Métodos basados en la carga de trabajo del conductor

La carga de trabajo puede definirse como el porcentaje de tiempo en el que los conductores deben realizar las tareas relacionadas con la conducción. Su determinación es difícil, ya que en ella intervienen aspectos tanto físicos (sexo, edad, salud) como psicológicos del conductor (entre ellos el estado de ánimo y motivación), aspectos relacionados con el vehículo (como el modelo, la tecnología, el estado de conservación), la vía y las condiciones climáticas, entre otros.

En 1980, Messer [42] estableció una metodología y un modelo de regresión para evaluar la consistencia del trazado de un tramo basada en este parámetro:

WLn = U x E x S x Rf + C x WLl (2.52) Donde:

WLn = carga de trabajo esperada en el tramo

U = factor de familiarización del conductor con la infraestructura (depende de la clasificación y situación de la carretera)

E = factor de expectativa. Si el tramo es similar al anterior, E = C-1; de otro modo, E = 1.

C = factor de “fuerza centrífuga”, depende de la distancia entre tramos

S = factor de distancia de visibilidad, que depende de la distancia de visibilidad disponible

Rf = valor potencial de carga de trabajo promedio para toda la carretera

WLl = carga de trabajo del tramo anterior

Se estableció un rango de calificación según el cual, cuando WLn ≤ 1 el tramo no tiene problemas de consistencia; si WLn > 6 aparentemente hay problemas de inconsistencia en la geometría.

El modelo ofrece una forma aproximada de estimar un parámetro bastante complejo, agrupando variables de difícil medición a través de factores (U, E) que el investigador debe cuantificar con base en su experiencia o mediante análisis de sensibilidad, con el fin de seleccionar los más adecuados en cada situación.

Si bien Messer [42] presenta tablas para estimar los parámetros utilizados en la metodología, no indica claramente su origen.

En 1995, Krammes et al. [29] sugirieron definir la carga de trabajo como la parte del tiempo que el conductor necesita mirar a la carretera mientras conduce. El método más común para medir este aspecto es utilizar un oclusor de la visión, que permite visualizar la vía solamente cuando el conductor lo solicita. Se mide el tiempo total que el conductor desactiva el oclusor, así como el tramo recorrido durante ese tiempo.

Se realizó un estudio en el que los voluntarios conducían con los ojos cerrados y los abrían únicamente cuando requerían tomar información de la vía para guiarse, tiempo que era registrado por un acompañante.

El tiempo que los conductores mantuvieron los ojos abiertos en un tramo específico de la carretera representa la carga de trabajo mental requerida para la tarea de conducir. Los datos recogidos permitieron establecer un modelo de regresión para estimar la carga de trabajo promedio en curvas:

WL = 0.193 + 0.016 GC r2 = 0.90 (2.53) Donde:

WL = carga de trabajo promedio en una curva (%) GC = grado de curvatura (º)

r2 = coeficiente de determinación

Este procedimiento presenta el inconveniente de una baja precisión en la toma de datos, ya que se hizo manualmente y se fundamentaba en la comunicación oral entre el conductor y su acompañante.

El estudio concluyó que el uso de la carga de trabajo como medida de la consistencia ofrece más limitaciones que el de la velocidad de operación,

ya que involucra algunos aspectos subjetivos de difícil medición, lo que dificulta la validación de los modelos desarrollados.

En el año 2000, Wooldridge et al. [64] desarrollaron un estudio con 24 conductores voluntarios de diferentes edades y grados de escolaridad en una pista de pruebas en Texas. Los conductores portaban un visor que sólo les permitía observar el tiempo suficiente para mantener la trayectoria en la vía al presionar un interruptor. Un ordenador registraba los tiempos durante los cuales el conductor requería observar, y la posición del vehículo a lo largo de la pista. La relación entre la trayectoria recorrida mientras se observa y el tiempo entre observaciones determina la demanda visual, que a su vez se considera como el principal indicador de la carga de trabajo del conductor.

La demanda visual está correlacionada con el radio de curvatura mediante las siguientes expresiones:

DVNF = 0.173 + 43.0 / R (2.54)

DVF = 0.198 + 29.2 / R (2.55)

Donde:

DVNF = demanda visual de conductores no familiarizados con el

trazado

DVF = demanda visual de conductores familiarizados con el

trazado

R = radio de curvatura (m)

El procedimiento de toma de información es bastante preciso, pero no representa las condiciones reales de circulación, ya que el conductor, pese a que fije su vista en objetos que se encuentren en el interior del

coche o en un sitio fuera de la dirección de avance, capta los elementos de la carretera que estén dentro de su campo de visión, sin quedar totalmente “ciego” como en la prueba realizada.

El Instituto de Investigación en Transportes de la Universidad de Míchigan (University of Michigan Transportation Research Institute - UMTRI) realizó un estudio en un simulador localizado en su laboratorio [14], para evaluar aspectos relacionados con la carga de trabajo del conductor, tales como la demanda visual y la fijación de la visión.

Se seleccionó a 12 hombres y a 12 mujeres de diferentes edades, que debían recorrer varias veces un circuito virtual con 13 curvas horizontales, de radio comprendido entre 146 y 592 m, y ángulos de giro desde 10 hasta 90 grados, a izquierda y derecha. Se utilizó un oclusor de visión que impedía la visibilidad a menos que el conductor presionara un interruptor que aclaraba la visión por un intervalo de tiempo de 0.5 segundos, acción que era registrada por un ordenador a fin de determinar la demanda visual, determinada por la fórmula:

DVi = tv / (t2 - t1) (2.56)

Donde:

DVi = demanda visual en el intervalo de tiempo (t2 - t1)

t2 - t1 = tiempo transcurrido entre dos pulsaciones consecutivas

del interruptor que permite la visión (s)

tv = intervalo de tiempo durante el cual el conductor tiene

En el estudio se encontraron varios aspectos interesantes:

- La mayor demanda visual se presenta desde unos 50 metros antes hasta unos 100 m después del inicio de la curva horizontal

- La demanda visual se incrementa a medida que disminuye el radio de la curva horizontal. En recta la demanda visual puede ser de 0.34, mientras que en una curva de radio 582 m pasa a ser de 0.44; cuando el radio es menor a 150 m la demanda visual aumenta a 0.61.

- Para radios menores de 300 m, en general la mayor demanda visual se presenta en el primer recorrido del circuito; para radios mayores esta aseveración no se mantiene.

- La variación del ángulo total girado en la curva horizontal no afecta significativamente a la demanda visual. El valor promedio de demanda visual fue de 0.53, 0.54 y 0.52 para ángulos totales girados de 20, 45 y 90 grados respectivamente.

- Los conductores de edad superior a 60 años requieren entre un 10 % y un 20 % más de demanda visual que los conductores jóvenes.

- Salvo en el caso de los jóvenes (edad cercana a los 20 años), las mujeres requieren menor demanda visual que los hombres.

- El sentido de la curva (izquierdo o derecho) no afecta significativamente al valor de la demanda visual.

Los modelos que relacionan la demanda visual con los elementos geométricos de la carretera son:

DV0.5L = 0.373 + 34.7 / R (2.57)

Donde:

DV0.5L = demanda visual en el punto medio de la curva; la primera

ecuación se aplica para conductores no familiarizados con el trazado y la segunda para los que lo conocen

R = radio de la curva horizontal (m)

Se determinó también el punto de fijación de la mirada mediante una cámara de vídeo que captura el movimiento de la pupila y lo proyecta sobre una imagen de la carretera, convenientemente dividida en cuadrantes. En tramos rectos, los conductores miran preferentemente a un punto lejano ligeramente por encima del horizonte, y a algunos puntos aleatorios a los lados de la carretera y cerca al vehículo; en curva, los conductores prefieren mirar al interior de la misma cuando el radio es grande (582 m) y al exterior cuando la curva es cerrada (radio 146 m), siendo este efecto más notorio en curvas izquierdas que derechas.

Adicionalmente se compararon los resultados de ensayos realizados en pista de pruebas, en carretera y en el simulador, sin encontrarse diferencias significativas entre los resultados obtenidos en cuanto a la demanda visual.

En España, la Dirección General de Tráfico - DGT puso en marcha en la década de 1990 el programa de investigación Argos [54], para estudiar el comportamiento del conductor bajo condiciones de tráfico real. Se desarrolló un vehículo instrumentado que suministra información sobre la dinámica del vehículo, acciones sobre los mandos y registro de la mirada del conductor, incluyendo los movimientos oculares y el diámetro de la pupila, indicando a tiempo real el punto de fijación de la mirada.

En dicho programa se han desarrollado estudios sobre percepción de la velocidad, que indican que los conductores normalmente subestiman la

particularmente notorio al aproximarse a intersecciones. También se ha encontrado que las personas privadas momentáneamente de visión subestiman el tiempo que el automóvil tardará en llegar a un lugar determinado, lo que es de importancia en el momento de una colisión. También se investigó sobre la atención prestada a la actividad de conducir, y se encontró que tener la atención puesta en los propios pensamientos disminuye la ventana de exploración visual y por tanto las miradas a espejos y velocímetro.

Actualmente se desarrollan investigaciones que tienen que ver con aspectos psicológicos y de conducción del vehículo, y podría utilizarse este procedimiento para estudiar la demanda visual que las diferentes configuraciones geométricas producen sobre el conductor en las carreteras españolas.

Si bien la carga de trabajo y la demanda visual han demostrado ser parámetros interesantes para determinar la consistencia del trazado y se ha avanzado en los mecanismos para su medición, es necesario desarrollar más estudios para conocerla mejor. Además, todavía no se ha evaluado el efecto sobre estos parámetros de la combinación de la alineación en planta y en alzado, ni se han establecido mecanismos de comparación.La tabla 2.7 recoge las fórmulas planteadas con este parámetro.