[EN] On two-lane rural roads, passing maneuvers allow faster vehicles to pass the slower ones, in order to reduce interferences and improve level of service. However, to pass a slower vehicle, it is necessary to occupy the opposing lane, which had a significant impact on road safety and road operations. For this reason, passing is only permitted at certain parts of the road, where, according to geometric design and marking guidelines, there is sufficient passing sight distance. Passing sight distance is defined as the distance required to pass a slower vehicle, when a third opposing vehicle is approaching at the same time. A huge dispersion in criteria, theoretical models and observations was found in the literature. This PhD Thesis carried out a wide field study of passing maneuvers on two-lane rural roads in the surrounding of Valencia (Spain). Video was recorded both from external static points and from an instrumented vehicle, which travelled at slightly slow speeds and was passed by others under normal traffic conditions. The vehicle was equipped with video cameras, GPS and laser rangefinders. These methods characterized up to 1179 passing maneuvers in a high number of variables, such as type and number of impeding vehicles, available sight distance, speed of vehicles, age and gender of the passing driver or lighting conditions. The effect of these factors was analyzed and passing models were formulated. Firstly, passing gap acceptance modeled drivers' decisions before passing; secondly, passing sight distance models quantified drivers' requirements when passing. A probabilistic approach was used to exploit these models, which facilitated the interpretation of the probability of passing and the probability of a passing gap to be sufficient for a driver. Therefore, the risk related to passing was analyzed, and compared with objectives safety measures, such as number of passing related crashes. These results were used to assess the risk of current Spanish geometric design and marking guidelines. Thereafter, a unique criterion was determined, minimizing the risks of head-on collisions and the probability of no-passing zone violations. Additionally, the PhD thesis includes the development of a passing model integrated in a microsimulation model for two-lane rural highways. / [ES] En carreteras convencionales, la maniobra de adelantamiento permite a los vehículos rápidos rebasar a los más lentos, de modo que se evitan interferencias y se mejora la calidad de la circulación. Sin embargo, al adelantar es necesario invadir el carril destinado al tráfico opuesto, lo que tiene importantes consecuencias en la seguridad vial y en la funcionalidad de la vía. El adelantamiento solo está permitido en determinadas zonas, donde de acuerdo a criterios de diseño y señalización, se dispone de suficiente distancia de visibilidad de adelantamiento. Esta distancia se define, de forma teórica, como la distancia de visibilidad necesaria para adelantar a un vehículo, cuando se está acercando otro en sentido opuesto. Ante la gran dispersión de criterios, modelos y estudios experimentales acerca de la maniobra de adelantamiento, esta tesis realizó un amplio estudio de campo grabando maniobras en diversos tramos de carretera convencional en los alrededores de Valencia. Se emplearon grabaciones desde puntos estáticos y grabaciones desde un vehículo instrumentalizado, equipado con cámaras de video, GPS y telémetros láser. El desarrollo de este método permitió caracterizar hasta 1179 maniobras de seguimiento y de adelantamiento, analizando una gran cantidad de variables, como el tipo y número de vehículos adelantados, la visibilidad disponible, las velocidades de los vehículos implicados, el sexo y la edad del conductor adelantante o las condiciones de iluminación. El efecto de todos estos factores fue estudiado de forma pormenorizada, llegando a formular modelos de decisión de adelantamiento, para estudiar como los conductores deciden o no comenzar la maniobra, y modelos de distancia de visibilidad, para determinar la distancia necesaria para llevarla a cabo. Estos modelos se plantearon de forma probabilística, lo que permitió estudiar la probabilidad de que se lleve a cabo una maniobra, y de que la distancia disponible para ella sea suficiente. De este modo, se evaluó la peligrosidad de la maniobra de adelantamiento, para compararla posteriormente con medidas objetivas de la seguridad, como es el caso del número de accidentes ocurridos. Estos resultados se emplearon para evaluar los criterios existentes en España para diseñar geométricamente y señalizar zonas de adelantamiento. Posteriormente, se formuló un criterio único a partir de los resultados del estudio, que minimiza el riesgo de colisión con vehículos en sentido opuesto y la probabilidad de rebasar las prohibiciones de adelantamiento. Otro de los resultados más significativos, fue el desarrollo de un modelo de microsimulación para carreteras convencionales, integrado en un software de simulación de tráfico. / [CA] En carreteres convencionals, la maniobra d'avançament permet als vehicles ràpids passar als lents, evitant interferències i millorant d'aquesta forma la qualitat del tràfic. En canvi, per avançar a un vehicle lent, es precís ocupar el carril contrari, la qual cosa té importants conseqüències en la seguretat viaria i en la funcionalitat de les carreteres. L'avançament sols està permès en determinades zones de la carretera, quan, d'acord als criteris de disseny geomètric i de senyalització, es disposa de suficient distància de visibilitat d'avançament. Aquesta distància de visibilitat d'avançament es defineix com la distància necessària per passar a un vehicle lent quan un vehicle s'acosta en sentit contrari. Davant la gran dispersió trobada en criteris, models i estudis experimentals de l'avançament, aquesta tesi va realitzar un ampli estudi de camp gravant maniobres en diverses carreteres convencionals dels voltants de la ciutat de València. Es van emprar gravacions des de punts estàtics i des d'un vehicle instrumentalitzat equipat amb càmeres de vídeo, GPS i telèmetres làser. El desenvolupament d'aquest mètode va permetre caracteritzar fins un total de 1179 maniobres se seguiment i avançament. Es van analitzar un gran nombre de variables, com es el cas del nombre i tipus de vehicles passats, la visibilitat disponible, les velocitats dels vehicles implicats, el sexe i la edat dels conductors que van avançar o les condicions d'il¿luminació. L'efecte de tots aquests factors es va analitzar de forma detallada. Allò va permetre formular models de decisió d'avançament, que indicaren com els conductors tomen les decisions abans d'avançar, i models de distància de visibilitat d'avançament, que mostren els requisits dels mateixos quan duen a terme la maniobra. Aquests models es van plantejar des d'un enfoc probabilístic, per tal d'estudiar la probabilitat de que una maniobra tinga lloc, i de que la distància disponible siga suficient. D'aquest mode, es van avaluar els riscos de la maniobra, la qual cosa va permetre després comparar-los amb mesures objectives de seguretat viaria, com va ser el cas del número d'accidents causats per maniobres d'avançament. Aquests resultats es van usar per tal d'avaluar els criteris espanyols de disseny geomètric i de senyalització. Posteriorment, es va formular un criteri únic, que minimitza el risc de col¿lisió contra vehicles en sentit contrari, i el risc de incompliment de la prohibició d'avançament. Altre resultat significatiu va ser el desenvolupament d'un model d'avançament inclòs en un software de microsimulació de tràfic per carreteres convencionals. / Llorca García, C. (2015). Análisis del adelantamiento en carreteras convencionales y propuesta de modelos para la mejora del diseño y de la señalización de las mismas [Tesis doctoral]. Editorial Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/49616 / Premios Extraordinarios de tesis doctorales

[EN] Two-lane highways must be safe for the motorists, but they also need to provide operational efficiency. The Spanish geometric design standards indicate that the desirable proportion of passing zones is 40% of the total length for each travel direction; and passing zones should be evenly distributed. The standards indirectly expect to accommodate the design hourly volume. The Highway Capacity Manual (HCM 2010) methodology is used in Spain to evaluate traffic operation and quality of service. Three performance measures are used in two-lane highways: average travel speed; percent time spent following; and, percent free flow. The effect of passing is considered through adjustment factors to average speed and percent time spent following. They depend on the percentage of no passing zones and were obtained through simulations in TWOPAS, which was calibrated with field data from the 70's. The PhD thesis develops and analyzes in detail two-lane highways performance measures and the effect of passing zones. To do so, current passing behavior was documented. The analysis included performance measures at one section of the highway and effectiveness of passing zones. Then, TWOPAS was calibrated and validated using genetic algorithms. The model was applied to an ideal two-lane highway varying directional traffic flow, directional split, percentage of no passing zones and average passing zone length. More than 300000 scenarios were evaluated. The analysis allowed to develop technical criteria to adequately include passing zones in two-lane highways considering their operational impacts. Moreover, the HCM 2010 methodology was adapted to Spanish driver behavior. / [ES] Las vías deben ser seguras para todos sus usuarios, pero también deben satisfacer la demanda de tráfico con un nivel de servicio aceptable. En la normativa española de diseño geométrico se indica que en las carreteras convencionales el porcentaje de zonas de adelantamiento deseable es del 40% por cada sentido de circulación y debe estar lo más uniformemente repartido posible, para asegurar su adecuada funcionalidad, y se propone la metodología del Manual de Capacidad americano (HCM 2010) para su estimación. El HCM 2010 basa la calidad del tráfico en tres medidas de desempeño: la velocidad media, el porcentaje de tiempo en cola y el porcentaje de velocidad libre. En ellas, el efecto de las zonas de adelantamiento se traduce en unos coeficientes de ajuste en función del porcentaje de zona de adelantamiento no permitido a lo largo del segmento. Estos coeficientes no dependen de la distribución y las características de las zonas de adelantamiento, a pesar de que pueden modificar el comportamiento del tráfico. Además, se desarrollaron en base a simulaciones calibradas con datos americanos de los años setenta. La presente Tesis Doctoral desarrolla y profundiza el análisis de medidas de desempeño de tráfico en carreteras convencionales, en concreto el efecto que las zonas de adelantamiento tienen en ellas, para la evaluación de su funcionalidad. Para ello, se tomaron datos experimentales en zonas de adelantamiento en España y se evaluaron, por un lado, las medidas de desempeño en la sección de carretera y por otro lado, la efectividad de las zonas de adelantamiento. Asimismo, se calibra por primera vez a las condiciones españolas un microsimulador de tráfico con algoritmos genéticos, a partir de los datos observacionales, y se aplica a nuevas configuraciones, variando características geométricas (porcentaje de zona de adelantamiento, longitud media de las zonas de adelantamiento y su distribución) y de tráfico (volumen direccional, reparto y porcentaje de pesados). Así, se puede determinar la afección de las zonas de adelantamiento en la funcionalidad de un segmento de carretera. Todo ello ha permitido, por un lado, el desarrollo de criterios técnicos para la adecuada inclusión de zonas de adelantamiento en el diseño geométrico de una carretera convencional, y por otro lado, la propuesta de una metodología para evaluar la calidad del tráfico en carreteras convencionales españolas. / [CA] Les carreteres han de ser segures per a tots els seus usuaris, però també han de satisfer la demanda de tràfic amb un nivell de servici acceptable. En la normativa espanyola de disseny geomètric s'indica que a las carreteres convencionals, el percentatge de zones d'avançament permès desitjable és del 40% per cada sentit de circulació. Les zones han de estar repartides tan uniformement com siga possible, per tal d'assegurar la seua funcionalitat. Es proposa la metodologia del Manual de Capacitat americà (HCM 2010) per a la seua estimació. El HCM 2010 basa la qualitat del tràfic en tres mesures de rendiment: la velocitat mitjana, el percentatge de temps en cola i el percentatge de velocitat lliure. L'efecte de les zones d'avançament en aquelles mesures es tradueix en l'ús d'uns coeficients d'ajust en funció del percentatge de zones d'avançament permès al llarg del segment. Aquests coeficients no depenen ni de la distribució ni de les característiques de les zones d'avançament, factors que podrien modificar el comportament del tràfic. A més, els coeficients es van desenvolupar en base a simulacions calibrades amb dades americanes dels anys setanta. La present Tesi Doctoral desenvolupa i profunditza en l'anàlisi de les mesures de rendiment del tràfic en carreters convencionals. Concretament, en l'efecte que les zones d'avançament tenen en elles, per tal d'avaluar la seua funcionalitat. Per tot allò, es van obtenir dades experimentals en zones d'avançament d'Espanya, i es van avaluar, d'una banda, les mesures de rendiment en la secció de la carretera, i d'altra, l'efectivitat de les zones d'avançament. També es va calibrar, per primera vegada, un microsimulador de tràfic amb les condicions espanyoles i emprant algoritmes genètics. El model calibrat es va aplicar a noves configuracions de segments de carretera, variant les seues característiques geomètriques (percentatges de zones d'avançament permès, longitud mitjana de les zones i distribució al llarg del segment) i de tràfic (volum direccional, repartiment i percentatge de vehicles pesats). D'aquesta manera es va poder determinar l'afecció de les zones d'avançament en la funcionalitat d'un segment de carretera. Tot allò ha permès, d'una banda, el desenvolupament de criteris tècnics per incloure de manera adequada les zones d'avançament en el disseny geomètric d'una carretera convencional. D'altra banda, s'ha proposat una metodologia per avaluar la qualitat del tràfic a les carreteres convencionals espanyoles. / Moreno Chou, AT. (2015). Análisis de la funcionalidad del tráfico en carreteras convencionales en función de la distribución y características de sus zonas de adelantamiento [Tesis doctoral]. Editorial Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/49618

Concerning road safety, overtaking to cyclists is one of the most dangerous maneuvers that appear in two-lane rural roads, for both motor vehicles and cyclists. The underlying cause is that vehicles must partially invade the opposite lane, while driving parallel to them. Cyclists are very vulnerable users, thus being under a situation of clear inferiority with the rest of vehicles. In addition, the maneuver entirely depends on drivers, involving many variables in a complex decision process to be carried out in a very short period of time. The present thesis focuses on the analysis of the phenomenon of overtaking of motor vehicles to cyclists on two-lane rural roads in order to deepen the determination of the associated risk levels. A detailed review of the existing literature about overtaking maneuvers has been performed, especially focusing on the data collection methodologies. This has allowed the author to an in-depth determination of what variables do intervene in the process. As a result, it has been concluded that the most appropriate system is based on the use of an instrumented bicycle. Likewise, studies on aerodynamic effects during overtaking have been reviewed, given their impact on the stability and safety of the rider. From this point onwards, a road and mountain bike have been instrumented and in-situ data have been collected from overtaking maneuvers along several two-lane rural roads in the regions of Valencia and Castellón. The data collection process involves lateral distance, relative and absolute speeds, trajectories, etc., by means of naturalistic observations. The data collected have been analyzed, obtaining different risk parameters associated with the overtaking maneuvers and proposing a series of design and operational recommendations for two-lane rural roads to improve the safety of cyclists. Likewise, the accident data of both the roads in which the tests were carried out and other additional ones of the Valencian Community have been compiled, allowing to establish correlations between the parameters of risk and the predicted accident rate, developing a model for estimating road crashes. / A nivel de siniestralidad, la maniobra de adelantamiento a ciclistas es una de las más peligrosas que se presentan en carreteras convencionales, tanto para los vehículos que circulan por la carretera como para los propios ciclistas. Ello se debe a que, para adelantar a los ciclistas, el vehículo adelantante debe colocarse en paralelo a éstos y, en muchos casos, invadir el carril destinado al tráfico opuesto durante un cierto periodo de tiempo. El ciclista se presenta como un usuario muy vulnerable y con una situación de clara inferioridad en su interacción con el resto de vehículos. En última instancia, la maniobra depende totalmente de los conductores, en un proceso de decisión complejo a llevar a cabo en muy breve espacio de tiempo y en el que interviene un gran número de variables. La presente tesis doctoral se ha centrado en el análisis de este fenómeno del adelantamiento de vehículos a ciclistas en carreteras convencionales con el fin de profundizar en la determinación de los niveles de riesgo asociados. Se ha revisado la situación en la que se encuentran las investigaciones en relación con las maniobras de adelantamiento de vehículos sobre ciclistas, con especial orientación hacia las metodologías de toma de datos in situ por entenderse que es, a través de dichas metodologías, el camino correcto para conocer con mayor profundidad las variables que intervienen y condicionan este fenómeno. Fruto de este análisis se ha llegado a la conclusión de que el sistema más adecuado es el basado en la utilización de una bicicleta instrumentada. Igualmente, se han revisado los estudios sobre los efectos aerodinámicos durante el adelantamiento dada su incidencia en la estabilidad y seguridad del ciclista. A partir de ahí, se ha procedido a la instrumentación de una bicicleta de carretera y otra de montaña y se han recopilado datos in situ de adelantamientos a lo largo de varias carreteras convencionales de las provincias de Valencia y Castellón, tomándose datos sobre separaciones, velocidades, trayectorias, etc., a través de observaciones naturalistas. Los datos recopilados han sido analizados y a partir de ellos se han establecido diferentes parámetros de riesgo asociados a la maniobra de adelantamiento y se han propuesto una serie de recomendaciones para el diseño y explotación de carreteras convencionales que permitan mejorar la seguridad de los ciclistas. Igualmente, se han recopilado los datos de accidentalidad tanto de las carreteras en las que se han realizado las pruebas como de otras adicionales de la Comunidad Valenciana, permitiendo establecer correlaciones entre los parámetros de riesgo y la accidentalidad previsible, desarrollándose un modelo para la estimación de accidentes. / A nivell de sinistralitat, la maniobra d'avançament a ciclistes és una de les més perilloses que es presenten en carreteres convencionals, tant per als vehicles que circulen per la carretera com per als propis ciclistes. Això se deu al fet que, per a avançar als ciclistes, el vehicle avancen-te ha de col·locar-se en paral·lel a estos i, en molts casos, invadir el carril destinat al tràfic oposat durant un cert període de temps. El ciclista es presenta com un usuari molt vulnerable i amb una situació de clara inferioritat en la seua interacció amb la resta de vehicles. En última instància, la maniobra depén totalment dels conductors, en un procés de decisió complex a dur a terme en molt breu espai de temps i en el que intervé un gran nombre de variables. La present tesi doctoral s'ha centrat en l'anàlisi d'este fenomen de l'avançament de vehicles a ciclistes en carreteres convencionals a fi d'aprofundir en la determinació dels nivells de risc associats. S'ha revisat la situació en què es troben les investigacions en relació amb les maniobres d'avançament de vehicles sobre ciclistes, amb especial orientació cap a les metodologies de presa de dades in situ per entendre's que és, a través de les dites metodologies, el camí correcte per a conéixer amb més profunditat les variables que intervenen i condicionen este fenomen. Fruit d'esta anàlisi s'ha arribat a la conclusió que el sistema més adequat és el basat en la utilització d'una bicicleta instrumentada. Igualment, s'han revisat els estudis sobre els efectes aerodinàmics durant l'avançament donada la seua incidència en l'estabilitat i seguretat del ciclista. A partir d'ací, s'ha procedit a la instrumentació d'una bicicleta de carretera i una altra de muntanya i s'han recopilat dades in situ d'avançaments al llarg d'unes quantes carreteres convencionals de les províncies de València i Castelló, prenent-se dades sobre separacions, velocitats, trajectòries, etc., a través d'observacions naturalistes. Les dades recopilats han sigut analitzats i a partir d'ells s'han establit diferents paràmetres de risc associats a la maniobra d'avançament i s'han proposat una sèrie de recomanacions per al disseny i explotació de carreteres convencionals que permeten millorar la seguretat dels ciclistes. Igualment, s'han recopilat les dades d'accidentalitat tant de les carreteres en què s'han realitzat les proves com d'altres addicionals de la Comunitat Valenciana, permetent establir correlacions entre els paràmetres de risc i l'accidentalitat previsible, desenrotllant-se un model per a l'estimació d'accidents. / Ferrer Pérez, VM. (2017). Establecimiento de parámetros de riesgo para la seguridad de los ciclistas durante las maniobras de adelantamiento en carreteras convencionales [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/86188

[EN] The quality of traffic on two-lane roads is closely linked to the possibility of making the overtaking maneuver that is especially critical in addition to the level of risk posed to do it. Options to facilitate overtaking are providing a path with geometric conditions for overtaking can be performed on the road with enough opportunities or provide a cross section that facilitates this advancement by auxiliary lanes. In this research, the second option with passing and climbing lanes was discussed. To characterize the passing maneuver on steep grades an experimental study that allowed access to data and important information for calibrating TWOPAS, a microscopic traffic simulation model of two-lane roads, which is main element of the Traffic Analysis Module (TAM) that integrates the Interactive Highway Safety Design Model (IHSDM) was developed. TWOPAS was validated in other two-lane road with very different characteristics to the road considered during calibration thereby evaluating the usefulness of this simulation model was completed. Considering a target of this research the TWOPAS was applied in the analysis of auxiliary lanes in a multitude of scenarios, around 98,000, where traffic volumes, longitudinal gradients, initiation and length of the auxiliary lane and percentage of trucks were varied; the influence of random variation of traffic generated wealth of information for the scope of this paper and considered for further analysis. A computational tool, the PEMAT, which allows automatic execution of TWOPAS (TAM), capturing the results of each simulation and generating outputs in terms of operational indicators was created. Among the results of the analysis of auxiliary lanes are factors to consider the effect of passing and climbing lanes in the Percentage Time Spent Following (PTSF) and the Average Travel Speed (ATS) to adapt the procedure of Highway Capacity Manual (HCM) in 2010 and to estimate the level of service on two-lane road sections with individual auxiliary lanes. The manuals for the calculation of the capacity and level of service on conventional roads does not cover the diversity of geometric and traffic conditions so that a procedure for analyzing the transit operation in any conventional road was proposed to facilitate overtaking by consideration of a number of auxiliary lanes in both directions of traffic simulation model with TWOPAS; thus overtaking can be solved for any configuration of road and transit improvements in methods in manuals or technical guidance. / [ES] La calidad de la circulación en carreteras convencionales está estrechamente vinculada con la posibilidad de realizar la maniobra de adelantamiento que es especialmente crítica además por el nivel de riesgo que supone realizarla. Las opciones para facilitar el adelantamiento son proveer en el trazado las condiciones geométricas para que el adelantamiento se pueda realizar a lo largo de la vía con suficientes oportunidades pero cuando esta se dificulta se dispone de la alternativa de proveer una sección transversal que facilite este adelantamiento mediante los carriles auxiliares. En este trabajo de investigación se abordó esta segunda opción con los carriles de adelantamiento y de ascenso. Para caracterizar la maniobra de adelantamiento en pendientes ascendentes se hizo un estudio experimental que permitió disponer de datos y extraer información importante para la calibración de un modelo de simulación microscópica del tránsito en carreteras convencionales denominado TWOPAS, el cual es elemento principal del Traffic Analysis Module (TAM) que integra el Interactive Highway Safety Design Model (IHSDM). TWOPAS fue validado en otra carretera convencional de características bien diferentes a la considerada en la calibración que completó la evaluación de la utilidad de este modelo de simulación. Orientado hacia el objetivo de este trabajo de investigación se aplicó el TWOPAS en el análisis de carriles auxiliares en una multiplicidad de escenarios, alrededor de 98.000, en los cuales se variaron los volúmenes de tránsito, pendientes longitudinales, inicio y longitud del carril auxiliar, porcentaje de camiones y considerando la influencia de la variación aleatoria del tránsito que generó gran cantidad de información para el alcance de este trabajo y para nuevos análisis. Se creó una herramienta computacional, el PEMAT, que permite la ejecución automática del TWOPAS (TAM), la captura de los resultados de cada simulación y la generación de las salidas en términos de indicadores operacionales. Entre los resultados obtenidos del análisis de carriles auxiliares están factores para considerar el efecto de carriles de adelantamiento y ascenso en el Porcentaje de Tiempo Consumido en el Seguimiento (PTSF) y la Velocidad Media de Recorrido (ATS) para adaptar el procedimiento del Highway Capacity Manual (HCM) de 2010 para estimar el nivel de servicio en tramos de carretera convencional con carriles auxiliares individuales. Los manuales para el cálculo de la capacidad y el nivel de servicio en carreteras convencionales no cubre la diversidad de condiciones geométricas y de tránsito por lo que se propuso un procedimiento para adelantar el análisis de la operación del tránsito en cualquier carretera convencional para facilitar el adelantamiento mediante la consideración de una serie de carriles auxiliares en los dos sentidos de circulación de dicha vía sustentado en la aplicación de la simulación con el modelo TWOPAS de manera que puede atenderse la necesidad de demanda de adelantamiento para cualquier configuración de carretera y condición de tránsito mejorando los métodos contemplados en los manuales o guía técnicas. / [CA] La qualitat de la circulació en carreteres convencionals està estretament vinculada amb la possibilitat de realitzar la maniobra d'avançament que és especialment crítica a més per el nivell de risc que suposa el realitzar-la. Les opcions per facilitat l'avançament son proveir en el traçat les condicions geomètriques per a que l'avançament es puga realitzar al llarg de la via amb suficients oportunitats però quan aquesta es dificulta es disposa de l'alternativa de proveir una secció transversal per facilitar aquest avançament mitjançant els carrils auxiliars. En aquest treball d'investigació es va abordar aquesta segona opció amb els carrils d'avançament i d'ascens. Per caracteritzar la maniobra d'avançament en pendent ascendent es va fer un estudi experimental que va possibilitar disposar de dades i extraure informació important per a la calibració d'un model de simulació microscòpica del trànsit en carreteres convencionals denominat TWOPAS, el qual es element principal del Traffic Analysis Module (TAM) que integra l'Interactive Highway Safety Design Model (IHSDM). TWOPAS va ser validat en un altra carretera convencional de característiques ben diferents a la considerada en la calibració que va completar la avaluació de la utilitat de aquest model de simulació. Orientat a l'objectiu d'aquest treball d'investigació es va aplicar el TWOPAS en l'anàlisi de carrils auxiliars en una multiplicitat d'escenaris, voltant els 98.000, en els quals es variaren els volums de trànsit, pendents longitudinals, inici i longitud del carril auxiliar, percentatge de camions i tenint en compte la influència de la variació aleatòria del trànsit que va generar gran quantitat d'informació per al alcans d'aquest treball i per a nous anàlisis. Es va crear una ferramenta computacional, el PEMAT, que permet la execució automàtica del TWOPAS (TAM), la captura dels resultats de cada simulació i la generació de les eixides en terminis d'indicadors operacionals. Entre els resultats obtinguts de l'anàlisi de carrils auxiliars estan factors per considerar l'efecte de carrils d'avançament i ascens en el Percentatge de Temps Consumit en el Seguiment (PTSF) i la Velocitat Mitjana de Recorregut (ATS) per a adaptar el procediment del Highway Capacity Manual (HCM) de 2010 per a estimar el nivell de servici en trams de carretera convencional amb carrils auxiliars individuals. Els manuals per al càlcul de la capacitat i el nivell de servici en carreteres convencionals no cobreixen la diversitat de condicions geomètriques i de trànsit per el que es va proposar un procediment per avançar l'anàlisi de la operació del trànsit en qualsevol carretera convencional per a facilitat l'avançament mitjançant la consideració d'una sèrie de carrils auxiliars en els dos sentits de circulació d'eixa via sustentat en l'aplicació de la simulació amb el model TWOPAS de manera que es puga atendre la necessitat de demanda d'avançaments per a qualsevol configuració de carretera i condició de trànsit millorant els mètodes contemplats en els manuals o guies tècniques. / Valencia Alaix, VG. (2016). ELABORACIÓN DE PROCEDIMIENTOS PARA FACILITAR EL ADELANTAMIENTO EN CARRETERAS CONVENCIONALES APLICANDO SIMULACIÓN [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/62413

[ES] Una de las áreas de investigación que está recibiendo más atención recientemente es la de vehículos autónomos. Los investigadores están en este momento centrados en el tercer de los cinco niveles de autonomía, los cuales son: asistencia en la conducción, automatización parcial, automatización condicional, alta automatización y automatización completa. A pesar de los rápidos progresos que están habiendo en este campo, la adopción de estas soluciones llevará tiempo no sólo debido a cuestiones legales, sino también por el hecho de que los avances tecnológicos se enfrentan a un lento respaldo por parte de los fabricantes. Además, la baja tasa de renovación de vehículos de carretera, dificulta el despliegue de tecnologías innovadoras, como es el caso de la red vehicular. Ocho años después de la introducción de la norma 802.11p para la comunicación vehicular del Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos (IIEE), los vehículos que se usan a diario todavía carecen de la capacidad de comunicarse entre sí. Este hecho impide el uso de las muchas aplicaciones de seguridad del Sistema de Inteligencia de Transporte (SIT) que aprovecha la red vehicular para el intercambio de datos. La forma obvia de manejar este problema es poner las tecnologías disponibles a la disposición de los usuarios comunes para desarrollar soluciones que se puedan implementar fácilmente y, además, económicas. Por esta razón, trasladamos nuestra atención a los dispositivos inteligentes, especialmente a los teléfonos inteligentes, los cuales han recorrido un largo camino desde la primera introducción de teléfonos móviles a finales del siglo XX. Hoy en día casi todos llevan uno en su bolsillo a donde sea que vayan, permitiéndoles no sólo hacer llamadas, sino también medir y controlar diferentes parámetros con la ayuda de los muchos sensores integrados que están disponibles para estos dispositivos compactos pero potentes. Nuestro objetivo es estudiar los efectos de la integración de los teléfonos inteligentes a la red vehicular para desarrollar aplicaciones de seguridad del SIT. La elección de los teléfonos inteligentes aquí no solo está justificada por su amplia disponibilidad y uso, sino también porque están evolucionando hacia terminales de alto rendimiento con microprocesadores de múltiples núcleos cargados dotados de un grupo suficientemente diverso de sensores. En esta tesis proponemos tres diferentes aplicaciones de seguridad SIT para teléfonos inteligentes, diseñados para aprovechar el entorno de red vehicular: una aplicación de generación de advertencia llamada Messiah que alerta a los conductores de la presencia de vehículos de emergencia en las cercanías; una aplicación de Advertencia de Colisión Frontal (ACF) que advierte a los conductores si no se mantiene la distancia de seguridad mínima entre el vehículo que va delante y el que lo sigue; y, por último, una aplicación que tiene como objetivo ayudar a los conductores con asistencia visual durante el adelantamiento, llamada EYES. Todas estas aplicaciones han sido desarrolladas para la plataforma Android, y dependen de la transmisión de datos entre vehículos. Dado que los vehículos que utilizamos día a día no admiten la posibilidad de comunicarse entre sí, también diseñamos GRCBox, que es una unidad integrada de bajo coste que permite la comunicación del Vehículo a Todo (V2X). A partir de nuestro estudio de aplicaciones para dispositivos móviles diseñados para redes vehiculares, descubrimos que el uso de teléfonos inteligentes proporciona una nueva dirección para la investigación relacionada con SIT y redes vehiculares al permitir la adopción rápida de las soluciones existentes, donde los usuarios pueden descargar y usar las aplicaciones con sólo un clic a un botón. Al mismo tiempo, la portabilidad y compacidad de los dispositivos los hace limitados en términos de velocidad, potencia de procesamiento y precisi / [CA] Una de les àrees d'investigació que està rebent més atenció recentment és la de vehicles autònoms. Els investigadores estan en este moment centrats en el tercer dels cinc nivells d'autonomia, els quals són: assistència en la conducció, automatització parcial, automatització condicional, alta automatització i automatització completa. Malgrat els ràpids progressos que s'estan donant en este camp, l'adopció d'estes solucions portarà temps no sols degut a qüestions legals, sinó també pel fet que els avanços tecnològics s'enfronten a un lent recolzament per part dels fabricants. A més a més, la baixa taxa de renovació de vehicles de carretera, dificulta el desplegament de tecnologies innovadores com és el cas de la xarxa vehicular. Huit anys després de la introducció de la norma 802.11p per a la comunicació vehicular de l'Institut d'Enginyers Elèctrics i Electrònics (IEEE), els vehicles que s'utilitzen a diari encara manquen de la capacitat de comunicar-se entre sí. Este fet impedeix l'ús de les moltes aplicacions de seguretat del Sistema d'Intel·ligència de Transport (SIT) que aprofita la xarxa vehicular per a l'intercanvi de dades. La forma òbvia de tractar aquest problema és posar les tecnologies disponibles a la disposició dels usuaris comuns per a desenvolupar solucions que es puguen implementar fàcilment, còmodes d'adoptar i, a més a més, econòmiques. Per aquesta raó, traslladem la nostra atenció als dispositius intel·ligents, especialment als telèfons intel·ligents, els quals han recorregut un llarg camí des de la primera introducció de telèfons mòbils a finals del segle XX. Hui en dia quasi tots porten un en la butxaca on siga que vagen, permetent-los no sols fer cridades, sinó també mesurar i controlar diferents paràmetres amb l'ajuda dels molts sensors integrats que estan disponibles per a estos dispositius compactes però potents. El nostre objectiu és estudiar els efectes de la integració dels telèfons intel·ligents a la xarxa vehicular per a desenvolupar aplicacions de seguretat del SIT. L'elecció dels telèfons intel·ligents ací no està sols justificada per la seua àmplia disponibilitat i ús, sinó també perquè estan evolucionant cap a terminals d'alt rendiment amb microprocessadors de múltiples nuclis dotats amb un grup suficientment divers de sensors. En esta tesi proposem tres diferents aplicacions de seguretat SIT per a telèfons intel·ligents, dissenyats per a aprofitar l'entorn de xarxa vehicular: una aplicació de generació d'advertència anomenada Messiah que alerta els conductors de la presència de vehicles d'emergència en les proximitats; una aplicació Advertència de Col·lisió Frontal (ACF) que adverteix els conductors si no mantenen la distància de seguretat mínima entre el vehicle que va davant i el que el segueix; i, per últim, una aplicació que té com objectiu ajudar els conductors amb assistència visual durant l'avançament, anomenat EYES. Totes aquestes aplicacions han sigut desenvolupades per a la plataforma Android, i depenen de la transmissió de dades entre vehicles. Donat que els vehicles que utilitzem a diari no admeten la possibilitat de comunicar-se entre sí, també dissenyem GRCBox, que és una unitat integrada de baix cost que permet la comunicació de Vechicle a Tot (V2X). A partir del nostre estudi d'aplicacions per a dispositius mòbils dissenyats per a xarxes vehiculars, descobrim que l'ús de telèfons intel·ligents proporciona una nova direcció per a la investigació relacionada amb SIT i xarxes vehiculars al permetre l'adopció ràpida de les solucions existents, on els usuaris poden descarregar i utilitzar les aplicacions amb un sol clic a un botó. Però al mateix temps, la portabilitat i la compacitat dels dispositius els fa limitats en termes de velocitat, potència de processament i precisió del sensor integrat, cosa que afecta al rendiment de les aplicacions. / [EN] One of the research areas that is receiving a lot of attention recently is autonomous vehicles. Researchers are currently focused on the third level of autonomy out of the five levels, which are: drive assistance, partial automation, conditional automation, high automation, and full automation. Even though rapid progress is being made in this field, the adoption of these solutions will take time not only due to legal issues, but also due to the fact that technological improvements face slow endorsement by manufacturers. Also, the slow renewal rate of vehicles on road hinders the deployment of novel technologies, as is the case of Vehicular Networks (VNs). Eight years after the introduction of the IEEE 802.11p standard for vehicular communication, vehicles used on a daily basis still lack the capability of communicating with one other. This fact impedes the use of the many ITS safety applications that take advantage of VNs for data exchange. The obvious way to handle this problem is to use the available technologies at the disposal of common users to develop solutions that are easily deployable, effortless to adopt, and moreover, cost effective. For this reason we shift our attention to smart devices, specially smartphones, which have come a long way since the first introduction of mobile phones in the late 20th century. Nowadays, nearly everyone carries one in their pocket anywhere they go, allowing them to not only make calls, but also to measure and monitor different parameters with the help of the many on-board sensors that are available to these compact yet powerful devices. Our objective is to study the effects of integrating smartphones to vehicular networks, to develop ITS safety applications. The choice of smartphones here is not only justified by their wide availability and use, but also because they are evolving towards high performance terminals with multi-core microprocessors packed with a sufficiently diverse group of sensors. In this thesis we propose three different ITS safety applications for smartphones, designed to take advantage of the vehicular network environment: a warning generation application called Messiah that alerts drivers of the presence of emergency vehicles in close proximity; a FCW application which warns drivers if a minimum safe distance is not maintained between the vehicle ahead and the one following it; and lastly an application that aims to aid drivers with visual assistance while overtaking, named EYES. All these applications have been developed for the Android platform, and are dependent on the data transmission among vehicles. Since vehicles we use on a day to day basis still do not accommodate the possibility to communicate with one another, we also designed the GRCBox, which is a low cost on-board unit that supports V2X communication. From our study of applications for mobile devices designed for VNs, we found that the use of smartphones provides a new direction to research related to ITS and VNs by allowing a quick adoption of the existing solutions, where users are able to download and use applications just by one click of a button. But at the same time, the portability and compactness of the devices makes them limited in terms of speed, processing power, and accuracy of the on-board sensor, thus affecting the performance of the applications. In our case, the simpler Messiah application performed very well, while the EYES application that is dependent on GPS data, and the FCW application which required heavy processing and use of the camera due to its dependence on plate recognition, were affected by the hardware limitations of the smartphones. / Patra, S. (2019). Development and evaluation of smartphone-based ITS applications for vehicular networks [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/124058

[ES] La presencia de ciclistas deportivos en carreteras convencionales es un fenómeno habitual en la actualidad. Los ciclistas circulan individualmente y en grupo, compartiendo la vía con los vehículos motorizados e interaccionando con ellos. Debido a las diferencias en términos de velocidad, volumen y nivel de protección entre bicicletas y vehículos motorizados, la maniobra de adelantamiento es la interacción más frecuente y de mayor riesgo. Por tanto, la presencia de ciclistas en carreteras convencionales puede afectar tanto desde el punto de vista de la seguridad vial, como desde el punto de vista de la funcionalidad del tráfico. El principal objetivo de esta investigación es la caracterización del tráfico ciclista y su interacción con los vehículos a motor, en especial en maniobras de seguimiento y adelantamiento, a partir de observaciones naturalísticas del fenómeno, mediante el uso de bicicletas instrumentadas y de observaciones puntuales en tramos de estudio previamente seleccionados. El estudio se ha realizado considerando ciclistas circulando individualmente y en grupo por tramos de carreteras convencionales con diferentes características, tanto geométricas como de tráfico. Se han analizado un total de 2,135 maniobras de adelantamiento a ciclistas. La duración del adelantamiento se ha considerado un factor clave en cuanto a su efecto en la seguridad y en la funcionalidad del tráfico. En consecuencia, esta variable se ha analizado con especial interés, desarrollando un modelo predictivo de la duración del adelantamiento considerando factores relativos a la configuración de los grupos de ciclistas, a la carretera y a la propia maniobra de adelantamiento. A partir de las observaciones realizadas, se ha adaptado, calibrado y validado un modelo de microsimulación del tráfico que incorpora el tráfico ciclista en carreteras convencionales y su interacción con los vehículos motorizados. Mediante las observaciones y el uso del modelo de microsimulación se han obtenido medidas de desempeño que permiten caracterizar la influencia de la presencia de ciclistas en la funcionalidad del tráfico, mostrando una reducción de la funcionalidad del tráfico al aumentar el tráfico ciclista. Las medidas de desempeño relacionadas con el número de adelantamientos y la demora son las más sensibles a la presencia de ciclistas, seguidas de las medidas relacionadas con el seguimiento entre usuarios. Las carreteras con secciones más estrechas son más sensibles a la presencia de ciclistas, y en ellas la configuración de los grupos en paralelo mejora ligeramente la funcionalidad del tráfico al facilitar los adelantamientos. Los resultados de esta investigación permiten una mejor comprensión del fenómeno, a la vez que se traducen en recomendaciones para la mejora del diseño y/o explotación de carreteras convencionales con presencia ciclista. Asimismo, se han desarrollado herramientas específicas como son el modelo predictivo y el modelo de microsimulación que pueden ser usadas por los gestores de la infraestructura para analizar otras carreteras y proporcionar una integración más segura y operativa de los diferentes usuarios de la misma. / [CA] La presència de ciclistes esportius en carreteres convencionals és un fenomen habitual a l'actualitat. Els ciclistes circulen individualment i en grup, compartint la via amb els vehicles motoritzats i interaccionant amb ells. A causa de les diferències en termes de velocitat, volum i nivell de protecció entre bicicletes i vehicles motoritzats, la maniobra d'avançament és la interacció més freqüent i perillosa que es produeix entre ells. Per tant, la presència de ciclistes en carreteres convencionals pot afectar tant des del punt de vista de la seguretat viària com de la funcionalitat del trànsit. El principal objectiu d'aquesta investigació és la caracterització del trànsit ciclista i la seva interacció amb els vehicles a motor, especialment en maniobres de seguiment i avançament, a partir d'observacions naturalístiques del fenomen, mitjançant l'ús de bicicletes instrumentades i d'observacions puntuals en trams d'estudi prèviament seleccionats. L'estudi s'ha realitzat considerant ciclistes circulant individualment i en grup per trams de carreteres convencionals amb diferents característiques, tant geomètriques com de trànsit. S'han analitzat en detall 2,135 maniobres d'avançament a ciclistes. La durada de l'avançament s'ha considerat un factor clau pel que fa al seu efecte en la seguretat i en la funcionalitat del trànsit. En conseqüència, aquesta variable s'ha analitzat amb especial interès, desenvolupant un model predictiu de la durada de l'avançament considerant factors relatius a la configuració dels grups de ciclistes, a la carretera i a la pròpia maniobra d'avançament. A partir de les observacions s'ha adaptat, calibrat i validat un model de microsimulació del trànsit que incorpora el trànsit ciclista en carreteres convencionals i la seva interacció amb els vehicles motoritzats. Mitjançant les observacions i l'ús de el model de microsimulació s'han obtingut mesures d'acompliment que permeten caracteritzar la influència de la presència de ciclistes en la funcionalitat del trànsit, mostrant una reducció de la funcionalitat del trànsit a l'augmentar el trànsit ciclista. Les mesures d'acompliment relacionades amb el nombre d'avançaments i la demora són les més sensibles a la presència de ciclistes, seguides de les mesures relacionades amb el seguiment entre usuaris. Les carreteres amb seccions més estretes són més sensibles a la presència de ciclistes, i en elles la configuració dels grups en paral·lel millora lleugerament la funcionalitat del trànsit al facilitar els avançaments. Els resultats d'aquesta investigació permeten una millor comprensió del fenomen alhora que es tradueixen en recomanacions per a la millora del disseny i/o l'explotació de carreteres convencionals amb presència ciclista. Així mateix, s'han desenvolupat eines específiques com el model predictiu i el model de microsimulació que poden ser utilitzats pels gestors d'infraestructures per analitzar altres carreteres i proporcionar una integració més segura i operativa dels diferents usuaris de les mateixes. / [EN] Nowadays, the presence of sport cyclists on two-lane rural roads is a common phenomenon. Cyclists ride individually and in groups, sharing the road with motorized vehicles and interacting with them. Due to the differences in speed, volume and level of protection between bicycles and motorized vehicles, the overtaking manoeuvre is the most frequent and dangerous interaction that occurs between them. Therefore, the presence of cyclists on two-lane rural roads can affect both road safety and traffic operation. The main objective of this research is the characterization of cycle traffic and its interaction with motorized vehicles, especially in follow-up and overtaking manoeuvres, based on naturalistic observations of the phenomenon, using instrumented bicycles and observations at the extremes of the study sections. The study has been carried out considering cyclists who circulate individually and in groups on sections of two-lane rural roads with different characteristics, both geometric and traffic. A total of 2,135 overtaking manoeuvres to cyclists have been analysed in detail. The duration of overtaking has been considered a key factor in terms of its effect on safety and traffic operation. Consequently, this variable has been analysed with special interest, developing a predictive model of the overtaking duration, considering factors related to the configuration of groups of cyclists, the road and the overtaking manoeuvre itself. Based on the observations, a traffic microsimulation model that incorporates cycle traffic on two-lane rural roads and its interaction with motorized vehicles has been adapted, calibrated and validated. Through observations and the use of the microsimulation model, performance measures have been obtained that allow characterizing the influence of the presence of cyclists on traffic operation, showing a reduction in traffic operation as cycle traffic increases. Performance measures related to the number of overtaking manoeuvres and delay are the most sensitive to the presence of cyclists, followed by measures related to users platooning. Roads with narrow cross-sections are more sensitive to the presence of cyclists, and on them the two-abreast configuration of groups of cyclists slightly improves traffic operation by facilitating overtaking. The results of this research allow a better understanding of the phenomenon as well as being translated into recommendations for improving the design and/or operation of two-lane rural roads with a cyclist presence. In addition, specific tools have been developed such as the predictive model and the microsimulation model which can be used by infrastructure managers to analyse other rural roads and provide a safer and more operational integration of the different road users. / Esta Tesis Doctoral forma parte del proyecto de investigación Bike2lane “Mejora de la seguridad y operación de carreteras convencionales con ciclistas”, con referencia TRA 2016-8089-R, subvencionado por el Ministerio de Ciencia e Innovación. En el desarrollo de esta tesis también se han utilizado datos de parte del proyecto de investigación Safe4Bikes “Medidas para la Mejora de la Seguridad Vial en Carreteras Convencionales con Bicicletas Circulando en Grupo”, con referencia SPIP2017-022880, subvencionado por la Dirección General de Tráfico. Esta investigación ha sido realizada gracias a la Agencia Estatal de Investigación “Ayudas para contratos predoctorales para la formación de doctores 2017”, con referencia BES-2017-080474, de la que la doctoranda es beneficiaria. / Moll Montaner, S. (2021). Análisis de la funcionalidad del tráfico en carreteras convencionales con presencia de ciclistas [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/179701