Accident rate is one of the main problems facing society. In Spain, 80% of accidents occur in two-lane two ways roads. Throughout the year 2015, the number of crashes with victims on these roads amounted to 23729, of which 971 were dead. The most used criteria to analyze the behavior of the drivers are based on the study of the operating speed profile, considered as the 85th percentile of the speed distribution of light vehicle driving under free flow. This speed is easy to determine when the road is already built, however, during the planning phase and the design phase, it will be necessary to estimate it. That is why in this study, different operating speeds models are calibrated to estimate the behavior of drivers of light vehicles on the Spanish two-lane highways in the different elements of the road. In order to analyze drivers behavior, both the velocity data and the geometric characteristics of the elements of the road are necessary. Speed data used in this study are, on the one hand, continuous speed collected during the year 2008, framed in the research project " REVEL-Una metodología para la REVisión de los límites de VELocidad " (PT-2006-031 -25IAPP) and, on the other hand, spot speed data collected in 2016 at the midpoint of some curves whose radii have been selected to complete the available data to have a wide sample of speeds developed in the curves of the Spanish two-lane two ways roads. Geometric characteristics of the elements of the layout have been obtained using a new methodology, more precise than those developed up to date. The delineation of the center line has been identified from orthophotos and elevation points from LIDAR both provided by the Plan Nacional de Ortofotografía Aérea (PNOA). In this study, in addition to the geometric variables of the plot, the operational variables of the adjacent elements have been considered in order to determine if there is a relationship between the velocities developed in the curves and those reached in the tangents. Therefore, the models proposed in this doctoral thesis will be of great use in the study of drivers behavior in the road planning phase, since it will be possible to estimate the speeds of the drivers before it is built, but also in the phase of exploitation of the road from the geometry and operational variables, thus improving road safety. / La siniestralidad en carretera es uno de los principales problemas a los que se enfrenta la sociedad. En España, el 80% de los accidentes de tráfico se producen en carreteras convencionales. A lo largo del año 2015, el número de accidentes con víctimas en estas carreteras ascendió a 23729, de los cuales resultaron 971 fallecidos. Los criterios más utilizados para analizar el comportamiento de los conductores están basados en el estudio del perfil de velocidad de operación, considerada como el percentil 85 de la distribución de velocidades de vehículos ligeros circulando en flujo libre. Esta velocidad es sencilla de determinar cuando la carretera ya está construida; sin embargo, durante la fase de planeamiento y diseño será necesario estimarla. Es por ello que en este estudio se calibran diferentes modelos de velocidades de operación que estimen el comportamiento de los conductores de vehículos ligeros en las carreteras convencionales españolas en los distintos elementos que conforman el trazado. Para analizar cómo se comportan los conductores son necesarios tanto los datos de velocidades como las características geométricas de los elementos del trazado en los que se desarrollan. Los datos de velocidades empleados en este estudio son, por un lado, datos continuos de velocidades recogidos a lo largo del año 2008, enmarcados en el proyecto de investigación "REVEL-Una metodología para la REvisión de los límites de VELocidad" (PT-2006-031-25IAPP); y, por otro, datos de velocidades puntuales recogidos en el año 2016 en el punto medio de ciertas curvas cuyos radios han sido seleccionados para completar los datos disponibles y así tener una muestra lo más amplia posible de las velocidades desarrolladas en las curvas de las carreteras convencionales españolas. Las características geométricas de los elementos del trazado se han obtenido empleando una nueva metodología, más precisa que las desarrolladas hasta la fecha. La restitución de la geometría en planta se ha realizado a partir de la ortofoto del lugar, mientras que para la restitución en alzado se han empleado las nubes de puntos que contienen la información altimétrica; ambas proporcionadas por el Plan Nacional de Ortofotografía Aérea (PNOA). En este estudio, además de las variables geométricas del trazado, se han considerado las variables operacionales de los elementos adyacentes, de tal modo que se determine si hay relación entre las velocidades desarrolladas en las curvas y las alcanzadas en las rectas. Por tanto, los modelos planteados en este trabajo doctoral serán de gran utilidad en el estudio del comportamiento de los conductores tanto en las carreteras en fase de planeamiento, ya que será posible estimar las velocidades de los conductores antes incluso de que se haya construido la vía a partir de la geometría del trazado, como en la fase de explotación de la misma a partir de la geometría y de variables operacionales, mejorando así la seguridad vial. / La sinistralitat és un dels principals problemes als que s'enfronta la societat. A Espanya, el 80% dels accidents es produeixen en carreteres convencionals. Al llarg de l'any 2015, el nombre d'accidents amb víctimes en aquestes carreteres va ascendir a 23729, dels quals 971 van resultar mortals. Els criteris més utilitzats per analitzar el comportament dels conductors estan basats en l'estudi del perfil de velocitat d'operació, considerada com el percentil 85 de la distribució de velocitats de vehicles lleugers circulant en flux lliure. Aquesta velocitat és senzilla de determinar quan la carretera ja està construïda, però, durant la fase de planejament i disseny caldrà estimar-la. És per això que en aquest estudi es calibren diferents models de velocitats d'operació que estimen el comportament dels conductors de vehicles lleugers en les carreteres convencionals espanyoles en els distints elements que conformen el traçat. Per analitzar com es comporten els conductors són necessàries tant les dades de velocitats com les característiques geomètriques dels elements del traçat en els que es desenvolupen. Les dades de velocitats emprades en aquest estudi són, per una banda, dades contínues de velocitats recollides al llarg de l'any 2008 emmarcades en el projecte d'investigació "REVEL-Una metodología para la REVisión de los límites de VELocidad" (PT-2006-031-25IAPP), i per altra banda dades de velocitats puntuals recollides a l'any 2016 en el punt mitjà de certes corbes el radi de les quals han segut seleccionats per completar les dades disponibles i així obtenir una mostra el més ampla possible de les velocitats desenvolupades en les corbes de les carreteres convencionals espanyoles. Les característiques geomètriques dels elements del traçat s'han obtingut emprant una nova metodologia, més precisa que les desenvolupades fins la data. La restitució de la geometria en planta s'ha realitzat a partir de l'ortofoto del lloc, mentre que per a la restitució en alçat s'han emprat els núvols de punts que contenen la informació altimètrica; ambdues proporcionades pel Pla Nacional d'Ortografia Aèria (PNOA). En aquest estudi, a més de les variables geomètriques del traçat s'han considerat les variables operacionals del elements adjacents de manera que es determina si hi ha relació entre les velocitats desenvolupades en les corbes i les assolides en les rectes. Per tant, els models plantejats en aquest treball doctoral seran de gran utilitat en l'estudi del comportament dels conductors, tant en les carreteres en fase de planejament, ja que serà possible estimar les velocitats dels conductors abans inclús de que s'haja construït la via a partir de la geometria del traçat, com en la fase d'explotació de la mateixa, a partir de la geometria i de variables operacionals, millorant així la seguretat vial. / García Jiménez, ME. (2017). DESARROLLO DE MODELOS DE VELOCIDAD DE OPERACIÓN DE VEHÍCULOS LIGEROS EN CARRETERAS CONVENCIONALES, CONSIDERANDO SUS CARACTERÍSTICAS GEOMÉTRICAS Y OPERACIONALES [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/86165

[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

[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