Methodology for event-based traffic risk assessment of Bus Rapid Transit systems and its simulation

Abstract

Las metodologías para la evaluación del riesgo vial, bajo un enfoque preventivo o reactivo, presentan sesgos referentes a la información usada, ya sea por incompleta, inexistente o por valoraciones subjetivas del comportamiento de los usuarios viales. El riesgo vial se define como la relación probabilística entre los eventos indeseables y la exposición. Los indicadores típicos de exposición son kilómetros-vehículo recorridos y tránsito promedio diario anual, que son indicadores agregados de actividad, por lo que se requiere una exposición por eventos para una evaluación de riesgo consistente. Para superar tales sesgos, esta investigación usa conflictos de tráfico, como sustitutos de los choques, así como de una definición de exposición mediante encuentros. La investigación comprende la identificación de estos eventos, en video, por medio de la herramienta T-Analyst, la Técnica Sueca de Conflictos de Tráfico, así como de las herramientas VISSIM y SSAM, para la valoración de la severidad de los conflictos, la exposición y el riesgo, con enfoque preventivo. El estudio se realizó en tres intersecciones semaforizadas del sistema de Buses de Tránsito Rápido, de Bogotá, debido al número de pasajeros, su masificación en el mundo y la interacción entre usuarios. Como resultado, se validó un indicador preventivo de riesgo basado en la relación conflictos/encuentros, en un periodo dado. Seguidamente, se validó un índice compuesto de severidad de los conflictos, que involucra la proximidad espaciotemporal entre dos usuarios, la desaceleración ejercida para evitar la colisión y el cambio de velocidad ante un choque inelástico hipotético. Finalmente, se validaron modelos de microsimulación en los que se simuló, con alta precisión, el número y severidad de los conflictos observados. Se concluye que el indicador de riesgo captura el desempeño de la seguridad microscópicamente. Además, el índice de severidad es práctico para diferenciar la severidad de conflictos entre distintos usuarios viales, complementando las técnicas de conflictos existentes. Los modelos de microsimulación permiten proponer valores calibrados de parámetros de VISSIM que mejoran la simulación de tránsito y seguridad.

Current methodologies for traffic risk evaluation, under a preventive or reactive approach, present biases regarding the information used, either because it is incomplete, non-existent or because of subjective assessments of the road users’ behavior. Traffic risk is defined as the relationship between undesirable events (crashes, injuries and/or fatalities) and exposure, with a probabilistic approach. Typical exposure indicators are vehicle kilometers traveled and annual average daily traffic, which are aggregate and activity-based indicators, so event-based exposure is required for a consistent risk assessment. To overcome such biases, this research is based on traffic conflicts, as surrogates for crashes, and surrogate safety measures, as well as an event-based exposure definition of encounters. The research identified these events, on video, using the T-Analyst road user tracking tool, by means of the Swedish Traffic Conflict Technique, as well as the VISSIM and SSAM computational simulation tools, for the assessment of the severity of conflicts, exposure and risk, with a preventive approach. The study was carried out at three signalized intersections of the Bus Rapid Transit system in Bogotá, due to the number of passengers, its increasing massification in the world, and the interaction between road users. As a result, I validated a preventive risk indicator based on the relationship between conflicts and encounters, in a certain period. Subsequently, I formulated and validated a composite conflict severity index, which involves the spatiotemporal proximity between two road users, the initial deceleration rate to avoid the collision, and the change in speed in the event of a hypothetical inelastic collision. Finally, I built and validated traffic microsimulation models using VISSIM and SSAM, in which the number and severity of the video-observed conflicts were simulated with high precision. In conclusion, the risk indicator manages to capture the performance of road safety, microscopically. Furthermore, the composite severity index is practical to differentiate the severity of conflicts between different road users, complementing existing conflict techniques. The validated microsimulation models allow proposing calibrated values of VISSIM parameters that notoriously improve traffic and road safety simulation.