Crash modification factors for rumble strips treatment in freeway

Abstract

Longitudinal shoulder rumble strips is a safety feature or treatment on a paved shoulder, capable of alerting drivers that their motor vehicle is departing the traveled lane. This treatment has proven to be effective specially preventing roadway departure crashes. In 2009, Puerto Rico Highway and Transportation Authority (PRHTA) started the implementation of non-continuous longitudinal rumble strips on the right hand shoulder on freeways on the island. In 2010, the Highway Safety Manual (HSM) was published by AASHTO to provide tools for decision making to estimate how effective a countermeasure or set of countermeasures will be in reducing crashes at a specific location. The Crash Modification Factors (CMF) are used to quantify the effect of a particular treatment on expected crash frequency. On the HSM, CMF’s for freeway applications using non-continuous longitudinal rumble strips on shoulders were not included. This investigation documents the process of the development of CMF for non-continuous longitudinal shoulder rumble strips on freeway segments, in rolling to mountainous topography. The study area is highway PR-52, a 108.3 kilometers toll freeway facility that is part of the National Highway System (NHS) that originates in the north at San Juan, Capital of Puerto Rico, crossing the central mountain range and ends in the city of Ponce. Its AADT ranges from 165,800 vpd in its origin in the urban area with level to rolling terrain to a minimum of 18,600 vpd in a rural mountainous region. The maximum speed limit is 105 km/hr (65 mph) with approximately 8% of heavy trucks. The specific segment evaluated in this research starts on the South Caguas Toll Plaza (km 23.1) and ends at the exit ramp towards the town of Salinas (km 66.3). An observational study known as Empirical Bayes Method was performed to calculate the effectiveness of this treatment. This method can predict the number of crashes that would occur in the “after” period if the treatment or countermeasure had not been implemented and then compares these values with the actual count of crashes in the “before” period of the treated site. The first step on this method is the development of a multivariate crash prediction model or “Safety Performance Function” (SPF) specifically adapted to Puerto Rico’s jurisdiction for total crashes and run off the road (ROR) crashes for the reference group. This investigation revealed that, other than length and AADT, the presence of freeway ramps and climate category (dry areas versus moist/wet areas) were statistically significant in the prediction of total crashes. Furthermore, the SPF associated with ROR crashes for the reference group, had statistically significant variables such as segment length, AADT and presence of freeway ramps. No major outliers were detected for both SPF models on the final verification process. In addition, a jurisdictional SPF was calibrated for average crashes on Puerto Rico’s freeway network. The EB Method showed that for longitudinal intermittent shoulder rumble strips in the NHS PR-52 toll freeway there was a decrease on ROR and total crashes by 5% and 2%, respectively. The estimation of CMF for longitudinal intermittent shoulder rumble strips associated with ROR crashes was 0.95 and for total crashes was 0.98. The estimated CMF’s had standard errors of less than 0.1 indicating reliable results based on AASHTO guidelines.

Las huellas longitudinales en los paseos de las carreteras es un tratamiento de seguridad en los paseos capaz de alertar a los conductores que su vehículo de motor se está saliendo de su carril. Este tratamiento ha demostrado ser eficaz especialmente en la prevención de choques asociados a vehículos de motor que salen de la vía de rodaje. En el 2009, la Autoridad de Carreteras y Transportación (ACT) comenzó la implantación de huellas longitudinales intermitentes en los paseos al lado derecho de las autopistas de la isla. En el 2010, el Manual de Seguridad en las Carreteras (HSM, por sus siglas en inglés) fue publicado por la AASHTO para proporcionar herramientas para la toma de decisiones en términos de estimar la eficacia de una medida o conjunto de medidas correctivas en la reducción de choques en un lugar específico. Los Factores de Modificación de Choques (CMF) son utilizados para cuantificar el efecto de un tratamiento en particular en la frecuencia de choques esperados. En el HSM, no se incluyeron CMFs asociados a huellas intermitentes en paseos de autopistas. Esta investigación documenta el proceso del desarrollo de CMF para huellas intermitentes en segmentos de autopistas. El área de estudio es la autopista PR-52, una facilidad con cobro de peaje cuya longitud es de 108.3 kms que forma parte del Sistema Nacional de Carreteras (NHS) que se origina en el norte en San Juan, Capital de Puerto Rico, cruzando la cordillera central y terminando en la ciudad de Ponce. Su Volumen Anual Diario Promedio (AADT) oscila entre 165,800 vpd en su origen en el área urbana con el terreno de nivel a ondulado a un mínimo de 18,600 vpd en la región rural montañosa. El límite máximo de velocidad es de 105 kms (65 mph) con aproximadamente 8% de camiones. El segmento específico evaluado en esta investigación se inicia en el sur en el peaje de Caguas (km 23.1) y termina en la rampa de salida hacia la ciudad de Salinas (km 66.3). Un estudio observacional denominado como el Método Empírico de Bayes se llevó a cabo para calcular la eficiencia de este tratamiento. Este método puede predecir el número de choques que se producirían en el período “después” si no se hubiese implantado el tratamiento y luego compara estos valores con el número actual de los choques en el periodo de “antes” de que se implantara el tratamiento en el sitio de estudio. El primer paso en este método es el desarrollo de un modelo de predicción de choques multivariado o una Función de Desempeño de Seguridad (SPF), que sea específicamente adaptada a la jurisdicción de Puerto Rico y los posteriores para los choques totales y choques de los vehículos que salen de la vía de rodaje (ROR) para el grupo de referencia. Esta investigación reveló que, además de la longitud del segmento y al AADT, la presencia de rampas de autopista y la categoría climática (áreas secas versus áreas húmedas) fue estadísticamente significativas en la predicción de los choques totales. Por otra parte, el SPF asociado a choques de vehículos que salen de la vía de rodaje (ROR) para el grupo de referencia, tuvo variables estadísticamente significativas, tales como la longitud del segmento, el AADT y la presencia de rampas de autopistas. No se detectaron valores atípicos para ambos modelos de SPF en el proceso de verificación. En adición, se calibró un SPF jurisdiccional para choques promedio en la red de autopistas en Puerto Rico. El Método EB demostró que para las huellas intermitentes en los paseos de la autopista de peaje PR-52 que formar parte del NHS hubo una disminución de choques de vehículos que salen de la vía de rodaje (choques del tipo ROR) y de choques totales de un 5% y 2%, respectivamente. El estimado de CMF para huellas longitudinales intermitentes en los paseos asociados a los choques de los vehículos que salen de la vía de rodaje (ROR) fue de 0.95 y de 0.98 para choques totales. Los CMFs estimados tenían errores estándar de menos de 0.1 que indican resultados confiables en base a las guías de la AASHTO.