Design Consistency Index for Two-lane Roads based on Continuous Speed Profiles

Abstract

It is well known that road accidents tend to be more frequent in locations where a sudden change in road characteristics violates the driver's expectations. Most methods used to assess the design consistency are based on simplified speed profiles that give a coarse description of the vehicle dynamics along the road. This paper presents a new approach to quantify the road design consistency, based on continuous operating speed profiles. These profiles are based on the Gipps’ car-following equations, adapted to simulate the driver behaviour in the vicinity of horizontal curves under free-flow conditions. A methodology to calibrate and validate the Gipps’ behavioural parameters from field data is presented and applied to predict the speed profiles of three drivers for a set of rural road segments. The calibration is based on trajectory data collected with an instrumented vehicle and it follows an automated procedure that aims to minimize the differences between the predicted and observed speed profiles. The new consistency index is based on the deceleration distances and it allows to overcome some limitations of the existing methods.

Verifica-se que os acidentes rodoviários tendem a ser mais frequentes em locais onde uma mudança abrupta nas características da estrada viola as expectativas naturais do condutor. A maioria dos métodos utilizados para avaliar a homogeneidade do traçado é baseada em perfis de velocidades simplistas que fornecem uma descrição rudimentar da dinâmica do veículo ao longo da estrada. Este artigo apresenta uma nova abordagem para avaliar a homogeneidade do traçado, com base em perfis de velocidades contínuos. Esses perfis baseiam-se no modelo de car-following de Gipps, adaptado para simular o comportamento do condutor na aproximação de curvas horizontais em regime livre de circulação. A metodologia usada para calibrar e validar os parâmetros comportamentais do modelo de Gipps a partir de dados de campo é apresentada e aplicada para avaliar os perfis de velocidades de três condutores em vários segmentos de uma estrada interurbana. A calibração tem por base as características geométricas obtidas com recurso a um veículo instrumentado e segue um procedimento automatizado que visa minimizar as diferenças entre os perfis de velocidades simulados e observados. O indicador de homogeneidade é baseado nas distâncias de desaceleração, permitindo ultrapassar algumas das limitações dos métodos existentes.