Desarrollo de una metodología de planificación y evaluación de actuaciones para la mejora de la seguridad en la circulación vial con aplicación de las técnicas de análisis estadístico Bayesiano

La creciente preocupación por la seguridad vial ha propiciado que la práctica totalidad de los países desarrollados hayan puesto en marcha programas de actuaciones de mejora de la seguridad de la circulación vial. Un aspecto clave para el desarrollo de estos programas son las técnicas de recopilación, análisis y evaluación de datos estadísticos de accidentes. Las técnicas de análisis que se emplean generalmente en la programación de actuaciones de mejora de la seguridad están basadas en la interpretación clásica de la probabilidad como frecuencia relativa. En el desarrollo de la tesis que se presenta, se ha estudiado un método de selección y evaluación de actuaciones de mejora de la seguridad, que incorpora las técnicas de análisis estadístico bayesiano, partiendo de los antecedentes existentes en Europa y Estados Unidos. La investigación desarrollada se inicia con el estudio de la metodología aplicada en la planificación de actuaciones de mejora de la seguridad de la infraestructura viaria en Estados Unidos y en algunos de los países europeos más representativos. A partir de la experiencia internacional, se plantea una metodología general para desarrollar los programas de actuaciones de mejora de la Seguridad Vial, que se basa en los siguientes elementos fundamentales: - agrupación de las actuaciones de mejora de la seguridad en dos tipos: tratamiento de tramos de concentración de accidentes y actuaciones preventivas de seguridad vial; - establecimiento de las criterios de identificación de tramos de concentración de accidentes por aplicación de un proceso bayesiano empírico; - establecimiento de criterios de priorización de actuaciones en tramos de concentración de accidentes y preventivas, a partir de un estudio coste-eficacia; - seguimiento sistemático de los resultados de las actuaciones desarrolladas y evaluación de los resultados, mediante el análisis del grado de significación de los cambios en los índices de peligrosidad registrados tras las actuaciones y la estimación de la parte debida a las actuaciones. La segunda parte de la investigación ha consistido en el desarrollo de un método de análisis estadístico bayesiano de los datos sobre accidentes. El objeto del proceso es la estimación de la distribución de probabilidad del valor hacia el que tiende a largo plazo la media del índice de peligrosidad de cada emplazamiento de la red (índice de peligrosidad intrínseco o IPI), al que se considera como una variable aleatoria. Este planteamiento permite tener en cuenta la componente aleatoria de los accidentes y la relación entre su frecuencia y los volúmenes de tráfico. También permite resolver algunos de los problemas que afectan a los métodos clásicos, y en particular el efecto de la regresión hacia la media. Para su aplicación, se establece un procedimiento de división o estratificación de la red en conjuntos de tramos de características semejantes, basado en el análisis de varianzas del índice de peligrosidad medio de cada tramo con respecto a una serie de factores que, de acuerdo con los resultados de investigaciones anteriores, influyen en los valores del mismo. El método planteado permite ajustar para cada conjunto de emplazamientos de características semejantes la distribución "a priori" de los IPI, a partir de la información disponible de los accidentes y volúmenes de tráfico en todos los tramos del conjunto. El ajuste de los parámetros de la distribución se realiza mediante un proceso de máxima verosimilitud. A continuación se aplica el teorema de Bayes para calcular para cada emplazamiento la distribución de probabilidad de su IPI "a posteriori" en función de los registros específicos de accidentes y volúmenes de tráfico. La estimación de la distribución de probabilidad del IPI en cada tramo, permite establecer los criterios de detección de tramos de concentración de accidentes, los órdenes de prioridad de las actuaciones y la evaluación de resultados de las actuaciones desarrolladas. La investigación se ha completado con una aplicación experimental, que ha permitido comprobar la importancia del fenómeno de regresión hacia la media en el caso de las carreteras españolas, y poner a punto y contrastar la metodología desarrollada mediante su aplicación a un caso real de ámbito reducido. Se ha constrastado que la aplicación del método desarrollado es viable, resuelve los problemas planteados, en particular el del efecto de la regresión hacia la media, y presenta una eficacia mayor que los métodos clásicos en la identificación de los problemas

Sistemas avanzados para mejora de la seguridad vial en condiciones de meteorología adversa

Las condiciones meteorológicas adversas pueden afectar a la seguridad de la circulación de diversas formas. Por un lado, la existencia de hielo, nieve o agua sobre la calzada produce una disminución de la adherencia de los neumáticos al pavimento. Por otro, la niebla, la lluvia intensa o la nieve producen una disminución de la visibilidad. Finalmente, la existencia de vientos fuertes también puede comprometer las seguridad de los vehículos al afectar a su estabilidad y dificultar su maniobrabilidad. De acuerdo con los resultados de una investigación subvencionada por el Ministerio de Fomento y desarrollada por la Universidad Politécnica de Madrid [1], el 9 % de los accidentes con víctimas y 10 % de las víctimas mortales que se registran en la Red del Estado se producen con meteorología advers

Método bayesiano de estimación del potencial de reducción de costes de la accidentalidad en los tramos de una red de carreteras

La directiva europea sobre gestión de la seguridad de las infraestructuras viarias establece el requerimiento de implantar un procedimiento de clasificación de los tramos de la red en función del ahorro potencial en costes derivados de los accidentes en las carreteras que forman parte de la Red Transeuropea. El potencial de mejora de la seguridad debe reflejar la reducción en coste de accidentalidad que podría alcanzarse a través de medidas de mejora de la infraestructura y puede estimarse como la diferencia entre el coste por km de la accidentalidad del tramo durante el período considerado y el coste esperado para carreteras del mismo tipo que dispongan de las condiciones de seguridad alcanzables mediante actuaciones preventivas de mejora de las infraestructuras. En la ponencia se describe un procedimiento para mejorar la precisión de la estimación del potencial de reducción de la accidentalidad en los tramos de una red de carreteras a partir de la calibración de modelos lineales generalizados de estimación de la frecuencia de accidentes y de su combinación con la información registrada de accidentalidad aplicando un procedimiento bayesiano empírico

Aplicación de simuladores en la formación de los conductores

Los simuladores de conducción permiten reproducir el proceso de conducción en un vehículo en un entorno virtual. Los simuladores se emplean en la formación de los conductores de distintas categorías: conductores noveles, perfeccionamiento de conductores profesionales, conductores discapacitados y conductores de edad avanzada. En la comunicación se sintetizan los resultados obtenidos en el marco de la Red de Excelencia HUMANIST (HUMAN centred design for Information Society Technologies) del VI Programa Marco de I+D de la Unión Europea en el que se han estudiado las condiciones para lograr una la aplicación eficaz de los simuladores en el proceso de formación de los conductores

Tratamiento de outliers en los modelos de predicción de accidentes de tráfico

El estudio de las relaciones existentes entre la frecuencia de accidentes de tráfico y las características de la carretera, del tráfico, del entorno y de los usuarios, constituye una de las aplicaciones más importantes del análisis estadístico en el campo de la seguridad vial. En el Departamento de Ingeniería Civil: Transportes de la Universidad Politécnica de Madrid en el marco del proyecto de investigación DISCAM, subvencionado por el Centro de Estudios y Experimentación de Obras Publicas en la convocatoria para el año 2006 de ayudas para la realización de proyectos de I+D+i ligados aldesarrollo del PEIT, se está calibrando y depurando un conjunto de estos modelos a partir de muestras obtenidas en las carreteras españolas. En el proceso de ajuste de los modelos se detecta en muchos casos la existencia outliers o valores extremos, lo que afecta a la precisión de los modelos de predicción. En esta comunicación se presentan algunos de los métodos estadísticos existentes para el tratamiento de outliers y se analizan los resultados obtenidos mediante estas metodologías a los modelos de predicción de accidentes calibrados con muestras de tramos de carreteras de la red española

Influencia de la ubicación de detectores en la estimación de indicadores de evaluación del funcionamiento de vías de alta capacidad

En años recientes las administraciones de carreteras vienen adquiriendo mayor compromiso en establecer procesos de evaluación e informar sobre resultados alcanzados por los distintos programas que desarrollan bajo su responsabilidad. En particular, en el contexto de la explotación de vías de alta capacidad este proceso ha cobrado especial énfasis, ya que además posibilita identificar puntos o tramos con problemas de circulación y valorar el efecto de las distintas actuaciones de gestión de tráfico que suelen aplicarse. La evaluación demanda ser sistemática, próxima al tiempo real e incorporar un grupo de indicadores apropiados. A su vez, la estimación de indicadores exige rigor estadístico y de forma relevante datos abundantes y continuos. Los datos recogidos por los detectores de tráfico inicialmente para otros propósitos representan una alternativa atractiva para este proceso. No obstante, los detectores caracterizan un punto de la infraestructura por lo que los datos recogidos requieren extrapolarse a extensiones lineales de una vía. Para contrastar este efecto, es necesario el estudio de tramos con alta densidad de detectores y resultados de recorridos abundantes bajo la técnica del vehículo flotante. Combinación que puede ser difícil de lograr debido a la baja disponibilidad de tramos con esta característica, dificultades para implantar detectores adicionales y limitación de recursos para el desarrollo de esos estudios in situ

ICSM: Un procedimiento de clasificación de las condiciones de seguridad de las márgenes de las carreteras

En el marco del proyecto de investigación DISCAM desarrollado en el Departamento de Ingeniería Civil - Transportes de la Universidad Politécnica de Madrid, se ha establecido un procedimiento de clasificación de las condiciones de seguridad de las márgenes de las carreteras. La investigación se ha apoyado en una serie de indicadores de las principales condiciones de la infraestructura y de su entorno físico que influyen en las consecuencias de los accidentes por salida de la calzada: pendiente transversal de la margen, distancia al borde de la calzada de los obstáculos rígidos, existencia y adecuación de las barreras de seguridad y condiciones del trazado. Con el fin de identificar las combinaciones de los valores de estos indicadores, que presentan valores homogéneos de los índices de frecuencia y gravedad de los accidentes con víctimas por salida de la calzada, se analizó una muestra de 1 956 km de carreteras convencionales. Como resultado se estableció una escala categó- rica de cinco niveles a la que se ha denominado Índice de Condiciones de Seguridad de las Márgenes (ICSM). El ICSM permite sistematizar la toma de datos relacionados con la seguridad de las márgenes de las carreteras y puede introducirse como variable explicativa en los modelos de regresión multivariante de estimación de la frecuencia de accidentes. También puede utilizarse como referencia en la planificación de las medidas de mejora de la seguridad vial

Optimización del diseño geométrico de glorietas mediante algoritmos genéticos

El funcionamiento de las glorietas es sensible a las características geométricas de los elementos que componen el diseño. Generalmente el diseño geométrico es llevado a cabo mediante procedimientos manuales e iterativos, lo que genera un elevado consumo de tiempo del proyectista. Durante el proceso, los ingenieros tratan de encontrar una solución satisfactoria al problema, tanto en planta como en alzado, aplicando unos criterios derivados de normativas y de la propia experiencia del proyectista. Esta tarea es compleja y laboriosa debido al elevado número de variables, y puede ser simplificada mediante la elaboración de unos algoritmos adecuados. En este artículo se presenta el planteamiendo de una metodología que servirá de base para el desarrollo de un modelo de optimización que proporcione la geometría de la glorieta en planta en base a dos objetivos: la consistencia de las velocidades de circulación y la eficiencia operativa. La eficiencia operativa se caracteriza mediante la demora media de los vehículos y su estudio determina el número de carriles necesarios en las entradas y en la calzada anular. La optimización de la consistencia de las velocidades tiene como objetivo reducir los conflictos y la accidentalidad, además de contribuir a la mejora de la eficiencia de la circulación, ya que permite simplificar la tarea de incorporación de los vehículos en el flujo de la calzada anular. Para su cálculo es necesario determinar previamente las trayectorias de los vehículos y los perfiles de velocidades de las trayectorias más rápidas. Una buena consistencia debe minimizar la variación de velocidad entre los elementos geométricos consecutivos y la velocidad relativa entre corrientes de tráfico en conflicto. Para resolver el problema de optimización se plantea un procedimiento heurístico basado en algoritmos genéticos. El modelo requiere de unos procedimientos para la generación de forma aleatoria de la geometría de la glorieta y para el cálculo de las trayectorias de los vehículos y de las funciones objetivo a partir de la geometría, junto al diseño de unos operadores genéticos que tengan en consideración las interacciones que se presentan entre los elementos que definen la geometría de la glorieta

Algoritmo para la estimación de trayectorias en glorieta

Las glorietas se han convertido en los últimos años en un tipo de intersección muy popular. Un apartado esencial del diseño de glorietas es la seguridad de circulación, aspecto muy relacionado con la distribución de velocidades. La geometría debe limitar las diferentes posibilidades de trayectoria de tal forma que los conductores moderen su velocidad y exista una adecuada consistencia de velocidades. Las guías de diseño tradicionalmente han propuesto una serie de indicadores geométricos (radio de entrada de la trayectoria, radio de la deflexión y ángulo ?, entre los principales) suponiendo que unos valores adecuados para estos indicadores favorecen el control de la velocidad y la seguridad en la intersección. Un enfoque más moderno, se basa en modelar las trayectorias de los vehículos y analizar el perfil de velocidades. En cualquier caso, siguiendo los indicadores denominados tradicionales o los enfoques más modernos, se requiere establecer las trayectorias con mayor o menor detalle. Esto define una tarea compleja, laboriosa y no exenta de cierta subjetividad. Para su definición no existe consenso internacional en cuanto a la metodología a emplear. En la presente investigación se propone una nueva metodología para abordar el cálculo de trayectorias. El modelo se centra en glorietas de un carril con cualquier configuración en las alineaciones de acceso. El dato básico es la geometría de la glorieta. A partir de ella, y en base a la definición de una serie de retranqueos respecto de los bordes de calzada, se han desarrollado una serie de construcciones geométricas que permiten establecer de forma automática las trayectorias aproximadas de los vehículos más rápidos

Evaluación de la seguridad en las márgenes de carretera

Numerosos modelos estadísticos han sido desarrollados para estudiar la relación entre la frecuencia y severidad de los accidentes viales y las características de la carretera. Sin embargo existen pocos modelos que expliquen las relaciones entre las características de las márgenes de la carretera y los accidentes por salida de la calzada. En la presente comunicación se presentan los resultados iniciales de una investigación que se desarrolla actualmente en el Departamento de Ingeniería Civil - Transportes de la Universidad Politécnica de Madrid en el marco del proyecto de investigación DISCAM subvencionado por el Centro de Estudios y Experimentación de Obras Publicas en la convocatoria para el año 2006 de ayudas para la realización de proyectos de I+D+i ligados al desarrollo del PEIT, cuyo objetivo fundamental consiste en el desarrollo de herramientas analíticas que permitan mejorar la seguridad en el diseño de las carreteras y de la configuración de sus márgenes. A partir del análisis del problema de la accidentalidad por salida de la calzada y de los elementos que son considerados como factores clave en el origen de este tipo de accidentes de circulación se plantea un procedimiento de caracterización de los niveles de seguridad en función de la configuración de las márgenes y las características de la carretera. Para ello se han estudiado los registros de accidentalidad, de las características de las márgenes y de las características del trazado de una muestra de carreteras españolas, todo ello con el fin de desarrollar una metodología práctica y sencilla para la evaluación de la seguridad de las márgenes de carreteras existente