Justificación de las simplificaciones realizadas 26

3.3.1. Tiempos de reacción

El tiempo de reacción es el tiempo desde que el conductor recibe un estímulo hasta que lo reconoce y decide su actuación. Los órganos sensoriales perciben el problema y lo transmiten al cerebro, en donde se identifica y se envía la respuesta por el sistema nervioso hasta el aparato locomotor del cuerpo humano. Los aspectos que más influyen en el tiempo de reacción son la experiencia, el grado de compatibilidad entre el estímulo y la respuesta, y la incertidumbre aso- ciada a dicho estímulo.

Se han realizado numerosos estudios con el objetivo de determinar el tiempo de reacción de los conductores. Una situación que complica este análisis es que los conductores sometidos a la prueba, por el hecho de saberse observados (aunque desconociesen el objetivo del ensayo), tie- nen un mayor nivel de atención, por lo que resulta difícil encontrar resultados que reproduzcan situaciones reales por completo.

Un ejemplo de estudio realizado por Tamura (2001), dentro de un desarrollo de un sistema de asistencia a la frenada con función de anticipación, analiza lo que hace el conductor cuando detecta una emergencia. Diferencia dos fases principales:

• Reconocimiento que no depende de la experiencia del conductor

• Enjuiciamiento que discrimina notablemente las capacidades de cada conductor

Existe, por lo tanto, un tiempo en el que se sigue con el pie en el acelerador una vez detecta- da la situación de emergencia y un tiempo adicional hasta que se pisa definitivamente el pedal del freno con una presión adecuada. Debe tenerse en cuenta, además, que no se pisa desde un principio con la máxima presión necesaria.

En el Trabajo de Fin de Grado (TFG) realizado, los tiempos de reacción del sistema de fre- nos del vehículo utilizados a lo largo del proyecto son difíciles de estimar, pues la realidad es que los turismos automatizados están siendo desarrollados actualmente y no se conocen cifras con exactitud. Según algunos estudios realizados, el tiempo de reacción medio de los conducto- res a la hora de pisar el pedal del freno es de algo menos de dos segundos, mientras que el de un vehículo autónomo es de tan solo unas 3 décimas de segundo.

Se facilita una tabla en la que se muestran los diferentes tiempos de reacción, tanto del con- ductor como del sistema de frenos, antes situaciones determinadas:

3.3.2. Niveles de deceleración

La Directiva 71/320/CEE (CE, 1998) sobre frenado establece unos límites para el rendimien- to de frenado. Así, para vehículos de categoría M1 –vehículo para transporte de pasajeros y que no contenga más de 8 asientos además del asiento del conductor– se establece que la decelera- ción media estabilizada en un ensayo con el motor desembragado (velocidad prescrita de 80 km/h) debe ser superior a 5.8 m/s2 _{mientras que con motor embragado (velocidad igual al 80%} de la máxima, pero inferior a 160 km/h) debe ser superior a 5 m/s2_{. A pesar de ello, los automó-} viles están calculados de forma que se alcancen deceleraciones muy superiores en condiciones favorables.

Un estudio en detalle sobre el proceso de frenado es el desarrollado por Roenitz (1999). De datos experimentales en situaciones de conducción normal, y mediante clasificaciones oportu- nas según el tipo de vehículo, llegó a establecer una serie de conclusiones generales de gran interés práctico. Las medidas se realizaron para velocidades en el entorno de 50 km/h o inferio- res, lo que, obviamente, limita su campo de aplicación. Del análisis de los resultados se dedujo que existen tres fases fácilmente diferenciables y que no suelen ser consideradas por otros in- vestigadores:

• Fase de iniciación, que abarca unos 3 segundos y en la que se alcanza un valor promedio de 0.064g

• Fase de frenado activo con un pico de deceleración en el entorno de 25 km/h

• Fase de finalización en la que se adopta la velocidad final deseada con una deceleración más suave a lo largo 1.7 segundos.

Los resultados obtenidos para las tres categorías de vehículos consideradas (turismos, pick- up y camionetas) fueron muy semejantes y concuerdan bien con los ofrecidos por otros estudios que cifran la deceleración en 0.2g, valor más dependiente del estilo de conducción que de los factores ambientales. Cálculos sencillos a partir de los resultados anteriores proporcionan la distancia de parada, el tiempo de frenado y la evolución de la velocidad.

Soma y Hiramatsu (1998), en su estudio en simulador de conducción del proceso de decele- ración ante frenada del vehículo precedente, encontraron que la deceleración media decrecía con la distancia de separación inicial y que aumentaba con la velocidad de circulación. Otra conclu- sión importante fue la independencia que mostraba ese nivel de aceleración ante avisos de peli- gro que pudiese incorporar el vehículo.

Bajo condiciones semejantes a las anteriores, Burgett (1998) analiza las ecuaciones que rigen el proceso de frenada ante idéntica maniobra del vehículo precedente. Como situación extrema para un sistema de aviso, el autor tomó un valor de deceleración máximo del vehículo preceden- te de 0.75g, suposición alcanzable sobre asfalto en buenas condiciones, pero no en condiciones adversas de lluvia, nieve o hielo. Sin embargo, para la implementación de un sistema de aviso de colisión por alcance, Burgett (2001) establece tres niveles de sensibilidad a elección del con- ductor:

• Baja sensibilidad con deceleración máxima de 0.6g (apta para distancias de seguridad reducidas entre vehículos)

• Sensibilidad media con una deceleración de 0.5g

El problema de los accidentes por alcance también fue tratado por Wilson (2001). De nuevo, un valor de 0.75g aparece como máxima aceleración. Se derivaron las expresiones que limita- ban la relación entre la deceleración mínima necesaria para un tiempo de reacción dado o el tiempo de reacción máximo para una deceleración dada. La deducción es simple y se basa en las ecuaciones de los movimientos uniforme y uniformemente acelerado.

En la actualización del trabajo sobre el flujo del tráfico realizado por Transportation Reserch

Board (1992) se diferencian los casos de frenado en bucle abierto y en bucle cerrado. En el pri-

mer caso, el conductor intenta reducir la velocidad de circulación lo antes posible por lo que trata de usar la máxima adherencia disponible. Esto lleva a deceleraciones típicas de 0.7g y 0.4g en superficies seca y mojada, respectivamente, si bloquean las ruedas. En cuanto a deceleracio- nes en bucle cerrado en las que el conductor busca una aproximación confortable, existen mayo- res divergencias entre los conductores y se varía entre 0.46g y 0.70g, con una media de 0.55g ante obstáculo inesperado y 0.45g ante obstáculo esperado. El límite de una deceleración con- fortable se estima en 0.3g, aunque 0.35g es un valor más realista.

3.3.3. Sensibilidad del conductor

Se trata de un parámetro que aparece en las ecuaciones del modelo macroscópico utilizado en el Capítulo 4; se adjunta la ecuación en cuestión:

𝑋_!!! 𝑡 + 𝑇 =  1

𝑇  [  𝑋! 𝑡 − 𝑋!!! 𝑡 ]

El factor T -1 _{representa la medida de la sensibilidad del conductor. Esta se define como la} presión con la que el conductor pisa el pedal del acelerador o del freno en situaciones de acele- ración o deceleración, respectivamente.

En una maniobra en la que el conductor del vehículo seguidor observa que el automóvil que le precede acelera, si existe margen dentro de los límites de velocidad de la vía, el que marcha detrás tratará de alcanzar al líder generalmente de forma lenta y progresiva. Esto se debe a que en los procesos de aumento de velocidad, el conductor del turismo/vehículo pesado seguidor no pone en peligro la circulación del resto de vehículos manteniendo la velocidad.

En cambio, si el conductor del vehículo que marcha en segunda posición ve encenderse los faros de freno del vehículo al que sigue, tendrá una sensibilidad mucho mayor, reaccionando de forma inmediata dentro de los márgenes posibles de tiempos de reacción, y pisando el pedal del freno de forma rápida y brusca. Si bien es cierto que la mayoría de conductores experimentados suelen realizar una primera deceleración para reducir la velocidad hasta cierto punto, con el fin de observar si la intención del líder es detenerse completamente o simplemente disminuir el ritmo. Por ello, una vez que el conductor seguidor desea frenar, lo hace aplicando al pedal co- rrespondiente mayor presión que al acelerador, y de forma más repentina.