Caracterización de las condiciones de seguridad de las márgenes de carretera

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(1)UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID E. T. S. DE INGENIEROS DE CAMINOS, CANALES Y PUERTOS. CARACTERIZACIÓN DE LAS CONDICIONES DE SEGURIDAD DE LAS MÁRGENES DE CARRETERA. TESIS DOCTORAL. Carlos Arturo Domínguez Lira Ingeniero Civil. Madrid, 2011.

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(3) DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA CIVIL - TRANSPORTES E. T. S. de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos. CARACTERIZACIÓN DE LAS CONDICIONES DE SEGURIDAD DE LAS MÁRGENES DE CARRETERA. TESIS DOCTORAL. Carlos Arturo Domínguez Lira Ingeniero Civil. DIRECTOR:. José María Pardillo Mayora Doctor Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos Madrid, 2011.

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(5) DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA CIVIL - TRANSPORTES E. T. S. de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos Tribunal nombrado por el Mgfco. y Excmo. Sr. Rector de la Universidad Politécnica de Madrid, el día ____ de ______________ de 2011.. Presidente:. __________________________________________________. Vocal 1º.. __________________________________________________. Vocal 2º.. __________________________________________________. Vocal 3º.. __________________________________________________. Secretario:. __________________________________________________. Realizado el acto de defensa y lectura de la Tesis el día ___ de _______________ de 2011 en la E.T.S. de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos de la Universidad Politécnica de Madrid.. Acuerdan otorgar la calificación de, _____________________________________. EL PRESIDENTE. LOS VOCALES. EL SECRETARIO.

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(7) “Yo no estimo tesoros ni riquezas, y así, siempre me causa más contento poner riquezas en mi entendimiento que no mi entendimiento en las riquezas”. Sor Juana Inés de la Cruz..

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(9) AGRADECIMIENTOS La presente tesis doctoral es producto del apoyo y colaboración desinteresada de numerosas personas; sin su valiosa contribución hubiese sido imposible la realización de la misma.. En primer lugar quiero agradecer a mi director de tesis D. José María Pardillo Mayora su constante y oportuna orientación. Siempre ha tenido paciencia para responder a cada una de mis dudas e inquietudes.. Mi agradecimiento a los profesores D. Rafael Jurado Piña y Dña. María Castro Malpica por su apoyo incondicional e innumerables consejos a lo largo de todos mis estudios de posgrado.. Al personal de la biblioteca de la escuela, en particular a Dña. Concepción García, por su inestimable ayuda. Su atención a cada una de mis peticiones ha sido eficiente y oportuna.. Al Centro de Estudios y Experimentación de Obras Públicas (CEDEX) del Ministerio de Fomento por el financiamiento al proyecto de investigación DISCAM. Así mismo, agradecer a la Dirección General de Carreteras de las Demarcaciones de Aragón y Extremadura por facilitar la obtención de los datos empleados en la investigación de la tesis.. Al Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología de México (CONACYT) por el apoyo recibido para realizar mis estudios de posgrado en el extranjero.. A mis padres Arturo y Gloria, mi hermano Luis y mi abuela Amelia. Gracias por apoyarme desde el momento en que decidí embarcarme en este proyecto. A pesar de la distancia siempre he podido escuchar sus voces llenas de ánimo y aliento.. A Elisa, por su entusiasmo y alegría. A su lado he crecido como persona y sin su compañía no hubiese conseguido esta meta. A María Emilia y José Benito por sus continuas atenciones y por recibirme desde el primer momento con sus brazos abiertos. i.

(10) A Rafael Bojorquez, compañero de estudios, por sus comentarios y orientaciones académicas y profesionales.. A mis compañeros y amigos del Departamento de Transportes, particularmente a los de la “quinta”, por sus provechosas, amenas y espontáneas tertulias matutinas.. A mis amigos Alejandro, Horacio, Francisco, Fernando y Carla. Su optimismo ha sido fundamental en las etapas más exigentes de la tesis.. Y por último, deseo agradecer sinceramente a cada una de las personas que me han enseñado algo, en algún momento de mi vida.. A todos ellos, muchas gracias.. ii.

(11) RESUMEN Los accidentes por salida de la calzada constituyen uno de los siniestros con mayor incidencia y gravedad en las redes de carreteras interurbanas. Los estudios realizados para evaluar los factores relacionados con este tipo particular de accidente de circulación son escasos, debido fundamentalmente a la dificultad para desarrollar procedimientos que permitan caracterizar de una forma cuantitativa el nivel de seguridad de las márgenes de carretera.. El objetivo de la tesis doctoral ha sido el planteamiento de una metodología que permita identificar y cuantificar aquellos factores asociados con la frecuencia y gravedad de los accidentes por salida de la calzada. Para alcanzar dicho objetivo se ha calibrado la escala ICSM para la evaluación de las condiciones de seguridad de las márgenes de carretera. Así mismo, también se ha considerado la influencia de las características geométricas de la carretera, la intensidad del tráfico y las condiciones del trazado. Para el estudio de los factores asociados con la frecuencia y gravedad de los accidentes por salida de la calzada se desarrollaron modelos de regresión lineal generalizada de Poisson, Binomial Negativa y modelos de regresión logística. El desarrollo experimental de la investigación se realizó a partir de muestras de datos correspondientes a carreteras convencionales de la red española.. Como resultado de la investigación se ha contrastado que características tales como el grado de inclinación transversal de las márgenes, la distancia lateral de los obstáculos respecto al borde de la plataforma, las condiciones de las barreras de seguridad, la consistencia del trazado, el grado de inclinación de la rasante, la presencia de acuerdos verticales y la intensidad del tráfico tienen una influencia significativa en la frecuencia y gravedad de los accidentes por salida de la calzada. Los resultados representan un avance en la sistematización de procedimientos para la obtención de información sobre las condiciones de seguridad de las márgenes y una referencia en el planteamiento de actuaciones encaminadas en reducir las consecuencias de los accidentes por salida de la calzada.. iii.

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(13) SUMMARY Single-vehicle run-off-road crashes are one of the most frequent and severe traffic accidents in interurban roads. Previous research to assess the factors associated with this particular type of accident is scarce, mainly due to the lack of procedures to characterize the level of roadside safety in a quantitative way.. The main objective of the thesis has been the development of a methodology to identify and quantify those factors associated with the frequency and severity of run-off-road crashes. To achieve this objective the index ICSM for the evaluation of the safety conditions of the roadside was calibrated. The influence of roadway geometric features, the traffic intensity and the alignment design consistency were also considered. Poisson and Negative Binomial generalized linear regression models were developed for the study of factors associated with the frequency of the accidents whereas logistic regression models were applied to analyze the severity of the accidents. Data from a sample of Spanish two-lane rural roads was used as a base for the experimental phase of the research.. As a result of the research it has been found that roadside slope, non-traversable obstacles distance from the roadway edge, safety barrier conditions, design consistency, vertical grade, vertical alignments and traffic intensity have a significant influence in the frequency and the severity of run-off-road crashes. The results represent an advance in the systematization of procedures to obtain information of the roadside safety conditions and a reference in the definition of countermeasures aimed to reduce the consequences of run-offroad crashes.. v.

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(15) ÍNDICE AGRADECIMIENTOS ....................................................................................................... I RESUMEN ......................................................................................................................... III SUMMARY .......................................................................................................................... V. CAPÍTULO 1. INTRODUCCIÓN ...................................................................................... 1 1.1. OBJETIVOS ................................................................................................................ 2. 1.2. FASES DE LA INVESTIGACIÓN .................................................................................... 3. 1.3. ESTRUCTURA DE LA TESIS ......................................................................................... 4. CAPÍTULO 2. ESTADO DEL ARTE ................................................................................ 7 2.1. INTRODUCCIÓN ......................................................................................................... 7. 2.2. FACTORES RELACIONADOS CON LA INFRAESTRUCTURA EN LA ACCIDENTALIDAD POR. SALIDA DE LA CALZADA ..................................................................................................... 11. 2.2.1 Condiciones de la circulación ............................................................................ 12 2.2.2 Condiciones de la carretera ................................................................................ 13 2.2.3 Condiciones de las márgenes ............................................................................. 17 2.3. ZONA DE SEGURIDAD EN MÁRGENES ....................................................................... 28. 2.4. PROCEDIMIENTOS. DE EVALUACIÓN DE LOS NIVELES DE SEGURIDAD DE LAS. MÁRGENES ......................................................................................................................... 35. 2.4.1 Roadside Hazard Rating, RHR .......................................................................... 35 2.4.2 Roadside Safety Analysis Program, RSAP ........................................................ 38 2.4.3 Roadside Safety Degree, RSD ........................................................................... 42 2.4.4 Road Safety Index, RSI ...................................................................................... 44 2.4.5 Road Protection Score, RPS ............................................................................... 46 2.5. MODELOS DE ESTIMACIÓN DE LA ACCIDENTALIDAD POR SALIDA DE LA CALZADA .. 49. 2.5.1 Frecuencia de los accidentes .............................................................................. 49 2.5.2 Gravedad de los accidentes ................................................................................ 54. vii.

(16) CAPÍTULO 3. METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN ..................................... 59 3.1. INTRODUCCIÓN ....................................................................................................... 59. 3.2. DEFINICIÓN DE UN ÍNDICE DE EVALUACIÓN DE LAS CONDICIONES DE SEGURIDAD DE. LAS MÁRGENES DE CARRETERA .......................................................................................... 61. 3.2.1 Definición de indicadores de caracterización de márgenes ............................... 63 3.2.2 Integración de grupos para la caracterización de márgenes ............................... 74 3.2.3 Definición del ICSM .......................................................................................... 76 3.3. MODELIZACIÓN. DE LA FRECUENCIA DE LOS ACCIDENTES POR SALIDA DE LA. CALZADA ........................................................................................................................... 81. 3.3.1 Modelo de Regresión Binomial Negativa .......................................................... 81 3.4. MODELIZACIÓN DE LA GRAVEDAD DE LOS ACCIDENTES POR SALIDA DE LA CALZADA 87. 3.4.1 Modelo de Regresión Logística Binaria Múltiple .............................................. 88. CAPÍTULO 4. DESARROLLO EXPERIMENTAL ...................................................... 93 4.1. INTRODUCCIÓN ....................................................................................................... 93. 4.2. MUESTRAS DE DATOS ............................................................................................. 93. 4.2.1 Obtención de los datos ....................................................................................... 98 4.2.2 Tramificación de las muestras ............................................................................ 99 4.3. FACTORES RELACIONADOS CON LOS ACCIDENTES POR SALIDA DE LA CALZADA ... 101. 4.3.1 Características de la carretera ........................................................................... 103 4.3.2 Características de las márgenes ........................................................................ 122 4.3.3 Otros factores de accidentalidad ...................................................................... 138 4.4. DESARROLLO DEL ICSM ...................................................................................... 143. 4.4.1 Análisis clúster ................................................................................................. 144 4.4.2 Contraste entre categorías del ICSM ................................................................ 147 4.4.3 Categorías finales del ICSM ............................................................................ 148 4.5. MODELOS DE ACCIDENTALIDAD POR SALIDA DE LA CALZADA .............................. 150. 4.5.1 Modelos de frecuencia de accidentes ............................................................... 152 4.5.2 Modelos de gravedad de accidentes ................................................................. 162. viii.

(17) CAPÍTULO 5. RESULTADOS DE LA INVESTIGACIÓN ........................................ 173 5.1. INTRODUCCIÓN ..................................................................................................... 173. 5.2. EVALUACIÓN DE LAS CONDICIONES DE SEGURIDAD DE LAS MÁRGENES ................ 173. 5.3. FACTORES DE ACCIDENTALIDAD POR SALIDA DE LA CALZADA.............................. 178. 5.3.1 Frecuencia de accidentes .................................................................................. 179 5.3.2 Gravedad de accidentes .................................................................................... 197. CAPÍTULO 6. CONCLUSIONES .................................................................................. 213 6.1. CONCLUSIONES ..................................................................................................... 213. 6.2. PRINCIPALES APORTACIONES ................................................................................ 218. 6.3. FUTURAS LÍNEAS DE INVESTIGACIÓN .................................................................... 219. CAPÍTULO 7. BIBLIOGRAFÍA .................................................................................... 221. ANEXOS ........................................................................................................................... 235. ANEXO 1. Ejemplos de grupos de caracterización del estado de las márgenes de carretera ANEXO 2. Base de datos. Modelos de frecuencia de accidentes por salida de la calzada ANEXO 3. Base de datos. Modelos de gravedad de accidentes por salida de la calzada. ix.

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(19) ÍNDICE DE TABLAS Tabla 2.1. Estimación de anchuras teóricas de la zona de seguridad en márgenes (m). ...... 32 Tabla 2.2. Parámetros de análisis del Road Safety Analysis Program (RSAP). .................. 41 Tabla 2.3. Parámetros de análisis del Roadside Safety Degree (RSP) ................................. 43 Tabla 2.4. Parámetros de análisis del Roadside Protection Score (RPS) ............................. 48 Tabla 2.5. Índices de gravedad (IS) del programa RSAP..................................................... 55. Tabla 3.1. Indicadores para la caracterización de las márgenes de carretera. ...................... 74. Tabla 4.1. Carreteras empleadas en la muestra de estudio. .................................................. 97 Tabla 4.2. Rangos de valores para los parámetros de diseño de las carreteras de la muestra de estudio. ............................................................................................................................. 98 Tabla 4.3. Índices de accidentalidad por salida de la calzada de las muestras de datos. .... 102 Tabla 4.4. Tramos de análisis por radio de curvatura horizontal. ...................................... 106 Tabla 4.5. Tramos de análisis por consistencia del trazado................................................ 110 Tabla 4.6. Tramos de análisis por acuerdos verticales. ...................................................... 113 Tabla 4.7. Tramos de análisis por inclinación de la rasante. .............................................. 116 Tabla 4.8. Tramos de análisis por anchura del carril de circulación. ................................. 119 Tabla 4.9. Tramos de análisis por anchura del arcén.......................................................... 122 Tabla 4.10. Tramos de análisis por inclinación transversal de la margen. ......................... 126 Tabla 4.11. Tramos de análisis por distancia lateral de obstáculos. ................................... 128 Tabla 4.12. Tramos de análisis por condiciones de la barrera de seguridad. ..................... 131 Tabla 4.13. Tramos de análisis por intensidad del tráfico. ................................................. 134 Tabla 4.14. Grupos de caracterización de márgenes para las categorías del ICSM. ......... 145 Tabla 4.15. P-valores para el Test de Mann-Whitney. Diferencias de valores medios del Índice de frecuencia de accidentes por salida calzada (IFs) entre categorías del ICSM. ... 147 Tabla 4.16. P-valores para el Test de Mann-Whitney. Diferencias de valores medios del Índice de heridos graves y muertos de accidentes por salida calzada (IGs) entre categorías del ICSM. ........................................................................................................................... 147 Tabla 4.17. Descripción de las categorías resultantes del ICSM........................................ 151 xi.

(20) Tabla 4.18. Descripción de las categorías resultantes del ICSM........................................ 151 Tabla 4.19. Resumen de estadísticos para las variables del modelo de frecuencias de accidentes por salida de la calzada (Total de tramos). ....................................................... 154 Tabla 4.20. Resumen de estadísticos para las variables del modelo de frecuencias de accidentes por salida de la calzada (Carreteras Nacionales). ............................................. 155 Tabla 4.21. Resumen de estadísticos para las variables del modelo de frecuencias de accidentes por salida de la calzada (Carreteras Regionales). ............................................. 156 Tabla 4.22. Resultados del modelo de regresión Binomial Negativa para la frecuencia de accidentes por salida de la calzada (Total de tramos). ....................................................... 159 Tabla 4.23. Resultados del modelo de regresión de Poisson para la frecuencia de accidentes por salida de la calzada (Tipo de carretera). ....................................................................... 160 Tabla 4.24. Resumen de estadísticos para las variables del modelo de gravedad de accidentes por salida de la calzada (Total de tramos). ....................................................... 164 Tabla 4.25. Resumen de estadísticos para las variables del modelo de gravedad de accidentes por salida de la calzada (Carreteras Nacionales). ............................................. 165 Tabla 4.26. Resumen de estadísticos para las variables del modelo de gravedad de accidentes por salida de la calzada (Carreteras Regionales). ............................................. 166 Tabla 4.27. Resultados del modelo de regresión logística para la gravedad de accidentes por salida de la calzada (Total de tramos). ............................................................................... 169 Tabla 4.28. Resultados del modelo de regresión logística para la gravedad de accidentes por salida de la calzada (Tipo de carretera). ............................................................................. 170. Tabla 5.1. Frecuencia de los accidentes por salida de la calzada de acuerdo al ICSM. ..... 174 Tabla 5.2. Gravedad de los accidentes por salida de la calzada de acuerdo al ICSM. ....... 177 Tabla 5.3. Razón de probabilidades para variables de modelos de frecuencia de accidentes por salida de la calzada. ...................................................................................................... 181 Tabla 5.4. Frecuencias estimadas de accidentes por salida de la calzada. ......................... 182 Tabla 5.5. Porcentajes estimados de ocurrencia de un accidente por salida de la calzada. 183 Tabla 5.6. Razón de probabilidades para las variables de los modelos de gravedad de accidentes por salida de la calzada. .................................................................................... 200 Tabla 5.7. Porcentajes de incidencia de accidentes graves de acuerdo a valores de las variables. ............................................................................................................................. 201 xii.

(21) ÍNDICE DE FIGURAS Figura 2.1. Evolución de las víctimas mortales acaecidas en la red española de carreteras para el periodo 2003 – 2008. .................................................................................................. 8 Figura 2.2. Relación teórica entre factores asociados a la salida de vehículos de la calzada. .............................................................................................................................................. 31 Figura 2.3. Roadside Hazard Rating (RHR). ........................................................................ 37. Figura 3.1. Metodología de investigación de la tesis. .......................................................... 60 Figura 3.2. Metodología para la determinación del Índice de condiciones de seguridad de las márgenes (ICSM). ........................................................................................................... 62 Figura 3.3. Categorías del indicador de inclinación transversal de márgenes de carretera. . 65 Figura 3.4. Categorías del indicador de distancia lateral de obstáculos respecto al borde de la plataforma. ........................................................................................................................ 67 Figura 3.5. Categoría 1 del indicador de barrera de seguridad. ............................................ 70 Figura 3.6. Categoría 2 del indicador de barrera de seguridad. ............................................ 70 Figura 3.7. Categoría 3 del indicador de barrera de seguridad. ............................................ 71 Figura 3.8. Categoría 3 del indicador de barrera de seguridad. ............................................ 71 Figura 3.9. Categoría 3 del indicador de barrera de seguridad. ............................................ 72 Figura 3.10. Categoría 3 del indicador de barrera de seguridad. .......................................... 72 Figura 3.11. Categorías del indicador de trazado horizontal. ............................................... 73. Figura 4.1. Red de carreteras analizadas en la provincia de Teruel, Comunidad Autónoma de Aragón. ............................................................................................................................ 94 Figura 4.2. Red de carreteras analizadas en la provincia de Cáceres, Comunidad Autónoma de Extremadura. .................................................................................................................... 95 Figura 4.3. Red de carreteras analizadas en la provincia de Badajoz, Comunidad Autónoma de Extremadura. .................................................................................................................... 96 Figura 4.4. Factores considerados para el análisis de la siniestralidad por salida de la calzada. ............................................................................................................................... 104. xiii.

(22) Figura 4.5. Índice de frecuencia de accidentes por salida de la calzada de acuerdo al radio de curvatura horizontal. ...................................................................................................... 108 Figura 4.6. Índice de víctimas graves de accidentes por salida de la calzada de acuerdo al radio de curvatura horizontal. ............................................................................................. 108 Figura 4.7. Diferencias en la velocidad de circulación V85 entre alineaciones contiguas de una carretera. ...................................................................................................................... 109 Figura 4.8. Índice de frecuencia de accidentes por salida de la calzada de acuerdo a la consistencia del trazado. ..................................................................................................... 112 Figura 4.9. Índice de víctimas graves de accidentes por salida de la calzada de acuerdo a la consistencia del trazado. ..................................................................................................... 112 Figura 4.10. Índice de frecuencia de accidentes por salida de la calzada y presencia de acuerdos verticales. ............................................................................................................. 115 Figura 4.11. Índice de víctimas graves de accidentes por salida de la calzada y presencia de acuerdos verticales. ............................................................................................................. 115 Figura 4.12. Índice de frecuencia de accidentes por salida de la calzada de acuerdo al porcentaje de inclinación de la rasante. .............................................................................. 118 Figura 4.13. Índice de víctimas graves de accidentes por salida de la calzada de acuerdo al porcentaje de inclinación de la rasante. .............................................................................. 118 Figura 4.14. Índice de frecuencia de accidentes por salida de la calzada por la anchura del carril. ................................................................................................................................... 120 Figura 4.15. Índice de víctimas graves de accidentes por salida de la calzada por la anchura del carril. ............................................................................................................................. 120 Figura 4.16. Índice de frecuencia de accidentes por salida de la calzada por la anchura del arcén.................................................................................................................................... 123 Figura 4.17. Índice de víctimas graves de accidentes por salida de la calzada por la anchura del arcén. ............................................................................................................................. 123 Figura 4.18. Inspección visual de fotografías como medio para obtener datos sobre las características de las márgenes y el trazado. ..................................................................... 124 Figura 4.19. Índice de frecuencia de accidentes por salida de la calzada de acuerdo a la inclinación transversal de la margen. ................................................................................. 127 Figura 4.20. Índice de víctimas graves de accidentes por salida de la calzada de acuerdo a la inclinación transversal de la margen. ................................................................................. 127 xiv.

(23) Figura 4.21. Índice de frecuencia de accidentes por salida de la calzada de acuerdo a la distancia lateral de obstáculos. ........................................................................................... 130 Figura 4.22. Índice de víctimas graves de accidentes por salida de la calzada de acuerdo a la distancia lateral de obstáculos. ........................................................................................... 130 Figura 4.23. Índice de frecuencia de accidentes por salida de la calzada de acuerdo a condición de la barrera de seguridad. ................................................................................. 132 Figura 4.24. Índice de víctimas graves de accidentes por salida de la calzada de acuerdo a condición de la barrera de seguridad. ................................................................................. 132 Figura 4.25. Índice de frecuencia de accidentes por salida de la calzada por la intensidad media diaria de tráfico anual (IMD), muestra total. ........................................................... 135 Figura 4.26. Índice de víctimas graves de accidentes por salida de la calzada por la intensidad media diaria de tráfico anual (IMD), muestra total. .......................................... 136 Figura 4.27. Índice de frecuencia de accidentes por salida de la calzada por la intensidad media diaria de tráfico anual (IMD), por red de carretera. ................................................. 137 Figura 4.28. Distribución del índice de víctimas graves de accidentes por salida de la calzada por la intensidad media diaria de tráfico anual (IMD), por red de carretera. ........ 138 Figura 4.29. Distribución porcentual de accidentes con víctimas graves por salida de la calzada de acuerdo a los factores temporales en la que ocurre el siniestro. ....................... 140 Figura 4.30. Distribución porcentual de accidentes con víctimas graves por salida de la calzada de acuerdo a las características de la superficie. ................................................... 141 Figura 4.31. Distribución porcentual de accidentes con víctimas graves por salida de la calzada de acuerdo a factores humanos concurrentes. ....................................................... 143 Figura 4.32. Índices de accidentalidad por salida de la calzada para las categorías finales del índice de condiciones de seguridad de las márgenes (ICSM). ........................................... 146 Figura 4.33. Curvas de sensibilidad y especificidad para la evaluación del ajuste de los modelos de gravedad de accidentes por salida de la calzada. ............................................ 171. Figura 5.1. Índice de frecuencia de accidentes por salida de la calzada por el ICSM........ 176 Figura 5.2. Índice de gravedad de accidentes por salida de la calzada por el ICSM.......... 178 Figura 5.3. Probabilidades estimadas de incidencia de un accidente por salida de la calzada de acuerdo al volumen de tráfico. ....................................................................................... 184. xv.

(24) Figura 5.4. Probabilidades estimadas de incidencia de un accidente por salida de la calzada de acuerdo al ICSM. ........................................................................................................... 187 Figura 5.5. Probabilidades estimadas de incidencia de un accidente por salida de la calzada de acuerdo a la presencia de acuerdos verticales. ............................................................... 189 Figura 5.6. Probabilidades estimadas de incidencia de un accidente por salida de la calzada de acuerdo a la consistencia del trazado. ............................................................................ 191 Figura 5.7. Probabilidades estimadas de incidencia de un accidente por salida de la calzada de acuerdo al radio de curvatura horizontal........................................................................ 193 Figura 5.8. Probabilidades estimadas de incidencia de un accidente por salida de la calzada de acuerdo al porcentaje de inclinación de la rasante. ........................................................ 195 Figura 5.9. Probabilidades estimadas de incidencia de un accidente por salida de la calzada de acuerdo al volumen de tráfico y el ICSM. ..................................................................... 196 Figura 5.10. Probabilidades estimadas de incidencia de un accidente por salida de la calzada de acuerdo al ICSM y a la consistencia del trazado. ............................................. 198 Figura 5.11. Probabilidades estimadas de incidencia de accidentes graves por salida de la calzada de acuerdo al ICSM. .............................................................................................. 203 Figura 5.12. Probabilidades estimadas de incidencia de accidentes graves por salida de la calzada de acuerdo al porcentaje de inclinación de la rasante. ........................................... 205 Figura 5.13. Probabilidades estimadas de incidencia de accidentes graves por salida de la calzada de acuerdo a la consistencia del trazado. ............................................................... 207 Figura 5.14. Probabilidades estimadas de incidencia de accidentes graves por salida de la calzada de acuerdo al volumen de tráfico. .......................................................................... 209 Figura 5.15. Probabilidades estimadas de incidencia de accidentes graves por salida de la calzada de acuerdo al ICSM y la consistencia del trazado. ................................................ 211 Figura 5.16. Probabilidades estimadas de incidencia de accidentes graves por salida de la calzada de acuerdo al ICSM y el volumen de tráfico. ........................................................ 212. xvi.

(25) ABREVIATURAS. AASHTO. American Association of State Highway and Transportation Officials. DISCAM. Herramientas para un Diseño Seguro de la Carretera y sus Márgenes. FARS. Fatality Analysis Reporting System. FHWA. Federal Highway Administration. FITSA. Fundación Instituto Tecnológico para la Seguridad del Automóvil. HSEP. Highway Safety Enhancement Project. ICSM. Índice de condiciones de seguridad de las márgenes. IFs. Índice de frecuencia de accidentes por salida de la calzada. IGs. Índice de heridos graves y muertos por accidentes salida de la calzada. IS. Índices de gravedad. ITS. Intelligent Transportation Systems. NHTSA. National Highway Traffic Safety Administration. OECD. Organization for Economic Co-operation and Development. RBN. Regresión Binomial Negativa. RHR. Roadside Hazard Rating. RISER. Roadside Infrastructure for Safer European Roads. RLBM. Regresión Logística Binaria Múltiple. RSAP. Roadside Safety Analysis Program. RSD. Roadside Safety Degree. RSI. Road Safety Index. RPS. Road Protection Score. xvii.

(26) xviii.

(27) Capítulo 1. INTRODUCCIÓN. Se estima que cada año más de 1,2 millones de personas mueren en el mundo como consecuencia de los accidentes de circulación y al menos otras 50 millones de personas resultan con lesiones. En el año 2004, los accidentes de circulación fueron la primera causa de muerte en el mundo para las personas con edades comprendidas entre los 15 y los 29 años (Organización Mundial de la Salud, 2009a). Además del sufrimiento de las víctimas y de sus familias, los costes de la atención médica a las personas heridas como consecuencia del accidente son muy elevados. La carga económica de los accidentes de circulación puede llegar a representar hasta un 3% del producto interno bruto de algunos países europeos (Organización Mundial de la Salud, 2009b).. Las administraciones encargadas de la gestión de las infraestructuras viarias han centrado sus esfuerzos en disminuir la frecuencia y gravedad de los accidentes de circulación. Sin embargo, los recursos disponibles son limitados y deben emplearse en aquellas actuaciones que permitan conseguir la mayor efectividad posible en cuanto a la reducción de la accidentalidad.. La incidencia y gravedad de los accidentes de circulación varía considerablemente según su tipo y las características de la carretera en el que se producen. En España, las carreteras convencionales concentran la mayor parte de los accidentes de circulación con víctimas. En el año 2009, el 72% de los accidentes con víctimas mortales registrados en la red española de carreteras ocurrieron en carreteras convencionales. Por su parte, para el mismo año, los accidentes por salida de la calzada representaron el 42% del total de víctimas mortales acaecidas en carreteras interurbanas (Ministerio del Interior, 2010).. Existe un gran número de factores que influyen en el proceso de conducción y pueden provocar salidas incontroladas de vehículos de la calzada. Una vez que el vehículo sale de la plataforma, la ocurrencia de un accidente depende de las características físicas de las márgenes de carretera. A diferencia de los numerosos estudios realizados sobre la. 1.

(28) Capítulo 1. INTRODUCCIÓN. influencia de las características de la carretera en la frecuencia de los accidentes de circulación, las investigaciones realizadas sobre la relación existente entre las características físicas de las márgenes con la frecuencia y gravedad de los accidentes por salida de la calzada son escasas. Una de las principales causas de esta carencia de estudios es la dificultad para caracterizar de forma cuantitativa las condiciones de seguridad de las márgenes de carretera.. En el ámbito internacional se han desarrollado numerosos modelos destinados a analizar la asociación entre las características de la calzada, el tráfico y los accidentes, siendo por contra escasos los procedimientos desarrollados para caracterizar la influencia de las condiciones de las márgenes en la seguridad vial (Zegeer et al., 1988b). La falta de datos que permitan caracterizar las condiciones físicas presentes en las márgenes de carretera ha sido el principal impedimento para desarrollar modelos que estimen la frecuencia de salidas de la calzada (Miaou, 1997). En este aspecto, una gran mayoría de los estudios existentes involucra el examen particular de obstáculos presentes en las márgenes, tales como luminarias, postes de servicios y cunetas. Sin embargo dichos estudios no permiten estudiar la influencia conjunta y real de las márgenes de carretera en los accidentes por salida de la calzada (Michie y Bronstad, 1994; Zegeer y Parker, 1983; Viner, 1995).. Por lo tanto, existe una necesidad de incrementar el conocimiento sobre la relación entre las características de las márgenes de carretera con la ocurrencia de accidentes por salida de la calzada. Una mejor comprensión sobre este tipo particular de accidentes permite acotar aquellas actuaciones de mejora más efectivas desde el punto de vista de la reducción del número y gravedad de los accidentes.. 1.1 Objetivos Los objetivos principales de la tesis doctoral se centran en identificar los factores que influyen significativamente en el riesgo de accidentalidad asociado a la configuración de las márgenes de las carreteras y en desarrollar una metodología de estimación de la frecuencia y gravedad de los accidentes por salida de la calzada en función de la exposición del. 2.

(29) Capítulo 1. INTRODUCCIÓN. tráfico, características de la carretera y de su entorno. Para ello se establecieron los siguientes objetivos parciales: . Identificar y resumir los estudios más representativos sobre la incidencia de la accidentalidad por salida de la calzada.. . Identificar las variables más significativas en la ocurrencia de los accidentes por salida de la calzada, particularmente respecto a su grado de influencia en la frecuencia y gravedad de los accidentes.. . Desarrollar modelos de predicción de accidentes por salida de la calzada, tomando como referencia la variable que describe el nivel de riesgo de las márgenes además de otras variables que representen las condiciones del tráfico, las características de la carretera, y el entorno.. 1.2 Fases de la investigación Para alcanzar los objetivos anteriores, el trabajo de investigación se desarrolló en las siguientes fases: 1. Investigación del estado actual del conocimiento en cuanto a la relación entre la configuración de las márgenes y la seguridad de la circulación. 2. Revisión de antecedentes en la evaluación del nivel de riesgo de las márgenes de carretera y su relación con la frecuencia y gravedad de los accidentes por salida de la calzada. 3. Identificación de las variables relacionadas con la configuración de la carretera y de sus márgenes que inciden significativamente en la frecuencia y gravedad de los accidentes por salida de la calzada. 4. Empleo del índice de condiciones de seguridad de las márgenes junto con variables que describan las características geométricas de la carretera, el tráfico y el entorno para desarrollar modelos de predicción de accidentes por salida de la calzada. 5. Análisis de los resultados obtenidos del estudio descriptivo de las variables de investigación y de los modelos de predicción de accidentes por salida de la calzada. Definición de medidas de actuación recomendables para disminuir la. 3.

(30) Capítulo 1. INTRODUCCIÓN. incidencia y gravedad de accidentes asociados a la configuración de las márgenes en carreteras convencionales. 6. Obtención de conclusiones sobre las condiciones de seguridad de las márgenes de carretera, aportaciones originales del desarrollo de la tesis e identificación de futuras líneas de investigación.. Algunas fases de la investigación de la tesis doctoral se han desarrollado en el marco del proyecto de investigación DISCAM: Herramientas para un diseño seguro de la carretera y sus márgenes, llevado a cabo por el Departamento de Ingeniería Civil-Transportes de la Universidad Politécnica de Madrid y subvencionado por el Centro de Estudios y Experimentación de Obras Públicas para la realización de proyectos de I+D+i ligados al desarrollo del Plan Estratégico de Infraestructuras y Transportes (2007-2009). En dicho proyecto el objetivo fundamental fue el desarrollo de herramientas analíticas y de diseño que permitan mejorar la seguridad en el diseño de las carreteras y sus márgenes.. 1.3 Estructura de la tesis El contenido de la tesis se estructura en siete capítulos y tres anexos. Capítulo 1. Introducción. Se presentan una descripción del área y del tema de investigación de la tesis, los objetivos planteados en la tesis y las fases desarrolladas para alcanzar dichos objetivos. Capítulo 2. Estado del arte. En la primera parte del capítulo se realiza una descripción del problema de la accidentalidad por salida de la calzada destacando de forma particular los factores de la infraestructura relacionados con la incidencia y gravedad de este tipo de accidente de circulación. Posteriormente se presenta una revisión de las investigaciones desarrolladas con el objetivo de evaluar la seguridad en las márgenes de carretera. Se describen los planteamientos realizados en la modelización de los accidentes por salida de la calzada. Las referencias consultadas comprenden manuales y recomendaciones de diseño de carreteras así como investigaciones de carácter internacional.. 4.

(31) Capítulo 1. INTRODUCCIÓN. Capítulo 3. Metodología de la investigación. Se describen las fases desarrolladas en la tesis para realizar un procedimiento de análisis de las condiciones de seguridad de las márgenes de carretera. Capítulo 4. Desarrollo experimental. Se describen los datos empleados para la aplicación de la metodología de la investigación. Se describen las características de las redes de carreteras españolas utilizadas para evaluar la metodología de la investigación propuesta en la tesis. Posteriormente se aplica la metodología de la investigación para calibrar el índice de condiciones de seguridad de las márgenes (ICSM) y para ajustar modelos de predicción de accidentes por salida de la calzada. Capítulo 5. Resultados de la investigación. Se presenta una discusión de los resultados obtenidos de la calibración del ICSM y del ajuste de modelos de predicción de accidentes por salida de la calzada. Capítulo 6. Conclusiones y futuras líneas de investigación. Se presenta un resumen de los resultados más significativos de la investigación realizada en la tesis. Se describe el aporte de conocimientos alcanzado con el desarrollo de la tesis así como consideraciones encaminadas a delimitar futuras líneas de investigación. Capítulo 7. Bibliografía. Se muestra una relación de las fuentes de información consultadas para el desarrollo de la tesis y citados en el texto. . Anexos de la tesis. El Anexo 1 muestra ejemplos de grupos de caracterización del estado de las márgenes de carretera. El Anexo 2 presenta la base de datos empleada para ajustar los modelos de frecuencia de accidentes por salida de la calzada, mientras que el Anexo 3 muestra la base de datos para el ajuste de los modelos de gravedad.. 5.

(32) 6.

(33) Capítulo 2. ESTADO DEL ARTE 2.1 Introducción Los accidentes por salida de la calzada constituyen uno de los tipos de accidentes de circulación más frecuentes y de mayor incidencia en el número de víctimas mortales. En este tipo particular de accidente, el conductor pierde el control de su vehículo, sale de la calzada y en su trayectoria errante vuelca o colisiona contra algún tipo de obstáculo localizado en las márgenes de la carretera provocando lesiones a los ocupantes del vehículo.. Un informe realizado en 1998 por la European Transport Safety Council mostraba el porcentaje que suponen los accidentes por salida de la calzada respecto al total de accidentes con víctimas mortales en varios países de Europa: Alemania 42%; Francia 31%; Finlandia, Países Bajos y Suecia 24% - 25%; y Reino Unido 18%. En Australia y Nueva Zelanda, los accidentes por salida de la calzada representan entre un 40% y un 60% del total de accidentes de circulación registrados anualmente en sus redes de carreteras (Tziotis y Roper, 2008). En los Estados Unidos, las colisiones contra obstáculos fijos localizados en la margen de la carretera representaron solamente un 20% del total de accidentes registrados en el año 2008, sin embargo supusieron un 46% del total de accidentes con víctimas mortales (NHTSA, 2009).. En España, la incidencia y gravedad de los accidentes por salida de la calzada no es diferente al resto del mundo. En el año 2008, en las carreteras interurbanas de España se produjeron un total de 43.831 accidentes con víctimas, de los cuales el 39% fueron el resultado de accidentes por salida de la calzada. Así mismo, en ese año, el 40% de las víctimas mortales acaecieron como consecuencia de un accidente por salida de la calzada (Ministerio del Interior, 2009a). En el periodo comprendido entre los años 2003 y 2008 hubo una notable disminución en el número de víctimas mortales acaecidas en la red de. 7.

(34) Capítulo 2. ESTADO DEL ARTE. carreteras de España, sin embargo dicha mejora no resulta del todo evidente en la incidencia de las víctimas de accidentes por salida de la calzada (Figura 2.1).. Figura 2.1. Evolución de las víctimas mortales acaecidas en la red española de carreteras para el periodo 2003 – 2008. Fuente: Ministerio del Interior, 2009b. La consecuencia más trascendente de los accidentes de circulación es la pérdida de una vida humana o una invalidez permanente en sus ocupantes. Si bien la privación de una vida humana y el dolor producido en sus familiares, seres queridos y amigos no puede compensarse con ninguna cantidad de dinero, resulta necesario estimar el impacto de los accidentes sobre la economía de un país.. En España, en el año 2004, los accidentes de circulación supusieron para la sociedad un coste estimado entre los 13.000 y los 17.600 millones de euros, dependiendo del método empleado para calcular los costes humanos. Según los cálculos de la Fundación Instituto Tecnológico para la Seguridad del Automóvil (FITSA), el coste para la sociedad de una víctima mortal en un accidente de circulación en España asciende a aproximadamente 860.000 euros, mientras que el coste de un lesionado es de 10.400 euros (FITSA, 2008). En los Estados Unidos el coste anual estimado de los accidentes por salida de la calzada es de más de 110.000 millones de dólares, accidentes en los cuales mueren 15.000 personas y. 8.

(35) Capítulo 2. ESTADO DEL ARTE. otras 100.00 personas sufren lesiones (McGinnis, 2001). En Australia, el estado de Victoria estimó que el coste anual promedio de los accidentes por salida de la calzada ascendió a más de 400 millones de dólares, representando un 24% del coste total de los accidentes registrados. En dicha estimación, el coste de un accidente con víctima mortal fue de 1 millón de euros, con víctima grave 250.000 euros y con víctima de lesiones leves 12.000 euros (Delaney et al., 2003).. El análisis de los registros de accidentes de circulación permite identificar factores asociados a su incidencia y gravedad. La ocurrencia de un accidente por salida de la calzada, al igual que en otros tipos de accidentes, depende de la interacción entre el factor humano, el factor infraestructura, el factor entorno y el factor vehículo. En el estado de Victoria, en Australia, el análisis detallado de 155 accidentes por salida de la calzada permitió estimar la influencia de diversos factores de incidencia, medidos en porcentajes de incremento en la ocurrencia de este tipo particular de accidentes: fatiga del conductor (25% - 40%); elevadas velocidades de circulación (18% - 32%), arcenes no pavimentados (25% 40%), fuerte inclinación transversal de las márgenes (21% - 35%), obstáculos localizados en la margen de carretera (20% - 34%) (Armour y Cinquegrana, 1990). Así mismo, en 1988 Cairney puntualizó algunos factores de incidencia relacionados a los accidentes por salida de la calzada: intensidad de tráfico, anchura de carril, anchura de arcén, tipo de material del arcén, carriles de adelantamiento, señalización de regulación de velocidad, barreras de seguridad, obstáculos en las márgenes, y legibilidad de la carretera.. La causa principal de incidencia de los accidentes por salida de la calzada es el factor humano. En este caso, los errores producidos durante el proceso de conducción provocan en primer lugar la salida incontrolada de los vehículos de la calzada para posteriormente volcar o colisionar contra obstáculos presentes en la margen de la carretera. Las distracciones, el consumo de alcohol y drogas, la somnolencia y la conducción a una velocidad excesiva, de acuerdo a las condiciones de la carretera y el entorno, son algunas de las causas principales de salidas de los vehículos de la calzada y asociadas directamente al factor humano. Ogden en 1997 consideró que la fatiga de los conductores se relaciona como causa de incidencia en un 33% de los accidentes de circulación, mientras que en un. 9.

(36) Capítulo 2. ESTADO DEL ARTE. 25% de los accidentes, la velocidad excesiva o inapropiada a las condiciones presentes en la carretera fue determinante del accidente. Otras investigaciones asocian las horas del día con la ocurrencia de los accidentes por salida de la calzada. La concentración de este tipo de accidentes en las horas del ocaso y en la noche sugiere que la fatiga y las condiciones de iluminación constituyen factores de ocurrencia de los accidentes por salida de la calzada (Mintsis y Pitsiava-Latinopoulou, 1990). Así mismo, la circulación a velocidades excesivas también se ha relacionado como una de las causas principales en la frecuencia y gravedad de los accidentes por salida de la calzada. En un estudio realizado por Sanderson y Fildes en 1984, estimaron que en los accidentes con víctimas mortales por salida de la calzada, el 26% de los conductores podía haber excedido el límite de velocidad máxima en más de 15 km/h.. Los vehículos también pueden representar un papel importante en la incidencia y gravedad de los accidentes por salida de la calzada. Actualmente los vehículos nuevos incorporan en su equipamiento avanzados sistemas de seguridad encaminados a prestar un apoyo adicional al proceso de conducción, particularmente cuando el conductor se ve obligado a realizar maniobras súbitas que pueden originar, por ejemplo, la salida de un vehículo de la calzada. Algunos sistemas de seguridad que pueden contribuir a evitar una eventual salida de la calzada son: sistema antibloqueo de frenos (ABS), sistema de control electrónico de estabilidad (ESP), sistema de control de tracción (ASR) y sistema de alerta por cambio involuntario de carril (LDW). En este sentido, existen pocos estudios que estimen la efectividad de dichos sistemas de seguridad en términos de reducciones en la incidencia de salidas de vehículos de la calzada. Una de las causas es su escasa representatividad en el total del parque de vehículos. Algunos estudios realizados en Europa y Japón sugieren una posible reducción de un 30% en la incidencia de accidentes por salida de la calzada en aquellos vehículos equipados con un sistema de control electrónico de estabilidad, ESP (Parliament of Victoria, 2005).. Además de los sistemas de seguridad pasiva instalados en los vehículos, los sistemas inteligentes de transporte (ITS) también influyen de forma significativa en la prevención de salidas incontroladas de la calzada. En este sentido una de las herramientas ITS más. 10.

(37) Capítulo 2. ESTADO DEL ARTE. representativas está integrada en los sistemas avanzados de gestión de tráfico permitiendo, por ejemplo, el seguimiento en tiempo real de condiciones meteorológicas mediante sensores instalados en la carretera, que captan la información y la transmiten a un centro de control para ser comunicada posteriormente a los usuarios de la carretera mediante paneles de señalización variable. El conocimiento en tiempo real de las condiciones de circulación de la carretera puede permitir a los usuarios ajustar su conducción a dichas circunstancias, reduciendo en su caso la incidencia de los accidentes.. Las condiciones ambientales del entorno de la carretera también se consideran como factores de incidencia en los accidentes por salida de la calzada. Unas condiciones meteorológicas adversas pueden influir de forma significativa en la salida incontrolada del vehículo de la calzada. La maniobrabilidad de un vehículo está gravemente comprometida en calzadas con presencia de nieve, hielo o lámina de agua. Así mismo, el proceso de conducción también resulta más complicado en condiciones limitadas de visibilidad, tal como es el caso de la conducción nocturna o bajo una lluvia intensa, niebla o granizo.. 2.2 Factores relacionados con la infraestructura en la accidentalidad por salida de la calzada A pesar de que la mayor parte de los accidentes de circulación se produce como consecuencia de un error humano, el estudio de las condiciones de la infraestructura para la planificación de medidas de mejora constituye una de las formas más efectivas para aumentar la seguridad en la circulación. Aspectos tales como la legibilidad de la vía, la consistencia del trazado y la provisión de un entorno “indulgente” en la carretera, tienen una relación muy importante en vista de conseguir unas condiciones seguras de circulación. El reto de los proyectistas de carreteras consiste, por lo tanto, en conocer de forma más detallada las condiciones de seguridad de los diversos elementos que integran una infraestructura carretera, incluyendo también en ella las márgenes de carretera.. 11.

(38) Capítulo 2. ESTADO DEL ARTE. 2.2.1 Condiciones de la circulación Los parámetros que caracterizan la infraestructura viaria y las condiciones de circulación tienen una influencia notable en los accidentes por salida de la calzada. De esta manera, por ejemplo, el tipo funcional de carretera está relacionada con las características de la sección transversal, la velocidad de circulación, la limitación de accesos, el trazado, el estado del pavimento y el estado de las márgenes.. En términos generales, los accidentes de circulación con consecuencias más graves se concentran en las carreteras interurbanas, esto debido en parte a sus elevadas velocidades de circulación, a una posible falta de consistencia en el trazado, a la circulación simultánea de vehículos de diversas dimensiones y a la presencia de unas márgenes más peligrosas. En las carreteras de tipo interurbano pueden llegar a ocurrir más del 60% del total de víctimas mortales por accidente de circulación. Por su parte, se ha estimado que el riesgo de sufrir un accidente mortal en una carretera convencional puede ser hasta 4 veces mayor respecto a las carreteras tipo autopista (OECD, 1999). En Inglaterra, se estimó que un 72% de las víctimas mortales por accidente en carretera se concentraron en carreteras convencionales de doble sentido y una calzada (Schouten, 2002). En Estados Unidos, en el año 2008, se registraron un total de 34.017 accidentes de circulación con víctimas mortales, de los cuales el 57% ocurrieron en carreteras convencionales de una calzada con dos carriles y doble sentido de circulación (NHTSA, 2009). En el año 2008 se registraron un total de 2.466 víctimas mortales por accidente de circulación en la red de carreteras españolas, de las cuales solamente el 20% acaecieron en autopistas o autovías (Ministerio del Interior, 2009b).. Atendiendo a que la mayor parte de los accidentes por salida de la calzada se concentran en carreteras convencionales de una calzada de doble sentido de circulación, la configuración de las márgenes en esas carreteras adquiere en ellas una importancia muy relevante. En 1998 Moore estudio un conjunto de registros de accidentes de circulación ocurridos en la red de carreteras convencionales del estado de California. Los resultados de su estudio. 12.

(39) Capítulo 2. ESTADO DEL ARTE. indicaban que el 21% de los accidentes con víctimas mortales involucró la incursión de un vehículo fuera de control a través del talud del terraplén y un posterior vuelco de éste.. 2.2.2 Condiciones de la carretera Trazado Durante el proceso de conducción, el conductor de un vehículo hace un uso constante de estímulos y referencias obtenidas de las características de la carretera y de su entorno para adaptar su circulación. Las expectativas del conductor están relacionadas a su experiencia en la conducción y en las características de los tramos recorridos previamente en la propia carretera. Por tanto, cuando un conductor se encuentra con una situación inesperada debido a una falta de legibilidad de la carretera puede verse obligado por las circunstancias a tomar una súbita decisión y maniobra que puede provocar la salida del vehículo de la calzada. La legibilidad de una carretera puede derivarse del trazado de la carretera, la señalización de la carretera y el diseño de sus márgenes.. La consistencia del trazado permite diseñar alineaciones contiguas de un tramo de carretera que se ajustan a las expectativas del conductor y por consecuencia se evitan situaciones de riesgo que puedan derivar en salidas de la calzada. Por ejemplo, la presencia de una curva de 300 m de radio localizada justamente después de una larga alineación recta en donde se pueden alcanzar altas velocidades de circulación y emplazada en un tramo poco sinuoso puede derivarse en una zona con elevado riesgo de salidas de vehículos de la calzada.. La siniestralidad en curvas es en general superior a la de las rectas debido que para describir una trayectoria curva el conductor debe realizar una maniobra de cambio de dirección progresiva al tiempo que soporta una cierta aceleración transversal. Factores tales como la masa del vehículo, las condiciones de los neumáticos, las condiciones del pavimento, el rozamiento transversal movilizado, el peralte, la velocidad de circulación del vehículo y el radio de curvatura están directamente relacionados con una eventual salida del vehículo en una sección en curva. Es por ello, que una de las medidas más efectivas. 13.

(40) Capítulo 2. ESTADO DEL ARTE. encaminadas en reducir la incidencia y la gravedad de los accidentes por salida de la calzada consiste en mejorar las condiciones del trazado en planta. El centro británico de investigación del transporte TRL, a través de una revisión realizada a su registro de proyectos de seguridad en carreteras interurbanas, encontró de que una de las mejoras más efectivas para reducir el coste y gravedad de los accidentes está relacionada con el acondicionamiento del trazado en planta, específicamente en el diseño de curvas horizontales, con reducciones esperadas en la incidencia anual de los accidentes de hasta un 48% y un valor económico anual de retorno de más de un 700% (Parliament of Victoria, 2005). Adicionalmente, el informe Serious injury single vehicle crashes establecía que los objetos localizados en la zona exterior de las curvas tienen una probabilidad 4 veces mayor de ser impactados por un vehículo errante respecto a aquellos objetos localizados en la zona interior de la misma curva (Austroads, 2004).. A pesar de la mayor incidencia de accidentes por salida de la calzada en tramos en curva, la gravedad de los accidentes tiende a ser mayor en los tramos en recta. En una alineación recta la velocidad que puede alcanzar un vehículo solamente está limitada por el nivel de inclinación de la rasante, por lo que en un proyecto de trazado se debe evitar la presencia de rectas excesivamente largas que provoquen una tendencia a circular a altas velocidades, monotonías en la conducción, fatiga, deslumbramientos y, en consecuencia, posibles salidas de los vehículos de la calzada. De acuerdo a estadísticas de 1999 de FARS (Fatality Analysis Reporting System) de los Estados Unidos, el 42% de las víctimas mortales debidas a accidentes por salida de la calzada se produjo en tramos en curva y el restante 58% en tramos rectos. Esta proporción se incremento a un 50% en tramos en curva para carreteras convencionales de dos carriles (Neuman et al., 2003).. Un estudio realizado en el año 2003 en Nueva Zelanda proponía dentro de una serie de estrategias de seguridad para carreteras interurbanas instalar señales verticales de advertencia en los emplazamientos de aquellas curvas horizontales que puedan exigir al conductor una reducción en su velocidad de circulación de más de 15 km/h (Land Transport Safety Authority, 2003).. 14.

(41) Capítulo 2. ESTADO DEL ARTE. Señalización y balizamiento. Otro elemento de apoyo a la conducción, y que limita de una forma significativa las posibilidades de salida de un vehículo de la calzada, es la señalización y balizamiento de la carretera. Una buena señalización permite percibir a los conductores, de forma oportuna, cambios en el trazado de la carretera y su aproximación a zonas de riesgo tales como curvas de radio reducido y tramos con visibilidad limitada. Dicha orientación puede ser proporcionada mediante marcas viales, balizas, paneles direccionales, hitos de arista, hitos de vértice, captafaros así como paneles de señalización variable.. Por ejemplo, las marcas viales audibles instaladas en la zona exterior de la calzada e inicio del arcén han demostrado una gran efectividad en la medida que pueden alertar a los conductores de los vehículos su inminente salida de la calzada. Estudios realizados en carreteras interurbanas de Australia han estimado que la instalación de marcas viales audibles pueden reducir la incidencia de accidentes por salida de la calzada en un 23% (Corben et al., 1996; Cairney, 1996). A su vez, en los Estados Unidos la efectividad de las marcas viales audibles se ha medido en carreteras interurbanas de más de dos carriles por sentido y altas velocidades de circulación. En este tipo de carreteras una de las causas más frecuentes de salidas de vehículos de la calzada es la fatiga de los conductores, particularmente en aquellos tramos en recta. Mediante la instalación de marcas viales audibles y continuas en la línea del arcén, se han estimado reducciones en la frecuencia de los accidentes por salida de la calzada entre un 20% y un 50% (Gårder y Alexander, 1995). En el mismo sentido, comparaciones realizadas por el Departamento de Transportes de Nueva York entre los años 1991 y 1997 indicaban que la instalación de marcas viales audibles era un tratamiento bastante eficiente con ratios coste-beneficio de hasta 186 (Neuman et al., 2003).. Sección transversal En una sección transversal de carretera, parámetros tales como la anchura de los carriles así como la anchura y condiciones de los arcenes tienen una relación directa con las salidas de. 15.

(42) Capítulo 2. ESTADO DEL ARTE. la calzada. En 1988 Zegeer et al., cuantificaron los beneficios obtenidos con la realización de actuaciones de mejora sobre determinados parámetros de la sección transversal de la carretera en términos de reducciones en la incidencia de accidentes de todo tipo. El estudio se realizó en carreteras convencionales de dos carriles e intensidades de tráfico inferiores a 10.000 veh/día, y los resultados estimados por los modelos desarrollados mostraban que los accidentes en donde se veía involucrado un solo vehículo estaban estrechamente relacionados a los parámetros característicos de la sección transversal. Las reducciones estimadas en la incidencia de los accidentes oscilaban entre un 10% y 30%. Una actuación encaminada a incrementar la anchura de los carriles en 0,60 metros (2 pies) se correspondía a una reducción del 23% del total de accidentes mientras que el incremento en la anchura de un arcén pavimentado en 0,90 metros (3 pies) se correspondía con una reducción en la accidentalidad de un 29% (Zegeer et al., 1988a).. En una sección transversal los mayores beneficios en términos de reducción en la incidencia de accidentes por salida de la calzada están relacionados con acondicionar unos arcenes con superficie pavimentada que funcionen como un área de recuperación inmediata para los vehículos fuera de control. Estudios realizados en carreteras de Australia permitieron establecer que la anchura de los carriles y la anchura de los arcenes eran factores de riesgo en la ocurrencia de los accidentes, observando de forma particular, un incremento en la incidencia de los accidentes cuando la carretera tenía arcenes muy estrechos (McLean, 1996). Por su parte Ivan et al. (1999) estimó las ventajas de proveer arcenes anchos en las carreteras, observando como resultado un importante aumento en la incidencia de los accidentes múltiples. Dichos resultados sugerían una tendencia de los conductores a aumentar sus velocidades de circulación bajo dichas configuraciones de la sección transversal.. Pavimento El desplazamiento de un vehículo por la carretera se produce gracias al rozamiento movilizado entre los neumáticos y el pavimento. El control del vehículo está condicionado en gran medida al coeficiente de rozamiento movilizado, siendo éste especialmente. 16.

(43) Capítulo 2. ESTADO DEL ARTE. importante en una calzada mojada y en puntos en donde los vehículos tienen que modificar su velocidad o trayectoria. Por ejemplo, en los tramos en curva se pretende que el efecto de la fuerza centrífuga percibida por el conductor le permita reaccionar de forma que no aumente su velocidad de circulación.. El mal estado de un pavimento puede producir, además de averías en el vehículo, dificultades en la conducción y, a su vez, deslizamientos, pérdidas del control del vehículo y salidas de la calzada. Por otro lado, también se ha observado que la mejora de las condiciones de un pavimento, sin realizar de forma conjunta el acondicionamiento del trazado y las condiciones de las márgenes, puede derivar en graves accidentes por salida de la calzada. Esto se debe principalmente a un incremento considerable de las velocidades de circulación que no se corresponden con las características de seguridad de los demás elementos de la carretera. El reporte de la Comisión Europea del año 2003 denominado Road infrastructure safety management identificó dentro de los principales problemas de seguridad relacionados con los accidentes por salida de la calzada la falta de una adecuada resistencia al deslizamiento en el pavimento de los tramos en curva (European Commission, 2003).. 2.2.3 Condiciones de las márgenes Un elemento común en todo tipo de carretera es la margen, definida como el espacio físico adyacente a la plataforma cuya configuración física tiene una importancia fundamental en la seguridad de la carretera. En el diseño de una sección transversal una carretera se toman en consideración factores tales como la capacidad de la carretera, la configuración del terreno y los costes de construcción y conservación, sin embargo rara vez se atiende la importancia de las márgenes en la seguridad de la carretera.. En circunstancias normales un conductor circulará con su vehículo a través de los carriles de la calzada apoyando su conducción en la información que recibe del exterior por medio del trazado de la carretera y la señalización, pero por diversas circunstancias el vehículo puede salir de la calzada e interactuar con el entorno presente en las márgenes. Si en las. 17.