10.71 honolulu 2003 - efecto lluviasobrevelocidadtransito

https://www.researchgate.net/publication/239928859_Synthesis_of_the_Effects_of_Wet_Conditions_on_Highway_Speed_and_Capacity 1/15
Síntesis de los Efectos de Condiciones Húmedas
sobre la Velocidad y Capacidad de los Caminos
Panos D. Prevedouros, Ph.D.
Profesor Asociado del Departamento de Ingeniería Civil de Ingeniería Civil,
Universidad de Hawái en Manoa
Correo electrónico: pdp@hawaii.edu
Piyalerg Kongsil, MSCE
Candidato al doctorado
Honolulu
21 de julio de 2003
RESUMEN
Las condiciones húmedas y de lluvia afectan al conductor, vehículo y camino, causan una re-
ducción de la velocidad o la densidad (avance de seguimiento del coche) o ambos que, a su
vez, causan una reducción en la capacidad. Este artículo es una síntesis de 26 estudios sobre
las relaciones entre las condiciones húmedas, la velocidad y la capacidad.
Si los resultados de todos los estudios revisados después de 1980 con datos originales de las
autopistas se promedian asumiendo el mismo peso, entonces la reducción de velocidad pro-
medio es de 7,6 km/h en lluvia ligera (11 estudios) - HCM2000 sugiere 9,7 km/h, similar a la
reducción del 10% de FHWA - y 31,6 km/h en lluvia fuerte (2 estudios) - HCM2000 sugiere 19,3
km/h, más alta que la reducción del 16% de FHWA. La reducción media de la capacidad es del
8,4% en lluvias ligeras (7 estudios) y del 20,0% en las lluvias intensas (1 estudio).
El impacto de las condiciones de lluvia en la capacidad del camino es importante. Se necesita
mucha investigación adicional para reducir la amplia varianza de observaciones en estudios
anteriores. Se necesita una metodología para analizar la capacidad y LOS (Level Of Service)
de autopistas, intersecciones y arterias que tengan en cuenta las condiciones húmedas como
parte de las condiciones típicas.
INTRODUCCIÓN
A diferencia de la mayoría de los diseños de ingeniería civil que normalmente consideran las
peores condiciones posibles y a menudo añaden un factor de seguridad, el análisis del tránsito
de caminos es conservador al centrarse en los períodos pico y aplicar el factor de hora pico
que normalmente infla los volúmenes por hora, pero el análisis se basa en condiciones climáti-
cas claras, pavimentos secos y condiciones diurnas. Sin embargo, en la mayoría de las áreas
metropolitanas, la lluvia y otras precipitaciones son comunes y la oscuridad prevalece durante
los períodos pico en las ciudades del norte en los meses de invierno. Además, las incidencias,
las obras viales y la presencia de policía suelen reducir la capacidad o la velocidad o ambas.
Como resultado, la evaluación tanto del nivel de servicio (LOS) prevaleciente como de los im-
pactos del tránsito de los generadores de tránsito futuros puede ser considerablemente inexac-
ta porque se ignoran las condiciones medias a largo plazo.

Los incidentes, las obras viales y la presencia policial pueden ser poco frecuentes y aleatorios,
pero la presencia de lluvia y oscuridad no lo es. Kleitsch y Cleveland (1) subrayaron que la
importancia de la reducción de la capacidad medida del 8% de la lluvia en una autopista de De-
troit "se incrementa por el hecho de que al menos una de cada diez veces lloverá con suficiente
intensidad en Detroit para reducir significativamente la capacidad de la autopista durante uno o
ambos períodos pico".
Hay escasas pruebas sobre el efecto del anochecer y la oscuridad en la capacidad del camino,
pero hay una cantidad modesta de evidencia de la investigación sobre los efectos de las condi-
ciones húmedas en la capacidad del camino. La mayoría de los resultados de la investigación
sugieren una reducción en la capacidad y la velocidad en condiciones húmedas y lluviosas.
Esto coincide con la observación casual de que las condiciones del tránsito en las zonas urba-
nas son peores en condiciones de lluvia y humedad (colas más largas y tiempos de viaje). Algo
de esto tal vez debido al modo de cambio de modos de tiempo justo como el ciclismo y caminar
a los vehículos de motor, pero la parte de estos modos para viajes de cercanías en grandes
áreas metropolitanas es minúscula.
La edición 2000 del Manual de Capacidad de Caminos (2) establece que "las condiciones de
base asumen el buen tiempo, las buenas condiciones del pavimento, los usuarios familiariza-
dos con la instalación y no hay impedimentos para el flujo de tránsito". Para las autopistas,
HCM2000 especifica que "las condiciones básicas bajo las cuales se alcanza toda la capacidad
de un segmento básico de la autopista son el buen tiempo, la buena visibilidad y no hay inci-
dentes o accidentes". Sólo en el Capítulo 22 - Instalaciones de la autopista hay una breve con-
tabilidad del efecto de las inclemencias del tiempo en forma de curvas de flujo de velocidad pa-
ra diferentes condiciones climáticas. HCM2000 sugiere que la velocidad de flujo libre (FFS) se
reduce en 10 km/h en lluvia ligera, y en 19 km/h en lluvias intensas. No se menciona la reduc-
ción de la capacidad en condiciones húmedas y lluviosas.
Se publicaron al menos 15 estudios sobre el efecto de las inclemencias del tiempo en la veloci-
dad y la capacidad de los caminos después de la última referencia citada en HCM2000. Este
documento presenta una síntesis exhaustiva de los hallazgos relacionados con los efectos de
las condiciones húmedas y lluviosas en la capacidad de los caminos, incluidos los resultados
preliminares de un estudio en curso de los autores de este artículo. El documento concluye con
un resumen de las recomendaciones de resultados para mejorar.
EFECTOS ESPERADOS DE LA LLUVIA EN LAS CONDICIONES PREVALECIENTES
La intensidad de la luz, la lluvia, la niebla, el hielo y la nieve son importantes para la capacidad
del camino (3). Los principales factores de impedancia debido a la lluvia son (4, 5, 6):
• Presencia de una película de agua en la superficie del pavimento.
• Visibilidad reducida y dispersión de luz.
• Gotas de lluvia, spray y suciedad del camino en los parabrisas de los vehículos.
La lluvia afecta a los caminos, los vehículos y los conductores. Los principales efectos de la
lluvia en los caminos son la reducción de la fricción entre la banda de rodadura del neumático y
la superficie del camino, y la reducción de la resistencia al deslizamiento. El espesor de la pelí-
cula de agua puede variar de húmedo o visiblemente húmedo a una profundidad de varios mi-
límetros. La reducción de la resistencia al deslizamiento del pavimento es un resultado combi-
nado de factores como el grosor de la película de agua en la superficie, la textura del pavimen-
to, la profundidad y composición de la banda de rodadura de los neumáticos y la velocidad del
vehículo.

Cuando se supera un espesor crítico de la película de agua, puede producirse un hidroplaneo
/ aquaplaning y perder la fricción del camino de los neumáticos. En general, la lluvia disminu-
ye la estabilidad y la maniobrabilidad del vehículo (6).
El parabrisas y las ventanas de los vehículos durante la lluvia están cubiertos por gotas de llu-
via que conducen a una mala visibilidad. Además, las salpicaduras y el rociado de otros vehícu-
los empeoran los problemas de visibilidad al añadir una película de suciedad. El diámetro de la
gota de lluvia y la concentración se correlacionan con la intensidad de la lluvia.
La visibilidad se reduce con el aumento del diámetro de la gota de lluvia, y la intensidad de la
precipitación que puede expresarse en términos de volumen de agua por unidad de área por
unidad de tiempo, por ejemplo, en cm3/s (7).
La reducción de visibilidad es principalmente atribuible a (4):
• Efecto combinado de una pantalla de lluvia y luz hace que la luz brillante y dispersa que
afecta a la percepción visual de los conductores.
• Gotas y vidrio del parabrisas crean lentes desequilibradas que reflejan la luz en los ojos del
conductor. La superficie de las gotas también dispersa la luz.
El problema de la reducción de la visibilidad es más grave cuando se produce lluvia por la no-
che (4). El efecto general de la lluvia en los conductores es la poca visibilidad y el reconoci-
miento de objetos. Los conductores pueden tratar de mantener distancias más largas entre los
vehículos y conducir a velocidades más lentas para tener en cuenta el tiempo de percepción
/reacción más largo y la distancia de frenado durante la lluvia.
El resultado de los efectos de la lluvia en el camino, el rendimiento del vehículo y del conductor
es un cambio de la relación velocidad-densidad fundamental como se muestra en la Figura 1:
Los conductores pueden disminuir su velocidad para garantizar que pueden detenerse con se-
guridad si es necesario y/o alargar el avance de su coche porque las distancias de frenado en
el pavimento mojado son más largas debido a la reducción de la fricción.
FIGURA 1 Reducción conceptual del caudal, la velocidad y la densidad debido a las con-
diciones húmedas.
(Los datos mostrados son sólo para fines ilustrativos.)

REVISIÓN CRONOLÓGICA DE LOS ESTUDIOS RELEVANTES
Esta sección presenta un resumen cronológico de estudios previos sobre los efectos del pavi-
mento mojado y las condiciones de lluvia en la capacidad. Las características básicas de los
estudios examinados en el presente documento se resumen en el Tabla 1.
Stohner (8) realizó un estudio para el Departamento de Obras Públicas del Estado de Nueva
York sobre las velocidades de los turismos en pavimentos mojados y secos en Nueva York, en
la primavera de 1954. Se seleccionaron cinco ubicaciones en caminos rurales libres de inter-
secciones y con la mínima interferencia del desarrollo del camino. Había cuatro sitios en cami-
nos de dos carriles y un sitio en una camino dividida de cuatro carriles. Dos de los sitios de dos
carriles tenían pavimentos en la parte superior y los otros tres sitios tenían pavimentos en la
parte blanca. Para minimizar el efecto de las calificaciones en la velocidad, cada ubicación se-
leccionada tenía una curva horizontal con tangentes de pendiente razonablemente largas y
aproximadamente de nivel. El grado de las curvas varió de 2,5 a 9 grados.
El estudio se centró únicamente en los turismos. El tiempo de recopilación de datos dependía
de la presencia de condiciones húmedas y lluviosas. Se midieron las velocidades de flujo libre
(FFS) de los turismos. Para evitar los efectos de la interacción entre los vehículos en el flujo de
tránsito, los vehículos que siguen a un avance de 9 segundos o más cortos fueron excluidos de
los datos.
La intensidad de las precipitaciones varió de 2,8 a 67,3 mm de lluvia durante los períodos de
recopilación de datos de 13 a 4 horas. Se menciona que la intensidad de las precipitaciones no
causa dificultades de visibilidad a los conductores.
La velocidad media de los turismos en condiciones húmedas y secas no fue significativamente
diferente (8). La caída máxima de la velocidad media en condiciones húmedas en ubicaciones
tangentes y curvas fue de 4,44 km/h y 2,96 km/h. En dos de los cinco sitios la velocidad pro-
medio durante la condición húmeda fue mayor que en condiciones secas.
En 1970 Jones y otros (3) analizaron un estudio del Texas DOT publicado en 1970 para eva-
luar el efecto de la lluvia en la capacidad de la autopista. El estudio se hizo en una sección de
tres carriles de Gulf Freeway (T-45) cerca del centro de Houston. La sección seleccionada de la
autopista tenía un sistema de control de autopistas totalmente operativo y un sistema de detec-
ción automática conectado a un ordenador para la adquisición de datos. Se seleccionaron dos
subsecciones con cuellos de botella que tenían flujos máximos históricos que superan la capa-
cidad. Los datos de flujo de tránsito de la época pico y la mañana se recopilaron de los detecto-
res y se convirtieron en mediciones de densidad y flujo de tránsito de 5 minutos.
Los registros de lluvia se obtuvieron de dos estaciones. La intensidad de las precipitaciones no
se recopiló porque la tasa de lluvias podría variar a lo largo de la longitud de la porción de 6,6
km de la autopista y a lo largo de los picos de 2 horas. En cambio, cada día se clasificaba co-
mo "seco" o "lluvia". La mayor parte de la precipitación registrada fue de aproximadamente 0,51
mm o más durante condiciones húmedas. Se desarrollaron modelos de caudal y velocidad:
q a 89,02 * k * (1 - (k/319.96)0.7) (1)
U 89,02 * (1 - (k/319.96)0.7) (2)
Dónde
q - flujo en vph u - velocidad en mph
k - densidad en vpm

Las capacidades medias durante las condiciones secas para este tramo de autopista de tres
carriles variaron entre 5.570 y 5.845 vph. Los resultados mostraron que la lluvia redujo la capa-
cidad de la autopista entre un 14% y un 19%, con un 95% de confianza estadística.
Kleitsch y Cleveland (1) registró en 1971 una disminución de la capacidad del 8% durante la
lluvia y observó que el grado de impacto estaba directamente relacionado con la intensidad de
las precipitaciones. Afirmaron que la aplicación pionera de medición de rampa en la autopista
Lodge Freeway tuvo un efecto porque un estudio casi contemporáneo en Houston (3) había
observado casi el doble de una reducción de la capacidad.
Artículo de Maeki en Tielehti (en finlandés, 1972 - citado en Edwards 1999) presenta los resul-
tados de un estudio de velocidad en las inclemencias del tiempo en Finlandia. Alrededor del
30% del total de 11.500 datos de velocidad fueron obtenidos por cañones de radar (velocidad
puntual) y el resto fueron recogidos por encuestas de matrículas (velocidades medias de viaje).
Las observaciones incluían las condiciones climáticas, las condiciones del pavimento y el tipo
de pavimento, incluidas los caminos de grava y grava de grava inacabadas que eran comunes
en Finlandia.
Las velocidades en los pavimentos mojados cayeron alrededor de un 4% en el tránsito de vo-
lumen ligero y un 2% en el tránsito de gran volumen en caminos de superficie dura.
Un informe de la FHWA de 1977 (10) presenta los impactos económicos de las inclemencias
del tiempo en cada tipo de instalación. Las reducciones de velocidad recomendadas fueron las
siguientes: seco 0%, húmedo 0%, húmedo y nevando 13%, húmedo y slushy 22%, slushy en
caminos de las ruedas 30%, nevado y pegando 35%, nevando y embalado 42%.
Informe de Reis de 1981 al DOT de Minnesota (citado en HCM1985 (11)) presenta un estudio
sobre una sección de tres carriles con cuellos de botella en la autopista I-35W en Minneapolis.
La demanda máxima en la sección estudiada suele exceder la capacidad. Se representó la in-
tensidad de las precipitaciones. La lluvia redujo significativamente la capacidad de la autopista
y el impacto de la lluvia en la capacidad dependía del grado de intensidad de las precipitacio-
nes. Una cantidad traza de precipitación redujo la capacidad en un 8% y la capacidad se redujo
en un 0,6% por cada 0,25 mm/h adicional (0,01 in) por hora de lluvia. En condiciones de nieve,
la capacidad disminuyó un 8% en condiciones de traza y un 2,8% por cada 0,01 pulgadas adi-
cionales por hora (0,25 mm/h).
Galin (12) investigó varios factores a finales de la década de 1970 que podrían afectar a las
velocidades en los caminos rurales australianas de dos carriles mediante un análisis de regre-
sión múltiple. El análisis de las velocidades se realizó considerando dos condiciones climáticas:
pavimento seco y húmedo. Las condiciones húmedas causaron una caída en las velocidades
medias de viaje de unos 7 km/h. Sin embargo, Edwards (9) alegó que este resultado puede
tener una importancia limitada porque las condiciones de base no estaban claramente definidas
y el número de datos observados era pequeño (27 a 72 vehículos.)
Olson's y otros (13) el estudio publicado en 1984 investigó las diferencias entre las distribu-
ciones de velocidad en pavimentos húmedos y secos durante el día. Los lugares del estudio
fueron un conjunto de 26 estaciones permanentes de monitoreo de velocidad, que incluyeron 7
caminos interestatales, 15 arterias rurales y 4 colectores rurales en Illinois. Se analizaron los
datos de velocidad en días con lluvia y días secos adyacentes. El análisis representó los efec-
tos de la hora del día. Aunque se recopilaron varias fechas con alta probabilidad de lluvia sobre
una gran parte de Illinois, la información sobre la intensidad de las lluvias no se cuantificó. Los
días se clasificaron como "seco" o "lluvia".

Se estimó la velocidad media, la velocidad en varios percentiles y la desviación estándar. La
prueba Kolmogorov-Smirnov se utilizó para investigar las diferencias entre las distribuciones
de velocidad de días húmedos y secos. No se encontraron diferencias entre la distribución dia-
ria de la velocidad en días secos y lluviosos que fueron significativos en un nivel de confianza
del 95%.
Hall y Barrow (14) informó en 1988 sobre las relaciones entre los caudales y las ocupaciones
de los caminos en condiciones climáticas inclemencias para su uso en la detección automática
de incidentes. El estudio se llevó a cabo en una sección de 10 km de la vía Queen Elizabeth
Way cerca de Hamilton, Ontario. Para controlar el efecto de las calificaciones, los datos de
tránsito se recopilaron de dos estaciones de recopilación de datos en secciones de nivel relati-
vo. Se seleccionaron días con una duración de lluvia de 8 horas o más para el análisis. Los da-
tos meteorológicos se obtuvieron de la estación meteorológica del aeropuerto de Hamilton, pe-
ro la intensidad de las precipitaciones no se modeló. Los días se clasificaron como "día del
tiempo adverso" o "día del tiempo claro". Los días adversos incluyeron días con períodos pro-
longados de lluvia. Los datos de las condiciones congestionadas se eliminaron del análisis. Se
estimaron los modelos de regresión:
Ln (flujo) a 5.385 + 0.8137* ln (occ) "día del tiempo claro" (3) ln (flujo) a 5.352 + 0.7969* ln (occ)
"día meteorológico adverso" (4)
Dónde
Caudal - caudal en vph occ - ocupación en %
Los modelos indican que en condiciones de flujo pesado y para una ocupación del 27%, el flujo
máximo disminuyó en aproximadamente 270 vph o un 8,5% por debajo del máximo del día de
tiempo claro.
Hawkins (15) informó en 1988 sobre la relación entre las velocidades de los vehículos y las
condiciones meteorológicas en la autopista M1 del Reino Unido en Nottinghamshire. Las condi-
ciones climáticas se clasificaron en nueve condiciones con clara visibilidad y pavimento seco
como base. La velocidad comenzó a bajar cuando la visibilidad se redujo a unos 300 m (984
pies), con todos los carriles mostrando una reducción de entre el 25% y el 30% a medida que la
visibilidad alcanzaba los 100 m. Se informó que tanto la lluvia ligera como la constante o fuerte
causaron una reducción de velocidad de unos 4 km/h en los carriles lento y central y unos 6
km/h en el carril rápido. Se notificaron mayores impactos en las velocidades como resultado del
fuerte viento de la cabeza - reducción de la velocidad de hasta 13 km/h - y, nieve o aguanieve
- reducción de velocidad de 30 km/h a 40 km/h.
Lamm y otros (16) informó en 1990 sobre los efectos de los parámetros de diseño, el volumen
de tránsito y las aceras mojadas en las velocidades de flujo libre de los turismos en tramos cur-
vos de los caminos rurales de dos carriles. Los sitios seleccionados eran 24 tramos de calzada
curvas de caminos rurales de dos carriles en el estado de Nueva York, que estaban libres de
intersecciones y con una interferencia mínima del desarrollo del camino. Para minimizar el efec-
to de las calidades en las velocidades de funcionamiento de los automóviles, cada sitio curvo
tenía una curva horizontal aproximada de 0 a 27 grados con tangentes razonablemente largas.
Otros requisitos de selección de emplazamiento incluyen segmentos que tienen hombros pavi-
mentados, sin cambios en la anchura del pavimento y los hombros, protegidos por barandillas
cuando la altura del terraplén superó 1.5, grado 5%, 400ADDT5,000 veh/día y ninguna
característica física potencialmente peligrosa como puentes estrechos.

Se midió la velocidad de los vehículos aislados con un espacio de tiempo mínimo entre ellos de
unos 6 segundos, o los que dirigían un pelotón de vehículos. La intensidad de las lluvias varia-
ba de una lluvia espolvoreada a una lluvia moderadamente intensa. Las precipitaciones obser-
vadas nunca fueron lo suficientemente intensas como para afectar la visibilidad del conductor.
Se encontró que el grado de curva afectaba a la velocidad de la siguiente manera (16):
Ⅴ85 58.656 - 1.135 * DC (5)
Dónde
Ⅴ85 85th percentil de las velocidades muestreadas en mph DC - grado de curva (rango 0o-27o)
Las pruebas de Kolmogorov-Smirnov mostraron que las velocidades de funcionamiento de
los automóviles en pavimentos secos y mojados no eran estadísticamente diferentes. Además,
los conductores no disminuyeron significativamente su velocidad para tener en cuenta las cur-
vaturas en condiciones húmedas.
Ibrahim y Hall (17) informó en 1994 sobre las operaciones de la autopista en condiciones cli-
máticas adversas en una sección de la Vía Queen Elizabeth en Mississauga, Ontario. Tres pa-
rámetros de capacidad, volumen, ocupación y velocidad, se recogieron continuamente a inter-
valos de 30 segundos. Se seleccionaron dos sitios con velocidades medidas y datos de flujo, y
sin restricciones de las secciones de rampa o tejido, para su análisis. Se utilizaron datos de
tránsito no resueltos de 10 a. m. a 4 p. m. Se contabilizaron el tipo y la intensidad de la precipi-
tación. Las condiciones climáticas se clasificaron en seis tipos: lluvia clara, ligera, lluvia intensa,
nieve ligera, nieve pesada y tormentas de nieve. La intensidad de las precipitaciones se indicó
por acumulación en los pluviómetros. La intensidad de la nieve se midió en función de los crite-
rios de visibilidad.
Tanto la relación flujo-ocupación como la relación velocidad-flujo se vieron afectadas por las
condiciones climáticas. El grado del efecto correspondía a la gravedad de las condiciones cli-
máticas. La lluvia ligera causó efectos mínimos en ambas relaciones. La lluvia ligera causó una
caída en la velocidad de menos de 2 km/h. Fuertes lluvias causadas graves, como una reduc-
ción de velocidad que varía de 5 a 10 km/h. Se estimó que los flujos máximos disminuyeron
entre un 10% y un 20% durante las condiciones de lluvia intensa.
Brilon y Ponzlet (18) informó en 1996 sobre un estudio de las fluctuaciones de las velocidades
medias de 15 estaciones en las autopistas alemanas. Diez tramos de 4 carriles (dos carriles por
dirección) y cinco tramos de 6 carriles fueron monitoreados continuamente entre 1991 y 1993.
Los datos meteorológicos se obtuvieron de estaciones meteorológicas situadas a unos 5 a 50
km de distancia de cada área observada. Aunque no había fuentes perfectas de datos meteo-
rológicos, proporcionaron información suficiente para clasificar las condiciones climáticas en
cinco categorías: seco, húmedo, seco o húmedo, algo nevado, y nieve y hielo.
La influencia de varios factores independientes se examinó con ANOVA y se desarrollaron va-
rios modelos completos que representaron el año, mes, tipo de día (día de la semana, sábado,
día antes de las vacaciones y vacaciones), ubicación, luz del día y oscuridad, densidad de
tránsito, porcentaje de vehículos pesados y clima en cinco categorías como se definió ante-
riormente.
Las condiciones húmedas del camino causaron una reducción de velocidad de unos 9,5 km/h
(5,9 mph) en las autopistas de 2 carriles, y unos 12 km/h en las autopistas de 3 carriles (18).
Se estimó que la capacidad de la autopista disminuyó en aproximadamente 350 vph en las au-
topistas de 2 carriles, y más de 500 vph en las autopistas de 3 carriles.

La reducción de velocidad fue mayor en la oscuridad. La velocidad media disminuyó en unos 5
km/h en la oscuridad. La reducción de la capacidad debido a la oscuridad en las autopistas de
2 y 3 carriles se estimó en 200 y 375 vph, respectivamente.
Hogema (19) informó en 1996 que las lluvias causaron una reducción media de la velocidad de
unos 11 km/h en las autopistas holandesas, con el mayor impacto observado en la vía rápida
que fue el carril con el menor volumen de tránsito. Edwards (9) señaló que los datos meteoro-
lógicos se obtuvieron considerablemente lejos del lugar de estudio, que los vehículos observa-
dos no se separaron según el tipo y que las condiciones de iluminación no fueron un factor en
el análisis.
Kockelman (20) informó en 1998 sobre su investigación de que las condiciones climáticas, el
conductor y las características de la población de los vehículos afectan a la relación flujo-
densidad de un segmento de camino homogéneo. Los datos se obtuvieron del Proyecto de Pa-
trulla de Servicio de Autopistas a partir de detectores de bucles emparejados en una sección de
5 carriles de la I-880 en Hayward, California. El carril 2 (segundo de la mediana) fue seleccio-
nado para evitar la fusión de efectos de rampas aguas arriba y aguas abajo (el carril 1 es un
carril HOV). El carril 2 fue el más utilizado con altas velocidades; El 50% de las velocidades
eran de más de 100 km/h. Los datos meteorológicos se obtuvieron de una variedad de fuentes,
como informes de periódicos e informes de la NOAA. No se consideró la intensidad de las pre-
cipitaciones; días eran "lluvia" o "seco".
Kockelman concluyó que la lluvia podría tener una influencia estadísticamente significativa en
la relación flujo-densidad. Factores como los usuarios de caminos y el tipo de vehículos tam-
bién podrían ser importantes.
Holdener (21) informó en 1998 sobre el efecto de las lluvias en la velocidad y la capacidad de
las autopistas utilizando datos de la autopista U.S. 290 en Houston, Texas. Las precipitaciones
tuvieron un impacto significativo en las velocidades. Las condiciones húmedas causaron una
caída de velocidad de 0,2 a 37,9 km/h con una caída de velocidad media de 13,9 km/h cuando
el volumen de tránsito estaba en o cerca de su capacidad durante el período pico de la tarde.
Una caída de velocidad de 10,7 a 16,3 km/h con una caída de velocidad media de 13 km/h ocu-
rrió cuando el volumen era bajo, durante el mediodía. Se estimó que las condiciones húmedas
causaron una reducción de la capacidad de entre el 8% y el 24%.
En 1998, mayo (citado en 25,27) sintetizó los efectos de las condiciones climáticas adversas en
la capacidad de la autopista basadas en trabajos anteriores en (17) y (18). Las recomendacio-
nes del FFS de mayo para HCM2000 fueron las siguientes:
Condición Claro y seco FFS (km/h) 120
Lluvia ligera y nieve ligera 110
Fuertes lluvias 100
Nieve pesada 70
En 1981Edwards (9) informó sus investigaciones sobre el comportamiento del conductor en
tres condiciones climáticas: seca, lluviosa y brumosa. Los datos de tránsito se recopilaron de
una sección de 2 carriles en la autopista M4 en Cardiff, Reino Unido. Los datos fueron registra-
dos por un contador de tránsito automatizado en el sitio.
Para disminuir el efecto de desaliento visual, los datos de velocidad puntual se obtuvieron me-
diante una pistola de velocidad de radar móvil de un punto de levantamiento aéreo.

Los datos meteorológicos fueron registrados manualmente por el observador que recopiló los
datos de velocidad. Las condiciones climáticas se clasificaron en soleado (claro), opaco (nu-
blado, nublado), lluvia constante/pesada, llovizna (spray de superficie de camino) y brumoso
(niebla). Tanto la media como 85th se investigaron las velocidades de los percentiles. Los resul-
tados sugieren que los conductores redujeron sus velocidades durante la lluvia. Este hallazgo
fue estadísticamente significativo, pero la reducción de la velocidad fue pequeña a unos 4,8
km/h. La variación de velocidad en la lluvia fue menor que en condiciones secas, es decir, los
conductores mantuvieron velocidades más estables y más bajas del vehículo en condiciones
de lluvia.
Martin y otros (22, 23) informó en 2000 sobre las operaciones en las calles arteriales en las
inclemencias del tiempo. Los datos de tránsito se recopilaron de dos intersecciones. Los flujos
de saturación se obtuvieron con colectores de datos de tránsito automatizados. Las velocida-
des se recogieron usando cañones de radar. Los datos de flujo de saturación y velocidad se
obtuvieron en días de clima seco y 14 días de clima inclemente diferentes durante el invierno
1999-2000. El procedimiento de recopilación de datos implicaba que los observadores registra-
ban manualmente los datos meteorológicos mientras recopilaban datos de tránsito. Las condi-
ciones climáticas se clasificaron en siete condiciones: normal/clara, lluvia, mojada y nevada,
húmeda y slushy, slushy en caminos de las ruedas, nieve y adherencia, y superficie llena de
nieve. La velocidad media disminuyó alrededor del 10% en lluvia. La lluvia causó una reducción
en el flujo de saturación de alrededor del 6%. El tiempo medio de inicio perdido aumentó 2.0 s
a 2.1 s. El avance más largo, la velocidad más lenta y la disminución de la velocidad de acele-
ración son las principales razones de la reducción del flujo de saturación.
En 2000, Zuylen (24) citó "un reciente manual de capacidad neerlandesa para autopistas" en el
que la capacidad se reduce en un 5% en la oscuridad, en un 9% en condiciones de lluvia en
pavimentos de porosidad regulares y en un 6% en pavimentos porosos que ofrecen un mejor
drenaje de agua.
Kyte y otros (25) midió la velocidad de flujo libre prevaleciente durante buenas condiciones y
en condiciones de lluvia, nieve, niebla, baja visibilidad y condiciones de viento elevado. Los da-
tos se recopilaron entre 1996 y 2000 de una sección de nivel de 4 carriles de la I-84. Los volú-
menes eran generalmente inferiores a 500 vphpl. Se obtuvieron el recuento y la velocidad por
carril, tiempo y duración de los datos del vehículo. Los sensores meteorológicos y de visibilidad
se encontraban en la misma zona para medir la velocidad del viento, la dirección, la temperatu-
ra del aire, la humedad relativa, el estado de la superficie del camino, el tipo y la cantidad de
precipitación y la visibilidad. El modelo de velocidad desarrollado incluye varios factores meteo-
rológicos (25):
Velocidad de 100,2 - 16,4 * nieve - 9,5 * húmedo + 77,3 * vis - 11,7 * viento (6) donde,
Velocidad: velocidad pasajero-coche en km/h
Nieve - variable que indica la presencia de nieve en la calzada mojada - variable que indica que
el pavimento está mojado
Visibilidad, igual a 0,28 km cuando la visibilidad  0,28 km y el valor real de visibilidad cuando
la visibilidad < 0,28 km
Viento - variable que indica que la velocidad del viento supera los 24 km/h
La velocidad disminuyó en 9,5 km/h cuando el pavimento estaba mojado. La velocidad dismi-
nuyó en 11,7 km/h cuando la velocidad del viento superó los 24 km/h. La velocidad disminuyó
en 0,77 km/h por cada 0,01 km por debajo de la visibilidad crítica de 0,28 km.

Venugopal y Tarko (26) informó en 2001 sobre posibles factores de reducción de la capaci-
dad, como la lluvia y el viento, los vehículos pesados, el tipo de caída de carril, la presencia
policial y la presencia de un novedoso sistema de control de tránsito llamado Indiana Lane
Merge System (ILMS) para zonas de trabajo en las autopistas rurales donde algunos carriles
estaban cerrados temporalmente. Los datos de tránsito se recopilaron de zonas de trabajo en
secciones rurales de dos carriles de la I-65 cerca de Lafayette, Indiana. Los datos incluían el
volumen de tránsito, el porcentaje de vehículos pesados, la presencia de ILMS, la presencia de
lluvia, la velocidad del viento, el tipo de caída de carril y la presencia de la policía. El volumen
medio en la ubicación estudiada fue de aproximadamente 1320 vphpln. La fuente de datos me-
teorológicos de lluvia y viento provenía del Departamento de Ciencias de la Tierra y Atmosféri-
ca de la Universidad de Purdue. La estación meteorológica estaba a unos 8 km de la ubicación
del estudio. La intensidad de las precipitaciones no fue un factor observado. El análisis de la
covarianza indicó que sólo cuatro factores, la ILMS, la lluvia, la policía y los vehículos pesados
eran importantes. El modelo de capacidad estimado que se muestra a continuación reveló una
reducción de la capacidad de aproximadamente 140 vph (o 10%):
C a 1433 - 76M - 140R - 196P - 4.04H (7)
Dónde
C - capacidad de la zona de trabajo expresada en vph M - variable indicadora para ILMS
R - variable indicadora para la lluvia
P - variable indicadora de presencia policial
H - porcentaje de vehículos pesados en la corriente de tránsito
Kyte, y otros (27) se informó en 2001 sobre los efectos de factores relacionados con el clima,
como la visibilidad, el estado de la superficie del camino, las precipitaciones y la velocidad del
viento en las velocidades de flujo libre. Los datos se recopilaron durante dos períodos de in-
vierno, 1997-1998 y 1998-1999, como parte de una prueba de operación de campo de ITS de
un sistema de alerta de tormentas, ubicado en una sección aislada en la I-84 en el sureste de
Idaho.
Se instalaron sensores para obtener datos de tránsito, visibilidad, camino y clima. Las condi-
ciones normales incluían ninguna precipitación, calzada seca, visibilidad superior a 0,37 km
(0,23 millas) y una velocidad del viento inferior a 16 km/h. La velocidad media de los turismos
fue de 117 km/h y la velocidad media del camión fue de 99 km/h. La velocidad media para to-
dos los vehículos fue de 109 km/h. El caudal medio de 5 minutos en el sitio observado fue de
269 vph con un volumen de camión del 52%.
La lluvia ligera causó una caída en la velocidad entre 14 y 19,5 km/h. Las fuertes lluvias causa-
ron una caída en la velocidad de unos 31,6 km/h. El modelo de mejor ajuste incluía tres varia-
bles: velocidad del viento, intensidad de precipitación y condiciones del pavimento (27):
Velocidad 126.53 - 9.03 * WS - 5.43 * PC - 8.74 * R (8)
Dónde
Velocidad: velocidad media predominante del vehículo en km/h
WS - velocidad del viento en dos niveles, WS ≤ 48 km/h, WS ≥ 48 km/h
PC - condición del pavimento con tres niveles, 1o seco, 2o húmedo, 3-nieve/hielo R - intensi-
dad de la lluvia con 4 niveles, 1-ninguno, 2-luz, 3o medio, 4o pesado
FHWA's Gestión del tiempo sitio web (28) contiene resúmenes completos del efecto del clima
en los sistemas de tránsito, pero no se citan las fuentes de información.

El sitio informa que el 22% de los accidentes de lesiones y el 18% de los accidentes mortales
entre 1995 y 1999 ocurrieron en condiciones climáticas adversas. Además, informa de los si-
guientes impactos:
a) Autopistas: La lluvia ligera reduce la velocidad en aproximadamente un 10%, disminuyendo
la capacidad en aproximadamente un 4%.
b) Autopistas: La lluvia intensa reduce la velocidad en aproximadamente un 16%, lo que redu-
ce la capacidad en aproximadamente un 8%.
c) Arterias: La lluvia reduce la velocidad un 10% y la capacidad un 6%.
Chin y otros (29) se informó en 2002 sobre una evaluación de los efectos agregados de diver-
sas pérdidas de capacidad no recurrentes. Encontraron que las inclemencias del tiempo repre-
sentaban el 23,5% del retraso total y el 23,3% del retraso por conductor debido a las pérdidas
de capacidad por accidentes, averías, zonas de trabajo, clima adverso y señalización subópti-
ma. Sólo se consideraron las condiciones de osa, niebla y nieve porque se basaron en su revi-
sión de (16, 17,18) la lluvia no impide sustancialmente los flujos de tránsito. Esta conclusión es
incompatible con la mayoría de las conclusiones de los estudios examinados en el presente
documento.
Los autores de este artículo participan en el análisis en curso de 127 cintas de video de cuatro
horas grabadas entre 1996 y 2000 desde autopistas de vigilancia arteriales en Honolulu, que es
la 11th área metropolitana más grande de los EUA y exhibe importantes problemas de conges-
tión durante los períodos pico. Se midieron los avances medios para los pelotones de tránsito
que varían en tamaño entre 6 y 61 vehículos (el tamaño medio del pelotón es 12). Los datos se
recopilaron durante las condiciones y los avances concurridos, pero se midieron en lugares
idénticos en tres condiciones: condiciones secas (680 pelotones), pavimento húmedo pero sin
lluvia (436 pelotones) y condiciones de lluvia ligeras a moderadas (388 pelotones). De un total
de 1.504 pelotones observados, 323 donde en las arterias de 6 carriles I y 1.181 donde en
segmentos de autopista de 6 carriles. La distribución de las mediciones por carril fue bastante
uniforme con 399 pelotones observados en el carril derecho (hombro), 454 en el carril central y
651 en el carril izquierdo. Los resultados de las pruebas t en pareja son los siguientes:
Todas las observaciones
h sig. H
Autopista
Señaliz. H
Arterial
Señaliz.
Seco 1.50 95% 1.44 95% 1.69 95%
Lluvia 1.62 1.55 1.76
Seco 1.50 95% 1.44 95% 1.69 85%
Moja-
do
1.68 1.56 1.77
Estos resultados indican que, tanto en condiciones de lluvia húmeda como ligera, la capacidad
de la autopista se redujo en un 8,3% y la capacidad de la calle arterial se redujo en un 4,7%, en
promedio. Aunque estas reducciones son modestas, pueden causar un deterioro sustancial en
el nivel de servicio en los períodos pico.
Se estimaron modelos separados para autopistas y arterias, de la siguiente manera (todos los
parámetros son significativos en el nivel del 95%):
h a 1,411 + 0,052 G + 0,056 R + 0,448 W (arteriales, R2 0,30) (9)
h 1.504 + 0.062 R - 0.034 T (autopista, R2 0,10) (10)
Dónde
h - avance en segundos.
G - pendiente en %
R - condiciones de lluvia o humedad, 1 -lluvia /húmeda, 0 -seco

W - día de fin de semana, 1 fin de semana o día festivo, 0 día de trabajo normal
T - carril izquierdo de la autopista
RESUMEN Y DISCUSIÓN
Se revisaron un total de 26 estudios relacionados con los impactos de las condiciones de lluvia
y humedad en la capacidad y las operaciones de los caminos. En el Tabla 2 se resumen los
resultados de la reducción de la velocidad debido a las inclemencias del tiempo. Si los resulta-
dos de todos los estudios primarios después de 1980 que se centran en las autopistas se pro-
median asumiendo pesos iguales, entonces, los resultados de la reducción de velocidad son
los siguientes:
• 7,6 km/h en lluvia ligera (NN.o 11) - HCM2000 sugiere 10 km/h que es similar a la reducción
del 10% de FHWA (10 km/h es 10% de una velocidad media de la autopista de 100 km/h en
condiciones secas).
• 31,6 km/h con lluvias intensas (NN.o 2) - HCM2000 sugiere 19 km/h que es más alto que la
reducción del 16% de FHWA.
N es el número de estudios primarios, es decir, estudios con datos originales. Del mismo modo,
el Tabla 3 resume los resultados de la reducción de la capacidad debido a las inclemencias del
tiempo. Si los resultados de todos los estudios primarios después de 1980 que se centran en
las autopistas se promedian asumiendo pesos iguales, entonces los resultados de la reducción
de la capacidad son los siguientes:
• 8,4% en lluvia ligera (NN.o 7).
• 20,0% en lluvias intensas (NN.o 1).
Por consiguiente, se puede concluir que la Prueba documental 22-7 del HCM2000 se aproxima
aproximadamente a los promedios de varios estudios en términos de reducción de la velocidad
en condiciones de flujo libre. Sin embargo, los promedios de reducción de capacidad de siete
estudios indican que entre el 5% y el 10% de la capacidad puede perderse en condiciones lige-
ras de lluvia y humedad, lo que puede causar una reducción importante del nivel de servicio en
condiciones congestionadas. En un documento separado se presenta una metodología para
abordar los efectos del clima húmedo y lluvioso en el análisis de la capacidad de intersección
señalizada (30). El procedimiento propuesto es un promedio esperado de condiciones con y sin
lluvia basado en probabilidades derivadas de datos meteorológicos fácilmente disponibles para
la mayoría de los condados en los Estados Unidos. La misma metodología se puede aplicar al
análisis de autopistas. El impacto de las condiciones de lluvia en la capacidad del camino es
importante. Se necesitan investigaciones adicionales para reducir la amplia varianza de las ob-
servaciones en estudios anteriores y para factores de ajuste y modificaciones en el procedi-
miento de HCM para contabilizar la presencia de condiciones húmedas como parte de las con-
diciones típicas.
Específicamente;
• HCM2000, Capítulo 22 sobre autopistas: el tratamiento de las inclemencias del tiempo se
basa en un ajuste de las relaciones fundamentales basado en pruebas empíricas limitadas
reunidas en condiciones de flujo libre. Esto debe mejorarse investigando toda la relación q-
u-k a lo largo de una amplia gama de valores prevalecientes para diversas instalaciones,
principalmente en zonas urbanas de EE. UU.
• En general, la información sobre los efectos de la lluvia en las arterias y las intersecciones
señalizadas es limitada.
• Se necesita una metodología para el análisis de la capacidad y LOS de autopistas, inter-
secciones y arterias que tenga en cuenta las condiciones húmedas como parte de las con-
diciones típicas (por ejemplo, probabilidad a largo plazo de lluvia en períodos pico.)

Referencias
1. Kleitsch, K. L. and D. E. Cleveland. The Effect of Rainfall on Freeway Capacity. Report TrS-6.
Highway Safety Research Institute, University of Michigan, Ann Arbor, Michigan, 1971.
2. TRB, Highway Capacity Manual – Special Report 209, National Research Council, Washing-
ton, D.C., 2000.
3. Jones, E. R., M. E. Goolsby and K. A. Brewer. The Environmental Influence of Rain on Free-
way Capacity. In Highway Research Record 321, HRB, Washington, D.C., 1970, pp. 74-82.
4. OECD Road Research Group. Adverse Weather, Reduced Visibility and Road Safety – A
Road Research Report. Organisation for Economic Co-operation and Development (OECD),
Paris, France, 1976.
5. OECD Scientific Expert Group. Road Surface Characteristics: Their Interaction and Their Op-
timization – A Road Transportation Research Report. Organisation for Economic Cooperation
and Development (OECD), Paris, France, 1984.
6. Pisano, P. and L. C. Goodwin. Surface Transportation Weather Applications.
http://209.68.41.108/itslib/AB02H261.pdf. Accessed in June 2003.
7. Middleton, W.E.K. Vision Through the Atmosphere. University of Toronto Press, 1952.
8. Stohner, W. R. Speeds of Passenger Cars on Wet and Dry Pavements. In Highway Re-
search. Board Bulletin 139, HRB, Washington, D.C., 1956, pp. 79-84.
9. Edwards, J. B. Speed Adjustment of Motorway Commuter Traffic to Inclement Weather. In
Transportation Research, Part F 2, 1999, pp. 1-14.
10. Federal Highway Administration. Economic Impact of Highway Snow and Ice Control. Final
Report. FHWA-RD-77-95, U.S. DOT, Washington D.C., 1977.
11. TRB, Highway Capacity Manual – Special Report 209, National Research Council, Wash-
ington, D.C., 1985.
12. Galin, D. Speeds on Two Lane Rural Roads – A Multiple Regression Analysis. In Traffic En-
gineering and Control, No. 22, 1981, pp. 453-460.
13. Olson, P. L., D. E. Cleveland, P. S. Fancher, L. P. Kostyniuk and L. W. Schneider. Parame-
ters Affecting Stopping Sight Distance. In National Cooperative Highway Research Program
Report 270, TRB, National Research Council, Washington, D.C., 1984.
14. Hall, F. L. and D. Barrow. Effect of Weather on the Relationship between Flow and Occu-
pancy on Freeways. In Transportation Research Record 1194, TRB, National Research Coun-
cil, Washington, D.C., 1988. pp. 53-63.
15. Hawkins, R.K. Motorway Traffic Behaviour in Reduced Visibility Conditions. In Proceedings
of the 2nd International Conference in Vision in Vehicles. Elsevier, Amsterdam. 1988.
16. Lamm, R., E. M. Choueiri and T. Mailaender, Comparison of Operating Speeds on Dry and
Wet Pavements of Two-Lane Rural Highways. In Transportation Research Record 1280, TRB,
National Research Council, Washington, D.C., 1990, pp. 199-207.
17. Ibrahim, A. T. and F. L. Hall. Effect of Adverse Weather Conditions on Speed-Flow-
Occupancy Relationships. In Transportation Research Record 1457, TRB, National Research
Council, Washington, D.C., 1994, pp. 184-191.

18. Brilon, W. and M. Ponzlet. Variability of Speed-Flow Relationships on German Autobahns.
In Transportation Research Record 1555, TRB, National Research Council, Washington, D.C.,
1996, pp. 91-98.
19. Hogema, J. H. Effects of Rain on Daily Traffic Volume and on Driving Behavior. Report TM-
96-B019. TNO Human Factors Research Institute. The Netherlands, 1996.
20. Kockelman, K. M. Changes in the Flow-Density Relation due to Environmental, Vehicle, and
Driver Characteristics. In Transportation Research Record 1644, TRB, National Research
Council, Washington, D.C., 1998, pp. 47-56.
21. Holdener, D. J. M. The Effect of Rainfall on Freeway Speeds. In Institute of Transportation
Engineers Journal, Volume 68, Issue 11, Washington, D.C., November 1998.
22. Martin, P. T., J. Perrin, B. Hansen and I. Quintana. Inclement Weather Signal Timing. Re-
search Report, MPC01-120, 2000, www.ndsu.nodak.edu/ndsu/ugpti/MPC_Pubs/ html/MPC01-
120.html. Accessed in July 2003.
23. Perrin, H. J., P. T. Martin and B.G. Hansen. Modifying Signal Timing During Inclement
Weather. In Transportation Research Record 1748, TRB, National Research Council, Washing-
ton, D.C., 2001, pp. 66-71.
24. Zuylen, H. J. van. ITS for the Shanghai Elevated Highway. 2000.
http://vkk042.citg.tudelft.nl/verkeerskunde/staff/zuylen/papers/reader_2.pdf. Accessed in June
2003.
25. Kyte, M., Z. Khatib, P. Shanon and F. Kitchener. Effect of Weather on Free-Flow Speed. In
Transportation Research Record 1776, TRB, National Research Council, Washington, D.C.,
2001, pp. 60-68.
26. Venugopal, S. and A. Tarko. Investigation of Factors Affecting Capacity at Rural Freeway
Work Zones. Presented at Transportation Research Board 80th Annual Meeting, Washington
D.C., January 2001.
27. Kyte, M., Z. Khatib, P. Shanon and F. Kitchener. Effect of Environmental Factors on Free-
Flow Speed. In Proceedings of the Fourth International Symposium on Highway Capacity, Maui,
June 2000. National Research Council, TRB, Washington, D.C., 2001.
28. Federal Highway Administration. Road Weather Management. U.S. DOT, 2003.
http://www.ops.fhwa.dot.gov/Weather/faqs.htm. Accessed in July 2003.
29. Chin, S. M., O. Franzese, D. L. Greene, H. L. Hwang and R. C. Gibson. Temporary Losses
of Highway Capacity and Impacts on Performance. Report ORNL/TM-2002/3. Oak Ridge Na-
tional Laboratory, Oak Ridge, T.N., 2002, http://www-cta.ornl.gov/Publications/ORNL_TM-
2002_3.pdf. Accessed in June 2003.
30. Prevedouros, Panos D. and Kerwin Chang. Methodology for Accounting for Wet Conditions
in Signalized Intersection Capacity Analysis. Submitted for 2004 Annual Meeting of the TRB.
www.eng.hawaii.edu/~panos/ f_wet_P_rain.pdf.

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