FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL TESIS MÉTODO ALTERNATIVO PARA EL ANÁLISIS DE LA SEGURIDAD VIAL EN INTERSECCIONES DE ALTO RIESGO EN ACCIDENTABILIDAD EN LA CIUDAD DEL CUSCO. Presentado por. Bach. Gohid Castro Jordan Para optar el Título Profesional de Ingeniero Civil Asesor. Mgt. Ing. Miguel Alfredo Flores Dueñas CUSCO – PERÚ 2021 Dedicatoria A mi madre Hilda Jordán Baca, por su gran apoyo en mi formación personal y profesional, por el gran ejemplo de persona y perseverancia en la vida. Agradecimientos A la Universidad Andina del Cusco, a mis docentes de la Escuela Profesional de Ingeniería Civil, que contribuyeron en mi formación profesional. A mi asesor Msc. Ing Miguel Alfredo Flores Dueñas, por el apoyo que siempre me brindó en esta investigación. i Resumen A partir del año 2013, la ciudad del cusco presenta un incremento de accidentes de tránsito en la red vial urbana, debido al incremento del parque automotor, deficiencias en el diseño geométrico, deterioro y falta de mantenimiento de la vía. Debido a esta problemática es necesario determinar una herramienta de seguridad vial y su correcta implementación en el ámbito urbano. Esta investigación está enfocada en el análisis de la seguridad vial en intersecciones de alto riesgo en accidentabilidad en la ciudad del Cusco, aplicando una metodología alternativa que es la combinación del análisis de conflictos entre vehículos y el método de análisis de componentes principales. El objetivo de la tesis es establecer un método alternativo que permita cuantificar la accidentalidad de una intersección mediante la obtención de una variable respuesta que es el índice de riesgo. El desarrollo experimental se realizó mediante estudios de campo, donde se seleccionaron por conveniencia 6 intersecciones urbanas en forma de T y Cruz (+) donde se obtuvieron las variables que caracterizan los conflictos entre vehículos, los cuales son: distancia de frenado, velocidad de aceleración, tiempo hasta la colisión, tiempo posterior a la invasión y tiempo de evasión. Se concluyó que los valores altos en el índice de riesgo representan mayor riesgo de que un conflicto termine en accidente, por lo que el rol de signos en cada variable es relevante. Dentro de este índice se tiene a la variable velocidad de aceleración con signo negativo, lo que demuestra una situación real de un conflicto, pues a mayor velocidad, es mayor la probabilidad de que exista una colisión en el conflicto estudiado. Los índices de riesgo obtenidos se encuentran entre el intervalo de 40.94 y 63.91, estos representan riesgos medianos de accidentalidad en las intersecciones estudiadas; además se ha determinado que las 2 intersecciones semaforizadas son menos riesgosas en comparación a las 4 intersecciones no semaforizadas, debido a que generalmente una intersección no semaforizada presenta menor volumen de vehículos que una intersección semaforizada. Finalmente, es necesario mencionar que la metodología presentada en la investigación no es muy conocida en el Perú, por tanto, debería ser implementada para el análisis de la seguridad vial en áreas urbanas por las autoridades competentes. Palabras clave: índice de riesgo, accidentalidad, seguridad vial, método alternativo. ii Abstract After 2013 Cusco city presents an increase of the traffic accidents in the urban vial network, due to the increment of the automotive stock, deficiencies in the geometric design, deterioration, and lack of maintenance of the network. A tool for the vial security of necessary to address this problem by implementing it in the urban sector. This study focus in the analysis of the vial security of high risk intersections in Cusco city applying an alternative methodology which is a combination of conflict analysis and principal component analysis This thesis aims at establishing an alternative method which permit to quantify the accident rate of an intersections by obtaining a response variable, the risk index. The experimental development was made through field studies, by convenience urban intersections with T and cross (+) shape were selected for the characterization of the conflicts. The variables selected were the braking distance, velocity of acceleration, time to collision, time posterior to invasion and time of evasion. It was concluded that high values of the risk index represent a higher risk that a conflict becomes an accident, thus the role of the sign in each variable is relevant. Velocity of acceleration has a negative sign in the risk index formula, since higher is the velocity, higher the probability that exist a collision in the studies conflict. The risk index obtained is between 10.94 and 63.91, these represent medium risk of accident in the two instrumented intersections. In addition, it was determined that the risk of these two intersections is smaller than the risk of the other four intersections. This is due to the fact that non-instrumented shows a smaller volume of traffic that instrumented intersections. Finally, it should be said that the methodology presented in this study has not been employed previously in Peru. Then, further research should be implemented by authorities in urban areas. Keywords: risk index, accident rate, vial security, alternative method iii Introducción La ciudad del Cusco, por ser parte de un país en vías de desarrollo, debe asumir estrategias necesarias para la prevención de accidentes de tránsito. De acuerdo a estadísticas de la organización mundial de la salud (OMS), esta organización estima que para el 2030 la causa de muertes por accidentes de tránsito podría situarse en una quinta posición, este escenario se demuestra de acuerdo a las estadísticas de la PNP al 2019 en el Perú. Conocemos por intersecciones al encuentro de dos o más vías con interacción de sus usuarios, estos generando diferentes conflictos con naturaleza propia lo que conlleva a los accidentes a diferente escala generando diferentes consecuencias. Las intersecciones urbanas, generalmente son más peligrosas debido a la presencia de más vehículos y personas. La presente tesis se realizó con el objetivo de establecer un método alternativo que permita cuantificar la accidentalidad de las intersecciones mediante la obtención de una variable respuesta que es el índice de riesgo de accidentalidad de una intersección urbana. El modo tradicional de estimar el nivel de seguridad según las normas técnicas que tenemos en el país, es mediante el registro de ocurrencia de accidentes de tráfico con una data de 3 años a más. Por tanto, la evaluación de la seguridad vial por este método dificulta tomar decisiones inmediatas. La metodología utilizada en la tesis es descriptiva y se da de la combinación del método de análisis de componentes principales y la técnica de análisis de conflictos entre vehículos, donde se analizará los elementos del sistema viario en intersecciones de la ciudad del Cusco. De acuerdo al actual modelo de sociedad, se determinó metodologías aplicadas vigentes que son, el estado actual del escenario vial, presencia y estado actual de la señalización vial, conflictos de tráfico, criterios para la identificación de una situación de conflicto, metodologías estadísticas de análisis multivariante, análisis de componentes principales y la determinación de la medida alternativa de riesgo en accidentalidad. La tesis corresponde a la obtención de una metodología que brinde resultados rápidos, confiables y de bajo coste para cuantificar la seguridad vial en intersecciones urbanas; para luego ser puesta a disposición de autoridades competentes en la prevención de accidentes de tráfico. iv Índice Dedicatoria .................................................................................................................................. i Agradecimientos .......................................................................................................................... i Resumen ...................................................................................................................................... ii Abstract ..................................................................................................................................... iii Introducción .............................................................................................................................. iv Índice de figuras ......................................................................................................................... x CAPITULO I: PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ........................................................ 1 1.1. Identificación del Problema ............................................................................. 1 1.1.1. Descripción del Problema ................................................................................. 1 1.1.2. Formulación interrogativa del problema ........................................................ 2 1.1.2.1. Formulación interrogativa del problema general................................................. 2 1.1.2.2. Formulación interrogativa de los problemas específicos ..................................... 2 1.2. Justificación e importancia de la investigación ............................................... 2 1.2.1. Justificación técnica .......................................................................................... 2 1.2.2. Justificación social ............................................................................................ 3 1.2.3. Justificación por viabilidad .............................................................................. 3 1.2.4. Justificación por relevancia.............................................................................. 3 1.3. Limitaciones de la Investigación ...................................................................... 3 1.4. Objetivo de la Investigación ............................................................................. 4 1.4.1. Objetivo General ............................................................................................... 4 1.4.2. Objetivos Específicos ........................................................................................ 4 CAPITULO II: MARCO TEÓRICO ....................................................................................... 5 2.1. Antecedentes de la tesis .................................................................................... 5 2.1.1. Antecedentes a nivel nacional .......................................................................... 5 2.1.2. Antecedentes a nivel inter nacional ................................................................. 7 2.2. Aspectos Teóricos Pertinentes .......................................................................... 9 2.2.1. Planeamiento de Tráfico ................................................................................... 9 2.2.2. Redes Viarias ................................................................................................... 11 2.2.2.1. Redes Viarias Urbanas ...................................................................................... 11 2.2.2.2. Accidentalidad en la ciudad del cusco .............................................................. 12 v 2.2.3. Accidentes de Tráfico en Intersecciones ........................................................ 14 2.2.3.1. Factor Humano ................................................................................................. 15 2.2.3.2. Influencia del Vehículo. .................................................................................... 16 2.2.3.3. Influencias de las condiciones de circulación. .................................................. 17 2.2.3.3.1. Velocidad de Circulación. ................................................................................. 17 2.2.3.4. Infraestructura. .................................................................................................. 19 2.2.3.4.1. Limitaciones de los accesos y separación de los sentidos de circulación. ......... 19 2.2.3.4.2. Sección transversal ........................................................................................... 21 2.2.3.4.3. Trazado en Planta y Alzado .............................................................................. 21 2.2.3.4.4. Estado del pavimento ........................................................................................ 21 2.2.4. Técnicas de análisis multivariante. ................................................................ 21 2.2.4.1. Valores y vectores propios. ............................................................................... 22 2.2.4.2. Descripción de datos multivariantes. ................................................................ 23 2.2.4.2.1. Tipos de variables ............................................................................................. 23 2.2.4.2.2. Matriz de datos ................................................................................................. 23 2.2.4.2.3. Matriz de varianzas y covarianzas .................................................................... 24 2.2.4.2.4. Matriz de correlación ........................................................................................ 24 2.2.4.3. Análisis de componentes principales (ACP). .................................................... 25 2.2.4.3.1. Calculo de los componentes .............................................................................. 26 2.2.4.3.2. Propiedades de las componentes ....................................................................... 27 2.2.4.3.3. Selección del número de componentes ............................................................. 28 2.2.5. Técnica de los conflictos de tráfico. ............................................................... 29 2.2.5.1. Definición de los conflictos en intersecciones. ................................................. 30 2.2.5.1.1. Tipologías de conflicto de tráfico en intersecciones.......................................... 33 2.2.5.1.2. Definición de línea y punto de conflicto en una intersección ............................ 40 2.2.6. Metodología para el análisis de conflictos de tráfico, a través del cálculo de medidas alternativas de seguridad................................................................. 42 2.2.6.1. Elección de las medidas alternativas de seguridad vial. .................................... 42 2.2.6.2. Procedimiento para el registro de datos en campo. ........................................... 43 2.2.6.2.1. Acondicionamiento de la intersección. ............................................................. 44 2.2.6.2.2. Criterio para la identificación de una situación de conflicto. ............................ 46 2.2.6.3. Procedimiento para el cálculo de las medidas alternativas de seguridad vial, utilizando el registro de datos de campo. .......................................................... 48 2.2.7. Metodología estadística para el análisis de las variables características de los conflictos de tráfico. .................................................................................. 52 2.2.7.1. Procedimiento general para la construcción del modelo de clasificación cuantitativo del riesgo. ...................................................................................... 52 vi 2.2.8. Procedimiento general para el registro de datos en campo ......................... 54 2.2.9. Medida indirecta o alternativa del riesgo de accidentalidad ....................... 56 2.2.9.1. La experiencia europea ..................................................................................... 58 2.2.9.2. La experiencia en américa del norte .................................................................. 59 2.3. Hipótesis .......................................................................................................... 60 2.3.1. Hipótesis General ............................................................................................ 60 2.3.2. Sub Hipótesis ................................................................................................... 60 2.4. Definición de Variables................................................................................... 60 2.4.1. Variables Independientes ............................................................................... 60 2.4.2. Variables Dependientes .................................................................................. 62 2.4.3. Cuadro de operacionalización de variables .................................................. 62 Capitulo III: Metodología ........................................................................................................ 64 3.1. Metodología de la investigación ..................................................................... 64 3.2. Diseño de la investigación ............................................................................... 65 3.2.1. Diseño metodológico ....................................................................................... 65 3.2.2. Diseño de Ingeniería ....................................................................................... 65 3.3. Población y Muestra ....................................................................................... 66 3.3.1. Población ......................................................................................................... 66 3.3.1.1. Descripción de la población .............................................................................. 66 3.3.1.2. Cuantificación de la población. ......................................................................... 66 3.3.2. Muestra ............................................................................................................ 66 3.3.2.1. Descripción de la muestra ................................................................................. 66 3.3.2.2. Cuantificación de la muestra ............................................................................. 66 3.3.2.3. Método de muestreo.......................................................................................... 67 3.3.2.4. Criterio de evaluación de muestra ..................................................................... 67 3.3.3. Criterios de Inclusión ..................................................................................... 67 3.4. Instrumentos ................................................................................................... 68 3.4.1. Instrumentos metodológicos........................................................................... 68 3.4.1.1. Formato de Recolección de Datos en Campo.................................................... 68 3.4.1.2. Formato de Registro de Tiempo de Grabación. ................................................. 69 3.4.1.3. Formato de Análisis de las Grabaciones de Video. ........................................... 69 3.4.1.4. Formato de Tabulación de Mediciones Calculadas ........................................... 70 3.4.2. Instrumentos de Ingeniería. ........................................................................... 70 3.5. Recolección de Datos en Campo. ................................................................... 72 3.5.1. Identificación de los Conflictos de Tráfico y cálculo de las mediciones alternativas de seguridad .................................................................................................... 82 vii 3.6. Procedimiento de análisis de datos ................................................................ 91 3.6.1. Tabulación del método alternativo calculado. .............................................. 91 3.6.2. Determinación de la matriz de correlación. .................................................. 94 3.6.3. Análisis de componentes principales. ............................................................ 96 3.6.4. Índice de Riesgo de las intersecciones............................................................ 97 3.6.5. Aplicación del índice de riesgo en una intersección modelo – Intersección 01 Av. Grau con Av. Antonio Lorena ................................................................................ 99 Capitulo IV: Resultados......................................................................................................... 106 Capítulo V: Discusión. ........................................................................................................... 109 GLOSARIO ............................................................................................................................ 113 Conclusiones ........................................................................................................................... 115 Recomendaciones ................................................................................................................... 116 Referencias ............................................................................................................................. 117 Índice de tablas Tabla No: 1 Accidentes de tránsito por año según departamentos, periodo 2011 – 2019. .......... 12 Tabla No: 2 Reducción o aumento del porcentaje de los accidentes mortales ocurridos en Suecia, Suiza y Estados Unidos, debido a los cambios de límites de velocidad. ........................ 17 Tabla No: 3 Influencia del grado de limitación de accesos en los índices de peligrosidad y mortalidad. ................................................................................................................................. 20 Tabla No: 4 Cuadro de operacionalización de variables............................................................. 62 Tabla No: 5 matriz de consistencia ............................................................................................ 63 Tabla No: 6 Formato de Recolección de Datos en Campo ......................................................... 68 Tabla No: 7 Formato de Registro de Tiempo de Grabación. ...................................................... 69 Tabla No: 8 Formato de Análisis de las Grabaciones de Video. ................................................. 69 Tabla No: 9 Formato de Tabulación de Mediciones Calculadas ................................................ 70 Tabla No: 10 Recolección de Datos en Campo de la Intersección Av. Grau – Av. Antonio Lorena. ....................................................................................................................................... 76 Tabla No: 11 Recolección de Datos en Campo de la Intersección Prol. Av. Grau – Av. Agustín Gamarra. .................................................................................................................................... 77 Tabla No: 12 Recolección de Datos en Campo de la Intersección Av. Collasuyo – Av. Argentina ................................................................................................................................................... 77 viii Tabla No: 13 Recolección de Datos en Campo de la Intersección Av. Tomas Tuyro Tupa – Av. Cusco ......................................................................................................................................... 78 Tabla No: 14 Recolección de Datos en Campo de la Intersección Av. Alemania Federal – Av. Cusco ......................................................................................................................................... 78 Tabla No: 15 Recolección de Datos en Campo de la Intersección Av. Circunvalación – Prol. Av. De la Cultura. ............................................................................................................................. 79 Tabla No: 16 Registro de Tiempo de Grabación de la Intersección Av. Grau – Av. Antonio Lorena. ....................................................................................................................................... 79 Tabla No: 17 Registro de Tiempo de Grabación de la Intersección Prol. Av. Grau – Av. Agustín Gamarra. .................................................................................................................................... 80 Tabla No: 18 Registro de Tiempo de Grabación de la Intersección Av. Collasuyo – Av. Argentina ................................................................................................................................... 80 Tabla No: 19 Registro de Tiempo de Grabación de la Intersección Av. Tomas Tuyro Tupa – Av. Cusco ......................................................................................................................................... 81 Tabla No: 20 Registro de Tiempo de Grabación de la Intersección Av. Alemania Federal – Av. Cusco ......................................................................................................................................... 81 Tabla No: 21 Registro de Tiempo de Grabación de la Intersección Av. Circunvalación – Prol. Av. De la Cultura. ...................................................................................................................... 82 Tabla No: 22 Análisis de Grabaciones por cada conflicto encontrado en una Intersección ........ 89 Tabla No: 23 matriz de datos – intersección 1............................................................................ 91 Tabla No: 24 matriz de datos – intersección 2............................................................................ 92 Tabla No: 25 matriz de datos – intersección 3............................................................................ 92 Tabla No: 26 matriz de datos – intersección 4............................................................................ 93 Tabla No: 27 matriz de datos – intersección 5............................................................................ 93 Tabla No: 28 matriz de datos – intersección 6............................................................................ 94 Tabla No: 29 matriz de correlación – intersección 1 .................................................................. 94 Tabla No: 30 matriz de correlación – intersección 2 .................................................................. 95 Tabla No: 31 matriz de correlación – intersección 3 .................................................................. 95 Tabla No: 32 matriz de correlación – intersección 4 .................................................................. 95 Tabla No: 33 matriz de correlación – intersección 5 .................................................................. 95 Tabla No: 34 matriz de correlación – intersección 6 .................................................................. 96 Tabla No: 35 componentes principales – intersección 1 ............................................................. 96 Tabla No: 36 componentes principales – Intersección 2 ............................................................ 96 Tabla No: 37 componentes principales – intersección 3 ............................................................. 96 Tabla No: 38 componentes principales – intersección 4 ............................................................. 97 ix Tabla No: 39 componentes principales – intersección 5 ............................................................. 97 Tabla No: 40 componentes principales – intersección 6 ............................................................. 97 Tabla No: 41 contribuciones de las variables originales en los índices de riego propuestos (%) 98 Tabla No: 42 formato de análisis de grabaciones de video – intersección 01 ............................. 99 Tabla No: 43 matriz de datos – intersección 01.......................................................................... 99 Tabla No: 44 componentes principales – intersección 1 ........................................................... 100 Tabla No: 45: resultado de índice de riesgo por intersección ................................................... 101 Tabla No: 46: resumen de índice de riesgo por intersección .................................................... 106 Tabla No: 47 matriz de datos – reevaluación intersección 01................................................... 107 Índice de figuras Fig. No 1: Área de estudio en la ciudad del Cusco con intersecciones de alto riesgo de accidentalidad .............................................................................................................................. 1 Fig. No 2: accidentes de tránsito por año en el departamento del Cusco .................................... 13 Fig. No 3: factores de tránsito por clase en cusco....................................................................... 13 Fig. No 4: Factores concurrentes en los accidentes de tráfico .................................................... 15 Fig. No 5: Distancia que requiere un vehículo para detenerse, según su velocidad de circulación. ................................................................................................................................................... 18 Fig. No 6: Probabilidad de lesiones graves para los ocupantes del Vehículo, de acuerdo a su velocidad de circulación. ............................................................................................................ 18 Fig. No 7 Probabilidad de lesiones leves, graves o la muerte para los peatones, de acuerdo a la velocidad de circulación del vehículo que participa en el accidente. .......................................... 19 Fig. No 8: Variación del índice de peligrosidad de las carreteras convencionales con la densidad de accesos por kilómetro. ........................................................................................................... 20 Fig. No 9: Diagrama de conflictos entre vehículos y vehículo/peatón en una intersección. ....... 30 Fig. No 10: Diagrama de conflictos de tráfico en intersecciones de 4 y 3 ramales ..................... 31 Fig. No 11: Diagrama de conflictos de tráfico en intersecciones de 4 ramales y una glorieta. ... 32 Fig. No 12: Mismo sentido, giro a la izquierda. ......................................................................... 34 Fig. No 13: Mismo sentido, giro a la derecha. ............................................................................ 35 Fig. No 14: Mismo sentido, giro a la derecha. ............................................................................ 35 Fig. No 15: Mismo sentido, cambio de carril. ........................................................................... 36 Fig. No 16: Sentidos opuestos, giro a la izquierda. .................................................................... 36 x Fig. No 17: Cruce de trayectorias, giro a la derecha ................................................................... 37 Fig. No 18: Cruce de trayectorias, giro a la izquierda. .............................................................. 38 Fig. No 19: Cruce de trayectorias, a través del cruce. ............................................................... 38 Fig. No 20: Cruce de trayectorias, giro a la derecha. .................................................................. 39 Fig. No 21: Cruce de trayectorias, giro a la izquierda. ............................................................... 39 Fig. No 22: Cruce de trayectorias, a través del cruce. ................................................................ 40 Fig. No 23: Diagrama ilustrativo de puntos y líneas de conflicto en una intersección a nivel de dos carriles. ................................................................................................................................ 41 Fig. No 24: Diagrama espacio – tiempo de un conflicto............................................................. 41 Fig. No 25: Procedimiento para la preparación y acondicionamiento de la intersección a estudiar. ...................................................................................................................................... 46 Fig. No 26: situación de conflicto 1. .......................................................................................... 46 Fig. No 27: situación de conflicto 2. .......................................................................................... 47 Fig. No 28: situación de conflicto 3 ........................................................................................... 47 Fig. No 29: situación de conflicto 3 .......................................................................................... 48 Fig. No 30: diagrama espacio – tiempo de un conflicto ............................................................. 50 Fig. No 31: mediciones alternativas de seguridad dentro del diagrama espacio – tiempo de un conflicto. .................................................................................................................................... 50 Fig. No 32: Procedimiento para el cálculo de medidas alternativas de seguridad vial, en campo. ................................................................................................................................................... 52 Fig. No 33: Relación entre las medidas indirectas o alternativas y la seguridad vial .................. 57 Fig. No 34: Flujograma .............................................................................................................. 65 Fig. No 35: Av. Grau – Av. Agustín Gamarra ............................................................................ 73 Fig. No 36: Av. Grau - Av. Antonio Lorena .............................................................................. 73 Fig. No 37: Av. Collasuyo. - Av. Argentina. ............................................................................. 74 Fig. No 38: Av. Cusco - Av. Tomas Tuyro Tupa. ..................................................................... 75 Fig. No 39: Av. Cusco - Av. Alemania Federal ........................................................................ 75 Fig. No 40: Prolongación Av. Cultura. – Av. Circunvalación Norte ......................................... 75 Fig. No 41: Esquema de conflicto 01 – I 1 ................................................................................ 83 Fig. No 42: Esquema de conflicto 02 – I 1 ................................................................................ 83 Fig. No 43: Esquema de conflicto 03 – I 1 ................................................................................ 83 Fig. No 44: Esquema de conflicto 04 – I 1 ................................................................................ 83 Fig. No 45: Esquema de conflicto 01 – I 2 ................................................................................ 84 Fig. No 46: Esquema de conflicto 02 – I 2 ................................................................................ 84 Fig. No 47: Esquema de conflicto 03 – I 2 ................................................................................ 84 xi Fig. No 48: Esquema de conflicto 04 – I 2 ................................................................................ 84 Fig. No 49: Esquema de conflicto 02 – I 3 ................................................................................ 85 Fig. No 50: Esquema de conflicto 01 – I 3 ................................................................................ 85 Fig. No 51: Esquema de conflicto 03 – I 3 ................................................................................ 85 Fig. No 52: Esquema de conflicto 04 – I 3 ................................................................................ 85 Fig. No 53: Esquema de conflicto 01 – I 4 ................................................................................ 86 Fig. No 54: Esquema de conflicto 02 – I 4 ................................................................................ 86 Fig. No 55: Esquema de conflicto 03 – I 4 ................................................................................ 86 Fig. No 56: Esquema de conflicto 04 – I 4 ................................................................................ 86 Fig. No 57: Esquema de conflicto 01 – I 5 ................................................................................ 87 Fig. No 58: Esquema de conflicto 02 – I 5 ................................................................................ 87 Fig. No 59: Esquema de conflicto 04 – I 5 ................................................................................ 87 Fig. No 60: Esquema de conflicto 03 – I 5 ................................................................................ 87 Fig. No 61: Esquema de conflicto 05 – I 5 ................................................................................ 87 Fig. No 62: Esquema de conflicto 06 – I 5 ................................................................................ 87 Fig. No 63: Esquema de conflicto 02 – I 6 ................................................................................ 88 Fig. No 64: Esquema de conflicto 01 – I 6 ................................................................................ 88 Fig. No 65: Esquema de conflicto 03 – I 6 ................................................................................ 88 Fig. No 66: resultado intersección 01 ...................................................................................... 102 Fig. No 67: resultado intersección 02 ...................................................................................... 102 Fig. No 68: resultado intersección 03 ...................................................................................... 103 Fig. No 69: resultado intersección 04 ...................................................................................... 103 Fig. No 70: resultado intersección 05 ...................................................................................... 104 Fig. No 71: resultado intersección 06 ...................................................................................... 104 Fig. No 72: visita en campo intersección Nº 01....................................................................... 107 xii CAPITULO I: PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 1.1. Identificación del Problema 1.1.1. Descripción del Problema Área de Estudio: Intersecciones de Alto Riesgo de Accidentalidad Provincia: Cusco Región: Cusco País: Perú Fig. No 1: Área de estudio en la ciudad del Cusco con intersecciones de alto riesgo de accidentalidad La gestión del tránsito en la ciudad del Cusco es brindada por la Municipalidad Provincial del Cusco a través de la Gerencia de Tránsito Vialidad y Transporte desde el año 1940. Actualmente, no se cuenta con una metodología que permita clasificar el riesgo en intersecciones urbanas en nuestro país, y he ahí la necesidad de responder al objetivo general de la investigación, que es establecer una metodología alternativa que permita clasificar el índice de riesgo en intersecciones urbanas. Según (CIPT, 2012), el transporte vehicular de la ciudad del Cusco en cuanto a la repartición modal es: del 54.9% de los pasajeros se movilizan en transporte público, el cual embarga a los microbús y ómnibus, el 6.22% viaja en taxi, el 30.25% viaja a pie y el 8.63% en otro modo de transporte. 1 En esta oportunidad, se atenderán intersecciones de alto riesgo en accidentalidad en la provincia del Cusco, para su posterior análisis en referencia al índice de accidentalidad que se pueda encontrar. El problema general radica en la difícil recolección de información respecto a accidentes de tránsito y al tiempo necesario que involucra recabarla, por lo que es necesario brindar soluciones alternativas para solucionar dicho problema con el objetivo de prevenir accidentes en los usuarios de la vía en la Provincia del Cusco. Además, en la funcionalidad de un método alternativo mediante la obtención de una variable respuesta correspondiente al índice de riesgo de una intersección. 1.1.2. Formulación interrogativa del problema 1.1.2.1. Formulación interrogativa del problema general ➢ ¿Cuán funcional es el índice de riesgo de accidentalidad para cuantificar el riesgo de accidentalidad de una intersección?? 1.1.2.2. Formulación interrogativa de los problemas específicos ➢ ¿Cuál es la injerencia que tiene la distancia de frenado en el índice de riesgo? ➢ ¿Cuál es la injerencia que tiene la velocidad de aproximación en el índice de riesgo? ➢ ¿Cuál es la injerencia que tiene el tiempo hasta la colisión en el índice de riesgo? ➢ ¿Cuál es la injerencia que tiene el tiempo de post invasión en el índice de riesgo? ➢ ¿Cuál es la injerencia que tiene el tiempo de evasión en el índice de riesgo? 1.2. Justificación e importancia de la investigación 1.2.1. Justificación técnica El análisis de las intersecciones con el método alternativo planteado en la provincia del Cusco, servirá para plantear soluciones inmediatas y resolver problemas ocasionados por los diferentes conflictos encontrados en las intersecciones seleccionadas, aplicando metodologías estadísticas y dando interpretaciones técnicas con los conocimientos encontrados en la presente investigación. 2 1.2.2. Justificación social Con la investigación del método alternativo para el análisis de seguridad vial en intersecciones de Alto Riesgo en Accidentalidad en la Ciudad del Cusco, se pretende brindar una metodología, la cual podrá ser empleada de manera directa por estudiantes o profesionales, generando una cultura de seguridad vial en nuestra localidad. 1.2.3. Justificación por viabilidad La funcionalidad de un método alternativo para conocer el riesgo y ocurrencia de una posible colisión en una intersección en la Ciudad del Cusco es factible, ya que se cuenta con el personal técnico necesario para la recolección de información. La presente investigación se encuentra fundamentada por los antecedentes a nivel internacional, tanto en la región de América, como Europa. Además de generar un beneficio en la prevención de accidentes en nuestra Ciudad. 1.2.4. Justificación por relevancia Se eligió el tema de investigación, debido a que nuestra realidad local y nacional, nos enseña que estamos lejos de una cultura vial óptima. Conocer el riesgo elevado de ocurrencia de una posible colisión en una intersección en la ciudad del Cusco, podrá ser representado por el índice de riesgo de accidentalidad. A partir de esta investigación se podrá identificar y proponer soluciones inmediatas en intersecciones de nuestra ciudad. 1.3. Limitaciones de la Investigación ➢ Se limita a los indicadores y al área de estudio de la intersección. ➢ Se limita a la técnica de análisis de conflictos entre vehículos como un registro de evasiones exitosas. El impacto o colisión entre vehículos no es considerado para la data de estudio. ➢ Se limita al análisis de componentes principales por intersección. ➢ Se limita al análisis multivariante propuesto. ➢ Se limita a intersecciones ubicadas en el ámbito urbano 3 ➢ Se limita al estudio de los vehículos que se encuentran en conflicto, V1 y V2. ➢ Se limita al cumplimiento teórico de elección de puntos de conflicto en el mismo sentido, cruce de trayectorias y conflictos secundarios. ➢ Se limita al procedimiento para el registro de datos en campo ➢ Se limita al acondicionamiento de las intersecciones. ➢ Se limita al cumplimiento de criterios para la identificación de una situación de conflicto. ➢ Se limita a la formación de observadores calificados en la recolección de datos. ➢ Se limita a la data obtenida de las situaciones de conflicto. 1.4. Objetivo de la Investigación 1.4.1. Objetivo General Establecer una metodología alternativa que permita cuantificar la accidentalidad de una intersección mediante el índice de riesgo. 1.4.2. Objetivos Específicos ➢ Conocer la injerencia que tiene la distancia de frenado en el índice de riesgo. ➢ Conocer la injerencia que tiene la velocidad de aproximación en el índice de riesgo. ➢ Conocer la injerencia que tiene el tiempo hasta la colisión en el índice de riesgo. ➢ Conocer la injerencia que tiene el tiempo de pos invasión en el índice de riesgo. ➢ Conocer la injerencia que tiene el tiempo de evasión en el índice de riesgo. 4 CAPITULO II: MARCO TEÓRICO 2.1. Antecedentes de la tesis 2.1.1. Antecedentes a nivel nacional Tesis: “La Seguridad Vial en el Perú.”. Autor: German Gallardo Zevallos. Institución: Universidad de Piura - Facultad de Ingeniería Año: 2016 Lugar: Departamento de Piura La presente investigación busca analizar el estado de la seguridad vial en el Perú e identificar su nivel de implementación comparándola con aquel de Canadá. Al identificar el estado relativo de la seguridad vial en el país se podrá ayudar a aquellos que son responsables de la implementación de políticas públicas pues se habrá logrado la comprensión de sus elementos principales y los tipos de proyectos que se deben implementar prioritariamente. La tesis presenta una propuesta de programas de seguridad vial que se pueden implementar a nivel local. Se recomienda también una serie de pasos fundamentales hacia el establecimiento de una solución más permanente que involucre a varios actores. Se sugiere encontrar a un "champion", es decir, una figura que simbolice y actúe a favor de la seguridad vial en el Perú. Conclusión de la Tesis: El Perú necesita organizar sus programas de seguridad vial adoptando algunos objetivos como el Crecimiento Cero de las muertes en las carreteras para 2020, por ejemplo. Donde se estima un incremento de 500 a 1500 muertes. Por tanto, es necesario implementar medidas para cumplir los objetivos de la investigación. Aporte de la referencia: Debido a la necesidad de implementar acciones para optimizar la seguridad vial, el investigador presenta propuestas de seguridad vial que tendrán impacto a nivel local para ser implementado por autoridades públicas. A su vez, compara dicha implementación con el país de Canadá. Esta medida indirecta presenta similitud con la presente investigación, donde buscamos obtener herramientas alternativas para ser implementadas en nuestra localidad para mejorar el nivel de seguridad vial en las intersecciones de nuestra ciudad. 5 Tesis: “Limitaciones en la recopilación y uso de la información de accidentes de tránsito en la Policía Nacional del Perú” Autor: Villacorta Ruiz, Mario Guido. Institución: Pontificia Universidad Católica del Perú Año: 2015 Lugar: Departamento de Lima Los accidentes de tránsito constituyen un importante problema público. En el Perú, se estima que “cada 7 minutos se produce un accidente de tránsito, 9 personas han fallecido diariamente como consecuencia de los accidentes de tránsito en la última década, ocurren más de 100,000 accidentes de tránsito al año, y hay alrededor de 80,000 heridos por accidentes de tránsito al año”1. Asimismo, las proyecciones indican que, sin un renovado compromiso con la prevención, estas cifras aumentarán significativamente en la siguiente década. Sin embargo, la tragedia familiar que se esconde tras estas cifras atrae menos la atención de las autoridades y de los medios de comunicación que otras. La Policía Nacional del Perú (PNP), como institución fundamental del Estado al servicio de la sociedad, cuya misión es garantizar la seguridad y tranquilidad pública, requiere de medidas urgentes que le permitan dar respuesta a las grandes demandas y expectativas de la sociedad, garantizando niveles óptimos de seguridad vial, con acciones capaces de transformar radicalmente los esquemas tradicionales de gestión, en razón de que las actuales son insuficientes. Necesita que su organización se inserte en el proceso de modernización de la gestión del Estado, cuya finalidad fundamental es la obtención de mayores niveles de eficiencia del aparato estatal, mediante la innovación de sus procesos hacia una “gestión por resultados”, priorizando y optimizando el uso de los recursos públicos de manera que logre una mejor atención a la ciudadanía, permitiéndole alcanzar niveles óptimos de satisfacción ciudadana. No obstante, la urgencia evidente de innovación, el reto de forjar una organización sólida en valores, principios y altamente efectiva en materia de seguridad vial no es una tarea que pueda realizarse por la simple expedición de un dispositivo legal o atendiendo a una coyuntura. Demanda un trabajo serio, persistente y concertado con los demás actores involucrados; requiere ser ágil y flexible, atender los problemas y adecuarse a las circunstancias rápida y eficazmente. 6 El éxito en la reducción de la victimización por accidentes de tránsito, así como la disminución de la inseguridad vial, está sujeto a procesos de diseño e implementación de políticas públicas eficaces, en la que la información es su principal insumo. En tal sentido, el presente trabajo de investigación se ha enfocado en el análisis del diseño y la gestión organizacional de la Policía Nacional del Perú para la recopilación y uso de la información de accidentes de tránsito, necesaria para la formulación e implementación de sistemas de prevención de accidentes de tránsito, que permitan su reducción. Conclusión de la Tesis: La recolección y sistematización de la información sobre accidentes viales permitiría a las autoridades competentes adoptar decisiones con sustento técnico. Sin embargo, como se ha demostrado en el presente trabajo, tampoco existe un sistema de recopilación de datos pertinente. Efectivamente, las comisarías no cuentan con instrumentos ni con un software especializado, lo cual limita la idoneidad y fidelidad de la información recolectada. Aporte de la referencia: El trabajo de investigación justifica el problema presentado en la presente tesis. Las limitaciones en la recopilación de información de accidentes de tránsito por parte de la Policía Nacional del Perú perjudican en la pronta respuesta a necesidades por parte de profesionales involucrados en alcanzar un nivel de seguridad optima en el ámbito urbano. Además, presentan muchas deficiencias en materia de ubicación del accidente a nivel de intersección, fecha del accidente, entre otros. La policía nacional del Perú considera únicamente accidentes consumados teniendo como consecuencia choques, atropellos, volcaduras entre otros. 2.1.2. Antecedentes a nivel inter nacional Tesis: “Evaluación y Gestión Estratégica para la Seguridad Vial: Ciudad Juárez, México.”. Autor: Vladimir Hernández Hernández. Institución: Centro Científico - Colegio de la Frontera del Norte. Año: 2009. Lugar: Ciudad Juárez, México. El objetivo del trabajo es evaluar la política de seguridad vial que promueve el Centro Nacional para la Prevención de Accidentes (Cenapra) en Ciudad Juárez, Chihuahua. La 7 ciudad enfrenta retos en materia de seguridad vial debido al rápido crecimiento urbano, a la dinámica poblacional y a la exposición a riesgos asociados con la incidencia de siniestros viales. Lo anterior preocupa porque, de no implementar las medidas adecuadas el panorama indica un aumento del número de lesiones y fallecimientos. La evaluación se aborda desde un enfoque estratégico que incluye (1) un examen de las experiencias internacionales, (2) el diseño del programa de seguridad vial nacional, (3) el enfoque y (4) el marco institucional. La investigación y, en particular el caso de estudio, se abordaron como un sistema complejo. Para representar la siniestralidad en Ciudad Juárez, se construyó un modelo de simulación dinámica. El programa utilizado para simular los cambios es Stella®. Los resultados indican que existen diferencias entre las experiencias exitosas de Suecia, España, Colombia y Chile; y las de México. Estas experiencias han sido caracterizadas por (1) una óptica estratégica, (2) transversal e integral de los objetivos urbanos con la seguridad personal. En el caso de Ciudad Juárez se está gestando un proceso de colaboración intergubernamental que implica apoyo técnico y financiero. Los resultados del modelo dinámico permiten simular la incidencia de los siniestros viales, los lesionados y muertos en los próximos 10 años, con base en datos de 2009 Conclusión de la Tesis: En cumplimiento a la hipòtesis, se construyó el enfoque sistémico aplicado a la seguridad vial y seguridad personal. Además, se presentó la gestión estratégica para la seguridad vial sustentado en casos internacionales de Suecia, España, Chile. La gestión local en busca de la seguridad vial como prioridad, debiéndose implementar un enfoque preventivo para la seguridad vial, donde se resalta la vulnerabilidad de los gobiernos locales en lo que respecta a la capacidad y efectividad del diseño de planteamientos del problema en materia de seguridad vial. Aporte de la referencia: El trabajo de investigación presenta el enfoque estratégico de experiencias internacionales, el cual aporta con la bibliografía presentada en la presente tesis, donde los resultados en experiencias exitosas de países como: Suecia y España, cumplen con objetivos urbanos de la seguridad en el ámbito urbano con escenarios similares a la ciudad el Cusco. Estrategias planteadas que justifican la búsqueda de medidas indirectas de seguridad para solucionar problemas de accidentabilidad en nuestra ciudad del Cusco. 8 2.2. Aspectos Teóricos Pertinentes 2.2.1. Planeamiento de Tráfico Según (Bañon & José, 2016), las redes viarias necesitan una serie de directrices y normas para su ordenado y correcto desarrollo. Dichas normas no obedecen a criterios aleatorios, sino que se basan en estudios previamente realizados en los que se analiza la distinta demanda existente en determinadas zonas, así como el uso al que deben destinarse las vías. Nace así el concepto de planificación vial, que es complementado por el planeamiento, más enfocado a la ordenación y distribución de infraestructuras tanto espacial como temporalmente. Para efectuar una planificación y planeamiento correctos es necesario conocer las principales características del tráfico que, junto con diversas herramientas de cálculo asociadas a ellas, permitan entender su comportamiento en determinadas situaciones y prever sus efectos, para así poder dimensionar convenientemente las infraestructuras viarias o, en su caso, adoptar las medidas correctoras oportunas. a) Planificación vial y planeamiento El sistema de carreteras que conforma un determinado territorio permanece en constante evolución, por lo que se hace imprescindible introducir un elemento regulador que se encargue de que ésta se produzca adecuada y ordenadamente. (Bañon & José, 2016). Según (Bañon & José, 2016), la planificación vial, puede definirse como: El conjunto de estudios necesarios para definir la función que debe cumplir una red viaria determinada, ordenando el conjunto de actuaciones a lo largo de un tiempo fijado, determinando las características de las vías que la componen, estableciendo la oportuna jerarquía y determinando los medios que deben dedicarse a cada una de las fases para su correcta realización, fijando asimismo las prioridades convenientes. b) Planeamiento Urbano Para la planificación de los itinerarios de gran capacidad, que conducen el mayor porcentaje del tráfico entre las diversas zonas de un área metropolitana (Bañon & José, 2016), existe una serie de variables fruto de diversas experiencias realizadas en diversos países, que pueden proporcionarnos una primera idea aproximativa de cara al planteamiento de la red principal, como son: 9 ✓ Porcentaje de viajes con origen o destino en una zona determinada en función de su número de habitantes. ✓ Número de viajes por vehículo a zonas exteriores en relación con la población de la zona estudiada. ✓ Incremento del tráfico en relación con el incremento del parque de vehículos. ✓ Número de viajes por persona y porcentaje que se realiza en transporte público en función del grado de motorización o número de habitantes por vehículo. ✓ Viajes realizados por cada vehículo ligero en función de la motorización. c) Características del Tráfico El objetivo básico del estudio del tráfico según (Bañon & José, 2016), es deducir las relaciones existentes entre sus características y el trazado de la red por la que circulan. Para un correcto estudio de las características de la circulación, es preciso sintetizar todas las variables que ejercen algún tipo de influencia en ella, en una serie limitada de factores cuantificables y matemáticamente interpretables. ✓ Intensidad: Se denomina intensidad al número de vehículos que atraviesa una determinada sección de la vía en la unidad de tiempo. Para su medición se realizan aforos en determinados puntos de la carretera, bien de forma manual o utilizando aparatos contadores. ✓ Composición: Además de conocer la cantidad de vehículos que atraviesan una determinada vía, es interesante desde el punto de vista de la Ingeniería del Tráfico conocer su composición. La clasificación empleada es la ya estudiada en anteriores capítulos: ❖ Motocicletas: Grupo que abarca motocicletas, ciclomotores y ciclos. ❖ Ligeros: Comprende los turismos, así como furgonetas y camionetas. ❖ Pesados: Camiones y en menor medida, autobuses. ✓ Velocidad: De los tres conceptos que definen la circulación, la velocidad es sin duda el más problemático, dado su carácter variable tanto de forma individual que es la velocidad de cada vehículo, como conjunta. El estudio de un solo vehículo, puede definir tres tipos de velocidad: ❖ Velocidad local o instantánea: La que posee al atravesar determinada sección de la vía, en un instante determinado. ❖ Velocidad de circulación (Vc): Relación entre la distancia recorrida en un tramo y el tiempo invertido en recorrerla. 10 ❖ Velocidad de recorrido (Vr): Definida como el cociente entre la distancia total recorrida en un trayecto determinado y el tiempo transcurrido desde el instante en que el vehículo lo inicia hasta que llega a su destino, incluyendo posibles detenciones y retrasos debidos al tráfico. 2.2.2. Redes Viarias Se denomina red viaria al conjunto de caminos y carreteras que existen en un área determinada (una ciudad, una región, una nación) y que permite el desplazamiento de los vehículos entre dos puntos de la misma, enlazando además dicha región con el resto de vías exteriores que la circundan. Básicamente, se pueden diferenciar dos grandes tipos de redes: las redes viarias urbanas y las interurbanas (Bañon & José, 2016). 2.2.2.1. Redes Viarias Urbanas Según (Bañon & José, 2016), Las redes urbanas que son fuertemente condicionadas por el espacio contiguo, están formadas en su mayor parte por calles que permiten la circulación tanto de vehículos como de peatones, empleando para ello infraestructuras diferenciadas. Predominan las intersecciones, así como los puntos de acceso desde los edificios colindantes, y los vehículos realizan principalmente recorridos cortos; podrían denominarse también redes de corta distancia. Las vías que conforman este tipo de redes deben estar diseñadas teniendo en cuenta el ambiente urbano en el que se hallan inmersos, y su funcionalidad va a depender en gran medida de que sean capaces de gestionar grandes caudales de tráfico en cortos períodos de tiempo, especialmente en determinadas zonas de grandes núcleos de población. Clasificación Jerárquica de las vías urbanas ✓ Vías primarias (VPU): Diseñadas para canalizar los movimientos de larga distancia, cumplen funciones de conexión y distribución de los vehículos que acceden a la ciudad o la atraviesan sin detenerse en ella. Forman parte de un itinerario más amplio, de características interurbanas. ✓ Vías colectoras o distribuidoras (VCU): Se encargan de recoger y distribuir el tráfico proveniente de o con destino a las vías locales. La mayor parte del tráfico realiza recorridos cortos, no teniendo su origen o destino en dicha vía, aunque se debe permitir el acceso a los edificios adyacentes. Las intersecciones con vías locales y colectoras 11 son a nivel, aunque es necesario regularlas convenientemente tanto las intersecciones como el resto de la vía mediante semáforos o dispositivos análogos. ✓ Vías locales (VLU): Utilizadas generalmente por vehículos cuyo punto de origen o destino se encuentra en ellas, siendo los recorridos realizados cortos y a pequeña velocidad. La principal finalidad de este tipo de vías es permitir el acceso a los edificios existentes en sus márgenes. Las intersecciones son a nivel, y raramente están semaforizadas, al ser poco importante su regulación. 2.2.2.2. Accidentalidad en la ciudad del cusco La policía nacional del Perú durante el año 2019 registró un total de 95 800 casos de accidentes de tránsito a nivel nacional por diversos tipos, lo que refleja un incremento de 6.38% con relación al anterior año. Tabla No: 1 Accidentes de tránsito por año según departamentos, periodo 2011 – 2019. Fuente: anuario estadistico de la PNP - 2019 Observando el comportamiento de incidencia de accidentes de tránsito en el periodo 2011-2019 en el departamento del Cusco, encontramos un incremento del 737.70%, donde a partir del año 2013 superamos los 4000 accidentes promedio en nuestro departamento. 12 Fig. No 2: accidentes de tránsito por año en el departamento del Cusco Accidentes de Tránsito por año en el departamento de Cusco 5000 4000 3000 2000 1000 0 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 Accidentes de Tránsito por año en el departamento de Cusco Fuente: anuario estadistico de la PNP - 2019 El Cusco se encuentra entre los 4 departamentos con mayor incidencia de accidentes de tránsito, luego del departamento de La Libertad (6297), Arequipa (5142) y Piura (4066). Fig. No 3: factores de tránsito por clase en cusco Accidentes de tránsito por clase en Cusco 0% 5% 10% 1%4% 2% 43%5% 02%% 3% 1% 24% Choque Atropello Choque y Atropello Caida de Pasajero Volcadura Incendio de Vehiculos Choque y Fuga Atropello y Fuga Despiste y Volcadura Colisión Despiste Colision y Fuga Otros Fuente: Anuario estadistico de la PNP - 2019 La estadística de accidentes por choque (43%), supera ampliamente a las diferentes clasificaciones que da el anuario de la policía nacional del Perú en el año 2019, donde el exceso de velocidad e imprudencia del conductor son las causas que originan en mayor 13 porcentaje los accidentes de tránsito en nuestra localidad con 1040 y 1147 casos respectivamente en el año 2019. A su vez, según la característica del conductor, la edad de los conductores que se ven involucrados en un accidente de tránsito es de 30 a 59 años (masculino) y 118 (femenino). 2.2.3. Accidentes de Tráfico en Intersecciones La circulación viaria siempre va estar relacionada con el riesgo de circulación. Una de las características de las ciudades modernas es la elevada movilidad de personas y mercancías, lo cual, junto con el predominio del transporte por carretera en el medio terrestre, hace que la exposición de los usuarios al riesgo en carretera sea cada vez mayor. Esto último trae como consecuencia que el número de accidentes de tráfico tienda a ser mayor si no se adoptan medidas que mejoren los niveles de seguridad de la circulación (Pardillo J. M., 2004). Según (Baker, 1975), un accidente de tráfico es “un suceso eventual, producido como ocasión del tráfico, en el que interviene alguna unidad de circulación y como resultado del cual se produce muerte o lesiones en las personas o daños en las cosas” Esto significa que no existe intención alguna por parte del usuario al ocasionar un accidente de tráfico, debido a la circulación de usuarios en una intersección se generan conflictos los cuales generan entre si accidentes con lesiones leves, graves o muertes. Un accidente se produce por el resultado de la interacción de usuarios en un mismo escenario vial, peatones, vehículos y el propio tráfico. En la siguiente figura (Sabey & Staughton, 1975), se muestra el resultado del estudio realizado por el Laboratorio de Investigación del Transporte Británico, donde nos indica la incidencia del factor humano en los accidentes de tránsito. 14 Fig. No 4: Factores concurrentes en los accidentes de tráfico Fuente: (Sabey & Staughton, 1975) El factor humano se encuentra demostrado en un alto porcentaje, que es el responsable directo en un accidente de tráfico. Los factores vehículo, estado de la carretera o intersección, y demás factores (tiempo atmosférico, iluminación, etc.) deben ser tomados en cuenta con el objetivo de implementar mejores tecnologías por parte del estado peruano para disminuir su incidencia en accidentes de tráfico. Tecnologías en vehículos más seguros acorde a realidad mundial, tecnología en infraestructura vial, sistemas de señalización para disminuir la incidencia, frecuencia y gravedad de accidentes en nuestra ciudad y país. Los países subdesarrollados presentan carencias al momento de implementar estudios de accidentalidad, y más aún con la necesidad de mejoras correctivas y preventivas en nuestros diferentes escenarios viales para poder calificarlos como seguros o no seguros. 2.2.3.1. Factor Humano Cuando ocurre un accidente de tráfico se dice que “El Factor Humano” es el primer factor que interviene, debido sin duda alguna, al ser la persona la que toma las decisiones sobre el movimiento del vehículo. Al mismo tiempo, es el hombre el responsable de comprarse o no un coche, decidir conducirlo, cuándo llevarlo a revisión, e incluso desplazarse con el mismo o coger el transporte público u otro medio de transporte preferente por el ser humano. 15 Pocas cosas no son “Factor Humano”, pero la forma de percibir nuestra responsabilidad depende de varios factores. En parte se trata de una cuestión de estadística, y cuando un suceso es estadísticamente raro, es fácil catalogarlo de accidente, aunque existe la consideración de evitabilidad, es decir, si algo puede evitarse incurrimos en cierta responsabilidad si no ponemos los medios preventivos para hacerlo. Cuando hablamos de factores humanos realmente debería hablarse de “Factor Conductor” o “Factor Usuario”, dado que no todas las personas tienen iguales los procesos psicológicos básicos como son la atención, la percepción o la memoria; y quiere decir que el comportamiento de los usuarios es la causa más directa a los accidentes de tráfico: A. Visión B. Procesamiento de Información C. Memoria D. Genero E. Edad F. Consumo de Drogas, Enfermedad y Discapacidad. 2.2.3.2. Influencia del Vehículo. Si mencionamos la influencia del Vehículo en un accidente de tránsito tenemos que reconocer que, entre otros factores, es responsabilidad directa del conductor el adecuado funcionamiento de la máquina, el mantenimiento, uso de sistemas de seguridad y todo lo referente antes mencionado al “Factor Humano”. Según (Montoro, 2002), la potenciación de todos los mecanismos de seguridad activa y pasiva son sin duda de una extraordinaria utilidad. Sin embargo, es necesario llegar a conocer en profundidad el impacto que estas nuevas e interesantes tecnologías tienen en el comportamiento del conductor, ya que algunos estudios realizados en los años 70 han descubierto que en ocasiones, si no se forma e informa adecuadamente, las mejores tecnológicas de los coches (siempre responsables), pueden hacer que algunos conductores sean más proclives a los accidentes, porque al tener mayor sensación de seguridad, “Compensan” las ventajas del sistema con una tendencia a circular de una manera más arriesgada. 16 2.2.3.3. Influencias de las condiciones de circulación. 2.2.3.3.1. Velocidad de Circulación. La velocidad es uno de los factores que más estudios tiene asociado con los accidentes de tráfico. Sin embargo, el tema del exceso de velocidad como causa principal de los accidentes de tráfico es tan importante como arduo, ya que no es tanto el exceso de velocidad como una velocidad inadecuada, la responsable de los numerosos accidentes de tráfico. Según (Barjonet, 1988), el problema de la velocidad es un tema tan importante como complejo. Se sabe que la pasión por la velocidad genera en muchos conductores sentimientos contradictorios, ya que ésta es percibida como factor de riesgo y a la vez se considera a la velocidad en general, como un factor social, fuertemente publicitado y defendido por muchos medios de comunicación. El exceso de velocidad es un grave problema de seguridad. Según la Comisión Nacional de Seguridad de Tráfico (CONASET, Chile), un aumento de un kilómetro por hora en la velocidad promedio de una vía, aumenta en un 5% las lesiones y un 7% los accidentes mortales. Además, el exceso de velocidad en Chile es relevante en al menos 1 de cada 5 accidentes y en 1 de cada 3 accidentes mortales. Por tanto, ir más rápido significa tomar decisiones en un intervalo de tiempo menor, estando expuestos a distracciones que conlleven directamente a un accidente de tráfico. Por otra parte, determinadas situaciones como conducir bajo los efectos del alcohol, dorgas, fármacos, cansancio, puede hacer que el conductor dificulte considerablemente rectificar maniobras incorrectas. Tabla No: 2 Reducción o aumento del porcentaje de los accidentes mortales ocurridos en Suecia, Suiza y Estados Unidos, debido a los cambios de límites de velocidad. Año Pais Tipo de Cambio en el límite de Efectos en velocidad Accidentes Via velocidad mortales 1985 Suiza Autopista 130 km/h a 120 km/h 5 km/h reducción de 12% Velocidad media Reducción 1987 Estados Carretera 90 km/h a 105 km/h 3-6 km/h aumento de 19 – 34% Unidos Velocidad media Aumento 1989 Suecia Autopista 110 km/h a 92 km/h 14 km/h reducción de 21% Velocidad media Reducción Fuente: (Comision Nacional de Seguridad de Tráfico, 2004) 17 Fig. No 5: Distancia que requiere un vehículo para detenerse, según su velocidad de circulación. Fuente: (Comision Nacional de Seguridad de Tráfico, 2004) Como se observa en la imagen N° 5, comparando un vehículo que se desplaza a 50 km/h y otro a 110 km/h, la distancia para frenar el último vehículo se triplica en relación a la distancia de reacción, por lo que dependerá de las capacidades del vehículo y del conductor para frenar a tiempo y evitar un accidente de tráfico o accidente mortal. Fig. No 6: Probabilidad de lesiones graves para los ocupantes del Vehículo, de acuerdo a su velocidad de circulación. Fuente: (Comision Nacional de Seguridad de Tráfico, 2004) 18 Como se observa en la imagen N° 6, la probabilidad de lesiones graves para los ocupantes del vehículo está relacionada directamente a la velocidad en la que circula el vehículo, por lo que la gravedad de los accidentes aumentara considerablemente con la velocidad del vehículo. Fig. No 7 Probabilidad de lesiones leves, graves o la muerte para los peatones, de acuerdo a la velocidad de circulación del vehículo que participa en el accidente. Fuente: (Comision Nacional de Seguridad de Tráfico, 2004) Como se observa en la imagen N° 7, a 65 km/h de velocidad de impacto en un atropello, muere el 85% de los afectados y un 15% queda gravemente heridos. A medida que se disminuye la velocidad, este porcentaje se reduce y se tiene afectados con heridas leves. Todo será directamente relacionado a la velocidad con la que circula un vehículo al momento de ocasionar el accidente. 2.2.3.4. Infraestructura. La influencia de las características de la intersección en los accidentes, no debe ser solo un parámetro debido a las distintas necesidades de los posibles usuarios, por esta razón se debe analizar una combinación de varios o las variaciones según la intersección para alcanzar una óptima seguridad. 2.2.3.4.1. Limitaciones de los accesos y separación de los sentidos de circulación. Según (Torres Flores, 2012), el objetivo es limitar o reducir el número de situaciones imprevistas y el distanciamiento de los puntos en los que se deben tomar decisiones, simplifican la tarea del conductor y reducen la cantidad de potenciales conflictos de tráfico, ya que el número de accidentes en la vía aumenta con el número de puntos de 19 acceso. La limitación de accesos reduce la variedad de los estímulos a los que el conductor debe responder. Fig. No 8: Variación del índice de peligrosidad de las carreteras convencionales con la densidad de accesos por kilómetro. Fuente: (Pardillo & Llamas, 2001) En las vías con calzada única sin limitación de accesos los índices medios de siniestralidad suelen ser de 2 y 4 veces superiores a los de las autopistas, que poseen una limitación de los accesos. En la Tabla N° 3 se muestra los resultados del estudio de influencia del grado de limitación de accesos en los índices de peligrosidad y de mortalidad. Tabla No: 3 Influencia del grado de limitación de accesos en los índices de peligrosidad y mortalidad. Índice relativo de peligrosidad Índice relativo de mortalidad Limitación de Zona Urbana Tramos Zona Urbana Tramos accesos Interurbanos Interurbanos Inexistente 100 100 100 100 Parcial 94 64 125 67 Total 35 45 50 45 Fuente: (Kraemer, y otros, 2003) 20 2.2.3.4.2. Sección transversal Las características de la sección transversal tienen una gran influencia en la seguridad. Así el efecto del ancho de vía, la anchura total y diseño de la berma en la frecuencia de accidentes, tiene cierta variación en diversos estudios. Se ha encontrado generalmente que los índices de accidentes disminuyen cuando la anchura del carril aumente. Además, en vías que cuentan con calzadas separadas es muy importante el diseño de la mediana, si existe variaciones a lo largo de la vía de cualquiera de estas características deben ser graduales y perceptibles por el conductor. (Torres Flores, 2012). 2.2.3.4.3. Trazado en Planta y Alzado Efecto del trazado en la seguridad de la circulación es muy importante, ya que es necesario cumplir las expectativas del conductor y muchas veces el diseño físico pobre de las vías, causa problemas, ya que el conductor adapta la actitud de conducción a las características de la vía. Además, se debe realizar un buen diseño en radios de giro para evitar la invasión de carriles y generar conflictos involuntariamente. (Torres Flores, 2012). 2.2.3.4.4. Estado del pavimento Las condiciones en las cuales se encuentra el pavimento es un factor de importancia relevante en la seguridad vial, ya que el mal estado del pavimento puede causar accidentes, dificultar la conducción y hasta dañar el vehículo, pero debido a esto, los conductores tienden a reducir la velocidad y a prestar mayor atención a la vía, lo cual es positivo desde el punto de vista de la seguridad. En contra posición las vías que cuentan con el pavimento en perfecto estado, las velocidades muchas veces aumentan por sobre lo permitido, debido a que la conducción se realiza con mayor comodidad y esto provoca un aumento en la frecuencia de accidentes. (Torres Flores, 2012). 2.2.4. Técnicas de análisis multivariante. Los métodos multivariante son extraordinariamente útiles para ayudar a los investigadores a darle sentido a conjuntos grandes y complejos de datos que constan de una gran cantidad de variables medidas en números grandes de unidades experimentales. La importancia y la utilidad de los métodos multivariante aumentan a incrementarse el número de variables que están midiendo y el número de unidades experimentales que se 21 están evaluando. Una unidad experimental es cualquier objeto o concepto que se puede medir o evaluar de alguna manera (Peña, 2002) El análisis de datos multivariantes comprende el estudio estadístico de varias variables medidas en elementos de una población, con los siguientes objetivos. 1) Resumir los datos mediante un pequeño conjunto de nuevas variables, construidas como transformaciones de las originales, con la mínima perdida de información. 2) Encontrar grupos en los datos, si existen. 3) Clasificar nuevas observaciones en grupos definidos 4) Relaciona dos conjuntos de variables. El objetivo primario de los análisis multivariantes es resumir grandes cantidades de datos por medio de relativamente pocos parámetros. La descripción de una realidad compleja se simplifica al utilizar unos pocos índices o variables indicadoras. El análisis multivariante puede plantearse en dos niveles. En el primero, se quiere extraer la información que contienen los datos disponibles. Los métodos encaminados a este objetivo se conocen como métodos de explotación de datos multivariantes, y se han popularizado en los últimos años en la ingeniería y ciencias de la computación con el nombre de minería de datos. Un nivel más avanzado es pretender obtener conclusiones sobre la población que ha generado los datos. Lo que requiere la construcción de un modelo que explique su generación y permita proveer los datos futuros. En este segundo nivel se pretende generar conocimiento sobre el problema que va más allá del análisis particular de los datos disponibles. Los métodos encaminados a este objetivo se conocen como métodos de inferencia. 2.2.4.1. Valores y vectores propios. Según (Torres Flores, 2012), los valores propios son las medidas básicas de tamaño de una matriz, que no se ven alteradas si se realiza un cambio de coordenadas que equivale a una rotación de los ejes. Se denomina vectores propios de una matriz cuadrada de orden n a aquellos vectores cuya dirección no se modifica al ser transformados mediante la matriz. Por tanto, u es un vector propio de la matriz A si se verifica que: 𝐴 ∗ 𝑢 = 𝛾 ∗ u 22 Donde 𝛾 es un escalar que se denomina valor propio de la matriz. En esta relación se supone que u ≠ 0, ya que, si no, es trivialmente cierta. Si u es un vector propio de A y se multiplica por cualquier a ≠ 0, resulta que a*u será también un vector propio de A. Para evitar esta indeterminación se supone que los vectores propios están normalizados de manera que ‖𝑢‖ = 1. Sin embargo, el signo queda indeterminado: si u es un vector propio también lo es –u. Para calcular el vector propio se puede describir la ecuación anterior como: (𝐴 − 𝛾 ∗ 𝐼) ∗ 𝑢 = 0 Que es un sistema homogéneo de ecuaciones que tendrá solución no nula si, y solo si, la matriz del sistema, (𝐴 − 𝛾 ∗ 𝐼), es singular. En efecto, si esta matriz fuese no singular multiplicando por la inversa se tendría que la única solución es u = 0. Por tanto, este sistema tiene solución no nula si se verifica que: |𝐴 − 𝛾 ∗ 𝐼| = 0 Esta ecuación se denomina la ecuación característica de la matriz. Es una ecuación polinómica en 𝛾 y de orden n y sus n raíces se denominan valores propios de la matriz. 2.2.4.2. Descripción de datos multivariantes. 2.2.4.2.1. Tipos de variables La información de partida para los métodos multivariantes puede ser de varios tipos. La más habitual es una tabla donde aparecen los valores de p variables observadas sobre n elementos. Las variables pueden ser cuantitativas, cuando su valor se exprese numéricamente. Estas variables pueden, a su vez, clasificarse en variables continuas o discretas. Las variables cuantitativas son aquellas que presentan una cualidad y pueden clasificarse en binarias, cuando toman únicamente dos valores posibles, o generales, cuando toman muchos valores posibles. (Torres Flores, 2012) 2.2.4.2.2. Matriz de datos La información de partida en el análisis multivariante es una tabla de datos correspondiente a distintas variables medidas en los elementos de un conjunto. Al observar p variables numéricas en un conjunto de n elementos, cada una de estas p 23 variables se denomina una variable escalar o univariante y el conjunto de p variables forman una variable vectorial o multivariante. Los valores de las p variables escalares en cada uno de los n elementos pueden representarse en una matriz, X, de dimensiones (n*p), que se denomina matriz de datos. De esta manera, se simplifica la manipulación de datos por medio de concepto de matriz y sus propiedades. (Torres Flores, 2012) 2.2.4.2.3. Matriz de varianzas y covarianzas Para variables escalares la variabilidad respecto a la media se mide habitualmente por la varianza, o su raíz cuadrada, la desviación típica. La relación lineal entre dos variables se mide por la covarianza. La covarianza entre las variables Xj y Xk se calcula por: (Torres Flores, 2012) 𝑛 1 𝑆𝑗𝑘 = ∗ ∑(𝑋𝑖𝑗 − ?̅?𝑗) ∗ (𝑋𝑖𝑘 − ?̅?𝑘) 𝑛 1 2.2.4.2.4. Matriz de correlación Un objetivo fundamental de la descripción de los datos multivariante es comprender la estructura de dependencias entre las variables. Estas dependencias pueden ser: entre pares de variables, entre una variable y todas las demás, entre pares de variables, pero eliminando el efecto de las demás variables, entre el conjunto de todas las variables. La dependencia lineal entre dos variables se estudia mediante el coeficiente de correlación lineal o simple. Este coeficiente para las variables Xj, Xk es: (Torres Flores, 2012) 𝑆𝑗𝑘 𝑟𝑗𝑘 = 𝑆𝑗 ∗ 𝑆𝑘 Y tiene las propiedades siguientes: 0 ≤ |𝑟𝑗𝑘| ≤ 1. Si existe una relación lineal exacta entre las variables, xij = a + bxjk, entonces |𝑟𝑗𝑘| = 1. rjk es invariante ante transformaciones lineales de las variables. La dependencia por pares entre las variables se mide por la matriz de correlación, R, la cual es una matriz cuadrada y simétrica que tiene unos en la diagonal principal y fuera de ella los coeficientes de correlación lineal entre pares de variables. 24 2.2.4.3. Análisis de componentes principales (ACP). El problema de resumir la información de un conjunto de variables se aborda, desde el punto de vista descriptivo, construyendo unas nuevas variables indicadoras que sinteticen la información contenida en los originales. Existen distintos métodos exploratorios para conseguir este objetivo. Con variables continuas, el método más utilizado se conoce como componentes principales. Mayormente se sugiere que los objetivos principales de un ACP son: 1) Reducir la dimensionalidad del conjunto de datos: dadas n observaciones de p variables, se analiza si es posible representar adecuadamente esta información con un número menor de variables construidas como combinaciones lineales de las originales, reduciendo la dimensión del problema a costa de una pequeña pérdida de información. 2) Identificar nuevas variables significativas subyacentes: el ACP siempre identificará nuevas variables, sin embargo, no se puede garantizar que las nuevas variables sean significativas. Pero, aunque las nuevas variables no sean significativas, las variables componentes principales son útiles por diversas cosas, incluyendo el cribado de los datos, la verificación de las hipótesis y la verificación de las agrupaciones. En el ACP se usa un procedimiento matemático que transforma un conjunto de variables correlaciónales en un nuevo conjunto de variables no correlacionadas, estas son las componentes principales, en orden decreciente de importancia. El análisis de componentes principales se puede hacer sobre una matriz de varianzas y covarianzas de las muestras con datos estandarizados o no. Para utilizar la matriz de varianzas y covarianzas de las muestras con datos no estandarizados se debe cumplir lo siguiente: • Todas las variables deben estar medidas en las mismas unidades o, por lo menos en unidades comparables. De esta forma se logra un análisis más limpio y ninguna variable carga más a una componente o a otra, puesto que las varianzas están en la misma escala para todas las variables originales. 25 • Las variables deben tener varianzas que tengan tamaños aproximadamente muy semejantes. Al no cumplirse estas condiciones las componentes principales dependerán decisivamente de las escalas de medida, y las variables con valores más grandes tendrán más peso en el análisis. Si se quiere evitar este problema, conviene estandarizar las variables originales antes de calcular las componentes. Es decir, cuando las variables originales están en distintas unidades conviene aplicar el análisis de la matriz de varianzas y covarianzas de datos estandarizados a lo que es igual, de la matriz de correlación. Hay una fuerte tendencia entre los investigadores a dar significado a las variables componentes principales creadas. Si las interpretaciones son manifiestas, entonces es posible utilizarlas. Existen pocos casos en donde a las componentes principales se les puede dar una interpretación, porque lo común es no esperar que se puedan interpretar las variables componentes principales. 2.2.4.3.1. Calculo de los componentes a) Cálculo de la Primera componente La primera componente principal se define como la combinación lineal de las variables originales estandarizadas que tiene varianza máxima. Los valores en esta primera componente de los n individuos se representan por un vector z1. Dado por: 𝑍1 = 𝑋 ∙ 𝑎1 Como las variables originales estandarizadas tienen media cero, también z1, tendrá media nula y su varianza será: 1 1 ∙ 𝑍11 ∙ 𝑍 1 1 1 = ∙ 𝑋 ∙ 𝑋 ∙ 𝑎1 = 𝑎1 ∙ 𝑆 ∙ 𝑎𝑛 𝑛 1 Donde S es la matriz de varianzas y covarianzas de las observaciones. En la expresión anterior se puede maximizar la varianza sin límite aumentando el módulo del vector a1. Para que la maximización tenga solución se impone una restricción a1*a1 = 1, al módulo del vector a1. 26 Finalmente, esto se traduce en un problema de optimización abordado mediante el multiplicador de Lagrange: 𝑀 = 𝑎11 ∙ 𝑆 ∙ 𝑎1 − 𝜆 ∙ (𝑎 1 1 ∙ 𝑎1 − 1) Maximizando esta expresión derivando respecto a las componentes a1, e igualando a cero, se tiene: 𝜕𝑀 = 2 ∙ 𝑆 ∙ 𝑎1 − 2 ∙ 𝜆 ∙ 𝑎1 = 0 𝜕𝑎1 Cuya solución es: 𝑆 ∙ 𝑎1 = 𝜆 ∙ 𝑎1 Que implica que a1, es un vector propio de la matriz S, y λ su correspondiente valor propio. Para determinar que el valor propio de S es la solución de la formula anterior, multiplicando por la izquierda por a1 esta ecuación: 𝑎11 ∙ 𝑆 ∙ 𝑎1 = 𝜆 ∙ 𝑎 1 1 ∙ 𝑎1 = 𝜆 Y se concluye, que λ es la varianza de z1. Como esta es la cantidad que se quiere maximizar, λ será el mayor valor propio de la matriz S. Su vector asociado, a1, define los coeficientes de cada variable en la primera componente principal. 2.2.4.3.2. Propiedades de las componentes Según (Torres Flores, 2012), las componentes principales son nuevas variables que conservan la variabilidad inicial donde la proporción de variabilidad explicada por una componente es el cociente entre su varianza, el valor propio asociado al vector propio que lo define, y la suma de los valores propios de la matriz. En efecto, la varianza del componente H es 𝜆ℎ, y la suma de las varianzas de las variables originales es ∑𝑝𝑖 = 1𝜆1, igual a la suma de las varianzas de las componentes. La proporción de la variabilidad total explicada por la componente h es 𝜆ℎ/ ∑ 𝑝 𝑖 . Las r componentes principales (r