Prueba

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Documento No. 06-1807
Seguridad y rentabilidad de baranda de aproximación
para puentes en caminos de bajo volumen
Tim J. Gates, David A. Noyce y Paul H. Stine
Tim J. Gates, P.E. (Autor correspondiente) Investigador graduado
Universidad de Wisconsin-Madison
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 1205 Salón de Inge-
niería
1415 Accionamiento de ingeniería
Madison, WI 53706 tjgates@wisc.edu Teléfono: 608-265-8583
Fax: 608-262-5199
David A. Noyce, Ph.D., P.E. Profesor Asistente
Universidad de Wisconsin-Madison
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 1210 Sala de Inge-
niería
1415 Accionamiento de ingeniería
Madison, WI 53706 noyce@engr.wisc.edu Teléfono: (608) 265-
1882
Número de fax: (608) 262-5199
Paul H. Stine, P.E.
Ingeniero de Operaciones de Ayuda Estatal Departamento de
Transporte de Minnesota 395 John Ireland Blvd, 4th Floor North St.
Paul, MN 55155-1899
paul.stine@dot.state.mn.us Teléfono: (651) 296-9973
RESUMEN
La baranda de aproximación del puente es una característica de seguridad de uso común dise-
ñada para evitar chocar con los componentes del puente, como el extremo romo del riel del
puente, y otros tipos de choques por despistes en la aproximación del puente. El objetivo principal
de esta investigación fue determinar el umbral de TMD en el que la instalación de barandas de
aproximación de puentes en caminos de bajo volumen, como caminos del condado y estatales
secundarios, es rentable en función de las reducciones en la gravedad de los choques. Una
encuesta de las agencias de transporte estatales de los Estados Unidos de América, EUA, en-
contró que 26 de las 35 agencias que respondieron tienen políticas o pautas que requieren la
instalación de barandas de aproximación en todos los puentes financiados por el estado, inde-
pendientemente del tránsito diario promedio (TMD) o la clasificación del camino.
Otros estados requieren baranda de aproximación de puente en instalaciones locales financiadas
por el estado solo si se excede un umbral de TMD especificado. Los autores utilizaron pruebas
de regresión logística y chi cuadrado para analizar las características de 96 choques por despis-
tes ocurridos en la aproximación o salida a 68 puentes de caminos de ayuda estatal del condado,
en 10 condados de Minnesota durante un período de 15 años. Los choques ocurridos en puen-
tes con baranda de aproximación fueron mucho menos graves que los choques en puen-
tes donde no había baranda presente. Ninguno de los 33 choques con baranda de aproxi-
mación resultó en muertes o lesiones graves, mientras que aproximadamente una cuarta
parte de los 63 choques con el extremo del camino o del riel del puente resultaron en
muertes o lesiones graves.
Los choques con la baranda de aproximación eran mucho más propensos a no provocar
lesiones en comparación con los choques con el borde del camino o el extremo del riel
del puente. El análisis beneficio/costo posterior mostró que, en general, la baranda de aproxi-
mación de puente tiene una relación beneficio/costo de 3.12 a 4.35 y es rentable (es decir, be-
neficio/costo > 1) en TMD mayor o igual a 400.
Sobre la base del análisis de beneficio/costo, los autores recomendaron que el umbral de
TMD para la instalación de barandas de aproximación de puentes en caminos de bajo vo-
lumen se estableciera en 400, coherente con las pautas actuales de caminos locales de
muy bajo volumen de AASHTO para zonas despejadas en caminos.

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INTRODUCCIÓN

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Incluidas barandas, pilas, muros de cabecera y estribos, generalmente ciertos componentes del
puente son objetos fijos muy cerca del borde de la calzada que constituye un peligro para la
seguridad vial. A menudo, las barreras al costado del camino, de acero y otras, se conectan a
los extremos del riel/parapeto del puente para evitar que los vehículos se despisten y golpeen
los extremos menos indulgentes del riel u otros componentes del puente u objetos al borde del
camino. La Figura 1 muestra un puente vial típico del condado de Minnesota con baranda de
aproximación.
FIGURA 1 Puente camino condal con baranda de aproximación (Minnesota).
La FWHA requiere una baranda de aproximación de puente en el Sistema Nacional de Caminos
(NHS), pero los estados y las jurisdicciones locales tienen discreción para desarrollar sus propias
políticas o pautas para caminos que no son del NHS, como caminos del condado o caminos
estatales secundarias. Por lo tanto, es importante determinar los criterios apropiados para la
colocación de la baranda de aproximación en un sistema que no sea del NHS.

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Objetivos y tareas
Los objetivos principales de esta investigación fueron determinar:
1) Estado de la práctica para la instalación de barandas de aproximación de puentes en caminos
de bajo volumen,
2) Seguridad-eficacia de la baranda de aproximación de puentes en caminos de bajo volumen,
3) Rentabilidad de la baranda de aproximación del puente en caminos de bajo volumen, y
4) Umbral medio de tránsito diario (TMD) para la instalación de barandas de aproximación de
puentes basado en la relación beneficio/costo >1,0.
El objetivo 1 se logró mediante una revisión de la bibliografía y una encuesta estatal del DOT.
Los objetivos 2, 3 y 4 se completaron utilizando datos de puentes y choques de Minnesota. Las
conclusiones y recomendaciones se desarrollaron sobre la base de los resultados de la investi-
gación y se presentan al final de este documento.
ESTADO DE LA PRÁCTICA
Guías AASHTO
Dos publicaciones de AASHTO son ampliamente consideradas como las principales guías para
la protección de las zonas despejadas. La AASHTO Guía de diseño de camino (RDG) (2) orienta
sobre cómo evaluar la necesidad de proteger las pendientes pronunciadas y los objetos al borde
del camino, incluido el riel del puente. Tablas en el RDG proporcionar requisitos mínimos de zona
despejada basados en la velocidad directriz, TMD y pendiente. Por ejemplo, para un camino con
una velocidad directriz de 90 km/h, TMD inferior a 750 y pendientes más planas que 1: 4, se
requiere una zona despejada mínima de 3,6-5,5 m. Sin embargo, el RDG, no aborda específica-
mente los problemas de diseño de caminos de muy bajo volumen (es decir, TMD ≤ 400), de
interés específico para esta investigación.
Quizás una mejor herramienta para abordar los problemas de diseño en caminos de muy bajo
volumen es el AASHTO Guías para el diseño geométrico de caminos locales de muy bajo volu-
men (TMD ≤ 400) (VLVRDG) (3). Estas guías establecen que generalmente las barreras de trán-
sito no son rentables en caminos con volúmenes de tránsito muy bajos porque la probabilidad de
golpear un objeto fijo en este tipo de caminos es extremadamente baja en comparación con
caminos similares de mayor volumen. Sin embargo, la AASHTO VLVRDG se aplica solo a los
caminos clasificados funcionalmente como locales con TMD 400 vpd o menos debido al alto nivel
de familiaridad del conductor con este tipo de caminos.
Investigación publicada
Varios estados analizaron la baranda de aproximación del puente a través de varios esfuerzos
de investigación, aunque la mayor parte del enfoque se centró típicamente en la resistencia al
choque de las conexiones de baranda/baranda del puente y los tratamientos finales. Como re-
sultado, se encontró que muy pocas fuentes de bibliografía publicadas estaban directamente
relacionadas con los objetivos de esta investigación. Para el DOT de Nuevo México, a los finales
de 1970 Hall encontró que los choques con barandas producían índices de gravedad aproxima-
damente un 50% más bajos que los de los choques con pilares de puentes, con el índice de
gravedad más alto de todos los choques de objetos fijos examinados. Se sugirió que la adición
de baranda para proteger un pilar o puente reduciría la gravedad del choque en un 50%. También
descubrió que los puentes eran la ubicación más común para que ocurra un choque de baranda
(28% de todos los choques de baranda informados en Nuevo México), probablemente porque

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los puentes fueron la ubicación más común para instalar barandas con el 31% de todas las ins-
talaciones.
Un estudio en Iowa 1989 examinó la aplicación de la baranda de aproximación de puentes en
caminos primarias (5). Se completó un análisis beneficio/costo utilizando una versión temprana
del programa de software ROADSIDE de AASHTO, que generó relaciones lineales entre la rela-
ción beneficio/costo y TMD en varias compensaciones laterales para la baranda. El estudio de
Iowa encontró que la relación beneficio/costo de equilibrio (es decir, beneficio/costo = 1.0) para
la aplicación de la baranda de aproximación del puente se aplica a las caminos con 1,400 TMD
y una separación de baranda de 0,6 m desde el borde del pavimento.
Un estudio de Wolford y Sicking encontró poca necesidad de baranda para proteger terraplenes
y alcantarillas cuando el TMD era inferior a unos 500 vpd, independiente de otras variables (6).
Encuesta de la Práctica Actual
Los autores encuestaron las agencias estatales de transporte para determinar el estado de la
práctica de instalar barandas de aproximación de puentes en caminos de bajo volumen, incluidas
las mantenidas por los condados y otras jurisdicciones locales. Muchos puentes y caminos en el
sistema local se construyen y/o mantienen con fondos estatales y, generalmente se requiere que
cumplan con las normas y pautas estatales.
La encuesta consistió en siete preguntas. Se administró a través de Internet (con seguimiento
telefónico) en enero de 2004 al personal estatal pertinente del DOT de los 50 estados. Se reci-
bieron treinta y cinco respuestas. En la Figura 2 se muestra un resumen de los resultados de la
encuesta primaria.
Resultados
Según Figura 2, 26 de las 35 agencias estatales que respondieron (74%) tienen políticas o pautas
que requieren colocar barandas o atenuadores en los accesos de puentes, si el puente se cons-
truyó con fondos estatales, independiente del sistema de caminos. El razonamiento general fue
que el riel del puente o los extremos del parapeto son peligros de objetos fijos en la zona despe-
jada y, deben estar protegidos. Muchas de estas agencias citaron a la AASHTO Guía de diseño
en camino (2) como base de su política o guía. Casi todos los organismos indicaron que la colo-
cación de barandas estaba dictada por la política de la agencia en lugar de una guía, aunque
algunas agencias otorgan excepciones a su política de barandas, Figura 2.
Cuatro de las 35 agencias estatales (Minnesota, Wisconsin, Illinois y Virginia) requieren baranda
de aproximación de puente en instalaciones locales financiadas por el estado solo en lugares
donde se excede un umbral de TMD (Figura 2). Algunos señalaron que sus respectivos valores
umbral de TMD se basaban en las guías de la AASHTO. Guías para el diseño geométrico de
caminos locales de muy bajo volumen (TMD ≤ 400), lo que sugiere que generalmente usar ba-
randas para proteger de objetos fijos no es rentable para las caminos locales con TMD ≤ 400 (3).
Seis de los 35 estados que respondieron (Minnesota, Wisconsin, Iowa, Washington, Iowa y De-
laware) indicaron que las instalaciones de menor velocidad (≤ 70 km/h) no requieren baranda de
aproximación.

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Notas:
1. Los puentes históricos o las rutas urba-
nas de 55 km/h o menos pueden estar exentos
2. TMD y la velocidad de operación se uti-
lizan para tomar decisiones de baranda de
aproximación al puente para caminos estata-
les y locales de bajo volumen.
3. Los caminos de muy bajo volumen o las
instalaciones urbanas de baja velocidad pue-
den estar exentas caso por caso, pero rara vez
se hace esto.
4. TMD < 150 solo requiere tratamiento de
baranda rechazada conectada directamente al
puente
5. TMD < 750 no requiere baranda; La velocidad directriz de 65 km/h o menos también puede
estar exenta
6. La baranda no es necesaria si el límite de velocidad es de 55 km/h o menos; También
están exentos los puentes con TMD < 200, el puente de más de 7,3 m, en recta, y la relación
beneficio/costo < 0.8
7. TMD < 300 no requiere baranda; También están exentas las caminos urbanas con restric-
ciones con velocidades de diseño de 70 km/h o menos
8. TMD < 150 no requiere baranda (solo alineación tangente); baranda de aproximación re-
querida para todos los puentes en curvas
9. El límite de velocidad de 70 km/h o menos no requiere baranda
10. TMD < 400 no requiere baranda; también se consideran factores como la velocidad, los
choques, la pavimentación, el costo y la condición del riel del puente.
11. Las caminos de muy bajo volumen o las instalaciones urbanas de baja velocidad pueden
estar exentas caso por caso, pero generalmente no se hace
12. Las velocidades de diseño de 55 km/h o menos usan un parapeto abocinado. Se debe
aplicar baranda si la pendiente es superior a 3:1
FIGURA 2 Criterios para aplicar baranda de aproximación a puentes en caminos locales
financiadas por el estado.
ANÁLISIS DE CHOQUES
Puentes de muestra
Los autores obtuvieron datos de 398 puentes de caminos de ayuda estatal (CSAH) de condados,
en su mayoría rurales, de 10 condados de Minnesota. Casi todos los puentes eran estructuras
de 2 carriles sobre el agua. Los 398 puentes se dividieron en dos muestras: las siguientes: con
baranda de aproximación (n = 155) y aquellos sin baranda de aproximación (n = 243). La pre-
sencia de baranda de aproximación fue confirmada por cada departamento de transporte del
condado, mientras que la base de datos del puente "Pontis" de Mn/DOT fue consultada para
obtener otra información relevante del puente. La Figura 3 muestra un mapa de las ubicaciones
de los puentes por condado y presencia de barandas.

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FIGURA 3 Mapa de puentes viales de ayuda
estatal del condado de Minnesota utiliza-
dos en el análisis.
La mayoría de los puentes sin baranda de
aproximación estaban ubicados en los conda-
dos del extremo sureste y suroeste, mientras
que la mayoría de los puentes con baranda de
aproximación estaban ubicados más al norte.
Como era de esperar, la muestra de puentes
con baranda de aproximación se desplazó ha-
cia los rangos TMD más altos, mientras que los
puentes sin baranda de aproximación general-
mente cayeron en los rangos TMD más bajos.
La mediana de TMD fue de 1.320 vehículos por día (vpd) con un rango de 42 a 41.524 vpd para
los 155 puentes con baranda de aproximación y 325 vpd con un rango de 16 a 27.785 vpd para
los 243
Datos de choques
Se preguntó a la base de datos de choques de Minnesota para obtener la información de los
choques que ocurrieron cerca de los 398 puentes incluidos en la muestra. Las consultas de la
base de datos se filtraron para incluir todos los choques de objetos fijos o ROR de un solo
vehículo que ocurrieron entre 1988 y 2002 en aproximadamente 60 m de los puentes de muestra.
El conjunto de datos de choques resultante incluyó un total de 263 choques que cumplieron con
los criterios antes mencionados, 156 de los cuales ocurrieron en puentes con baranda de apro-
ximación y los 107 choques restantes ocurrieron en puentes sin baranda de aproximación.
Los autores obtuvieron los informes policiales de casi todos los 263 choques para obtener infor-
mación detallada sobre los choques que no estaba disponible en la base de datos de choques.
Los autores revisaron el diagrama y la descripción de cada informe de choque para recopilar
información específica sobre el choque, que incluye:
• Objeto inicial golpeado en el choque,
• Ubicación física del choque con respecto al puente (es decir, lado de aproximación, lado de
salida, en el puente), y
• Verificación de la presencia o ausencia de baranda de aproximación.
Esta información permitió a los autores determinar qué choques deberían incluirse para un aná-
lisis más detallado en función de si el choque involucró o no la baranda de aproximación o pro-
bablemente habría involucrado la baranda de aproximación si hubiera existido. Específicamente,
se incluyó un choque para análisis adicionales si:

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1.) ocurrió en la aproximación o salida a uno de los 398 puentes de muestra y
2.) involucró choque con un componente del puente (incluida la baranda de aproximación), un
objeto fijo en el camino u otro choque en el camino muy cerca del puente. Tenga en cuenta que
los choques que ocurren en el puente en sí se excluyeron del análisis porque la presencia o
ausencia de baranda de aproximación probablemente no afectaría la gravedad del choque.
El proceso de selección del informe de choques resultó en 96 choques que cumplieron con los
criterios antes mencionados, 47 de los cuales ocurrieron en puentes con baranda de aproxima-
ción, mientras que los 49 choques restantes ocurrieron en puentes sin baranda de aproximación.
El setenta y cinco% de los 96 choques ocurrieron en lugares con límites de velocidad de 90 km/h,
el 14% tenía límites de velocidad entre 65 y 80 km/h y el 11% tenía límites de velocidad entre 50
y 90 km/h. El 84% de los 96 choques ocurrieron en caminos rurales, mientras que el 16% ocurrió
en caminos urbanos/suburbanos. Solo 68 de los 398 puentes (17%) experimentaron un choque
de despiste fuera del camino u objeto fijo en la aproximación durante el período de análisis de
15 años. La Tabla 1 resume las frecuencias de choque por categoría de TMD 2004, gravedad y
presencia de baranda.
TABLA 1 Frecuencia de choques por despistes y objetos fijos por TMD, gravedad de KA-
BCO y presencia de barandas, 1988-2002
TMD 2004 Recuento de
puentes
Frecuencia de choque
DOP C-lesión B-lesión A-Lesión fatal TOTAL
Sin
GR
GR
Sin
GR
GR
Sin
GR
GR
Sin
GR
GR
Sin
GR
GR
Sin
GR
GR
Sin
GR
GR
<150 63 6 3 0 0 0 1 0 0 0 0 0 4 0
150-399 72 21 4 3 1 0 1 0 3 2 1 0 10 5
400-749 51 25 4 1 1 0 5 3 2 0 1 0 13 4
750-999 12 15 1 0 1 1 1 1 1 0 2 0 6 2
1,000-1,499 17 21 4 5 3 4 0 3 1 0 1 0 9 12
1,500-4,999 16 29 0 5 0 1 0 0 0 0 1 0 1 6
5,000-9,999 5 20 1 3 1 1 1 3 1 0 0 1 4 8
10,000 < 7 18 1 5 0 2 1 3 0 0 0 0 2 10
Todo 243 155 18 22 7 9 10 13 8 2 6 1 49 47
Nota: GR = puentes con baranda de aproximación
Sin GR = puentes sin baranda de aproximación
Hipótesis y procedimientos estadísticos
Un objetivo importante de la investigación fue determinar si la presencia de baranda de aproxi-
mación tuvo un efecto en la gravedad de los choques que ocurrieron en la aproximación o salida
a puentes en caminos de bajo volumen. En particular, los autores plantearon la hipótesis de que
para los choques que ocurren cerca de estos puentes, la presencia de barandas de aproximación
resultaría en una mayor proporción de choques de barandas en contraste con una menor pro-
porción de choques con componentes de puentes (es decir, extremos de rieles de puentes) y

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choques con el borde del camino (es decir, zanjas, árboles, vuelcos, etc.). En consecuencia,
también se planteó la hipótesis de que la presencia de barandas de aproximación resultaría en
una menor proporción de choques fatales y con lesiones A y una mayor proporción de choques
menos graves.
Se realizaron numerosos análisis para probar estas hipótesis. Los autores primero utilizaron la
regresión logística para determinar si la gravedad del choque se vio afectada por varias caracte-
rísticas del camino, el puente y el choque, que incluyen: golpe de objeto, condición de la super-
ficie del pavimento, TMD, límite de velocidad, ancho de cubierta y ancho de cubierta menos
ancho de aproximación. Los autores también utilizaron pruebas bidireccionales de chi cuadrado
de Pearson para determinar si la presencia de barandas tuvo un efecto tanto en el tipo como en
la gravedad del choque. Los análisis de chi-cuadrado incluyeron: gravedad del choque versus
objeto golpeado, objeto golpeado versus presencia de baranda, gravedad del choque versus
presencia de baranda. Los autores también evaluaron los efectos de seguridad de la instalación
de baranda del lado de salida además de la baranda del lado de aproximación.
Para evitar categorías dispersas en los análisis, las gravedades de choque reportadas se agru-
paron para formar tres categorías discretas basadas en la escala KABCO: solo daños a la pro-
piedad (DOP), lesiones B/C y muertes/lesiones A. Del mismo modo, los tipos de objetos se agru-
paron en tres categorías discretas: baranda, baranda de puente y borde del camino. Los choques
que ocurrieron en la conexión de baranda/baranda del puente se incluyeron en la categoría de
baranda.
Modelo de regresión logística para la gravedad de los choques
La regresión logística se utilizó para predecir la gravedad del choque en función de varios facto-
res de caminos, puentes y choques para la muestra de 96 choques. La regresión logística es una
técnica útil para predecir la probabilidad de un resultado basado en los valores de un conjunto
de variables predictores. La regresión logística es similar a la regresión lineal, excepto que la
variable de respuesta es categórica en lugar de un valor numérico. Específicamente, la regresión
logística ordinal se utilizó aquí porque la respuesta para la variable dependiente (gravedad) está
ordenada, pero las distancias no son numéricas (es decir, la lesión A es más grave que la lesión
B). El modelo de regresión logística ordinal para respuesta binaria tiene la forma:

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Se desarrolló un modelo de regresión logística ordinal paso a paso para predecir la gravedad del
choque frente al objeto golpeado, la condición de la superficie, el TMD de 2004, el límite de
velocidad, el ancho de la cubierta y el ancho de la cubierta menos el ancho de aproximación.
Estas variables predictores se eligieron porque a menudo se asocian con la frecuencia de los
choques o la gravedad de los choques. El análisis se realizó en SAS utilizando el procedimiento
LOGISTIC. Los resultados se muestran en la Tabla 2 con la siguiente discusión.
TABLA 2 Resultados del análisis de regresión logística ordinal para la gravedad del cho-
que
Resumen de la selección escalona
Paso introdu-
cido
Deg. De Libertad Núm. En Puntuación Chi-
Cuadrado
Valor P
1 OBJETO 2 1 7.8278 0.0200
Alfa para la entrada = 0,1
Ningún predictor adicional cumplió con el nivel de significancia de 0,1 necesario para la entrada en el modelo
Predictores no introducidos: SURFACE COND., TMD, SPEED LIMIT, DECK WIDTH, and DECK WIDTH-APP. AN-
CHO
Prueba de puntuación para la suposición de probabilidades proporcionales
Chi-Cuadrado Deg. De la Libertad P-Valor (Chi-Cuadrado) 5.3263 2 0.0697
Análisis de estimaciones de máxima verosimilitud
Parámetro DF Estimar Std. Error Chi-Cua-
drado
Valor P
Interceptar (K/A) 1 -2.3331 0.4229 30.4366 <.0001 Sig.
Interceptar (K/A +
B/C)
1 -0.3460 0.3470 0.9942 0.3187 Insigne.
OBJETO Al borde
del camino
1 1.0233 0.5134 3.9719 0.0463 Sig.
OBJECT Puente Rail1 1.1973 0.4674 6.5610 0.0104 Sig.
Estimaciones de
Odds Ratio
Estimación del punto de efecto Límites de confianza del 95%
OBJECT Roadsides vs. Baranda 2.782 1.017 7.611
OBJECT Bridge Rail vs. Baranda 3.311 1.325 8.276
La Tabla 2 muestra que el análisis de regresión logística escalonada encontró que el objeto
golpeado (OBJECT) es la única variable predictor con un efecto significativo en la gravedad del
choque. La condición de la superficie, el TMD, el límite de velocidad, el ancho de la cubierta y el
ancho de la cubierta menos el ancho de aproximación no tuvieron efectos estadísticamente sig-
nificativos en la gravedad del choque para los datos observados aquí. La interpretación de la
prueba de puntuación verifica que el modelo de probabilidades proporcionales es adecuada-
mente válido para ajustar los datos (valor p = 0,0697), lo que significa que las estimaciones de
parámetros podrían usarse para determinar la probabilidad de una cierta gravedad del choque
en función del objeto golpeado en la colisión. Debido a que la ecuación de regresión logística
ordinal es una función binaria, fueron necesarias dos ecuaciones para representar los tres niveles
de gravedad (K/A, B/C, PDO):

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En consecuencia, sobre la base de las ecuaciones anteriores, las probabilidades predichas para
cada gravedad del choque frente al objeto golpeado se calcularon de la siguiente manera:
Las ecuaciones 4, 5 y 6 se utilizaron para calcular las probabilidades de que un choque fuera de
niveles de gravedad K/A, B/C y DOP dado que se había producido un choque con el borde del
camino, el riel del puente o la baranda. Estas probabilidades se muestran en la Tabla 3. Tenga
en cuenta que los choques que ocurrieron en la conexión de baranda/baranda del puente se
incluyeron con los choques de baranda.
TABLA 3 Probabilidad de gravedad del choque versus objeto golpeado por Logística Re-
gresión
Probabilidad de una gravedad de choque dada basada en el objeto golpeado
Gravedad Orilla del camino Puente ferroviario Baranda
DOP 0.337 0.299 0.586
B/C 0.451 0.458 0.326
K/A 0.213 0.243 0.088
Según las probabilidades logísticas mostradas en la Tabla 3, los choques con el extremo del
camino o del riel del puente tienen aproximadamente 2,5 veces más probabilidades de provocar
muertes o lesiones A en comparación con los choques con la baranda de aproximación.

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Los choques de baranda tienen aproximadamente el doble de probabilidades de no provocar
lesiones en comparación con los choques ferroviarios en el camino o en el puente. Los choques
más graves son las que se realizan con el riel del puente, aunque los choques en camino son
casi igual de graves.
Análisis de Chi-Cuadrado
Gravedad del choque vs. Objeto golpeado
Los resultados de las probabilidades de regresión logística para la gravedad del choque versus
el objeto golpeado se verificaron mediante una prueba bidireccional de chi cuadrado de Pearson.
La prueba bidireccional de chi-cuadrado de Pearson mide la independencia (o nivel de asocia-
ción) entre las filas y columnas de una tabla de tabulación cruzada; por ejemplo, probar la hipó-
tesis nula (Ho) ese objeto inicial golpeado (filas) es independiente de la presencia de baranda de
aproximación (columnas). Los hallazgos se muestran en la Figura 4.
FIGURA 4 Gravedad del bloqueo frente al objeto golpeado.
La comparación de la Tabla 3 con la Figura 4 muestra que las gravedades de choque predichas
por el modelado de regresión logística se correlacionan estrechamente con los datos reales de
choques que se muestran en los gráficos circulares. Quizás el hallazgo más significativo que se
muestra en la Figura 4 es que cero de los 33 choques con baranda de aproximación resultaron
en muertes o lesiones A, mientras que aproximadamente una cuarta parte de los 63 choques
ferroviarios en caminos y puentes resultaron en muertes o lesiones A. Los choques con la ba-
randa de aproximación tenían muchas más probabilidades de no provocar lesiones en compara-
ción con los choques ferroviarios en el camino o en el puente. El tipo de objeto golpeado tuvo
poco efecto en la proporción de lesiones por B/C.

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Objeto golpeado vs. Presencia de baranda
El análisis anterior mostró que la gravedad del choque se ve afectada significativamente por el
tipo de objeto golpeado en la colisión. Por lo tanto, era importante verificar si la presencia de
baranda de aproximación tenía o no un efecto en los tipos de objetos golpeados. Los autores
plantearon la hipótesis de que la presencia de baranda de aproximación resultaría en una mayor
proporción de choques de baranda y una menor proporción de choques con otros componentes
del puente y choques en el camino en comparación con los puentes sin baranda de aproximación.
La hipótesis se probó utilizando una prueba de chi cuadrado de Pearson bidireccional para la
independencia a un nivel de confianza del 95%. La Figura 5 muestra los resultados de la prueba
de chi cuadrado.
FIGURA 5 Objeto inicial golpeado vs. Presencia de baranda.
La Figura 5 muestra que aproximadamente el 70% de los choques que ocurrieron en la aproxi-
mación o salida a puentes sin baranda de aproximación fueron choques con el riel del puente y
aproximadamente el 30% fueron choques con un objeto fijo en el camino o vuelco. Como era de
esperar, los resultados fueron muy diferentes para los puentes con baranda de aproximación. El
setenta% de los choques en puentes con baranda de aproximación involucraron la colisión con
la baranda o la conexión de baranda/baranda del puente. El seis% de los choques en puentes
con baranda de aproximación fueron choques con el riel del puente, mientras que los choques
en el camino representaron el 23%. Un análisis posterior mostró que la mayoría de los choques
en el camino y todos los choques de rieles de puentes que ocurren en puentes con baranda de
aproximación ocurrieron en el lado de salida de puentes donde la baranda no existía o era de-
masiado corta para evitar que el vehículo se saliera del camino. Más adelante en este documento
se informa más sobre los choques del lado de la salida.
Gravedad del choque vs. Presencia de baranda
Los análisis anteriores demostraron que:

14. 14/22
1) los choques de baranda resultaron en una gravedad significativamente menor en comparación
con los choques de rieles y bordes de caminos de puentes y
2) los choques con baranda representaron casi todos los choques en puentes con baranda de
aproximación. Los autores plantearon la hipótesis de que los puentes con baranda de aproxima-
ción tendrían una menor proporción de lesiones graves/choques fatales y una mayor proporción
de choques de DOP en comparación con los puentes sin baranda de aproximación. La hipótesis
se probó utilizando una prueba de chi cuadrado de Pearson bidireccional para la independencia
a un nivel de confianza del 95%. La Figura 6 muestra las gravedades de choque observadas
para puentes con y sin baranda de aproximación y los resultados de la prueba de chi-cuadrado
asociados.
FIGURA 6 Gravedad del choque vs. Presencia de baranda.
La Figura 6 confirma que los choques en puentes con baranda de aproximación fueron significa-
tivamente menos graves que los choques en puentes sin baranda de aproximación. Si bien la
baranda de aproximación no pareció tener un gran efecto en la proporción de choques con lesio-
nes B y C, los choques con lesiones K y A representaron una proporción mucho menor de los
choques para puentes con baranda de aproximación. Solo tres de los 47 choques (6.4%) en
puentes con baranda de aproximación fueron lesiones K o A, mientras que 14 de los 49 choques
(28.5%) en puentes sin baranda de aproximación fueron lesiones K o A, una tasa 4.5 veces
mayor que en puentes con baranda de aproximación.

15. 15/22
Choques del lado de salida vs. Del lado de aproximación Un análisis más detallado de los
tres choques con lesiones K y A en puentes con baranda de aproximación mostró que cada
choque ocurrió en el lado de salida de un puente donde la baranda no existía o era demasiado
corta para ser efectiva, lo que resultó en un choque más grave con el extremo del riel del puente
o el borde del camino. La baranda instalada en el lado de salida, además del lado de aproxima-
ción de un puente, se diseña proteger sucesos del lado de salida, como cuando el vehículo se
sale del camino hacia la derecha después de cruzar el puente o cruza la línea central por delante
del puente y se sale del camino a la izquierda, lo que podría golpear el extremo del riel del puente,
Figura 1. Los autores encontraron que la instalación de baranda del lado de salida en Minnesota
era una práctica que variaba de un condado a otro, aunque la mayoría de las instalaciones re-
cientes incluían barandas en los lados de aproximación y salida del puente.
Los autores realizaron un análisis adicional de las gravedades de los choques del lado de apro-
ximación versus los del lado de salida. La tasa de ocurrencia de choques del lado de salida (34%
de todos los choques) fue un poco más de la mitad de la tasa de choques del lado de aproxima-
ción (62%). De los 47 choques en puentes con baranda de aproximación, 17 fueron choques del
lado de salida y 29 fueron choques del lado de aproximación (no se pudo determinar un choque).
La baranda del lado de salida no existía o era demasiado corta para ser efectiva para 11 de los
17 choques del lado de salida que resultaron en un choque con el extremo del riel del camino o
del puente. De manera alarmante, nueve de estos 11 choques resultaron en una lesión o muerte
(una muerte, dos lesiones A, dos lesiones B y cuatro lesiones C). Los choques de barandas
representaron los seis choques restantes del lado de salida, cuatro de los cuales resultaron solo
en daños a la propiedad, mientras que los otros dos resultaron en lesiones menores.
Los choques del lado de la aproximación (donde existía la baranda en todos los casos) resultaron
en 25 choques de barandas y cuatro choques en el camino. Los cuatro choques en camino ocu-
rrieron en lugares donde la baranda del lado de aproximación era de longitud inadecuada. Los
choques del lado de aproximación fueron mucho menos severos que los choques del lado de
salida, ya que un poco más de la mitad fueron solo daños a la propiedad, mientras que el resto
fueron lesiones B o C. Lo más importante es que ninguno de los choques del lado de aproxima-
ción fueron fatales o lesiones A. Por lo tanto, aunque los tamaños de la muestra son relativa-
mente pequeños, estos hallazgos sugieren que se producirán reducciones sustanciales en la
gravedad del choque si se instala una baranda del lado de salida además de la baranda del lado
de aproximación.
ANÁLISIS DE BENEFICIOS/COSTOS
El objetivo principal de esta investigación fue determinar la relación costo-efectividad de la ba-
randa de aproximación al puente y recomendar un umbral TMD para la instalación en caminos
de bajo volumen basado en una relación beneficio/costo > 1.0.
Costos de instalación, mantenimiento y reparación de la baranda de aproximación del
puente
El primer paso en el análisis de beneficio/costo fue determinar el costo aproximado del ciclo de
vida (en dólares de 2004) para una sección típica de la baranda de aproximación.

16. 16/22
Los costos de la baranda de aproximación del puente incluyen los de:
• Instalación
• Baranda estándar,
• Baranda de transición,
• Tratamiento final,
• Signos suplementarios y/o delineadores, y
• Laboral;
• Mantenimiento
• Eliminación de vegetación,
• Remoción de nieve; y
• Reparar.
Se desarrolló un costo aproximado del ciclo de vida para una instalación típica de baranda de
aproximación basada en los siguientes supuestos:
• 30 años de vida útil del diseño para baranda,
• La baranda se aplica en las cuatro esquinas del puente (es decir, los lados de aproximación
y salida),
• Cada sección de baranda tiene aproximadamente 23 m de longitud (incluida la sección de
transición) e incluye el tratamiento final adecuado,
• Una sección de baranda deberá reemplazarse cada 5 años debido a daños vehiculares o de
otro tipo,
• Guardrail agrega un costo de mantenimiento anual adicional de $ 100 por puente para la
eliminación adicional de malezas y la remoción de nieve,
• La baranda no tiene valor de salvamento al final de su vida útil, y
• Tasa de descuento anual del 3,6% (es decir, tasa de interés menos inflación) (7).
Sobre la base de estas suposiciones, el costo del ciclo de vida de 2004 para la baranda de
aproximación del puente se estimó en $ 27,100 - $ 45,000 por puente, con aproximadamente $
14,400 - $ 20,000 (aproximadamente 40 - 60%) de eso siendo el costo de los materiales y la
mano de obra para la instalación. Debido a que el período de análisis de choques fue de 15 años
de duración (es decir, 1/2 del ciclo de vida de la baranda de 30 años), los costos del ciclo de vida
de la baranda de aproximación se redujeron a la mitad para su uso en los cálculos de benefi-
cio/costo.
Ahorros de choques previstos debido a la instalación de la baranda de aproximación
El principal "beneficio" para la instalación de barandas de aproximación es una reducción en la
gravedad y el costo posterior de los choques por despiste fuera del camino y de objetos fijos que
ocurren en los accesos de puentes. Sobre la base de los resultados del análisis de choques, se
espera que la instalación de barandas de aproximación del puente reduzca en gran medida la
ocurrencia de todo tipo de choques en el camino y choques con componentes del puente, espe-
cialmente los extremos romos del riel del puente. Estos choques generalmente serían reempla-
zados por un choque con la baranda de aproximación. En el análisis de regresión logística se
demostró que los choques con baranda de aproximación eran significativamente menos graves
en comparación con los choques con el extremo del riel del puente o el borde del camino. Por lo
tanto, las reducciones esperadas en la gravedad de los choques de la instalación de la baranda
de aproximación resultarán en ahorros netos en los costos de choque.

17. 17/22
Los costos estimados de Mn/DOT en 2004 por choque para cada nivel de gravedad de KABCO
se utilizaron en el análisis descrito aquí (7):
• Daños a la propiedad - $4,300,
• C-Injury - $29,000,
• B-Lesión - $59,000,
• A-Injury - $270,000, y
• Fatal - $3,500,000.
Análisis y hallazgos
El análisis beneficio/costo se realizó utilizando la muestra de 49 choques ocurridos en puentes
sin baranda de aproximación. Cada uno de estos 49 choques fue contra el extremo del riel del
puente o con el borde del camino. Para calcular el beneficio de choque dado por la baranda de
aproximación, los autores asumieron que cada una de los 49 choques de rieles y caminos del
puente habría resultado en un choque con la baranda de aproximación si una sección adecuada
de la baranda de aproximación hubiera estado en su lugar en el momento del choque. Las gra-
vedades de choque esperadas asumiendo que la baranda había estado en su lugar se calcularon
utilizando las probabilidades logísticas mostradas en la Tabla 3 para choques con baranda de
aproximación. Por lo tanto, las gravedades reportadas para cada una de los 49 choques con el
riel del puente o el borde del camino fueron reemplazadas por gravedades de 0.586 DOP, 0.326
lesiones B/C y 0.088 K/A lesiones predichas para cada choque con la baranda de aproximación.
Los costos esperados para cada choque de baranda se calcularon utilizando $ 4,300 por cada
DOP, $ 59,000 por cada lesión B/C y $ 270,000 por cada lesión K/A. Los autores consideraron
apropiado usar el costo de lesión A de Mn/DOT de $ 270,000 para representar el costo de un
choque de gravedad K/A debido al hecho de que ninguna de las 33 choques de baranda obser-
vadas en este estudio resultó en una fatalidad. Por lo tanto, según las probabilidades logísticas
de gravedad del choque, el costo promedio previsto de cada choque de baranda de aproximación
fue de aproximadamente $ 45,000, significativamente más bajo que el costo promedio estimado
de $ 490,000 por choque basado en las gravedades reportadas de los 49 choques.
Antes de realizar los cálculos de beneficio/costo, los 49 choques se separaron en categorías
basadas en el TMD de 2004. Esto fue para permitir la determinación de un umbral TMD para la
instalación de barandas de aproximación. Muchas de las categorías de TMD se basaron en los
umbrales de clasificación de caminos y/o puentes Mn/DOT. La Tabla 4 muestra las gravedades
reales de los choques reportados y los costos estimados, junto con las gravedades y los costos
de los choques pronosticados, suponiendo que la baranda hubiera estado en su lugar en el mo-
mento del choque.

18. 18/22
TABLA 4 Gravedades de choque reales y previstas y costos de choque para puentes sin
baranda de aproximación
La Tabla 4 muestra que para casi todas las categorías de TMD, se predijo que los costos totales
de choque se reducirían en gran medida si la baranda de aproximación hubiera estado en su
lugar cuando ocurrieron los choques. Esto se debió a la expectativa de que muchos choques con
lesiones K/A serían reemplazados por choques de menor gravedad. Cuando se consideraron
todos los choques, el costo total del choque fue casi 11 veces mayor para los choques reales
que ocurrieron de lo que se hubiera esperado si la baranda hubiera estado en su lugar. El ahorro
estimado en choques para las 49 choques entre rieles y caminos de puentes, suponiendo que la
baranda de aproximación hubiera estado en su lugar para cada uno de los choques, fue de apro-
ximadamente $ 445,000 por choque y $90,000 por puente. La Figura 7 muestra el ahorro previsto
en el costo del choque por puente (dólares de 2004) esperado si la baranda de aproximación
hubiera estado en su lugar en el momento de la colisión. También se muestran en la Figura 7 los
costos estimados de instalación y mantenimiento de barandas de aproximación para el período
de análisis de 15 años (es decir, 1/2 del costo del ciclo de vida de 30 años).

19. 19/22
FIGURA 7 Ahorros y costos de choque previstos por puente si se instala una baranda de
aproximación.
Los datos de la Tabla 4 y la Figura 7 se utilizaron para calcular una relación beneficio/costo para
cada categoría de TMD utilizando la Ecuación 7 con los resultados mostrados en la Tabla 5 y la
Figura 8:

20. 20/22
TABLA 5 Cálculos de beneficios/costos para la baranda de aproximación de puentes (pe-
ríodo de análisis de 15 años)
TMD Sin GR Puentes sin
GR
había estado
en su lugarb
Costos de
manteni-
miento
Costos de
manteni-
miento
Costos de
manteni-
miento
Má-
ximo
Avg Min
<150 63 US$ 1,141 US$ 2,890 US$ 13,550 US$ 18,025 US$ 22,500 0.07 0.05 0.04
<400 135 US$ 33,238 US$ 4,720 US$ 13,550 US$ 18,025 US$ 22,500 1.82 1.46 1.22
<750 186 US$ 47,679 US$ 6,607 US$ 13,550 US$ 18,025 US$ 22,500 2.37 1.94 1.64
<1.000 198 US$ 81,973 US$ 7,586 US$ 13,550 US$ 18,025 US$ 22,500 3.88 3.20 2.72
<1.500 215 US$ 93,511 US$ 8,891 US$ 13,550 US$ 18,025 US$ 22,500 4.17 3.47 2.98
<5.000 231 US$ 102,185 US$ 8,472 US$ 13,550 US$ 18,025 US$ 22,500 4.64 3.86 3.30
<10.000 236 US$ 101,556 US$ 9,064 US$ 13,550 US$ 18,025 US$ 22,500 4.49 3.75 3.22
Todo 243 US$ 98,891 US$ 9,178 US$ 13,550 US$ 18,025 US$ 22,500 4.35 3.64 3.12
Todos
los >400
108 US$ 180,956 US$ 14,750 US$ 13,550 US$ 18,025 US$ 22,500 6.39 5.52 4.86
Notas: un En 2004 dólares por puente
b Basado en probabilidades de gravedad generadas por regresión logística asumiendo choque
con baranda de aproximación.
FIGURA 8 Relación beneficio/costo para la baranda de aproximación al puente basada en
los costos acumulativos de instalación y mantenimiento de TMD y baranda.

21. 21/22
La Tabla 5 y la Figura 8 muestran que para los puentes con TMD inferior a 150, la relación
beneficio/costo para la baranda de aproximación al puente fue muy pequeña (es decir, < 0.10)
debido a una extrema infrecuencia de choques en estos puentes. La relación beneficio/costo
llegó a ser mayor que 1.0 en un umbral de TMD de 400. Un análisis más detallado de las caídas
de las TDA inferiores a 400 reveló que la relación beneficio/costo se hizo igual a 1,0 en una TDA
de poco menos de 400, aunque se consideró apropiado un umbral de 400 para las recomenda-
ciones presentadas aquí (3). La relación beneficio/costo para la baranda de aproximación au-
mentó constantemente a medida que el umbral de TMD aumentó por encima de 400. Si se con-
sideraron todos los puentes, la relación beneficio/costo general osciló entre 3.12 y 4.35 depen-
diendo de los costos de instalación y mantenimiento de barandas. Si solo se consideraban los
puentes con TMD superior a 400, la relación beneficio/costo global oscilaba entre 4,86 y 6,39.
CRITERIOS REVISADOS PARA LA INSTALACIÓN DE BARANDAS DE APROXIMACIÓN DE
PUENTES EN CAMINOS DE BAJO VOLUMEN
La tarea principal de esta investigación fue determinar el umbral de TMD apropiado en el que la
instalación de barandas de aproximación de puentes en caminos de bajo volumen es rentable.
Aunque los análisis se basaron en datos de los caminos de ayuda estatal del condado, los auto-
res creen apropiado extender estos hallazgos y recomendaciones a otras rutas que no son del
NHS con características similares, como los caminos estatales secundarias.
El análisis chi-cuadrado de 96 choques en Minnesota mostró tasas significativamente más bajas
de choques graves (es decir, muertes y lesiones A) en puentes donde existía baranda de apro-
ximación para todos los puentes, excepto aquellos con TMD muy bajos, donde los choques eran
extremadamente infrecuentes. El análisis de beneficio/costo posterior mostró que la baranda de
aproximación es rentable (es decir, beneficio/costo > 1) en todos los puentes, excepto aquellos
con TMD inferiores a 400 y se vuelve cada vez más rentable con el aumento de TMD. En general,
la baranda de aproximación tiene una relación beneficio/costo que oscila entre 3.12 y 4.35 de-
pendiendo de los costos de instalación/mantenimiento de la baranda.
Los autores recomiendan que el umbral de TMD para la instalación de barandas de aproximación
de puentes en caminos de bajo volumen se establezca en 400. En otras palabras, todos los
puentes de autopista con TMD mayor o igual a 400 deben tener baranda conectada tanto a los
lados de aproximación como de salida del puente. Un umbral TMD de 400 es consistente con las
guías actuales de AASHTO sobre caminos locales de muy bajo volumen para zonas despejadas
en camino (3). El TMD futuro previsto debe utilizarse para determinar la necesidad de baranda
de aproximación en puentes recién construidos o reconstruidos.
Se predijo que la instalación de baranda de aproximación en puentes con TMD superior a 400
tendría una relación beneficio/costo entre 4,86 y 6,39. Se recomienda que los puentes con TMD
entre 150 y 400, especialmente entre 300 y 400, se revisen caso por caso para la necesidad de
baranda. Por ejemplo, los puentes ubicados en curvas horizontales y con anchos de cubierta de
puente iguales o inferiores al camino de aproximación pueden justificar baranda en TMD entre
150 y 400. La colocación de barandas de aproximación en puentes con TMD inferior a 150 pro-
bablemente no sea rentable en la mayoría de los casos debido a la tasa extremadamente infre-
cuente de choques en estos puentes.

22. 22/22
REFERENCIAS
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puentes para puentes del camino de ayuda estatal del condado (CSAH) en Minnesota. Departa-
mento de Transporte de Minnesota, St. Paul, Minnesota, noviembre de 2005.
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porte Estatales (AASHTO), Washington, D.C., 2002.
3. Guías para el diseño geométrico de caminos locales de muy bajo volumen (TMD ≤ 400).
Asociación Americana de Funcionarios de Caminos y Transporte Estatales (AASHTO), Washing-
ton, D.C., 2001.
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de transporte 868. Junta de Investigación del Transporte, Washington, D.C., 1982.
5. Schwall, W.A. Mejora de la baranda de aproximación al puente en los caminos primarios
de Iowa. Administración Federal de Caminos, División de Iowa, Ames, IA, 1989.
6. Wolford, D. and D.L. Sicking, Guardrail Need: Embankments and Culverts, In Registro de
Investigación de Transporte 1599. Junta de Investigación del Transporte, Washington, D.C.,
1997.
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Management, julio de 2004. Sitio web visitado en enero de 2005:
http://www.oim.dot.state.mn.us/EASS/ (Tabla 1).