Desarrollo de modelos para la estimación de la velocidad de operación de vehículos pesados en carreteras convencionales a partir de datos naturalísticos

Abstract

[ES] La seguridad vial es una de las principales preocupaciones en nuestra sociedad. En este sentido, tres son los principales factores concurrentes en la siniestralidad: el factor humano, el vehículo y la infraestructura.

La interacción entre el factor humano y la infraestructura es estudiada a través de la consistencia del diseño geométrico, la cual se define como el grado de adecuación entre las expectativas de los conductores y el comportamiento de la carretera.

De esta manera, un bajo nivel de consistencia del diseño geométrico puede llevar a que los conductores se vean sorprendidos ante ciertas configuraciones de la misma, incrementando la probabilidad de ocurrencia de accidentes.

La consistencia del diseño geométrico de carreteras es evaluada comúnmente a través del análisis de la velocidad de operación de los vehículos ligeros debido en parte a los pocos modelos existentes para la estimación de la velocidad de operación de los vehículos pesados. Sin embargo, la interacción entre ambos tipos de vehículos es un factor clave en la ocurrencia de accidentes.

Por ello, el objetivo principal del presente trabajo de investigación es analizar y modelizar la velocidad en flujo libre desarrollada por vehículos pesados en curvas y rectas de carreteras convencionales.

Los modelos desarrollados han sido calibrados a partir de perfiles de velocidad continuos obtenidos por medio de dispositivos GPS en un total de 12 tramos de carretera convencional. Como resultado, se analizó la velocidad en un total de 105 curvas y 59 rectas.

Los resultados muestran que las variables más influyentes en la velocidad desarrollada en curvas son el radio de la propia curva y la pendiente, mientras que en rectas son la velocidad mínima de la curva anterior, la longitud y la pendiente longitudinal de la recta. Además, se han identificado dos tendencias significativamente diferentes relacionadas con los camiones cargados, que presentaron una velocidad menor a los camiones descargados.

Los nuevos modelos han sido comparados con aquellos desarrollados anteriormente por otros investigadores o propuestos en guías de diseño de carreteras.

[CA] La seguretat viària és una de les principals preocupacions en la nostra societat. Tres són els principals factors concurrents en la sinistralitat: el factor humà, el vehicle i la infraestructura.

La interacció entre el factor humà i la infraestructura es estudiada a través de la consistència del disseny geomètric, la qual es defineix com el grau d'adequació entre les expectatives dels conductors i el comportament de la carretera.

D'esta manera, un baix nivell de consistència del disseny geomètric pot portar a que els conductors es vegen sorpresos davant de certes configuracions incrementant la probabilitat d'ocurrència d'accidents.

La consistència del disseny geomètric de carreteres es avaluada normalment a través de l'anàlisi de la velocitat d'operació dels vehicles lleugers a causa dels pocs models per a estimar la velocitat d'operació dels vehicles pesats. No obstant això, la interacció entre ambdós tipus de vehicles és un factor clau en la seguretat viària.

Per això, l'objectiu principal del present treball d'investigació va ser analitzar i modelitzar la velocitat en flux lliure desenvolupada per vehicles pesats en corbes horitzontals i rectes de carreteres convencionals.

Els models van ser calibrats a partir de perfils de velocitat continus obtinguts per mitjà de dispositius GPS en un total de 12 seccions de carretera convencional. Com resultat, es va analitzar la velocitat en un total de 105 corbes horitzontals i 59 rectes.

Els resultats van mostrar que les variables més influents en la velocitat desenvolupada en corbes horitzontals van ser el ràdio de la corba horitzontal i el pendent en el punt de curvatura, mentre que en rectes ho van ser la velocitat de la corba anterior i la longitud i pendent longitudinal de la recta. A més, es van identificar dos tendències significativament diferents relacionades amb els camions carregats i descarregats.

Els nous models desenvolupats per a corbes horitzontals i rectes es van comparar amb aquells models calibrats anteriorment per altres investigadors o proposats en diverses guies de disseny de carreteres.

[EN] Road safety is one of the major concerns in our society. There are three main concurrent factors in road crash occurrence: human, vehicle, and infrastructure factors.

The interaction between human and infrastructure factors has been deeply studied in the last years through the concept of geometric design consistency, which can be defined as how drivers¿ expectations and road behavior fit.

To this regard, a consistent road means that road users are not surprised while driving along it. On the contrary, an inconsistent road design may produce surprises on drivers leading to anomalous behavior and increasing the likelihood of crash occurrence.

Geometric design consistency is usually assessed considering only passenger cars due to the few speed prediction models for heavy vehicles. However, the interaction between both types of vehicles is a key factor on road safety.

Therefore, the main objective of this research was to analyze and model the free flow speed developed by heavy vehicles on horizontal curves and tangents of two-lane rural roads.

Different speed models were developed for heavy vehicles on horizontal curves and tangents from continuous speed profiles collected using Global Positioning System (GPS) tracking devices on 12 two-lane rural road sections. As a result, 105 horizontal curves and 59 tangents were considered in the research.

The results showed that the most influential variables on horizontal curves were the radius and the grade at the point of curvature, whereas on tangents were the length, the longitudinal grade, and the speed of the preceding horizontal curve. In addition, two different trends were identified which were related to loaded and unloaded trucks.

The new speed models were compared with those models previously developed by other researchers or proposed in different geometric design guidelines.