traducción: franjusierra@arnet.com.ar Francisco Justo Sierra – Ingeniero Civil UBA Beccar, abril 2007 Las carreteras rurales de dos-carriles tienen la mayor proporción de choques en el sistema vial de los EUA. Frecuentemente, estos choques se atribuyen a error del conductor o inadecuado diseño. Desafortunadamente, la definición de diseño inadecuado no es clara porque una combinación de factores puede ser nociva para un diseño vial que cumpla o exceda las normas de diseño. Aunque los proyectistas intentan solucionar estos problemas, hay interés en que los proyectistas no hacen lo suficiente para solucionarlos. Adicionalmente, las mayores velocidades en los caminos reducen la cantidad de tiempo de reacción disponible para los conductores, aumentando así la posibilidad de un error. El desarrollo de prácticas coherentes de diseño es un objetivo desde por lo menos los años 1930s. Barnettt desarrolló el concepto de velocidad de diseño para asegurar la coherencia. El concepto de velocidad de diseño tuvo varias modificaciones en los años recientes, pero la teoría subyacente existe todavía – los alineamientos viales deben cumplir o superar los criterios para una dada velocidad de diseño. Aunque sano en teoría, con el concepto de la velocidad de diseño en su forma actual se desarrollaron problemas. El diseño requiere que las características de alineamiento se desarrollen individualmente. Las dificultades surgen cuando los proyectistas no consideran el camino como un simple elemento compuesto de varias partes – el conductor, geometría, y ambiente. Conceptualmente, una rotura en cualquiera de estas partes resulta en un lugar con una alta probabilidad de choques. Los proyectistas no pueden controlar dos de estos elementos, pero pueden tenerlos en cuenta por medio de la geometría. Existe una relación entre la seguridad del tránsito y la coherencia del diseño geométrico, y la coherencia del alineamiento geométrico representa un asunto clave en el diseño geométrico de carreteras modernas. Un alineamiento coherente permitirá a la mayoría de los conductores operar con seguridad a su velocidad deseada a lo largo de todo el alineamiento. Las políticas existentes basadas en la velocidad de diseño según el Libro Verde de AASHTO alientan la selección de velocidades de diseño que sean “... coherentes con las velocidades que probablemente esperen los conductores en una dada carretera” y que se “ajuste a los deseos y hábitos de viaje de casi todos los conductores que se espera usen una vía particular”. En los EUA y otros países, los investigadores se centraron en desarrollar métodos para tener en cuenta los problemas asociados con la coherencia de diseño. El foco principal en la mayoría de estos estudios fue desarrollar medidas o técnicas para identificar lugares que pueda n tener problemas de expectativas para el conductor. Las medidas más comúnmente usadas se enfocan sobre la expectativa del conductor, predicción de velocidad, o carga de trabajo del conductor. OBJETIVOS Y ALCANCE El objetivo de la investigación fue desarrollar guías que los ingenieros puedan usar para mejorar la coherencia del diseño geométrico de las características viales en caminos no- urbanos de alta-velocidad y dos-carriles. Las guías son adecuadas para identificar lugares con problemas específicos y para analizar diseños alternativos para nuevos trazados y proyectos de reconstrucción. El alcance de la investigación propuesta se definió cuidadosamente en relación con el esfuerzo realizado por el mismo equipo de investigación en el estudio de la FHWA, Módulo de Evaluación de la Coherencia de Diseño para el IHSDM. Este trabajo NCHRP difiere del proyecto de la FHWA en dos formas. Primero, el alcance del proyecto NCHRP es más inclusive y soluciona un rango más amplio de incoherencias potenciales.
  12. 12. Coherencia del Diseño Geométrico 3/1 Resumen NCHRP 502 – FHWA Resumen y Traducción: franjusierra@arnet.com.ar Francisco Justo Sierra – Ingeniero Civil UBA Beccar, abril 2007 Además de los temas de alineamientos horizontal y vertical, la investigación NCHRP trata otras características geométricas, tales como intersecciones y accesos a propiedad, caídas de carril (es decir, terminaciones de carriles de ascenso o adelantamiento), ancho de carril, reducciones de ancho de carril, reducciones de ancho de banquina, y cambios en el tipo y material de banquina. A pesar del foco sobre estos nuevos factores, los hallazgos, los hallazgos del trabajo de la FHWA en relación con los alineamientos horizontal y vertical se incorporaron en los resultados del NCHRP, y el equipo de investigación estuvo alerta para interacciones entre los alineamientos horizontal y vertical, y los factores nuevos considerados. La segunda diferencia clave entre el proyecto FHWA y el NCHRP es que los resultados se presenta nen la forma de guías publicadas, más que en la forma de un programa de computación. Aunque el módulo de coherencia de diseño del IHSDM computadorizado será una poderosa y ampliamente usada herramienta, también es importante para las guías de coherencia de diseño geométrico llegar a los ingenieros que no trabajan en el entorno CAD. Las guías publicadas son una herramienta para los usos siguientes: • aplicación en el campo o donde no se disponga de computadora, • diagnóstico de lugares existentes, • aplicación para proyectos pequeños no realizados en entorno CAD, y • entrenamiento de todos los tipos de ingenieros en los principios de la coherencia de diseño. Además, las guías publicadas pueden dar una base para implementar las guías de coherencia en las políticas de diseño de organismos viales individuales y en el Libro Verde de AASHTO. ENFOQUE DE LA INVESTIGACIÓN El enfoque general de esta investigación fue investigar la coherencia de diseño con respecto al diseño de caminos de alta- velocidad, rurales, de dos-carriles. La investigación incluyó: • Revisión crítica de la bibliografía en relación con la coherencia de diseño y expectativas del conductor. • Desarrollo de una amplia lista de características de diseño geométrico que influyen en la coherencia de diseño, identificación de las características más críticas y/o combinaciones de características que afectan el comportamiento del conductor, e identificación de los aspectos que puedan conducir a incoherencias. • Desarrollo de medidas de efectividad que puedan usarse para evaluar la coherencia de diseño de varios elementos geométricos viales. • Desarrollo de una aceptable definición del término “coherencia de diseño”. • Desarrollo de guías para usar en la evaluación de la coherencia de diseño de caminos rurales de dos-carriles y alta- velocidad • Preparación de las guías de modo que soporten el desarrollo de un sistema experto capaz de revisar incoherencias de diseño. • Realizar pruebas piloto usando las guías. • Evaluación de las guías para su aplicabilidad a vías multicarriles de alta- velocidad, con parcial o sin control de acceso. ORGANIZACIÓN DEL INFORME El resto de este informe comprende tres capítulos y cinco apéndices. • Capítulo 2: resume los hallazgos. • Capítulo 3: da forma y estructura del sistema de reglas desarrolladas y las reglas de coherencia de diseño. • Capítulo 4: resume las conclusiones del estudio y sugiere cambios para el Libro Verde de AASHTO. Los apéndices ser refieren a la revisión de la bibliografía, características de diseño geométrico que influyen en la coherencia de diseño, investigación de definiciones, estudios de casos, y los cambios recomendados en el Libro Verde de AASHTO.
  13. 13. 4/1 Coherencia del Diseño Geométrico Resumen NCHRP 502 – FHWA Resumen y Traducción: franjusierra@arnet.com.ar Francisco Justo Sierra – Ingeniero Civil UBA Beccar, abril 2007
  14. 14. Coherencia del Diseño Geométrico 1/2 Resumen NCHRP 502 - FHWA Resumen y Traducción: franjusierra@arnet.com.ar Francisco Justo Sierra – Ingeniero Civil UBA Beccar, abril 2007 CAPÍTULO 2 HALLAZGOS La coherencia de diseño es una herramienta o medida usada para evaluar o modificar diseños viales, para que resulten consistentes con las expectativas de los conductores. Las características deben considerarse porque afectan la toma de decisiones o aptitud del conductor. La inclusión de particulares características geométricas en una metodología de coherencia de diseño es contingente en por lo menos dos temas: • La característica, ¿afecta la respuesta o comportamiento del conductor? • Un cambio en esa característica, ¿resultará en un cambio en la respuesta o conducta del conductor? REVISIÓN DE LA BIBLIOGRAFÍA Se revisó la bibliografía relacionada con la coherencia del diseño geométrico. RELEVAMIENTO DE CARACTERÍSTICAS Se revisaron las características de diseño geométrico que podrían influir en la coherencia de diseño. ELEMENTOS PARA OTROS ESTUDIOS Un enfoque para desarrollar una lista de características que justifiquen otros estudios sería centrarse en los elementos que parecen influir exitosamente en las medidas de efectividad de coherencia aunque no hayan tenido influencia en las totalmente analizadas. Sobre tal criterio, parecería que las curvas horizontales y verticales podrían seleccionarse para otros estudios basados en su demostrada influencia sobre la velocidad. En el estudio de Fitzpatrick y otros, el desarrollo de las ecuaciones recomendadas para varias combinaciones de curvas horizontales y verticales se usó para desarrollar ecuaciones de regresión para predecir la velocidad del 85º percentil. Los resultados de 22 lugares que incluían curvas verticales y horizontales con limitada distancia visual se usaron para desarrollar ecuaciones de regresión para predecir la velocidad. Sin embargo, la única variable significativa encontrada fue el radio. Otros elementos geométricos que influyen en la velocidad incluyen el ancho de carril y banquina. Varios estudios que examinan su influencia sobre la velocidad podrían ser productivos en acrecienta el conocimiento actual sobre la coherencia de la velocidad. La distancia visual podría ser una característica medida en alguno de los estudios, según sea adecuado. Sobre la base de trabajos previos, el radio de la curva horizontal es un punto focal. DEFINICIÓN DE COHERENCIA Se consideró necesario desarrollar una recomendación para definir la coherencia de diseño porque no hay definición ampliamente reconocida en el campo del transporte. Las expectativas del conductor se basan en su experiencia en el pasado inmediato y en su carrera de conductor. La expectativa del conductor es adaptable, con modificaciones de esa expectativa basada en el tipo de vía y región. La definición recomendada para la coherencia de diseño es: Adecuación de las características geométricas y operacionales de la carretera a las expectativas de los conductores. Esta definición puede aplicarse a un amplio rango de condiciones (es decir, alineamiento horizontal e intersecciones) porque no se limita a una única medida o tipo de medida. Esta definición parece ser la más aplicable con respecto al uso de múltiples medidas de efectividad y varias situaciones. MÉTODO PARA DESARROLLAR REGLAS Las reglas comprenden: • Sección antecedente respecto de la naturaleza de la incoherencia; • Modelos o tablas necesarias para evaluar la incoherencia; • Niveles de advertencia, o sea, Advertencia Nivel 2 – menor gravedad, y Advertencia Nivel 1 – mayor gravedad; y • Probables tratamientos remediadores.
  15. 15. Coherencia del Diseño Geométrico 2/2 Resumen NCHRP 502 - FHWA Resumen y Traducción: franjusierra@arnet.com.ar Francisco Justo Sierra – Ingeniero Civil UBA Beccar, abril 2007
  16. 16. Coherencia del Diseño Geométrico 1/3 Resumen NCHRP 502 - FHWA Resumen y Traducción: franjusierra@arnet.com.ar Francisco Justo Sierra – Ingeniero Civil UBA Beccar, abril 2007 CAPÍTULO 3 INTERPRETACIÓN, VALORACIÓN, Y APLICACIONES El equipo investigador desarrolló la forma y estructura para el sistema experto propuesto sobre la coherencia de diseño. Basado en trabajos previamente informados en la bibliografía, se estableció un marco de referencia para ayudar al desarrollo de las reglas sobre coherencia de diseño. FORMA Y ESTRUCTURA DEL SISTEMA EXPERTO El equipo investigador desarrolló las bases para un sistema experto sobre coherencia de diseño, para suplementar el trabajo hecho por otros en el desarrollo del IHSDM de la FHWA. Para poner el propuesto sistema experto en perspectiva, se presenta una breve revisión del trabajo previamente desarrollado sobre la coherencia de diseño. El desarrollo de un sistema experto que expanda el límite de lo que se examina con respecto a la coherencia de diseño depende de la definición de “coherencia de diseño” y de la amplitud del sistema. En el pasado, los proyectos de investigación buscaron desarrollar programas para revisar la coherencia de diseño en forma cuantitativa (Messer, Mounce y Bracketts; Fitzpatrick y otros) o en forma cualitativa (Alexander y Lunenfeld). Dado que la búsqueda de una medida de efectividad fácilmente definida y examinada conduce a un procedimiento cuantitativamente basado, se prefirió un enfoque similar a los procedimientos de Messer, Mounce y Bracket, o Fitzpatrick y otros. Cada uno de estos procedimientos de coherencia de diseño se basa en factores fácilmente mensurables y, en ambos casos, se produce una sola medida para permitir la evaluación de la coherencia de un camino. Messer, Mounce, y Brackett Este procedimiento intenta calificar las características de la carretera por medio de curvas y tablas de laboratorio empíricamente desarrolladas; luego modifica las calificaciones usando factores basados en distancia visual, no-familiaridad del conductor, expectativa, viaje remanente, y velocidad del 85º percentil. Fitzpatrick y otros La FHWA aceptó esta medida basada en la velocidad como base para examinar la coherencia de diseño según el IHSDM. A lo largo del alineamiento se predicen las variaciones de velocidad y se exhiben advertencias si las variaciones son mayores que una cantidad establecida, respecto de la velocidad prevista en el segmento corriente arriba. La metodología se basa en la premisa ampliamente aceptada de que los conductores no esperan tener que lentificar cuando conducen sobre un segmento de camino, y que en los segmentos que muestran lentificación excesiva se espera un pobre comportamiento. Alexander y Lunenfeld La Guía Positiva provee una forma cualitativa para evaluar la coherencia de diseño de un camino mediante la evaluación de las necesidades de información y las violaciones de la expectativa.
  17. 17. 2/3 Coherencia del Diseño Geométrico Resumen NCHRP 502 - FHWA Resumen y Traducción: franjusierra@arnet.com.ar Francisco Justo Sierra – Ingeniero Civil UBA Beccar, abril 2007 ESTRUCTURA DEL SISTEMA El sistema experto propuesto se centra en reconocidos temas de coherencia. La decisión de incluir un tema particular se basó en el uso de medidas cuantificables de esos ítems y su influencia sobre el conductor. Al basar el sistema en medidas cuantitativas, más que calificativas, se lo puede incluir fácilmente en chequeos de diseños viales. En general, se investigaron los temas o intereses de coherencia de diseño si ellos: • Influyen en el comportamiento del conductor en una forma cuantificable; • Están bajo el control del proyectista; • Pueden determinarse mediante datos CADD o encuesta del usuario; y • No son chequeados por módulos de revisión existentes del IHSDM. Sobre la base del juicio ingenieril, se desarrollaron varios niveles generales de “disparadores” para juzgar la presencia o influencia de una incoherencia de diseño: • El índice de accidentes crece 5 % o más, • ∆ ≥ 5 km/h, o • Cambio posición carril ≥ 0.3 m También se consideró la carga de trabajo del conductor, en la forma de “La carga-de-trabajo crece X % o más”, pero el equipo investigador fue incapaz de determinar un disparador o medida específica satisfactoria. Se incluyó el uso de un “sistema” de chequeo para dar un chequeo cuando interese la ocurrencia de múltiples características en la proximidad. En cada caso, el nivel de disparador podría usarse como una ayuda respecto de si la incoherencia afectó el comportamiento o conducta del conductor; dado que un cambio de velocidad mayor que 5 km/h podría no determinar la aparición de una bandera a la vista del proyectista. En cambio, estos niveles son más bien una guía respecto de si un ítem podría considerarse para su inclusión en el sistema. Las reglas desarrolladas comprenden: 1. Reglas para identificar que hay un problema: • Identificar el asunto y su causa. • Asuntos cuantitativos probablemente cazados por otros sistemas de revisión. • Los ítems deben categorizarse y los ítems parecidos deben ponerse juntos. • Los ítems deben priorizarse. • Normalmente, los problemas sólo deben indicarse con una bandera si el defecto obvio empeora por otra condición. • Generalmente los asuntos deben estar en múltiples niveles, con expresión del nivel de interés provisto. • Juicio ingenieril y bibliografía disponible deben usarse para identificar los niveles de interés para proveer la mejor información disponible. 2. Donde haya problemas, identificar una solución adecuada. 3. Identificar factores complicados (p.e., la distancia visual es probablemente un factor común en muchos problemas y asuntos). Cada asunto de interés tiene un modelo que puede ser uno de los siguientes: • fórmula, algoritmo, etc., que conduzca a una escala. • modelo de ingeniería, tradicional, nuevo o diferente Las banderas (flags) pueden no requerir un cambio en el diseño, pero llaman la atención sobre el tema. Típicamente, los datos de entrada podrían estar disponibles en un sistema CADD, aunque en algunos temas puede requerirse una pregunta de su usuario para algunos temas (es decir, velocidad del 85º percentil). Cada ítem de incoherencia se desarrolla para incluir: • Naturaleza del problema; • Modelo aplicable; • Datos de entrada necesarios para CSD o usuario; • Valores umbral para comparar diseños; y • Retroalimientación para el usuario.
  18. 18. Coherencia del Diseño Geométrico 3/3 Resumen NCHRP 502 - FHWA Resumen y Traducción: franjusierra@arnet.com.ar Francisco Justo Sierra – Ingeniero Civil UBA Beccar, abril 2007 REGLAS 1. Reglas para Evaluar la Coherencia de Características Geométricas Relacionadas con la Sección Transversal Claramente, varios elementos de la sección transversal influyen en la seguridad (p.e., anchos de carril y banquina). Los cambios en tales elementos violan la expectativa de los conductores y aumentan el riesgo de choques. Las reglas siguientes podrían aplicarse para identificar incoherencias relacionadas con la sección transversal de caminos de dos-carriles para las condiciones siguientes: • Reducción de ancho de carril, • Reducción de ancho de banquina, • Caída de carril con acceso importante, y • Adición de acceso importante y carril. Otras reglas propuestas cubren las incoherencias de sección-transversal siguientes: • Distancia visual a reducción ancho carril, • Distancia visual a reducción ancho banquina, • Distancia visual a caída de carril,, • Distancia visual a adición carril, y • Carril de ascenso no llevado sobre la cresta de una curva vertical. 1.1 Reducción del Ancho de Carril Los carriles angostos se asocian a mayores salidas-desde-el-camino, choques frontales, refilones en sentido opuesto, y refilones en mismo sentido. Las reducciones en ancho de carril, asociadas con un incremento mayor que 5 % en riesgo de accidentes, se indican con banderas como incoherencias. 1.2 Reducción del Ancho de Banquina Las banquinas angostas se asocian a mayores salidas-desde-el-camino de un vehículo-solo. Las reducciones asociadas con más del 5 % de incremento en el riesgo de accidentes se indican con banderas como incoherencias. Los cambios en el ancho de calzada para acomodar las curvas horizontales según se describe en el Libro Verde de AASHTO no deben considerarse al evaluar la coherencia de cambios de ancho de banquinas. 1.3 Caída de Carril con Acceso Principal Las caídas de carril causan que los conductores cambien de carril. En estas zonas son más probables las maniobras erráticas, y es más probable que los conductores dejen el camino por error o emergencia. Dado que los vehículos que dejan el camino en un acceso lentifican o paran, los accesos no debieran ubicarse en o inmediatamente corriente abajo de las caídas de carril. 1.4 Acceso Principal y Adición de Carril La presencia de un acceso principal (alto- volumen) en la zona de una adición de carril puede asociarse con un incremento del riesgo de choque. La adición de carril es una maniobra puntual, y los conductores pueden no estar esperando una lentificación vehicular para entrar en un acceso inmediatamente antes de la introducción de un carril. 2. Regla para Evaluar la Coherencia de Características Geométricas Relacionadas con el Alineamiento Horizontal La regla siguiente podría aplicarse para identificar incoherencias relacionadas con el alineamiento horizontal en caminos de dos- carriles para la condición siguiente: 2.1 Curva Horizontal Cerrada con Amplias Banquinas En las curvas horizontales cerradas, los conductores necesitan conducir más lentamente, en tanto que las banquinas o carriles amplios dan un mensaje de incoherencia a los conductores. Las curvas horizontales cerradas podrían definirse sobre la base de la cantidad de reducción de velocidad que podrían causar, o por el radio estando por debajo de un conjunto de valores, tal como 800 o 250 m. Cuando un radio es de 800 m o más, las velocidades de operación en la curva son similares a las velocidades en largas rectas.
  19. 19. 4/3 Coherencia del Diseño Geométrico Resumen NCHRP 502 - FHWA Resumen y Traducción: franjusierra@arnet.com.ar Francisco Justo Sierra – Ingeniero Civil UBA Beccar, abril 2007 Las velocidades de operación en curvas de menos de 800 m disminuyen con la disminución de los radios y caen abruptamente cuando el radio es menor que 250 m. Los informes de la FHWA usan carriles de 3.6 m y banquinas de 1.8 m como la condición base o nominal. En consideración a la práctica de ensanchamiento del pavimento en las curvas horizontales para camiones, esta regla chequeará por cambios en el ancho de banquina entre la recta y la curva horizontal, en exceso de los valores listados en el Libro Verde. 3. Regla para Evaluar la Coherencia de Características Geométricas Relacionadas con el Alineamiento Vertical La regla siguiente podrá aplicarse para identificar incoherencias relacionadas con el alineamiento vertical en carreteras de dos- carriles para la condición siguiente: • Pendientes empinadas. 3.1 Bajadas Empinadas Los requerimientos del MUTCD para la señal Hill sugieren los criterios para cuándo usar la señal de bajada. 4. Reglas para Evaluar la Coherencia de Características Geométricas Relacionadas con los Cruces Ferroviarios A-Nivel La regla siguiente podría aplicarse para identificar incoherencias relacionadas con el alineamiento horizontal en las carreteras de dos-carriles para la condición: 4.1 Cruce Ferroviario A-Nivel con Intersección Próxima Los cruces ferroviarios a-nivel con intersecciones próximas son relativamente comunes. Si la intersección tiene control de tránsito que requiere detención en la rama de aproximación al cruce ferroviario, la intersección debe revisarse para determinar si la distancia visual de intersección es adecuada en las posiciones de vehículo detenido. Los cruces con espacio insuficiente para espera de los vehículos de diseño entre las intersecciones y el cruce ferroviario pueden enfrentar a los conductores con una difícil decisión de conducción: detenerse antes del cruce ferroviario, o detenerse en la intersección, bloqueando el cruce ferroviario. Debe disponerse de adecuada distancia visual en el punto donde el conductor debe detenerse. Sin espacio suficiente para el vehículo de diseño seleccionado, deben calcularse la distancia visual de intersección adecuada según los modelos de AASHTO para todos los movimientos permitidos desde el ramal de aproximación en cuestión, calculados hasta la línea de Pare del cruce ferroviario. 5. Reglas para Evaluar la Coherencia de Características Geométricas Relacionadas con Puentes Angostos Un puente angosto provee menos espacio de recuperación, con probabilidad de impactar con la barrera o los vehículos opuestos. Cuando la distancia visual es inadecuada, los conductores pueden llegar al puente a velocidades mayores que las que sentirían cómodas, dado el ancho del puente. Para puentes de un solo carril, la distancia visual debe ser adecuada como para que un conductor pueda detenerse antes de cruzar el puente. 6. Reglas para Evaluar la Coherencia de Características Geométricas Relacionadas con Accesos a Propiedad Las reglas siguientes podrían aplicarse para identificar incoherencias de diseño relacionadas con los accesos a propiedad: • Puntos de acceso o frecuencia de accesos – Diferencia de Velocidad; • Puntos de acceso o frecuencia de accesos – Probabilidad de Accidente; • Separación mínima entre accesos; y • Separación de accesos opuestos. 6.1 Puntos de Acceso o Frecuencia de Accesos – Diferencia de Velocidad Los accesos a propiedad ubicados a lo largo de una carretera de dos-carriles afectan
  20. 20. Coherencia del Diseño Geométrico 5/3 Resumen NCHRP 502 - FHWA Resumen y Traducción: franjusierra@arnet.com.ar Francisco Justo Sierra – Ingeniero Civil UBA Beccar, abril 2007 adversamente la operación del tránsito. Se producen conflictos entre el tránsito lento que gira en los accesos y el rápido directo del camino principal. Las diferencias de velocidades causan fricción en la corriente de tránsito y consecuentemente afectan las velocidades de viaje a lo largo de la carretera. Según la densidad de accesos, los conflictos pueden provocar choques. Actualmente, ningún modelo de predicción de velocidad considera el efecto de la densidad de accesos sobre la velocidad de operación. 6.2 Puntos de Acceso o Frecuencia de Accesos – Probabilidad de Accidente El panel de expertos consideró que el estudio noruego deducido del trabajo de Muskaug es el mejor disponible sobre los efectos de la densidad de accesos en caminos rurales de dos carriles. 6.3 Separación Mínima entre Accesos El objetivo de la administración de accesos es reducir la frecuencia de conflictos mediante la separación de zonas de conflictos adyacentes, y limitar el número de conflictos por unidad de longitud de la carretera. Se espera reducir la gravedad de los choques traseros dando más distancia de desaceleración y tiempo de percepción a los motoristas. En las zonas residenciales y rurales los volúmenes de tránsito son bajos, de modo que las distancias recomendadas son aplicables a accesos comerciales y de alto volumen. 6.4 Separación de Accesos Opuestos El objetivo de separar los accesos opuestos (accesos en lados opuestos del camino) es limitar el número de puntos de conflicto. La distancia de separación mejora las maniobras y puede aliviar la concentración de conflictos. Sin embargo, la separación de los accesos opuestos causará un incremento en el número de maniobras de giro y entrecruzamiento. Glennon recomienda una separación mínima entre accesos de 90 m. 7. Reglas para Evaluar la Coherencia de Características Geométricas Relacionadas con Distancia Visual La capacidad de un conductor de ver adelante es esencial para la segura y eficiente operación de un vehículo en el camino. Como mínimo, todos los caminos deben proveer adecuada distancia visual de detención, distancia necesaria para que un conductor por debajo de la media detenga con seguridad a un vehículo viajando a o cerca de la velocidad de diseño, antes de alcanzar un objeto estático en su trayectoria. Sin embargo, cuando los conductores tienen que tomar complejas o instantáneas decisiones porque la información es difícil de percibir, o se requiere una maniobra inesperada, se necesitan distancias visuales mayores que las recomendadas para detención. Las distancias visuales de decisión son sustancialmente mayores que la de detención y dan a los conductores márgenes de error y les dan suficiente visibilidad como para maniobrar sus vehículos en la misma o reducida velocidad, más que llegar a una detención completa. La disponibilidad de adecuada distancia visual de detención en todos los lugares del camino es chequeada por el Módulo Revisión de Normas del IHSDM. Estos procedimientos de coherencia de diseño se centran en las distancias visuales de detención y decisión en las aproximaciones a características claves de un camino. 7.1 DVDetención en las Aproximaciones a Características Viales Clave Las características claves en las cuales se aplican las reglas basadas en la DVDetención incluyen: • Zona escolar, • Caída de carril de adelantamiento/ascenso, • Puente angosto, • Reducción ancho carril, • Reducción ancho banquina, • Cruces ferroviarios a-nivel
  21. 21. 6/3 Coherencia del Diseño Geométrico Resumen NCHRP 502 - FHWA Resumen y Traducción: franjusierra@arnet.com.ar Francisco Justo Sierra – Ingeniero Civil UBA Beccar, abril 2007 8. Reglas para Evaluar las Coherencia de Características Geométricas Relacionadas con Demandas y Oportunidades de Adelantamiento 8.1 Carril de Ascenso Necesario, pero No Provisto La justificación general para la provisión de un carril de ascenso en una carretera de dos- carriles se indica en el Libro Verde de AASHTO. Deben cumplirse las condiciones siguientes: • Tránsito de subida superior a 200 vph; • Tránsito de subida de camiones > 20 vph; • Exista alguna de las condiciones: 1. Reducción de velocidad de camión típico pesado ≥ 15 km/h. 2. Nivel-de-servicio E o F. 3. Reducción de dos o más NdS al moverse desde la aproximación hasta la pendiente. Las condiciones 1 y 2 pueden determinarse fácilmente por los datos disponibles, o por una encuesta a los usuarios. La condición 3 es más complicada porque deben evaluarse el perfil de velocidad del camión y el NdS de la aproximación y de la pendiente. 8.2 Carril de Ascenso No Llevado Sobre la Cresta Los carriles de ascenso son más efectivos y presumiblemente más seguros donde se llevado sobre la cresta de una subida y la caída de carril ocurra en la bajada siguiente. Esto permite a los camiones pesados recuperar algo de la velocidad perdida antes de convergir con el tránsito más rápido. Como regla general, se recomienda que el comienzo de la caída de carril se ubique por lo menos 300 m corriente-abajo de la cresta. Deseablemente debiera proveerse distancia visual de detención hasta el comienzo de la caída de carril. 8.3 Insuficientes Oportunidades de Adelantamiento Una probable incoherencia relacionada con la demanda de adelantamiento en una carretera de dos-carriles es simplemente la falta o insuficiencia de oportunidades de adelantamiento dado los volúmenes de tránsito y la demanda de adelantamiento de la vía. Esto podría realizarse mediante un completo análisis de NdS del camino usando los procedimientos del Manual de Capacidad de Caminos (HCM), y determinando si el NdS de diseño seleccionado para el usuario puede satisfacerse para la hora pico del año de diseño. Sin embargo, este enfoque podría requerir la programación de los procedimientos relativamente complejos del HCM como parte de un sistema experto. Puede implementarse una regla más simple sobre la base de un procedimiento desarrollado en Canadá. 8.4 Carril de Adelantamiento Muy Corto Normalmente, los carriles de adelantamiento no deben ser más cortos que 0.3 km, sin incluir los abocinamientos de entrada y salida en el carril de adelantamiento. A menudo, los carriles más cortos no dan oportunidad de adelantamiento. 8.5 Carril de Adelantamiento Muy Largo Los carriles de adelantamiento se usan más en la parte inicial. La parte usada eficientemente para maniobras de adelantamiento crece con el crecimiento del volumen de tránsito. Si un carril de adelantamiento se vuelve muy largo, podría ser más operacionalmente eficiente terminar el carril de ascenso, y proveer alguna otra distancia corriente-abajo. 8.6 Carril de Adelantamiento o Ascenso – Adición de Canales de Vehículos Lentos en el Carril Izquierdo Un carril de adelantamiento o ascenso funciona más eficientemente si la geometría del carril adicional alienta a los vehículos más lentos a entrar en el carril derecho. Por contraste, si la geometría alienta a todos los vehículos, incluyendo los más lentos, a entrar en el carril izquierdo, los conductores de los vehículos más lentos pueden ser reacios a moverse hacia la derecha y,
  22. 22. Coherencia del Diseño Geométrico 7/3 Resumen NCHRP 502 - FHWA Resumen y Traducción: franjusierra@arnet.com.ar Francisco Justo Sierra – Ingeniero Civil UBA Beccar, abril 2007 consecuentemente, los conductores de los vehículos más veloces pueden ser incapaces de adelantarse. Esto puede resultar en pequeña ganancia en la eficiencia operacional del carril de adelantamiento o ascenso, y puede alentar el comportamiento irracional del conductor que podría conducir a accidentes. 9. Regla para Evaluar la Frecuencia de Decisiones en Segmentos de Caminos 9.1 Frecuencia de Decisiones en Segmentos de Caminos El propósito de la regla de frecuencia de decisión en segmentos de camino es llamar la atención a segmentos de camino relativamente cortos que contienen características geométricas y de control de tránsito que requieren la toma de múltiples decisiones por parte de los conductores. Se consideran los elementos de diseño o control de tránsito siguientes: • Intersección; Acceso Principal; • Cruce ferroviario a-nivel; Principio o fin de una curva horizontal con radio menor que 800 m; • Curva vertical con DVD disponible menor que la dada por el Libro Verde para una velocidad de diseño de 20 km/h menor que la velocidad de operación del camino: • Zona escolar; • Puente angosto (ancho cordón-a-cordón menor que el ancho del acceso, incluyendo banquina pavimentada); • Cambio de límite de velocidad señalizada; • Adición de carril • Caída de carril; • Reducción ancho carril ≥ 0.6 m; y • Reducción ancho banquina ≥ 1.2 m. NECESIDAD DE DATOS PARA REGLAS DE COHERENCIA DE DISEÑO Los datos necesarios para evaluar un diseño vial usando las reglas de coherencia de diseño comprenden información fácilmente disponible para el proyectista. Sin embargo, en algunos casos, para evaluar alineamientos antiguos, puede ser necesario obtener información adicional. La información de tránsito, tal como la velocidad de operación del 85º percentil, puede obtenerse para evaluar alineamientos antiguos. Tal velocidad se obtiene por medio de mediciones de campo de alineamientos existentes, o se estima por medio de modelos de velocidad o comparaciones con caminos comparables. Los datos necesarios para varios elementos son: • Reglas de Distancia Visual o Alineamiento vial y progresivas del eje o Progresiva principio y fin zonas escolares o Progresiva y sentido viaje de caídas de carril de adelantamiento/ascenso o Progresiva extremos de puentes angostos o Ancho carril y progresivas de puntos de cambio o Ancho de banquina y progresivas punto de cambio o Progresivas de cruces ferroviarios a-nivel o Real o estimada velocidad de operación del 85º percentil o Progresivas de accesos principales o Distancia visual visible • Reglas de Alineamiento Horizontal o Predicciones de velocidad o Ubicación de curvas horizontales o Ancho banquina en recta y en curva horizontal • Reglas de Alineamiento Vertical o Porcentaje pendiente bajada o Longitud pendiente bajada o Bajada media de bajada calculada para segmento con varias pendientes • Reglas de Acceso o Alineamiento y progresivas eje
  23. 23. 8/3 Coherencia del Diseño Geométrico Resumen NCHRP 502 - FHWA Resumen y Traducción: franjusierra@arnet.com.ar Francisco Justo Sierra – Ingeniero Civil UBA Beccar, abril 2007 o Ancho carril o Ancho banquina o Ubicaciones accesos mediante progresivas y lado • Demandas y Oportunidades de Adelantamiento o Alineamiento vial y progresivas eje o Progresivas y sentidos de viaje de principios y fines de carriles adelantamiento/ascenso o Ancho carril y progresivas puntos de cambio o Ancho banquina y progresivas de puntos de cambio o Valores distancia visual adelantamiento por partes del camino fuera de los carriles adelantamiento/ascenso o Porcentaje zonas no- adelantamiento en partes del camino fuera de carriles adelantamiento/ascenso, o progresivas de principios y fines de zonas no-adelantamiento o Volumen tránsito subida o Volumen tránsito subida camiones o Relación peso/potencia de camión típico usado para análisis • Sección Transversal o TMD (vpd) para año diseño o Ancho carriles por sección, incluyendo progresivas de cambios de ancho o Ancho banquinas por sección, incluyendo progresivas para cambios de ancho o Progresivas principio y fin zona transición caída carril o Progresivas principio y fin transiciones principio y fin transiciones de adición carril o Ubicación de accesos principales • Frecuencia de Decisión o Alineamiento y progresivas eje o Progresivas intersecciones a- nivel o Progresivas de accesos principales o Progresivas y sentidos de viaje para principios y fines de carriles adelantamiento/ascenso o Progresivas de principio y fin de zonas escolares o Progresivas de extremos de puentes angostos o Progresivas de cruces ferroviarios a-nivel o Ancho de carril y progresivas de puntos de cambio o Ancho de banquina y progresivas de puntos de cambio o Progresivas de cambios en límites de velocidad señalizados • Puentes Angostos o Ancho puente o Ancho carril aproximación o Distancia visual disponible o Velocidad 85º percentil en la aproximación o TMD (vpd) del año diseño • Cruces Ferroviarios A-Nivel o Vehículo diseño o Progresivas ubicación cruces ferroviarios a-nivel o Progresiva línea Pare en intersección o Progresiva de línea Pare en cruce ferroviario a-nivel o Distancia visual disponible desde línea Pare en cruce ferroviario a-nivel o Distancia visual detención calculada según AASHTO para acceso con condición Pare o movimientos de giro permitidos para aproximaciones directas según sea adecuado para el ramal de aproximación que deja el cruce ferroviario.
  24. 24. Coherencia del Diseño Geométrico 1/4 Resumen NCHRP 502 - FHWA Resumen y Traducción: franjusierra@arnet.com.ar Francisco Justo Sierra – Ingeniero Civil UBA Beccar, abril 2007 CAPÍTULO 4 CONCLUSIONES E INVESTIGACIÓN SUGERIDA Las conclusiones principales de la investigación son las reglas desarrolladas. Las reglas cubren las áreas específicas siguientes: • Sección transversal, • Alineamiento horizontal, • Alineamiento vertical, • Cruces ferroviarios a-nivel, • Puentes angostos, • Accesos a propiedad, • Distancia visual prevista, • Carriles de ascenso y adelantamiento, y • Frecuencia de decisiones. Cada una de las reglas propuestas se presentó en el Capítulo 3. Abajo se provee una breve revisión de su aplicabilidad a caminos multicarriles. Finalmente, se proveen recomendaciones para cambios en el Libro Verde de AASHTO. EVALUACIÓN DE LA APLICABILIDAD Y TRANSFERIBILIDAD A CAMINOS MULTICARRILES La caída y adición de carril con acceso principal podría implementarse en caminos multicarriles. Dados los típicos mayores volúmenes de tránsito asociados con los caminos multicarriles, estas reglas podrían beneficiar mucho en realizar la seguridad en estas vías. Por supuesto, podrían no ser adecuadas para vías con control de acceso que no tienen accesos sobre la carretera. Alineamiento Horizontal En principio, la regla de curva horizontal cerrada y banquina ancha es aplicable a caminos multicarriles, pero las ecuaciones subyacentes de predicción de velocidad y las relaciones de seguridad se basan en investigación realizada en caminos rurales de dos-carriles. Para soportar totalmente la regla, tendría que realizarse una investigación para examinar las relaciones de velocidad y las relaciones de seguridad en esa clase de caminos. Es improbable que muchos caminos multicarriles exhiban curvatura horizontal cerrada y asociados cambios de velocidad, como se ven en los caminos de dos-carriles. Se prevé que la relación general de seguridad asociada con ancho de banquina sea similar, aunque esta magnitud es probable que difiera algo. Para ser aplicable a caminos multicarriles tendría que modificarse la regla. Los modelos subyacentes de predicción de velocidad y seguridad en caminos de dos- carriles tendrían que establecerse mediante investigación adicional. Sección Transversal Las reglas de sección-transversal caen en dos grupos: cambios en el ancho de la sección (carril y banquina) y adición o caída de carril en un acceso principal. Ambos grupos de reglas son aptas para usar en caminos multicarriles. Las reglas de cambio de ancho de carril y de banquina son adecuadas para usar en caminos multicarriles, aunque las relaciones de seguridad no se han desarrollado. La modificación de los factores de accidentes por ancho de carril y de banquina Actualmente no se dispone de relaciones de seguridad que soporten las reglas de cambio de ancho de carril y banquina para usar en caminos multicarriles. Alineamiento Vertical La regla de bajadas empinadas podría aplicarse fácilmente en caminos multicarriles. Sin embargo, la probabilidad de alcanzar del nivel de alarma es menor, debido a las normas de diseño más altas, generalmente en uso en vías multicarriles. Cruces Ferroviarios A-Nivel La regla de cruces ferroviarios a-nivel con intersección cercana podría aplicarse fácilmente a caminos multicarriles. Aunque tales cruces son poco comunes en caminos multicarriles.
  25. 25. 2/4 Coherencia del Diseño Geométrico Resumen NCHRP 502 – FHWA Resumen y Traducción: franjusierra@arnet.com.ar Francisco Justo Sierra – Ingeniero Civil UBA Beccar, abril 2007 Puentes Angostos Se espera que la regla de puentes angostos sea aplicable a caminos multicarriles, después de evaluar los efectos de reducciones en ancho de banquina sobre las velocidades y la modificación de los modelos provistos en la regla presente. Sistema La regla de frecuencia de decisiones en segmentos viales podría aplicarse fácilmente a caminos multicarriles. Podría esperarse que algunos de los factores fueran menos comunes en estos tipos de caminos. Carriles de Ascenso y Adelantamiento Probablemente, las reglas asociadas con los carriles de ascenso y adelantamiento podrían no ser adecuadas para caminos multicarriles, porque la introducción de carriles adicionales para estos propósitos no es común en caminos multicarriles. Accesos Las reglas respecto de los accesos debieran tener que modificarse para ser aplicables a caminos multicarriles. La regla de puntos de acceso o frecuencia de accesos depende de las relaciones de velocidad y seguridad de los caminos de dos- carriles, y no serían adecuadas para caminos multicarriles. Distancia Visual Las reglas respecto de distancias visuales de detención y decisión son fácilmente aplicables a caminos multicarriles. CAMBIOS RECOMENDADOS AL LIBRO VERDE DE AASTHO Sobre la base de los hallazgos de esta investigación, se recomiendan varios cambios al Libro Verde de AASHTO. Se recomienda dar una definición de coherencia de diseño, y que la sección revisión de diseño se suplemente con respecto al uso de las metodologías de coherencia. Coherencia de Design [Insertar 5º párrafo p.53] La coherencia de diseño es la adecuación o conformación de las características geométricas y operacionales de una carretera a las expectativas de los conductores. Las medidas que se han usado para evaluar la coherencia de diseño son cambios en la prevista velocidad de operación del 85º percentil, manejo de la información del conductor, sobrecarga de de trabajo del conductor, cambios en la prevista seguridad vial, y posicionamiento en el carril. La coherencia con respecto a estas medidas puede ayudar a asegurar que los diseños viales se desarrollan para minimizar la probabilidad de error del conductor. Evaluación de Diseño [Insertar 5º párrafo p.57] Los diseños viales pueden evaluarse por probables incoherencias con respecto a la velocidad de operación del 85º percentil. La FHWA desarrolló una herramienta que puede usarse para predecir dónde grandes cambios en la V85º pueden ocurrir en caminos rurales de dos-carriles: IHSDM. Los proyectistas también pueden usar las reglas de coherencia del NCHRP 502.
  26. 26. Coherencia del Diseño Geométrico 3/4 Resumen NCHRP 502 - FHWA Resumen y Traducción: franjusierra@arnet.com.ar Francisco Justo Sierra – Ingeniero Civil UBA Beccar, abril 2007 REFERENCIAS Homburger, W.S., and Kell, J.H., Fundamentals of Traffic Engineering, 12th Ed. Institute of Transportation Studies, University of California at Berkeley (1989). Alexander, G.J., and Lunenfeld, H., Driver Expectancy in Highway Design and Traffic Operations. U.S. Department of Transportation, Federal Highway Administration, Washington, D.C. (April 1986) pp. 37- 39. Sanders, A.F., "Expectancy: Application and Measurement." Acta Psycholigica, North-Holland Publishing Co., Amsterdam (April 1966) pp. 293-313. Ellis, N. C., Driver Expectancy: Definition for Design, Texas Transportation Institute, Texas A&M University, College Station, Texas (June 1972). Barnett, J., "Safe Friction Factors and Superelevation Design." Sixteenth Annual Meeting Highway Research Board, National Research Council, Washington, D.C., Proceedings (1936) pp. 69-80. American Association of State Highway and Transportation Officials, A Policy on Geometric Design of Highways and Streets. American Association of State Highway and Transportation Officials: Washington, D.C. (2001) 905 pp. Fitzpatrick, K., Elefteriadou, L., Harwood, D., Collins, J., McFadden, J., Anderson, I.B., Krammes, R.A., Irizarry, N., Parma, K., Bauer, K., and Passetti, K., "Speed Prediction for Two-Lane Rural Highways." Report FHWA-RD-99-171, Federal Highway Administration, Washington, D.C. (2000) 202 pp. Accessed March 2003. http://www.tfhrc.gov/safety/ihsdm/pdfs/ 99-171.pdf Messer, C.J., Mounce, J.M., and Brackett, R.Q., "Methodology for Evaluating Geometric Design Consistency, Vol. III." Report FHWA-RD-81-036 (May 1979) 36 pp. Fitzpatrick, K., Wooldridge, M.D., Tsimhoni, O., Collins, J., Green, P., Bauer, K., Parma, K., Koppa, R., Harwood, D., Anderson, I.B., Krammes, R.A., and Poggioli, B., "Alternative Design Consistency Rating Methods for Two-Lane Rural Highways." Report FHWA-RD-99-172 (2000) 146 pp. Accessed March 2003. http://www.tfhrc.gov/safety/ihsdm/ pdfs/99-172.pdf 10. Krammes, R. A., and Glascock, S. W., "Geometric Inconsistencies and Accident Experience on Two- Lane Rural Highways." Transportation Research Record 1356 (1992) pp. 1-10. Wooldridge, M. D., "Design Consistency and Driver Error." Transportation Research Record 1445 1994) pp. 148-155. Harwood, D. W., Council, F.M., Hauer, E., Hughes, W.E., and Vogt, A., "Prediction of the Expected Safety Performance of Rural Two-Lane Highways." FHWA-RD-99-207, FHWA, Washington, D.C. (September 2000) 188 pp. Ivey, D.L., Olson, R.M., Walton, N.E., Weaver, G.D., and Whitehurst Furr, L., "Safety at Narrow Bridge Sites." NCHRP Report 203, Transportation Research Board, National Research Council, Washington, D.C. (1979) 63 pp. Highway Capacity Manual 2000, Transportation Research Board, National Research Council, Washington, D.C. (2000).
  27. 27. 4/4 Coherencia del Diseño Geométrico Resumen NCHRP 502 – FHWA Resumen y Traducción: franjusierra@arnet.com.ar Francisco Justo Sierra – Ingeniero Civil UBA Beccar, abril 2007 Gluck, J., Levinson, H. S., and Stover,V., "Impacts of Access Management Techniques." NCHRP Report 420, Transportation Research Board, National Research Council, Washington, D.C. (1999) 163 p. Muskaug, R., "Accident Rates on National Roads." Institute of Transport Economics, Oslo, Norway (1985). Glennon, J.C., Valenta, J.J., Thorson, B.A., and Azzeh, J.A., "Technical Guidelines for the Control of Direct Access to Arte rial Highways," Report No. FHWA-RD-76-87, Federal Highway Administration, U.S. Department of Transportation, Washington, D.C. (August 1975). Harwood, D.W., Antonucci, N.D., Neuman, T.R., Potts, I.B., Kindler, C.E., and Wood, R.M., "Interactive Diagnostic Review Module Knowledge Base Report." Federal Highway Administration, U.S. Department of Transportation, Washington, D.C. (February 2002). Allen, R.W., Harwood, D.W., Christos, J.P., and Glauz, W.D., "The Capability and Enhancement of VDANL and TWOPAS for Analyzing Vehicle Performance on Upgrades and Downgrades within IHSDM." Report No. FHWA-RD-00-078, Federal Highway Administration, Washington, D.C. (January 2000) 130 pp. Harwood, D.W., and Hoba, C.J., "Low-Cost Methods for Improving Traffic Operations on Two-Lane Roads." Report No. FHWA-IP-87-2, Federal Highway Administration, Washington, D.C. (January 1987). Werner, A., and Morrall, J.F., "A Unified Traffic Flow Theory Model for Two-Lane Rural Highways." Transportation Forum, Vol. 1, No. 3 (1985).
  28. 28. Coherencia del Diseño Geométrico 1/5 Resumen NCHRP 502 - FHWA Resumen y Traducción: franjusierra@arnet.com.ar Francisco Justo Sierra – Ingeniero Civil UBA Beccar, abril 2007 APÉNDICE A REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA ASPECTOS FUNDAMENTALES: COHERENCIA Y EXPECTATIVA La coherencia tiene un tremendo efecto sobre el aprendizaje y el comportamiento. Un objetivo frecuente del entrenamiento para las tareas de la conducción es desarrollar compor- tamientos “automáticos”, que puedan conducir a mejorar el desempeño. Una revisión de las circunstancias que rodean el desarrollo del comportamiento automático es útil al desarrollar una comprensión de la in- fluencia de la coherencia. Significativa investigación psicológica se ha centrado en el aprendizaje y la respues- ta, clarificando grandemente la comprensión de cómo los individuos responden a estímulos bajo diferentes condiciones de respuesta. Usando un ejemplo de una salida de autopista y la línea de borde exterior, si un conductor intenta permanecer en el carril y está monito- reando el borde como ayuda, el giro de la línea de borde para seguir una salida desde el ca- mino puede ser problemático en la zona de la salida. La línea de borde cambió de ser un “target” para ser un “distractor”. La práctica de proveer una línea de borde cortada a través de las salidas mejora parcialmente este efecto. Mapeo Coherente Versus Mapeo Variable El mapeo coherente (MC) ocurre cuan- do los ítems target son siempre targets, y nun- ca funcionan como distractores; el mapeo va- riable (MV) ocurre cuando a veces los ítems target funcionan como distractores. En un trabajo, Shiffrin y Schneider compararon el comportamiento bajo las dos condiciones de prueba y hallaron diferencias fundamentales en las respuestas. Después de altos períodos de entrenamiento, las respues- tas a condiciones VM estuvieron muy afecta- das por la carga, y generalmente se considera- ron difíciles. Contrariamente, las respuestas a las condiciones MC no fueron afectadas por la carga, y se realizaron fácilmente. Fisk y Schneider examinaron el efecto de grados de coherencia en una serie de estu- dios. Variando el grado de coherencia y luego comparando el comportamiento, concluyeron que "a mayor coherencia durante el entrena- miento, mejor el comportamiento en condicio- nes de tareas duales.” No se encontraron los beneficios de la práctica hasta después de varios cientos de pruebas. Estos resultados sugieren que los beneficios generalmente asociados con el pro- cesamiento automático (incluyendo mayor ve- locidad, procesamiento paralelo, comporta- miento a esfuerzo menor) deben ocurrir en procesos asociados con un alto grado de cohe- rencia, más que sólo coherentes. Una consideración en coherencia es si ella está localizada en un juego específico de estímulos o si la coherencia está contenida por las relaciones entre los estímulos. Esto es, si las relaciones a través de los estímulos per- manecen constantes, los mejoramientos en el comportamiento debidos a mapeo coherente pueden todavía observarse. Otro elemento de conducción cae en la tarea de ser realizada. Frecuentemente las tareas múltiples se realizan simultáneamente. El conductor gira en un cambio de semáforo, observa por tránsito conflictivo, acelera alrede- dor de otro vehículo, y completa el movimiento de giro. En un estudio que revisó el comportamiento en situaciones de tarea dual, Fisk y Lloyd encon- traron que los efectos de la coherencia fueron aun más exagerados. Mediante la reducción de la tarea por la automatización de subtareas, el comportamiento mejora. La revisión de estos estudios aclara que la coherencia en aprender y responder a estímulos en maneras coherentes es mejorada grandemente. El grado de mejoramiento de- pende pesadamente del grado de coherencia presente en el ambiente de aprendizaje y ope- ración. En elementos tales como interseccio- nes, donde la búsqueda visual y a veces ac- ciones complejas son críticas para operar con seguridad un vehículo, es importante que las respuestas coherentemente mapeadas se aprendan y luego los diseños complementen las respuestas aprendidas usadas.
  29. 29. 2/5 Coherencia del Diseño Geométrico Resumen NCHRP 502 – FHWA Resumen y Traducción: franjusierra@arnet.com.ar Francisco Justo Sierra – Ingeniero Civil UBA Beccar, abril 2007 Debido a que el desarrollo de respues- tas automáticas toma cientos de repeticiones, debe entenderse que el entrenamiento final de los conductores tiene lugar en la red vial mien- tras conducen. El grado de coherencia en la red vial puede llevarlo al desarrollo de comportamientos au- tomáticos, adecuados, o puede conducirlo a operaciones más proclives a error, por incohe- rencias del diseño. ENFOQUE DE LA VELOCIDAD DE DISEÑO Uno de los elementos unificadores del diseño vial es el concepto de "velocidad de diseño." La velocidad de diseño se usa para determinar las características de varios elementos del camino. Usando una característica simple para determinar los valores de varios criterios que afectan los elementos de diseño del camino, teóricamente los elementos básicos podrían hacerse coherentes con las necesidades del motorista. En 1936, la definición de Barnett fue “la máxima velocidad razonablemente uniforme que podría adoptar el grupo de conducción más veloz de operadores vehiculares, una vez alejado de zonas urbanas”. El concepto de velocidad de diseño supone que las curvas cumplen o superan los criterios para la velocidad de diseño seleccionada. Ori- ginalmente, el concepto de velocidad de dise- ño tuvo dos principios fundamentales: • Todas las curvas a lo largo de un alinea- miento deben diseñarse para la misma ve- locidad. • La velocidad de diseño debe reflejar la ve- locidad uniforme a la cual un alto porcenta- je de conductores desea operar. Como se aplicó en los EUA, el concep- to de velocidad presume que un diseño será coherente si las características individuales del alineamiento comporten la misma o velocida- des de diseño similares. El creciente interés con ambos principios fun- damentales se desarrolló debido a las diferen- cias en el diseño de las curvas a lo largo de una ruta, y el aumento en las velocidades de operación que exceden la velocidad de diseño. Estos dos temas entran en conflicto con la ba- se fundamental del concepto de velocidad de diseño. Otro interés con el enfoque de la velo- cidad de diseño es que los valores usados para determinar la geometría son mínimos para el factor de seguridad dado, pero AASH- TO recomienda usar valores más altos, siem- pre que “tales mejoramientos puedan proveer- se como parte de un diseño económico”. Así, características diferentes pueden tener diferentes diseños mínimos. Esta incoherencia en la filosofía de diseño puede violar a las ex- pectativas de los conductores. Los conducto- res pueden presumir una velocidad de opera- ción segura sobre la base de las característi- cas del alineamiento previo, las cuales pueden ser más altas que para la velocidad de diseño del camino, resultando en mayores fluctuacio- nes de la velocidad. Leisch y Leisch concluyeron que el concepto de velocidad de diseño no garantiza la coherencia del alineamiento debido a la va- riación de velocidad de operación para veloci- dades de diseño menores que 90 km/h. El Libro Verde anota: Las características aisladas diseñadas para velocidades mayores no alentarían necesaria- mente a los conductores a elevar la velocidad, aunque sí podría una sucesión de tales carac- terísticas. En tales casos, toda la sección de carretera debe diseñarse para una velocidad mayor. También es probable que una longitud sustan- cial de recta entre secciones de alineamiento curvilíneo aliente operar a mayor velocidad. En tales casos, debe seleccionarse una velocidad de diseño mayor para todas las características, particularmente distancia visual en las curvas convexas y a través del interior de las curvas horizontales. Una de las críticas de McLean sobre el concepto de velocidad de diseño es que se usó como un medio de diseñar las curvas hori- zontales y verticales, y que la velocidad de diseño no tiene “ningún significado real con respecto a los segmentos rectos largos”. Krammes y Glascock apoyan la crítica de McLean y citan a la recta como una de las limitaciones del concepto de la velocidad de diseño:
  30. 30. Coherencia del Diseño Geométrico 3/5 Resumen NCHRP 502 - FHWA Resumen y Traducción: franjusierra@arnet.com.ar Francisco Justo Sierra – Ingeniero Civil UBA Beccar, abril 2007 "La velocidad de diseño se aplica sólo a las curvas horizontales y verticales, no a las rectas que conectan tales curvas". Los asuntos de coherencia se desarrollan cuando largas rectas permiten a los conducto- res alcanzar sus velocidades deseadas, pero la velocidad resultante es excesiva con rela- ción a la velocidad de diseño de la curva si- guiente. Leisch y Leisch citan varios problemas con la filosofía de la velocidad de diseño, pero reconocen el amplio uso del concepto. Ellos desarrollaron un chequeo de la coheren- cia a incorporar en el procedimiento de la velo- cidad de diseño, para representar “la probable velocidad de operación determinada por el diseño, y la correlación de las características físicas de la carretera. En su forma más pura, recomendaron un cam- bio máximo de 15 km/h en la velocidad de di- seño entre características, y las características que no cumplen tal criterio se consideran inco- herentes. Consideraron también las diferencias de velo- cidades entre vehículos de pasajeros y camio- nes, pero estas recomendaciones se basan en velocidades de operación, más que en la velo- cidad de diseño. Para seleccionar la velocidad de diseño se usaron los factores de clasificación funcional, rural versus urbano, y topografía; límite de ve- locidad legal, límite de velocidad legal más un valor de 8 a 16 km/h, volumen previsto, veloci- dad de operación prevista, desarrollo, costos, y coherencia; y velocidad de operación prevista, y bucles de retroalimientación. La mayoría de los estados usan la clasificación funcional, con límite de velocidad legal. Una preocupación con el uso de la velocidad límite legal es que no refleja una gran propor- ción de conductores. ELEMENTOS DEL DISEÑO VIAL Varios factores influyen en el diseño vial, incluyendo velocidad de diseño, distancia visual, elementos del alineamiento horizontal y vertical, características de la sección transver- sal, y diseño de intersección. Distancia Visual La distancia visual -la longitud de cami- no adelanta visible al conducto-, permite a los conductores ajustar los controles para hacer movimientos seguros y evitar posibles obstruc- ciones. La distancia visual debe determinarse durante las visitas de campo, porque la vegetación, señales, vehículos descompuestos, u otros obstáculos pueden interferir la distancia visual disponible. Poca investigación se ha hecho para relacionar distancia visual con coherencia, aunque la dis- tancia visual es un elemento clave en el diseño geométrico. Curvatura Horizontal Los desafíos surgen al desarrollar las prácticas de la coherencia de diseño para la definición de incoherentes curvas horizontales. Desde la perspectiva del camino individua, si todo un camino se desarrolla en terreno mon- tañoso, entonces los conductores deben espe- rar curvas de pequeños radios horizontales y una reducción de la velocidad debe correspon- der a la topografía. En este escenario, una curva de radio horizon- tal grande puede considerarse incoherente porque tiene una velocidad de diseño en exce- so respecto de otras curvas horizontales. Esta curva horizontal puede dar a los conductores una falsa sensación de seguridad al acercarse a la siguiente curva horizontal. Siendo todo igual, un camino con curvas hori- zontales similares tendría un menor índice de choques por km, que un camino con grandes fluctuaciones en los radios de curva. Históricamente, el elemento de diseño geométrico más crítico que influye en el com- portamiento del conductor y posee el mayor potencial de choques es la curva horizontal. La investigación previa de las operaciones y seguridad en caminos rurales de dos carriles concluyó que las curvas horizontales cuya ve- locidad de diseño es menor que la deseada por el conductor exhibe incoherencias de velo- cidad que incrementan la probabilidad de cho- ques. Varios factores se asocian con la mayor fre- cuencia de choques en las curvas horizontales: • distancia visual restringida, • desatención del conductor, • errores de estimación de velocidad, y
  31. 31. 4/5 Coherencia del Diseño Geométrico Resumen NCHRP 502 – FHWA Resumen y Traducción: franjusierra@arnet.com.ar Francisco Justo Sierra – Ingeniero Civil UBA Beccar, abril 2007 • cruces de la línea central. Estos son ejemplos típicos de cómo los conductores pueden reaccionar inadecuada- mente a cambios en el alineamiento. Las cur- vas horizontales tienen una alta probabilidad de incoherencia debido a los varios procedi- mientos de diseño, y a la complejidad de con- trolar y guiar en una curva horizontal. Típicamente, en las curvas horizontales los índices de choques son 1.5 a 4 veces más altos que en las rectas. Para determinar el radio aceptable de curva se usa la familiar fórmula para las condi- ciones dadas, pero varios proyectos de inves- tigación muestran que las velocidades en las curvas horizontales pueden superar la veloci- dad de diseño de una curva de camino rural de dos carriles si la velocidad de diseño es menor que 90 km/h. Estos hallazgos sugieren que el con- cepto de velocidad de diseño, en su forma ac- tual, no trata totalmente la percepción del con- ductor de las curvas de radios más pequeños. En general, las curvas de radio pequeño violan las expectativas a priori de los conductores. Adicionalmente, su una curva de radio peque- ño se ubica entre curvas de radios más gran- des, la curva violará la expectativa ad hoc del conductor. La fricción lateral se especifica para la seguridad y/o comodidad del conductor. Cuan- do la fricción lateral supere los límites, crecerá el esfuerzo sobre el volante de dirección para evitar invasiones de carril, resultando incómo- das situaciones de conducción, y una probable reducción de la velocidad. McLean establece que la fricción lateral es fundamental para el diseño de la curva, pero que los “valores de diseño deben basarse en una evaluación realista del comportamiento del conductor y la tolerancia de comodidad de los conductores modernos". Así, el concepto de la velocidad de diseño que aplica el peralte y la fricción lateral, generalmente fue aceptable para velocidades de diseño superiores a 100 km/h, pero para curvas de menor velocidad el comportamiento del conductor es “completa- mente variable con la suposición subyacente en el concepto de la velocidad de diseño.” El peralte es una característica geomé- trica usada para reducir la demanda de fricción lateral mediante el contrabalanceo de una par- te de la aceleración centrífuga encontrada por los conductores. Los procedimientos de diseño de AASHTO suponen que la suma de la fricción y el peralte iguala la aceleración centrífuga. El actual concepto de la real velocidad de di- seño permite diferentes valores máximos del peralte para curvas de radios similares. Krammes y Garnham consideraron las diferentes normas de peralte en los EUA. El rango de índices máximos de peralte resultó en razón de climas variados, pero aun estas diferencias pueden resultar en un diseño simi- lar con velocidades de diseño vastamente dife- rentes. Taragin encontró que el “peralte según se usa normalmente -sin considerar la agude- za de la curva- no tiene ninguna relación con el porcentaje de vehículos que exceden la veloci- dad segura, basada en la curvatura y el peral- te”, pero hay una estrecha correlación entre el “peralte por pie de grado de curvatura y el por- centaje de vehículos que exceden la velocidad de diseño calculada segura sobre la base de la curvatura y peralte”. Kanellaidis sugirió que “el uso de la velocidad de diseño para determinar los elementos geo- métricos individuales como el valor del peralte debe reevaluarse y reemplazarse por paráme- tros de la velocidad de operación”. Coherencia del Alineamiento Horizontal El objetivo al proveer alineamiento hori- zontal deseable es proveer elementos que sean coherentes con lo que los conductores esperan, basados en su experiencia en cami- nos similares y en secciones previas de un camino particular. En el alineamiento horizontal deben evitarse grandes diferencias y abruptos cambios de modo que la carga de trabajo no sea excesiva. A menudo, los cambios significativos en los requerimientos de carga de trabajo del conduc- tor conducen a accidentes. Por razones de seguridad, el alineamiento horizontal debe ser coherente en términos de distancias visuales. Esto también preservará la velocidad de diseño del camino. El diseño in- dependiente de estas características tiende a incrementar el potencial de choques. La cohe-
  32. 32. Coherencia del Diseño Geométrico 5/5 Resumen NCHRP 502 - FHWA Resumen y Traducción: franjusierra@arnet.com.ar Francisco Justo Sierra – Ingeniero Civil UBA Beccar, abril 2007 rencia de estas características puede determi- narse desde las láminas del perfil de diseño. Alineamiento Vertical El diseño del alineamiento vertical deri- va de la interacción entre los criterios de dis- tancia visual, topografía del camino, y la nece- sidad del proyectista de cumplir objetivos auxi- liares (p.e., equilibrar los terraplenes y cortes). Las curvas verticales se diseñan para dar suaves transiciones entre las pendientes rectas. El diseño ideal de estas características da adecuada distancia visual para permitir la detención una vez que un conductor haya de- tectado un objeto en su carril de viaje. Desafortunadamente, el terreno no siempre permite la provisión económica de las reco- mendadas distancias visuales seguras. Por sí mismas, estas distancias visuales limitadas no violan la expectativa del conductor. Cuando estas características son seguidas por una curva horizontal cerrada, o una intersec- ción que pueda requerir reducir la velocidad, se viola la expectativa del conductor y el par de características podría considerarse incoheren- te. Coordinación de los Alineamientos Horizontal y Vertical Los alineamientos horizontal y vertical deben complementarse y considerarse en combinación. Usualmente, la topografía y del derecho-de-vía son las características de con- trol que afectan la coordinación de los alinea- mientos. Las distancias visuales calculadas de las curvas horizontales y verticales podrían ser deseables como para tener un camino seguro y reducir la carga de trabajo. Así, la combina- ción de los elementos de diseño deben cumplir los requerimientos mínimos del elemento de diseño horizontal o vertical, cualesquiera que sen los controles de distancia visual. La interacción de los alineamientos horizontal y vertical es el aspecto menos estudiado del diseño geométrico por su complejidad. Generalmente, los alineamientos hori- zontal y vertical se diseñan separadamente para cumplir ciertos criterios y luego se juntan, suponiendo que se mantendrá la coherencia de diseño. Esta suposición, no siempre válida, es tratada por AASHTO en una muy breve sección sobre el aseguramiento de la coherencia de diseño combinado. El tratamiento se enfoca en evitar ciertas com- binaciones clave de los alineamientos horizon- tal y vertical; por ejemplo, curva horizontal ce- rrada a continuación de una curva vertical con- vexa, y mantenimiento de ciertas guías estéti- cas, pero da poca guía de diseño como para cuantificar una coherencia aceptable. Sección Transversal y Derecho de Vía El diseño de la sección transversal también puede presentar problemas al conduc- tor. La investigación mostró que las pequeñas zonas despejada y calzadas angostas tienden a tener mayores índices de choques. La zona despejada es la zona total al costado del camino, que comienza en el borde de la calzada, disponible para uso de un vehí- culo errante. Esta zona puede comprender una banquina pavimentada o no, un talud recuperable, un talud no-recuperable, y/o una zona despejada exterior. El ancho y condición superficial del ca- rril de viaje afectan grandemente la seguridad y comodidad de la conducción. Las carreteras rurales de dos-carriles pueden mostrar condiciones indeseables, tales como inadecuadas separaciones entre los vehículos opuestos y del borde de pavimento. La adición o mejoramiento de banquina y la remoción de peligros al costado del camino pueden reducir la gravedad y frecuencia de los choques asociados con situaciones de salida- desde-la-calzada. Típicamente, estos choques ocurren debido a la sobrecarga de trabajo necesario para reali- zar la tarea de control, o desatención del con- ductor. El cambio repentino de sección transversal y alrededores a menudo causa un repentino in- cremento de la carga de la tarea operativa de conducir. Estos cambios repentinos pueden incluir caí- das de carril, puentes angostos, y ancho de banquina reducido. Los costados del camino adecuadamente di- señados y construidos disminuyen las invasio- nes, reducen el peligro de peligros potenciales

×