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algunas consideraciones de seguridad para el proyecto geométrico
ISSN 0188-7297
ALGUNAS CONSIDERACIONES
DE SEGURIDAD PARA EL
PROYECTO GEOMÉTRICO
DE CARRETERAS
Alberto Mendoza Díaz
Francisco Luis Quintero Pereda
Emilio Francisco Mayoral Grajeda
Publicación Técnica No. 217
Sanfandila, Qro. 2002
INSTITUTO MEXICANO DEL TRANSPORTE
SECRETARIA DE COMUNICACIONES Y TRANSPORTES
Algunas Consideraciones
de Seguridad para el
Proyecto Geométrico
de Carreteras
Publicación Técnica No. 217
Sanfandila, Qro. 2002
Este documento fue elaborado por el Coordinador de Seguridad y Operación del
Transporte, Alberto Mendoza Díaz, y por los investigadores Francisco Luis Quintero
Pereda y Emilio F Mayoral Grajeda.
III
Indice
Resumen
VII
Abstract
IX
Resumen ejecutivo
XI
1 Introducción
1
2 Estándar de proyecto
3
3 Autopistas
7
3.1 Antecedentes
3.2 Curvatura y velocidad
3.3 Análisis estadístico sobre la ocurrencia de
accidentes en curvas de diferente radio
3.4 Comentarios
3.4.1
3.4.2
3.4.3
3.4.4
Proyecto geométrico
Barreras y taludes de terraplenes
Estabilidad de taludes en cortes
Drenaje
4 Todo tipo de carreteras
4.1 Control de acceso
4.2 Medianas
4.3 Elementos de la sección transversal
4.3.1
4.3.2
4.3.3
4.3.4
4.3.5
Ancho de carril
Ancho de acotamiento
Ancho de carril y acotamiento
Pendiente transversal
Síntesis
4.4 Distancia de visibilidad
4.4.1 Distancia de visibilidad general
4.4.2 Distancia de visibilidad en curvas
verticales en cresta
4.4.3 Distancia de visibilidad en curvas horizontales
4.5 Alineamiento
7
7
13
22
22
23
23
24
25
25
27
30
31
32
34
36
36
37
37
37
38
39
V
Algunas Consideraciones de Seguridad para el Proyecto Geométrico de Carreteras
4.5.1
4.5.2
4.5.3
4.5.4
Alineamiento horizontal
Alineamiento vertical
Combinaciones de alineamiento vertical y horizontal
Curvas de transición
4.6 Puentes, estructuras y alcantarillas
4.7 Rebase
4.8 Rampas de escape para camiones de carga
39
42
42
44
46
48
52
5 Conclusiones
55
Referencias bibliográficas
57
Resumen
Este trabajo tiene como finalidad considerar la seguridad vial, en el proyecto geométrico
de nuevas carreteras o la modernización de carreteras existentes.
Inicialmente se presentan algunas recomendaciones en relación con la toma de
decisiones estratégicas para ofrecer un proyecto geométrico de calidad en cuanto a
seguridad.
Se presentan conceptos generales sobre la curvatura y las velocidades de diseño y
operación en autopistas, relacionados con la seguridad. También un análisis estadístico
sobre accidentes en curvas de diferente radio en autopistas mexicanas, y se mencionan
algunos comentarios. Se hace referencia fundamentalmente al alineamiento horizontal
de las autopistas, aunque esto da lugar a sugerencias relacionadas con los demás
elementos de su proyecto geométrico.
Posteriormente se presenta un conjunto de recomendaciones aplicables a todos los
tipos de caminos.
Finalmente, se muestran algunas conclusiones.
VII
Abstract
This work is aimed at helping consider safety in the geometric design of new roads or
the modernization of existing ones.
First, some recommendations are provided regarding the selection of design standard to
which the roads are to be built.
Some general concepts are then provided on curvature and on design and operating
speed on freeways, as related to safety issues. A statistical analysis is also shown on
the occurrence of accidents in curves with different radius at Mexican freeways. Some
concluding comments are derived. Reference is made in this part to the horizontal
alignment of highways, although the analysis of this aspect gives rise to suggestions
related to the rest of the elements involved in the geometric design of freeways.
A set of safety recommendations for the geometric design of all types of roads, are then
shown.
Some conclusions are finally presented.
IX
Resumen Ejecutivo
A medida que el tráfico vehicular aumenta se vuelve frecuentemente necesario o
económico diseñar y construir carreteras con estándares geométricos más elevados. En
general en la medida en que este estándar sea mayor, la carretera será más segura. De
hecho, uno de los factores económicos que deben tomarse en cuenta al seleccionar el
nivel geométrico de calidad son los beneficios en seguridad vial, derivados de mejores
estándares geométricos; por ejemplo, en la Referencia 1, al investigarse los beneficios
en materia de seguridad de mejora carretera en la Gran Bretaña, se examinó 85% de
los proyectos constructivos distintos a autopistas entre 1982 y 1984, encontrándose
reducciones porcentuales de accidentes (a un nivel de significancia de 10% o mayor)
para diferentes tipos de proyecto:
TIPO DE PROYECTO
REDUCCIÓN DE
ACCIDENTES, EN %
Libramientos de pueblos rurales
32
Construcción de un cuerpo carretero adicional
29
Separación de niveles en intersecciones urbanas
57
“Otros” proyectos en áreas rurales
28
No se encontraron reducciones significativas de accidentes en libramientos urbanos, ni
en separaciones de niveles en intersecciones en áreas rurales, así como en “otros”
proyectos urbanos.
La Referencia 2 presenta los índices de mortalidad (accidentes con muertes por cada
100 millones de vehículos-kilómetro) para carreteras australianas:
XI
Algunas Consideraciones de Seguridad para el Proyecto Geométrico de Carreteras
ÍNDICE DE MORTALIDAD
TIPO DE CARRETERA
POR CADA 100 MILLONES
DE VEH-KM
Carreteras de un carril
800 – 1,200
Carreteras angostas de dos carriles
100 – 200
Carreteras anchas de dos carriles
20 – 100
Arterias1 no divididas
20 – 100
Arterias divididas
10 – 100
Todas las autopistas
10
Autopistas nuevas
5
Todas las carreteras
200 – 800
En síntesis, la seguridad vial se incrementa significativamente al aumentar el estándar
de proyecto geométrico, y las autopistas son mucho más seguras por kilómetro viajado
que otras carreteras. La ventaja precisa de seguridad no puede establecerse, porque
existe una amplia variación dentro de los tipos de carretera; no obstante, las autopistas
son cuando menos cuatro veces más seguras que otras, llegando a ser hasta 20 veces
más seguras en comparación con otras arterias. Las nuevas autopistas, construidas
con estándares contemporáneos, son las formas más seguras de carretera, pudiendo
ser hasta el doble de seguras que algunas autopistas más antiguas, construidas con
estándares más bajos.
En este trabajo se tratan aspectos como:
El control de acceso. Las Referencias 3 y 4 incluyen estudios de los 60’s y los 70’s que
demuestran que la frecuencia de accidentes aumenta rápidamente con la densidad de
accesos.
1
Una arteria es una vía principal utilizada para el tránsito de frente, a lo largo de una ruta continua.
XII
Resumen Ejecutivo
Los tipos de medianas. La Referencia 1 manifiesta que carreteras divididas con
mediana central, tuvieron una tasa de accidentes por vehículo-kilómetro de dos terceras
partes de la de carreteras no dividas.
Los anchos de carril y de acotamiento. La Referencia 5 contiene experiencias
estadounidenses en donde ampliaciones de carril de 2.7 a 3.4 m y de 3 a 3.7 m en
carreteras, generaron reducciones en la frecuencia de accidentes con heridos graves
de 22%.
La distancia de visibilidad general. La Referencia 6 encontró que en la mayoría de los
casos, las frecuencias de accidentes se reducen al aumentar la distancia de visibilidad
promedio, especialmente para los accidentes de noche con un sólo vehículo
involucrado.
La distancia de visibilidad en curvas verticales en cresta. Por una parte, la Referencia 5
reporta frecuencias de accidentes 52% mayores en sitios con restricciones a la
visibilidad en razón de la curvatura vertical, en relación con sitios de control.
La distancia de visibilidad en curvas horizontales. La Referencia 7 señala que la mejora
de la distancia de visibilidad en curvas horizontales, es altamente rentable.
Combinación de alineamientos horizontal y vertical. Los alineamientos no deben ser
considerados independientemente entre sí, o independientemente de los estándares de
proyecto aplicables al resto de la carretera.
Puentes, estructuras y alcantarillas. La Referencia 8 recomienda que el puente debe ser
1.8 m más ancho que la sección de circulación (p. ej, llevando dos acotamientos de
0.9 m a lo largo del puente).
Las condiciones de rebase. La Referencia 9 señala que alrededor de 10% de los
accidentes carreteros con heridos, se generaron en operaciones de rebase.
Las rampas de escape. Finalmente, la Referencia 3 indica que factores como: la
pendiente, error en la conducción, tal como no hacer el cambio de velocidad adecuado,
falla del equipo de los frenos, la inexperiencia en la conducción del vehículo, etc, están
asociados con los accidentes).
Por último, se mencionan las conclusiones relevantes del estudio.
XIII
Algunas Consideraciones de Seguridad para el Proyecto Geométrico de Carreteras
Referencias bibliográficas
1.
Walker, C. D. y C. J. Lines. Accident Reductions from Trunk Road
Improvements. Research Report CR 321, 15 p. Transport Research
Laboratory, Crowthorne, UK, 1991.
2.
Accidents and Road Type. Australian Road Research Board, Melbourne,
Australia, 1988.
3.
Guide for Monitoring and Enhancing Safety on the National Truck Network.
Federal Highway Administration, Washington, DC, 1986.
4.
Cirillo, J. A. Safety Effectiveness of Highway Design Features, Volume 1,
Access Control. 9 p, Federal Highway Administration, Washington, DC,
1992.
5.
Relationship Between Safety and Key Highway Design Features. State of
the Art Report 6, Transportation Research Board, Washington, DC, 1987.
6.
Hedman, K. O. Road Design and Safety. VTI Rapport 351A, pp 225-238,
Swedish Road and Traffic Research Institute, Linkoping, Sweden, 1990.
7.
Glennon, J. C. Effect of Key Highway Features on Highway Safety.
Transportation Research Board, Washington, DC, 1987.
8.
Mak, K. K. Effect of Bridge Width on Highway Safety. State of the Art
Report 6, Transportation Research Board, Washington, DC, 1987.
9.
Hoban, C. J. Selecting Appropriate Geometric Design Standards for Rural
Road Improvements. Compendium of Technical Papers, 58th Annual
Meeting, Institute of Transportation Engineers, Washington, DC, 1988.
XIV
1
Introducción
En el diseño de nuevas carreteras, debe darse particular atención a la seguridad
vial como un criterio principal de proyecto. Por su parte, la reconstrucción de
carreteras actuales debe poseer un componente de seguridad; de hecho, tal
reconstrucción
es
a
menudo
una
forma
importante
de
ir
actualizando
progresivamente la seguridad de la red carretera.
En este trabajo se revisarán algunos aspectos de seguridad vial del proyecto
carretero, tomándose el caso de las autopistas, y después todos los tipos de
carreteras. Finalmente, se presentan ciertas conclusiones.
1
Algunas Consideraciones de Seguridad para el Proyecto Geométrico de Carreteras
2
2
Estándar de Proyecto
El término “estándar de proyecto” se refiere a aquellas decisiones estratégicas
relacionadas con el nivel geométrico de calidad al cual, se construye una
carretera. Dichas decisiones se realizan frecuentemente en la fase de planeación,
y se ven afectadas primordialmente por consideraciones sobre capacidad vial y
eficiencia económica, pero la seguridad vial debe también tomarse en cuenta.
A medida que el tráfico vehicular aumenta, resulta necesario o económico diseñar
y construir carreteras con estándares geométricos más elevados. En general, a
medida en que el estándar geométrico sea mayor, la carretera será más segura.
De hecho, uno de los factores económicos que deben tomarse en cuenta al
seleccionar el nivel geométrico de calidad, son los beneficios en seguridad vial
derivados de mejores estándares geométricos. Por ejemplo, en la Referencia 1, al
investigarse los beneficios en seguridad de mejoras carreteras en la Gran Bretaña,
se examinó 85% de los proyectos constructivos distintos a autopistas entre 1982 y
1984, encontrándose las reducciones porcentuales de accidentes (a un nivel de
significancia de 10% o mayor) para diferentes tipos de proyecto:
•
Libramientos de pueblos rurales
32%
•
Construcción de un cuerpo carretero adicional
29%
•
Separación de niveles en intersecciones urbanas
57%
•
“Otros” proyectos en áreas rurales
28%
No se encontraron reducciones significativas de accidentes en libramientos
urbanos, en separaciones de niveles en intersecciones en áreas rurales, ni en
“otros” proyectos urbanos.
El mayor estándar geométrico para una carretera corresponde a una velocidad de
proyecto elevada, control total de acceso de las propiedades aledañas, zonas
laterales benignas, rampas de entrada y salida en intersecciones a desnivel, y
sentidos opuestos de tránsito separados por mediana. Este tipo de carretera es
3
Algunas Consideraciones de Seguridad para el Proyecto Geométrico de Carreteras
referido generalmente como autopista. Es la forma más segura de carretera
porque muchas de las posibilidades de colisión han sido eliminadas. En la
fotografía 1 se muestra un ejemplo.
La Referencia 2 presenta los índices de mortalidad (accidentes con muertes por
cada 100 millones de vehículos-kilómetro) para carreteras australianas:
•
Carreteras de un carril
800 – 1,200
•
Carreteras angostas de dos carriles
100 –
200
•
Carreteras anchas de dos carriles
20 –
100
•
Arterias2 no divididas
20 –
100
•
Arterias divididas
10 –
100
•
Todas las autopistas
10
•
Autopistas nuevas
•
Todas las carreteras
5
200 – 800
En síntesis, la seguridad vial se incrementa significativamente al aumentar el
estándar de proyecto geométrico, y las autopistas son mucho más seguras por
kilómetro viajado que otras carreteras. La ventaja precisa de seguridad no puede
establecerse, porque hay una amplia variación dentro de los tipos de carretera, sin
embargo, las autopistas son cuando menos cuatro veces más seguras que otras
carreteras, pudiendo ser hasta 20 veces más confiables que otras arterias. Las
nuevas autopistas, construidas con estándares contemporáneos, son las formas
más seguras de carretera, pudiendo tener hasta el doble de seguridad que
autopistas más antiguas, construidas con estándares más bajos.
2
4
Una arteria es una vía principal utilizada para el tránsito de frente, a lo largo de una ruta continua.
2 Estándar de Proyecto
Fotografía 1. Vista panorámica de una autopista con elementos de
seguridad carretera
5
Algunas Consideraciones de Seguridad para el Proyecto Geométrico de Carreteras
6
3
Autopistas
3.1 Antecedentes
Algunos trabajos correspondientes a la bibliografía han tenido éxito al identificar
las diferencias entre las velocidades operativas de los conductores y las
velocidades de proyecto de las carreteras; no obstante, no han llegado a
establecer claramente el vínculo entre esas diferencias y la ocurrencia de
accidentes, a partir del cual se generen las recomendaciones de proyecto
geométrico pertinentes. Lo presentado en este capítulo es un primer intento para
autopistas, a reserva de generar una mayor cantidad de información estadística en
el futuro, que dé mayor sustento y complemento a lo aquí mostrado.
Se presentan inicialmente algunos conceptos generales sobre la curvatura, y las
velocidades de diseño y operación en autopistas, relacionados con la seguridad;
se incluye un análisis estadístico sobre accidentes en curvas de diferente radio en
autopistas mexicanas, así como algunos comentarios concluyentes.
Se hace referencia fundamentalmente al alineamiento horizontal de las carreteras,
aunque esto da lugar a sugerencias relacionadas con los demás elementos del
proyecto geométrico. Este trabajo se refiere básicamente a autopistas rurales.
3.2 Curvatura y velocidad
La decisión para circular por una carretera o por alguna alterna (cuando la hay)
resulta de la valoración del conductor en términos del tiempo, conveniencia y
dinero, además de la percepción de la seguridad que se tenga de las opciones.
Por ende, la velocidad es uno de los factores más importantes para el conductor al
momento de seleccionar rutas o modos de transporte. La velocidad de proyecto
debe cumplir con las expectativas de casi todos los usuarios en cuanto al deseo
de transitar a cierta velocidad, sujetándose a consideraciones de seguridad y
economía.
7
Algunas Consideraciones de Seguridad para el Proyecto Geométrico de Carreteras
En este sentido, considerando que sólo un pequeño porcentaje de los usuarios
circula a velocidades extremadamente altas, no resulta económicamente factible
diseñar únicamente para ellos, como tampoco conviene hacerlo para los
conductores en las condiciones de circulación más desfavorables, que también
son un pequeño porcentaje, pues se obtendría un camino inseguro, de ahí que
frecuentemente se recomiende diseñar para la velocidad más alta razonable (p. ej,
percentil 85 de las velocidades esperadas) que cubra los niveles deseados de
seguridad,
de
movilidad
y
de
eficiencia
considerando
las
restricciones
ambientales, económicas, estéticas y los impactos sociales y políticos. Asimismo,
la velocidad de proyecto debe ser coherente con respecto a la topografía, el uso
del suelo adyacente y el tipo de camino.
Un aspecto muy importante en torno a la velocidad y a la seguridad en carreteras
es la estabilidad de los vehículos en las curvas. Se dice que un vehículo es
inestable cuando experimenta tendencias muy acentuadas a salirse de la
trayectoria impuesta por el conductor, generalmente como resultado de las fuerzas
transversales que actúan en él, ya sea por carga mal distribuida, llantas
desinfladas, suspensión defectuosa, etc, o por la fuerza centrífuga que
experimenta cuando transita por una curva, pudiendo suscitarse que el vehículo se
deslice o vuelque.
Tomando en cuenta las fuerzas y los elementos que ayudan a contrarrestar los
efectos de la fuerza centrífuga, los accidentes en una curva determinada, en
condiciones normales de operación, pueden resultar de una velocidad excesiva
(para las condiciones prevalecientes), de una inadecuada sobreelevación, de un
pavimento derrapante o de la combinación de varios de estos elementos. El primer
factor mencionado, la velocidad, es uno de los que más influye en la magnitud de
la fuerza centrífuga de un vehículo cuando transita por una curva, dado que la
fuerza centrífuga, F, es función del peso, W, de la velocidad, V, del vehículo, así
como de la aceleración de la gravedad, g, y del radio de la curva, R, conforme la
ec 1:
8
2 Estándar de Proyecto
F=
WV 2
gR
(1)
Por tanto, para un vehículo y una curva dados, la variable fundamental es la
velocidad y si ésta se incrementa, la fuerza centrífuga también lo hará, pudiendo
resultar eventualmente en la pérdida de control del vehículo; por ejemplo, si la
velocidad se duplica, con los demás elementos constantes la fuerza centrífuga
resultante se cuadriplicará; si la velocidad se triplica, la fuerza centrífuga resultará
nueve veces mayor.
Por otra parte, si se considerara la velocidad como un factor constante y el radio
de curvatura, R, se modificara, al ser éste inversamente proporcional a la fuerza
centrífuga, entre mayor sea el radio, menor será la fuerza centrífuga resultante y
viceversa; es decir, para un vehículo circulando a una misma velocidad por curvas
de distinto radio, entre menor es el radio de éstas, más difícil será controlar el
vehículo. Es por eso que los conductores “cortan la curva”, o sea, conducen
describiendo una curva con mayor radio a la que ha sido construida para disminuir
la fuerza centrífuga, al invadir uno o varios carriles. Se tiene en este caso, al
mismo tiempo, un aumento en la seguridad al circular por una curva con radio
mayor, pero también un incremento en el riesgo por la invasión de carriles.
Cabe señalar que las tendencias naturales anteriores (a mayor velocidad y menor
radio mayor probabilidad de pérdida de control del vehículo) se han visto
disminuidas al paso de los años por las innovaciones tecnológicas en los nuevos
vehículos: suspensión, frenos, dirección, potencia, etc., que han hecho que los
conductores tengan mayores velocidades de circulación y tomen las curvas a
mayor velocidad, incluso aquélla para las que fueron proyectadas, sin que se
presente la inestabilidad.
9
Algunas Consideraciones de Seguridad para el Proyecto Geométrico de Carreteras
Para dar una idea de lo anterior, se mencionan un par de ejemplos sobre una
muestra de velocidades de punto tomadas a vehículos en curvas con alta
incidencia de accidentes, en algunas autopistas; una de ellas, construida a
principios de los 50, con ampliaciones y modernizaciones recientes, la velocidad
de proyecto en terreno plano es de 90 km/h, y en lomerío de 70 km/h. Sin
embargo, una curva específica de ella (con radio igual a 150 m), en lomerío, se
diseñó para 70 km/h, siendo la máxima velocidad permitida para esa curva de
50 km/h.
La velocidad promedio registrada a la entrada de esta curva fue de 67 km/h, con
una máxima registrada de 105 km/h, una mínima de 24 km/h y un percentil 85 de
79 km/h en la muestra de todos los vehículos explorados. La velocidad promedio
registrada dentro de esta curva fue de 71 km/h, con una máxima registrada de
85 km/h, una mínima de 45 km/h y un percentil 85 de 81 km/h. En esta curva, en
los últimos cinco años, se han registrado en promedio 40 accidentes por año.
En otra autopista, construida a finales de los 50, también con ampliaciones y
modernizaciones recientes, la velocidad de proyecto en terreno plano es de
110 km/h, en lomerío es de 90 km/h y en montaña es de 70 km/h. En dicha
autopista, hay una curva (con radio igual a 350 m), también en lomerío, que se
diseñó para 100 km/h; la máxima velocidad permitida en ella es de 70 km/h. La
velocidad promedio registrada dentro de esta curva fue de 89 km/h, con una
máxima registrada de 142 km/h, una mínima de 42 km/h y un percentil 85 de
113 km/h. En esta curva se han registrado en promedio 10 accidentes por año,
aunque en 2000 ocurrieron 19 accidentes.
De ambos ejemplos resulta evidente que el deseo de la mayoría de los
conductores es circular a altas velocidades, inclusive mayores que la velocidad de
diseño y que la máxima permitida. En el primer ejemplo, la diferencia entre el
percentil 85 y la velocidad de proyecto es de alrededor de 10 km/h. En el segundo
ejemplo, la diferencia es prácticamente nula.
10
2 Estándar de Proyecto
Aparentemente, las menores velocidades de proyecto en el primer caso se reflejan
en una mayor incidencia de accidentes que en el segundo. Un elemento que
contribuye a este comportamiento, lo proporciona una serie de mediciones de
velocidad de punto en diferentes sitios de la Red Carretera Federal. A partir de
éstas se comparó el percentil 85 de las velocidades medidas contra la velocidad
de proyecto, estimada en esos sitios a partir de sus radios de curvatura,
sobreelevaciones y ampliaciones de sección transversal.
Los resultados de la comparación se ilustran en la figura 1, en la cual se presenta
en línea continua, la relación de igualdad entre percentiles 85 y velocidades de
proyecto; y con línea discontinua, la línea de mejor correlación entre esos
parámetros para los sitios explorados. En la figura es evidente que en promedio,
para velocidades de proyecto de menos de 95 km/h, el percentil 85 queda por
encima de la velocidad de proyecto, y viceversa para velocidades de proyecto de
más de 95 km/h. Esto indica que entre más bajas son las velocidades de proyecto
utilizadas, se verán excedidas más significativamente en frecuencia y magnitud
por parte de los conductores; hasta un cierto límite, definido básicamente por la
tecnología de los vehículos circulantes, a partir del cual ya no se dan excedencias
a las velocidades de proyecto. Un comportamiento similar ha sido detectado en
otros lugares (ref 3).
Otros problemas importantes a considerar, aunque no se abordan en este trabajo,
se refieren a:
I.
Escaso cumplimiento de los límites máximos permitidos, pues sólo el 10% de
los conductores explorados los cumplieron
II.
Elevado diferencial de velocidad entre automóviles y vehículos pesados, el
cual llegó a ser hasta de 80 km/h.
11
Algunas Consideraciones de Seguridad para el Proyecto Geométrico de Carreteras
85 percentil de las velocidadades de punto
110
100
90
80
70
60
50
40
30
30
40
50
60
70
80
90
100
110
Velocidad de proyecto (km/h)
Figura 1. Velocidades de proyecto vs. percentil 85 de las velocidades
medidas
12
2 Estándar de Proyecto
En síntesis, parece evidenciarse la tendencia de que a menores velocidades de
proyecto, mayores excedencias en las velocidades de los conductores en relación
con ellas y, por lo mismo, más accidentes. Asimismo, si se desea un
comportamiento de los flujos vehiculares más congruente con las propiedades
físicas y geométricas de las autopistas (es decir, una autopista más congruente
con los deseos de los usuarios), éstas deberán diseñarse para velocidades de
proyecto relativamente elevadas (p ej, 110 km/h). Con ello, se tendrá un camino
de mejores características y, por lo mismo, más seguro (con menores índices de
accidentalidad).
A su vez conviene hacer referencia a que ha sido una práctica frecuente entender
por modernización de un camino, su incremento de capacidad mediante la adición
de carriles e incluso cuerpos adicionales, sin actualizar sus condiciones
geométricas para las velocidades reales de circulación (deseo de movilidad). Esto
también ha sido, frecuentemente, fuente de problemas de accidentalidad.
A continuación se tratará de dar mayor respaldo a los argumentos anteriores,
relacionando la curvatura y las especificaciones de proyecto geométrico con la
ocurrencia de accidentes.
3.3 Análisis estadístico sobre la ocurrencia de
accidentes en curvas de diferente radio
Los respectivos análisis se circunscriben a una red mexicana de autopistas de
alrededor de 1,300 km. En ella, en el año 2000 se registraron alrededor de 4,540
accidentes, con saldos de 320 muertos, 3,260 lesionados, daños materiales por 9
millones de dólares y costo total de accidentes estimado en 94.8 millones de
dólares, considerando costos promedio de 215 mil dólares por muerto, y 5,200
dólares por herido (ref 4).
13
Algunas Consideraciones de Seguridad para el Proyecto Geométrico de Carreteras
Sin salirse del ejemplo anterior, en la tabla 1 se muestra, en primer lugar,
información sobre la distribución de frecuencias de accidentes en el año 2000, en
todos los segmentos de 100 m de cada sentido de la red considerada, clasificados
en diferentes rangos según su radio de curvatura, R.
La información de la tabla mencionada proviene de la combinación de dos fuentes
de datos: (a) un levantamiento georreferenciado del eje de cada sentido de la red
considerada, realizado con una unidad GPS MAGELLAN, modelo PROMARK X,
corregido diferencialmente, y manejado con ArcView (ref 5) y ArcInfo (ref 6), que
son dos paquetes de cómputo diseñados para el desarrollo de Sistemas de
Información Geográfica (GIS por sus siglas en inglés); y b) una base de datos de
los accidentes registrados en 2000 en dicha red. En esta base de datos, cada
registro corresponde a un accidente.
El levantamiento georreferenciado se segmentó en elementos de 100 m, LC,
mediante comandos de ArcInfo, obteniéndose además la distancia euclidiana
entre los puntos inicial y final de cada segmento, C. Como resultado, se generó
una vista (mapa) de ArcView con un tema (capa o layer) que tiene asociada una
base de datos para todos los segmentos; en ella se registró para cada segmento,
su radio de curvatura estimado mediante la solución de forma abierta [ec 2],
derivada de tres ecuaciones del trazo geométrico de curvas simples horizontales
en carreteras (cuerda, C, en función de radio, R, y deflexión, ? [ec 3], longitud de
curva, LC, en función de ?, y grado de curvatura, G [ec 4], y R en función de G)
[ec 5]:
R=
C
LC 

2 sen 28.648 ×

R 

C = 2Rsen
14
∆
2
(2)
(3)
100
848
1522
1357
1070
1137
1463
1468
1458
1303
1401
1088
1101
1230
887
775
682
434
615
494
5413
101 – 200
201 – 300
301 – 400
401 – 500
501 – 600
601 – 700
701 - 800
801 - 900
901 - 1000
1001 - 1100
1101 - 1200
1201 - 1300
1301 - 1400
1401 - 1500
1501 - 1600
1601 - 1700
1701 - 1800
1801 - 1900
1901 - 2000
>2000
20.94
1.91
2.38
1.68
2.64
3.00
3.43
4.76
4.26
4.21
5.42
5.04
5.64
5.68
5.66
4.40
4.14
5.25
5.89
3.28
0.39
100.00
79.06
77.15
74.77
73.09
70.45
67.44
64.02
59.26
55.00
50.79
45.38
40.34
34.69
29.02
23.36
18.95
14.81
9.56
3.67
0.39
710
75
102
38
128
102
105
153
168
192
201
161
211
136
182
169
128
349
609
415
206
15.63
1.65
2.25
0.83
2.82
2.25
2.32
3.38
3.70
4.24
4.42
3.54
4.64
3.00
4.01
3.72
2.82
7.69
13.41
9.15
4.53
100.00
84.37
82.72
80.47
79.64
76.82
74.57
72.25
68.87
65.17
60.93
56.51
52.97
48.33
45.33
41.32
37.60
34.78
27.09
13.68
4.53
0.75
0.87
0.95
0.49
1.07
0.76
0.67
0.71
0.87
1.01
0.81
0.70
0.83
0.53
0.71
0.85
0.68
1.47
2.27
2.80
11.05
% Accidentes (6)
% Secciones (3)
Porcentaje de
accidentes
acumulado
Porcentaje
de
accidentes
Frecuencia
de
accidentes
Porcentaje de
segmentos
acumulado
Porcentaje
de
segmentos
Frecuencia
de
segmentos
Radio
(m)
0 – 100
(8)
(7)
(6)
(5)
(4)
(3)
(2)
(1)
Tabla 1. Número de accidentes y de segmentos para rangos de curvas de radio, R
3 Autopistas
15
Algunas Consideraciones de Seguridad para el Proyecto Geométrico de Carreteras
20∆
G
(4)
1145.92
G
(5)
LC =
R=
En la ecuación 2, C y LC se ingresan en metros, Sen se refiere a la función seno,
y su argumento se encuentra en grados. C y LC son conocidos para todos los
segmentos, pudiéndose valuar R por iteraciones, ingresando un valor inicial de R
del lado derecho de la ecuación, para posteriormente recalcular con la misma un
nuevo valor de R, que después se reingresa en el lado derecho de la ecuación y
así sucesivamente.
En la base de datos de segmentos, también se registró para cada segmento, la
secuencia kilométrica de sus puntos inicial y final, según los hitos kilométricos de
cada sentido de las autopistas consideradas, también levantados con GPS y sus
coordenadas corregidas diferencialmente.
Como en la base de datos de accidentes, la ubicación de los mismos se registra
según los hitos kilométricos, fue posible realizar la “geocodificación” de todos los
accidentes en esa base de datos para el año 2000, sobre la vista de ArcView de
segmentos. “Geocodificación” es el proceso mediante el cual se añaden puntos
(accidentes en este caso) de determinada ubicación en un mapa (vista de
segmentos), de acuerdo con cierto sistema de domicilios contenido en dicho mapa
(nombre de la autopista y secuencia kilométrica según los hitos). Al realizarse la
geocodificación, ArcView coloca cada accidente de manera precisa, en la vista de
segmentos, con base en su cadenamiento a lo largo de la autopista
correspondiente.
Como salida de la geocodificación, se genera un nuevo tema en la vista de
segmentos, el cual al ser activado, muestra la representación geográfica de los
16
3 Autopistas
accidentes en dicha vista. Este nuevo tema es el mismo archivo de accidentes
geocodificado, adicionado a una serie de datos entre los que se encuentra la
identificación del segmento de ocurrencia de cada accidente. La figura 2
ejemplifica la representación que se genera al activar este tema en la vista de
segmentos, a la vez que muestra la ubicación de los accidentes dentro de la red
considerada. Una ventaja que se obtiene con la geocodificación es que permite
integrar a la vista de segmentos, todos los datos contenidos en el archivo de
accidentes, pudiéndose generar con ello los elementos de información en la tabla
1, así como otros muchos más, mediante las herramientas convencionales de
consulta de ArcView.
La primera columna de la tabla 1 presenta los rangos de R en los que se clasifican
los alrededor de 26,000 segmentos de 100 m en los que se dividieron ambos
sentidos de la red de autopistas considerada. La tercera columna muestra el
porcentaje de segmentos dentro de cada uno de esos rangos (distribución de
frecuencias relativas de los segmentos por rangos de R). La cuarta columna, la
acumulada de los porcentajes en la tercera columna (acumulada de frecuencias
relativas de los segmentos por rangos de R). La sexta columna, el porcentaje de
los 4,540 accidentes que ocurrieron en los segmentos dentro de cada rango
(distribución de frecuencias relativas de los accidentes por rangos de R). La
séptima columna, la acumulada de los porcentajes de la columna anterior. La
última columna presenta los cocientes de los porcentajes en la columna seis entre
los porcentajes en la columna tres. Este cociente, para cada rango, es indicativo
de la tendencia de los accidentes a concentrarse en ese rango más de lo normal
(sobre-representarse en ese rango). La figura 3 ilustra, en un diagrama de barras,
el cociente de sobre-representación obtenido para los distintos rangos de R.
17
Algunas Consideraciones de Seguridad para el Proyecto Geométrico de Carreteras
Figura 2. Representación geográfica que muestra los segmentos de 100 m, y
la geocodificación de accidentes
18
01
10 00
1
20 200
13
30 00
14
40 00
15
50 00
16
60 00
17
70 00
18
80 00
190 90
1- 0
10 100
01 0
11 110
01 0
12 120
01 0
13 130
01 0
14 140
01 0
15 150
01 0
16 160
01 0
17 170
01 0
18 180
01 0
19 190
01 0
-2
00
0
>2
00
0
Cociente de sobre-representación
3 Autopistas
12.00
11.00
10.00
9.00
8.00
7.00
6.00
5.00
4.00
3.00
2.00
1.00
0.00
Radio (m)
Figura 3.
Cociente de sobre-representación para los distintos rangos de
radio
19
Algunas Consideraciones de Seguridad para el Proyecto Geométrico de Carreteras
Tanto en la tabla 1 como en la figura 3, es evidente que la sobre-representación
de los accidentes se dispara exponencialmente en dirección inversa a R, para
valores de R menores a 400 m. En este rango, al disminuir R, el número de
accidentes por sección aumenta y el porcentaje de secciones con esos valores de
R
disminuye, con lo cual estos dos efectos generan conjuntamente el
comportamiento exponencial observado.
A partir de la tabla 1 y la figura 3 puede concluirse que en el 14.81% de los
segmentos con R menor o igual a 400 m, ocurre 34.78% de los accidentes totales
registrados. Por tanto, la ocurrencia relativa de accidentes en estos segmentos
(34.78/14.81) es tres veces mayor que en los segmentos con R mayor a 400 m
((100-34.78)/(100-14.81)).
Una conclusión que surge del resultado anterior es que los radios mínimos (Rmín)
especificados para prácticamente todas las velocidades de proyecto (Vproy)
consideradas por la normativa de Proyecto Geométrico de Carreteras (ref 7)
vigente en caminos Tipo “A” (las menores de 110 km/h), son generadores
importantes de accidentes, y, con ello, lo es también una gran cantidad de las
curvas que existen en las autopistas de cuota del país (14.81% de sus segmentos
de 100 m según la tabla 1).
Dichos radios mínimos y sus correspondientes valores de grado máximo de
curvatura (Gmáx) para las distintas velocidades de proyecto en la normativa, se
reproducen en la tabla 2. Otra interpretación del resultado anterior es que la única
Vproy que conduce a la construcción de autopistas seguras, para las velocidades
actuales de circulación en lo referente a sus curvas es 110 km/h, ya que para ella
se especifican curvas con R siempre mayor a 417 m, según la tabla 2.
20
3 Autopistas
Tabla 2.
Velocidad de proyecto (Vproy), grado máximo de curvatura
(Gmáx) y radio mínimo (Rmín)
VELOCIDAD DE
PROYECTO
Vproy
(km/h)
GRADO MÁXIMO DE
CURVATURA
Gmáx
(grados)
RADIO MÍNIMO
Rmín
(metros)
110
2.75
417
100
3.25
353
90
4.25
270
80
5.50
208
70
7.50
153
60
11.00
104
21
Algunas Consideraciones de Seguridad para el Proyecto Geométrico de Carreteras
3.4 Comentarios
Las evidencias mostradas apuntan hacia la conveniencia, desde el punto de vista
de la seguridad operativa, de buscar una meta de velocidades de proyecto
relativamente elevadas (p ej, 110 km/h) al diseñar y construir futuras autopistas.
Otras recomendaciones pertinentes en aras de la seguridad para diferentes
rubros,
derivadas
de
experiencias
problemáticas
pasadas,
públicamente
comentadas, son:
3.4.1
Proyecto geométrico
Evitar una geometría irregular en un sólo trayecto, con curvas horizontales
aisladas que restrinjan repentinamente la velocidad de operación.
Construir terceros carriles de ascenso, para permitir el rebase de vehículos
pesados.
Diseño adecuado o emplazamiento de intersecciones a desnivel.
Evitar la presencia de curvas verticales sucesivas con largas restricciones de
rebase (esto sólo en el caso de los “caminos directos”).
Proporcionar rampas de emergencia para detener vehículos fuera de control,
en carreteras con fuertes y prolongadas pendientes.
Haber correspondencia entre la geometría del camino, y la estructura de
pavimento y superficie de rodamiento proporcionadas.
Proporcionar una “Zona Despejada”, definida como el área adyacente a los
caminos, la cual se mantenga libre de peligros laterales, como postes,
árboles y arbustos con troncos mayores a 1 m, muros de obras de arte,
pendientes fuertes (mayor a 4:1) y otros objetos fijos, o condiciones que
representen un peligro. El ancho de esta zona debe ser consistente con el
diseño geométrico, velocidad de operación, composición vehicular y nivel de
tránsito.
3.4.2
22
Barreras y taludes de terraplenes
3 Autopistas
La recomendación de instalar una barrera se basa en la premisa de que sólo
debe instalarse si reduce la severidad de accidentes potenciales, ya que el
propósito fundamental de las barreras es impedir que un vehículo abandone
el camino de manera imprevista y golpee un objeto que lo detenga
violentamente, caiga por el borde del terraplén, o que las consecuencias
previstas del accidente sean mayores que las provocadas por el impacto con
la propia barrera; por eso mismo deben utilizarse barreras de tecnología
probada y certificada.
Para proveer un nivel de seguridad aceptable, los taludes de los terraplenes
deben ser lo más tendidos posible. Taludes superiores a 3:1 no son
traspasables por un vehículo; en otras palabras, el vehículo que comienza a
bajar por estos taludes volcará. Taludes entre 3:1 y 4:1 son traspasables si
son uniformes, es decir, si no cuentan con irregularidades importantes, aun
cuando el vehículo seguirá bajando hasta donde termine el talud. Taludes de
4:1 o menores son traspasables y recuperables, o sea que, un vehículo que
comienza a descender por éstos, podrá en muchos casos recuperar el
control y detenerse o subir de nuevo a la calzada.
3.4.3
Estabilidad de taludes en cortes
Un buen proyecto de estabilidad de taludes y una aplicación adecuada de las
medidas derivadas del mismo, deben minimizar el problema de la ocurrencia
de “caídos”.
3.4.4
Drenaje
La disposición de cunetas no montables junto a la calzada, compromete
seriamente la seguridad de un conductor frente al más leve despiste.
Debe darse una adecuada disposición a los muros de brocal en obras de
arte.
23
Algunas Consideraciones de Seguridad para el Proyecto Geométrico de Carreteras
24
4
4.1
Todo Tipo de Carreteras
Control de acceso
La expresión “acceso”, en este contexto, se refiere a ingresar a una carretera de
tráfico proveniente de otras vías, incluyendo intersecciones, caminos locales
públicos y privados así como cruces a nivel de la mediana. El término “control de
acceso”, por tanto, reduce o elimina la variedad y espaciamiento de eventos a los
cuales el conductor debe responder. Ha sido señalado como el “factor de proyecto
más importante por sí mismo, desarrollado para la reducción de accidentes”
(ref 8).
Parte de la ventaja de seguridad de las autopistas se deriva del control de acceso
desde las propiedades aledañas, a través de la eliminación de eventos
inesperados y la separación de puntos de decisión. Sin embargo, puede lograrse
un cierto nivel de control de acceso sin los otros elementos de proyecto de las
autopistas (p ej, intersecciones a desnivel).
Controlar el acceso en carreteras existentes a través del uso de calles o vías
laterales, puede ser una herramienta efectiva de seguridad (fotografías 2 y 3). Las
Referencias 8 y 9 mencionan algunos estudios de los 60 y los 70 que demuestran
que la frecuencia de accidentes aumenta rápidamente con la densidad de
accesos. Por ejemplo, en uno de esos estudios, la diferencia entre un bajo nivel de
desarrollo (menos de 20 accesos por kilómetro), y un alto nivel de desarrollo
representó más que duplicar el número de accidentes de acceso. Otro de esos
estudios también indicó que es un problema tanto en áreas rurales como urbanas
(en los Estados Unidos de Norteamérica); y otro más señaló que los accidentes
aumentan con la densidad de otras formas de acceso, incluyendo intersecciones y
cruce de mediana.
25
Algunas Consideraciones de Seguridad para el Proyecto Geométrico de Carreteras
Fotografías 2 y 3. Detalles de una vía rápida con calles laterales
26
4 Todo Tipo de Carreteras
En la mayoría de las carreteras, por supuesto, no es posible o significativo eliminar
el acceso, aunque los efectos negativos del acceso pueden ser moderados al
reducir el conflicto en los puntos de acceso. Los tratamientos que suelen darse en
este sentido incluyen:
•
La reducción del número de accesos (p ej, eliminando aberturas en la
mediana, proporcionando calles laterales, etc.).
•
La separación de los flujos vehiculares de frente, de aquellos que utilizan el
acceso (p ej, a través de carriles específicos para dar vuelta, carriles de
aceleración y deceleración, etc.).
La Referencia 9 recomienda “controlar el acceso, siempre que sea posible, en
aquellas vías que transportan la mayor cantidad de tráfico, o que conectan centros
de actividad principales, y/o que son arterias regionales principales”.
En síntesis, el control de acceso (p ej, a través de la reducción de la frecuencia de
intersecciones y aberturas en la mediana, así como el impedimento del acceso
directo desde las propiedades aledañas a las carreteras expresas de largo
recorrido), el uso de calles laterales, carriles específicos para dar vuelta, y carriles
de aceleración y deceleración, así como las restricciones al acceso desde las
propiedades aledañas, todos estos elementos tienen beneficios en el rubro de la
seguridad.
4.2
Medianas
Las medianas, o reservaciones centrales de espacio entre sentidos de circulación
de una carretera, se utilizan para separar el tráfico de direcciones opuestas. Hay
varios tipos que incluyen:
•
Medianas anchas sin barrera física que proporcionan espacio para que el
conductor de un vehículo descontrolado retome nuevamente el control del
mismo, así como para suministrar carriles para dar vuelta (fotografía 1).
27
Algunas Consideraciones de Seguridad para el Proyecto Geométrico de Carreteras
•
Medianas angostas con barrera física (metálica o de concreto), diseñada
para hacer volver a su propio flujo vehicular a un vehículo descontrolado que
choque con ella. Estas medianas también tienen el efecto de desalentar el
cruce inadecuado de la carretera por peatones (fotografía 4).
•
Medianas angostas sin barrera física, que pueden hacer muy poco por los
vehículos descontrolados, pero que claramente separan los flujos vehiculares
de direcciones opuestas, y proporcionan una oportunidad a los peatones
para cruzar la carretera en dos etapas (fotografía 5).
Debido a la separación del tránsito en direcciones opuestas, las medianas tienen
un efecto positivo en la seguridad vial, proporcionando algunos beneficios
adicionales a los peatones. La Referencia 1 señala que las carreteras divididas de
la Gran Bretaña (con mediana central) tuvieron una tasa de accidentes por
vehículo-kilómetro de dos terceras partes de la de las carreteras no dividas.
Asimismo, la Referencia 2 comparó las frecuencias de accidentes para carreteras
australianas de cuatro carriles con medianas anchas, angostas, y angostas
pintadas, con carreteras de cuatro carriles sin medianas. En comparación con las
carreteras no divididas, las primeras redujeron la frecuencia de accidentes como
sigue:
•
Mediana angosta pintada
30%
•
Mediana angosta con vialetas, o banda vibradora
48%
•
Mediana ancha
54%
En áreas urbanas, las medianas deben ser, donde sea posible, suficientemente
amplias para proteger un vehículo que dé vuelta, o que cruce la vía. De hecho, en
la Referencia 2 éste es el criterio para definir medianas anchas.
En áreas rurales deben proporcionarse medianas anchas para permitir al
conductor de un vehículo descontrolado, retomar el control. La Referencia 8 indica
que con un ancho de mediana de 9 m, entre 70 y 90% de los vehículos que se
refugian en ella, no alcanzan los carriles de circulación del otro sentido.
28
4 Todo Tipo de Carreteras
Fotografía 4. Ejemplos de medianas angostas con barrera de concreto
Fotografía 5. Ejemplos de medianas sin ningún tipo de barreras
29
Algunas Consideraciones de Seguridad para el Proyecto Geométrico de Carreteras
Las medianas angostas con una barrera física, tienen típicamente una mayor
frecuencia global de accidentes, pero una menor severidad dado que los
accidentes frontales son reducidos o eliminados. Por ejemplo, la Referencia 1 se
habla que instalar una barrera metálica en la mediana de carreteras divididas
condujo a una reducción de 15% en el número de muertes, pero llevo a un
incremento en los accidentes sin lesionados, de 14%.
El talud de la mediana, cuando ésta es ancha, también puede influir en los
accidentes. La Referencia 8 sugiere que un talud máximo de 6:1 es deseable en
medianas anchas, y que taludes de 4:1 o más pronunciados están asociados con
la ocurrencia de volcaduras.
Para máxima efectividad en seguridad, el número de aberturas en la mediana
debe ser minimizado, aunque esto es, por supuesto, a expensas de un acceso
adecuado. La Referencia 10 establece que en tanto que el suministro de mediana
mejora la seguridad vial de carreteras principales, tal mejora es inversamente
proporcional al número de aberturas en la mediana.
En resumen, la separación de flujos vehiculares de sentido opuesto a través de
una mediana conduce a beneficios significativos en seguridad. En áreas urbanas,
las medianas deben ser suficientemente amplias para proteger los vehículos que
dan vuelta o que cruzan la vía, en tanto que un ancho mínimo de 9 m con un talud
no mayor de 6:1 son adecuados para áreas rurales. Las medianas pueden
proporcionar beneficios a los peatones, permitiéndoles cruzar la carretera en
etapas.
4.3
Elementos de la sección transversal
La sección transversal de la carretera incluye los carriles de circulación, los
acotamientos, bordillos, elementos del drenaje, así como los cortes y los
terraplenes. A través de los años se han realizado estudios dirigidos a investigar
los efectos en la seguridad vial, del ancho de carriles y acotamientos, tipo de
30
4 Todo Tipo de Carreteras
acotamiento, pendiente transversal del pavimento, etc. Sin embargo, pocos de
ellos han sido capaces de establecer el efecto de otros factores, tales como el
alineamiento, la zona lateral libre de obstáculos, o de determinar las relaciones
lógicas entre los tipos de accidentes y los elementos de la sección transversal,
aunque parece haber consenso general sobre los aspectos que se indican
enseguida.
4.3.1
Ancho de carril
Los anchos de carril de 3.4 a 3.7 m a la vez que generan las menores frecuencias
de accidentes en carreteras, y también representan el balance más apropiado
entre seguridad y eficiencia del flujo vehicular.
Se ha demostrado que anchos de carril menores de 3 metros contribuyen a
generar accidentes multi-vehiculares.
Varios estudios han demostrado las ventajas en seguridad derivadas de la
ampliación de carriles. Por ejemplo, la Referencia 11 contiene experiencias
estadounidenses en donde ampliaciones de carril de 2.7 a 3.4 m y de 3 a 3.7 m en
carreteras, generaron reducciones en la incidencia de accidentes con heridos
graves de 22%. La misma referencia reporta resultados acerca de la cantidad de
ampliación, a diferencia del ancho final de carril, fue el factor primordial que afectó
la disminución de la frecuencia de los accidentes relacionados con el ancho de
carril (tales como los choques frontales o las salidas del camino). Las reducciones
porcentuales obtenidas fueron:
•
Para una ampliación de carril de 0.3 m :
12% de reducción
•
Para una ampliación de carril de 0.6 m :
23% de reducción
•
Para una ampliación de carril de 0.9 m :
32% de reducción
•
Para una ampliación de carril de 1.2 m :
40% de reducción
31
Algunas Consideraciones de Seguridad para el Proyecto Geométrico de Carreteras
Así como se ha demostrado que los anchos de carril de menos de 3 m,
contribuyen a la ocurrencia de accidentes multi-vehiculares, también se ha
comprobado el poco beneficio, si no es que ninguno, si se incrementa el ancho de
carril más allá de 3.7 m, excepto en el caso de que por elevados volúmenes de
camiones de carga, carriles de 4 m pudiesen ser apropiados. De hecho, anchos de
carril mayores que los anteriores pueden ser contraproducentes, dado que
estimulan la realización de maniobras inseguras, tales como rebasar a lo largo de
la línea central ante tráfico vehicular frontal.
No se recomienda proporcionar un ancho de circulación tan amplio que permita
tres carriles, pero que sólo se dibujen dos. Esto invita a los conductores de
vehículos de ambas direcciones a rebasar de cara el tránsito vehicular frontal
(fotografía 6). Esto sería una seria negligencia por parte de la autoridad carretera
al no proporcionar al conductor una guía clara sobre cómo debe utilizar la
carretera, así como un incumplimiento de su responsabilidad de disuadir
maniobras inesperadas e inseguras. Sería mucho mejor, desde el punto de vista
de la seguridad y del servicio al usuario, dibujar una carretera con tres carriles, y
un carril de rebase claramente definido en una dirección. Sería también mucho
más barato, dado que los carriles de rebase no necesitan ser colocados en toda la
longitud del camino, sino quizá sólo en 10% de la misma.
4.3.2 Ancho de acotamiento
La información relacionada con el efecto del ancho de acotamiento en los
accidentes es menos concluyente. El aspecto más importante de los acotamientos
parece ser si se encuentran revestidos o no. Sin embargo, hay alguna evidencia
de que la incidencia de accidentes se reducen en la medida en que el ancho de
acotamiento aumenta hasta alrededor de 3 m. Por ejemplo, la Referencia 11 da
algunos resultados que muestran un 21% de disminución en accidentes totales
cuando una carretera sin acotamientos es provista de ellos, con ancho entre 0.9 y
2.7 m. Asimismo, recomienda que para carreteras sin acotamiento, el ancho
óptimo de acotamiento a proporcionar es 1.5 m.
32
4 Todo Tipo de Carreteras
Fotografía 6. Detalles de maniobras de rebase inseguras en la zona
central de separación de flujos de circulación, debido a
anchos de circulación muy amplios
33
Algunas Consideraciones de Seguridad para el Proyecto Geométrico de Carreteras
La Referencia 12, por su parte, encontró una reducción en los accidentes al
incrementarse el ancho de acotamientos de 0 a 2 m, y que poco beneficio
adicional es con anchos de acotamiento por encima de 2.5 m.
4.3.3 Ancho de carril y acotamiento
Los anchos de carril y acotamiento no son independientes, por lo cual, los
resultados presentados no deben tomarse como concluyentes.
La Referencia 11 generó relaciones que muestran la frecuencia esperada de
accidentes (choques frontales o en las salidas del camino) en función del ancho
conjunto de carril y acotamiento. Estas relaciones mostraron claramente que el
incrementar el ancho de carril (hasta 3.7 m) y el ancho de acotamiento (hasta 3 m)
tienen efectos benéficos, pero que estos dos efectos no son independientes.
Dicha referencia concluye que la ampliación de carriles de 2.7 a 3.7 m, sin
mejoramiento de acotamientos, puede reducir los accidentes en 32%. La
ampliación de acotamientos es menos efectiva que la de carriles. Por ejemplo,
añadir acotamientos revestidos de 0.9 m a una carretera sin ellos, redujo los
accidentes en 19%. Si esa adición de 0.9 m fuese pavimentada, la baja esperada
sería de 22%.
Las mayores ganancias provienen de una combinación de mejoras. Por ejemplo,
ampliar una carretera con carriles de 2.7 m y sin acotamientos, a carriles de 3.7 m
y acotamientos de 1.8 m, redujo los accidentes en 60%. Sin embargo, la tendencia
a la baja de accidentes como resultado de mejorar un elemento, será mayor si los
otros elementos también son mejorados.
La tabla 3 sintetiza las recomendaciones de la Referencia 11 sobre anchos,
conjuntos de carril, y acotamiento.
34
4 Todo Tipo de Carreteras
Tabla 3. Anchos de Carril y Acotamiento Recomendados
PORCENTAJE DE VEHÍCULOS DE CARGA
TDPA
VELOCIDAD
DE
PROYECTO
> 10 %
< 10 %
ANCHOS EN METROS
(km/h)
1 – 750
751 – 2000
> 2000
CARRIL
CARRIL +
ACOTAMIENTO
CARRIL
CARRIL +
ACOTAMIENTO
< 50
3.0
3.7
2.7
3.3
> 50
3.0
3.7
3.0
3.7
< 50
3.3
4.0
3.0
3.7
> 50
3.7
4.6
3.3
4.3
Todas
3.7
5.5
3.3
5.2
TDPA = Tránsito Diario Promedio Anual
35
Algunas Consideraciones de Seguridad para el Proyecto Geométrico de Carreteras
4.3.4 Pendiente transversal
El drenaje es una parte esencial en cualquier carretera, e involucra tres aspectos:
drenaje de la superficie, drenes en zonas laterales y puentes y alcantarillas. En
esta sección, sólo se hará referencia al primero.
La Referencia 13 puntualiza sobre la necesidad de contar con un buen drenaje
superficial, ya que una película o capa de agua de 6 mm puede generar
hidroplaneo al reducir el coeficiente de fricción cercano al cero, haciendo
virtualmente imposibles las operaciones de frenado así como de dar vuelta.
Señala también que la mayoría de los accidentes en ambiente húmedo o mojado,
ocurre en pavimentos con baja resistencia al derrapamiento, y que una película de
agua en curvas de radio elevado, puede tener casi el doble de espesor que la de
una sección en tangente con bombeo a uno y otro lado de la rasante, con la
misma pendiente transversal.
Este es un factor importante a considerar en el proyecto carretero, especialmente
donde la distancia de drenaje superficial es más larga que el ancho de un carril.
4.3.5
Síntesis
Los anchos de carril y acotamiento en la tabla 3 representan la recomendación
más actualizada. Los anchos de carril en exceso de 3.7 m son innecesarios,
excepto donde haya altos volúmenes de camiones de carga; anchos de carril
menores de 3 m son menos seguros. El ancho de acotamiento debe ser
considerado a la luz del ancho de carril, como es el caso en la tabla 3. La calidad
del acotamiento (revestido, no revestido o pavimentado) así como su condición,
son también consideraciones importantes. Adicionalmente, en el proyecto de los
elementos de la carretera debe prestarse especial cuidado a consideraciones del
drenaje, con el fin de evitar el hidroplaneo.
36
4 Todo Tipo de Carreteras
4.4
Distancia de visibilidad
Todo conductor debe ser capaz de ver la carretera que está por transitar, con el fin
de navegar, guiar y controlar su vehículo. Esta distancia de visibilidad frontal (a
diferencia de la distancia de visibilidad en intersecciones) no debe ser menor que
la distancia requerida para hacer alto, conocida como distancia de visibilidad de
parada (DVP). De ahí la importancia de que el proyectista llegue a garantizar que
el conductor pueda viajar con seguridad a la velocidad adecuada según la
carretera, proporcionando la distancia de visibilidad frontal apropiada.
4.4.1
Distancia de visibilidad general
La Referencia 12 da a saber que en la mayoría de los casos, la incidencia de
accidentes se reducen al aumentar la distancia de visibilidad promedio,
especialmente para los accidentes de noche con un sólo vehículo involucrado.
Asimismo, que distancias de visibilidad menores de 200 m son frecuentes en
curvas horizontales en las que se generan elevadas frecuencias de accidentes.
4.4.2
Distancia de visibilidad en curvas verticales en cresta
Por su parte, la Referencia 11 reporta frecuencias de accidentes 52% mayores en
sitios con restricciones a la visibilidad debidas a la curvatura vertical, en relación
con sitios de control. Asimismo, a partir de un modelo generado con el fin de
estimar cuando es rentable alargar una curva vertical para aumentar la distancia
de visibilidad sobre una cresta, concluye que reconstruir esas crestas es rentable
cuando la velocidad de proyecto es 33 km/h menor que las velocidades operativas
en el sitio, el flujo vehicular excede 1,500 vehículos por día y/o existe un riesgo
importante (p ej, una intersección de flujo elevado, una curva horizontal cerrada,
una pendiente descendente pronunciada o una interrupción de carril).
37
Algunas Consideraciones de Seguridad para el Proyecto Geométrico de Carreteras
La Referencia 14, sin embargo, concluyó que es rentable mejorar la distancia de
visibilidad en curvas en cresta, sólo cuando la mejora va de distancias de
visibilidad muy cortas a distancias de visibilidad muy largas, así como cuando los
flujos vehiculares son suficientemente elevados para justificar el gasto. También
advierte sobre el peligro de mejorar curvas verticales en cresta con deficiencias
extremas de visibilidad, actualizándolas a un estándar que aún es menor que el
mínimo, pues puede conducir a un deterioro en la seguridad, ya que la longitud
carretera con distancia de visibilidad deficiente, necesariamente tiende a
aumentar.
4.4.3
Distancia de visibilidad en curvas horizontales
La Referencia 14 señala que mejorar de la distancia de visibilidad en curvas
horizontales es altamente rentable. Sugiere que ciertos tratamientos de bajo costo,
tales como la eliminación de la vegetación u otros obstáculos menores en el
interior de las curvas horizontales, puede ser eficiente en casi todas las carreteras.
Enfatiza la conveniencia de aprovechar trabajos de reconstrucción o rehabilitación
mayor de las carreteras, para mejorar las distancias de visibilidad.
La distancia de visibilidad es particularmente importante para los camiones de
carga, dado que en general éstos tienen un comportamiento inferior al frenado el
que debe ser compensado, en parte, por una mayor distancia de visibilidad. La
Referencia 8 concluye que el aumento de la altura del ojo en los camiones de
carga compensa el inferior comportamiento al frenado para el promedio de todos
los tamaños de camiones; esto no se cumple para los camiones más grandes y
más pesados, los cuales requieren mayores distancias de frenado.
También señala que los requerimientos de distancia de visibilidad en curvas
verticales en columpio, determinados por la distancia de visibilidad nocturna
generada por los faros, son satisfactorios para los camiones de carga. Sin
embargo, sugiere que las distancias de visibilidad en el entorno de las curvas
38
4 Todo Tipo de Carreteras
horizontales pueden ser un problema para los camiones de carga, dado que en
esos sitios la mayor altura del ojo es de poca utilidad.
En resumen, las distancias de visibilidad insuficientes están asociadas con la
ocurrencia de accidentes. El grado de riesgo varía con las características de la
carretera, pero algunas características y combinaciones de ellas son más
peligrosas que otras. La reconstrucción de curvas horizontales para incrementar la
distancia de visibilidad suele no ser rentable, excepto en casos extremos. Por otra
parte, mejorar la distancia de visibilidad de curvas horizontales suele ser rentable
si involucra medidas de bajo costo, tales como la eliminación de vegetación u
otros obstáculos menores. Esto es particularmente recomendable cuando hay
flujos considerables de camiones de carga.
4.5
Alineamiento
La curvatura horizontal es el factor principal que afecta la velocidad de los
vehículos en carreteras, particularmente a velocidades por debajo de 100 km/h.
Por tanto, las curvas horizontales deben ser proyectadas de tal forma que puedan
ser transitadas seguramente. Las curvas verticales y las pendientes también
afectan la seguridad vial, pero el proyectista debe preocuparse primordialmente
del requerimiento de integrar los detalles de los alineamientos vertical y horizontal,
así como de la necesidad de mantener un estándar uniforme de proyecto a lo
largo de toda la carretera.
4.5.1
Alineamiento horizontal
Es más probable que los accidentes ocurran en las curvas que en las tangentes
(secciones rectas de carretera). La Referencia 14 reporta que la frecuencia
promedio de accidentes en segmentos en curvas horizontales es tres veces la de
segmentos en tangente, siendo esta relación de cuatro veces para accidentes de
un vehículo del tipo “salidas del camino”. Adicionalmente, los segmentos en curva
suelen tener mayores proporciones de accidentes severos en superficie mojada.
39
Algunas Consideraciones de Seguridad para el Proyecto Geométrico de Carreteras
En numerosos estudios se ha tratado de investigar la relación entre el proyecto de
curvas
horizontales
y
los
accidentes;
inclusive,
han
identificado
varias
características geométricas, de la sección transversal y del tránsito, relacionadas
con la seguridad vial de las curvas horizontales, prestando atención al radio y la
longitud de la curva, la intensidad vehicular, el ancho de carriles y acotamientos,
los peligros en las zonas laterales, la distancia de visibilidad de frenado, el
alineamiento vertical en las curvas horizontales, la distancia a curvas adyacentes,
la distancia a intersecciones cercanas, la presencia de dispositivos para el control
del tránsito, etc.
A su vez, la Referencia 14 determinó que el radio es el principal factor que afecta
la seguridad en curvas horizontales, pero que el ancho de acotamiento, el ancho
de circulación y la longitud de la curva (en ese orden) son también importantes.
Asimismo, encontró que radios de curvatura mayores a 500 m no generan
problemas de seguridad, pero que curvas con radios menores a ese valor están
asociadas con un incremente abrupto en el riesgo.
La Referencia 12 obtuvo que la frecuencia de accidentes en carreteras suecas de
un carril por sentido aumenta en curvas con radio por debajo de 1,000 m, así
como si el radio excede los 3,300 m. Este último comportamiento quizá se deba a
que curvas con radio elevado, por lo mismo pueden ser muy largas dando lugar a
maniobras peligrosas de rebase.
Por su parte la Referencia 11 sugiere que la relación entre los accidentes y la
geometría de la carretera tiene que ver con la consistencia de sus características
dentro del contexto global del segmento carretero. Lo anterior sirvió como base
para desarrollar guías para el “suavizamiento” de curvas (es decir, la
reconstrucción de la curva para darle un mayor radio). Los resultados sugirieron
que esto es rentable si el flujo vehicular excede los 750 vehículos por día, y la
velocidad de proyecto se encuentra más de 25 km/h por debajo del percentil 85 de
las velocidades de los vehículos aproximándose a la curva. Asimismo, se fortalece
el uso del “suavizamiento” de curvas mediante argumentos sobre beneficios
40
4 Todo Tipo de Carreteras
adicionales derivados a los usuarios en términos de reducción de tiempos de
viajes y costos de operación vehicular.
Sin embargo, concluye que no es conveniente generar guías universales, debido
al alto grado de variación en las condiciones de sitio a sitio. También se evaluaron
los niveles de fricción lateral generados por cada conductor transitando por curvas,
antes y después del “suavizamiento”, concluyéndose que en tanto que la velocidad
aumenta, las demandas de fricción lateral generalmente disminuyen, pero que el
margen de seguridad se incrementa en todas las curvas, lo cual se respalda con
datos de accidentes.
De mayor importancia que su consideración por si sólo desde el punto de vista de
la seguridad, es la consideración del radio de curvatura de manera consistente con
otros parámetros a lo largo de un segmento.
El “suavizamiento” de curvas es caro y únicamente es rentable bajo ciertas
condiciones. Otros tratamientos alternos que pueden utilizarse para mitigar
problemas de seguridad vial en curvas horizontales, son:
•
La rehabilitación física y/o la reconstrucción parcial, incluyendo la remoción
de riesgos en las zonas laterales (árboles, postes, etc), la reducción de los
taludes laterales, la reposición de la superficie de los carriles de circulación
con el fin de mejorar la resistencia al derramamiento, el aumento de la
sobreelevación, la pavimentación de los acotamientos y la eliminación de
escalones en los bordes del pavimento.
•
Tratamientos de bajo costo, tales como el repintado de las rayas centrales y
laterales del pavimento, la instalación de vialetas reflejantes, la colocación de
delineadores del alineamiento de la curva, la rehabilitación del señalamiento
preventivo, etc.
41
Algunas Consideraciones de Seguridad para el Proyecto Geométrico de Carreteras
4.5.2
Alineamiento vertical
Incluye las pendientes y las curvas verticales. Las curvas verticales en columpio
rara vez son un problema (excepto cuando se encuentran en la vecindad de una
curva horizontal), en tanto que en el caso de las curvas verticales en cresta los
problemas tienen que ver con la distancia de visibilidad.
Las pendientes pronunciadas están generalmente asociadas con mayor frecuencia
a los accidentes. La Referencia 15 sugiere que la frecuencia y la severidad de los
accidentes aumentan con la pendiente, tanto en el sentido ascendente como en el
descendente. Asimismo, ha encontrado que el sentido descendente es más
problemático, debido principalmente a los accidentes de camiones de carga,
aunque se reconoce que el comportamiento y capacidad de frenado de estos
últimos han mejorado en los últimos años. Concluye que las pendientes
pronunciadas de más de 6% se asocian a una mayor presencia de accidentes.
La Referencia 12 sugiere que en Suecia cualquier pendiente es potencialmente un
problema y que las pendientes de 2.5 y 4% tienden a ser frecuentes en accidentes
mayores a 10 y 20% respectivamente, en relación con segmentos horizontales
adyacentes. Esto puede ser un reflejo de las condiciones climáticas de Suecia.
Asimismo, sugiere que curvas y pendientes deben considerarse conjuntamente en
relación con la ocurrencia de accidentes.
4.5.3
Combinaciones de alineamiento vertical y horizontal
Más importante que el alineamiento vertical o el horizontal considerados
individualmente, es la forma en que ambos se combinan a lo largo de un tramo
carretero. Los alineamientos vertical y horizontal no deben ser considerados
independientemente entre sí, o independientemente de los estándares de proyecto
aplicables al resto de la carretera.
La Referencia 11 señala al respecto, que aquellos casos en los que se violan las
expectativas de los conductores, suelen ser importantes generadores de
42
4 Todo Tipo de Carreteras
accidentes; por ejemplo, curvas horizontales precedidas de tangentes largas;
intersecciones con alto flujo vehicular en zonas rurales aisladas; curvas
horizontales compuestas en el mismo sentido, en donde la primera es muy ligera y
la segunda muy pronunciada, etc. Asimismo, indica que la presencia simultánea
de dos o más factores (pendientes, curvas, intersecciones, estructuras), produce
de 2 a 3 veces el número de accidentes que en segmentos sin esas
características; y que la presencia de combinaciones de elementos geométricos
genera mayor frecuencia de accidentes que la presencia de los elementos
individuales.
Las combinaciones generan frecuencias de hasta seis veces la que se presenta
en segmentos sencillos. Recomienda evitar curvas horizontales con radio menor
de 450 m y pendientes de más de 4%, particularmente de manera combinada.
Asimismo, se genera una situación particularmente peligrosa donde una curva
horizontal es ubicada justo en una curva vertical en cresta.
La consistencia a lo largo de una carretera es particularmente importante. En otras
palabras, el efecto de una característica del proyecto geométrico depende de su
contexto. De aquí que, por ejemplo, una curva cerrada aislada en una carretera
constituida básicamente de tangentes largas y curvas de gran radio, tenga una
alta probabilidad de generar accidentes, pero la misma curva en una carretera de
menor estándar geométrico podría no generar problemas. Por la misma razón, la
primera curva en una serie de curvas podría tener más accidentes que curvas
similares e incluso más severas ubicadas en contextos más sencillos.
La Referencia 16 señala que curvas cuya velocidad de proyecto queda más de 1015 km/h por debajo del percentil 85 de las velocidades del flujo, representan un
peligro para los conductores. Debe recordarse que para éstos la carretera es una
sola, y la continuidad es crítica para sus expectativas y comportamiento.
La implicación de lo anterior es que la consistencia es muy importante, y cuando
las expectativas de los conductores sean violadas, es necesario tomar medidas
serias para alertarlos, por ejemplo, a través del uso extensivo de señalamiento
43
Algunas Consideraciones de Seguridad para el Proyecto Geométrico de Carreteras
preventivo u otros elementos de delineación, incluyendo aquellos que afectan las
percepciones visuales de los conductores. Lo anterior también implica que
cualquier trabajo de reconstrucción realizado en una carretera, debe realizarse a
un estándar consistente; es decir, a menos que haya una política específica para
actualizar la longitud total de una carretera que de origen tenga un estándar bajo,
cualquier trabajo que se realice en ella debe ser a ese estándar bajo, en interés de
la consistencia.
La Referencia 11 sugiere las siguientes guías para tratar casos de estándares
geométricos diversos, así como características inesperadas:
•
La colocación de transiciones geométricas graduales, apropiadas a la
velocidad vehicular anticipada.
•
El mejoramiento de la distancia de visibilidad para la detección oportuna de
la presencia de características críticas.
•
La implementación de zonas laterales benignas con pendientes laterales
suaves y sin obstáculos peligrosos, en los sitios críticos.
•
La instalación de dispositivos de control del tránsito, apropiados a la
situación.
4.5.4
Curvas de transición
Las curvas horizontales son casi siempre diseñadas como arcos circulares. Un
vehículo no puede cambiar instantáneamente, de moverse en línea recta a
moverse en un arco circular, sino que le llevará alguna distancia cambiar su
trayectoria. Algunas veces se inserta un pequeño segmento carretero entre la
tangente y la curva circular para facilitar dicho cambio; tal curva tiene un radio de
curvatura que cambia constantemente, propiedad que suele denominarse como
espiral.
44
4 Todo Tipo de Carreteras
De manera similar, la pendiente transversal de la carretera puede variar a medida
que el alineamiento cambia de una tangente a un arco circular, particularmente en
el carril exterior donde la pendiente transversal puede cambiar de descendente a
partir de la rasante en la tangente (para efectos de drenaje) a ascendente en la
curva. Esta sección transversal en la curva se denominada sobreelevación, y
deber ser implementada también a través de cierta longitud. Hay, por tanto,
cuando menos dos longitudes de transición que son requeridas: una para el
cambio de curvatura, y otra para el cambio de sobreelevación.
La Referencia 17 menciona que el uso de espirales de transición tiene un efecto
positivo en la seguridad al reducir las demandas de fricción de los movimientos
vehiculares críticos a través de la curva. Demuestra que su uso reduce los
accidentes en curva de 2 a 9%, dependiendo del radio de curvatura y la deflexión.
Asimismo, reporta que su aplicación a ambos extremos de una curva de una
carretera de dos carriles y dos sentidos, redujo los accidentes totales en la curva
en 5%. También examina el efecto de tener una cantidad incorrecta de
sobreelevación, concluyendo que, para un déficit de sobreelevación (o diferencia
entre la cantidad recomendada por las especificaciones menos la medida en la
curva) de 0.2, puede esperarse una reducción en los accidentes de 10% en
promedio si se corrige ese déficit. Si dicho déficit es de entre 0.1 y 0.2, la
reducción esperada en los accidentes podría ser de 5%.
Los problemas relacionados con la ausencia de curvas de transición, son
particularmente críticos para los camiones de carga articulados. La Referencia 8
señala que la ausencia de curvas de transición afecta la fricción desarrollada entre
la llanta y la superficie, la trayectoria a través de la curva y la probabilidad de
invasión del carril contrario o el acotamiento. Sugiere que el enfoque de ingeniería
convencional para el proyecto de curvas horizontales, es satisfactorio para los
automóviles, pero existe preocupación en relación con la estabilidad y control de
los vehículos con centro de gravedad más elevado y torsionalmente menos
rígidos, como son los camiones de carga. Asimismo, enfatiza en relación con las
rampas de autopistas, que al ser éstas segmentos cortos de curva (sin espiral),
parecen ser puntos críticos que afectan negativamente los camiones.
45
Algunas Consideraciones de Seguridad para el Proyecto Geométrico de Carreteras
En síntesis, las curvas horizontales de carreteras no deben tener radio menor a
600 m; por debajo de 450 m, puede esperarse una mucho mayor frecuencia de
accidentes. Las pendientes no deben exceder 6%, ni 4% cuando haya una alta
proporción de camiones pesados. Al mejorar las carreteras, conviene prestar
particular atención a las características críticas aisladas o inesperadas, incluyendo
curvas horizontales cerradas y pendientes pronunciadas, así como otros
elementos tales como intersecciones.
La peor situación ocurre cuando dos o más de esas características se presentan
simultáneamente o cercanamente entre sí; esto puede generar una situación
varias veces más peligrosa que donde sólo hay un segmento recto plano. Sin
embargo, la consistencia en el estándar de proyecto a lo largo de la carretera es
más importante que el estándar de un elemento individual, dado que las
expectativas de los conductores determinan significativamente su comportamiento.
Las curvas horizontales deben tener transiciones en ambos extremos que
conecten las tangentes con el arco circular, particularmente en carreteras con alta
proporción de camiones pesados. También contribuye a la seguridad proporcionar
la cantidad adecuada de sobreelevación.
4.6
Puentes, estructuras y alcantarillas
Los puentes y alcantarillas pueden ser significativos en términos de su influencia
en los accidentes por salida del camino, requiriendo por tanto ser considerados en
programas para mejorar la seguridad.
Para nuevos puentes, la Referencia 18 recomienda que el puente debe ser 1.8 m
más ancho que la sección de circulación (p ej, llevando dos acotamientos de 0.9 m
a lo largo del puente). En carreteras de flujo vehicular elevado, los anchos
completos de ambos acotamientos deben ser llevados a lo largo del puente
(fotografía 7).
46
4 Todo Tipo de Carreteras
Fotografía 7. Detalles diferentes de estructuras de puentes en el cruce de
una autopista, con protección de barrera metálica
47
Algunas Consideraciones de Seguridad para el Proyecto Geométrico de Carreteras
Los pasos superiores deben tener pilas diseñadas para posible impacto. Sus
contrafuertes tienen que estar alejados de la sección de circulación que pasa
perpendicularmente por debajo, e idealmente no son aconsejables las pilas en los
bordes de la misma; si el contrafuerte está ubicado en la cima de terraplén, estará
alejado de la sección de circulación que pasa por debajo. Dependiendo del claro
del puente, se requerirá una pila en la mediana de la carretera que pasa por
debajo.
Las barandillas de los puentes son barreras longitudinales diseñadas para prevenir
que un vehículo descontrolado al salirse del camino, caiga del puente. Por tanto,
deberán tener poca o ninguna deflexión. Sin embargo, si existe una barrera a lo
largo de las aproximaciones al puente, ésta seguramente se habrá diseñado para
deformarse ante un impacto, de ahí que, se requiere una transición en la rigidez
de dicha barrera en la dirección del poste final del puente; asimismo, la barandilla
debe fijarse rígidamente a este poste.
En síntesis, la seguridad vial es una consideración importante en el diseño de
puentes nuevos. Apegarse a estándares vigentes relacionados con el ancho del
puente, acotamientos, barandillas y postes, así como con la ubicación de las pilas
y columnas, es importante para asegurar que el nuevo puente será seguro y
funcional.
4.7
Rebase
Restringir las oportunidades de rebase en carreteras de un carril por sentido,
combinado con la presencia de vehículos más lentos, puede generar un
congestionamiento sustancial y, por ello, accidentes al rebasar. La Referencia 16
señala que alrededor de 10% de los accidentes carreteros con heridos se
generaron en este tipo de operaciones.
En carreteras de un carril por sentido, el vehículo que rebasa debe superar al
vehículo rebasado, ingresando al carril opuesto, así que, la oportunidad para
rebasar requiere de un espacio suficientemente grande en el tránsito de frente
48
4 Todo Tipo de Carreteras
para que la maniobra pueda realizarse, más la distancia recorrida por el vehículo
que rebasa, más un margen de seguridad. El alineamiento vertical y horizontal
tiene que proporcionar distancias de visibilidad de la suma de los tres elementos
anteriores, y con ello permitir el rebase. En carreteras de alto flujo vehicular, el
tráfico de frente limitará las oportunidades para rebasar, en tanto que en terreno
en lomerío o montañoso, la distancia de visibilidad puede no ser suficiente tomar
la decisión y rebasar.
En estas circunstancias, los carriles de rebase pueden ser muy efectivos al
mejorar las operaciones del tránsito, rompiendo los pelotones y reduciendo los
retrasos causados por oportunidades inadecuadas de rebase sobre longitudes
sustanciales de carretera. En tráfico moderado, un esquema razonable de varios
de estos carriles, totalizando una longitud de 10% de la carretera, puede
proporcionar mucho del beneficio de duplicar la carretera (p ej, proporcionar otro
cuerpo).
La Referencia 16 informa de una reducción de 35% en todos los accidentes al
haber proporcionado este tipo de carriles en carreteras de Australia, así como de
25% en los accidentes con muertos y/o heridos. La Referencia 12 reporta una baja
de 10 a 20% en los accidentes al instalarse carriles de rebase en pendientes
ascendentes de 3 a 4%, así como una reducción de 20 a 40% en pendientes más
pronunciadas.
Ambas referencias señalan que la reducción de accidentes también se extiende un
poco más allá de la sección ampliada, lo cual es indicativo de un alivio en la
presión por rebasar vehículos más lentos.
Este efecto puede su vez extenderse antes de la sección ampliada mediante la
instalación de señalamiento informativo anticipado, 2 a 5 kilómetros antes del
inicio de la sección ampliada. Por su parte la Referencia 12 también discute el
efecto de secciones cortas de cuatro carriles, que proporcionan oportunidades
para rebasar en ambos sentidos, lo cual puede ser parte de una construcción por
etapas de una duplicación eventual de toda la longitud de la carretera. Para este
49
Algunas Consideraciones de Seguridad para el Proyecto Geométrico de Carreteras
tipo de solución, reporta 35% de reducción en todos los accidentes y 40% en los
accidentes con muertos y/o heridos.
Los detalles de proyecto de los carriles para rebasar varían, sin embargo, hay
bastante consenso en que es más deseable proporcionar un número de carriles de
rebase relativamente cortos y frecuentes a lo largo de una carretera, en vez de
secciones aisladas de carriles más largos. La Referencia 10 sugiere para
carreteras de un carril por sentido con velocidad de proyecto de 100 km/h, una
longitud mínima de carril de rebase (incluyendo transiciones inicial y final) de 600
m y una longitud máxima de 1,200 m, así como una longitud para cada transición
de 250 m (fotografía 8). Asimismo, sugiere que vale la pena considerar carriles de
rebase en carreteras de un carril por sentido cuando la oportunidad de rebasar
ocurre en menos de 30% del tiempo. El espaciamiento óptimo también varía con
las oportunidades para rebasar, lo cual se determina primordialmente por el
alineamiento y el flujo vehicular. Se sugieren espaciamientos típicos del orden de
10 a 15 km para carreteras con flujos vehiculares moderados.
Las ubicaciones adecuadas para los carriles de rebase incluyen cuellos de botella
(p ej, pendientes pronunciadas), sitios que presentan alta incidencia de accidentes
por rebase, ubicaciones donde la construcción es de bajo costo (p ej, se evitan
cortes o terraplenes profundos, la ampliación de puentes, etc) y sitios donde
pueden generarse distancias de visibilidad apropiadas en las transiciones inicial y
final. Deben evitarse ubicaciones, tales como sitios cercanos a pueblos,
segmentos que incluyan intersecciones importantes, o segmentos con una gran
cantidad de puntos de acceso.
Debe prestarse particular atención al señalamiento de los carriles para rebasar a
fin de maximizar su efectividad. Como se dijo, la colocación de señalamiento
anticipado al inicio de la sección ampliada reduce las presiones de los conductores
por realizar maniobras, dado que pronto tendrán la oportunidad para rebasar. La
práctica más común es inducir a todos los vehículos al carril de baja velocidad (el
de la derecha), lo cual significa que los conductores deben realizar una maniobra
deliberada para rebasar, en vez de que directamente se metan al carril de rebase.
50
4 Todo Tipo de Carreteras
Fotografía 8.
Vista del inicio y terminación de un tercer carril de
ascenso en una carretera de un carril por sentido
51
Algunas Consideraciones de Seguridad para el Proyecto Geométrico de Carreteras
Al final del segmento para rebasar, los vehículos en el carril de rebase tienen la
preferencia, ya que los que se encuentran en el carril de la derecha poseen mejor
visibilidad de la carretera y del tránsito y de llegar a presentarse un conflicto que
requiriese una maniobra evasiva a la salida, es mejor que el vehículo de la
derecha se meta en el acotamiento a que el vehículo en el carril de rebase invada
el carril del sentido opuesto.
Para concluir, las operaciones de rebase están asociadas con los accidentes en
carreteras por lo que los carriles para rebasar proporcionan significativos
beneficios operativos y de seguridad. Su efecto específico depende de la
ubicación, siendo mayor su efectividad si son instalados como parte de una
estrategia para la carretera en su conjunto, en términos de los intervalos entre
carriles de rebase y el número proporcionado en relación con el flujo de tránsito y
el terreno.
4.8
Rampas de escape para camiones de carga
Uno de los pocos tratamientos de seguridad específicamente diseñados para
camiones de carga involucra la instalación de una rampa de escape que reduzca
el riesgo de un camión descontrolado en una pendiente descendente. La
Referencia 8 indica que los siguientes factores están asociados con tales
incidentes:
•
La pendiente
•
Error en la conducción tal como no hacer el cambio de velocidad adecuado
•
Falla del equipo (de los frenos, por ejemplo)
•
Inexperiencia en la conducción en montaña
•
Inexperiencia en la conducción del vehículo
•
Falta de familiaridad con el sitio
•
Presencia de fatiga o alcohol en el conductor
•
Señalamiento inadecuado en la pendiente
52
4 Todo Tipo de Carreteras
Hay seis tipos diferentes de diseño general para las rampas de escape destinados
a camiones de carga:
•
Pila de arena
•
Rampa de gravedad
•
Cama de detención sobre tramo con pendiente ascendente
•
Cama de detención sobre tramo horizontal
•
Cama de detención sobre tramo con pendiente descendente
•
Cama de detención sobre las zonas laterales
Dichos tipos funcionan cuando menos con dos de los siguientes métodos básicos
de deceleración de vehículos: por gravedad, o mediante alguna forma de material
de detención que aumenta la resistencia a que giren las ruedas del camión
(fotografía 9).
La Referencia 8 señala que la más exitosa de las rampas que analizó mostró un
400% de reducción en accidentes, con una relación beneficio/costo de 10/1.
Asimismo, demuestra que este tipo de rampas son utilizadas, lo cual en principio
implica una reducción en la severidad de los accidentes.
Una técnica correlacionada se refiere al uso de señales en la cima de las
pendientes descendentes, las cuales recomiendan determinada velocidad a los
vehículos pesados dentro de diferentes rangos de peso bruto vehicular. Las
velocidades recomendadas varían entre rampas de diferentes pendientes y
longitudes.
Como conclusión puede decirse que, las rampas de escape para vehículos
pesados, cuando se diseñan apropiadamente, resultan efectivas para detener
camiones descontrolados, no obstante el alcance de su aplicación se limita a
pendientes pronunciadas largas, instalándose sólo cuando la geometría lo permite.
Estas rampas son únicamente efectivas después de que el camión se ha
descontrolado. Una medida efectiva es el uso de señales en la cima de las
pendientes descendentes, que recomiendan determinadas velocidades a los
vehículos pesados dentro de diferentes rangos de peso bruto vehicular.
53
Algunas Consideraciones de Seguridad para el Proyecto Geométrico de Carreteras
Fotografía 9.
54
Detalles de una rampa de emergencia ubicada en una
autopista
5 Conclusiones
Se concluye que tanto en el diseño de carreteras nuevas como en la
reconstrucción de carreteras existentes, debe darse particular atención a la
seguridad vial como un criterio principal de proyecto. En este trabajo se ha
presentado una serie de consideraciones en lo referente a la seguridad.
Aunque se buscó que las consideraciones presentadas tuviesen el carácter
más general posible, debe destacarse que su aplicación puede variar de un
lugar a otro debido a aspectos tales como el clima, el comportamiento de los
usuarios, el cumplimiento de las regulaciones, etc.
55
Algunas Consideraciones de Seguridad para el Proyecto Geométrico de Carreteras
56
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