Sight distance analysis of urban intersections using geospatial technologies

Resumen

La distancia de visibilidad es un factor clave en la seguridad vial y, por tanto, en el diseño geométrico de carreteras. La estimación de la visibilidad disponible en carreteras existentes es necesaria para asegurar que los conductores cuenten con suficiente información para llevar a cabo maniobras requeridas para la conducción. Por otro lado, es necesario que tanto aquellos usuarios que transitan por la calzada como aquellos que utilizan las vías ciclistas y aceras puedan contar con una buena visibilidad mutua en lugares donde converjan maniobras conflictivas. La estimación de distancias de visibilidad, durante la fase de explotación, puede llevarse a cabo in situ o fuera del campo, utilizando de modelos digitales. La tendencia actual en investigación es la propuesta de mediciones fuera del campo. Por ello, los conjuntos de datos provenientes de distintas tecnologías geoespaciales, específicamente sistemas LiDAR o fotogramétricos, tienen gran presencia en publicaciones actuales. Estas contribuciones se enfocan en la evaluación del entorno viario tal como es, tratando fundamentalmente la detección de obstrucciones. Por otro lado, las metodologías existentes están eminentemente orientadas a la evaluación de las visibilidades disponibles para las maniobras de parada, adelantamiento, e intersección en la calzada y considerando únicamente al conductor como observador principal. Esta tesis presenta una metodología para la evaluación de las distancias de visibilidad requeridas en intersecciones. El trabajo se centra en las intersecciones urbanas, dada la afluencia de usuarios vulnerables en estos entornos. A esto se le suma la gran cantidad de elementos en sus márgenes, con sus respectivos impactos en la visibilidad. Se han empleado datos obtenidos mediante sistemas de mapeado con sensores LiDAR y herramientas para el cálculo de la visibilidad desarrolladas en sistemas de información geográfica. Se han analizado 3 tramos de carretera y 6 intersecciones de diferente tipología. En primer lugar, se identificaron las tareas necesarias para obtener modelos digitales que representen el entorno viario de forma fidedigna a partir de datos LiDAR. Dado que estos datos requieren de múltiples procesamientos, se examinaron distintos programas informáticos de tratamiento de datos LiDAR y su idoneidad para llevar a cabo las tareas necesarias para modelar la vía. Entre una totalidad de 21 programas preliminarmente considerados, 7 fueron examinados en detalle. Estos últimos se evaluaron empleando criterios definidos por la organización internacional de estandarización (ISO) para medir la calidad en uso de los softwares. El programa de modelado digital MDTopX resultó con mayor idoneidad para el fin ya que, entre otras cosas, facilitaba la extracción automatizada de potenciales obstrucciones del entorno viario como objetos 3D. A continuación, se emplearon dos sistemas móviles y un sistema estático para la adquisición de los datos espaciales de una selección de intersecciones urbanas. Seguido se evaluaron las visibilidades requeridas en dichas intersecciones considerando las trayectorias no sólo de los conductores, sino también de ciclistas, usuarios de vehículos de movilidad personal y peatones. Para ello se desarrolló una herramienta de procesamiento geoespacial que considera las trayectorias de dos usuarios distintos a la hora de estimar la visibilidad de cruce. Esta herramienta permite designar uno o dos usuarios como observadores principales. Los resultados evidenciaron que pequeños cambios en la ubicación de los observadores en la calzada resultan en diferencias significativas en la visibilidad. Por otro lado, algunas obstrucciones impedían que los peatones pudieran ver vehículos acercándose a los cruces peatonales. Por ello, se ha propuesto la creación de escenarios, o alteraciones de la realidad, en las que se elimina, modifica o reemplaza el elemento que obstruye la visibilidad. Después de modificar este elemento, se puede repetir la evaluación y comparar estos resultados con la visibilidad disponible en el escenario real. Distintas comparaciones llevadas a cabo entre escenarios reales y propuestos (simulados) arrojaron visibilidades estadísticamente diferentes. Finalmente, se realizó un estudio del efecto de los distintos factores incluidos en la estimación de visibilidad disponible. Factores como la altura del ojo del observador y su posición en el carril, el tipo de intersección evaluada y el tipo de sistema LiDAR empleado, fueron comparados utilizando diseños factoriales completos con repetición. Las variables consideradas resultaron estadísticamente significativas.