UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA SEDE MEDELLIN Víctor G Valencia A

MODIFICACIONES DEL MANUAL DE DISEÑO GEOMÉTRICO Y DE DRENAJE DE CARRETERAS DE COLOMBIA CON CRITERIO DE SEGURIDAD VIAL.

UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIASEDE MEDELLIN

Víctor G Valencia A.

UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA – SEDE MEDELLIN

GRUPO DE TRABAJO

• Hugo Correa Roldán, especialista en Diseño Geométrico.

• Edgar Zapata, Experto en construcción de carreteras, profesor Escuela de Ingeniería Civil.

• Alexander Gómez, especialista en vías.• Astrid Yesenia Molina Parra, Auditora de Seguridad Vial• Yuli Gabriela Yarce Marín, Estudiante Especialización

en Vías y Transporte.• Margarita Rúa Mira, Estudiante de Ingeniería civil.

INTRODUCCIÓN

• La CFPV orienta sus acciones buscando mejorar la seguridad vial en coordinación con los ministerios de Transporte y Salud.

• Contrató una consultoría con la Universidad Nacional de Colombia – Sede Medellín.

INTRODUCCIÓNOBJETIVO GENERAL:Revisar documentos nacionales para incorporar el criterio de la seguridad vial.• Manual de Diseño Geométrico de Carreteras

(MT, 2008).• Manual de Drenaje para Carreteras (MT, 2009).• Especificadores Generales de Construcción de

Carreteras de Colombia (MT, 2007)

INTRODUCCIÓN

METODOLOGÍA• Realizar la revisión bibliográfica relacionada con

aspectos de diseño geométrico, especificaciones de construcción, drenaje y de operación de carreteras con criterio de seguridad vial.

• Revisar detalladamente los documentos nacionales.• Participar en un Comité Técnico (funcionarios MT,

INVIAS, ANI y la CFPV).• Divulgación de los resultados

CONTENIDO DEL MDGCC’08• CAPITULO 1. ASPECTOS GENERALES• CAPITULO 2. CONTROLES PARA EL DISEÑO GEOMETRICO.• CAPITULO 3. DISEÑO EN PLANTA DEL EJE DE LA CARRETERA• CAPITULO 4. DISEÑO EN PERFIL DEL EJE DE LA CARRETERA• CAPITULO 5. DISEÑO DE LA SECCIÓN TRANSVERSAL DE LA

CARRETERA• CAPITULO 6. INTERSECCIONES A NIVEL Y DESNIVEL• CAPITULO 7. DISEÑO GEOMÉTRICO DE CASOS ESPECIALES• CAPITULO 8. CONSISTENCIA DEL DISEÑO GEOMÉTRICO DE LA

CARRETERA• CAPITULO 9. ASEGURAMIENTO DE LA CALIDAD DEL DISEÑO

GEOMÉTRICO

MODIFICACIONES AL MDGCC´08

• Cambios en el texto para hacer explicita la incorporación del criterio de seguridad vial.

• Adosar recomendaciones para mejorar la práctica del diseño geométrico orientadas hacia el aumento de la seguridad vial.

CAPITULO 1. ASPECTOS GENERALESPLANIFICACIÓN Y EJECUCIÓN DEL PROYECTO• Incorporar como nueva justificación del diseño

geométrico el criterio de la seguridad vial.• Prever condiciones para albergar secciones

transversales con zonas laterales más amplias para permitir taludes suaves que den posibilidad de recuperar el control y alejar obstáculos ante una salida descontrolada de un vehículo. (1:3 o más suaves como 1:4) que aquellos normalmente diseñados (1:1,5)

• Incorporar en los criterios de evaluación económica la consideración del beneficio de la seguridad vial.

CAPITULO 1. ASPECTOS GENERALES

Factibilidad• Considerar en la evaluación económica los costos de

los accidentalidad (Ahorros en costos de los accidentes).

• Se recomienda la participación de Auditores de Seguridad Vial para darle un sentido más técnico y relevancia a la seguridad.

CAPITULO 1. ASPECTOS GENERALES

Fase 3. Diseños definitivos• Darle relevancia al criterio de la seguridad vial

entre las actividades principales de un proyecto de carretera.

• Reconocer explícitamente entre las decisiones asociadas al diseño la relación estrecha con la seguridad al operar la vía.

CAPITULO 1. ASPECTOS GENERALESCarreteras primarias• Ajustar el valor de la Pendiente Media Máxima del

corredor de ruta (PMmáx) asociada a la velocidad de Diseño de un tramo homogéneo (VTR) deben tener valores de diseño concebidos considerando la seguridad vial (Valencia y García, 2009).

• Llamar la atención sobre el valor de la PMmáx en un tramo homogéneo y es el efecto sobre la seguridad vial que tendría considerar pendientes muy fuertes y longitudes críticas de pendiente que provoquen cambios de velocidad en el tránsito que produce un índice de accidentalidad inconveniente (St. JOHN y HARWOOD, 1991).

Curvas para índices de accidentalidad vs velocidad. Solomon (1964).

Índices de Accidentalidad por Colisiones por atrás en Pendiente Ascendente del 6% (St. John y Harwood, 1991)

CAPITULO 1. ASPECTOS GENERALES

Carreteras primarias• Considerar que las obras de arte no se

constituyan en obstáculos de los vehículos que salen de la vía de manera descontrolada.

Elaboración del presupuesto preliminar• Incluir explícitamente los rubros en la

elaboración del presupuesto, necesarios para garantizar las condiciones óptimas de seguridad vial.

CAPITULO 1. ASPECTOS GENERALES

Estudio de la Capacidad y el Nivel de Servicio• Actualizar el Manual Colombiano de

Capacidad y Niveles de Servicio en Carreteras de Dos Carriles (MT, 1996).

• Cuando se considere un carril auxiliar se propone un procedimiento para justificar operacionalmente su provisión (Valencia y García, 2010).

RECOMENDACIONES DE LA PRÁCTICA DEL DISEÑO GEOMÉTRICO

LA CALZADA Y ZONAS LATERALES

1. Introducción2. Intersección a nivel3. Tratamiento de árboles 4. Tratamiento de postes5. Curvas horizontales6. Zonas de trabajo en la vía7. Casos especiales en carreteras de monta

ña

INTRODUCCIÓNRecoge algunas recomendaciones para mejorar las condiciones de seguridad en carreteras según:

• Plan Estratégico de Seguridad Vial - PESV (AASHTO)• Guía para la implementación del PESV (AASHTO)• Guía para el Diseño de Zonas Laterales Seguras

INTERSECCIONES A NIVEL.El objetivo general es el mejoramiento de la seguridad en intersecciones a nivel con prelación vial.

Se considera objetivos específicos relacionados con la intersección y otros objetivos relacionados con el comportamiento de los conductores.

INTERSECCIONES A NIVEL.Objetivos para mejorar la seguridad vial.

1.A. Mejorar la gestión de los accesos en la cercanía de intersecciones de prelación vial.1.B. Reducir la frecuencia y gravedad de los conflictos a través de mejoras en el diseño geométrico.1.C. Mejorar la distancia de visibilidad en las intersecciones de prelación vial.1.D. Mejorar la disponibilidad de brechas y ayudar a los conductores en el estimativo de los tamaños de brechas en intersecciones de prelación vial.

INTERSECCIONES A NIVEL.1.E. Mejorar el reconocimiento de la intersección desde la aproximación1.F. Elegir el control de tránsito adecuado en intersecciones para minimizar la frecuencia de colisiones y su gravedad. 1.G. Mejorar el acatamiento del conductor con respecto a los dispositivos de control y las leyes de tránsito en las intersecciones1.H. Reducir la velocidad de operación en accesos específicos1.J. Guía para obtener más eficacia en los conductores a través de intersecciones complejas

Proporcionar carriles para giros a la izquierda en las intersecciones

A continuación se ilustra algunas situaciones:

Adecuar las bermas como carriles de desvío en las intersecciones en T

Proporcionar carriles de giro a la derecha en las intersecciones.

Convertir las intersecciones de cuatro accesos en intersecciones en T de dos accesos.

Convertir las intersecciones en T a intersecciones de cuatro accesos

Realinear las aproximaciones a la intersección para reducir o eliminar la oblicuidad (esviaje)

Mejorar las dotaciones para peatones y ciclistas para reducir los conflictos entre los motorizados y no motorizados.

Usar giros indirectos (a la izquierda) para disminuir conflictos en las intersecciones de vías divididas.

Señalizar en forma anticipada la existencia de un retorno sobre el separador central en vías divididas.

Colocar taches (para evitar colisión) para conductores que pueda confundir el carril de desaceleración para la maniobra de retorno, con un carril de continuidad.

Mejorar los triángulos de visibilidad (distancia de visibilidad de cruce) en aproximaciones de intersecciones con PARE o CEDA EL PASO.

Mejorar la visibilidad de las intersecciones, proporcionando una mejor señalización y demarcación.

Instalar islas divisorias en la vía secundaria en la aproximación de una intersección.

Proporcionar líneas de PARE (o ampliar las existentes) sobre la vía secundaria.

Llamar la atención en las intersecciones con la instalación de bandas sonoras. (Resonadores)

Proporcionar señales suplementarias de parada (tipo pasa vía) sobre la carretera. (Estructura frágil o quebradiza)

Prolongar los bordes de la mediana de la vía principal por medio de líneas segmentadas (o discontinuas) en la intersección.

Proporcionar doble línea amarilla en la apertura del separador central de una carretera dividida en las intersecciones.

Instalar faros (balizas) intermitentes en intersecciones controladas con PARE

Una de las causas más comunes de accidentes con lesiones graves y mortales, en vías rurales en particular, consiste en vehículos que se salen de la carretera y hacen colisión con un objeto fijo.

Los objetivos de esta área de seguridad vial:

2.A Evitar que los árboles crezcan en lugares peligrosos.2.B Eliminar las condiciones de peligro y / o reducir la gravedad del accidente.

TRATAMIENTO DE ÁRBOLES

Desarrollar, revisar y poner en práctica lineamientos para prevenir la plantación o ubicación de árboles en sitios peligrosos.

Quitar árboles en lugares peligrosos.

Colocación de barreras para proteger los vehículos de impacto en árboles.

Modificar la zona lateral en la vecindad de los árboles.

Demarcar los árboles en lugares peligrosos.

TRATAMIENTO DE POSTESSe debe realizar estrategias tales como la eliminación o reubicación de postes, uso de redes subterráneas y la protección de los vehículos en impactos con postes.

En algunos casos el impacto con el poste puede considerarse como causar primera pero en otros casos es un evento secundario después de haberse presentado una falla anterior en el mismo vehículo.

TRATAMIENTO DE POSTESA continuación se presentan los objetivos para disminuir las colisiones:3. A. El tratamiento de los postes de servicios público en puntos específicos de alta ocurrencia y de alto riesgo de impacto3. B. Prevenir la ubicación de postes de servicio público en lugares de alto riesgo.3. C. Considerar el conjunto de poste a lo largo de un corredor para reducir la probabilidad de chocar contra un poste de servicio público si un vehículo se sale de la carretera.

Quitar postes en lugares peligrosos.

Reubicar postes de sitios peligrosos lejos de la vía o a sitios menos vulnerables

Usar postes quebradizos (frágiles).

Mejorar la percepción del conductor para ver postes peligrosos.

Usar redes de servicio subterráneas. (utilizar voladizos para las lámparas)

Disminuir el número de postes a lo largo del corredor.

CURVAS HORIZONTALESUna gran proporción de los accidentes en las vías rurales se presentan en las curvas horizontales (el riesgo de accidente en curvas es tres veces mayor que en rectas).

Los objetivos buscados para mejorar la seguridad en curvas horizontales, son:

4.A Reducir la posibilidad de que un vehículo en una curva abandone su carril, interfiriendo el carril de circulación de sentido contrario o saliéndose de la vía.

4.B Minimizar las consecuencias adversas derivadas de la salida de un vehículo en curvas horizontales.

Instalar resonadores en la berma

Instalar tachas en el eje central de la vía

Prevenir desniveles en los bordes. (De tipo escala)

Proporcionar superficie ranurada (estriado) en pavimentos de hormigón.

Proporcionar un sistema dinámico de prevención

Modificar el alineamiento horizontal.

Vía las Palmas

Reducir la severidad de accidentes de vehículos que salen de la vía y que impactan elementos exteriores..

ZONAS DE TRABAJO EN LA VÍALas zonas de trabajo no solamente afectan a los vehículos habituales sino a los vehículos incorporados provisionalmente a los trabajos de la vía. Se debe discutir las estrategias para disminuir las colisiones debidas a restricciones del uso de la vía para los usuarios normales y para los vehículos de los constructores.

Las estadísticas de accidentalidad para obreros de construcción de carreteras son más altas que para obreros de otro tipo de obras civiles, por que se suma el riesgo inherente al trabajo con el riesgo de accidente con los vehículos de los usuarios de la vía.

ZONAS DE TRABAJO EN LA VÍAA continuación se presentan los objetivos para disminuir las colisiones:5. A. Reducir el número, duración y el impacto de las z.t.5. B. Mejorar los dispositivos de control de tránsito en las z.t.5. C. Mejorar el diseño de prácticas en la z.t. 5. D. Mejorar el conocimiento y aceptación del conductor ante los controles de tránsito en las z.t.5.E. Aumentar el conocimiento y concientización sobre las z.t.5. F. Desarrollar procedimientos para gestionar con eficacia los trabajos en la zona.

Señalización móvil en vehículos.

Reducir la exposición de los bandereros frente al tránsito.

CASOS ESPECIALES EN CARRETERAS DE MONTAÑA.

En terrenos calificados como montañosos o escarpados, se localizan carreteras de todos los tipos, desde primarias hasta terciarias. Se presentan en estas vías puntos críticos de accidentalidad.

Los aspectos de carreteras de montaña en Colombia y que deben ser tratados en forma especial, son los siguientes:

1. Distancia de visibilidad de parada.2. Pendientes longitudinales exageradamente altas.3. Adelantamiento de camiones.

1. Distancia de visibilidad de parada

1.1 En curvas verticales de tipo cima.El Manual Americano solo considera como obstáculo otro vehículo y con altura de 0,60m que corresponde a la posición de las luces de un automóvil. Este concepto no puede primar en un país como Colombia donde es muy frecuente la existencia de objetos diferentes a vehículos, tales como elementos rodados de los taludes, objetos arrojados por personas próximas a la vía y ocupantes de vehículos, árboles caídos que cubre toda la calzada, etc.

1.1.1. Longitud mínima de la curva vertical convexa según el criterio de seguridad.La consideración de un obstáculo h2= 0.60m no da seguridad para las vías Colombianas. Se recomienda utilizar una altura h2= 0.12m y modificar el grafico de manera de se visualice la altura h1 desde la vista de los ojos del conductor.

La tabla 4.4 de la página 142 debe ser revaluada y se recomienda el uso de ábacos donde en forma más simple se obtiene la longitud mínima requerida en función de la velocidad específica y la diferencia de pendientes

VELOCIDAD ESPECIFICA Vcv (km/h)

DISTANCIA DE

VISIBILIDAD DE PARADA

(m)

VALORES DE Kmin

LONGITUD MÍNIMA SEGÚN CRITERIO DE

OPERACIÓN (m)

CURVA CONVEXA CURVA CÓNCAVA

CALCULADO REDONDEADO CALCULADO REDONDEADO

20 20 1,0 1,0 2,1 3,0 20 (1)

30 35 3,0 3,0 5,1 6,0 20 (1)

40 50 6,1 7,0 8,5 9,0 2450 65 10,2 11,0 12,2 13,0 3060 85 17,5 18,0 17,3 18,0 3670 105 26,7 27,0 22,6 23,0 4280 130 40,9 41,0 29,4 30,0 4890 160 62,0 62,0 37,6 38,0 54

100 185 82,9 83,0 44,6 45,0 60110 220 117,2 118,0 54,4 55,0 66120 250 151,3 152,0 62,8 63,0 72130 285 196,7 197,0 72,7 73,0 78

Valores de Kmin para el control de la distancia de parada y longitudes mínimas según el criterio de operación en curvas verticales.

Recomendación para considerar en el Manual de Diseño.

(1) La adopción de este valor tiene como finalidad garantizar unas mínimas condiciones de estética a las carreteras, y por consiguiente de comodidad para los usuarios

1.2. En curvas horizontales

Se debe mejorar el procedimiento para la determinación de la distancia M (flecha),cuya expresión es:

M: Flecha, distancia del eje del carril interior al obstáculo, (m)Rc: Radio de la curva horizontal (m)Dp: Distancia de visibilidad de parada, (m)

En la fórmula anterior debe cambiarse el significado de Rc ya que debe ser el radio por el eje del carril interior y no el valor del radio del eje central de la curva.

Se sugiere que para hallar la verdadera distancia M disponible en una curva específica, se considere la distancia adicional que ofrece el talud T horizontal con 1 vertical (tal como se muestra en la gráfica adjunta).

El Manual de Diseño Geométrico Colombiano debe ser más enfático en exigir en los diseños la flecha M requerida, la cual en las curvas de radio pequeño, próximo al mínimo, no se cumple para que exista la visibilidad de parada.Para valores del radio superiores al mínimo, puede ya no ser necesario el retiro adicional del talud. Se debe hallar el valor del radio a partir del cual ya no es requerido el retiro adicional del talud, considerando en la formula anterior que el M requerido es igual M disponible.

Se incluye como prueba, un ejemplo de una carretera tipo primaria de dos carriles en terreno montañoso.

Esta distancia es de gran consideración y en los diseños no la exigen.

Distancia a un obstáculo en una curva horizontal para lograr la distancia mínima de visibilidad de parada.

2. Pendientes longitudinales exageradamente altasLa pendiente máxima debe definirse de acuerdo con la velocidad específica vehicular y el tipo de vía. El Manual de Diseño Geométrico de Carreteras de Colombia específica estas velocidades, en la tabla 4,2.

Se recomiendan los valores según la propuesta de Valencia y García, 2009, que consideran el camión de diseño de 190 kg/cv.

Ejemplo: Loma del Escobero.

2.1. Utilización de pavimentos de alta rugosidad en los sectores de pendiente muy alta.

Para garantizar que el vehículo que debe recorrer una pendiente muy alta en descenso, pueda controlar la velocidad con la aplicación de los frenos es conveniente que el pavimento presente una rugosidad alta y garantizada en toda la longitud del sector crítico

2.2. Construcción de carriles (rampas) de escape.

En sectores de muy alta pendiente y de longitud considerable, la falla en el sistema de frenos de un vehículo puede ocasionar un accidente grave. En estos sitios especialmente críticos, se debe construir un carril o rampa de escape, que seria utilizado por los vehículos que experimentan falla de frenos.

3. Adelantamiento de camiones.

El adelantamiento de un vehículo tipo camión en una carretera de montaña, es difícil por la carencia de oportunidades de adelantamiento suficientes lo cual se acentúa si los camiones han formado un grupo compacto.

Se debe implementar un sistema de señalización reglamentaria que restrinja la formación de grupos compactos de camiones. Se recomienda especificar que entre camiones se reserve una distancia libre que permita realizar el adelantamiento.

3.1. Control del agrupamiento de camiones

3.2. Carriles auxiliares de ascenso • Para su ubicación se recomienda considerar el procedimiento general

propuesto por Valencia y García en 2010 para justificar operacionalmente la dotación de carriles auxiliares basado en simulación.

• Realizar estudios científicos adicionales que produzcan un método colombiano completo para justificar operacional y económicamente las mejorar de oportunidades de adelantamiento.

3.3. Distancias de visibilidad de adelantamiento

• El modelo considerado por el MDGCC’08 es igual al del Libro Verde de la AASHTO de 2004 que se basa en estudios de más de 50 años y que no corresponden con la realidad colombiana.

• Acoger las recomendaciones sobre distancias de visibilidad de adelantamiento producto de estudios experimentales realizados por la Universidad Nacional de Colombia – Sede Medellín (Valencia y García, 2002)

• Realizar estudios adicionales sobre la maniobra de adelantamiento para mejorar la cobertura y representatividad de ellas en el ámbito nacional.

CONCLUSIONES• Las recomendaciones de modificación del MDGCC’08

provienen de la revisión bibliográfica y su análisis considerando los aspectos que muestran evidencias de ser convenientes para la seguridad vial.

• El alcance de este trabajo no permite incorporar otros aspectos para mejorar la seguridad vial al requerir estudios más profundos que consideren procedimientos científicos.

• Las recomendaciones de modificación del MDGCC’08 pretenden mejorar la seguridad nominal y las recomendaciones de la práctica del diseño geométrico mejorar la seguridad sustantiva.

RECOMENDACIONES

• Adoptar y promocionar los resultados de este trabajo.• Preparar un procedimiento formal para evaluar

económicamente las seguridad vial por las modificaciones de las características geométricas de la infraestructura.

• Actualizar el Manual de Capacidad y Niveles de Servicio en Carreteras de Dos Carriles de Colombia.

• Configurar un sistema nacional de gestión de la seguridad vial.

REFERENCIAS• AASHTO. (2003). Guidance for Implementation of the AASHTO Strategic

Highway Safety Plan. Volume 3: A Guide for Addressing Collisions with Trees in Hazardous Locations.

• AASHTO. (2003). Guidance for Implementation of the AASHTO Strategic Highway Safety Plan. Volume 5: A Guide for Addressing Unsignalized Intersection Collisions

• AASHTO. (2003). Guidance for Implementation of the AASHTO Strategic Highway Safety Plan. Volume 7: A Guide for Reducing Collisions on Horizontal Curves.

• AASHTO. (2003). Guidance for Implementation of the AASHTO Strategic Highway Safety Plan. Volume 8: A Guide for Reducing Collisions Involving Utility Poles.

• AASHTO. (2003). Guidance for Implementation of the AASHTO Strategic Highway Safety Plan. Volume 17: A Guide for Reducing Work Zone Collisions

• AASHTO (2004). A Policy on Geometric Design of Highways and Streets. Washington, D. C. EEUU.

• AASHTO (2005). AASHTO Strategic Highway Safety Plan. A comprehensive Plan to Substantially Reduce Vehicle-Related Fatalities and Injuries on the Nation´s Highways. Washington, D. C. EEUU.

• AASHTO (2011) Roadside Design Guide. 4ª edición. Washington, D. C. EEUU.

REFERENCIAS• MINISTERIO DE OBRAS PÚBLICAS. DIRECCIÓN GENERAL DE OBRAS

PÚBLICAS. DIRECCIÓN DE VIALIDAD. (2010) Manual de Carreteras de Chile. Santiago de Chile. Chile.

• MINISTERIO DE TRANSPORTE (2004). Manual de Señalización Vial. Dispositivos para la regulación del transito en calles, carreteras y ciclorrutas de Colombia. Republica de Colombia.

• MINISTERIO DE TRANSPORTE (2007). Especificaciones Generales de Construcción de Carreteras y Normas de Ensayo para Carreteras, Santafé de Bogotá, D. C. 15 de agosto.

• MINISTERIO DE TRANSPORTE (2008). Manual de Diseño Geométrico de Carreteras. Santafé de Bogotá, D. C.

• MINISTERIO DE TRANSPORTE (2009). Manual de Drenaje para Carreteras. Editores: Jorge Hernán Flórez Gálvez y Adriana Bolaños Mora. Santafé de Bogotá, D. C. Diciembre.

• TRB (2003). Guidance for Implementation of the AASHTO Strategic Highway Safety Plan. NCHRP Report 500. Washington, D. C. EEUU.

REFERENCIAS• VALENCIA, V. y GARCIA, A. (2002). Estudio experimental de la maniobra de

adelantamiento en carreteras de dos carriles en Colombia. Editores: Ángel Ibeas y José María Díaz y Pérez de la Lastra. V Congreso de Ingeniería del Transporte (CIT2002) Santander (España). 11 al 13 de junio.

• VALENCIA, V. y GARCIA, A. (2009). Aproximación a la justificación técnica de carriles de ascenso en Colombia mediante simulación. Memorias del XIV Congreso Chileno de Ingeniería de Transporte. Universidad de Concepción. Octubre 5 al 9. Concepción (Chile).

• VALENCIA, V. y GARCÍA, A. (2010). Procedimientos para Facilitar el Adelantamiento en Carreteras Convencionales Aplicando Simulación. Memorias del 4° Simposio Internacional de Diseño Geométrico de Carreteras. TRB y Universidad Politécnica de Valencia. Junio 1 al 5. Valencia (España)