Desarrollo de una metodología para el diseño y mejora de carreteras convencionales a partir del análisis de la seguridad vial mediante modelos de consistencia

Abstract

La seguridad vial es una de las mayores preocupaciones de la sociedad actual. De hecho, anualmente mueren en las carreteras alrededor de 1,2 millones de personas y 50 millones resultan heridas. Entre los diferentes factores que están presentes en la producción de un accidente de tráfico cabe destacar el factor humano, el vehículo y la infraestructura. Concretamente, en los últimos años se ha estudiado profundamente la interacción entre el factor humano y el factor infraestructura a partir del concepto de consistencia del diseño geométrico de carreteras, que se puede definir como el grado de adecuación entre las expectativas de los conductores y el comportamiento de la carretera. En este sentido, un diseño consistente asegura que elementos geométricos sucesivos actúen de forma coordinada produciendo una conducción harmoniosa libre de sorpresas. Por el contrario, un diseño inconsistente puede producir sorpresas en los conductores provocando maniobras erráticas o conflictivas que incrementan la probabilidad de ocurrencia de accidentes. Sin embargo, todavía son muy pocas las guías o normas de diseño geométrico de carreteras que incluyen la evaluación de la consistencia en el proceso de diseño o mejora de carreteras. En esta tesis se desarrollan dos modelos de consistencia, uno global y otro local, basados en la definición básica de consistencia a través de la diferencia entre la velocidad de operación inercial, que representa las expectativas de los conductores, y la velocidad de operación, que representa el comportamiento de la carretera. Estos modelos permiten estimar el número de accidentes con víctimas en diez años en las carreteras convencionales españolas e identificar dónde es más probable que ocurran dichos accidentes. Finalmente, se propone una nueva metodología para el diseño y mejora de carreteras convencionales que incorpora los modelos calibrados con el fin de que los ingenieros sean capaces de diseñar carreteras más seguras.

Road safety is one of the major concerns in our society. In fact, around 1.2 million people die and 50 million are injured in road crashes every year. Road crashes are mainly caused by three concurrent factors: infrastructure, vehicle, and human factor. Specifically, the interaction between the infrastructure and human factor has been thoroughly studied in recent years through the concept of geometric design consistency, which can be defined as how drivers' expectancies relates to road behavior. To this regard, a consistent road provides a harmonious driving free of surprises, which is associated with a low number of road crashes. On the contrary, an inconsistent road might present numerous unexpected events to drivers, leading to an anomalous behavior and increasing the likelihood of crash occurrence. However, few geometric design guidelines include a consistency evaluation during the design of both new two-lane rural roads and improvements of existing highways. This Thesis Dissertation presents a global consistency model and a local consistency model based on the geometric design consistency concept through the difference between the inertial operating speed, which represents drivers' expectations, and the operating speed, which represents road behavior. These models allow estimating the number of crashes with injuries in ten years on Spanish two-lane rural roads and identifying where these crashes are most likely to occur. Finally, a new methodology for the design and improvement of two-lane rural roads based on the calibrated models is proposed. This process will allow highway engineers to design safer roads.

La seguretat viària és una de les majors preocupacions de la societat actual. De fet, anualment moren a les carreteres al voltant de 1,2 milions de persones i 50 milions resulten ferides. Entre els diferents factors que estan presents en la producció d'un accident de tràfic cal destacar el factor humà, el vehicle i la infraestructura. Concretament, en els últims anys s'ha estudiat profundament la interacció entre el factor humà i el factor infraestructura a partir del concepte de consistència del disseny geomètric de carreteres, que es pot definir com el grau d'adequació entre les expectatives dels conductors i el comportament de la carretera. En aquest sentit, un disseny consistent assegura que elements geomètrics successius actuen de manera coordinada produint una conducció harmoniosa lliure de sorpreses. Al contrari, un disseny inconsistent pot produir sorpreses en els conductors provocant maniobres erràtiques o conflictives que incrementen la probabilitat d'ocurrència d'accidents. No obstant això, encara són molt poques les guies de disseny geomètric de carreteres que inclouen l'avaluació de la consistència en el procés de disseny o millora de carreteres. En aquesta tesi es desenvolupen dos models de consistència, un global i un altre local, basats en la definició bàsica de consistència a través de la diferència entre la velocitat d'operació inercial, que representa les expectatives dels conductors, i la velocitat d'operació, que representa el comportament de la carretera. Aquests models permeten estimar el nombre d'accidents amb víctimes en deu anys a les carreteres convencionals espanyoles i identificar on és més probable que tinguin lloc aquests accidents. Finalment, es proposa una nova metodologia per al disseny i millora de carreteres convencionals que incorpora els models calibrats per tal que els enginyers siguin capaços de dissenyar carreteres més segures.