Durante este último mes hemos estudiado el concepto de consistencia del diseño geométrico de carreteras y su relación tanto con la siniestralidad como con las emisiones de CO₂ de los vehículos. Concretamente, vimos como el diseño de carreteras consistentes conduce a carreteras no solo más seguras, sino también más respetuosas con el medio ambiente.

Si recordáis, al hablar de consistencia global de carreteras se introdujo el concepto de Función de Estimación de la Siniestralidad (SPF, del inglés Safety Performance Function). Estas ecuaciones nos permiten estimar el número de accidentes con víctimas en un tramo homogéneo de carretera, principalmente, a partir de la exposición al riesgo y el nivel de consistencia.

Particularmente, en esta entrada nos centraremos en analizar la influencia de la exposición al riesgo, caracterizada por el volumen de tráfico y la longitud del tramo de carretera, en la siniestralidad. Para ello, se distinguirán dos tipos de tramos de carretera: libre y coartado. En este sentido, diremos que un tramo es coartado cuando al inicio y/o final del mismo se encuentra una intersección, cambio brusco de sección transversal o la entrada o salida de un núcleo urbano. En caso contrario, hablaremos de tramo libre.

Figura 1. Trazado geométrico.

Una de las principales líneas de investigación del Grupo de Investigación en Ingeniería de Carreteras (GIIC) de la Universitat Politècnica de València en los últimos 15 años ha sido el estudio de la seguridad vial a través de la consistencia del diseño geométrico de carreteras. Principalmente, los resultados más importantes han ido de la mano de las Tesis Doctorales desarrolladas por el Prof. F. J. Camacho Torregrosa y por mí, el Prof. D. Llopis Castelló, y dirigidas por el Prof. A. García García.

Una de las mayores ventajas del desarrollo de un modelo global de consistencia es la posibilidad de incorporar el índice de consistencia en una Función de Estimación de la Siniestralidad. Esta función, que nos permite estimar el número de accidentes en un tramo de carretera, habitualmente presenta la siguiente forma:

Y_i,10 =β₀ · L^β₁ · IMD^β₂ · e^β₃·C

donde Y_i,10 es el número de accidentes con víctimas en 10 años; L es la longitud del tramo de carretera (km); IMD es la intensidad media diaria de tráfico (vehículos por día); C es el índice de consistencia; y β_i son los coeficientes de la ecuación.

En este contexto, la exposición al riesgo viene determinada por la longitud del tramo de carretera y el volumen de tráfico de la misma. En un principio, muchos investigadores asumieron que ambas variables eran directamente proporcionales al número de accidentes, es decir, tanto β₁ como β₂ tomaban el valor 1. Por ejemplo, el manual de seguridad vial americano (HSM, del inglés Highway Safety Manual) todavía asume esta hipótesis para la variable de la longitud, es decir, si en un tramo de longitud L ocurren x accidentes, en un tramo de longitud 2L bajo las mismas condiciones de tráfico y nivel de consistencia ocurrirán 2x accidentes. Sin embargo, a continuación veremos cómo esta hipótesis no es cierta y, además, depende de la naturaleza del tramo de carretera.

Para analizar con detalle la influencia de la exposición al riesgo en la siniestralidad el GIIC definió dos tipos de tramos de carretera: tramos coartados y tramos libres (Camacho-Torregrosa, 2015). En este sentido, un tramo coartado es aquel que presenta al principio o final del mismo algún elemento importante de control del tráfico que pueda influir significativamente en el comportamiento de los conductores (intersección importante, entrada o salida de un núcleo de población, etc.). En caso contrario, el tramo se define como libre.

En las dos Tesis desarrolladas en el GIIC (consultar enlaces al final de la entrada), se calibraron diferentes Funciones de Estimación de la Siniestralidad para cada subconjunto de tramos. En este punto, es necesario recordar que el modelo propuesto por Camacho-Torregrosa (2015) depende de la velocidad de operación media y las deceleraciones medias, de manera que cuanto más elevadas son las velocidades de operación y menores son las deceleraciones, más seguro es el tramo de carretera. Por otro lado, el modelo desarrollado por Llopis-Castelló et al. (2018) se define a partir de la diferencia entre el perfil de velocidad de operación inercial, que representa las expectativas de los conductores, y el perfil de velocidad de operación, que representa el comportamiento del trazado de la carretera. De esta forma, cuanto mayores diferencias existen entre ambos perfiles de velocidad, mayor es la tasa de siniestralidad (ver entrada).

El resultado de ambas tesis en cuanto a este aspecto se resume a través de las siguientes Funciones de Estimación de la Siniestralidad:

• Modelo de consistencia de Camacho-Torregrosa (2015):
  • Tramo libre: Y_i,10 =e^-5,5819 · L^0,9265 · IMD^0,9934 · e^-0,5216·C_C
  • Tramo coartado: Y_i,10 =e^-3,91602 · L^1,16103 · IMD^0,8015 · e^-0,6430·C_C
• Modelo de consistencia de Llopis-Castelló et al. (2018):
  • Tramo libre: Y_i,10 =e^-5.53595 · L^0,81214 · IMD^0,72616 · e^{-0,18152·C_L}
  • Tramo coartado: Y_i,10 =e^-6,72148 · L^1,06228 · IMD^0,87357 · e^{-0,18152·C_L}

A la vista de los resultados obtenidos en ambas investigaciones, se dedujo que la influencia del tráfico era independiente del tipo de tramo, pues el valor de β₂ en todas las funciones calibradas era menor que 1. Esto quiere decir que un aumento de la intensidad media diaria de tráfico, a pesar de que supone un incremento en el número de accidentes, conduce a una tasa de siniestralidad menor (Figura 2).

Figura 2. Influencia del volumen de tráfico en la siniestralidad.

Sin embargo, los resultados obtenidos para el coeficiente asociado a lo longitud de tramo (β₁) no fueron similares para los dos subconjuntos de tramo estudiados. Cuando el tramo presentaba algún tipo de elemento importante que pudiese modificar el comportamiento de los conductores en su inicio y/o final, el coeficiente β₁ era mayor que 1, mientras que si el tramo era libre dicho coeficiente presentaba valores inferiores a 1. Esto significa que cuando el tramo es coartado un aumento de la longitud de tramo se traduce en un aumento de la tasa de siniestralidad, mientras que si el tramo es libre la tasa de siniestralidad disminuye a medida que aumenta la longitud del tramo.

Así pues, podemos afirmar que la forma en que los conductores adquieren o generan sus expectativas a lo largo de la carretera depende del tipo de tramo que recorren. Cuando un conductor entra en un tramo coartado, sabe que está entrando en un nuevo tramo de carretera debido a que existe un elemento que inconscientemente le lleva a ello (intersección importante, cambio brusco de las condiciones del entorno, salida/entrada a núcleo de población, etc.). Esto hace que el usuario preste mayor atención a las características del tramo al principio del mismo creando sus propias expectativas y posteriormente se relaje, lo que se traduce en un aumento de la tasa de siniestralidad a medida que el tramo es más largo.

Sin embargo, cuando el conductor entra en un tramo libre no es consciente de ello. Por tanto, al principio el usuario está recorriendo este nuevo tramo de carretera con las expectativas creadas en el anterior. Poco a poco irá generando sus nuevas expectativas adaptándose al nuevo tramo, haciendo que cuanto mayor sea la longitud del tramo, menor sea la probabilidad de accidente.

La Figura 3 y la Figura 4 muestran las tasas de siniestralidad obtenidas a partir de las expresiones anteriores, considerando el modelo de Llopis-Castelló et al. (2018), para un nivel de consistencia bueno (C=1) y para un nivel de consistencia pobre (C=6). Como se puede apreciar, las diferencias entre tramos libres y coartados son más pronunciadas a medida que la consistencia del tramo es peor. Asimismo, estas figuras muestran las conclusiones descritas en los párrafos anteriores. Un tramo coartado tiende a incrementar su tasa de siniestralidad a medida que el tramo de carretera es más largo, mientras que un tramo libre presenta el efecto contrario.

Figura 3. Tasa de siniestralidad según tipo de tramo. Consistencia buena (C=1).

Figura 4. Tasa de siniestralidad según tipo de tramo. Consistencia pobre (C=6).

Más información en:

• Camacho Torregrosa, FJ. (2015). Development and calibration of a global geometric design consistency model for two-lane rural highways, based on the use of continuous operating speed profiles. Universitat Politècnica de València. doi:10.4995/Thesis/10251/48543.
• Llopis Castelló, D. (2018). Desarrollo de una metodología para el diseño y mejora de carreteras convencionales a partir del análisis de la seguridad vial mediante modelos de consistencia. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/100271
• Llopis-Castelló, David; Camacho-Torregrosa, Francisco Javier; García García, Alfredo (2018). Development of a global inertial consistency model to assess road safety on Spanish two-lane rural roads. Accident Analysis & Prevention, October, 119, 138 – 148.