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PLANEJAMENTO DO TRÁFEGO Elmo L. Felzemburg Conceitos Básicos Os componentes que afetam a condução do veículo: � O VEÍCULO � A VIA/MEIO AMBIENTE � O MOTORISTA Conceitos Básicos Característica do Veículo: � Principais elementos: tipo, dimensões, raio de giro, resistência ao movimento, potência, aceleração e desaceleração � Tipo de Veículos: Automóvel, Caminhões, Vans, Ônibus, Veículos de Recreação e Motocicletas � As forças contrárias ao deslocamento dos veículos são: força de rolamento, ar, greide e resistência inicial. Conceitos Básicos Característica do Veículo: � O parâmetro que mais caracteriza o desempenho do veículo é a relação peso/potência Veículo Peso com motorista (kg) Potêcia Nominal (kw) Relação Peso/Potência (kg/kw) Automóveis 1.540 78 19,7 Caminhonete 1.905 130 14,7 Caminhão 2 e 6 eixos 4.535 130 34,9 Caminhão Reboque 11.340 242 46,9 Conceitos Básicos Característica do Veículo: � As taxas de aceleração e desaceleração do veículo são importantes no dimensionamento de semáforos, calcular consumo de combustível e tempos de viagens. � Os valores da taxa de aceleração dos automóveis varia de 2 a 8 m/s2 e a taxa de desaceleração é de 1 a 4 m/s2 Conceitos Básicos Característica do Motorista: � A tarefa do motorista se compõe de: Controlar, guiar e navegar � Controle exige interação com o veículo em termos de velocidade e direção ( acelerar, freiar e dirigir) � Guiar se refere a manter um passo seguro e manter o veículo dentro da faixa de tráfego � Navegar significa planejar e executar a viagem Conceitos Básicos Característica do Motorista: � O parâmetro utilizado: tempo de reação e percepção, o qual representa a velocidade de reação do motorista em situações de emergência. � O tempo de reação e percepção do motorista é utilizado para calcular distâncias de visibilidade de parada e de ultrapassagem � Outros fatores : fadiga, dirigir á noite, ingerir álcool e drogas, e o grau de educação para o trânsito do motorista. Conceitos Básicos Característica do Pedestre: � A velocidade de andar a pé, que se situa na média de 1,2 m/s. A velocidade depende do comportamento e hábitos individuais do pedestre. � Fatores que afetam a velocidade: densidade, tamanho do batalhão, percentagem de pessoas velhas, deficientes físicos e crianças. � Uma pessoa em pé ocupa um espaço de 0,75 m2 . � Estes elementos servem para dimensionar vias de pedestres e tempos de verde para pedestres nos semáforos. Conceitos Básicos Característica da Bicicleta : � A velocidade típica de um ciclista é de 25 km/h. � A velocidade é afetada pelo tipo da bicicleta, tipo de superfície do pavimento, condições do tempo e o greide Característica do Ônibus e do VLT � A capacidade do Ônibus e do VLT é afetada pelo tipo de veículo, espaçamento dos pontos de parada e tempo de embarque e desembarque de passageiros. � A capacidade de transportar passageiro depende da capacidade individual do veículo e da quantidade de pessoas em pé ou sentada DEMANDA E VOLUME � Demanda se refere ao volume de tráfego que chega em um determinado ponto ou segmento de uma via. � Volume se refere ao número de veículos partindo. � Em vias de fluxo contínuo os dois termos são equivalentes. Variação do tráfego: � Variação mensal e sazonal � Variação Diária � Variação Horária DEMANDA E VOLUME Hora de Pico e Análise Horária � Vias rurais: 30ª (trigésima) hora para a hora de projeto � Vias urbanas a hora de projeto corresponde à hora de pico que ocorre em qualquer dia da semana Fator K : � K = Volume hora pico/ VMDA � Para vias rurais e urbanas o fator K pode variar de 0,09 a 0,10 DEMANDA E VOLUME Variações do Volume do Tráfego dentro da Hora � Ex. uma contagem de veículos na hora de pico apresentou os seguintes resultados: � Horário Volume de Veículos � 7:00 às 7:15 650 � 7:15 às 7:30 700 � 7:30 às 7:45 900 � 7:45 às 8:00 800 � Fluxo horário = 4 * 900 = 3600 veículos por hora � Volume = 650+700+900+800 = 3050 veículos por hora DEMANDA E VOLUME Distribuição Espacial do Tráfego na Via Distribuição direcional : � A proporção de tráfego que se movimenta no sentido do pico é expressa como D. VHPS = VMDA * K * D VHPS = Volume horário de projeto em um sentido (veic/h) VMDA = Volume médio diário anual (veic/h) K = Proporção do VMDA que ocorre na hora de pico D = Proporção de volume horário de tráfego no sentido do pico DEMANDA E VOLUME Distribuição Espacial do Tráfego na Via Distribuição do Tráfego por Faixa : � Quando a pista de tráfego tem duas ou mais faixas por sentido a distribuição do tráfego varia por faixa. � Os veículos pesados tendem a usar a faixa mais à direita e os veículos mais rápidos (automóveis) tendem a usar a faixa junto ao canteiro central. Estudos de Capacidade de Sistemas de Transportes � Objetivo dos Estudos: Analisar a capacidade e o nível de serviço para um sistema de transporte � Tipos de sistemas: Vias urbanas , rodovias , ônibus, veículo leve sobre trilhos - VLT, pedestres e ciclovias Classificação das categorias dos Fluxos de tráfego � Fluxo Contínuo : Quando não existe elemento fixo na via, tipo semáforos, os quais são fatores externos ao tráfego, que possa interromper o fluxo de tráfego. As condições de circulação do tráfego resultam da interação entre os próprios veículos e destes com as características geométricas e ambientais da via. Classificação das categorias dos Fluxos de tráfego � Fluxo Descontínuo (Interrompido) : Quando existem pontos de acesso sem controle ou com controle que possam interromper o tráfego. Estes pontos de acesso podem ser: semáforos, placa de parada, placa dê a preferência ou outros controles que possam interromper o tráfego periodicamente ( ou reduzir sua velocidade) independente do volume de tráfego. Classificação das categorias dos Fluxos de tráfego Tipo de Via Tipo de Fluxo Tipo de Controles Via Expressa Contínuo Rampas de acesso Pista Dupla Contínuo/ Descontínuo semáforos Pista Simples Contínuo/ Descontínuo semáforos, placa de parada, dê a preferência Transporte de massa Descontínuo semáforos, pontos de parada Pedestres Descontínuo Ciclovias Descontínuo Exclusiva para ônibus Contínuo ---- Conceitos Básicos � Capacidade é o número máximo horário de pessoas ou veículos que passam em um determinado trecho viário durante um determinado intervalo de tempo, dentro das condições existentes da via , do tráfego e dos sistemas de controle. Conceitos Básicos � Demanda é relacionada com o fluxo de tráfego chegando em um trecho da via. � Volume é relacionado com o fluxo de tráfego saindo de um ponto da via � Volume = Demanda quando não há congestionamento na via Conceitos Básicos � Nível de Serviço se refere `a qualidade do serviço que caracteriza as condições operacionais da via em termos de velocidade, tempo de viagem, liberdade de manobra do veículo, condições de interrupção do tráfego, conforto e conveniência � Medida qualitativa que descreve as condições operacionais do tráfego e sua percepção pelos motoristas e passageiros. � Nível A - Fluxo livre. Liberdade de escolher a velocidade. Nível de conforto excelente. Conceitos Básicos � Nível B - Fluxo estável. Presença de outros veículo começa a ser notada. Liberdade de escolher a velocidade existe, porém com menor liberdade de manobrar. Nível de conforto menor que em A. � Nível C - Fluxo ainda estável. Início de um fluxo onde começa a interação do usuário individual com outros veículos. A escolha da velocidade está agora afetada pela presença de outros veículos e manobras requerem maior vigilância. Nível de conforto começa a cair. Conceitos Básicos � Nível D - Alta densidade, porém fluxo estável. Escolha de velocidade e manobra restringida. Nível baixo de conforto. � Nível E - Condições de operação perto ou na capacidade. Velocidades reduzidas e uniformes. Liberdade de manobra difícil. Nível de conforto extremamente pobre. Operação instável. � Nível F - Fluxo forçado (Para e Anda). Filas: Veículos movem e param Conceitos Básicos � Fluxo de Serviço - Máximo fluxo horário de veículos ou pessoas que passam em um ponto ou um segmento uniforme da via, nas condições existentes da via, do tráfego e do sistema de controle, correspondente a um determinado Nível de Serviço, com exceção do nível F onde os fluxos são instáveis e o nível de congestionamento é alto. � Normalmente o fluxo de serviço é definido como sendo 4 vezes o maior volume horário de veículos ou pessoas nos 15 minutos mais carregados da hora de pico. Conceitos Básicos � Ex. uma contagem de veículos na hora de pico apresentou os seguintes resultados: Horário Volume de Veículos 7:00 às 7:15 650 7:15 às 7:30 700 7:30 às 7:45 900 7:45 às 8:00 800 Fluxo horário = 4 * 900 = 3600 veículos por hora Volume = 650+700+900+800 = 3050 veículos por hora Conceitos Básicos � Medidas de Performance : Estas medidas refletem as condições existentes da via, do tráfego e do sistema de controle. TIPO DE VIA MEDIDA DE PERFORMANCE Fluxo Contínuo Velocidade e densidade Fluxo Descontínuo Atrasos nas interseções Pedestres Velocidade a Pé Conceitos Básicos � Condições Ideais de Tráfego pressupõem tempo bom, boas condições do pavimento, motoristas familiarizados com a via e nenhum impedimento à circulação dos veículos � Condições Existentes de Tráfego são as condições prevalecentes no segmento viário, diferentemente das condições ideais, classificadas como condições da rodovia, do tráfego e dos controles de tráfego Conceitos Básicos - Condições Ideais para Vias com Fluxo Contínuo de Tráfego � Largura da faixa de tráfego com 3,60 m � Obstáculos laterais situados a 1,80 m da extremidade da faixa de tráfego � Velocidade de 100 km/h para vias com pista dupla � Somente veículos de passeio no fluxo � Terreno plano � Nenhum trecho sem proibição de ultrapassagem para vias de pista simples Conceitos Básicos - Condições Ideais para Vias com Fluxo Descontínuo de Tráfego � Largura da faixa de tráfego com 3,60 m � Terreno plano � Estacionamento proibido próximo às interseções � Somente veículos de passeio no fluxo � Nenhum ônibus local parando no trecho � Interseções localizadas fora da área central � Nenhum pedestre Conceitos Básicos - Fatores que afetam as condições existentes da rodovia � Número de faixas � Tipo de via e seu meio ambiente � Largura das faixas de tráfego � Acostamento � Afastamento de obstáculos laterais � Velocidade de Projeto � Alinhamento horizontal e vertical Conceitos Básicos - Fatores que afetam as condições existentes do tráfego (fluxos contínuos) � Composição do tráfego � Distribuição direcional dos veículos � Distribuição dos veículos na faixa de tráfego (aplicável a vias de pista dupla ) Conceitos Básicos - Fatores que afetam as condições existentes do tráfego (fluxos descontínuos) � Semáforos � Placa de PARE � Placa de VIA PREFERENCIAL � Restrições para estacionamento nas vias � Restrição de giro à esquerda nas interseções � Controle de Uso do Solo � Adoção de vias de mão única Conceitos Básicos - PARÂMETROS DO FLUXO DO TRÁFEGO � Volume ou Fluxo de Tráfego � Velocidade– aplicável princip. para fluxos contínuos � Densidade – aplicável princip.para fluxos contínuos � Espaçamento- distância entre um veículo e outro � headway- intervalo de tempo entre um veículo e outro � Fluxo de saturação- Volume máximo de veículos por hora e por tempo de verde do semáforo � gap – intervalo de tempo entre um veículo e outro na via principal Conceitos Básicos - PARÂMETROS DO FLUXO DO TRÁFEGO � Volume – número total de veículos que passa em um determinado ponto ou segmento da via durante um determinado intervalo de tempo, podendo ser expresso em termos anuais, diário, horário ou divisões da hora � Fluxo – o valor equivalente horário para o qual veículos passam em um determinado ponto ou segmento da via durante um determinado intervalo menor que uma hora, usualmente 15 minutos � Fator de Pico Horário é a relação entre o volume e fluxo medidos dentro da mesma hora FPH = V/F ou FPH = V / 4 * V15 Conceitos Básicos VELOCIDADE: Distância por unidade de tempo, expressa em km/hora VELOCIDADE MÉDIA: divisão do comprimento do trecho pela média dos tempos de viagens dos veículos � Vm = n * L/ Σ ti = L / (Σ ti /n) = L / ta Onde: � Vm = Velocidade média (km/h) � L = Comprimento do trecho (km) � ti = Tempo de viagem do veículo i para cruzar o trecho (h) � n = número de tempos de viagem observados � ta = tempo médio de viagem no trecho (h) Conceitos Básicos TIPOS DE VELOCIDADE: � Velocidade média de cruzeiro (ou de deslocamento) Divide-se o comprimento do trecho pela média dos tempos de viagem dos veículos em movimento que cruzam o trecho. � Velocidade média de viagem – Divide-se o comprimento do trecho pela média dos tempos de viagem dos veículos que cruzam o trecho. � Para fluxos contínuos, que não estejam operando no nível de serviço F, a velocidade média de cruzeiro é igual à velocidade média de viagem Conceitos Básicos TIPOS DE VELOCIDADE: � Velocidade média no espaço – É assim denominada por que os tempos médios de viagem representam a média do tempo que cada veículo gasta cruzando o espaço viário . � Velocidade média no tempo – é a média aritmética das velocidades dos veículos que passam em um determinado ponto da via, também conhecidas como velocidade média instantânea. � Velocidade de Fluxo Livre – é a velocidade média dos veículos cruzando uma via operando com baixo volume de tráfego, onde os motoristas dirigem a uma velocidade desejada por eles e o fluxo não está restringido por atrasos. Conceitos Básicos RELAÇÃO ENTRE VELOCIDADE MÉDIA NO ESPAÇO E VELOCIDADE MÉDIA NO TEMPO � Exemplo: As velocidades de três veículos foram registradas como sendo de 40, 60 e 80 km/h. O tempo de cruzar 1 km da via foi 1,5 ; 1,0 e 0,75 min, respectivamente. � Cálculo da velocidade média no tempo: Vt = (40+60+80)/3 = 60 km/h � Cálculo da velocidade média no espaço: Ve = (3*1) / (1,5+1,0+0,75) = 55,4 km/h Conceitos Básicos DENSIDADE: É o número de veículos (ou pedestres) ocupando uma dada extensão da faixa de tráfego ou da via em um determinado instante, expressa em veículos por quilômetro (veíc/km) ou Equivalente de automóveis/ quilômetro ( pc/km). � A densidade caracteriza a qualidade da operação na via � A densidade reflete a proximidade entre um veículo e outro e determina a liberdade de manobra dentro do fluxo de tráfego Conceitos Básicos DENSIDADE: � D = Fl / Vm Onde: � Fl = Fluxo de tráfego (veíc/h) � Vm = Velocidade média de viagem (km/h ) � D = Densidade (veíc/km) Exemplo: - Um segmento rodoviário possui um fluxo de 1.000 veíc/h à uma velocidade média de 50 km/h, a densidade será: D = 1000 (veíc/h) / 50 (km/h) = 20 veíc/km Conceitos Básicos HEADWAY E ESPAÇAMENTO � Espaçamento é a distância entre sucessivos veículos em um fluxo de tráfego, medido do mesmo ponto em cada veículo ( ex. parachoque dianteiro, eixo traseiro etc), expresso em metros. � Headway é o intervalo de tempo entre sucessivos veículos quando estes passam em um ponto da via. É também medido do mesmo ponto em cada veículo. Conceitos Básicos RELAÇÃO ENTRE ESPAÇAMENTO E DENSIDADE � Densidade (veic/km) = 1/espaçamento (km/veíc) = 1.000/ espaçamento (m/veic) RELAÇÃO ENTRE ESPAÇAMENTO E HEADWAY � Headway (s/veic) = Espaçamento (m/veic) / Velocidade (m/s) RELAÇÃO ENTRE FLUXO E HEADWAY � Fluxo (veic/h) = 1 / headway (h/veic) = 3.600/ headway (s/veic) Conceitos Básicos EQUAÇÃO BÁSICA DO TRÁFEGO � Fluxo = Velocidade * Densidade ou � Fl = Vm * D � Fluxo igual a zero quando densidade é zero, neste caso os primeiros motoristas escolhem a velocidade de operação do veículo – Vf � Fluxo igual a zero quando a densidade é tão alta que os veículos são obrigados a parar. A velocidade é zero porque os veículos não possuem movimento � O fluxo de tráfego vai crescendo e a densidade também, a velocidade vai diminuindo até chegar a um valor crítico que é a capacidade da via Conceitos Básicos EQUAÇÃO BÁSICA DO TRÁFEGO � Capacidade é atingida quando o produto da densidade e velocidade resulta no fluxo máximo.Neste ponto a velocidade Vo e a densidade Do se encontram no ponto ótimo (ou crítico) onde o fluxo de tráfego está no máximo valor � O fluxo de tráfego operando fora da sua capacidade está representado em duas situações: � Com alta velocidade e baixa densidade, onde se encontram os níveis de serviço de A a E (sendo E o nível que corresponde à capacidade da via) � Com baixa velocidade e alta densidade, mostrando fluxo super saturado, onde se encontra o nível de serviço F, tráfego congestionado e com longas filas.