Evaluación en servicio del moderador de velocidad speed kidney · Sin embargo, la mayoría de...

Garcia, Alfredo; Moreno, Ana Tsui; Llorca, Carlos; Silvestre Martínez, Ramón; Kaffure Ruíz, Carlos Augusto. (2012). Evaluación en servicio del moderador de velocidad speed kidney In: Proceedings of X Congreso de

Ingeniería del Transporte (CIT 2012), Granada, June 2012. .

Evaluación en servicio del moderador de velocidad speed kidney

Alfredo García

Catedrático, Grupo de Investigación en Ingeniería de Carreteras (GIIC), Universitat

Politècnica de València, España

Ana Tsui Moreno, Carlos Llorca, Ramón Silvestre

Personal Investigador, GIIC, Universitat Politècnica de València, España

Carlos Kaffure

Doctorando, Universitat Politècnica de València, España

RESUMEN

El speed kidney es un nuevo moderador de velocidad inventado, diseñado y desarrollado por el

Grupo de Investigación en Ingeniería de Carreteras de la Universitat Politècnica de València

para minimizar las desventajas habituales de los resaltes, como las molestias a los ocupantes o

pasajeros de los vehículos, el ruido en el entorno o las demoras de vehículos de transporte

público o de emergencias, y así lograr una velocidad muy uniforme a lo largo de la vía,

haciendo más fluida, segura, cómoda y sostenible la circulación.

Una vez finalizado el desarrollo tecnológico del speed kidney, consistente en tres fases

experimentales, se implantaron siete unidades de speed kidney en la ronda este de Almussafes

(Valencia) entre otras actuaciones para mejorar la calidad de la operación del tráfico y la

seguridad vial de dicha ronda. El diseño de las unidades de speed kidney se adaptó a la

velocidad de diseño de la vía, de 50 km/h. Tras la puesta en servicio de las unidades de speed

kidney, se han realizado sucesivas tomas de datos para evaluar posteriormente el correcto

funcionamiento del dispositivo. Entre los resultados obtenidos, se ha observado que la mitad

de los conductores adopta una trayectoria curvada a su paso por el dispositivo y que la

velocidad media de paso sobre el speed kidney es de 39 km/h en vehículos ligeros y de 36

km/h en camiones, mientras que la velocidad de operación es de 46 y 41 km/h,

respectivamente. Además, se ha constatado una gran uniformidad de la velocidad a lo largo de

la ronda. En consecuencia, el speed kidney modera la velocidad en vez de reducirla

puntualmente, consiguiendo una disminución notable de la sensación de ruido y del nivel de

consumo de combustible y emisiones a lo largo de la ronda, habiéndose medido o estimado

dichas repercusiones.

En base a los resultados obtenidos, es posible determinar el diseño más adecuado del

dispositivo para su implantación en vías en servicio, garantizando no sólo su funcionalidad y

sostenibilidad, sino también la seguridad de todos los usuarios. Por tanto, el desarrollo

tecnológico y la evaluación en servicio del speed kidney han permitido demostrar todos los

objetivos e hipótesis planteadas en su concepción.



1. INTRODUCCIÓN

Resaltes, lomos o pasos peatonales elevados son ejemplos cada vez más frecuentes de

moderadores de tráfico en las vías urbanas y travesías. El objetivo de su implementación en

estas vías es la mejora de la seguridad vial, por medio de la disminución de la velocidad de

paso. Así, se pretende disminuir tanto el número como la gravedad de los accidentes (Sanz,

2008; Ewing y Brown, 2010).

Sin embargo, la mayoría de estas medidas originan inconvenientes, ya sea sobre los propios

conductores y pasajeros, que sufren incomodidad al sobrepasarlo incluso si circulan con una

velocidad moderada y adaptada a la vía; sobre los vehículos, por el daño mecánico producido

por el impacto de los neumáticos con el dispositivo; o sobre los vecinos de la zona, por el

ruido y vibraciones generados. Estos efectos negativos son siempre percibidos por los

usuarios, que a menudo se oponen a la moderación del tráfico e incluso pueden desviar su ruta

para evitar el paso por medidas de moderación del tráfico. Además, la moderación del tráfico

también puede provocar un aumento en las deceleraciones y aceleraciones bruscas, en la

aproximación y salida de los elementos respectivamente, que repercute en un aumento en el

consumo de combustible y en las emisiones (Ahn y Rakha, 2008; Ahn y Rakha, 2009). Por

otro lado, la disminución de velocidad con estos dispositivos también afecta a los vehículos de

emergencia, como ambulancias y camiones de bomberos, aumentando el tiempo de respuesta

(Ewing, 1999; Knapp, 2000; Transportation Association of Canada, 1998). De hecho, en el

Reino Unido se recomienda el planeamiento conjunto de la moderación del tráfico con los

servicios de emergencia (Department for Transport, 1994; Department for Transport, 2007).

Adicionalmente, la moderación del tráfico disminuye la velocidad comercial del transporte

público. Para estos vehículos, se ha comprobado que el cojín es más adecuado que los pasos

elevados (London Bus Priority Team, 2005).

1.1 Speed kidney

Con el fin de disminuir los inconvenientes de los moderadores actuales manteniendo sus

ventajas, el Grupo de Investigación en Ingeniería de Carreteras (GIIC) de la Universitat

Politècnica de València ha inventado, diseñado y desarrollado un nuevo moderador del tráfico:

el speed kidney.

El dispositivo se compone por un resalte principal y un resalte complementario. Tanto el

resalte principal como el resalte complementario suponen una cierta elevación del pavimento,

como pasos peatonales elevados, resaltes o lomos, por lo que supone una actuación en el

alzado de la vía. En caso de que los conductores optasen por una trayectoria recta,

sobrepasarían el dispositivo con una o dos ruedas sobre el resalte principal, de forma que se

disuadiría el exceso de velocidad por las fuerzas verticales generadas y la consiguiente

incomodidad vertical. Por tanto, funcionaría como los actuales pasos elevados y lomos

transversales.



No obstante, la forma en planta del speed kidney varía respecto a los dispositivos actuales: el

resalte principal es curvo, como un riñón, y no ocupa la sección transversal completa ya que

está dispuesto longitudinalmente en el centro del carril (Figura 1). De esta forma, el dispositivo

ofrece a los conductores la posibilidad de modificar su trayectoria para evitar la incomodidad

vertical producida al remontar un resalte convencional. Así, la trayectoria óptima se describiría

siguiendo la curvatura del resalte principal, de manera que el vehículo se centraría en el

dispositivo desarrollando una trayectoria curvada, como una chicane o zigzag suave. Al ser

suficientemente estrecho, las ruedas del vehículo no tendrían por qué remontarlo, minimizando

la incomodidad vertical pero moderando la velocidad al adaptar su trayectoria a la forma

curvada del riñón.

Figura 1 – Speed kidney: (a) Geometría en planta; (b) Trayectoria recta; (c) Trayectoria

curvada

Así, las hipótesis de diseño del dispositivo son: moderar la velocidad de los vehículos ligeros y

no reducirla solo puntualmente, puesto que la trayectoria curvada permite el paso directo sin

frenadas bruscas; minimizar la incomodidad producida en los pasajeros de los vehículos que

circulan a una velocidad adecuada, permitiendo el paso con una trayectoria curvada sin

remontar las ruedas; reducir el daño mecánico a los vehículos puesto que los vehículos no

tienen que sobrepasar el elemento; minimizar las demoras en los servicios de emergencia,

transporte colectivo y camiones, ya que todos estos vehículos podrían circular con una

trayectoria recta sin remontar las ruedas; y mejorar la seguridad vial por la moderación del

tráfico. Además, la uniformidad de velocidad de paso, evitando fuertes deceleraciones y

aceleraciones, produciría una mejora de las condiciones ambientales de la zona, con una

disminución del ruido, emisiones y consumo de carburante, en comparación con otros

dispositivos.

Tras la descripción del dispositivo, se realizó el diseño gráfico del speed kidney con el fin de

determinar los valores iniciales de las principales variables de diseño (García y Romero, 2009)



y el posible rango de variación de las mismas, siendo las variables más importantes en su

diseño la pendiente de la rampa de entrada, la pendiente de las rampas laterales, la ocupación,

la anchura y el radio.

A continuación comenzó el desarrollo tecnológico del dispositivo para evaluar y validar la

funcionalidad del moderador y la aceptación por parte de los usuarios. Dicho desarrollo

tecnológico se concretó en cuatro fases: prueba preliminar, implantación real en una calle del

campus universitario de la UPV, pruebas controladas en una pista de ensayos e implantación

en travesías en servicio. En las dos primeras pruebas se extrajeron resultados positivos, y se

confirmaron parte de las hipótesis de diseño, como el control de la velocidad desarrollada por

medio del radio o la mayor comodidad percibida en las trayectorias curvadas, respecto de las

rectas, para una misma velocidad de paso (García et al., 2011a). También se diseñó y

completó el proceso constructivo, y se hizo un estudio de percepción de la señalización

horizontal y vertical más adecuada. En la tercera fase del desarrollo tecnológico, se evaluó la

comodidad, funcionalidad y seguridad del speed kidney, en función de sus características

geométricas, tanto para vehículos ligeros como para camiones y motocicletas (García et al.,

2011b). Las pruebas controladas ofrecieron multitud de conclusiones. Entre las más

importantes, se encontró que el parámetro que define la velocidad elegida por los conductores

de vehículos ligeros depende de la trayectoria seguida. En el caso de trayectorias rectas, se

trata de la pendiente de la rampa de entrada, si la trayectoria es recta con las ruedas decaladas,

es la ocupación, mientras que en las trayectorias curvadas la velocidad es función del radio.

Además, se observó que la trayectoria curvada ofrece confort hasta un umbral de 40 km/h, a

partir del cual los conductores probablemente seguirían una trayectoria recta. Por otro lado, se

encontró que los motoristas no perciben riesgo alguno en ninguna de las posibles trayectorias

con las que pueden circular por el speed kidney, si bien es preferible sobrepasar el elemento

por el pasillo. En las pruebas con camiones se verificó que los elementos eran suficientemente

estrechos para que estos circulen cómodamente siguiendo una trayectoria recta, aunque con

cierta moderación de la velocidad.

Tras el desarrollo tecnológico del speed kidney se implementaron, por primera vez, siete

unidades en servicio en la ronda este de Almussafes (Valencia). Esta implantación se ha

enmarcado en el plan de moderación del tráfico de dicha ronda, diseñado por el GIIC y

ejecutado por la Consellería de Infraestructura, Territorio y Medio Ambiente de la Generalitat

Valenciana, administración titular de la vía.

2. OBJETIVOS

El objeto de la investigación es la evaluación en servicio del speed kidney en la ronda este de

Almussafes (Valencia). Por lo tanto, los objetivos de la presente investigación son la

corroboración o rechazo de las hipótesis de diseño del dispositivo. Para ello, se realiza la

caracterización de las trayectorias seguidas por los conductores, tanto de vehículos ligeros



como de vehículos pesados; el estudio de la velocidad de paso, deceleraciones y aceleraciones

sobre los speed kidney; y la evaluación ambiental del moderador a partir del análisis del nivel

de ruido, emisiones y consumo de carburante.

3. METODOLOGÍA

Con el fin de alcanzar los objetivos marcados, se han desarrollado cinco etapas: selección de

ubicación y características geométricas de las unidades de speed kidney; ejecución de las

medidas; toma de datos; reducción de datos y análisis de los resultados.

3.1 Selección de ubicación y características geométricas

En el proyecto de actuación de la ronda este de Almussafes se incluyeron siete unidades de

speed kidney, dispuestas en tres parejas y un elemento individual, entre otras actuaciones

como: retirada de tres de los cuatro pasos peatonales elevados; adaptación de las características

del paso elevado restante a la Instrucción vigente (Ministerio de Fomento, 2008); pintado en

rojo de la mediana existente; y dos roturas de alineaciones. En la Figura 2 se muestra la

localización de los speed kidney.

Pareja SK 1

Pareja SK 2

Pareja SK 3 SK individual

N

Figura 2 – Localización de las unidades de speed kidney en la ronda este de Almussafes

Las unidades de speed kidney se encuentran en la zona intermedia de la ronda. La localización

atiende a las necesidades de moderación del tráfico de la ronda, así como a los condicionantes

locales de la misma. La distancia con el elemento anterior y posterior de cada pareja de speed

kidney y el speed kidney individual, circulando en sentido sur-norte, se resumen en la Tabla 1.

Speed kidney Elemento anterior Elemento posterior

Tipo Distancia (m) Tipo Distancia (m)

Pareja 1 Paso elevado 122 Retranqueo 121

Pareja 2 Retranqueo 155 Speed kidney 70

Pareja 3 Speed kidney 70 Curva 200

Individual Curva 230 Glorieta 78



Tabla 1 – Distancia entre las unidades de speed kidney y otras actuaciones

Dada que la velocidad de diseño de la vía es de 50 km/h, se optó por speed kidney de radio

igual a 15 m, tanto en las parejas de speed kidney como en el elemento individual. Por su

parte, se planteó ocupación igual a 1,7 m para que el dispositivo no permitiera el paso directo

de los vehículos ligeros con una trayectoria recta sin remontar alguna de sus ruedas. Por otro

lado, la pendiente de entrada es de 11,5 % puesto que en las condiciones controladas de la

pista de ensayos proporcionó igual valoración de riesgo percibido que una pendiente superior,

del 14 %, pero con mejor resultado de comodidad, y una pendiente inferior hubiera resultado

excesivamente suave. La altura del dispositivo se mantuvo en 7,5 cm, acorde con las unidades

ejecutadas en la pista de ensayos, para poder ser percibido por los conductores pero sin generar

problemas para sobrepasarlo. Por último, las pruebas realizadas con motocicletas determinaron

que la anchura de meseta óptima era de 45 cm, para ser percibida por los motociclistas y

resultar más cómoda, sin decremento de la seguridad, luego la pendiente lateral es del 16,7 %.

Las características geométricas de las unidades de speed kidney se recogen en la Tabla 2.

Parámetro Parejas de SK SK individual

Radio (m) R 15 15

Altura (cm) h 7,5 7,5

Pendiente de entrada (%) ie 11,5 11,5

Pendiente lateral (%) il 16,7 16,7

Anchura (cm) A 135 135

Anchura meseta (cm) Am 45 45

Ocupación (cm) O 170 170

Separación interior (cm) Si 90 100

Separación exterior (cm) Sb 70 100

Anchura pasillo (cm) Ap 55 65

Anchura complementario en carril (cm) Ac/2 65 105

Tabla 2 – Características geométricas de las unidades de speed kidney

La anchura de carril disponible en las parejas de speed kidney era de 3,3 m. Debido a que era

insuficiente para que los vehículos pesados realizasen una trazada recta dentro del carril sin

remontar las ruedas por el resalte principal, se diseñó el acompasado de la línea de arcén. En

las tres parejas, la línea de arcén se trazó como una curva-contracurva entre los 10 m anteriores

y posteriores al speed kidney, de tal forma que en la parte convexa del dispositivo se dejara

una anchura libre de 0,7 m entre el resalte principal y el borde exterior de la pintura que

delimita el carril y el arcén. El radio de los arcos exteriores era de 170 m, mientras que el del

arco central era de 17 m, concéntrico con los arcos que definen la forma arriñonada del resalte

principal.

Con el fin de que la trayectoria curvada se desarrollase sin riesgo percibido de colisionar con



los vehículos aparcados en las bandas de aparcamiento laterales, se impidió el aparcamiento en

las inmediaciones del speed kidney, ejecutando un obstáculo en cada uno de los laterales de los

elementos. En concreto, se delimitaron zonas con balizas cilíndricas para imposibilitar el

aparcamiento, pintando la zona interior con pintura roja, o con la adecuación de un parterre

existente. En todo caso, la distancia libre entre la parte convexa del dispositivo y las balizas

cilíndricas era superior a 0,80 m para permitir el paso de vehículos de dos ruedas por la parte

exterior del dispositivo.

Figura 3 – Segunda pareja de speed kidney

Para la señalización horizontal del speed kidney se optó por la combinación de colores mejor

valorada en las pruebas llevadas a cabo en el campus de la UPV, al igual que para la señal

vertical indicativa, con la vista en planta de un speed kidney y la trazada seguida por las ruedas

de los vehículos. La señal indicativa se ha dispuesto a la altura del dispositivo, mientras que 25

m antes del mismo se ha colocado la señal de “peligro resalto”, obligatoria para los

moderadores del tráfico que suponen una variación en el alzado según la Instrucción del

Ministerio de Fomento (2008). En la Figura 3 se muestra la segunda pareja de speed kidney

implementada. Las actuaciones se ejecutaron entre marzo y mayo de 2011.

3.2 Toma de datos

La toma de datos para la evaluación de las medidas ejecutadas se realizó a finales de junio de

2011, con el fin de que los conductores hubieran tenido un periodo de adaptación a las

medidas suficiente para que el comportamiento fuera representativo de la nueva situación. Tras

dicho periodo de adaptación, se realizaron varias tomas de datos para caracterizar las

trayectorias seguidas por los conductores en los dispositivos, la dinámica sobre el speed

kidney, el nivel de ruido y el consumo de carburante y emisiones.

En primer lugar, se realizaron conteos manuales de las trayectorias seguidas por los

conductores por cuatro observadores, cada uno colocado en una pareja de speed kidney, y



apoyados por grabaciones de vídeo de 2 horas de duración en todos los dispositivos, entre las

10:00 y 12:00 horas de un día laborable. Las grabaciones se tomaron desde lugares ocultos

para los conductores, de tal forma que las cámaras no eran percibidas.

La caracterización de la operación del tráfico, de la dinámica del vehículo sobre el speed

kidney y de la evaluación de las emisiones y consumo de carburante se llevó cabo con una

prueba de seguimiento de vehículos con un vehículo instrumentalizado (García et al., 2012).

Dicho vehículo tenía instalado un GPS y un sistema inercial, que permite obtener la posición,

velocidad y aceleraciones en los tres ejes con una tasa de 10 Hz. El vehículo flotante recorría el

tramo adoptando los movimientos del vehículo que le precedía, de forma que si el vehículo

perseguido frenaba en un determinado punto, el persecutor repetía esta misma acción. Del

mismo modo, se circulaba a la misma velocidad que el vehículo al que se seguía y se intentaba

mantener constante la distancia de seguridad con este vehículo. Para alcanzar un nivel de

confianza del 95 % se necesitaban entre 28 y 13 recorridos mínimos para un error tolerable

específico de 2 y 4 km/h respectivamente. Se obtuvo una muestra de 30 vehículos ligeros en

flujo libre por sentido. Además, se obtuvo la evolución de velocidad de vehículos pesados, con

una muestra total de 12 camiones.

La metodología usada para la medición de ruido sobre el paso elevado y el speed kidney se

ajustó a la norma UNE-ISO 1996-2:2007 (Acústica- Descripción, medición y evaluación del

ruido ambiental, Parte 2: Determinación de los niveles de ruido ambiental) y a metodologías

empleadas en estudios similares, como los realizados por Abbott et al. (1995a; 1995b), Harris

et al. (1999), Bendtsen at al. (2001) y Mostaza (2009). Este procedimiento se basa en la

ubicación de dos micrófonos conectados a un sonómetro tipo 1. El sonómetro registra los

datos de ruido en dBA para ambos micrófonos de manera simultánea en un ordenador. El

primer micrófono se encontraba 40 metros antes del dispositivo moderador, con el fin de

determinar los niveles de ruido del vehículo a su velocidad en flujo libre, y el segundo

registraba el ruido del mismo vehículo en el paso sobre el dispositivo moderador. Esta

información se ampliaba con una segunda toma de datos sobre el mismo dispositivo pero esta

vez con un micrófono sobre el propio dispositivo moderador y otro a 10 metros delante del

mismo, con el fin de poder determinar los niveles de ruido en el momento de la aceleración.



Figura 4 - Esquema general de la toma de datos

Los datos de ruido se completaron con la clasificación de cada vehículo y con la medición de

su velocidad, empleando dos cámaras de video. La velocidad de paso de cada vehículo se

determinó en post-proceso por medio de las líneas de referencia marcadas en la vía. El

esquema general de la prueba es el de la Figura 4.

La toma de datos de ruido sobre el speed kidney caracterizó el paso de un total de 533

vehículos ligeros y 173 vehículos pesados.

3.3 Reducción de datos

La reducción de datos para la determinación de los porcentajes de reparto de las trayectorias

seguidas por los conductores consistió en el visionado de las grabaciones de 2 horas de

duración en las siete unidades de speed kidney. Se consideraron los siguientes tipos de

vehículo: utilitario; compacto; berlina media; berlina grande; SUV; monovolumen; furgoneta;

vehículo pesado rígido; vehículo pesado articulado y vehículos de dos ruedas. Las trayectorias

consideradas en la reducción de datos se catalogaron en función de las pruebas preliminares,

en las que se reconocieron las tres trayectorias básicas (A, B, y C), y otras trayectorias mezcla

de las anteriores (Figura 5).

El GPS y el sistema inercial, proporcionaban la posición del vehículo en cada instante. A partir

de estos datos, se obtuvieron los perfiles individuales de velocidad a lo largo de la ronda con

un software específico y eliminando los vehículos que no circulaban en condiciones de flujo

libre (Moreno et al., 2011). Por otro lado, mediante el visionado del vídeo grabado desde la

cámara interior, se identificaron los instantes de paso por los moderadores de paso, obteniendo

las aceleraciones de paso sobre las unidades de speed kidney.



A0 A AB B BC C

Figura 5 – Trayectorias tipo en Almussafes

En cuanto a la evaluación acústica, se ha calculado en primer lugar el nivel de presión sonora

Leq, que representa el nivel de presión sonora que habría sido producido por un ruido

constante con la misma energía que el ruido realmente percibido durante el mismo intervalo de

tiempo. Además, se han obtenido los niveles extremos máximos y mínimos (Lmax, Lmin) y los

percentiles de ruido de fondo L90 (superado el 90 % del tiempo de medida) y ruido

impulsional L10 (superado solo el 10% del tiempo total de medida), todos ellos medidos en

decibelios con ponderación A (dBA). Además, se han considerado también los valores

individuales de ruido de cada uno de los vehículos y la velocidad de paso asociada a los

mismos.

3.4. Estimación de consumo de carburante y emisiones

El modelo de estimación del consumo de carburante y emisiones utilizado para la realización

del análisis de impacto energético y ambiental fue el modelo microscópico VT-Micro,

desarrollado por el Centro de Movilidad Sostenible del Instituto Tecnológico de Transportes

de Virginia. El modelo VT-MICRO se desarrolló utilizando técnicas de regresión a partir de la

experimentación con numerosas combinaciones de los niveles de velocidad y aceleración para

construir un modelo de doble régimen (Ahn y Rakha, 2008; Ahn y Rakha, 2009).

La hipótesis principal para la aplicación del modelo fue considerar que todos los vehículos de

la muestra se correspondían con vehículos ligeros, correspondientes a modelos posteriores al

año 1996, con tamaño de motor inferior a los 3,2 litros y kilometraje por debajo de 80000 km

(tipología LDV3).

La entrada de datos del modelo consistió en: perfiles individuales de los vehículos en función

del tiempo de viaje (s), para la velocidad instantánea (km/h) y la aceleración instantánea

(km/h/s), obteniéndose tras su aplicación los perfiles individuales correspondientes al consumo



de carburante instantáneo (l/s) y emisiones instantáneas (g/s) de hidrocarburos (HC),

monóxido de carbono (CO), óxidos de nitrógeno (NOx) y dióxido de carbono (CO2). A partir

de ellos, se calcularon los valores totales acumulados de consumo (l) y emisiones (g) a lo largo

de todo el trayecto, así como las tasas medias de consumo de carburante (l/100 km) y

emisiones (g/km) de cada vehículo a lo largo del recorrido y para el conjunto de la muestra,

correspondiente al percentil 50 de los valores instantáneos calculados.

Por otro lado, se obtuvieron las emisiones y consumo de carburante producidas por cada

moderador del tráfico, considerando su área de influencia. Para determinar las áreas de

influencia de forma individualizada se analizaron gráficamente los perfiles de velocidad de

operación, de modo que el inicio de la zona de influencia es el punto de inflexión de la curva

de velocidades anterior al elemento moderador, produciéndose a partir de él un decremento de

la velocidad (Figura 6). Una vez superado el elemento moderador, se producía un incremento

de la velocidad de los vehículos, que finalizaba en el punto de inflexión donde la velocidad

comenzaba a disminuir por efecto del moderador siguiente. El área de influencia asignada a

cada moderador correspondió con la longitud de la travesía delimitada por dichos puntos de

inflexión, anterior y posterior al elemento moderador, correspondiendo con la máxima

amplitud del valle de distribución de velocidades. Se analizaron, además, el resto de perfiles

longitudinales correspondientes con velocidad del percentil 50 (km/h), aceleración (m/s2),

consumo de combustible (l/s) y las tasas de emisión de HC, CO, NOx y CO2 (g/s).

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200

Ve

loci

dad

(km

/h)

PK (m)

V85

V50

V85

V50

IDA

PASO 1SK 2 SK 1SK 3

Perfiles individuales

Moderador

A.I.: Área influencia

A.I. Paso ElevadoA.I. Speed Kidney

Figura 6– Determinación de las áreas de influencia de cada moderador

En los elementos moderadores de tipo paso elevado los puntos de inflexión característicos de

las áreas de influencia resultaron más acusados, permitiéndose su identificación de forma más

precisa. Sin embargo, en moderadores de tipo speed kidney los puntos de inflexión resultaron



más suavizados, por lo que además de la identificación gráfica se acotó el área de influencia a

valores comprendidos entre 100 y 130 metros, considerados como áreas usuales para

moderadores de tráfico en travesías.

Mediante las áreas de influencia, se calcularon las tasas de consumo (l/100km) y emisiones

(g/km) correspondientes al percentil 50 del conjunto de la muestra, para cada elemento

moderador de forma individualizada, en cada sentido de circulación.

4. ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS

4.1. Trayectoria

La muestra total de vehículos durante las dos horas de recuentos, en los siete dispositivos, fue

de 1083 vehículos, con un 15 % de vehículos pesados y un 85 % de vehículos ligeros. Si se

divide la muestra por segmentos, los resultados son: compacto (22 %), furgoneta (21 %),

utilitario (15 %), berlina media (15 %), monovolumen (6 %), SUV (3 %) y berlina grande (3

%). En los vehículos pesados, el reparto entre tipo de vehículo fue: rígidos (66 %) y camiones

articulados o tráiler (33 %).

En cuanto a las trayectorias desarrolladas, la trayectoria con mayor porcentaje es la curvada (33

%), mientras que un 28 % de los conductores siguen una trayectoria recta sin casi remontar las

ruedas. La tercera trayectoria con mayor representación es la intermedia entre ambas, con un

15 %. Se puede concluir, por tanto, que prácticamente el 50 % de los conductores siguen una

trayectoria curvada, ya sea limpia o remontando ligeramente las ruedas, mientras que la otra

mitad de los conductores siguen una trayectoria recta. La trayectoria A, a priori más incómoda

para los conductores por tener que remontar el resalte principal por la meseta, la desarrolla un

13 % de los conductores, mientras que un 9 % de los mismos sube ligeramente las ruedas por

la parte convexa del resalte principal. Por último, únicamente un 2 % de los conductores

observados remontó el resalte complementario, especialmente en el speed kidney individual,

donde no había peligro de invadir el sentido contrario de circulación por la mediana física

ejecutada en dicha sección. En la Figura 7 a se muestra el reparto de trayectorias.

(a) (b) (c)



Figura 7 – Reparto de trayectorias en los speed kidney: (a) todos los vehículos; (b)

camión articulado; (c) camión rígido

El mismo análisis se ha realizado para cada segmento de vehículo, concluyendo que los

vehículos con un mayor ancho de vía, como los monovolúmenes, furgonetas o berlinas

grandes, realizan mayoritariamente trayectorias rectas. En los restantes segmentos, la

trayectoria con mayor representatividad era la curvada. Destacar que los utilitarios y

todoterrenos presentan los mayores porcentajes de trayectoria recta con las ruedas derechas

remontando el resalte principal (A), con un 15 y 22 %, respectivamente.

En cuanto a los vehículos pesados, se esperaba que la gran mayoría siguieran una trayectoria

recta, puesto que la ocupación del dispositivo permite que hagan trayectoria recta sin remontar

ninguna de las ruedas. No obstante, el 53 % de los camiones articulados realizó una trayectoria

C, con un 12 % de camiones con la trayectoria intermedia curvada. Por último, entre los

camiones rígidos existe un mayor equilibrio entre los que realizan trayectorias rectas y

curvadas. En un 43 % de los casos, la trayectoria es C, mientras que el 39 % sigue la

trayectoria B.

4.2. Dinámica: velocidad y aceleración

En una primera evaluación de la velocidad sobre la ronda, se ha podido comprobar una gran

uniformidad en los perfiles de velocidad. En el caso de los speed kidney, se ha obtenido la

velocidad sobre los mismos en función de la trayectoria seguida por los conductores, tanto de

vehículos ligeros como de vehículos pesados (Tabla 3). Además, se ha observado que los

speed kidney moderan la velocidad, en lugar de reducirla puntualmente, puesto que la

reducción de velocidad producida por ellos es en todo caso inferior a 5 km/h.

En el caso de los vehículos ligeros, se puede observar cómo la velocidad con la trayectoria A

es inferior que con las otras dos trayectorias, siendo la trayectoria B la de mayor velocidad. Por

su parte, la trayectoria curvada (C) posee una velocidad intermedia. No obstante, la velocidad

es muy similar en todas las trayectorias, por lo que su elección por parte de los conductores

parece no estar relacionada con la velocidad de paso, sino más bien parece ser una elección

personal.

Vehículo Velocidad (km/h) Trayectoria

Todas A B C

Ligero

Media 39,4 38,2 40,7 39,2

Percentil 15 31,8 30,8 33,8 31,7

Percentil 50 39,7 37,8 39,9 39,7

Percentil 85 44,6 46,5 47,9 45,7

Pesado Media 36,5 - 36,1 37,6

Percentil 15 31,7 - 29,2 31,9



Percentil 50 36,2 - 35,1 37,6

Percentil 85 41,7 - 39,6 43,8

Tabla 3 – Velocidad en los speed kidney en función de la trayectoria

El análisis para los vehículos pesados se ha centrado en la trayectoria recta B y la trayectoria

curvada C, por no presentarse prácticamente el caso de trayectorias rectas remontando las

ruedas derechas. Se puede observar que la velocidad con la trayectoria curvada es ligeramente

superior a la velocidad con la trayectoria recta, con velocidad media entre 35 y 37 km/h, lo

cual puede explicar el considerable porcentaje de vehículos pesados que optan por una

trayectoria curvada, pese a poder desarrollar una trayectoria recta sin casi remontar las ruedas.

Según se observó, otra explicación es que al desarrollar una trayectoria curvada no le

remontaban ni las ruedas interiores de los ejes traseros.

En cuanto a las aceleraciones máximas sufridas por los conductores, se ha obtenido, para cada

una de las trayectorias curvadas (C o BC) la aceleración transversal máxima, mientras que

para las trayectorias rectas con las ruedas derechas remontando el resalte principal por la

meseta (A), la aceleración vertical máxima y mínima y después se ha calculado la diferencia. A

continuación, se han calculado los percentiles 15, 50 y 85 correspondientes a cada valor (Tabla

4).

Percentil Trayectoria curvada (C) Trayectoria recta (A)

Aceleración

transversal (g)

Velocidad de

paso (km/h)

Variación de aceleración

vertical (g)

Velocidad de

paso (km/h)

15 0,13 32,2 0,11 29,2

50 0,19 36,4 0,19 35,6

85 0,25 48,9 0,24 46,3

Tabla 4 – Aceleraciones máximas sobre los speed kidney

Como se puede observar, el percentil 85 de las aceleraciones transversales máximas sobre el

speed kidney con la trayectoria curvada es de 0,25 g. Dicho valor es inferior a la

recomendación de 0,3 g de la NHTSA (2006). Para la aceleración vertical, la normativa danesa

(2010) limita la aceleración vertical a 0,65 veces la aceleración de la gravedad a la velocidad

de diseño. Los valores obtenidos en las pruebas son notablemente inferiores a los indicados en

la norma, por lo que pueden considerarse cómodos para los conductores sobre un moderador

del tráfico que supone una variación en el alzado. Además, se observa que resultan valores

similares de aceleraciones verticales y horizontales para una misma velocidad de paso, lo que

puede explicar el reparto de trayectorias anterior.

4.3. Ruido

El nivel equivalente de ruido (Leq) general para la ronda este de Almussafes es de 70 dBA, el

ruido de fondo o L90, de 50 dBA y el ruido impulsional o L10, de 73 dBA, lo que muestra que



en la zona los niveles generales de ruido son bastante altos, puesto que un tren a 15 m de

distancia produce un ruido de aproximadamente 80 dBA. El elevado nivel de ruido se debe

principalmente al alto volumen de tráfico y al elevado porcentaje de vehículos pesados.

VALORES PROMEDIO EN dBA PARA TODOS LOS VEHÍCULOS

Tipo de vehículo 40 m antes Sobre el speed kidney 10 m después

Leq Lmin Lmax Leq Lmin Lmax Leq Lmin P Lmax E

Ligero 72,8 68,6 74,8 71,9 69,6 73,1 72,3 68,3 74,3

Pesado 80,2 75,8 82,2 79,3 75,8 81,9 80,7 76,1 82,7

Tabla 5 – Valores promedio de ruido en el speed kidney

El nivel promedio de Leq y Lmax de los vehículos ligeros sobre el dispositivo es 72 y 73 dBA

respectivamente, acorde con las estimaciones de Kragh et al. (2006), que estipula que los

vehículos ligeros a velocidad constante de 40 km/h, generan niveles de ruido en Leq cercanos a

72 dBA. Por otro lado, la reducción promedio de los niveles de ruido Leq y Lmax, con

respecto a los valores 40 metros antes del mismo, es solamente de 0 a 1,5 dBA, luego el

comportamiento de los niveles energéticos de ruido principales no varía significativamente a lo

largo del paso de vehículos ligeros. Es más, los niveles de ruido para los vehículos ligeros

están ligeramente por encima del nivel equivalente del entorno en el momento del paso sobre

speed kidney, pero sin diferencias significativas entre ellos. En consecuencia, se confirma que

para el speed kidney los niveles de ruido de vehículos ligeros se mantienen muy similares en

toda la maniobra, al contrario que en otros dispositivos donde se presentan picos de ruido por

las frenadas, impactos y aceleraciones bruscas, lo cual resulta más molesto que un nivel de

ruido constante.

Los niveles de ruido para los vehículos pesados sobre el speed kidney, al igual que sobre el

paso elevado, están 10 dBA por encima del nivel equivalente del entorno en todo momento y

hasta 30 dBA por encima del nivel de ruido de fondo de la zona (L90 ent), debido al propio

ruido que generan los camiones al circular. Los niveles de Leq son de 79,3 dBA para una

velocidad media de 35,3 km/h, inferior a los 83 dBA estimados por Kragh et al. (2006) para

vehículos pesados a velocidad constante de 35 km/h. Al igual que en los vehículos ligeros, el

comportamiento de los principales niveles energéticos de ruido no varía significativamente a lo

largo del paso por el moderador. Este comportamiento es notablemente distinto al de un paso

elevado, donde el nivel de ruido de los vehículos pesados aumenta en unos 3 dBA, debido al

ruido del motor o chasis del vehículo pesado al reducir de marcha y el golpe de los neumáticos

con el moderador.

En todos los casos el valor de Lmin de los vehículos pesados es superior al valor de Lmax de

los ligeros en maniobra de aproximación a los dispositivos moderadores, esto demuestra que la

presencia de vehículos pesados y el alto porcentaje de los mismos en la ronda de Almussafes



es el principal causante de los altos niveles de ruido en la misma. Además, el hecho de que no

existan aceleraciones bruscas, deceleraciones y frenadas puede hacer que el ruido sea menos

molesto ya que según Ellebjerg (2007), las aceleraciones y frenadas que se presenten

puntualmente en los elementos moderadores pueden incrementar el ruido general, los picos de

ruido o las molestias producidas por este.

4.4. Emisiones y consumo de carburante

En primer lugar, se ha realizado la evaluación energética y ambiental para el conjunto de la

travesía, tanto en la situación inicial como tras las actuaciones. El análisis muestra que la

sustitución de los pasos elevados existentes en la fase anterior por las actuaciones, reduce el

consumo de combustible en un 12 % respecto la situación inicial. Las emisiones de CO2 se

comportan de modo similar al consumo de combustible, reduciéndose un 12% respecto la

situación inicial. Las emisiones de HC, CO, NOx se reducen un 8 %, 9 % y 10 %,

respectivamente, respecto la situación inicial (Tabla 6).

Por tanto, la implantación de speed kidney en sustitución de pasos elevados supone un impacto

positivo a nivel global de la travesía sobre el consumo de combustible y las tasas de emisiones

de los vehículos.

ESCENARIO CONSUMO

COMBUSTIBLE (l/100km) HC (g/s) CO (g/s) NOx (g/s) CO2 (g/s)

Situación inicial 9,58 0,021 0,495 0,067 223,43

Situación actual 8,48 0,020 0,450 0,060 197,45

Variación -11,6 % -8,0 % -9,2 % -9,6 % -11,6 %

Tabla 6 – Evaluación impacto energético y ambiental fases anterior y posterior

Se han analizando de forma individualizada los efectos de cada moderador tras las actuaciones,

obteniendo valores del percentil 50 de cada variable para cada tipología de moderador. Para

ello se han descartado los valores del speed kidney individual, por situarse en el límite de la

ronda, con un área de influencia incompleta. En dicho análisis se observa que la tasa de

consumo de carburante del speed kidney resulta un 11 % menor que la del paso elevado.

Igualmente, las tasa de emisión de HC, CO, NOx y CO2 resultan un 9 %, 9 %, 16 % y 12 %

menores, respectivamente, en el speed kidney respecto al paso elevado (Tabla 7).

TIPO MODERADOR

Tasas de consumo y emisiones

Consumo

(g/100km)

HC

(g/km)

CO

(g/km)

NOx

(g/km)

CO2

(g/km)

Paso elevado 10,31 0,0223 0,509 0,072 240,73

Speed kidney 9,14 0,0203 0,463 0,061 212,92

Δ speed kidney-paso elevado -11,3 % -9,0 % -9,1 % -15,8 % -11,6 %

Tabla 7 – Evaluación impacto energético y ambiental elementos moderadores



Del análisis realizado se concluye que, dado que el speed kidney induce una moderación de la

velocidad más progresiva, produce un impacto energético y ambiental considerablemente

menor que el paso de peatones elevado, cuya reducción de la velocidad a través de un cambio

de rasante resulta más brusca y deviene en un aumento del consumo de carburante y de las

emisiones asociadas.

5. CONCLUSIONES

Tras el desarrollo tecnológico del speed kidney, se han implementado siete unidades en la

ronda este de Almussafes (Valencia), dentro del plan de moderación del tráfico de dicha ronda,

con el fin de mejorar la calidad de la operación del tráfico y la seguridad vial de la misma.

El objeto de la investigación ha sido la evaluación en servicio del speed kidney. Para ello, se

han caracterizado las trayectorias seguidas por los conductores, la dinámica de paso sobre el

dispositivo y se ha llevado a cabo la evaluación energética y ambiental por medio del estudio

del nivel de ruido, emisiones y consumo de carburante.

En las unidades en servicio, se ha estudiado el reparto de trayectorias al sobrepasar el speed

kidney, encontrando que la mitad de conductores adopta una trayectoria curvada, mientras que

en las trayectorias rectas, los conductores prefieren continuar recto con las ruedas del vehículo

decaladas en el resalte principal, especialmente en los vehículos con mayor ancho de vía, como

furgonetas y berlinas grandes. Sorprendentemente, los vehículos pesados también desarrollan

trayectorias curvadas, pese a que es posible su paso directo con una trayectoria recta

únicamente remontando ligeramente las ruedas interiores traseras.

En cuanto a la dinámica sobre los speed kidney, se ha obtenido una velocidad media de paso

de 39 km/h en vehículos ligeros y 36 km/h en camiones, mientras que la velocidad de

operación es de 46 y 41 km/h, respectivamente. Se han observado ligeras diferencias de

velocidad entre las distintas trayectorias, siendo la trayectoria recta remontando las ruedas por

la meseta central la de menor velocidad. Adicionalmente, se han evaluado las aceleraciones

máximas sobre el dispositivo, resultando en todo caso valores cómodos y dentro de las

exigencias establecidas en normativas internacionales.

Por otro lado, la reducción puntual de velocidad ante el speed kidney es inferior a 5 km/h, por

lo que se confirma que el dispositivo modera la velocidad en vez de reducirla puntualmente.

Asociado a la gran uniformidad de la velocidad de paso sobre el speed kidney, se encuentra

una evaluación energética y ambiental favorable, con menores emisiones y consumos de

carburante, entre un 9 y 16 %, en comparación con los pasos de peatones elevados

convencionales. Además, se produce un menor nivel de variación de ruido en el entorno del

dispositivo en comparación con los pasos elevados, tanto en vehículos ligeros como en

vehículos pesados. La propia variación suele resultar más molesta que un ruido constante.



Además, debido principalmente a que los vehículos pesados no se ven forzados a reducir de

marcha para circular sobre el speed kidney, el nivel de ruido general es inferior.

Con los resultados obtenidos, se ha demostrado el cumplimiento de los objetivos del speed

kidney y se han verificado sus hipótesis de diseño. En consecuencia, se puede determinar el

diseño más adecuado del dispositivo para su implantación en vías en servicio, garantizando no

sólo su funcionalidad, sino también la seguridad de todos los usuarios. Por tanto, el speed

kidney se encuentra totalmente desarrollado y en condiciones adecuadas de funcionalidad y

seguridad para ser construido y puesto en servicio en cualquier vía pública que requiera

moderación del tráfico, suponiendo además una solución más sostenible.

6. AGRADECIMIENTOS

El desarrollo de este trabajo se ha enmarcado dentro del proyecto de investigación

MODETRA, “Metodología para el diseño e implantación de sistemas de moderación de

tráfico”, subvencionado por el CEDEX (PT-2007-052-23IAPM) El proceso constructivo se ha

diseñado y perfeccionado gracias a la colaboración de la empresa PAVASAL E.C. También ha

colaborado la Consellería de Infraestructuras, Territorio y Medio Ambiente de la Generalitat

Valenciana.

7. REFERENCIAS

AHN, K., y RAKHA, H. (2008). Energy and Environmental Effects of Traffic Calming

Measures. 87th Annual Meeting of the Transportation Research Board Washington, D.C.

AHN, K., y RAKHA, H. (2009). A field evaluation case study of the environmental and energy

impacts of traffic calming. Transportation Research Part D; 16 (16), pp. 414-424.

EWING, R. (1999). Traffic Calming State of Practice. Institute of Transportation Engineers,

Washington, D.C.

EWING, R., y BROWN, S (2010). U.S. Traffic Calming Manual. American Planning

Association, Chicago.

DEPARTMENT FOR TRANSPORT- (1994). Fire and Ambulance Services traffic calming: a

code of practice. Traffic Advisory Leaflet 3/94. London.

DEPARTMENT FOR TRANSPORT- (2007). Emergency services traffic calming schemes: a

code of practice. Traffic Advisory Leaflet 1/07. London.

GARCÍA, A. y ROMERO, M.A. (2009). Speed Kidney, un Nuevo Dispositivo Moderador de

Velocidad: Descripción y Desarrollo Geométrico. RUTAS 134; pp. 13-19.

GARCÍA, A., MORENO, A.T., y ROMERO, M.A. (2011a). Development and Validation of

Speed Kidney, a New Traffic-Calming Device. Transportation Research Record 2223; pp. 43-

53.

GARCÍA, A., ROMERO, M.A. y MORENO, A.T. (2011b). Desarrollo tecnológico de un

nuevo moderador de tráfico: Speed Kidney. Carreteras 178; pp. 18-29.



GARCÍA, A., LLORCA, C., MORENO, A.T., y PEREZ, A.M. (2012). Diseño y aplicaciones

de un vehículo instrumentalizado: observación de maniobras de adelantamiento. RUTAS 148;

pp. 2-10.

KNAPP, K. (2000). Traffic Calming Basics. Civil Engineering - ASCE; 70 (1), pp. 46-49.

LONDON BUS PRIORITY TEAM (2005). Traffic Calming Measures for Bus Routes,

technical advice note BP2/05. Londres.

MINISTERIO DE FOMENTO (2008). Instrucción Técnica para la Instalación de Reductores

de Velocidad y Bandas Transversales de Alerta en Carreteras de la Red de Carreteras del

Estado. Madrid.

MORENO, A.T., GARCÍA, A., y ROMERO, M.A. (2011). Speed Table Evaluation and Speed

Modeling for Low-Volume Crosstown Roads. Transportation Research Record 2203; pp. 85-

93.

NHTSA. (2006). The pneumatic tire. DOT HS 810 561.

SANZ, A. (2008). Calmar el Tráfico. Ministerio de Interior, Madrid.

TRANSPORTATION ASSOCIATION OF CANADA. (1998). Canadian Guide to

Neighborhood Traffic Calming. Ottawa.

VEJDIREKTORATET. (2010). Katalog over typegodkendte bump. Dinamarca.

Evaluación en servicio del moderador de velocidad speed kidney · Sin embargo, la mayoría de...

Documents

Transcript of Evaluación en servicio del moderador de velocidad speed kidney · Sin embargo, la mayoría de...