O número de acidentes de trânsito é crescente nas últimas décadas no Brasil. Uma das principais causas de acidentes em rodovias brasileiras é o excesso de velocidade, que contribui para a possibilidade de ocorrência de acidentes. As velocidades praticadas pelos motoristas são também função dos elementos geométricos que compõem a via (raio, rampa, largura da faixa, etc). A consistência de traçado não afeta a expectativa dos motoristas e garante uma operação segura. A maioria dos motoristas consegue perceber as falhas de coordenação, mas tecnicamente, por exemplo, desconhecem a origem das mesmas. Esta pesquisa apresenta como objetivo a análise de consistência de um trecho de uma determinada rodovia do país de múltiplas faixas, com elevado índice de acidentes e alto fluxo de veículos comerciais. Os pontos com maior ocorrência de acidentes foram identificados e realizaram-se medições de velocidade para elaboração de um modelo de previsão de velocidade operacional (V85) do trecho de estudo. De posse deste modelo, procedeu-se à análise de consistência através do método dos critérios de segurança, que identificou 2 seções com problemas de consistência. Por fim, verificou-se se estas seções correspondiam aos locais de maior número de acidentes: a tangente T5 precede uma curva com alto índice de acidentes (km 511+000); o local com maior concentração de acidentes (km 514) foi classificado como RAZOÁVEL. / In Brazil, the number of traffic accidents is increasing in recent decades, and speeding is one of the major causes of accidents on highways, which contributes to the possibility of accidents. The speed used by the driver is determined by the geometric elements of the road (radius, slope, lane width, etc). Geometric design consistency does not affect the expectation of drivers and ensures a safe operation. Most drivers can perceive coordination failures, but, technically, they are unaware of their source. This research aims to perform a consistency analysis of a stretch of a Brazilian multiple lane highway with a high rate of accidents and large number of commercial vehicles. Thus, the sections with a higher accident occurrence were identified, and speeds were measured to determine the operating speed (V85) and, subsequently, to develop a model to predict operating speeds. With this model, the design consistency was analyzed using the method of the safety criteria. This analysis identified two sections with consistency problems. Finally, it was verified if these sections correspond to the sites with higher accident occurrence: tangent T5 precedes a curve with a high number of accidents (km 511+000); the site with higher accident occurrence (km 514) was classified as FAIR.

O objetivo deste trabalho é analisar a relação de características das vias com os acidentes de trânsito. A principal motivação para o desenvolvimento deste estudo está na ampla variedade de características que podem ter influência nos acidentes e na complexidade da relação entre elas, que pode tornar a análise distinta em cada caso. As vantagens decorrentes da adoção de ações baseadas no gerenciamento de riscos e no tratamento preventivo da segurança viária priorizam atuações sobre veículos e, em especial, sobre o esquema viário como alternativa viável para reduzir o peso do fator humano nos acidentes. Para isso foi elaborado um longo referencial teórico, enumerando potenciais características e as relacionando com acidentes, ressaltando a importância de avaliar e tratar aspectos concatenados ao veículo e à via, com o intuito de conseguir uma análise mais eficaz nas condições de segurança e contribuindo nas áreas acadêmica e profissional fornecendo dados e informações para ajudar na identificação e escolhas de características que mais influenciem a segurança. Também foi desenvolvido um estudo de caso, considerando a Autoestrada Grajaú-Jacarepaguá (Avenida Menezes Cortes), localizada na cidade do Rio de Janeiro. A partir de dois bancos de dados de acidentes, fornecidos pela Companhia de Engenharia de Tráfego do Rio de Janeiro (CET-Rio) e uma investigação de campo realizada na autoestrada, foram identificadas relações dos acidentes com as características viárias. Concluiu-se que as características das vias têm grande relevância sobre os acidentes ocorridos. Os resultados indicam que a consistência geométrica está relacionada aos acidentes de trânsito, porém ainda não existe um modelo de previsão que ajude a entender tal comportamento. De forma geral, as atividades de reconstrução e manutenção da via também dão apoio nas questões de segurança de tráfego. Apesar das limitações, espera-se que o estudo apresentado nesse projeto sirva como referência para futuras intervenções e melhorias das vias. / This study aims at analyzing a relationship of influence between the accidents and the road characteristics. The main study motivation is on the wide variety of characteristics that may influence the accidents, which can make the analysis distinct in each case. The advantages from the adoption of actions based on road safety risk management and the preventive treatment prioritize interventions on vehicles and, in particular, on the road system as a viable alternative to reduce the role of the human factor in accidents. For this, a long theoretical framework was developed, enumerating potential characteristics and relating them to accidents, emphasizing the importance of evaluating e treating related to the vehicle and to the highway to achieve a more effective analysis in safety conditions and contributing in the academic and professional areas providing data and information to help in the identification and selection of characteristics that influence the safety. Also, a case study was prepared, considering the Grajaú-Jacarepaguá Highway (Menezes Cortes Avenue), located in Rio de Janeiro. Based on two accidents databases provided by Agency of Engineering of Traffic of Rio de Janeiro (CET-Rio) and a highway field investigation, some relationships of accidents with roads characteristics were identified. It can be concluded that roads characteristics have great relevance on the occurred accidents. The results indicate that geometric consistency have a relationship with traffic accidents, however there isn\'t still a predictive model to support the understanding of this behavior. In general, the reconstruction and maintenance activities also support traffic safety issues. Despite the limitations, it is expected that the presented study in this project will serve as a reference for the future interventions and improvements of roads.

O número de acidentes de trânsito é crescente nas últimas décadas no Brasil. Uma das principais causas de acidentes em rodovias brasileiras é o excesso de velocidade, que contribui para a possibilidade de ocorrência de acidentes. As velocidades praticadas pelos motoristas são também função dos elementos geométricos que compõem a via (raio, rampa, largura da faixa, etc). A consistência de traçado não afeta a expectativa dos motoristas e garante uma operação segura. A maioria dos motoristas consegue perceber as falhas de coordenação, mas tecnicamente, por exemplo, desconhecem a origem das mesmas. Esta pesquisa apresenta como objetivo a análise de consistência de um trecho de uma determinada rodovia do país de múltiplas faixas, com elevado índice de acidentes e alto fluxo de veículos comerciais. Os pontos com maior ocorrência de acidentes foram identificados e realizaram-se medições de velocidade para elaboração de um modelo de previsão de velocidade operacional (V85) do trecho de estudo. De posse deste modelo, procedeu-se à análise de consistência através do método dos critérios de segurança, que identificou 2 seções com problemas de consistência. Por fim, verificou-se se estas seções correspondiam aos locais de maior número de acidentes: a tangente T5 precede uma curva com alto índice de acidentes (km 511+000); o local com maior concentração de acidentes (km 514) foi classificado como RAZOÁVEL. / In Brazil, the number of traffic accidents is increasing in recent decades, and speeding is one of the major causes of accidents on highways, which contributes to the possibility of accidents. The speed used by the driver is determined by the geometric elements of the road (radius, slope, lane width, etc). Geometric design consistency does not affect the expectation of drivers and ensures a safe operation. Most drivers can perceive coordination failures, but, technically, they are unaware of their source. This research aims to perform a consistency analysis of a stretch of a Brazilian multiple lane highway with a high rate of accidents and large number of commercial vehicles. Thus, the sections with a higher accident occurrence were identified, and speeds were measured to determine the operating speed (V85) and, subsequently, to develop a model to predict operating speeds. With this model, the design consistency was analyzed using the method of the safety criteria. This analysis identified two sections with consistency problems. Finally, it was verified if these sections correspond to the sites with higher accident occurrence: tangent T5 precedes a curve with a high number of accidents (km 511+000); the site with higher accident occurrence (km 514) was classified as FAIR.

O objetivo deste trabalho é analisar a relação de características das vias com os acidentes de trânsito. A principal motivação para o desenvolvimento deste estudo está na ampla variedade de características que podem ter influência nos acidentes e na complexidade da relação entre elas, que pode tornar a análise distinta em cada caso. As vantagens decorrentes da adoção de ações baseadas no gerenciamento de riscos e no tratamento preventivo da segurança viária priorizam atuações sobre veículos e, em especial, sobre o esquema viário como alternativa viável para reduzir o peso do fator humano nos acidentes. Para isso foi elaborado um longo referencial teórico, enumerando potenciais características e as relacionando com acidentes, ressaltando a importância de avaliar e tratar aspectos concatenados ao veículo e à via, com o intuito de conseguir uma análise mais eficaz nas condições de segurança e contribuindo nas áreas acadêmica e profissional fornecendo dados e informações para ajudar na identificação e escolhas de características que mais influenciem a segurança. Também foi desenvolvido um estudo de caso, considerando a Autoestrada Grajaú-Jacarepaguá (Avenida Menezes Cortes), localizada na cidade do Rio de Janeiro. A partir de dois bancos de dados de acidentes, fornecidos pela Companhia de Engenharia de Tráfego do Rio de Janeiro (CET-Rio) e uma investigação de campo realizada na autoestrada, foram identificadas relações dos acidentes com as características viárias. Concluiu-se que as características das vias têm grande relevância sobre os acidentes ocorridos. Os resultados indicam que a consistência geométrica está relacionada aos acidentes de trânsito, porém ainda não existe um modelo de previsão que ajude a entender tal comportamento. De forma geral, as atividades de reconstrução e manutenção da via também dão apoio nas questões de segurança de tráfego. Apesar das limitações, espera-se que o estudo apresentado nesse projeto sirva como referência para futuras intervenções e melhorias das vias. / This study aims at analyzing a relationship of influence between the accidents and the road characteristics. The main study motivation is on the wide variety of characteristics that may influence the accidents, which can make the analysis distinct in each case. The advantages from the adoption of actions based on road safety risk management and the preventive treatment prioritize interventions on vehicles and, in particular, on the road system as a viable alternative to reduce the role of the human factor in accidents. For this, a long theoretical framework was developed, enumerating potential characteristics and relating them to accidents, emphasizing the importance of evaluating e treating related to the vehicle and to the highway to achieve a more effective analysis in safety conditions and contributing in the academic and professional areas providing data and information to help in the identification and selection of characteristics that influence the safety. Also, a case study was prepared, considering the Grajaú-Jacarepaguá Highway (Menezes Cortes Avenue), located in Rio de Janeiro. Based on two accidents databases provided by Agency of Engineering of Traffic of Rio de Janeiro (CET-Rio) and a highway field investigation, some relationships of accidents with roads characteristics were identified. It can be concluded that roads characteristics have great relevance on the occurred accidents. The results indicate that geometric consistency have a relationship with traffic accidents, however there isn\'t still a predictive model to support the understanding of this behavior. In general, the reconstruction and maintenance activities also support traffic safety issues. Despite the limitations, it is expected that the presented study in this project will serve as a reference for the future interventions and improvements of roads.

Via, condutor e veículo são os principais componentes de um sistema viário. A segurança viária decorre de como estes agentes se relacionam entre si. Esta relação pode ser avaliada através da velocidade operacional que o condutor aplica em seu veículo segundo a percepção de conforto e segurança repassada pela rodovia. A análise da consistência geométrica é uma ferramenta de análise para rodovias de pista simples que permite identificar o padrão de utilização das mesmas, através de modelos de estimativa da velocidade operacional e de critérios classificatórios. A análise de consistência geométrica vem sendo utilizada como ferramenta para avaliar problemas de projeto e operação de rodovias existentes e em projeto. A Federal Highway Administration – FHWA recomenda a utilização deste tipo de análise para avaliar a segurança viária de rodovias de pista simples. Os modelos utilizados na análise de consistência geométrica estão calibrados para condicionantes culturais do condutor, de veículos e de rodovias dos Estados Unidos. Assim, a aplicação direta do software IHSDM – Interactive Highway Safety Design Model em rodovias de pista simples do Brasil não é recomendada. A presente Tese propõe um método para análise da consistência geométrica de rodovias brasileiras de pista simples. O método utiliza modelos próprios para estimativa da velocidade operacional, critérios de aplicação das taxas de aceleração e desaceleração e propõe um índice para classificação das rodovias por quilômetro e por trecho: o ICG (índice de consistência geométrica). No estudo de caso, 14 trechos rodoviários, totalizando 225 quilômetros, são submetidos à análise pelo método proposto. A classificação obtida é confrontada com quatro índices de acidentes distintos, resultantes de uma base de dados de acidentes de seis anos, com 14.608 ocorrências. O resultado deste confronto apresenta uma correlação entre o índice de consistência geométrica por trecho, proposto, e o índice de acidentes totais e parciais de 0,59. O valor obtido confirma a relação prevista entre a freqüência de acidentes e indicadores de consistência geométrica, verificada pela FHWA, surpreendendo pela sua intensidade. O melhor desempenho do índice proposto é associado a sua composição, contemplando os critérios de segurança I (consistência do projeto) e II (consistência da velocidade operacional) e ao comportamento verificado em condutores brasileiro, menos sensíveis a restrições geométricas. / The highway, the individual users and the vehicle are the main agents of a traffic system. Traffic safety is determined by how these agents interconnect. Such relation may be assessed by the observation of the operational speed the driver uses in the vehicle according to his perception of comfort and safety of the roadways. The design consistency analysis is an assessment tool for rural two-lane highways which allows the identification of their usage patterns by using operational speed estimate models and sorting criteria. The design consistency analysis has been used as a tool to assess project and operation flaws of existing highways and projects to construct new highways. The Federal Highway Administration – FHWA recommends the use of this kind of analysis to assess the traffic safety of rural two-lane highways. The models used for the design consistency analysis are calibrated to the conditional cultural aspects of United States of America’s drivers, vehicles and highways. Therefore, the straight application of IHSDM – Interactive Highway Safety Design Model software in Brazilian rural two-lane highways is not recommended. This doctoral thesis aims at presenting a method of design consistency analysis of Brazilian rural two-lane highways. Such method uses original models for estimating the operational speed, new criteria for application of acceleration vehicle dynamics rate and introduces a new index to classify highways by kilometer and by segment: the ICG or Design Consistency Index. In this case study, 14 roadway segments – of a total of 225 kilometers – were analyzed by the proposed method. The resulting classification was compared to four other accident indexes from a database of 14,608 official records collected in six years. The result of this comparison leads to a correlation between the proposed design consistency index by highways segment and the total and partial accident index of 0.59. The result confirms the foreseen relation between the accident frequency and the design consistency indicators verified by FHWA – and its intensity is astonishing. The best performance of the proposed index is associated to its composition, which involves the safety criteria I (design consistency) and II (operational speed consistency), and to the behavior observed in Brazilian drivers, less sensitive to geometric restrictions.

Via, condutor e veículo são os principais componentes de um sistema viário. A segurança viária decorre de como estes agentes se relacionam entre si. Esta relação pode ser avaliada através da velocidade operacional que o condutor aplica em seu veículo segundo a percepção de conforto e segurança repassada pela rodovia. A análise da consistência geométrica é uma ferramenta de análise para rodovias de pista simples que permite identificar o padrão de utilização das mesmas, através de modelos de estimativa da velocidade operacional e de critérios classificatórios. A análise de consistência geométrica vem sendo utilizada como ferramenta para avaliar problemas de projeto e operação de rodovias existentes e em projeto. A Federal Highway Administration – FHWA recomenda a utilização deste tipo de análise para avaliar a segurança viária de rodovias de pista simples. Os modelos utilizados na análise de consistência geométrica estão calibrados para condicionantes culturais do condutor, de veículos e de rodovias dos Estados Unidos. Assim, a aplicação direta do software IHSDM – Interactive Highway Safety Design Model em rodovias de pista simples do Brasil não é recomendada. A presente Tese propõe um método para análise da consistência geométrica de rodovias brasileiras de pista simples. O método utiliza modelos próprios para estimativa da velocidade operacional, critérios de aplicação das taxas de aceleração e desaceleração e propõe um índice para classificação das rodovias por quilômetro e por trecho: o ICG (índice de consistência geométrica). No estudo de caso, 14 trechos rodoviários, totalizando 225 quilômetros, são submetidos à análise pelo método proposto. A classificação obtida é confrontada com quatro índices de acidentes distintos, resultantes de uma base de dados de acidentes de seis anos, com 14.608 ocorrências. O resultado deste confronto apresenta uma correlação entre o índice de consistência geométrica por trecho, proposto, e o índice de acidentes totais e parciais de 0,59. O valor obtido confirma a relação prevista entre a freqüência de acidentes e indicadores de consistência geométrica, verificada pela FHWA, surpreendendo pela sua intensidade. O melhor desempenho do índice proposto é associado a sua composição, contemplando os critérios de segurança I (consistência do projeto) e II (consistência da velocidade operacional) e ao comportamento verificado em condutores brasileiro, menos sensíveis a restrições geométricas. / The highway, the individual users and the vehicle are the main agents of a traffic system. Traffic safety is determined by how these agents interconnect. Such relation may be assessed by the observation of the operational speed the driver uses in the vehicle according to his perception of comfort and safety of the roadways. The design consistency analysis is an assessment tool for rural two-lane highways which allows the identification of their usage patterns by using operational speed estimate models and sorting criteria. The design consistency analysis has been used as a tool to assess project and operation flaws of existing highways and projects to construct new highways. The Federal Highway Administration – FHWA recommends the use of this kind of analysis to assess the traffic safety of rural two-lane highways. The models used for the design consistency analysis are calibrated to the conditional cultural aspects of United States of America’s drivers, vehicles and highways. Therefore, the straight application of IHSDM – Interactive Highway Safety Design Model software in Brazilian rural two-lane highways is not recommended. This doctoral thesis aims at presenting a method of design consistency analysis of Brazilian rural two-lane highways. Such method uses original models for estimating the operational speed, new criteria for application of acceleration vehicle dynamics rate and introduces a new index to classify highways by kilometer and by segment: the ICG or Design Consistency Index. In this case study, 14 roadway segments – of a total of 225 kilometers – were analyzed by the proposed method. The resulting classification was compared to four other accident indexes from a database of 14,608 official records collected in six years. The result of this comparison leads to a correlation between the proposed design consistency index by highways segment and the total and partial accident index of 0.59. The result confirms the foreseen relation between the accident frequency and the design consistency indicators verified by FHWA – and its intensity is astonishing. The best performance of the proposed index is associated to its composition, which involves the safety criteria I (design consistency) and II (operational speed consistency), and to the behavior observed in Brazilian drivers, less sensitive to geometric restrictions.

Via, condutor e veículo são os principais componentes de um sistema viário. A segurança viária decorre de como estes agentes se relacionam entre si. Esta relação pode ser avaliada através da velocidade operacional que o condutor aplica em seu veículo segundo a percepção de conforto e segurança repassada pela rodovia. A análise da consistência geométrica é uma ferramenta de análise para rodovias de pista simples que permite identificar o padrão de utilização das mesmas, através de modelos de estimativa da velocidade operacional e de critérios classificatórios. A análise de consistência geométrica vem sendo utilizada como ferramenta para avaliar problemas de projeto e operação de rodovias existentes e em projeto. A Federal Highway Administration – FHWA recomenda a utilização deste tipo de análise para avaliar a segurança viária de rodovias de pista simples. Os modelos utilizados na análise de consistência geométrica estão calibrados para condicionantes culturais do condutor, de veículos e de rodovias dos Estados Unidos. Assim, a aplicação direta do software IHSDM – Interactive Highway Safety Design Model em rodovias de pista simples do Brasil não é recomendada. A presente Tese propõe um método para análise da consistência geométrica de rodovias brasileiras de pista simples. O método utiliza modelos próprios para estimativa da velocidade operacional, critérios de aplicação das taxas de aceleração e desaceleração e propõe um índice para classificação das rodovias por quilômetro e por trecho: o ICG (índice de consistência geométrica). No estudo de caso, 14 trechos rodoviários, totalizando 225 quilômetros, são submetidos à análise pelo método proposto. A classificação obtida é confrontada com quatro índices de acidentes distintos, resultantes de uma base de dados de acidentes de seis anos, com 14.608 ocorrências. O resultado deste confronto apresenta uma correlação entre o índice de consistência geométrica por trecho, proposto, e o índice de acidentes totais e parciais de 0,59. O valor obtido confirma a relação prevista entre a freqüência de acidentes e indicadores de consistência geométrica, verificada pela FHWA, surpreendendo pela sua intensidade. O melhor desempenho do índice proposto é associado a sua composição, contemplando os critérios de segurança I (consistência do projeto) e II (consistência da velocidade operacional) e ao comportamento verificado em condutores brasileiro, menos sensíveis a restrições geométricas. / The highway, the individual users and the vehicle are the main agents of a traffic system. Traffic safety is determined by how these agents interconnect. Such relation may be assessed by the observation of the operational speed the driver uses in the vehicle according to his perception of comfort and safety of the roadways. The design consistency analysis is an assessment tool for rural two-lane highways which allows the identification of their usage patterns by using operational speed estimate models and sorting criteria. The design consistency analysis has been used as a tool to assess project and operation flaws of existing highways and projects to construct new highways. The Federal Highway Administration – FHWA recommends the use of this kind of analysis to assess the traffic safety of rural two-lane highways. The models used for the design consistency analysis are calibrated to the conditional cultural aspects of United States of America’s drivers, vehicles and highways. Therefore, the straight application of IHSDM – Interactive Highway Safety Design Model software in Brazilian rural two-lane highways is not recommended. This doctoral thesis aims at presenting a method of design consistency analysis of Brazilian rural two-lane highways. Such method uses original models for estimating the operational speed, new criteria for application of acceleration vehicle dynamics rate and introduces a new index to classify highways by kilometer and by segment: the ICG or Design Consistency Index. In this case study, 14 roadway segments – of a total of 225 kilometers – were analyzed by the proposed method. The resulting classification was compared to four other accident indexes from a database of 14,608 official records collected in six years. The result of this comparison leads to a correlation between the proposed design consistency index by highways segment and the total and partial accident index of 0.59. The result confirms the foreseen relation between the accident frequency and the design consistency indicators verified by FHWA – and its intensity is astonishing. The best performance of the proposed index is associated to its composition, which involves the safety criteria I (design consistency) and II (operational speed consistency), and to the behavior observed in Brazilian drivers, less sensitive to geometric restrictions.

Road safety is one of the most important problems in our society. It causes hundreds of fatalities every year worldwide. A road accident may be caused by several concurrent factors. The most common are human and infrastructure. Their interaction is important too, which has been studied in-depth for years. Therefore, there is a better knowledge about the driving task. In several cases, these advances are still not included in road guidelines. Some of these advances are centered on explaining the underlying cognitive processes of the driving task. Some others are related to the analysis of drivers’ response or a better estimation of road crashes. The concept of design consistency is related to all of them. Road design consistency is the way how road alignment fits drivers’ expectancies. Hence, drivers are surprised at inconsistent roads, presenting a higher crash risk potential. This PhD presents a new, operating speed-based global consistency model. It is based on the analysis of more than 150 two-lane rural homogeneous road segments of the Valencian Region (Spain). The final consistency parameter was selected as the combination of operational parameters that best estimated the number of crashes. Several innovative auxiliary tools were developed for this process. One example is a new tool for recreating the horizontal alignment of two-lane rural roads by means of an analytic-heuristic process. A new procedure for determining road homogeneous segments was also developed, as well as some expressions to accurately determine the most adequate design speed. The consistency model can be integrated into safety performance functions in order to estimate the amount of road crashes. Finally, all innovations are combined into a new road design methodology. This methodology aims to complement the existing guidelines, providing to road safety a continuum approach and giving the engineers tools to estimate how safe are their road designs. / Camacho Torregrosa, FJ. (2015). DEVELOPMENT AND CALIBRATION OF A GLOBAL GEOMETRIC DESIGN CONSISTENCY MODEL FOR TWO-LANE RURAL HIGHWAYS, BASED ON THE USE OF CONTINUOUS OPERATING SPEED PROFILES [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/48543