02 steyer 1995 criterio diseu00f1curvas

http://onlinepubs.trb.org/onlinepubs/circulars/ec003/ch25.pdf
MATERIAL DIDÁCTICO NO COMERCIAL – CURSOS UNIVERSITARIOS DE GRADO Y POSGRADO
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+Francisco Justo Sierra CPIC 6311 franjusierra@yahoo.com
Ingeniero Civil UBA ingenieriadeseguridadvial.blogspot.com.ar Beccar, octubre 2014
CRITERIOS DE DISEÑO DE CURVAS
CAMINOS RURALES DE DOS-CARRILES
Rico Steyer, Universidad Técnica de Dresden - 1995
RESUMEN
A menudo, las incoherencias de diseño geométrico de los caminos
rurales de dos-carriles se caracterizan por la fuerte reducción de la
velocidad de operación entre sucesivos elementos de diseño, grandes
disparidades entre la seleccionada velocidad directriz, Vd, y la medida
velocidad de operación del 85º percentil, V85; y las deficiencias de
fricción lateral demandada y la fricción lateral asumida. Las maniobras
críticas de conducción, sobre todo en los caminos antiguos e inespe-
radas curvas cerradas, son los resultados de esas características ope-
racionales; por consiguiente, el nivel de seguridad disminuye.
Los choques son las pruebas tangibles de las deficiencias de diseño, construcción y señali-
zación.
Mediante un procedimiento definido exactamente se seleccionaron ocho curvas con alta fre-
cuencia de choques. Se usaron tres técnicas diferentes para recolectar y describir los datos
operacionales de las curvas seleccionadas. El análisis de los datos obtenidos reveló impor-
tantes problemas de seguridad en todas las curvas. Se probó que un juicio adecuado de la
agudeza de la curva tras una aproximación recta es difícil para los conductores, y adicional-
mente complicado por las variaciones en la longitud de la curva, en el alineamiento vertical y
en las condiciones de los costados de la calzada.
Para mejorar la seguridad en puntos críticos sin cambiar los alineamientos vertical y horizon-
tal se propone un nuevo dispositivo de alarma de tránsito para dar al conductor información
más precisa y eficaz acerca de la curvatura. En el documento se muestra cómo los criterios
de diseño para las curvas de caminos rurales dos-carriles se relacionan con las característi-
cas del camino, lo que debería simplificar la decisión del conductor de un comportamiento
adecuado de conducción y velocidad, según las características de la curva.

2-9 CRITERIOS DE DISEÑO DE CURVAS
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1 INTRODUCCIÓN
Debido al aumento de las demandas sobre el conductor y el vehículo, los choques son más
probables de ocurrir en curvas horizontales que en las rectas. La seguridad de una curva
individual se ve afectada por las características geométricas de la curva y de las secciones
de camino, y por una variedad de otros factores, incluidos los elementos del entorno vial,
condiciones del pavimento, clima, iluminación, normas, tránsito, y condiciones del vehículo y
conductor.
El riesgo de choques es particularmente intenso cuando la curva es inesperada, como por
ejemplo cuando sigue una recta larga de aproximación, o está oculta de la vista de los con-
ductores por una cresta (1)
. Tales incoherencias geométricas tienen un fuerte efecto sobre la
interacción entre conductor, vehículo y camino. Tales incoherencias geométricas tienen un
fuerte efecto sobre la interacción entre conductor, vehículo y camino. Por definición de in-
coherencia geométrica, ella viola las expectativas del conductor y puede degradar las ope-
raciones de tránsito y la seguridad, y aumentar el riesgo de choques. Estas características
tienen una mayor carga de trabajo de la que los conductores esperan, y a menudo requieren
cambios bruscos en la velocidad, en la trayectoria de acceso, o ambos.
La visión óptica de la curva representa una secuencia dinámica, ya que la curva y su en-
torno cambian siempre por el movimiento. Por lo tanto, los conductores necesitan una gran
cantidad de información para ser capaces de predecir confiablemente el siguiente alinea-
miento. "Los seres humanos" son procesadores seriales; sólo pueden manejar una fuente
de información visual en una unidad de tiempo. Dado que la conducción incluye un paralelo
proceso de información, los conductores tienden a compensar la falta de información "asu-
miendo" la información, en su mayoría basados en su propia experiencia de conducción (2)
.
Las maniobras fundamentales de manejo se presentan con más frecuencia en las curvas
que en las rectas, y los conductores tienen que manejar o “asumir” más información en cur-
vas.
Para mejorar el nivel de seguridad de las curvas de los caminos rurales de dos-carriles se
requiere una comprensión exacta entre las características de las curvas, la percepción de la
curva para los conductores, y el comportamiento de conducción y velocidad, y no olvidar la
dinámica de conducción. Para identificar problemas de seguridad se tratarán tres técnicas
diferentes para obtener datos operacionales del tránsito en curvas, y se analizará y evaluará
el proceso de recogida de datos. Por último se presentará un "Dispositivo de tránsito inteli-
gente" para afectar el desplazamiento lateral de los vehículos y el comportamiento de velo-
cidad en curvas.
2 SELECCIÓN DE LAS CURVAS
Para encontrar lugares curvados apropiados se estudiaron los informes policiales de cho-
ques en el Estado de Sajonia, Alemania, entre 1992-94. Se seleccionaron 8 curvas con alta
frecuencia choques.
Los choques de un único vehículo fueron principalmente despistes y choque contra objetos
fijos a los costados de la calzada. Los choques de varios vehículos fueron desde los fronta-
les contra el tránsito de sentido en maniobras de adelantamiento hasta choques traseros por
alcance, de menor importancia. Para seleccionar las curvas se observaron los siete paráme-
tros geométricos y características de los costados de la calzada listados abajo.

RICO STEYER, UNIVERSIDAD TÉCNICA DE DRESDEN – 1995 3-9
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1. Sección de camino suficientemente larga como para inducir comportamientos de con-
ducción y velocidad desafectadas y libres, en función de los parámetros geométricos y
características de los costados de la calzada.
2. Sección con al menos una curva con alta frecuencia de choques.
3. Evitar pasos por zonas urbanas.
4. Sección sin restricciones de tránsito o placas de velocidad aconsejada. Requisito muy
difícil de cumplir porque la policía y la administración del tránsito se apurarán en instalar
placas de velocidad aconsejada en las curvas con alta frecuencia de choques.
5. Otros elementos de diseño geométrico, como pendientes o anchuras de carril y banqui-
nas deben permanecer casi constantes en la sección estudiada.
6. Radios (grado-de-curvatura) y ángulos de desviación (al centro) deben incluir un amplio
rango para identificar las diferencias de la conducta de manejo teniendo en cuenta dife-
rentes parámetros geométricos.
7. En la sección deben evitarse intersecciones y distribuidores.
2.1 Recopilación reducción y evaluación de datos
Los datos operacionales se obtuvieron con tres métodos diferentes.
Primer método. Medición de velocidad con radar. Se midieron por lo menos 100 automóvi-
les aislados con lapso entre ellos de al menos 7 segundos. Se midieron 3 puntos por lugar y
sentido de curva. Los lugares de medición fueron:
1. Lugar donde los conductores perciben claramente la curva por primera vez, de 70 a 150
metros antes del comienzo de la curva.
2. Después de haber transcurrido un tercio de la longitud de curva, donde puede esperarse
la velocidad más baja en la curva (3-8)
.
3. Al final de la curva para obtener velocidades después de salir de la curva afectada por
parámetros geométricos de la curva y distancia visual disponible.
Mediante el análisis de las velocidades medidas se traza un típico perfil de velocidad. Des-
pués que los conductores entran en una curva, primero desaceleran para adaptar la veloci-
dad a la geometría e impresión óptica de la curva. Entre la mitad y el final de la curva se ob-
serva un aumento de las velocidades de operación, pero la cantidad es inferior a la disminu-
ción de la velocidad entre el inicio de la curva y el punto medio.
Las diferencias de 20 km/h y más entre las velocidades de operación de dos elementos su-
cesivos de diseño geométrico revelan contradicciones y fuertes violaciones de las expectati-
vas del conductor. Pueden causar problemas de seguridad, caracterizados por maniobras
de manejo críticas.
No se encontraron diferencias significativas entre conductores del lugar y foráneos, ni entre
hombres y mujeres.
Segundo método. Registro de velocidad y aceleración lateral por el coche equipado especí-
ficamente. Para simular el comportamiento de conducción de un coche de pasajeros de mo-
vimiento libre, el coche de pruebas intentó observar un desfase de unos 5-7 segundos, co-
rrespondientes a una distancia entre 50 y 100 m de curso en relación con la curvatura y dis-
tancia visual. Si mediante el coche de pruebas se observara un impacto sobre el comporta-
miento de flujo libre del coche de pasajeros, las conducciones–sombra deberían excluirse
del análisis. Normalmente, 30 unidades de sombra por sección y sentido fueron suficientes
para desarrollar perfiles de velocidad representativos (9)
. (*)

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(*) If an impact on the driving behavior on the free-moving passenger car through the test car could be observed, those shad-
ow drives had to be excluded from the further analysis. Normally 30 shadow drives per section and direction were sufficient to
develop representative speed profiles.
En general, los resultados indican un nivel alto de velocidades de operación en todas las
secciones examinadas, incluso si el límite de velocidad estaba señalizado. Los cursos de los
perfiles de velocidad de las Figura 1 y 2 confirman la hipótesis de que los conductores redu-
cen sus velocidades en la curva cuando las fuerzas laterales comienzan a actuar. Conse-
cuentemente, los conductores empiezan a reducir su velocidad sólo en una corta distancia
antes de la curva. Considerablemente, la gravedad de las diferencias de velocidad entre la
recta y la curva sucesiva depende de las características del camino, como ambas figuras
revelan. La velocidad más baja en curva se alcanza casi al final del primer tercio, o en el
punto medio de la curva.
FIGURA 1 Perfil de Velocidad de una Sección Vial Geométricamente Incoherente (*)
FIGURA 2 Perfil de Velocidad de una Sección Vial Geométricamente Coherente

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Las conclusiones anteriores pueden explicarse como síntomas que los conductores tienen
dificultades a juzgar la nitidez de curvatura para seleccionar la velocidad adecuada antes de
entrar en la curva. Únicamente después de entrar en la curva y experimentando la acelera-
ción lateral conductores juez la curvatura con precisión. Los conductores tienden a acelerar
poco después del punto medio de la curva en función de la percepción de los restantes ali-
neamiento. En su mayor parte la tasa de aceleración es ligeramente inferior a la tasa de
desaceleración al entrar en la curva.
(*) Nota FiSi Ejemplo Diagrama de Curvatura Sección Incoherente; RN9 Doble calzada CHVL (Broken Back)
El tercer método examina la ubicación lateral de un vehículo en curva con técnica de video.
La cámara de vídeo está oculta de la vista del conductor para no influir en su comportamien-
to de conducción. La cámara se instaló en árboles o postes a lo largo del camino de 7-9 m
por encima de la superficie del camino. Para compensar la distorsión de las distancias resul-
tantes por la altura de la cámara se trazaron 4 marcas en el borde del camino. Así puede
definirse una escala confiable para las distancias medidas al analizar directamente las cintas
de vídeo en la pantalla de la computadora por el software adecuado.
Las marcas se quitaron después de los primeros minutos de grabación para minimizar el im-
pacto en el comportamiento de conducción. En cada curva se examinaron por lo menos tres
diferentes secciones transversales en ambos sentidos, y obtener el desplazamiento lateral
dela rueda delantera izquierda.
El método se usó por primera vez en una curva del Estado de Sajonia. El radio de la curva
es de 175 m, la pendiente del 3% y pavimento de 8 m sin banquinas. de ancho. Pequeño
puente en la curva, y distancia visual relativamente baja por los árboles cercanos.
La distribución de frecuencias de las distancias a la izquierda del borde de pavimento se
presenta en la Figura 3 y se puede interpretar como una distribución normal. También revela
que la mayoría de los conductores respetan las marcas de la línea central al conducir por la
curva; el conflicto creado por la minoría que no, se presenta en la Figura 4. Por el contrario
la Figura 5 muestra el promedio curso de conducción de un vehículo para ambas direccio-
nes. Se puede ver que para el caso medio no existen zonas de conflicto. En general, el
comportamiento de conducción de unos 150 vehículos de pasajeros se observó en ambas
direcciones.
FIGURA 3 Distribución de Fre-
cuencia para Distancias del Neu-
mático Frontal Izquierdo del
Vehículo hasta el Borde Izquierdo
de la Calzada de 8 m de Ancho, de
Dos-Carriles y Dos-Sentidos.

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FIGURA 4 Áreas de Conflicto Resultantes de Invasiones de la Línea Central
FIGURA 5 Media Curso de conducción de un vehículo para ambas direcciones
A pesar de que la curva observada no revela grandes zonas de conflicto, el procedimiento
propuesto por técnica de video es capaz de determinar las invasiones críticas. Para curvas
más cerradas con menor tránsito opuesto y buena distancia visual, frecuentemente los con-
ductores cortan la esquina o enderezan la curva, sobre todo a altas velocidades de opera-
ción, lo que puede dar lugar a maniobras de conducción críticas por la inesperada aparición
de tránsito en sentido contrario. A la derecha de las curvas a la derecha, las invasiones de la
línea de borde son más frecuentes, mientras que en las curvas a la izquierda las invasiones
de la línea central son más probables. A menudo las velocidades inadecuadas conducen
también a invadir la línea central de las curvas a la derecha y puede causar choques graves
con el tránsito en sentido contrario.
Para controlar más eficientemente las velocidades de operación y las invasiones conflictivas
se tratará un nuevo llamado "Dispositivo Inteligente de Alarma del Tránsito".

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3 DISPOSITIVO INTELIGENTE DE ALARMA DEL TRÁNSITO
Un amplio rango de medidas de bajo costo puede usarse para aliviar las deficiencias e in-
coherencias geométricas en las características del camino, y los desplazamientos laterales
de los vehículos en los caminos existentes. El principal problema de medidas de bajo costo
es el de mejorar la percepción de una curva y lugar para adaptar los regímenes de opera-
ción, y el comportamiento de los conductores con suficiente antelación de la curva. Sin em-
bargo, debe reconocerse que cada curva es única en términos de sus limitaciones, condi-
ciones físicas, y características de operación. Los mejoramientos de bajo costo pueden in-
cluir diferentes tipos de señales, marcas y dispositivos de alarma del tránsito. A menudo
aparecen contramedidas adecuadas porque son muy económicas y fáciles de aplicar. Pero,
una instalación así no puede por sí sola resolver un grave problema de seguridad en una
curva mal diseñada.
Por lo tanto, "el estudio de las actuales pautas de choques, una evaluación de las condicio-
nes geométricas del lugar y de los costados, y la observación del comportamiento de los
conductores son todas necesarias para identificar adecuadamente los tratamientos adecua-
dos en un lugar en particular" (10). Para mejorar el comportamiento de velocidad y el des-
plazamiento de los vehículos en curvas con alta frecuencia de choques se aplicó el llamado
Dispositivo Inteligente de Alarma del Tránsito, Figuras 6a y 6b, que incluye un límite de velo-
cidad señalizado y chebrones (<<<) en el lugar de la curva:
 Dispositivo electrónico combinado con varios bucles de inducción para calcular las exac-
tas velocidades de aproximación,
 Señal de tránsito electrónica alternativamente cambiante que en caso de alta velocidad
de aproximación a una curva pronunciada muestra una señal de curva fuerte iluminada
hacia izquierda o derecha y repite los límites de velocidad señalizados,
 Cadena de luces intermitentes, que se iluminan sólo en los casos de muy altas velocida-
des de aproximación.
Por lo tanto, la atención del conductor se dirige hacia la peligrosa curva del camino.
Los informes policiales indican considerables disminuciones del número y gravedad de los
choques por el uso del dispositivo; la seguridad del tránsito en las curvas mejora.
El investigado "Dispositivo Inteligente de Alarma del Tránsito” se instaló por primera vez en
diciembre de 1993.
Este ejemplo revela que la señalización electrónica puede volverse muy importante
para obtener mejores beneficios de seguridad. (1995)
Nota FiSi A casi 20 años de esta presunción, son
notables en todo el mundo los adelantos en el
desarrollo, aplicación y efectividad de los llama-
dos ‘sistemas de transporte inteligente’; la ten-
dencia continúa.

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FIGURA 6a Componentes y Principio de Operación del “Dispositivo Inteligente de Alarma de
Tránsito” Parte I
FIGURA 6b Componentes y Principio de Operación del “Dispositivo Inteligente de Alarma de
Tránsito
La señal de tránsito electrónica de cambio
alternativa muestra una señal iluminada de
curva cerrada a la izquierda y el límite de velo-
cidad de 40 km/h.
Todos los componentes de un “Dispositivo Inteligente de Alarma
de Tránsito”
Pares de bucles de inducción se usan para calcular la velocidad exacta de
aproximación de los vehículos.
Chebrones, cadena de luces des-
tellantes y barandas de defensa
instalada directamente en el lugar
curvado.

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4 RESULTADOS Y CONCLUSIONES
1. En general se observó un alto nivel de velocidad en las curvas, incluso con límites de
velocidad señalizados.
2. A menudo a los conductores se les piden reducciones de velocidad de más de 20 km/h
entre rectas y curvas, lo cual corresponde a "pobres" prácticas de diseño (7,8)
. El aumento
de velocidad es ligeramente inferior al salir de una curva.
3. Los conductores tienden a disminuir su velocidad sólo un poco antes de la curva. Princi-
palmente desaceleran en la curva, donde adicionalmente actúan las fuerzas centrífugas.
El analizado comportamiento crítico de conducción de los conductores aumenta considera-
blemente el riesgo de choques en los caminos, sobre todo en curvas muy cerradas o aisla-
das, sin transiciones entre recta y curva, o curva a curva. Es muy importante controlar más
eficientemente la velocidad y comportamiento de conducción con suficiente antelación de los
puntos críticos. Una meta importante para la investigación es desarrollar un procedimiento
fiable para seleccionar las medidas de bajo costo más adecuadas, teniendo en cuenta las
características individuales de una curva. Un ejemplo muy exitoso de tal medida de bajo
costo es el “Dispositivo Inteligente de Alarma de Tránsito” para llamar la oportuna atención
del conductor hacia el punto crítico, para que los conductores puedan adaptar su velocidad y
esperarse el mejoramiento de la seguridad.
REFERENCIAS
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ción, Informe Especial 214, Washington, D. C.: Transporte Junta de Investigaciones, 1986.
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co. Informe no FHWA/RD-81/037. Washington, D. C., Administración Federal de Caminos, 1979.
4. Krammes, R. A.; Brackett, R. P. et al alineamiento horizontal de los caminos rurales Two-Lane.
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7. Lamm, R.; Guenther, A. K. y Choueiri, E. M. Módulo de seguridad de diseño geométrico de cami-
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8. Lamm, R.; Steffen, H.; y Guenther, A. K. Procedimiento para detectar los errores en el alinea-
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no 1445, Washington, D. C., 1995.
9. Durth, W. y Calvo, J. S. Evaluación de Perfiles la velocidad en los caminos rurales. Informe para
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10. Reinfurt, D. W.; Zegeer, C. V.; Shelton, B. J. y Newman, T. Análisis de las operaciones del
vehículo en curvas horizontales. Documento nOo910802 Presentado en la 70ª Reunión Anual de
la Junta de Investigación Transporte, Washington, D. C., 1991.

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