Use of driving simulator for the operational and safety evaluation of signage and pavement markingss: a case study of P.R. Dynamic Toll LANE

Abstract

This research study evaluates alternative overhead signs and in-lane pavement markings in the existing 10.4 km (6.5 mi) PR-22 Dynamic Toll Lane (DTL) facility in Puerto Rico. The DTL is a type of managed lane that combines three operational strategies, namely, congestion pricing, reversible lane, and a Bus Rapid Transit (BRT) system. However, safety and operational issues have generated the need for investigating if the existing signage configuration efficiently conveys information to indicate drivers about the express lane exit. For instance, it has been observed that several drivers have used the BRT exit lane while others performed last moment lane changes into the DTL exit, creating potential conflict points that affect the safety of road users and the operation of the BRT system. An initial simulation study was performed (Phase I) using the University of Puerto Rico at Mayagüez (UPRM) driving simulator system. In this phase, driving behavior of subject drivers exposed to the existing conditions of PR-22 DTL (Configuration 1) was compared to a proposed treatment using signs and in-lane pavement markings (Configuration 2) based on the Manual of Uniform Traffic Control Devices (MUTCD). Research results showed that there was no sufficient statistical evidence to indicate that the proposed treatment improved driving behavior. Therefore, a new proposed treatment was developed based on the MUTCD and the results of an online survey, which was generated to gather participants understanding of managed lane signs and pavement markings. This new proposed treatment using alternative signs and in-lane pavement markings (Configuration 2 in Phase II) was evaluated with respect to the existing conditions of PR-22 DTL (Configuration 1). A total of 24 subject drivers drove six (6) scenarios of the same configuration. The independent variables Traffic Flow and Time of Day were used to develop the scenarios. Safety improvements in driving behavior were evaluated using three performance measures, namely, Average Lane Position, Average Speed and Acceleration Noise and four (4) consecutive zones of interest within 1 km prior to the exit. The major research finding show that subject drivers Average Lane Position was improved since significant differences were observed in the evaluated zones of interest. Participants exposed to the proposed treatment (Configuration 2 in Phase II) choose the correct exit lane and performed lane changing maneuvers with anticipation when compared with participants exposed to the existing conditions (Configuration 1). Participants Average Speed was significant in 50% of the evaluated zones of interest. Furthermore, subject drivers acceleration noise was significant in 25% of the evaluated zones of interest. Future research may include the identification and development of alternative treatments that could significantly reduce participant’s average speed and acceleration noise. Nevertheless, driving behavior can be enhanced if the proposed signs and pavement markings are incorporated in PR-22 DTL since drivers improved their lane choice and perform lane changes with much anticipation, thereby improving the operation and safety of the PR-22 managed lane facility.

Esta investigación evalúa señalizaciones alternativas sobre la carretera y marcados en el pavimento en el carril existente de peaje dinámico (DTL por sus siglas en inglés) de 10.4 kilómetros (6.5 millas) localizado en la Autopista PR-22 en Puerto Rico. El DTL es un tipo de carril administrado (“managed lane” en inglés) que combina tres estrategias operacionales, a saber, precio por congestión, carril reversible y un sistema de autobuses de alta velocidad (BRT, por sus siglas en inglés). Sin embargo, aspectos operacionales y de seguridad han generado la necesidad de investigar si la configuración de señalizaciones existentes transmite la información eficientemente para indicar a los conductores la salida del carril expreso. Por ejemplo, se ha observado que algunos conductores utilizan la salida del carril del BRT mientras que otros conductores realizan cambios de carril en el último momento, generando puntos de conflicto que afectan la seguridad de los usuarios y la operación del sistema BRT. Se realizó un estudio de simulación inicial (Fase I) utilizando el simulador de conducción del Recinto Universitario de Mayagüez (UPRM por sus siglas en inglés). En esta fase, se comparó el comportamiento de los conductores expuestos a las condiciones existentes del DTL de la PR-22 (Configuración 1) con una alternativa propuesta utilizando señalizaciones y marcado del pavimento (Configuración 2) basado en el Manual de los Dispositivos Uniformes para el Control de Tráfico (MUTCD, por sus siglas en inglés). Los resultados muestran que no hubo suficiente evidencia estadística para determinar que el tratamiento propuesto haya mejorado el comportamiento del conductor. Por lo tanto, se desarrolló un nuevo tratamiento (Fase II) basado en el MUTCD y en los resultados de una encuesta en línea que fue generada para obtener la interpretación del conductor con respecto a las señalizaciones y marcado del pavimento en carriles administrados. Este nuevo tratamiento propuesto utilizando señalizaciones alternas y marcado del pavimento (Fase II de la Configuración 2) fue utilizado para evaluar el comportamiento del conductor y comparar los resultados con las condiciones existentes del DTL (Configuración 1). Un total de 24 sujetos condujeron seis (6) escenarios de una misma configuración. Flujo Vehicular y Periodo del Día fueron las variables independientes utilizadas para desarrollar los escenarios. Las mejoras en el comportamiento del conductor fueron evaluadas utilizando tres medidas de desempeño, Posición Promedio en el Carril, Velocidad Promedio y Ruido de Aceleración en cuatro (4) zonas de interés consecutivas dentro del primer kilómetro antes de la salida. Los resultados de la investigación muestran que la Posición Promedio en el Carril mejoró debido a que se observaron diferencias significativas en todas las zonas de interés evaluadas. La Posición Promedio en el Carril de los sujetos mejoró debido a que los participantes expuestos al tratamiento propuesto (Fase II de la Configuración 2) seleccionaron el carril correcto en la salida y realizaron los cambios de carril con anticipación en comparación con los sujetos expuestos a las condiciones existentes (Configuración 1). La Velocidad Promedio de los participantes fue significativa en el 50% de las zonas de interés evaluadas. Además, el Ruido de Aceleración resultó significativo en 25% de las zonas de interés evaluadas. Investigación futura podría incluir la identificación y desarrollo de tratamientos alternos que puedan reducir significativamente la variación en Velocidad Promedio y Ruido de Aceleración de los sujetos. No obstante, el comportamiento del conductor puede mejorar si se incorporan las señalizaciones y el marcado del pavimento propuesto debido a que los conductores mejoraron la selección del carril apropiado y realizaron cambios hacia el carril expreso con anticipación, mejorando la seguridad y operación del carril administrado de la PR-22.