Análisis del adelantamiento en carreteras convencionales y propuesta de modelos para la mejora del diseño y de la señalización de las mismas

Abstract

[EN] On two-lane rural roads, passing maneuvers allow faster vehicles to pass the slower ones, in order to reduce interferences and improve level of service. However, to pass a slower vehicle, it is necessary to occupy the opposing lane, which had a significant impact on road safety and road operations. For this reason, passing is only permitted at certain parts of the road, where, according to geometric design and marking guidelines, there is sufficient passing sight distance. Passing sight distance is defined as the distance required to pass a slower vehicle, when a third opposing vehicle is approaching at the same time. A huge dispersion in criteria, theoretical models and observations was found in the literature. This PhD Thesis carried out a wide field study of passing maneuvers on two-lane rural roads in the surrounding of Valencia (Spain). Video was recorded both from external static points and from an instrumented vehicle, which travelled at slightly slow speeds and was passed by others under normal traffic conditions. The vehicle was equipped with video cameras, GPS and laser rangefinders. These methods characterized up to 1179 passing maneuvers in a high number of variables, such as type and number of impeding vehicles, available sight distance, speed of vehicles, age and gender of the passing driver or lighting conditions. The effect of these factors was analyzed and passing models were formulated. Firstly, passing gap acceptance modeled drivers' decisions before passing; secondly, passing sight distance models quantified drivers' requirements when passing. A probabilistic approach was used to exploit these models, which facilitated the interpretation of the probability of passing and the probability of a passing gap to be sufficient for a driver. Therefore, the risk related to passing was analyzed, and compared with objectives safety measures, such as number of passing related crashes. These results were used to assess the risk of current Spanish geometric design and marking guidelines. Thereafter, a unique criterion was determined, minimizing the risks of head-on collisions and the probability of no-passing zone violations. Additionally, the PhD thesis includes the development of a passing model integrated in a microsimulation model for two-lane rural highways.

[ES] En carreteras convencionales, la maniobra de adelantamiento permite a los vehículos rápidos rebasar a los más lentos, de modo que se evitan interferencias y se mejora la calidad de la circulación. Sin embargo, al adelantar es necesario invadir el carril destinado al tráfico opuesto, lo que tiene importantes consecuencias en la seguridad vial y en la funcionalidad de la vía. El adelantamiento solo está permitido en determinadas zonas, donde de acuerdo a criterios de diseño y señalización, se dispone de suficiente distancia de visibilidad de adelantamiento. Esta distancia se define, de forma teórica, como la distancia de visibilidad necesaria para adelantar a un vehículo, cuando se está acercando otro en sentido opuesto. Ante la gran dispersión de criterios, modelos y estudios experimentales acerca de la maniobra de adelantamiento, esta tesis realizó un amplio estudio de campo grabando maniobras en diversos tramos de carretera convencional en los alrededores de Valencia. Se emplearon grabaciones desde puntos estáticos y grabaciones desde un vehículo instrumentalizado, equipado con cámaras de video, GPS y telémetros láser. El desarrollo de este método permitió caracterizar hasta 1179 maniobras de seguimiento y de adelantamiento, analizando una gran cantidad de variables, como el tipo y número de vehículos adelantados, la visibilidad disponible, las velocidades de los vehículos implicados, el sexo y la edad del conductor adelantante o las condiciones de iluminación. El efecto de todos estos factores fue estudiado de forma pormenorizada, llegando a formular modelos de decisión de adelantamiento, para estudiar como los conductores deciden o no comenzar la maniobra, y modelos de distancia de visibilidad, para determinar la distancia necesaria para llevarla a cabo. Estos modelos se plantearon de forma probabilística, lo que permitió estudiar la probabilidad de que se lleve a cabo una maniobra, y de que la distancia disponible para ella sea suficiente. De este modo, se evaluó la peligrosidad de la maniobra de adelantamiento, para compararla posteriormente con medidas objetivas de la seguridad, como es el caso del número de accidentes ocurridos. Estos resultados se emplearon para evaluar los criterios existentes en España para diseñar geométricamente y señalizar zonas de adelantamiento. Posteriormente, se formuló un criterio único a partir de los resultados del estudio, que minimiza el riesgo de colisión con vehículos en sentido opuesto y la probabilidad de rebasar las prohibiciones de adelantamiento. Otro de los resultados más significativos, fue el desarrollo de un modelo de microsimulación para carreteras convencionales, integrado en un software de simulación de tráfico.

[CA] En carreteres convencionals, la maniobra d'avançament permet als vehicles ràpids passar als lents, evitant interferències i millorant d'aquesta forma la qualitat del tràfic. En canvi, per avançar a un vehicle lent, es precís ocupar el carril contrari, la qual cosa té importants conseqüències en la seguretat viaria i en la funcionalitat de les carreteres. L'avançament sols està permès en determinades zones de la carretera, quan, d'acord als criteris de disseny geomètric i de senyalització, es disposa de suficient distància de visibilitat d'avançament. Aquesta distància de visibilitat d'avançament es defineix com la distància necessària per passar a un vehicle lent quan un vehicle s'acosta en sentit contrari. Davant la gran dispersió trobada en criteris, models i estudis experimentals de l'avançament, aquesta tesi va realitzar un ampli estudi de camp gravant maniobres en diverses carreteres convencionals dels voltants de la ciutat de València. Es van emprar gravacions des de punts estàtics i des d'un vehicle instrumentalitzat equipat amb càmeres de vídeo, GPS i telèmetres làser. El desenvolupament d'aquest mètode va permetre caracteritzar fins un total de 1179 maniobres se seguiment i avançament. Es van analitzar un gran nombre de variables, com es el cas del nombre i tipus de vehicles passats, la visibilitat disponible, les velocitats dels vehicles implicats, el sexe i la edat dels conductors que van avançar o les condicions d'il¿luminació. L'efecte de tots aquests factors es va analitzar de forma detallada. Allò va permetre formular models de decisió d'avançament, que indicaren com els conductors tomen les decisions abans d'avançar, i models de distància de visibilitat d'avançament, que mostren els requisits dels mateixos quan duen a terme la maniobra. Aquests models es van plantejar des d'un enfoc probabilístic, per tal d'estudiar la probabilitat de que una maniobra tinga lloc, i de que la distància disponible siga suficient. D'aquest mode, es van avaluar els riscos de la maniobra, la qual cosa va permetre després comparar-los amb mesures objectives de seguretat viaria, com va ser el cas del número d'accidents causats per maniobres d'avançament. Aquests resultats es van usar per tal d'avaluar els criteris espanyols de disseny geomètric i de senyalització. Posteriorment, es va formular un criteri únic, que minimitza el risc de col¿lisió contra vehicles en sentit contrari, i el risc de incompliment de la prohibició d'avançament. Altre resultat significatiu va ser el desenvolupament d'un model d'avançament inclòs en un software de microsimulació de tràfic per carreteres convencionals.