III CONGRESO IBERO-AMERICANO DE SEGURIDAD VIAL CISEV 2012

1. III CONGRESO IBERO-AMERICANO DE SEGURIDAD VIAL CISEV 2012 NOVEDADES EN LA MEDIDA DE LA VISIBILIDAD NOCTURNA DE LA SEÑALIZACIÓN. APLICACIONES A LAS INSPECCIONES DE SEGURIDAD VIAL Bogotá 12 al 16 de Junio de 2012 CISEV

2. ÍNDICE I. Introducción II. Señalización Horizontal II. 1 Medida de la Retrorreflexión III. Señalización Vertical III. 1 Definiciones III. 2 Inspección de la Visibilidad de la Señalización Vertical III. 3 Descripción del Sistema IV. 4 Proceso de Inspección V. 5 Presentación de Resultados IV. Conclusiones

3. I. INTRODUCCIÓN La señalización horizontal y vertical junto con el balizamiento, son los equipamientos de las carreteras que contribuyen de manera más eficaz a la seguridad del tráfico. La señalización debe mantener su visibilidad, tanto de noche como de día y bajo cualquier circunstancia meteorológica. En la variable carretera el estado de la señalización vertical y horizontal es crítico y por ello es imprescindible valorar su estado con las mejores herramientas posibles. Para evaluar de forma objetiva la calidad y el estado de las marcas viales horizontales y verticales, en condiciones nocturnas o meteorológicamente adversas, se utiliza la retrorreflexión. En la comunicación se presentan los métodos dinámicos de inspección de la señalización que permiten realizar tareas de auscultación a la velocidad del tráfico.

4. II SEÑALIZACIÓN HORIZONTAL • Está compuesta principalmente por las marcas viales junto con los captafaros. Las marcas viales pueden estar constituidas por distintos materiales como las pinturas, los termoplásticos, los plásticos en frío y las cintas prefabricadas, y normalmente se acompañan de microesferas de vidrio o cerámicas que le aportan la retrorreflexión, permitiendo que la luz de los faros del vehículo vuelva al conductor cuando son iluminadas. • A las marcas viales se les exigen unas determinadas características en cuanto a visibilidad en condiciones diurnas y nocturnas para que proporcionen información visual al conductor y por otro lado adherencia al neumático. La pregunta desde el punto de vista del usuario y la seguridad vial debe de ser, qué necesita el conductor de la marca vial en cuanto a distancia de visibilidad y por otro lado, qué distancia de visibilidad es la que puede llegar a proporcionar la marca vial en distintos escenarios de conducción.

5. II SEÑALIZACIÓN HORIZONTAL • Las marcas viales guían al conductor a lo largo de la carretera permitiendo una circulación segura, accesibilidad y confort. La mayor o menor distancia de visibilidad la proporcionan en función de su geometría (ancho de la marca, modulaciones), localización y sus características fotométricas (color, factor de luminancia y retrorreflexión en condiciones nocturnas). • Como finalidad las marcas viales deben cumplir las necesidades de distancia visibilidad para una velocidad dada. • Por tanto, para calcular la distancia de visibilidad de la marca en condiciones nocturnas que son las más desfavorables, las variables serán: • - Geometría y posición de las marcas • - Tipo de vehículo y luces • - Características de la carretera • - Humedad de la calzada o condiciones de lluvia • - Nivel de retrorreflexión.

6. II SEÑALIZACIÓN HORIZONTAL • La retrorreflexión de forma sencilla, es la cantidad de luz devuelta desde una determinada superficie hacia la fuente emisora. En el caso de la señalización horizontal desde los faros de los vehículos se ilumina la marca vial y ésta la devuelve hacia el conductor. • La retrorreflexión proporcionada por las microesferas desciende claramente en condiciones de humedad o de lluvia. Las denominadas marcas estructuradas o marcas con resaltos modifican la textura superficial para que las microesferas no se cubran por la lámina de agua. • Teniendo en cuenta esto, para la evaluación su visibilidad en servicio, aun siendo un valor puntual, la retrorreflexión deberá considerarse la marca vial en su conjunto (tipología de la marca, materiales, tráfico, condiciones locales, etc.).

7. II SEÑALIZACIÓN HORIZONTAL • En el cuadro siguiente se muestran los valores de retrorreflexión que se requieren en la normativa española para la conservación de las marcas viales en la Red de Carreteras Estatal.

8. II SEÑALIZACIÓN HORIZONTAL • II. 1 Medida de la Retrorreflexión. • Para medir la retrorreflexión de las marcas viales se utilizan retrorreflectómetros portátiles con geometría e iluminadores apropiados, y también pueden utilizarse equipos de medida de la retrorreflexión dinámicos que circulen a la velocidad de tráfico. • Hasta el momento, el sistema dinámico más utilizado es el equipo Ecodyn que cuenta con un sistema de células fotoeléctricas, pero actualmente también se están desarrollando otros nuevos equipos utilizando como base el análisis digital de imágenes obtenidas de las marcas viales y la medida de la luminancia. • Los sistemas dinámicos presentan la ventaja de que proporcionan datos continuos de la retrorreflexión real de la marca vial en servicio.

9. II SEÑALIZACIÓN HORIZONTAL • Los datos obtenidos por los equipos de medida de alto rendimiento de la retrorreflexión de las marcas viales se representan en aplicaciones informáticas que permiten un análisis estadístico de los valores obtenidos y la sincronización con imágenes del inventario para cruzar con datos de geometría de la vía, ancho de la marca, etc...., y la generación de cartografía para poder gestionar la señalización horizontal de una red de carreteras.

10. III SEÑALIZACIÓN VERTICAL • Objeto: Seguridad, la eficiencia y la comodidad de la circulación, tanto en condiciones diurnas como en nocturnas. La señalización vertical debe advertir al usuario de los peligros y proporcionar información precisa. Por tanto las señales tendrán que ser visibles y se debe poder leer su mensaje en condiciones adversas para la conducción. • Las láminas retrorreflexivas con las que cuentan las señales son las que hacen que se devuelva una cantidad de la luz procedente de los faros de los vehículos aumentando su visibilidad. La retrorreflexión hace que el conductor vea las señales y carteles por la noche con un nivel de luminosidad y contraste frente al entorno que le permiten su detección y legibilidad. Las láminas retrorreflexivas serán el objeto principal de cualquier inspección sobre la visibilidad de la señalización vertical. • La visibilidad de la señal será también función de la localización, del estado de conservación o limpieza, del tipo de material y del tamaño, de la agudeza visual del conductor, y de si el entorno está iluminado o no con iluminación difusa o de los propios faros del conductor.

11. III SEÑALIZACIÓN VERTICAL • III. 1 DEFINICIONES • Hay cuatro conceptos a tener en cuenta para valorar la visibilidad de la señalización, y que son los siguientes: • - Intensidad luminosa • - Iluminancia • - Luminancia • - Coeficiente de retrorreflexión

12. III SEÑALIZACIÓN VERTICAL • En definitiva, la luminancia de una señal retrorreflectante dependerá de los siguientes factores: • • El tipo de la lámina retrorreflectante. • • Los faros del vehículo y el tipo de vehículo por la posición de los faros y del conductor. • • La ubicación y posición de la señal frente al vehículo, ya que afectan a los ángulos de observación y de incidencia. • Algunas administraciones y para distintas geometrías de medida establecen una retrorreflexión mínima de servicio que deberán de tener las señales

13. III SEÑALIZACIÓN VERTICAL • III. 2 INSPECCIÓN DE LA VISIBILIDAD DE LA SEÑALIZACIÓN VERTICAL • Hay diferentes estrategias que se pueden utilizar en la inspección de carreteras, para valorar los niveles de retrorreflexión de la señalización vertical en servicio: • - Realización de un control, inspección o valoración visual durante la noche con un inspector capacitado. Este método presenta como ventaja que la señalización se evalúa en las condiciones reales nocturnas, aunque se trata de un método muy subjetivo. • - Medida de la retrorreflexión con retrorreflectómetro portátil, sobre la propia señal, con los ángulos de incidencia y de observación que estén marcados en la normativa.

14. III SEÑALIZACIÓN VERTICAL • Este método es muy lento y laborioso, además de peligroso para la seguridad vial, y al que hay que dedicar recursos y utilizar elementos auxiliares, en especial cuando se desea realizar la medida de los pórticos y banderolas. Además, en este método se obvian otros atributos asociados a la visibilidad o legibilidad de las señales, al tratarse de una medida puntual en un espacio muy reducido. • - Análisis de la vida útil en que la señal mantiene su visibilidad, utilizando como base para el cálculo de esta vida útil el plazo de garantía del fabricante y los ensayos de envejecimiento natural.

15. III SEÑALIZACIÓN VERTICAL • - Se está empezando a utilizar la capacidad que proporciona la auscultación con equipos de alto rendimiento que circulan a la velocidad del tráfico a las inspecciones de visibilidad de la señalización, para la medida de la visibilidad nocturna con las siguientes ventajas: • • Se elimina, en las calzadas de las carreteras, la presencia de personas y vehículos estacionados en los alrededores de las posiciones de medida. • • Se evita la necesidad de manejo de elementos auxiliares aparatosos para la realización de las medidas (especialmente, en el caso de pórticos y banderolas). • • Se incrementa el rendimiento de las auscultaciones de las señales instaladas, con lo que puede aumentarse la frecuencia de los controles o la longitud de los tramos sometidos a estudio. • La mejora del conocimiento del estado en el que se encuentra la señalización de las redes de carreteras y cómo el estado real puede afectar a la seguridad vial, posibilitando así la capacidad de planificar las actuaciones de mejora si fuera preciso.

16. III SEÑALIZACIÓN VERTICAL • III. 3 DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA • El equipo que se describe y presenta se ha desarrollado como una solución a la inspección de la visibilidad de la señalización vertical y en este sentido, hay que entenderlo como un equipo que permite conocer el estado de las señales de tráfico (incluyendo pórticos y banderolas) en base a la medida de su visibilidad nocturna y la correspondiente adecuación a la norma, permitiendo además una comparación con los parámetros medidos con equipos puntales en carretera o en el laboratorio. Equipo Visualise durante la medición

17. III SEÑALIZACIÓN VERTICAL • El equipo de auscultación automática de señales y paneles de tráfico VISUALISE, se basa en la medida de retrorreflexión y contraste de las señales y paneles utilizando iluminación pulsada y cámaras de alta resolución. En consecuencia, la auscultación se realiza en condiciones nocturnas para garantizar que la principal fuente de luz, y que es utilizada para la medida de la retrorreflexión, es la generada por el iluminador del equipo. De esta manera, se puede obtener la máxima homogeneidad de las condiciones de iluminación en diferentes carreteras y en días distintos. • Para cada señal y panel de tráfico detectado en la secuencia de imágenes, se realizan medidas de distancia a la señal o panel, nivel de luminancia y nivel de retrorreflexión, lo que permite construir, para cada elemento auscultado, una curva de luminancia y otra de retrorreflexión en función de la distancia. A partir de las medidas de luminancia y retrorreflexión de cada parte de la señal (o panel), el sistema permite calcular el contraste.

18. III SEÑALIZACIÓN VERTICAL • El sistema de auscultación “VISUALISE”, se compone de varios elementos hardware y software, tal y como se aprecia en la Figura siguiente. Componentes del equipo “VISUALISE” • 1 Croquis del vehículo (portador) empleado • 2 Cámaras digitales de alta resolución y elevada sensibilidad luminosa • 3 Sistema de iluminación pulsada (sincronizada con toma datos) • 4 Sistema electrónico de sincronización • 5, 6, 7, 8, 9, 10 Hardware para la toma de datos, monitor, teclado de incidencias, rack para el almacenamiento y procesamiento de imágenes • 11, 12 GPS diferencial de 12 canales y frecuencia de 10 Hz, con precisión submétrica y sistema odométrico

19. III SEÑALIZACIÓN VERTICAL • III. 4 PROCESO DE INSPECCIÓN • A partir de una secuencia de imágenes iluminadas de forma alternativa, se realiza la substracción de los valores de luminancia medidos por las cámaras en dos imágenes consecutivas. Mediante esta técnica de substracción se consigue minimizar el efecto de la iluminación ambiente sobre las medidas de luminancia, logrando que la práctica totalidad de la luminancia de las señales y paneles medida por las cámaras se deba a la iluminación emitida por el propio vehículo (faros del vehículo e iluminador). Esta novedosa técnica garantiza la máxima homogeneidad en las condiciones de medición de luminancia. • Fuera de línea se realiza el procesado de las imágenes contenidas en las secuencias, para efectuar la búsqueda de señales y paneles de tráfico, así como las correspondientes medidas de retrorreflexión y contraste.

20. III SEÑALIZACIÓN VERTICAL • La primera fase del sistema de procesado de imagen consiste en detectar la ubicación de las señales y paneles de tráfico existentes en los tramos de carretera grabados • Cada señal y panel detectado es posteriormente analizado para clasificarlo en una de las siguientes categorías: • 1. Señal de “Stop”. • 2. Señal circular con fondo blanco. • 3. Señal circular con fondo azul. • 4. Señal triangular. • 5. Señal cuadrada con fondo blanco. • 6. Señal cuadrada con fondo azul. • 7. Panel con fondo blanco. Y, • 8. Panel con fondo azul.

21. III SEÑALIZACIÓN VERTICAL • Para cada tipo de señal y panel se lleva a cabo un proceso de segmentación o separación de los elementos fundamentales que constituyen las mismas, estableciendo como tales el fondo de la señal o panel, la orla de las señales y el texto-pictograma de la señal o panel. • Las curvas de luminancia en función de la distancia, obtenidas para cada elemento clave de la señal o pórtico, se convierten a curvas de retrorreflexión en función de la distancia utilizando tres curvas, una para cada clase característica de material retrorreflectante con el que puede estar construida la señal o panel: nivel 3, nivel 2 o nivel 1. La curva asignada a cada señal o panel será aquella para la que se obtiene un mejor ajuste de las tres hipótesis posibles.

22. III SEÑALIZACIÓN VERTICAL • III. 5 PRESENTACIÓN DE RESULTADOS • Como resultado final de la medición se ha desarrollado un software de presentación de los resultados de la auscultación que permite avanzar las señales en el sentido de su captación y grabación, tanto en modo automático como manual. También se puede avanzar en la visualización señalando el punto kilométrico al que se desea ir. Además las señales visualizadas se pueden filtrar en función del resultado obtenido frente a la retrorreflexión, mostrando bien únicamente las señales que cumplen con el criterio establecido; bien las que no lo cumplen; o, por último, todas ellas.

23. III SEÑALIZACIÓN VERTICAL • Por último, el software de visualización de resultados dispone de una ventana en la que se muestran estadísticas del tramo de carretera auscultado. En ellas, se exponen los datos relativos al número de señales existentes en el tramo y a su distribución en la calzada (inventario). • También se exponen los datos referentes al estado de las señales frente a la retrorreflexión. Estos datos se pueden distribuir tanto en función de la posición (margen o pórticos) como en función del tipo de señal (código o informativa: cartelería) por lo que se puede realizar un estudio detallado de las condiciones de visibilidad en relación con el equipamiento registrado en el inventario.

24. IV CONCLUSIONES • La visibilidad nocturna de la señalización es un indicador claramente asociado a la seguridad vial. Los equipos de auscultación dinámica del estado de los elementos de las carreteras suponen un salto cualitativo, y cuantitativo, en la evaluación del nivel de servicio de la señalización horizontal y vertical de las carreteras y sirven de revulsivo para mejorar el nivel de servicio. • La explotación combinada de los datos del estado de las marcas viales, señalización vertical, inventario y auscultación de otros parámetros, sirve de herramienta de análisis en las inspecciones de seguridad vial. • La mejora del conocimiento sobre el estado de servicio de la señalización en la red viaria, con un nivel de fiabilidad adecuado a su función, permitirá planificar de manera más eficiente las operaciones de conservación y explotación y en consecuencia también optimizar los presupuestos dedicados a este fin. A la vez se podrá contribuir, de manera notable, a la mejora de la seguridad vial en las carreteras.

25. IV CONCLUSIONES • La mejora del conocimiento sobre el estado de servicio de la señalización en la red viaria, con un nivel de fiabilidad adecuado a su función, permitirá planificar de manera más eficiente las operaciones de conservación y explotación y en consecuencia también optimizar los presupuestos dedicados a este fin. A la vez se podrá contribuir, de manera notable, a la mejora de la seguridad vial en las carreteras. Aplicación visualización multiparámetro, señalización vertical y horizontal e inventario.