Universidade Federal de Santa Catarina Centro Tecnológico Departamento de Engenharia Civil
ECV5129 – Engenharia de Tráfego
Módulo I Conceitos básicos
Alexandre Hering Coelho Lenise Grando Goldner
17 de março de 2016
i
Sumário Apresentação
iv
1 Intro dução
1
1.1 Definiçõ es . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1
1.2 Notas históricas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2
1.3 Aspec pectos da Engenharia de Tráfego . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2
1.4 Os elementos da Engenharia de Tráfego . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4
1.4.1
Usuários . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4
1.4.2
Veículos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5
1.4.3
Vias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10
2 Características básicas do tráfego
13
2.1 Relações ões entre fluxo, veloci ocidade e densidade . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
13
2.2 Diagrama espaço tempo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
16
2.3 Formação de filas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
17
2.4 Exercícios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
18
3 Volume
22
3.1 Volume médio diário . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
22
3.2 Volume horário . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
23
3.3 Composição do tráfego . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
23
3.4 Variações ões dos volumes de tráfego . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
23
3.5 Expansão volumétrica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
26
3.6 Contagens volumétricas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
29
3.6.1
Aspec pectos de agregação de dados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
29
3.6.2
Tipos de postos de contagem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
29
3.6.3
Métodos de contagem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
31
Sumário
ii
3.6.4
Apresentação dos resultados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
36
3.7 Exercícios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
36
4 Velo cidade
42
4.1 Definiçõ es . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
42
4.2 Variações da velocidade . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
44
4.3 Estudo da velocidade pontual . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
45
4.3.1
Métodos de medição . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
45
4.3.2
Amostragem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
46
4.4 Exercícios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
49
5 Densidade e espaçamento
51
5.1 Definiçõ es . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
51
5.2 Observ Observaçã açãoo da densi densidad dadee e do headway . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
53
5.3 Exercícios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
53
6 Atraso e tempo de viagem
54
6.1 Definiçõ es . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
54
6.2 6.2 Médo Médoto toss para ara medi edição ção do atra atrasso em trec trecho hoss de vias ias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
55
6.3 6.3 Méto Métoddos para para medi mediçção do atra atraso so em inte inters rseç eçõe õess . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
58
6.4 Análise e apresentação dos resultados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
60
7 Pesquisa origem-destino
62
7.1 Definição da área de estudo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
62
7.2 Zoneamento da área de estudo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
63
7.3 Classificação das viagens . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
64
7.4 Método odos de levantamento de dados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
65
7.4.1
Pesquisa domiciliar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
65
7.4. 7.4.22
Entr Entreevista ista dire direta ta com os motor otoriistas stas na rodo rodovvia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
66
Sumário
i ii
7.4. 7.4.33
Regi Regist stro ro das das plac placas as dos dos veícu eículo loss pass passan ando do na rodo rodovia via . . . . . . . . . . . . . . . . .
69
7.4. 7.4.44
Dist Distri ribu buiç içõe õess de cart cartõe õess post postai aiss aos aos mo moto tori rist stas as da rodo rodovia via . . . . . . . . . . . . . .
69
7.4.5
Outros métodos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
70
7.5 Apresentação dos resultados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
70
8 Mobilidade sustentável
72
8.1 Planos de mobilidade sustentável . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
72
8.2 Planejam ameento urbanístico e uso do solo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
72
8.3 Uso respon ponsável do automóvel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
73
8.4 Medidas restritivas de tráfego . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
74
8.5 Gestão do sistema de estacionamento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
75
8.6 Rede pedonal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
75
8.7 Rede cicloviária . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
76
8.8 Táxis coletivos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
77
8.9 Transporte coletivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
77
8.10 Campanhas de divulgação . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
79
8.11 Ger Gerenciamento da demanda . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
79
Referências
80
iv
Apresentação A presente apostila foi elaborada para servir de material didático básico para a disciplina ECV5129 – Engenharia de Tráfego. Esta apostila estará sendo aprimorada continuamente. O aluno deve utilizar sempre a versão mais atual disponível no início de cada semestre.
1
1 1.1
Introdução
Definições
Segundo PLINE (1999)1 , a Engenharia de Transportes é a aplicação de tecnologia e de princípios científicos para o planejamento, o projeto funcional, a operação e o gerenciamento das instalações (infraestrutura) para qualquer modo de transporte, com o objetivo de zelar pela segurança, pela rapidez, pelo conforto, pela conveniência, pela economia e pela compatibilidade com o ambiente nas movimentações de pessoas e mercadorias. Segundo o mesmo autor, a Engenharia de Tráfego é o ramo da Engenharia de Transportes que lida com o planejamento, o projeto geométrico e a operação de estradas, ruas e rodovias 2 , suas redes, seus terminais, o uso do solo adjacente e sua relação com outros modos de transportes. O autor coloca ainda as seguintes descrições para as áreas funcionais da Engenharia de Tráfego: Operações de tráfego é a ciência da análise, revisão e aplicação de ferramentas de tráfego e de sistemas de dados (incluindo registros de acidentes e de fiscalização), assim como volume e outras técnicas de aquisição de dados necessários para o planejamento de transportes. Isto inclui o conhecimento das características operacionais de pessoas e veículos, para determinar a necessidade de equipamentos de controle de tráfego, as suas relações com outras características do tráfego e a determinação de sistemas de transporte seguros. Projeto de tráfego consiste no projeto de equipamentos de controle de tráfego e do projeto operacional de rodovias. O projeto operacional se refere às características visíveis de uma rodovia, lidando com os elementos como seções transversais, curvatura, distância de visibilidade, canalizações 3 e desobstruções para o tráfego. Por isso, depende diretamente das características do fluxo do tráfego. Planejamento de tráfego inclui a determinação dos padrões de viagens de pessoas e de cargas, baseada na análise de engenharia do tráfego e de características demográficas do presente e do futuro, bem como do potencial planejamento do uso do solo. A determinação destes padrões auxilia no segundo passo do planejamento do tráfego: a formulação de recomendações para sistemas de transportes e redes de rodovias. Assim, a Engenharia de Tráfego tem a finalidade de proporcionar a movimentação segura, eficiente e conveniente de pessoas e mercadorias. A Figura 1.1 ilustra uma cena urbana aonde estão contidos vários elementos relacionados com a engenharia de tráfego. O leitor está convidado a listar alguns deles. 1 2 3
Traffic Engineering Handbook , do Institute of Transportation Engineers . Original em inglês: "roads, streets and highways ".
Uso de rodovias secundárias para desviar o fluxo de tráfego de rodovias principais.
1 Introdução
2
Figura 1.1: Cena urbana com elementos de engenharia de tráfego (Abbey Road, Londres)
1.2
Notas históricas
Os primeiros caminhos foram abertos pelos assírios e egípcios. O caminho de pedras mais antigo foi construído pelo rei Keops, usado no transporte das imensas pedras das pirâmides (historiador Heródoto). A engenharia de tráfego surgiu com o advento do automóvel. Em 1769 foi construído pela primeira vez um automóvel movido a vapor. Em 1839 foi construído um carro elétrico. Os primeiros automóveis com motor a combustão foram construídos 1886. A Figura 1.2 ilustra estes quatro veículos. O primeiro semáforo foi instalado em Houston, Texas, em 1921. O primeiro sistema de semáforo coordenado, também, na mesma cidade, em 1922.
1.3
Aspectos da Engenharia de Tráfego
A Engenharia de Tráfego aborda diferentes aspectos relacionados a projetos de transportes. São eles:
• Estudo das características do tráfego ◦ estudo do usuário da via; ◦ estudo dos veículos; ◦ estudo da velocidade, tempo de viagem e os atrasos; ◦ volume de tráfego; ◦ origem/destino; ◦ capacidade viária; ◦ estudo do estacionamento; ◦ acidentes;
1 Introdução
3
Figura 1.2: Os primeiros automóveis
(a) 1769 - Nicolas Joseph Cugnot (França). Motor a vapor.
(b) 1839 - Robert Anderson (Escócia). Motor elétrico.
(c) 1886 - Karl Benz (Alemanha). Partida elétrica, refrigerado a água, 1 cilindro, 0.8hp, 16km/h.
(d) 1886 - Gottlieb Daimler (Alemanha). Quatro tempos, 17km/h.
◦ transporte público. • Planejamento de tráfego ◦ estuda as características das viagens urbanas, inclusive transporte público; ◦ condução dos principais estudos de transportes; ◦ técnicas usadas para a compreensão dos planos de transporte. • Projeto geométrico ◦ projeto de vias e interseções, estacionamentos e terminais • Operação do tráfego ◦ Medidas regulamentadoras ∗ leis e normas; ∗ regulamentação da operação.
1 Introdução
4
◦ Planos de controle de tráfego ∗ tipo de sinalização/controle a ser adotado para determinada situação • Administração ◦ órgãos administradores do tráfego; ◦ programas de educação do trânsito; ◦ legislação regulamentadora. 1.4
Os elementos da Engenharia de Tráfego
A Engenharia de Tráfego estuda a interação entre três componentes básicos: o usuário, o veículo e a via. 1.4.1
Usuários
A distinção mais prática entre os usuários é entre motoristas e pedestres. Os motoristas influenciam nas características de movimento dos veículos, que disputam a infraestrutura com os pedestres. A tarefa de digirir é complexa, pois ela está relacionada a vários fatores. É necessário conhecer estes fatores para compreender o comportamento do tráfego. Os motoristas estão sujeitos a limitações físicas, mentais e emocionais. Mais especificamente, a idade, o sexo, o conhecimento, a habilidade de dirigir, a estabilidade emocional são alguns desses fatores. Também estão envolvidos fatores circunstanciais, como a motivação da viagem. Os motoristas conduzem os veículos e reagem a estímulos externos. A reação de um motorista a um estímulo segue as seguintes fases: 1. percepção: a sensação é recebida pelos sentidos, transmitida ao cérebro e reconhecida; 2. identificação: envolve identificação e compreensão (relacionado com recordações anteriores); 3. julgamento ou emoção: envolve o processo de decisão (parar, ir ao lado); 4. reação (volution ): execução da decisão. Os motoristas também estão sujeitos a fatores visuais, que interferem na percepção. A acuidade visual é dada pelo menor detalhe que pode ser percebido pelo olho, independente do iluminamento. O ângulo do cone de visão varia normalmente entre 3 e 5 graus, e pode chegar a 10 ou a 12 graus. Além do cone de visão há a visão periférica, com a qual o indivíduo pode ver os objetos sem clareza de detalhes ou cores. ângulos normais para a visão periférica são de 120 a 180 graus. É falado ainda sobre percepção do movimento por parte do motorista, que é necessário para estimar distâncias e velocidades. Isto está ligado ao fator de segurança na Engenharia de Tráfego, entre outras aplicações.
1 Introdução
5
A audição do motorista também interfere na condução do veículo, como em situações aonde é soada uma buzina. O cansaço, ou o efeito de fadiga, física ou mental, pode ser causado por vibrações, excesso de calor, longos períodos sem pausa ao dirigir. Distrações podem vir de dentro ou de fora do veículo. É muito estudada a interação entre o motorista e o veículo. A altura dos olhos, a posição das pernas e do assento, são medidos e controlados por órgãos importantes internacionalmente, como a American Association of State Highway and Transportation Officials (AASTHO). O fluxo de pedestres também é analisado na Engenharia de Tráfego. Eles têm velocidade de caminhada normalmente entre 1,0 a 1,5 m/s e têm um tempo de reação que varia entre 4 e 5 segundos. As características que interferem são também físicas, mentais e emocionais. As análises mais comuns para pedestres estão relacionadas a ocorrência de acidentes e cálculos de tempos de sinalização. 1.4.2
Veículos
Os veículos são fabricados para diferentes usos, diferenciados por peso, dimensão, manobrabilidade e são condicionados ao traçado e à resistência das vias. As atividades da Engenharia de Tráfego que envolvem as características dos veículos são normalmente:
• projeto geométrico de vias rurais e urbanas; • estudos da capacidade das vias; • estudo da segurança de tráfego; • estudo da sinalização; etc. Uma das características mais básicas quanto aos veículos é a sua classificação. Para realizar projetos que envolvem a Engenharia de Tráfego é sempre necessário que os veículos estejam classificados segundo um conjunto de categorias. Os conjuntos de categorias são variados, dependentes de fatores como o modo de aquisição de dados e as exigências de projeto. Um exemplo de classificação básica de veículos é a seguinte:
• biciclos:
motocicletas e bicicletas com ou sem motor. Não influenciam muito na capacidade das vias. Muito envolvidos em acidentes. • ligeiros: automóveis e veículos de turismo pequenos, que transportam de 4 a 9 pessoas. Incluem caminhões e pequenos furgões, com carga útil de até 2 toneladas. São importantes para o estudo do tráfego pois representam a maior porcentagem dos veículos, e assim são os que mais provocam congestionamentos.
1 Introdução
6
• pesados: caminhões e ônibus, respectivamente para o transporte de mercadorias pesadas e o transporte coletivo de pessoas. • especiais: tratores agrícolas, máquinas de obras públicas etc. Possuem grandes dimensões e têm lentidão de movimentos. As vias normalmente não são dimensionadas para este tipo de veículo, e pode requerer autorização especial para a viagem, procurando uma rota adequada. A Figura 1.3 traz exemplos de 7 classes de veículos, das 32 classes definidas pelo Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes (DNIT). É comum utilizar o termo "veículos de passeio" para os automóveis. A AASHTO produz normas para projetos de veículos, que são adotadas no Brasil por intermédio do DNIT e por outros órgãos. A nível municipal, em grandes cidades, existem as Companhias de Engenharia de Trafego (CET), que também produzem documentação. As características operacionais dos veículos, como a capacidade de aceleração e frenagem, e a configuração geométrica do seu deslocamento em curvas são importantes. A capacidade de aceleração de um veículo depende de seu peso, das diversas resistências que se opõe ao movimento e da potência transmitida pelas rodas em cada momento. As taxas de aceleração em carros de passeio variam de 1,80 a 2,74 m/s2. Caminhões são capazes de acelerar entre 0,61 e 0,91 m/s 2. É utilizada para estudar:
• o tempo para o veículo atravessar a interseção; • a distância requerida para passar outro veículo; • a brecha aceitável. A capacidade de frenagem é muito importante para o aspecto da segurança e interfere até mesmo no projeto geométrico das estradas. Mais especificamente é tratada a distância de frenagem até o momento que o veículo se encontre parado. Para rodovias em nível o cálculo desta distância é feito com a equação 1.1.
S =
V 2 254 f
·
(1.1)
onde: S = distância de frenagem (m); V = velocidade no início da frenagem (km/h); f = coeficiente de atrito entre o pneu e o pavimento. Para rodovias em subida ou descida a distância é calculada pela equação 1.2. V 2 S = 254 (f
· ± g)
(1.2)
1 Introdução
7
Figura 1.3: Exemplos de classes de veículos definidas em DNIT/IPR (2006)
1 Introdução
8
aonde: g = declividade longitudinal da pista em proporção (%), positivo para subida e negativo para descida. Como exemplo de relações entre coeficientes de atrito e velocidades, no gráfico da Figura 1.4 são apresentados valores trazidos em DNER (1999). Figura 1.4: Exemplo de relação entre coeficiente de atrito e velocidade. Dados de DNER (1999) 0,4
o t i r t a 0,3 e d e t n 0,2 e i c fi e 0,1 o C
0 40
60
80
100
Velocidade (km/h)
120
Ainda é tratado comumente sobre o raio de giro mínimo. Normalmente é o raio da circunferência que descreve a roda dianteira do lado contrário ao que se gira. Isto faz com que os veículos ocupem uma largura maior de faixa ao realizarem curvas. Este efeito também é denominado arraste, como definido por exemplo em DNIT/IPR (2009): "arraste é a diferença radial entre a trajetória do centro do eixo dianteiro e a trajetória do centro do eixo traseiro". Há algumas formas diferentes para analisar isto. Em DNIT/IPR (2009), por exemplo, são utilizados ábacos para estudar o espaço ocupado durante a trajetória, como por exemplo o ilustrado na Figura 1.5. Em (DEINFRA, 1998) é trazida uma abordagem analítica para os veículos representativos da frota circulante nas rodovias, como a ilustrada na Figura 1.6. Em DNIT/IPR (2009) consta ainda que o arraste pode ser positivo e negativo, conforme for a velocidade do veículo, como ilustrado na Figura 1.7. Apesar das abordagens gráficas (analógicas) e analíticas, a forma mais prática para analisar raios de giro é através do uso de softwares de Computer Aided Design (CAD) com módulos específicos para isso.
1 Introdução
9
Figura 1.5: Exemplo de ábaco para raio de giro trazido em DNIT/IPR (2009)
Figura 1.6: Exemplo de cálculo para raio de giro trazido em DEINFRA (1998)
1 Introdução
10
Figura 1.7: Representação da relação entre velocidade e arraste (DNIT/IPR, 2009)
(a) Arraste positivo em baixa velocidade
1.4.3
(b) Arraste negativo em alta velocidade
Vias
A Engenharia de Tráfego se preocupa com os aspectos geométricos das vias. Idéias básicas que devemos ter em mente ao estudar o projeto geométrico são que a via deve:
• ser adequada para o volume futuro estimado para o cenário em análise; • ser adequada para a velocidade de projeto; • ser segura para os motoristas; • ser consistente, evitando trocas de alinhamentos; • abranger sinalização e controle de tráfego; • ser econômica, em relação aos custos iniciais e aos custos de manutenção; • ser esteticamente agradável para os motoristas e usuários; • trazer benefícios sociais; • não agredir o meio ambiente. Outra idéia básica é a classificação das rodovias. A classificação mais importante é a classificação funcional, que diferencias as vias do sistema entre arteriais, coletoras e locais. Em (DNER, 1999) podem ser encontradas as seguintes definições:
• arteriais: proporcionam alto nível de mobilidade para grandes volumes de tráfego; promovem ligação de cidades e outros centros geradores de tráfego capazes de atrair viagens de longas distâncias; • coletoras: tem função de atender o tráfego intermunicipal e centros geradores de tráfego de menor vulto não servidos pelo sistema arterial; as distâncias são menores e as velocidades mais moderadas em relação às arteriais;
1 Introdução
11
• locais: rodovias geralmente de pequena extensão, destinadas essencialmente a proporcionar acesso ao tráfego intra-municipal de áreas rurais e de pequenas localidades às rodovias de nível superior.
A Figura 1.8 ilustra a contrariedade que existe entre a mobilidade e o acesso nos sistemas arterial, coletor e local. Figura 1.8: Classificação funcional das rodovias (DNER, 1974)
Conforme o propósito do projeto, alguma outra classificação também pode ser utilizada para diferenciar as rodovias. Outros exemplos de classificação úteis são:
• quanto ao gênero: ◦ aerovias; ◦ dutovias; ◦ ferrovias; ◦ hidrovias; ◦ rodovias; • quanto à espécie: ◦ urbana: dentro da área urbanizada; ◦ interurbana: ligando duas áreas urbanizadas; ◦ metropolitanas: contidas numa região metropolitana; ◦ rurais: com os dois extremos localizados fora das áreas urbanizadas; • quanto à posição: ◦ radiais: vias que convergem dos bairros para o centro; ◦ perimetrais: vias de contorno; ◦ longitudinais: vias direção norte - sul; ◦ transversais: vias na direção leste - oeste;
1 Introdução
12
◦ anulares: vias que circundam o núcleo urbanizado; ◦ tangenciais: vias que tangenciam o núcleo urbanizado; ◦ diametrais: vias que cruzam o núcleo urbanizado ou pólo de interesse, tendo suas extremidades fora dele;
• quanto à altura em relação ao terreno: ◦ em nível; ◦ rebaixadas; ◦ elevadas; ◦ em túnel; • quanto ao número de pistas: ◦ simples; ◦ múltiplas; • quanto à superfície de rolamento: ◦ pavimentadas; ◦ em terreno natural. • quanto às condições operacionais: ◦ sentido único; ◦ sentido duplo; ◦ reversível; ◦ interditada (a alguns ou todos os veículos); ◦ com ou sem estacionamento; • quanto à jurisdição: ◦ federal; ◦ estadual; ◦ municipal; ◦ particular.
13
2
Características básicas do tráfego
O fluxo, a velocidade e a densidade são três características fundamentais dos aspectos dinâmicos do tráfego. A análise destes três elementos permite a avaliação global do movimento de veículos. A relação fundamental entre estas três variáveis é descrita pela Equação 2.1, também conhecida por equação da continuidade.
F = V D
·
(2.1)
aonde: F = fluxo do tráfego; V = velocidade; D = densidade. O fluxo de tráfego F é a taxa na qual os veículos passam por um ponto da rodovia, dada pelo número de veículos em uma unidade de tempo. Nos projetos de engenharia de tráfego o número de veículos observados em uma rodovia está sempre associado a um intervalo de tempo pré-determinado. Por exemplo, são contados os veículos em cada período de 1 hora, ou 30 ou 15 minutos. Por isso, a definição de fluxo na prática se confunde com a definição de volume. O volume de tráfego é o número de veículos que trafega em um local durante um período pré-determinado. Na Seção 3 são abordados detalhes sobre as características do volume e sobre como ele é observado em campo. Na prática de projetos não se fala de fluxo de veículos, mas sim de volume. A velocidade V é obtida ao ser calculada a média das velocidades de todos os veículos que trafegam em um local. Na seção 4 são abordadas os detalhes sobre este conceito, bem como de outros relacionados com velocidade na engenharia de tráfego, além de métodos para a observação em campo. A densidade D é o número de veículos por unidade de comprimento da via, em um determinado momento. Na Seção 5 são dados detalhes sobre os aspectos da densidade e dos conceitos de espaçamento que são relacionados à ela.
2.1
Relações entre fluxo, velocidade e densidade
As expressões gráficas típicas do inter-relacionamento das variáveis fundamentais estão mostradas nas Figuras 2.1 a 2.3. Para condições de fluxo contínuo o comportamento do tráfego permite a construção destes gráficos típicos, razoavelmente fiéis aos comportamentos observados. No caso de fluxo interrompido ou descontínuo, como pela atuação dos semáforos e de outras interrupções, a construção destes gráficos típicos fica impossibilitada.
2 Características básicas do tráfego
14
A Figura 2.1 ilustra a relação típica entre a velocidade e o volume para uma segmento de rodovia. Partindo da velocidade de fluxo livre V f l , aumentando o valor do fluxo, reduz-se a velocidade média até chegar a um ponto de densidade ótima F max , que corresponde ao fluxo máximo que a via pode carregar, chamado capacidade. A partir deste ponto, a entrada de mais veículos na corrente provoca turbulência, e tanto a velocidade como o volume diminuem. Figura 2.1: Relação típica entre velocidade e volume
Os diversos estudos já realizados indicaram que a curva em questão varia de seção para seção de uma via, pois mostrou ser sensível a inúmeros fatores, tais como: atritos laterais, frequências de entradas e saídas, condições do tempo, número de acidentes, etc. Portanto, para vias diferentes obter-se-á curvas diferentes. A Figura 2.2 ilustra a relação típica entre a densidade e a velocidade. A velocidade de uma via diminui com o aumento da densidade. Uma vez atingida a densidade ótima Do , a densidade continua aumentando, enquanto a velocidade decresce.
2 Características básicas do tráfego
15
Figura 2.2: Relação típica entre densidade e velocidade
A relação entre velocidade e densidade pode ser representada na forma linear com um grau de correlação aceitável para vias com acessos controlados. Em vias sem controles de acessos se ajusta melhor uma curva com alguma concavidade. É interessante notar que o fluxo na seção é dado pela área abaixo da curva ( F = D × V ). A Figura 2.3 ilustra a relação típica entre o volume e a densidade. A relação entre o volume de circulação e a densidade tem forma aproximada de parábola. Um aumento na densidade acarreta um aumento no volume, até atingir a densidade ótima Do , a partir da qual o fluxo diminui com o aumento da densidade. A densidade ótima varia com o tipo de via. Figura 2.3: Relação típica entre volume e densidade
As variáveis velocidade, volume e densidade juntas definem uma curva em três dimensões, ilustrada
2 Características básicas do tráfego
16
na Figura 2.4. Figura 2.4: Relação típica entre volume, velocidade e densidade (DNIT/IPR, 2006)
2.2
Diagrama espaço tempo
O diagrama espaço tempo é um recurso muito utilizado na engenharia de tráfego para representar em detalhes o espaço e o tempo durante o deslocamento de veículos. Ele serve para localizar pontos aonde há algum tipo de retenção no fluxo dos veículos, para calcular o tempo médio em que os veículos se encontram parados, para a determinação de valores de velocidades, entre outros. A Figura 2.5 ilustra um diagrama destes, aonde estão representados os deslocamentos de 4 veículos. No eixo das abcissas temos o tempo t e no eixo das ordenadas o deslocamento d. As curvas no gráfico mostram as variações da velocidade ao longo do percurso dos veículos. Assim, neste gráfico, quanto mais a tangente da curva for próxima da horizontal, menor é a velocidade. Quando a tangente da curva for perfeitamente horizontal a velocidade é zero.
2 Características básicas do tráfego
17
Figura 2.5: Exemplo de diagrama espaço tempo
2.3
Formação de filas
Nos casos aonde o fluxo de demanda para uma rodovia é maior do que a sua capacidade, ocorre a formação de filas. Para o estudo destas filas pode ser feita uma representação gráfica, como a da Figura 2.6. A figura mostra um gráfico com três eixos. Nas abcissas o tempo t, nas ordenadas o fluxo F , e no eixo vertical para baixo o número de veículos na fila. O tempo está dividido em períodos iguais. Para cada período o valor do fluxo de demanda d está representado por uma linha horizontal pontilhada, sendo assumido constante dentro do intervalo. A capacidade da via é representada por uma linha horizontal no respectivo valor do fluxo máximo suportado, atravessando todo o gráfico. O fluxo de demanda dentro de um período pré-determinado, como vimos, é o volume de veículos. Para cada período aonde o volume de demanda é maior do que a capacidade, o número de veículos que não conseguem atravessar o local observado é acumulado no valor da fila, como ocorre do segundo ao quarto período da figura. Nos períodos aonde o volume de demanda é menor que a capacidade, o número de veículos na fila diminui em quantidade igual à diferença entre eles, como ocorre do quinto ao último período da figura. Neste gráfico de exemplo, a fila formada não chega a escoar completamente.
2 Características básicas do tráfego
18
Figura 2.6: Representação gráfica da formação e do escoamento de filas
O fluxo de demanda, que é um dado tão importante para o planejamento de transportes, não é fácil de ser diretamente medido em campo. O monitoramento da formação de filas pode ser utilizado para determiná-lo indiretamente.
2.4
Exercícios
Exercício 1
Numa rodovia a velocidade média espacial medida em um período é de 65km/h e a densidade é de 50 veh/km. Qual o volume (fluxo) da rodovia neste período (em veh/h)? Qual o headway temporal médio (em segundos)? Solução
F = D V = 50 65 = 3250 veh/h
·
·
F =
3600 h
Com F em km/h e h em segundos.
h =
3600 3600 = = 1, 11 s F 3250
2 Características básicas do tráfego
19
Exercício 2
Estão disponíveis dados de volumes de duas rodovias rurais de pista simples com dois sentidos de tráfego, A e B. O volume de tráfego na rodovia A é de 1.500 veh/h e na rodovia B é de 200 veh/h. Considerando ainda que as duas rodovias possuem a mesma extensão e que os dados de volume foram obtidos para o mesmo período, qual delas é a que oferece um menor tempo de viagem? Exercício 3
[(TREIBER; KESTING, 2013)] Vamos assumir que alguns veículos equipados com GPS (com precisão aproximada de 20 m) enviam (anonimamente) a sua localização para uma central de controle de tráfego em intervalos de tempo fixos. Quais dessas informações podem ser reconstruídas utilizando estes dados? 1. Trajetórias de veículos individualmente. 2. Localização e momentos de mudanças de faixa. 3. Densidade de tráfego (veh/km). 4. Fluxo de tráfego (veh/h). 5. Velocidade do tráfego (km/h). 6. Comprimentos e locais de congestionamentos. Exercício 4
[Adaptado de TREIBER; KESTING (2013)] Considere os dados de trajetória apresentados na Figura 2.7. Figura 2.7: Trajetórias com ondas de parada e partida em movimento na California State Route 99
2 Características básicas do tráfego
20
1. Determine a densidade (veh/km), o fluxo (veh/h) e a velocidade pelo gradiente das trajetórias e pela relação fundamental (km/h) para as seguintes seções de espaço e tempo: [10, 30s] × [20, 80m] (tráfego livre) e [50, 60s] × [40, 100m] (tráfego congestionado). 2. Encontre a velocidade de propagação da onda de parada e partida c . Ela está viajando no mesmo sentido ou no sentido contrário ao fluxo de tráfego? 3. Estime o atraso que a onda de parada e movimento causa no veículo que entra em x = 0m no tempo t ≈ 50s (o veículo que completa toda o percurso de 200m no diagrama). 4. Estime a taxa média de mudanças de faixa r (mudanças de faixa por quilômetro e por hora) no intervalo do diagrama [0, 80s] × [10, 120m]. Solução
1. Para as situações de fluxo livre e congestionado: F livre =
11 = 0, 55 veh/s = 1980 veh/h 20
Dlivre =
3 = 0, 05 veh/m = 50 veh/km 60
Dcong. =
2 = 0, 2 veh/s = 720 veh/h 10
6 = 0, 1 veh/m = 100 veh/km 60
60 = 12 m/s = 43, 2 km/h 5
gradiente V cong. =
F livre 1980 = = 39, 6 km/h Dlivre 50
equacao V cong. =
gradiente V livre =
equacao V livre =
F cong. =
8 = 0, 8 m/s = 2, 88 km/h 10
F cong. 720 = = 7, 2 km/h Dcong. 100
2. Estimamos a partir do diagrama, observando aproximadamente a região aonde ocorrem as tendências de horizontalização das trajetórias: c
≈ − 60140 − 35 = −5, 6 m/s = −20, 2 km/h
3. No item 1 calculamos a velocidade de fluxo livre para o segmento de via, igual a 39,6 km/h, ou 11,0 m/s. Para percorrer 200 metros nesta velocidade seriam necessários 200/11 = 18, 2 segundos. Do diagrama podemos medir que o tempo gasto pelo veículo foi de aproximadamente 36 segundos. Então, o atraso gerado pela onda foi de 36 − 18, 2 = 17, 8 segundos. 4. Na região do diagrama podemos ver que houveram 6 mudanças de faixa. Assim:
2 Características básicas do tráfego
r
21
6 ≈ (120 − 10) · (80) = 0, 00068181818 mudanças/(m·s) = 2454, 5 mudanças/(km·h)
Exercício 5
[Inspirado em TREIBER; KESTING (2013)] Considere os dados de trajetória de tráfego no diagrama da Figura 2.8. Figura 2.8: Trajetória de veículos em uma seção de via em área urbana (dados gerados em uma simulação utilizando o SUMO ) 500 400 ) m ( a 300 i c n â t s i d 200
100 0
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
tempo (s)
Responda às questões: 1. Que situação pode estar sendo mostrada no diagrama? 2. Determine a demanda de tráfego para t ≤ 40 s. 3. Determine a densidade e a velocidade no regime de fluxo livre a montante do obstáculo. 4. Determine a densidade dentro do congestionamento. 5. Determine o fluxo, a densidade e a velocidade de veículos depois do obstáculo. 6. Determine a velocidade de propagação das transições: tráfego livre → congestionado e congestionado → tráfego livre. 7. Qual é o atraso imposto a um veículo que entra na cena em t = 30 s? 8. Encontre as taxas de aceleração e desaceleração, assumidas constantes. 9. Qual é o tempo de verde para a aproximação analisada?
22
3
Volume
O volume é a quantidade de veículos N que atravessa um local estudado em um período de tempo t pré-definido, como mostra a Equação 3.1. O volume deriva do conceito do fluxo Q , como mencionado na Seção 2.
volume =
N t
(3.1)
O local estudado pode ser uma seção transversal da pista ou um segmento. Os valores de volume podem ser para todas as faixas ou para cada uma em separado. Os dois principais valores de volume são o volume horário (VH) e o volume médio diário (VMD), expressos respectivamente em veículos por hora (vph) e veículos por dia (vpd). É comum também trabalhar com veículos a cada 15 minutos (v/15min).
3.1
Volume médio diário
Como consta em DNIT/IPR (2006), o volume médio diário (VMD) é o volume médio de veículos que percorre um segmento de via em 24 horas. Ele é computado para um período de tempo representativo, o qual, salvo indicação em contrário, é de um ano. Esse volume, que melhor representa a utilização ou serviço prestado pela via, é usado para indicar a necessidade de novas vias ou melhorias das existentes, estimar benefícios esperados de uma obra viária, determinar as prioridades de investimentos, calcular taxas de acidentes, prever as receitas dos postos de pedágio, etc. São de uso corrente os seguintes conceitos de volume médio diário:
• Volume médio diário anual (VMDa): número total de veículos trafegando em um ano dividido por
365. • Volume médio diário mensal (VMDm): número total de veículos trafegando em um mês dividido pelo número de dias do mês. É sempre acompanhado pelo nome do mês a que se refere. • Volume médio diário semanal (VMDs): número total de veículos trafegando em uma semana dividido por 7. É sempre acompanhado pelo nome do mês a que se refere. É utilizado como uma amostra do VMDm. • Volume médio diário em um dia de semana (VMDd): número total de veículos trafegando em um dia de semana. Deve ser sempre acompanhado pela indicação do dia de semana e do mês correspondente. Para todos esses casos a unidade é veículos por dia (vpd). O VMDa é o de maior importância. Os demais são geralmente utilizados como amostras a serem ajustadas e expandidas para determinação do VMDa.
3 Volume
3.2
23
Volume horário
Como consta em DNIT/IPR (2006), para analisar as variações do fluxo de tráfego durante o dia, adota-se a hora para unidade de tempo, chegando-se ao conceito de volume horário (VH): volume total de veículos trafegando por uma seção em uma hora. O conceito de volume horário é importante para o dimensionamento da capacidade de rodovias. Considera-se que não se justifica economicamente investir em melhorias para atender umas poucas horas do ano em que se tem volumes mais elevados. A rodovia é projetada então para um volume menor do que o máximo volume horário que pode ocorrer. O volume horário de projeto (VHP) é o volume adotado para dimensionamento dos detalhes geométricos das vias e interseções, determinação de níveis de serviço, planejamento da operação da via, sinalização, e regulamentação do trânsito. Normalmente é utilizado o volume da 30a ou da 50a hora com maior volume (VH30 ou VH50), sendo as horas de um ano inteiro colocadas em ordem decrescente de volume e expressas em percentagem do VMD. Tradicionalmente o volume da 30a hora tem sido usado nos Estados Unidos para base de projeto de muitas rodovias rurais. O Brasil é mais tolerante e costuma adotar o volume da 50a hora.
3.3
Composição do tráfego
O volume do tráfego é composto por veículos que diferem entre si quanto ao tamanho, peso e velocidade. O conhecimento da composição dos volumes, segundo DNIT/IPR (2006), é essencial pelas seguintes razões:
• Os efeitos que exercem os veículos entre si dependem de suas características.
A composição da
corrente de veículos que passa por uma via influi em sua capacidade. • As percentagens de veículos de grandes dimensões determinam as características geométricas que devem ter as vias, e os seus pesos as características estruturais. • Os recursos que podem ser obtidos dos usuários de uma via, dependem entre outros fatores, da composição do seu tráfego. Na prática dos projetos de engenharia de tráfego é comum ser adotada uma classificação de veículos, como mencionado na Seção 1.4.2. Em situações aonde se trabalha com conjuntos de dados heterogêneos, devem ser realizadas conversões entre tipos de veículos. É possível especificar conversões entre qualquer tipos de veículos, mas as mais comuns são as que envolvem carros de passeio (cp).
3.4
Variações dos volumes de tráfego
Uma das características mais importantes do fluxo de tráfego é sua variação generalizada: varia dentro da hora, do dia, da semana, do mês e do ano. Também varia segundo a faixa de tráfego analisada e o
3 Volume
24
sentido do tráfego. A análise destas variações no tráfego são úteis para identificar os horários de pico, cujos volumes são utilizados em projetos, e também para indicar classificações. Segundo DNIT/IPR (2006), os volumes horários variam ao longo do dia, apresentando pontos máximos acentuados, designados por picos. A compreensão destas variações é de fundamental importância, uma vez que é no horário de pico que necessariamente deverão ocorrer os eventos mais relevantes. A Figura 3.1 ilustra a curva de tráfego diário para uma seção de rodovia para um determinado dia. Variação ao longo do dia e fator horário de pico
Figura 3.1: Exemplo de gráfico de variação volumétrica ao longo do dia ) h / 200 h e v ( o i r á r o h 100 e m u l o V
0 0
2
4
6
8
10
12
14
Horas do dia
16
18
20
22
As horas de pico, contendo os maiores volumes de veículos de uma via em um determinado dia, variam de local para local, mas tendem a se manter estáveis em um mesmo local, no mesmo dia da semana. Contudo, enquanto a hora de pico em um determinado local tende a se manter estável, o seu volume varia dentro da semana e ao longo do ano. Sabemos que o volume de veículos que passa por uma seção de uma via não é uniforme no tempo. A comparação de contagens de quatro períodos consecutivos de quinze minutos é utilizada para medir essa variação de forma geral e é chamada de fator horário de pico (FHP). Ela é calculado como mostra a Equação 3.2.
F HP =
V HP 4 V 15max
×
(3.2)
onde: F HP = fator horário de pico; V HP = volume da hora de pico; V 15max = volume do período de quinze minutos com maior fluxo de tráfego dentro da hora de pico.
O valor FHP é sempre utilizado nos estudos de capacidade das vias. Ele varia, teoricamente, entre 0,25 (fluxo totalmente concentrado em um dos períodos de 15 minutos) e 1,00 (fluxo completamente
3 Volume
25
uniforme), ambos os casos praticamente impossíveis de se verificar. Os casos mais comuns são de FHP na faixa de 0,75 a 0,90. Os valores de FHP nas áreas urbanas se situam geralmente no intervalo de 0,80 a 0,98. Valores acima de 0,95 são indicativos de grandes volumes de tráfego, algumas vezes com restrições de capacidade durante a hora de pico. Variação semanal Como consta em DNIT/IPR (2006), as rodovias de acesso a áreas de recreio apre-
sentam seus volumes de pico nos fins de semana, de sexta-feira a domingo. As rodovias rurais mais importantes apresentam variação semelhante, mas menos acentuadas. Já nas vias urbanas a predominância das idas e voltas aos locais de trabalho faz com que os picos de tráfego se concentrem nos dias de semana, de segunda a sexta-feira, que apresentam variações entre si da ordem de 5%. Normalmente os fluxos de tráfego de terça, quarta e quinta-feira são aproximadamente iguais, enquanto o de segunda-feira é ligeiramente inferior à sua média e o de sexta-feira ligeiramente superior. A Figura 3.2 ilustra a curva de tráfego semanal para uma seção de rodovia. Figura 3.2: Exemplo de gráfico de variação volumétrica semanal (1=domingo)
·10
4
) a 1 i d / h e v ( d 0,5 D M V
0 1
2
3
4
5
Dias da semana
6
7
Segundo DNIT/IPR (2006), a variação mensal do tráfego ao longo do ano, também conhecida como variação sazonal, é função do tipo de via e das atividades a que ela serve. As rodovias rurais, principalmente se atendem a áreas turísticas e de recreação, apresentam variação muito superior às das vias urbanas. Os volumes são muito maiores nos períodos de férias escolares, que coincidem com as épocas mais procuradas para passeios e férias em geral. As vias urbanas, servindo ao deslocamento para o trabalho diário, apresentam fluxo mais permanente. Variação mensal ou sazonal
A Figura 3.3 traz um exemplo de variação de VMDd ao longo dos meses do ano para uma seção transversal de via. Como reflexo das mudanças na economia do pais, o fluxo de tráfego normalmente se altera de ano a ano. Este efeito faz com que seja necessário um cuidado especial na utilização de dados antigos, uma vez que podem levar a uma avaliação errônea da importância da rodovia. As variações Outras variações
3 Volume
26
Figura 3.3: Exemplo de gráfico de variação volumétrica mensal, ou sazonal 4
1,5
·10
) a i d / 1 h e v ( d D 0,5 M V
0 1
2
3
4
5
6
7
8
Mesess do ano
9 10 11 12
anuais costumam ser mais acentuadas nas vias rurais, principalmente nas de acesso a áreas de recreio. Sempre ocorrem eventos especiais, como jogos de futebol, Semana Santa, Natal, feriados, etc. que provocam alterações previsíveis, permitindo que o engenheiro de tráfego determine e aplique as medidas cabíveis para solução ou minimização dos problemas. Acidentes, incêndios, inundações, alterações da ordem pública, embora estatisticamente previsíveis, não têm dia certo para ocorrer, mas podem ser estudados de antemão, para se dispor de medidas para adaptação e aplicação a esses casos.
3.5
Expansão volumétrica
Fatores de expansão são utilizados para relacionar valores de volumes entre locais onde há e onde não há contagem permanente durante um período inteiro pré-definido. Sobre os dados coletados nos locais de contagem permanente são calculados os fatores de expansão, que são utilizados para determinação do volume nos locais onde são feitas contagens em somente parte do período. Na sequência são apresentados os conceitos específicos de expansão volumétrica, conforme consta em DNIT/IPR (2006)4 . A Figura 3.4 resume os conceitos que serão apresentados em um único fluxograma. Se os dados dos volumes tiverem sido obtidos por amostragem, é necessário expandir a amostra para as 24 horas do dia em que esta foi realizada. Essa expansão deve ser feita para cada tipo de veículo considerado na pesquisa. Se em um posto de pesquisa são entrevistados, em uma determinada hora do dia, E i carros de passeio, escolhidos aleatoriamente e a contagem feita nessa hora indica a passagem de V i carros de passeio, o fator de expansão horária de carros de passeio para a hora i é dada por: Expansão horária
f h = i
V i E i
(3.3)
Foi feito aqui um ajuste para o conceito de expansão horária trazida na referência, dividindo-a em expansão horária e expansão diária 4
3 Volume
27
Figura 3.4: Fatores de expansão relacionando desde amostras de volumes horários até valores de VMDa
Essa operação deve ser repetida para cada uma das 24 horas do dia, para que represente o conjunto de carros desse dia: f h para o período de uma hora 0 – 1, f h para o período 1 – 2 e assim por diante até f h para o período 23 – 24 horas. As informações colhidas em cada hora i são então multiplicadas pelos respectivos fatores de expansão horária, para representar todos os veículos entrevistados no dia. 1
2
24
Se a pesquisa for feita apenas em um período de h horas do dia, deve-se calcular o fator de expansão diária pela Equação 3.4: Expansão diária
f d =
V MD V H h
(3.4)
onde: f d = fator de expansão diária; V M D = volume de carros de passeio durante as 24 horas do dia; V H h = volume de carros de passeio durante as h horas de pesquisa. Na formação do conjunto de informações do dia, essa expansão diária deve ser distribuída entre as horas em que não se realizaram pesquisas. Para cada tipo de veículo entrevistado procede-se da mesma forma. Na expansão de contagens de algumas horas para o dia todo, a precisão da estimativa dependerá sempre do conhecimento dos padrões de flutuação dos volumes.
3 Volume
28
Expansão semanal Estudos de tráfego mostram que, independente da época do ano, as variações
relativas ao tráfego por dia da semana são mais ou menos constantes. Desta forma, para determinar o fator de expansão semanal é necessário avaliar todas as contagens disponíveis de 7 dias consecutivos e determinar os fatores de expansão médios por dia da semana. O fator de expansão semanal correspondente a um dia específico da semana, para um determinado tipo de veículo, pode ser obtido pela Equação 3.5:
f s =
V M Ds V M Dd
(3.5)
onde: f s = fator de expansão semanal de um dia específico da semana; V M Ds = volume de carros de passeio durante os 7 dias da semana; V M Dd = volume de carros de passeio durante o dia determinado. Se a pesquisa for feita durante uma semana deve-se calcular a média diária dessa semana, somando os números de informações de cada tipo de veículo, para cada dia da semana e dividindo por 7. Esse número médio de informações de cada tipo de veículo será considerado representativo do mês em que situa a semana. Se a pesquisa não cobrir uma semana e se dispuser da variação semanal, deve-se inicialmente corrigir os valores de cada dia em que se fez a pesquisa para a média da semana. Em seguida calcula-se a média dos valores obtidos. Essa média representará a semana. As médias dos valores obtidos para VMD semanais representarão os VMD mensais, que serão então utilizados na expansão sazonal. É considerado que não há variação de volume médio diário semanal dentro de um mês. Assim, temos que V M Ds ≈ V M Dm . O tráfego varia durante todos os dias do ano, o que torna necessário expandir os levantamentos efetuados em determinada época. Para obter a expansão anual é necessário analisar as pesquisas existentes realizadas ao longo do ano. Para isso são utilizados postos que tenham sido efetivamente contados ao longo do ano. Definidos os postos que devem ser considerados como representativos por zona de tráfego, são calculadas as relações do tráfego em cada mês com o tráfego médio diário do ano. A seguir os demais postos são relacionados com estes postos representativos e expandidos para se obter o tráfego médio diário em cada trecho. Os fatores de expansão anual, se possível, devem ser determinados por zona de tráfego, uma vez que dependem da atividade econômica, que é variável por região. Expansão sazonal (ou mensal)
A expansão anual é feita usando os fatores de ajustamento sazonal, obtidos para cada tipo de veículo pela Equação 3.6:
3 Volume
29
f a =
VMDa VMDm
(3.6)
onde: f a = fator de expansão sazonal (ou mensal); V M D a = volume médio diário anual; V M D m = volume médio diário mensal.
3.6
Contagens volumétricas
As contagens de tráfego são feitas com o objetivo de conhecer-se o número de veículos que passa através de um determinado ponto da estrada, durante certo período, podendo-se determinar o Volume Médio Diário (VMD), a composição do tráfego, etc. Tais dados servem para a avaliação do número de acidentes, classificação das estradas e fornecem subsídios para o planejamento rodoviário, projeto geométrico de estradas, estudos de viabilidade e projetos de construção e conservação. Permitem, ainda, aglomerar dados essenciais para a obtenção de séries temporais para análise de diversos elementos, tais como a tendência de crescimento do tráfego e variações de volume. 3.6.1
Aspectos de agregação de dados
As contagens de veículos podem ser globais ou direcionais. Nas contagens globais é registrado o número de veículos total que circulam por um trecho de via. São empregadas para o cálculo de volumes diários, preparação de mapas de fluxo e determinação de tendências do tráfego. As contagens direcionais são aquelas em que é registrado o número de veículos por sentido do fluxo. São empregadas, por exemplo, para cálculos de capacidade, determinação de intervalos de sinais, modelos de microssimulação, estudos de acidentes e previsão de faixas adicionais em rampas ascendentes. A contagem é também geralmente agregada segundo a classificação de veículos adotada, seguindo as idéias colocadas nas seções 1.4.2 e 3.3. Nessas contagens são registrados os volumes para os vários tipos ou classes de veículos. São empregadas para o dimensionamento estrutural e projeto geométrico de rodovias e interseções, cálculo de capacidade, cálculo de benefícios aos usuários e determinação dos fatores de correção para as contagens mecânicas. 3.6.2
Tipos de postos de contagem
Conforme o propósito do projeto para o qual se deve realizar a contagem, a definição da localização dos postos de contagem segue algumas idéias básicas. Se estiver sedo realizada uma contagem em uma malha viária como um todo, ela pode ser considerada como uma contagem em área. Nesta situação, a área pode ser ainda rural ou urbana. Se a contagem
3 Volume
30
for em um corredor urbano com controle de tráfego semaforizado, a contagem segue outras especificações. De forma geral, os postos de contagem devem ser sempre associados a pontos bem determinados. Hoje em dia, o recurso do GPS facilita na determinação da localização dos postos. Contudo, informações descritivas devem estar sempre presentes, para eliminar possíveis dúvidas, por exemplo, quanto ao sentido do tráfego monitorado. Em DNIT/IPR (2006) são indicado dois tipos de locais básicos aonde se realizam contagens: trechos entre interseções (ou trechos contínuos) e nas interseções. As contagens em trechos contínuos são utilizadas quando deve ser monitorado o tráfego em um sistema viário, ou uma parte dele, sendo este rural ou urbano. A engenharia se preocupa com a distribuição espacial de um número de postos de contagem que seja capaz de obter as informações necessárias com um custo razoável. Contagens em trechos contínuos
Nem todas as seções que compõem o sistema viário receberão posto de contagem. Além disso, nem todas as que recebem realizam a contagem durante um período ininterrupto. Neste sentido, DNIT/IPR (2006) apresenta a definição dos seguintes tipos de postos de contagem:
• Postos permanentes:
São instalados em todos os pontos onde se necessite uma série contínua de dados para a determinação de volumes horários, tendências dos volumes de tráfego, ajustamento de contagens curtas em outros locais, etc. Sua localização deve ser distribuída de tal modo que sejam representativos de cada tipo de via do sistema, de acordo com:
◦ função (rodovia interurbana, vicinal, turística, etc.); ◦ situação geográfica; ◦ relação com zonas urbanas ou industriais; ◦ volume de tráfego. Os postos permanentes funcionam 24 horas por dia, durante os 365 dias do ano. Neles devem ser instalados contadores (contagem mecanizada) que registrem os volumes que passam em cada hora e a cada 15 minutos5 . • Postos sazonais: Destinados a determinar a variação dos volumes de tráfego durante o ano. Sua localização deve obedecer os mesmos critérios mencionados para os postos permanentes. Estes postos se classificam em:
◦ Postos Principais:
onde se realiza uma contagem horária contínua de uma semana em cada mês. Em alguns locais pode ser executada cada dois meses, durante um mínimo de três dias da semana, um sábado e um domingo consecutivos. ◦ Postos Secundários: onde se realizam contagens a cada dois ou três meses, durante dois a cinco dias consecutivos da semana. 5
Para a determinação do fator de hora de pico.
3 Volume
31
O número de postos secundários é normalmente o dobro dos principais. As contagens podem ser feitas manualmente com ou sem o auxílio de registradores mecânicos. • Postos de cobertura: Nestes postos se realizam contagens uma vez no ano durante 48 horas consecutivas em dois dias úteis da semana. O número de postos deve ser suficiente para completar a cobertura de todos os trechos do sistema. Não é necessário fazer contagem nesses postos todos os anos, à exceção daqueles necessários para comprovar variações previstas. Para Estudos de Viabilidade e Projetos de Engenharia os postos serão de natureza diferente dos mencionados anteriormente, em vista da curta duração desses serviços. Nesse caso, cada trecho deverá ser dividido em segmentos homogêneos quanto ao fluxo, ou seja, cada posto deverá corresponder a um subtrecho em que a composição e o volume de veículos não sofra variações significativas. Os postos deverão estar afastados das extremidades do trecho, a fim de evitar distorções. A duração das contagens nesses postos será função do grau de confiabilidade desejado na determinação do VMD, podendo ser de 7, 3 ou 1 dia, de 24 ou 16 horas. O período deve ser suficiente para a determinação de fatores de correção a serem introduzidos nas contagens de duração menor. Oferecem, ainda, um subsídio valioso na determinação da hora de projeto. Em casos de contagens especiais (movimentos em interseções, cálculos de capacidade etc.) essa duração poderá variar sensivelmente. Contagem em interseções As contagens em interseções são realizadas visando à obtenção de dados
necessários à elaboração de seus fluxogramas de tráfego, projetos de canalização, identificação dos movimentos permitidos, cálculos de capacidade e análise de acidentes. Normalmente são utilizadas contagens manuais. São sempre contados os volumes que entram nas interseções, separados por cada um dos seus movimentos. As contagens deverão ser executadas pelo menos durante três dias, escolhidos de forma a incluir o provável pico horário semanal. Normalmente, serão realizadas nos dias úteis, exceto onde predominarem problemas relacionados com o tráfego de fim-de-semana. Nessas contagens serão determinados separadamente os volumes dos veículos da classificação adotada. Para o caso de interseções e acessos com volume horário da via principal inferior a 300 unidades de carro de passeio (UCP) ou da via secundária inferior a 50 UCP a contagem deverá ser feita pelo menos durante um dia da semana em que se tenha na rodovia principal maior movimento. Em DNIT/IPR (2006) podem ser encontrados vários outros detalhes e especificações sobre contagens em interseções. 3.6.3
Métodos de contagem
Nesta seção são abordados alguns dos principais métodos de contagem, ou seja, algumas formas de obtenção do volume de tráfego, diferenciando em métodos manuais e métodos automatizados.
3 Volume
32
Na contagem manual, manual, os veículos veículos são contados e classificad classificados os sendo observ observados ados diretamente por pessoas, que anotam os dados em planilhas. Embora haja variação da percepção entre as pessoas, que pode influenciar na classificação dos veículos, as contagens manuais normalmente permitem que seja utilizado um maior número de classes. Os períodos de contagem são normalmente divididos de 5 a 15 minutos.
Contagem manual
Um pesquisador pode observar em média até 1000 veículos por hora ou 200 pedestres por h, quando o período de contagem é inferior a 8 ou 10 horas. Os observadores necessitam ser trocados a cada 2 ou 3 horas, por motivo de fadiga. A contagem manual tem como vantagens:
• boa precisão; • maior detalhamento de informações; • maior flexibilidade, simplicidade e rapidez. Como desvantagens podem ser citados:
• a limitação da cobertura; • o custo. Contagem mecanizada Na contagem mecanizada mecanizada os veículos veículos são detectados por algum equipamento equipamento
sensor. sensor. Há uma grande grande variedade variedade de equipamen equipamentos tos capazes de gerar dados de contagem de veículos, veículos, incluindo classificação. Os sensores podem ser de instalação permanente ou serem móveis. As principais vantagens da contagem mecanizada são:
• baixo custo por hora; • amplitude do tempo de cobertura; • boa precisão, conforme conforme o tipo de equipamen equipamento. to. E as principais desvantagens são: 6
• baixo nível de detalhamento das informações ; • investimento inicial alto. Os contadores mecanizados podem ser classificados em intrusivos e não intrusivos. Os intrusivos são instalados embutidos ou presos à superfície do pavimento. Os detectores não intrusivos não modificam a estrutura da via, são instalado acima ou às margens da faixa de tráfego. 6
Um maior nível de detalhamento requer equipamentos mais sofisticados, cujo custo pode não atender o projeto.
3 Volume
33
A seguir é colocada uma lista com alguns exemplos de equipamentos mais comumente utilizados para contagem mecanizada.
• Detectores intrusivos ◦ Tubos pneumáticos
Os sensores enviam pulsos de pressão de ar por um tubo de borracha assim que o veículo passa sobre o tubo, produzindo um sinal elétrico, que é transmitido a um software de análise ou a um contador. O objetivo é a contagem de tráfego em períodos curtos, classificação dos veículos por número de eixos, medição de velocidade e espaçamento, entre outros estudos. Esta Esta foi a primei primeira ra tecnol tecnologi ogiaa de detecç detecção ão de tráfego, tráfego, inve invent ntada ada em1920. em1920. Ainda Ainda é mu muito ito utilizada, pois além de ser de baixo custo, é simples de instalar e usar. ◦ Laços indutivos Os detectores por laços indutivos ( loops ) são os sensores mais utilizados para a coleta de dados de tráfego. Seus principais componentes são um detector oscilador que serve como uma fonte de energia ao detector, um cabo para o controlador e um ou mais laços de metal enrolados sobre si mesmos instalados dentro do pavimento. A Figura 3.5 ilustra um laço indutivo instalado em uma pista com três faixas de tráfego. Figura 3.5: Exemplo de um laço indutivo
O laço é constant constantemen emente te alimentado alimentado com uma tensão com freqüênci freqüênciaa fixa. Um cabo enrolado enrolado formand formandoo uma bobina bobina por onde onde passa passa uma tensão tensão elétrica elétrica,, gera gera uma indutân indutância cia.. Quando Quando um outro metal está próximo do laço, a indutância diminui; o que aumenta a freqüência de oscila oscilação ção.. Esse Esse aumen aumento to na freqüê freqüênci nciaa faz com que a uni unidad dadee de control controlee gere gere um pulso, pulso, acusando a passagem de um veículo. O laço indutivo pode fornecer dados sobre a passagem de veículos, presença, ocupação e velocidad locidade. e. Tam ambém bém pode realiz realizar ar a classi classifica ficação ção de veícu veículos los.. A dim dimin inuiç uição ão da ind indutâ utânci nciaa é proporcional à quantidade de metal que passa sobre o laço; assim, pode-se determinar a classe do veículo através do valor da diminuição da indutância.
3 Volume
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◦ Sensores magnéticos
Os sensores sensores magnéticos magnéticos operam baseados baseados na variação ariação das linhas de fluxo do campo magnético magnético terrestre. terrestre. Um rolo de fio com corpo de altíssima altíssima permeabilid permeabilidade ade magnética magnética é instalado instalado abaixo da superfície do pavimen pavimento. to. Quando Quando um objeto ob jeto metálico metálico (veícul (veículo) o) passa pelo sensor, as linhas linhas de fluxo constantes do campo magnético são deflexionadas. Isto causa uma variação na tensão e um amplificador traduz essa variação em sinal digital, informando ao controlador de tráfego a detecção de um veículo. São utilizados para medir volume, headway , presença e velocidade dos veículos e podem ser divididos divididos em dois tipos:
∗ Magnetômetro Magnetômetross de indu indução ção (ou apenas detectores detectores magnéticos magnéticos): ): ∗
Esse tipo de sensor sensor não consegue detectar veículos parados na via, necessita de veículos com uma velocidade mínima entre 5 e 16 km/h. Magnetômetros de eixo duplo: detectam mudanças nos componentes componentes horizontais e verticais verticais do campo magnético magnético terrestre, terrestre, causado causado pela passagem de um veículo veículo.. Este tipo de sensor sensor pode detectar veículos em movimento ou parados.
◦ Sensores piezoelétricos
Um material piezoelétrico piezoelétrico é capaz de converter converter energia cinética cinética em energia energia elétrica. Quando Quando um veículo passa sobre um detector, o sensor piezoelétrico gera uma tensão proporcional à força ou ao peso do veículo. Esses sensores podem medir volume, velocidade (com múltiplos sensores), peso e classificar veículos veículos (a partir da contagem contagem de eixos e espaçamen espaçamento). to). São utilizados, utilizados, principalmen principalmente, te, na coleta de dados de tráfego e verificação de peso (balanças). Um cabo piezoelétrico é composto por um cabo coaxial com um núcleo de metal, seguido pelo material piezoelétrico e uma camada externa de metal, como mostra a Figura 3.6. Figura 3.6: Cabo piezoelétrico
• Detectores não intrusivos ◦ Sensores infravermelhos
Existem os sensores infravermelhos passivos e os ativos.
∗ Sensores infravermelhos infravermelhos passivos: passivos: detectam mudanças na energia infravermelha infravermelha emitida ou
refletida de uma determinada área. Esses sensores medem a energia emitida pelo pavimento pavimento da via (valor (valor básico). Quando Quando um veículo veículo entra entra na zona de detecção, detecção, há uma variação variação no valor básico, acusando acusando sua presença. presença. Podem acusar acusar presença presença do veículo, veículo, medir volume volume e ocupação, além de velocidade se utilizadas várias zonas de detecção.
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∗ Sensores infravermelhos ativos: emitem raios laser de baixa energia para uma área especí-
fica do pavimento e medem o tempo de retorno do sinal emitido. Podem detectar presença, medir volume, densidade, classificar veículos e medir velocidade, e podem ser instalados vários detectores em uma mesma interseção, sem que haja interferência entre eles.
◦ Sensores microondas
Transmitem radiação de microondas de baixa energia em uma área do pavimento a partir de uma antena e analisa o sinal refletido para o detector. No domínio dos sensores baseados em radares microondas são utilizados dois tipos de equipamentos em aplicações de transportes:
∗ Radar de onda contínua (Doppler ):): Mede a presença de um veículo em função do movi-
mento relativo de uma fonte sonora e seu receptor, provocando uma mudança na freqüência recebida de volta. Podem medir a presença e a velocidade de um veículo em movimento. Esse sistema tem a desvantagem de não conseguir medir veículos parados e de ter dificuldade de contar veículos em regime de "anda-e-pára". ∗ Radar em frequência modelada (FMCW Radar ):): Os sensores sensores que utilizam radar usam um sinal de freqüência ou fase modulada para calcular o atraso de tempo da onda refletida, obtendo a distância do veículo. Pode acusar a presença de veículos parados. Assim, além de medir velocidade, pode ser utilizado para monitorar filas de veículos e ocupação.
◦ Detectores por imagem (vídeo)
As câmaras câmaras de vídeo são utiliz utilizada adass para para fiscali fiscalizaç zação ão e contro controle le de tráfego. tráfego. Um sistema sistema de processamento de imagens de vídeo consiste em uma ou mais câmeras, um computador para digitalização e processamento das imagens e um software para interpretação das imagens e para convertê-las em dados do fluxo de tráfego. As câmeras de vídeo podem ser utilizadas para coletar velocidade, volume, presença, ocupação, densidade, movimentos de conversão, mudança de faixa, aceleração, classificação de veículos e outros. outros. Nas áreas urbanas, urbanas, as câmeras estão entre os principais principais instrument instrumentos os de sistemas sistemas de monitoramento das condições de tráfego e do gerenciamento de incidentes. A Figura 3.7 ilustra duas situações aonde os veículos são detectados automaticamente em imagens tomadas por câmaras de vídeo. Figura 3.7: Exemplos de detecção automática de veículos em imagens de vídeo
(a)
(b)
3 Volume
36
◦ Sensores ultra-sônicos
Tais detectores transmitem ondas de pressão de energia sonora acima da freqüência audível humana. Estes sons refletem no pavimento ou no veículo, são captados pelo receptor e processados para fornecer informações de passagem e de presença. Podem ser montados acima da via ou ao seu lado, conforme a figura seguinte: Existem dois tipos de sensores ultra-sônicos:
∗ Sensor de pulso ultra-sônico:
possuem pulsos de energia com largura e período padrões, que são emitidos. Se o tempo medido for menor que o valor básico, a presença do veículo é acusada, fornecendo dados como altura, largura, ocupação, presença, volume e classificação do veículo. ∗ Sensor de onda ultra-sônica contínua: usam o princípio de Doppler para acusar a presença de um veículo, volume e velocidade.
◦ Detectores acústicos passivos
O tráfego de veículos produz sons audíveis, ou seja, energia acústica. Os detectores acústicos passivos (ou sônicos) utilizam um receptor para detectar a energia sonora gerada pelos veículos e determinar sua presença. Estes detectores podem classificar veículos ao comparar as assinaturas sônicas de um veículo com assinaturas já programadas conforme a classe dos veículos. Podem detectar volume, velocidade e ocupação. Uma desvantagem é o fato de serem sensíveis a efeitos ambientais, como chuva e ventos fortes.
3.6.4
Apresentação dos resultados
De posse de dados de contagem, deve ser preparado um relatório de análise, que pode conter:
• mapas de fluxo de tráfego, em escala; • diagrama de fluxo em interseções; • gráficos de variações de volume; • gráficos de tendências para vários anos; • tabelas resumo; • folha resumo dos fluxos de tráfego nas interseções. 3.7
Exercícios
Exercício 1
[Adaptado de TREIBER; KESTING (2013)] Considere os dados brutos de detectores (veículos individuais), de uma observação de 30 segundos colocados na Tabela 3.1.
3 Volume
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Tabela 3.1: Dados brutos
Tempo (s) 2 7 7 10 12 18 20 21 25 29
Velocidade (m/s) 26 24 32 32 29 28 34 22 26 38
Faixa (1 = direita; 2 = esquerda) 1 1 2 2 1 1 2 1 1 2
Comprimento do veículo (m) 5 12 4 5 4 4 5 15 3 5
Responda as questões: 1. Agregue os dados e calcule o fluxo e a velocidade (Equação 4.2) e a densidade de tráfego separadamente para as duas faixas. 2. Determine o fluxo, a velocidade e a densidade para as duas faixas combinadas. 3. Determine qual a porcentagem de veículos na faixa da direita formada por caminhões. Solução
1. Por faixas individuais: F 1 =
n1 6 = = 0, 2 veh/s = 720 veh/h ∆t 30
V 1 =
F 2 =
n2 4 = = 0, 13 veh/s = 480 veh/h ∆t 30
n
n
v1
i
i=1
n1
D1 =
= 25, 8 m/s = 93, 0 km/h
F 1 = 7, 74 veh/km V 1
V 2 =
v2
i
i=1
n2
= 34, 0 m/s = 122, 4 km/h
D2 =
F 2 = 3, 92 veh/km V 2
2. De ambas as faixas combinadas: Dcomb = D 1 + D2 = 11, 66 veh/km
F comb = F 1 + F 2 = 1200 veh/h
3 Volume
38
V comb =
F comb = 102, 9 km/h Dcomb
3. Dois de seis veículos são caminhões na faixa da direita, ou seja, 33%. Não há nenhum na faixa da esquerda. Exercício 2
Foi realizada no posto A, numa quarta-feira de maio, uma contagem volumétrica no período de 8:00hs às 10:00hs e foram contados 800 veículos. Um posto B, com características similares às do posto A, tem as características volumétricas apresentadas nas Tabelas 3.2 e 3.3. Além disso se sabe que, no posto B, o mês de maio apresenta 12% do volume anual total. Tabela 3.3: Variação do volume ao longo da semana no posto B
Hora % do volume total de 24h 00:00 - 02:00 3,1 02:00 - 04:00 2,0 04:00 - 06:00 3,4 06:00 - 08:00 9,9 08:00 - 10:00 13,1 10:00 - 12:00 9,5 12:00 - 14:00 8,2 14:00 - 16:00 10,2 16:00 - 18:00 14,2 18:00 - 20:00 12,6 20:00 - 22:00 8,4 22:00 - 24:00 5,4
Dia % do volume total da semana Domingo 7,5 Segunda-feira 16,6 Terça-feira 14,2 Quarta-feira 15,0 Quinta-feira 14,3 Sexta-feira 18,7 Sábado 13,7
Calcular: a) o volume médio diário em A b) o volume médio semanal em A c) o volume médio diário anual (VMDa) em A Solução
a) VB-8-10h = 13,1% - VA-8-10h = 800 VB-24h = 100,0% - VA-24h = X V A
−
24h
0 800 = 6107 = 100,13, veh/dia 1
·
3 Volume
39
b) VB-quarta = 15,0%
- VA-quarta = 6107
VB-semana = 100,0% - VA-semana = X V A
−
semana =
100, 0 6107 = 40712 veh/semana 15, 0
·
OBS.: VMDs = 40712 / 7 = 5816 veh/dia c) Não há variação entre as semanas → Volume do mês = 4 × 40712 = 162850 veh/mês VB-mes = 12,0% - VA-mes = 162850 VB-ano = 100,0% - VA-ano = X V A
−
ano =
100, 0 162850 = 1357082 veh/ano 12, 0
·
VMDaA = 1357082 / 365 = 3718 veh/dia Exercício 3
Num posto de contagem volumétrica "A" em uma rodovia, foram contados no dia 17 de abril de 2013, uma quarta-feira, das 16:00hs às 20:00hs, 700 veículos. Um posto de contagem "B", com características de tráfego similares às do posto "A", possui as distribuições volumétricas das Tabelas 3.4 e 3.5, além de ter no mês de abril 8,5% do seu volume anual. Tabela 3.5: Variação do volume ao longo da semana no posto B
Hora Volume (veh/4h) 00:00 - 04:00 450 04:00 - 08:00 750 08:00 - 12:00 900 12:00 - 16:00 550 16:00 - 20:00 950 20:00 - 24:00 400
Calcular para o posto A: a) o volume médio diário (VMD) b) o volume médio semanal c) o volume médio diário semanal (VMDs)
Dia % do volume total da semana Domingo 9,3 Segunda-feira 14,6 Terça-feira 14,8 Quarta-feira 18,5 Quinta-feira 17,8 Sexta-feira 14,8 Sábado 10,2
3 Volume
40
d) o volume médio mensal e) o volume médio anual f) o volume médio diário anual (VMDa) Solução
a) VMD = 2947 veh/dia b) VMS = 15932 veh/semana c) VMDs = 2276 veh/dia d) VMM = 63727 veh/mês e) VMA = 749728 veh/ano f) VMDa = 2054 veh/dia Exercício 4
Na Tabela 3.6 são apresentados os valores de fluxo medidos em uma seção de rodovia durante as três horas mais carregadas do dia. Determine o fator de hora de pico para esta seção, com o objetivo de quantificar a intensidade da variação do fluxo. Tabela 3.6: Fluxo de veículos medido nas três horas mais carregadas do dia
Intervalo Fluxo (veh/15min) 5:00 - 5:15 61 5:15 - 5:30 78 5:30 - 5:45 79 5:45 - 6:00 59 6:00 - 6:15 79 6:15 - 6:30 117 6:30 - 6:45 134 6:45 - 7:00 109 7:00 - 7:15 77 7:15 - 7:30 72 7:30 - 7:45 88 7:45 - 8:00 67
Solução
Hora
Total
5:00 - 6:00 61+78+79+59 = 277 veh/h 6:00 - 7:00 79+117+134+109 = 439 veh/h 7:00 - 8:00 77+72+88+67 = 304 veh/h A hora de pico, dentre os dados apresentados, é das 6:00 às 7:00. Dentro desta hora, os 15 minutos de maior fluxo se dá entre 6:30 e 6:45, com 134 veh/15min. Com isso:
3 Volume
41
F HP =
V H pico 439 = = 0, 82 4 V 15max 4 134
×
×
Exercício 5
Reflita e responda às questões.
• Um engenheiro de tráfego recebeu um relatório de contagem sobre uma determinada seção de rodo-
via. No relatório ele observa que os dados são referentes a contagens realizadas de uma terça-feira às 0:00hs até a quinta-feira às 23:59hs. Que valores de volumes médios o engenheiro é capaz de calcular com estes dados? • Escreva sobre a utilidade de serem conhecidas as curvas de variação de tráfego de rodovias. • Uma rodovia com uma curva de tráfego aonde 60% do VMD em um dia de semana é concentrado nos períodos entre às 7:00hs às 9:00hs e entre às 17:00hs e 19:00hs é uma rodovia de que tipo? Explique.
42
4 4.1
Velocidade
Definições
A velocidade é um indicador da qualidade do serviço oferecido pelas rodovias, além de estar sempre relacionado com análises de segurança. E ela é, dentre as características essenciais do tráfego, uma das mais complexas para definir. Assume várias formas, de acordo com o tipo de tempo que é utilizado (em movimento, total etc.) e a base espacial sobre a qual é calculada. De forma geral, a velocidade v é a relação entre o espaço percorrido por um veículo l e o tempo gasto em percorrê-lo t , como mostra a Equação 4.1.
v =
dl dt
(4.1)
Para condições de fluxo ininterrupto, geralmente a velocidade segue uma distribuição normal. Os principais conceitos específicos de velocidade utilizados em estudos de tráfego são descritos a seguir. É a velocidade de um veículo em um instante determinado ( t → 0 ), correspondente a um trecho cujo comprimento tende para zero ( l → 0). Velocidade instantânea
É a velocidade instantânea de um veículo (t → 0) quando passa por um determinado ponto ou seção da via. Velocidade pontual
É a média aritmética das velocidades pontuais de todos os veículos que passam por um determinado ponto ou seção da via, durante intervalos de tempo finitos, ainda que sejam muito pequenos. Ela é calculada pela Equação 4.2, conforme consta em PLINE (1999). Velocidade média no tempo
n
V t =
onde: V t = velocidade média no tempo; V i = velocidade pontual do veículo i ; n = número de veículos observados.
V i
i=1
n
(4.2)
4 Velocidade
43
É a velocidade em um trecho de uma via, determinado pela razão do comprimento do trecho pelo tempo médio gasto em percorrê-lo, incluindo os tempos em que, eventualmente, os veículos estejam parados. O tempo de viagem é o período de tempo durante o qual o veículo percorre um determinado trecho de via, incluindo os tempos de parada. Velocidade média no espaço (ou velocidade média de viagem)
Se os tempos de viagem t i (normalmente em horas) são observados para n veículos que percorrem um segmento de comprimento l, a velocidade média de viagem V e pode ser obtida pela Equação 4.3, conforme consta em PLINE (1999).
V e =
· li n l = n = ti ti
l
n
i=1
i=1
= ti n
l t
(4.3)
Deve ser indicado o período de tempo em que foi realizada a pesquisa a que se refere essa velocidade, já que pode variar de um período de tempo para outro. WARDROP (1952) encontrou a relação entre as velocidades médias no tempo e no espaço colocada na Equação 4.4. σe2 V t = V e + V e
(4.4)
É a velocidade em um trecho de uma via, determinada pela razão do comprimento do trecho l pelo tempo médio gasto em percorrê-lo t , incluindo apenas os tempos em que os n veículos estão em movimento. Velocidade média de percurso
Deve ser indicado o período de tempo em que foi realizada a pesquisa a que se refere essa velocidade, já que pode variar de um período de tempo para outro. Para fluxos contínuos não operando no nível de serviço F, a velocidade média de viagem é igual à velocidade média de percurso. É a velocidade abaixo da qual trafegam N% dos veículos. É comum utilizar VP85% (para o qual é também utilizada a notação V 85 ) como valor razoável para fins de determinação da “velocidade máxima permitida” a ser regulamentada pela sinalização. Em alguns casos, problemas de segurança podem recomendar a regulamentação de “velocidade mínima permitida”, utilizando, por exemplo VP15% (ou V 15 ). A Figura 4.1 ilustra um exemplo de uma curva de frequência acumulada das velocidades de todos os veículos que cruzaram uma seção de rodovia em um ano e a determinação do valor de V P 85 . Velocidade Percentual N% (VPN%)
4 Velocidade
44
Figura 4.1: Curva de frequência relativa acumulada (DNIT/IPR, 2006)
É a velocidade média dos veículos de uma determinada via, quando apresenta volumes baixos de tráfego e não há imposição de restrições quanto às suas velocidades, nem por interação veicular nem por regulamentação do trânsito. Reflete, portanto, a tendência do motorista dirigir na velocidade que deseja. Velocidade de fluxo livre
Velocidade diretriz ou velocidade de projeto É a velocidade selecionada para fins de projeto,
da qual se derivam os valores mínimos de determinadas características físicas diretamente vinculadas à operação e ao movimento dos veículos. Normalmente é a maior velocidade com que um trecho viário pode ser percorrido com segurança, quando o veículo estiver submetido apenas às limitações impostas pelas características geométricas. A velocidade de operação é a mais alta velocidade com que o veículo pode percorrer uma dada via atendendo às limitações impostas pelo tráfego, sob condições favoráveis de tempo. Velocidade de operação
4.2
Variações da velocidade
Há algumas variações gerais típicas da velocidade, em relação a alguns fatores.
• Motorista: características pessoais condições gerais da viagem;
4 Velocidade
45
• Veículo: peso, potência, estado de conservação; • Via: uso do solo, topografia, elementos geométricos; • Ambiente: condições climáticas, dia ou noite. • Volume e condições de tráfego: há redução na velocidade à medida que aumenta o volume de tráfego
na via. • Hora do dia: há relação com as características do viajante e o propósito da viagem. Em horários de pico a velocidade diminui. • Tipo de via e área: a velocidade em área rural é normalmente maior do que em área urbana. As maiores velocidades ocorrem tecnicamente nas freeways , daí decrescem com a categoria da via e o tipo de área. • Faixa de tráfego: a velocidade é em média diferente entre as faixas de tráfego de uma pista, como ilustra a Figura 4.2. Figura 4.2: Diferença entre a velocidade média entre as faixas de tráfego
4.3
Estudo da velocidade pontual
Nesta seção são abordados aspectos para a obtenção da velocidade pontual dos veículos, ou em pequenas seções, cujos valores representam velocidade pontual. A velocidade média no espaço está mais relacionada com os conceitos de atraso e tempo de viagem abordados na Seção 6. 4.3.1
Métodos de medição
Neste método é medido com um cronômetro o tempo que o veículo leva para transpor um determinado trecho, com comprimento aproximado de 30 a 100 metros. É utilizado um equipamento chamado enoscópio, que é uma caixa em forma de "L", aberta nas 2 extremidades e que contém um espelho fixo a 45 com relação aos eixos dos braços do "L". Ele reflete a passagem instantânea do veículo no extremo do trecho. A Figura 4.3 ilustra o equipamento e o esquema de utilização. Métodos das bases longas
◦
Um pesquisador bem treinado é capaz de observar sozinho cerca de 150 veículos por hora e 250 veículos por hora acompanhado de outro para anotações.
4 Velocidade
46
Figura 4.3: Uso do enoscópio para a medição da velocidade pontual (DNIT/IPR, 2006)
(a) Enoscópio
(b) Posicionamento do observador e do enoscópio
Este método não pode ser usado em vias de trânsito intenso, aonde vários veículos entram no espaço entre o equipamento e o observador. Além disso, é difícil de ser escondido dos motoristas, o que altera o seu comportamento. Ele está sujeito ainda a variações do comportamento do pesquisador com o cronômetro, conforme é o seu tempo de reação. Neste método também é medido o tempo de passagem entre dois pontos, mas com uma distância menor, de até 2 metros. Exige aparelhos de alta precisão. É usual o emprego de tubos pneumáticos para detecção dos veículos e de solenóides para ativar o relógio. Método das bases curtas
O impulso do veículo ao passar sobre o tubo é registrado, medindo-se o tempo transcorrido para o veículo passar pelos dois tubos. O tempo é registrado por um mecanismo que se encontra ligado com o tubo pneumático. Este mecanismo pode ser um registrador gráfico ou um cronômetro com medidor de leitura. Este método altera o comportamento dos motoristas, uma vez que eles podem observar os tubos estendidos sobre a pista e imaginar que esteja ocorrendo fiscalização de velocidade. Há vários equipamentos capazes de medir a velocidade instantânea de veículos. Na Seção 3.6.3 foram apresentados diversos equipamentos utilizados para a contagem volumétrica que são capazes também de medir a velocidade, como os laços indutivos, os sensores microondas e a detecção em vídeos. Além destes, os radares são os mais utilizados atualmente. Esses medidores podem ser montados em um tripé, em um veículo, ou carregados pessoalmente. Basta apontar para o veículo e acionar um gatilho, para aparecer o valor da velocidade arredondada. Medidores eletrônicos de velocidade
4.3.2
Amostragem
Quando não se pode observar a velocidade de todos os veículos, a velocidade média pode ser calculada a partir de uma amostra. Ao realizar esta amostra, devem ser tomados alguns cuidados para manter uma representatividade:
4 Velocidade
47
• selecionar veículos em várias posições do pelotão; • selecionar uma proporção de caminhões próxima à proporção de veículos de passeio; • selecionar veículos que estejam trafegando em velocidade normal. A determinação da amostra mínima a ser levantada depende da precisão dese jada na estimativa da média e da variância dos dados. A Equação 4.5 é utilizada para a determinação do tamanho da amostra, sendo assumida distribuição normal. Tamanho da amostra
n
· ≥ k σ
2
(4.5)
onde: n = tamanho da amostra; k = constante correspondente ao nível de confiança desejado; σ = desvio padrão da população de velocidades (km/h); = erro máximo aceitável na estimativa (km/h). A Tabela 4.1 apresenta os valores de k para os níveis de confiança mais comumente usados. Para velocidades costuma-se usar os níveis de 95% e 95,5%. Em casos muito especiais, em que se deseja maior grau de confiança nos resultados, se empregam os níveis de 99% e 99,7%. Tabela 4.1: Valores da constante k para vários níveis de confiança (DNIT/IPR, 2006) Nível de confiança (%)
Valor de k
68,3 86,6 90,0 95,0 95,5 98,8 99,0 99,7
1,00 1,50 1,64 1,96 2,00 2,50 2,58 3,00
A Tabela 4.2 fornece os desvios padrões típicos de velocidades para diferentes tipos de rodovias de duas ou quatro faixas de tráfego, a serem usados quando não se dispõe de valor confiável. Tabela 4.2: Desvio padrão de velocidades pontuais para diferentes tipos de vias (DNIT/IPR, 2006) Tipo de rodovia
Número de faixas
Desvio típico
rural rural suburbana suburbana urbana urbana
2 4 2 4 2 4
8,5 6,8 8,5 8,5 7,7 7,9
A média aritmética é a medida mais comum da tendência central dos dados. A Equação 4.2 mostrou como é calculada a velocidade pontual média em uma amostra Variáveis representativas da amostra
4 Velocidade
48
de observações. A mais importante medida de dispersão é o desvio padrão. Conforme consta em BARBETTA (1994), apenas adaptando os nomes das variáveis para os utilizados neste documento, o desvio padrão da velocidade média pontual é dado pela Equação 4.6.
σ =
V i n
− V −1
t
2
(4.6)
onde: σ = desvio padrão da amostra da velocidade pontual; V t = velocidade média no tempo; V i = velocidade pontual do veículo i ; n = número de veículos observados. Em DNIT/IPR (2006), constam equações para a média e o desvio padrão da velocidade pontual adaptadas para o caso em que os dados se encontrem tabulados segundo classes de velocidade média, com o número de ocorrências em cada uma durante um intervalo de tempo pré-determinado. Em projetos de maior rigor técnico, que exigem maior precisão na estimativa da velocidade, pode ser calculado o erro que se comente ao produzir uma estimativa de média V t . Para isso calculamos o desvio padrão das médias σV , também chamado de erro padrão da média, pela Equação 4.7, conforme apresenta DNIT/IPR (2006) no seu "Apêndice A - Análise Estatística". Os nomes das variáveis foram adaptadas para as utilizadas no presente documento. t
σV = t
√ σn
(4.7)
Em situações aonde é feita alguma intervenção na infraestrutura, para corrigir algum problema de tráfego ou de segurança, as velocidades médias de antes e de depois da intervenção podem ser comparadas. Esta comparação requer um teste de hipótese para a diferença entre as médias. Sem entrar em detalhes nos procedimentos estatísticos, vamos assumir os valores das médias de duas amostras V t e V t . Com estes valores calculamos o desvio padrão da diferença das médias σ d pela Equação 4.8. 1
σd =
σV
t 1
2
+ σV
2
(4.8)
2
t 2
A Tabela 4.3 traz as condições para que se possa afirmar que a diferença entre as médias é significativa para diferentes níveis de confiança, assumindo ∆ V = |V t − V t |. t
1
2
4 Velocidade
49
Tabela 4.3: Condições para afirmar que a diferença entre as médias é significativa Condição ∆V > σd ∆V > 1, 96 σd ∆V > 2, 00 σd ∆V > 3, 00 σd t
· · ·
t
t
t
4.4
Nível de confiança (%)
68,3 95,0 95,5 99,7
Exercícios
Exercício 1
Um trecho de rodovia, entre dois pontos de observação "A" e "B", possui d =3,4 km de extensão. Foram cronometrados os tempos de percurso de 4 veículos no trecho, apresentados na Tabela 4.4 e conforme representados no diagrama espaço tempo da Figura 4.4. Tabela 4.4: Tempos de percursos observados
Veículo Tempo (minutos) 1 4,1 2 3,2 3 5,0 4 5,1
Responda: a) Qual a velocidade média no espaço em km/h? b) Qual a velocidade média no tempo em km/h? c) Qual o tempo de atraso parado total observado? Solução
a) n
t =
i=1
ti 4, 1 + 3, 2 + 5, 0 + 5, 1 = = 4, 35 min = 0, 0725 h n 4
V e =
b)
d 3, 4 = = 46, 9 km/h 0, 0725 t
4 Velocidade
50 n
V t =
V i
i=1
n
=
3,4 4,1
+
3,4 3,2
+ 4
3,4 5,0
+
3,4 5,1
= 0, 8096 km/min = 48, 6 km/h
c) O tempo de atraso parado total para os dados apresentados é zero. Exercício 2
Reflita e responda às questões.
• Que característica principal do tráfego é utilizada para a determinação das velocidades regula-
mentares (velocidades máximas permitidas)? Descreva como é o procedimento de cálculo desta característica. • O radar de uma lombada eletrônica acusou excesso de velocidade de um motorista, que foi multado. O motorista, sem aceitar a situação, resolveu reclamar. Dentre os tipos de velocidade apresentados, sobre que tipo de velocidade ele está falando? Explique. • No mesmo radar da questão 7 foram medidas as velocidades de todos os veículos que trafegaram durante 24 horas. É possível determinar o valor de V 85 desta seção?
51
5 5.1
Densidade e espaçamento
Definições
Densidade De acordo com DNIT/IPR (2006), define-se como densidade o número de veículos por
unidade de comprimento da via. Pode ser medida experimentalmente, ou calculada pela relação colocada na Equação 5.1, para fluxos não saturados.
D =
F V
(5.1)
onde: D = densidade; F = fluxo do tráfego; V = velocidade. A densidade é um parâmetro crítico dos fluxos contínuos, porque caracteriza a proximidade dos veículos, refletindo o grau de liberdade de manobra do tráfego. Ela é um parâmetro comum para a análise de congestionamentos. De forma geral, locais com altas densidades de veículos são os que apresentam as piores condições de tráfego. Para comparação, a Figura 5.1(a) ilustra uma rodovia praticamente vazia, com densidade de praticamente zero e a Figura 5.1(b) mostra a situação contrária, com o valor da densidade tendendo ao máximo. Figura 5.1: Situações limites de densidade
(a) Baixa densidade ()
(b) Alta densidade ()
Espaçamento Os estudos de capacidade de interseções, entrelaçamentos, terminais e outras análises
das características das vias requerem dados quanto aos espaçamentos espacial e temporal entre veículos. Estas duas grandezas descrevem a disposição longitudinal dos veículos no fluxo de tráfego de uma via.
5 Densidade e espaçamento
52
O espaçamento é chamado comumente pelo seu nome em inglês headway . Podemos ter então o headway espacial e o headway temporal. O headway espacial é a distância entre dois veículos sucessivos, medida entre pontos de referência comuns, normalmente entre os pára-choques dianteiros, como ilustra a Figura 5.2. Figura 5.2: Ilustração do headway espacial
O headway temporal é o tempo transcorrido entre a passagem de dois veículos sucessivos por um determinado ponto. Normalmente, quando de fala somente "headway ", sem especificar qual dos dois, é entendido que se trata do headway temporal. Assim, quando se trata do headway espacial, usamos simplesmente a designação "espaçamento". O headway afeta os motoristas individualmente. Indicam a liberdade de movimento e segurança relativa, influenciando a escolha das velocidades, as distâncias entre veículos, a aceitação de brechas, entre outros. Existem as seguintes relações envolvendo densidade, velocidade, fluxo, headway e espaçamento:
F =
3600 h
(5.2)
e h
(5.3)
1000 e
(5.4)
V =
D =
onde: F = fluxo (veíc/h); V = velocidade (m/s); D = densidade (veic/km); h = headway (s/veic); e = espaçamento (m/veic). Em caso de tráfego misto pode haver necessidade de considerar separadamente os diferentes tipos de veículos na determinação dos seus espaçamentos e headways .
5 Densidade e espaçamento
5.2
53
Observação da densidade e do headway
O volume e a velocidade são as características mais comumente observadas em campo. A densidade é mais difícil de ser medida, e pode ser calculada a partir do volume e da velocidade. Contudo, a densidade pode ser medida de algumas formas:
• observação de fotografias; • observação do número de veículos que entra e que sai de um determinado trecho. O headway pode ser observado com o auxílio de algum equipamento detector com cronômetro.
5.3
Exercícios
Exercício 1
Reflita e responda às questões.
• Suponha que os motoristas de uma determinada região se comportaram no trânsito em um deter-
minado período de forma que o espaçamento médio observado foi de 6,8 metros e o headway médio de 2,1 segundos. Qual é a velocidade praticada na seção de medição? Dentro os diversos tipos de velocidade envolvidas em projetos de engenharia de tráfego, de que tipo é esta velocidade?
54
6 6.1
Atraso e tempo de viagem
Definições
De maneira geral a pesquisa de atraso serve para identificar locais nas vias aonde ocorre uma diminuição da velocidade, ou até mesmo a parada do veículo, por algum motivo. O conceito de atraso é o mesmo que utilizamos no dia a dia para dizer que algo está atrasado. Para algo estar atrasado é necessário que esteja previamente estabelecido um momento para o acontecimento. Se o evento ocorrer depois do momento estabelecido, há um atraso. Primeiro é estabelecido um tempo de viagem de referência. O critério para o estabelecimento deste tempo de viagem é variável quanto à análise realizada em cada projeto. Por exemplo, na análise de um corredor semaforizado, o tempo de viagem de referência pode ser em condições de fluxo livre, mas assumindo que o sistema de controle de tráfego esteja ativo. Assim podemos identificar os locais e os motivos do atraso externos ao sistema de controle de tráfego. Já se desejarmos analisar o próprio controle semafórico, o tempo de referência pode ser em fluxo livre e com os semáforos desligados. Depois, em condições de operação normais da via, são medidos os tempos de percurso nos corredores empregando algum método de pesquisa. O tempo de percurso é então comparado com o tempo de referência e a diferença é o atraso. Essa comparação pode ser feita ao longo de todo o diagrama espaçotempo. Conforme traz DNIT/IPR (2006), a pesquisa de atraso e tempo de viagem7 tem o objetivo de medir a velocidade e os retardamentos de uma corrente de tráfego ao longo de uma via, a fim de conhecer a dificuldade da mesma para percorrê-la. Contrariamente à velocidade média no tempo, objeto de determinação de velocidade pontual, nesta pesquisa a velocidade se refere à velocidade média no espaço, igual à distância percorrida dividida pelo tempo médio gasto, incluindo os tempos parado. De maneira geral, os estudos de velocidade/retardamento são utilizados para:
• análise do desempenho de uma rota, da sua eficiência em atender o tráfego; identificação de locais
congestionados e seu relacionamento com características geométricas e de sinalização; • avaliação do impacto de alterações em uma rota, através dos estudos do tipo “antes- depois”; • análise global do sistema viário, com levantamentos periódicos de velocidade/retardamento nas principais rotas, e desenvolvimento de índices gerais, como velocidade média, tempo médio de percurso por quilômetro, atraso médio etc; • estudos de capacidade e nível de serviço das rotas, com o objetivo de estabelecer valores característicos do sistema analisado; 7
No original é dado o nome de "pesquisa de velocidade e retardamento".
6 Atraso e tempo de viagem
55
• levantamento dos tempos de percurso nos limites do sistema, para uso nos modelos de distribuição e alocação de tráfego.
A pesquisa de atraso e tempo de viagem mede duas variáveis: a velocidade média no espaço e os retardamentos sofridos pelo fluxo de tráfego. A primeira variável pode ser medida direta ou indiretamente, dependendo dos recursos disponíveis. Na medição direta é observada a velocidade, e na indireta o tempo. A segunda variável é medida sempre diretamente, pela medição do tempo. O atraso tem algumas definições de caráter classificatório:
• atraso: tempo perdido quando o tráfego é impedido por algum elemento sobre o qual o motorista
não tem controle; • atraso operacional: causado pela interferência de atrito lateral com veículos estacionados, pedestres ou outros objetos, bem como por congestionamentos, redução de capacidade, manobras de entrelaçamento, entre outros; • atraso fixo: causado pelos controles de tráfego; • atraso parado: quando o veículo está realmente parado; • atraso de tempo de viagem: causado pela aceleração e desaceleração. A Figura 6.1 ilustra a diferença entre as duas últimas definições em um diagrama espaço-tempo. Figura 6.1: Representação da diferença entre atraso parado e atraso de tempo de viagem em um diagrama espaço-tempo
6.2
Médotos para medição do atraso em trechos de vias
Consiste na anotação, na entrada e saída do trecho analisado, da placa e hora de passagem dos veículos. Posteriormente, no escritório, as chapas são “casadas” entre entradas e saídas, Método das placas
6 Atraso e tempo de viagem
56
obtendo-se o tempo de viagem de cada veículo que entrou e saiu pelos locais observados. As vantages e desvantagens deste método são as seguintes:
• Vantagens ◦ a amostra obtida que, em alguns casos, pode chegar a 100% da população (dependendo do fluxo medido e do número de pesquisadores);
• Desvantagens ◦ o trabalho de tabulação dos dados é geralmente muito grande ; ◦ não é possível obter os retardamentos ao longo da rota. ◦ muitas placas podem não constar em entradas ou saídas e são assim inúteis para os objetivos, 8
obrigando a colher uma percentagem muito grande dos veículos.
A Tabela 6.1 traz informações sobre tamanhos de amostra necessários para estimar a velocidade média em 95%dos casos, para diferentes tipos de vias. Tabela 6.1: Tamanhos de amostra necessários para estimar a velocidade média em 95%dos casos Tipo de via
Vias urbanas com semáforo duas faixas, sem congest. duas faixas, com congest. + de 2 faixas, sem congest. + de 2 faixas, com congest. Rodovias duas faixas, até 1130 veic/h duas faixas, até 1440 veic/h quatro faixas, sem congestionamento
o
N de placas
32 36 80 102 25 41 30
Consiste em percorrer a rota analisada em um veículoteste, dentro do qual vão um ou dois pesquisadores munidos de cronômetros. O primeiro cronômetro é usado para ler os tempos de percurso e o segundo para ler os retardamentos. Método do veículo-teste com cronômetro
A desvantagem principal do método consiste na amostra necessária, normalmente muito grande. Esta necessidade decorre do fato de que as características dinâmicas do tráfego (velocidade, volume, densidade) variam acentuada e rapidamente nos horários de pico, fazendo com que sejam necessárias muitas medições concentradas para obter valores médios confiáveis. A variável tempo de percurso, por exemplo, quando medida num corredor perto do seu nível de saturação, assume valores muito diferentes entre si para viagens realizadas a intervalos pequenos (10 minutos por exemplo). Isto normalmente leva à necessidade de realizar de 5 a 6 viagens na hora de pico, o que obriga a inclusão de outros veículos-teste circulando na mesma rota. Dependendo de como os dados provém de campo, todo o processo pode ser automatizado com programação. Assim, isso pode não ser uma desvantagem 8
6 Atraso e tempo de viagem
57
No caso da outra variável, retardamento, a variância dos dados costuma ser maior ainda, o que aumenta a amostra mínima necessária. Este método apresenta também problemas de precisão nas medidas, decorrentes de falhas humanas de observação, ou de impossibilidade prática de atingir a precisão desejada. O principal problema está na distinção, que o pesquisador precisa fazer instantaneamente, entre os motivos do retardamento e seus momentos de início/término no caso de paradas sucessivas. Um outro problema é o da impossibilidade prática de registrar os tempos correspondentes à aceleração/desaceleração do veículo-teste que caracterizam sua passagem do movimento para a parada total (e vice-versa). No primeiro caso, é freqüentemente difícil distinguir no campo o motivo real da parada, principalmente em vias congestionadas. Nas vias urbanas esta dificuldade reside principalmente na distinção entre parada por semáforo e por congestionamento, uma vez que freqüentemente estes motivos estão interrelacionados. O mesmo se dá quando da distinção, no caso de retardamentos de ônibus, entre tempo perdido em ponto de parada e em um semáforo colocado logo após, entre a fila do ponto propriamente dita e a fila causada por um eventual congestionamento na via. No segundo caso, a impossibilidade de registrar tempos de desaceleração/aceleração, faz com que os mesmos sejam considerados tempos em movimento com o mesmo peso dos tempos em movimento a velocidade constante (antes de desacelerar e após acelerar). Isto introduz uma imprecisão no cálculo do tempo médio em movimento (e da correspondente velocidade de percurso). Para este tipo de pesquisa, os dados básicos da ficha de campo são a hora de início da viagem, as horas de passagem pelas seções predeterminadas, os retardamentos ocorridos e os motivos destes retardamentos. A Figura 6.2 traz um exemplo de planilha de campo utilizada neste método. Para a cidade de São Paulo, por exemplo, foram estabelecidos por experiência que para dias úteis são necessárias de 8 a 10 viagens por sentido no horário de pico, e para uma média semanal 20 a 25 viagens por sentido no horário de pico.
6 Atraso e tempo de viagem
58
Figura 6.2: Exemplo de planilha de campo utilizada no método do veículo-teste com cronômetro (DNIT/IPR, 2006)
Existem aparelhos que podem registrar todos os eventos relacionados ao percurso tais como; aceleração/desaceleração, retardamentos, etc., havendo comandos que permitem imprimir os motivos dos eventos. A vantagem básica é a riqueza dos dados e a desvantagem seu alto custo de aquisição. Método do veículo teste com aparelho
É importante salientar que avanços recentes permitem estabelecer ligações entre microcomputadores portáteis e o Global Positioning Systems (GPS). O veículo-teste equipado com esse aparelho pode monitorar e arquivar tempos de percurso e de retardamento em um teste convencional ou complementá-lo com informações precisas do seu deslocamento.
6.3
Métodos para medição do atraso em interseções
O método de anotação de placas de veículos que atravessam diferentes seções da via e posterior comparação para cálculo do tempo pode ser também utilizado para medição em interseções. Métodos de origem-destino por placa de veículos
6 Atraso e tempo de viagem
59
Trata-se de anotar a placa e o tempo de passagem de cada veículo que utiliza a interseção, em seções anteriores e posteriores à mesma. Depois, no escritório, procede-se o "casamento"das placas, obtendo-se o tempo real de percurso de cada veículo entre as seções consideradas. Subtrai-se deste tempo o tempo ideal de percurso (medido em campo ou em função da velocidade média da aproximação) e se obtém o atraso. Este método pode atingir a população total dos veículos durante o tempo observado. Tem o propósito de avaliar a performance das intersecções em permitir a entrada e a passagem do tráfego, ou a entrada e o movimento para outra rota. Provê uma avaliação detalhada do atraso parado em intersecções. Método para obter atraso parado
O atraso parado pode ser obtido através de amostragem feita na aproximação, por meio de medição da fila a cada intervalo de tempo pré-fixado. O pesquisador deve, a cada intervalo de tempo pré-fixado, anotar o número total de veículos na aproximação (parado). Um pesquisador conta o total de veículos na aproximação, o outro separa os veículos que chegam em: parou ou não parou. A Tabela 6.2 traz um exemplo de planilha preenchida em campo para este método. Tabela 6.2: Exemplo de planilha de campo para observação do atraso parado em interseções o
Início do período
08:00 08:01 08:02 08:03 08:04 08:05 08:06 08:07 08:08 08:09 08:10 Totais
N total de veículos parados
Volume na aproximação
+0s 0 2 3 1 0 9 3 1 5 1 3 28
pararam 8 10 12 10 6 15 10 9 16 8 10 114
+15s 0 0 3 4 5 1 0 2 7 3 0 25
+30s 2 4 6 0 0 2 7 6 5 0 6 38
+45s 6 4 0 5 1 6 0 2 0 4 5 33
não pararam 10 9 15 8 11 12 7 8 13 16 10 119
O atraso parado é obtido multiplicando o número total de veículos parados N P pelo respectivo período de amostragem. Como o período de amostragem T é constante, o atraso parado AP pode ser calculado com a Equação 6.1.
AP =
N P
× T
O atraso médio por veículo que parou é obtido pela Equação 6.2.
(6.1)
6 Atraso e tempo de viagem
60
AP V P =
AP N P
(6.2)
O atraso parado médio por veículo que se aproximou é dado pela Equação 6.3.
AP V A =
AP N P + N N P
(6.3)
Utilizando as Equações 6.1, 6.2 e 6.3 com os valores da Tabela 6.2 temos: AP = (28 + 25 + 38 + 33)
× 15 = 1860 veh × s;
AP V P = 1860 = 16, 3 s/veh; 114 AP V A =
6.4
1860 114+119
= 8 s/veh.
Análise e apresentação dos resultados
Diferentes recursos podem ser utilizados para a representação dos resultados:
• tabelas; • gráficos; • mapas temáticos; • diagrama de espaço-tempo (como ilustrado na Figura 2.5); • isócronas: linhas que possuem o mesmo tempo de percurso em relação a um ponto central considerado, como ilustrado na Figura 6.3.
Em DNIT/IPR (2006) consta uma seção completa sobre o planejamento, a amostragem e o tratamento dos dados.
6 Atraso e tempo de viagem
Figura 6.3: Exemplo de representação de isócronas. Fonte: .
61
62
7
Pesquisa origem-destino
Pesquisas de origem-destino estabelecem a medida do modelo de movimentação de pessoas e mercadorias em áreas de interesse. Através destas pesquisas são estudadas a natureza das viagens, as características sócio-econômicas da população, as características de rodução e consumo e as características dos sistemas de transporte. A pesquisa é utilizada para fins de planejamento, particularmente na localização, projeto e programação de novas e melhores vias, transporte público e estacionamento. Para isso normalmente as seguintes perguntas são relevantes sobre as viagens:
• aonde as pessoas e mercadorias iniciam e terminam suas viagens, independentemente do itinerário atual; • como são realizadas as viagens, como por automóvel, transporte coletivo, caminhão; • quando ocorrem as viagens, com horário e duração; • por que ocorrem as viagens, como para trabalho, para recreação ou para compras; • aonde são estacionados os veículos, caso as viagens sejam realizadas por automóveis. Com os dados OD é possível determinar:
• a demanda das viagens pelas facilidades existentes e futuras de transporte; • a adequabilidade do estacionamento existente e de outros terminais; • a adequabilidade do transporte coletivo existente; • a possibilidade de rotas secundárias; • as informações necessárias para planejar, localizar e projetar novos ou melhores sistemas viários; • as informações necessárias para planejar, localizar e projetar novos ou melhores sistemas de transporte coletivo; • itinerário dos caminhões e do tráfego direto; • as características das viagens dos vários tipos de uso do solo; • os meios para estimar os padrões futuros das viagens e as necessidades por facilidades de transporte.
7.1
Definição da área de estudo
A área a ser estudada deve ser definida por uma linha limite, conhecida como linha de contorno ou cordão externo (ou ainda cordon line ). A Figura 7.1 traz um esquema de uma área de estudos, com as viagens relativas assinaladas quanto às suas origens e destinos. Os dados sobre as viagens que ocorrem na área de estudos devem ser levantadas por pesquisas. As viagens com origem e destino dentro da área (interna - interna ou interna - externa) são
7 Pesquisa origem-destino
63
determinadas através de pesquisas domiciliares. As viagens originadas fora da área de estudos (externa interna ou externa - externa) são pesquisadas através de entrevistas ao longo da rodovia. Figura 7.1: Área de estudos para pesquisa de origem e destino, com os tipos de viagens possíveis
A definição da área de estudos deve seguir alguns critérios:
• o cordão externo deve isolar aqueles problemas de movimento, os quais são cruciais para a vida
diária do centro urbano em estudo; • o cordão externo deve incluir áreas que, embora não povoadas presentemente, são passíveis de um relativo desenvolvimento durante a vida do plano; • o cordão externo deve satisfazer alguns requerimentos técnicos para entrevistas de veículos ao longo das principais rotas. O tamanho da área de estudos, ou seja, a sua abrangência, deve levar em consideração:
• o tamanho da área de estudos; • as características topográficas; • a densidade populacional; • os volumes de tráfego; • a concentração de atividades; • a produção e o consumo; • as características de homogeneidade; • as divisões anteriormente realizadas (o que permite a comparação de dados novos com antigos); • as barreiras naturais e artificiais; • o propósito de estudo; • a associação com alguma outra divisão regional já realizada (IBGE, divisão bairros, ...). 7.2
Zoneamento da área de estudo
A área de estudos deve ser dividida em áreas internas de análise, sendo que as viagens são marcadas por zonas de origem e zonas de destino. A divisão em zonas tem o objetivo de permitir a obtenção e posterior
7 Pesquisa origem-destino
64
análise das informações a respeito do tráfego, de modo que movimentos com origens e destinos, mais ou menos comuns, passam ser convenientemente grupados. Normalmente as zonas são numerosas e se supõe que todas as viagens com origens e destinos dentro de uma zona iniciam ou terminam no centroide de tal zona. O zoneamento deve ser um meio termo das situações extremas e indesejáveis. Um número demasiado pequeno de zonas torna impraticável a identificação de cada ponto de origem e destino e consequentemente a distribuição de tráfego na área de estudo. Um número demasiado grande de zonas dificulta a análise devido a infinidade de pontos de geração ou atração. A Figura 7.2 ilustra uma área com divisão de zonas de tráfego coincidentes com os setores censitários do IBGE. Figura 7.2: Área com zonas de tráfego divididas de acordo com os setores censitários do IBGE
7.3
Classificação das viagens
Visando facilitar a modelagem das viagens, adequando os dados aos diferentes modos de pesquisa de campo, é comum classificar as viagens que possuem origem e destino dentro da área de estudos. ORTUZAR; WILLUMSEN (2001) traz os seguintes conceitos básicos relacionados a esta modelagem:
• jornada (trip): movimento de ida de um ponto de origem para um ponto de destino. Normalmente a partir de 300 metros; • viagens baseadas na residência (home-based ): a moradia é ou a origem ou o destino da jornada; • viagens não baseadas na residência (non-home-based ): nem a origem e nem o destino da jornada é uma moradia.
7 Pesquisa origem-destino
65
Os dados sobre as viagens baseadas em residência são adquiridos em pesquisas domiciliares. Já para a obtenção de dados sobre viagens não baseados em residência, devem ser estudadas as possibilidades para cada caso. Outros tipos de classificação úteis são os seguintes:
• de acordo com a origem ou o destino dos deslocamentos: ◦ residenciais; ◦ a negócios; ◦ para o trabalho; ◦ recreativas; ◦ para compras; ◦ escolares; ◦ outros fins; • de acordo com o meio de transporte utilizado: ◦ carro particular; ◦ ônibus; ◦ carro de aluguel; ◦ trem; ◦ metrô; ◦ moto; ◦ bicicleta; ◦ a pé; ◦ outros meios. 7.4
Métodos de levantamento de dados
Nesta seção são abordados os principais métodos existentes para a aquisição de dados de origem e destino de viagens diretamente em campo 9 . 7.4.1
Pesquisa domiciliar
Este método é baseado na técnica de coleta de amostras em entrevistas a domicílio. São colhidas informações sobre os movimentos de tráfego, os meios de transporte utilizados e outras informações de interesse, dentro da área de pesquisa. São feitas entrevistas pessoais com todos os membros da família com idade maior que 5 anos, para todos os meios de transporte para o dia previsto. As perguntas são feitas sempre sobre as viagens realizadas no dia anterior, de modo que as pessoas possam se lembrar com facilidade. Não é abordado nesta apostila algum procedimento para a determinação de matrizes OD baseado no modelo 4 etapas de transportes. 9
7 Pesquisa origem-destino
66
A realização desta pesquisa é uma tarefa complexa. Exige altos custos, grande consumo de tempo e requer grande força de trabalho. Os dados coletados neste tipo de pesquisa envolvem:
• o endereço da residência; • a renda familiar; • o número de pessoas residentes na casa; • a idade das pessoas; • o número de pessoas economicamente ativas; • os seus trabalhos e locais correspondentes; • o número de viagens diárias por residente; • a origem, o destino o tempo do início e a duração das viagens; • a finalidade das viagens; • os veículo utilizado nos deslocamentos; • as paradas intermediárias; • demais informações julgadas necessárias. O tamanho mínimo da amostra de residências pesquisadas deve ser como especificado na Tabela 7.1. Tabela 7.1: Tamanho de amostra recomendada para estudos com entrevistas domiciliares (DNIT/IPR, 2006)
7.4.2
População da área
Amostra recomendada
Amostra mínima
abaixo de 50.000 de 50.000 a 150.000 de 150.000 a 300.000 de 300.000 a 500.000 de 500.000 a 1.000.000 acima de 1.000.000
1 em 5 1 em 8 1 em 10 1 em 15 1 em 20 1 em 25
1 em 10 1 em 20 1 em 35 1 em 50 1 em 70 1 em 100 (1%)
Entrevista direta com os motoristas na rodovia
Os motoristas dos veículos são obrigados a parar e declarar sua origem e destino, assim como outras informações que se julgarem necessárias (finalidade da viagem, local do estacionamento que pretende utilizar, ...). Este método determina a origem e destino de movimento originados fora da área de estudo (externa - externa e externa - interna). Como exemplo, os seguintes dados podem ser obtidos com este método:
• tipos de veículos; • número de pessoas no veículo; • origem e destino das viagens; • propósito da viagem;
7 Pesquisa origem-destino
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• localização do estacionamento; • paradas intermediárias; • rotas de viagem; • sexo, idade, freqüência das viagens. O número de postos de entrevista é função da complexidade da rede rodoviária em estudo bem como do grau de precisão desejado, que também aumenta com o número de horas de entrevista. Os postos deverão ser distribuídos de modo a se localizarem nos pontos de passagem obrigatória dos principais fluxos da região. Os locais devem ser escolhidos cuidadosamente, para facilitar o trabalho dos pesquisadores e permitir uma abordagem tranqüila dos entrevistados. Para garantir uma operação segura o local da entrevista deve ser precedido de adequada sinalização. Normalmente é necessário convocar um policial para parar o trânsito. A escolha dos locais para a realização das pesquisas deve levar em consideração os seguintes aspectos:
• visibilidade: o local escolhido deverá oferecer visibilidade de pelo menos 200 m entre os postos e os
veículos que se aproximam do local; • acostamento: o local deverá dispor de acostamento nos dois lados da rodovia, a fim de possibilitar a parada de veículos para a entrevista. Segundo DNIT/IPR (2006), com base nos estudos feitos para elaboração dos primeiros planos diretores gerais do país, por volta de 1970, foram adotados pelo DNER os seguintes critérios para dimensionamento das amostras de O/D:
• Rodovias com volume inferior ou igual a 2.500 vpd: entrevistar todos os veículos, 24 horas por dia, durante 7 dias consecutivos. • Rodovias com volume superior a 2.500 vpd: entrevistar diariamente 2.500 veículos, durante 7 dias consecutivos, estratificando a amostra por tipo de veículo e efetuar contagens volumétricas classificatórias durante 24 horas por dia, totalizadas a períodos não superiores a uma hora.
Em adição a entrevista com o motorista em uma ou ambas as direções, outros observadores podem contar e classificar todo o tráfego passando através da seção. Esses volumes são usados para desenvolver fatores que permitem a expansão dos dados da entrevista para representar todos os veículos. As contagens classificatórias de 24 horas permitirão obter coeficientes de expansão para aplicação aos resultados das entrevistas. Na Figura 7.3(a) consta um exemplo de ficha de pesquisa de origem-destino aplicada em entrevista aos motoristas de veículos de passageiros. A Figura 7.3(b) traz um exemplo de ficha para veículos de carga.
7 Pesquisa origem-destino
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a g r a c e d s o l u c í e v a r a P ) b (
s o r i e g a s s a p e d s o l u c í e v a r a P ) a (
) 6 0 0 2 , R P I / T I N D ( s a t s i r o t o m s o a a t e r i d a t s i v e r t n e m o c o n i t s e d m e g i r o e d a s i u q s e p a r a p s a h c fi e d s o l p m e x E : 3 . 7 a r u g i F
7 Pesquisa origem-destino
7.4.3
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Registro das placas dos veículos passando na rodovia
Em cada posto de pesquisa são observadas as placas dos veículos e o tempo em que passaram por ali. Podem ser anotados todos os caracteres das placas ou apenas uma parte, de forma sistemática. A observação pode ser feita por pessoas ou por registro em vídeo. Pelo cruzamento das informações de cada posto é possível determinar o itinerário de cada veículo. O primeiro posto aonde o veículo é registrado é a sua origem, e o último posto é o seu destino. Deve-se ter cuidado na escolha dos postos de observação. Se os postos são muito afastados um do outro, muitas viagens iniciam ou terminam entre eles. Este método traz as seguintes vantagens e desvantagens:
• vantagens: ◦ simplicidade na estruturação dos dados; ◦ não interfere no tráfego; ◦ possibilidade de automação; • desvantagens: ◦ se a observação for feita por pessoas, se torna difícil utilizar em áreas muito grandes; ◦ não informa o propósito da viagem ou sobre o estacionamento dos veículos; ◦ perda de informação entre postos. 7.4.4
Distribuições de cartões postais aos motoristas da rodovia
É um método parecido com o da entrevista na rodovia, mas deve ser usado quando o tráfego for intenso e não puder ser parado o tempo necessário para a entrevista. Entrega-se o motorista um questionário em cartão postal com a resposta paga à medida que seus veículos passam pelos postos selecionados. Os postos devem estar localizados próximos a semáforos, sinais de "pare" e locais de cobrança de pedágio, de forma que seja possível entregar os cartões. É necessária a devolução de pelo menos 20% dos cartões para obtenção de resultados satisfatórios. As questões formuladas devem ser simples e em número reduzido, contendo, por exemplo:
• origem e destino da viagem; • itinerário seguido; • local do estacionamento no destino; • finalidade da viagem. Algumas informações já podem estar previamente inseridas nos cartões, como o posto no qual foi distribuído, ou a classificação dos veículos.
7 Pesquisa origem-destino
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Da mesma forma que para o método de entrevistas com os motoristas, nos postos de distribuição são feitas contagens classificadas para determinar os fatores de expansão. Este método traz as seguintes vantagens e desvantagens:
• vantagens: ◦ baixo custo, pouco tempo, fácil análise; ◦ podem ser utilizadas pessoas sem treinamento para entregar os cartões; • desvantagens: ◦ sem garantia de resultado (os motoristas não devolvem); ◦ dificuldade de analisar movimentos importantes dos veículos nas grandes cidades. 7.4.5
Outros métodos
Há ainda alguns outros métodos que podem ser eventualmente utilizados:
• Registro de veículos com faróis acesos: é solicitado aos motoristas que acendam os faróis ao entrarem
na área de estudos, ao passar por algum posto de observação, e que os mantenham ligados até passar por algum outro posto. • Registro de placas de veículos estacionados: os destinos são os estacionamentos e as origens são obtidas nos registros de veículos do DETRAN. • Questionário remetido pelo correio aos proprietários de veículos. • Questionário aos passageiros em terminais de transporte coletivo. • Questionários aos passageiros em veículos coletivos. • Questionários aplicados às empresas.
7.5
Apresentação dos resultados
A forma mais comum de estruturação da informação sobre origens e destinos é através das matrizes de origem e destino, comumente chamadas de "matrizes OD". Nestas matrizes, normalmente na primeira coluna são colocados os nomes de todas as zonas de tráfego como origens, e na primeira linha como destinos. Nas células da matriz são colocados os números de viagens entre cada par de origem e destino formados. Deve haver uma matriz OD para cada cenário analisado. Por exemplo, para a análise de um cenário urbano, devem estar disponíveis as matrizes para os horários de pico da manhã e da tarde. Para uma representação de escoamento de produção nacional, devem estar disponíveis matrizes representativas para os meses de maior produção. E assim por diante.
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Além da utilização de matrizes, pode ser também utilizado o recurso gráfico das linhas de desejo, como ilustrado na Figura 7.4. Nesta representação, a quantidade de viagens pode ser representada pela espessura da linha, ou por variação de cor. Figura 7.4: Exemplo de representação por linhas de desejo. Fonte: LabTrans/UFSC
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8
Mobilidade sustentável O conteúdo desta seção foi extraído de BORGES (2014).
Possível definição (World Business Council for Sustainable Development ): Mobilidade Sustentável é "a capacidade de dar resposta às necessidades da sociedade em deslocar-se livremente, ter acesso, comunicar, negociar e estabelecer relações, sem sacrificar valores humanos e ecológicos hoje ou no futuro". Nas próximas seções são apresentadas algumas medidas de apoio a uma mobilidade sustentável.
8.1
Planos de mobilidade sustentável
É um documento que define uma visão estratégica sobre o que se quer para uma determinada região, estabelecendo princípios, diretrizes e ações concretas. Deve agregar os diferentes agentes intervenientes direta ou indiretamente na mobilidade, definindo uma visão conjunta e inter-setorial do território. Este documento condiciona toda a estratégia e ações concretas de gestão do território, sendo a par com o Plano Diretor, um documento de referência municipal. No Brasil é obrigatório para cidades com mais de 500 mil habitantes e "incentivado" a cidades com mais de 100 mil habitantes.
8.2
Planejamento urbanístico e uso do solo
O planejamento e uso do solo afeta a mobilidade e vice-versa. Portanto, uma cidade deve ser planejada para que seja a mais compacta possível de forma a reduzir os tempos de viagem e a diminuir as distâncias percorridas, sendo possível tornar a maioria dos deslocamentos compatíveis com o transporte pedonal ou cicloviário. Outros tipos de morfologias urbanas, tais como a concentração descentralizada (criação de sua autonomia funcional) ou a cidade linear ao longo de grandes linhas de transportes coletivos são consideradas também formas eficientes. Têm como base a necessidade de aumentar a densidade em torno de pontos de grande acessibilidade (com uso misto). Estatísticas conduzidas pela União Internacional de Transporte Público (UITP) revelam que quando a densidade cai (de 80 para 40 hab.+emp./ha), o custo para a comunidade (em % do PIB) aumenta cerca de 40% e o consumo energético nos deslocamentos diários cerca de 50 Nesse âmbito, a organização e o funcionamento do espaço público usualmente devorado pelas redes rodoviárias deve passar a utilizar conceitos de densidade, diversidade e desenho (política dos 3D’s) para promover um desenvolvimento sustentável. A Figura 8.1 traz um fluxograma sobre o ciclo de transportes e uso do solo.
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Figura 8.1: O ciclo de transportes e uso do solo
8.3
Uso responsável do automóvel
Nesta seção são apresentados algumas alternativas relacionadas ao uso do automóvel de forma mais sustentável. É um sistema em que as pessoas têm acesso a um automóvel por um determinado período de tempo, mediante o pagamento de uma cota periódica ou de um pagamento pré-estabelecido. Em algumas cidades, basta passar um cartão previamente adquirido (semelhante a um passe de transportes públicos) por um leitor que se encontra no veículo e este desbloqueia automaticamente. Car-sharing
Tem-se a visão de diminuir a compra do segundo carro, utilizado em deslocamentos ocasionais. Deve ser baseado na complementaridade com o transporte público os usuários podem usufruir das vantagens da utilização do carro, flexibilidade temporal e espacial, privacidade e conforto, sem os custos de aquisição, depreciação e manutenção do mesmo. Existem cidades que disponibilizam estacionamento gratuito para este tipo de veículo. O car-pooling , também designado de sistema de "carona organizada", ou "carona solidária", consiste em juntar várias pessoas num só automóvel, pertencente a uma das pessoas. Este sistema permite reduzir o número de automóveis, diminuindo por consequência o tráfego e a poluição. Pode, ainda, ser organizado através de grupos ou sites especializados na internet. Car-pooling
Alimentação alternativa As energias alternativas mais divulgadas são os biocombustíveis e a ener-
gia elétrica. Atentar para as análises de ciclo de vida: estes tipos de combustíveis podem não ser tão "amigos do ambiente" como parece, por exemplo, os biocombustíveis, dependendo da sua matéria-prima, demandam para sua fabricação de grandes extensões de terra, gastos com irrigação, etc, que geram um
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impacto ao meio. Veículos elétricos ainda necessitam de ajustes quanto as suas baterias e ao tempo de carregamento. Eco-condução Consiste numa forma de condução mais eficiente, que permite reduzir o consumo de
combustível e, consequentemente, a emissão de gases de efeito de estufa. A adoção da eco-condução permite uma redução nos consumos até 25%. As técnicas de condução que permitem tirar o máximo rendimento dos veículos são:
• conduzir por antecipação; • conduzir a baixas rotações; • acelerar e desacelerar suavemente; • otimizar a utilização do ar-condionado; • nas descidas e subidas manter uma mudança engrenada; • verificar regularmente a pressão dos pneus e manter o veículo afinado; • sempre que possível travar com o motor. Veículos inteligentes Os denominados veículos inteligentes têm por base as tecnologias de informação
e comunicação (TIC), que incidem na interação: condutor – veículo – ambiente rodoviário. Esta tecnologia auxilia o condutor na condução prevenindo ou evitando acidentes; disponibiliza informações em tempo real sobre a rede rodoviária, evitando congestionamentos e otimizando o trajeto; e melhora a eficiência energética e o desempenho do motor. Estudos mostraram que uma condução não ótima ou situações de congestionamento influenciam imensamente o consumo de combustíveis, podendo ser responsáveis por 50% do seu consumo. Veículos de menores dimensões A utilização de veículos automóveis de menores dimensões tem
como consequência a redução da necessidade de espaço para a circulação rodoviária, o que contribui para a diminuição dos congestionamentos.
8.4
Medidas restritivas de tráfego
Elas podem ser realizadas na forma de:
• medidas de moderação de tráfego; • imposição de uma velocidade máxima muito reduzida; • limitação do acesso por automóvel ao centro histórico ou a áreas comerciais; • pedágio urbano (pagamento de uma determinada quantia para se poder entrar na cidade de carro); • rodízio de placas.
8 Mobilidade sustentável
8.5
75
Gestão do sistema de estacionamento
A gestão do sistema de estacionamento, em particular sobre a restrição da oferta ou a sua tarifação, é porventura a medida que mais se faz sentir no usuário e que portanto tende a ser extremamente eficaz na utilização racional do automóvel. O preço das tarifas deve aumentar a medida que a distancia em relação ao centro diminui, de forma a diminuir a atratividade dos deslocamentos no espaço central. Deve-se desincentivar a permanência nos mesmos por largos períodos de tempo, através do aumento de preço ao longo do tempo de estacionamento, ou mesmo impossibilitar os veículos de estarem estacionados por um período superior a um determinado número de horas. Esta medida é politicamente difícil e mal aceite pela população. Contudo, é preciso ter em atenção que seria bastante difícil encontrar lugares para estacionar, caso o regime de acesso fosse totalmente gratuito. Importa salientar dois aspectos essenciais: não praticar preços relativamente baixos, de modo a garantir a desejável rotatividade, nem adotar tarifas excessivamente elevadas de modo a permitir que o acesso ao estacionamento seja acessível ao maior número possível de usuários. A tendência internacional é que o estacionamento seja progressivamente mais caro, à exceção dos veículos movidos a energias "limpas" e os que estejam ao serviço do sistema car-sharing e car-pooling . Devem sempre estar previstos parques situados nas periferias das cidades, de modo a que as pessoas possam lá deixar o seu automóvel e depois seguirem o seu percurso de transporte público ( park & ride ).
8.6
Rede pedonal
O modo que apresenta os níveis de "intrusão" no ambiente urbano mais baixos e os níveis de eficiência energética e ambiental mais elevados é o pedonal. Toda a forma de mobilidade começa com o movimento do pedestre (casa-automóvel, escritório- estacionamento, carro-loja, etc.). Existem uma série de regras a ser adotadas:
• infra-estrutura clara, coerente, contínua e articulada com os restantes modos de transporte, designadamente com a rede transportes públicos; • conexão coerente com a hierarquização viária de modo a proporcionar a máxima segurança; • ligação de forma coerente dos principais pontos de geração e atração dos deslocamentos pedonais, tendo por base princípios de minimização das distâncias de percurso; • garantir o conforto e segurança, através da imposição de um sistema de iluminação publico adequado, da sinalização e de linhas de orientação e/ou avisos sonoros para cegos e deficientes; • garantir que o sistema de semaforização das faixas de pedestre, quando existente, respeita os tempos de passagem do pedestre em segurança e que os mesmo não esperam demasiado tempo pelo verde.
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8.7
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Rede cicloviária
As vantagens da bicicleta, face ao uso do automóvel, são evidentes: diminuição da poluição atmosférica e ambiental, menor espaço necessário nos deslocamentos e no estacionamento, democratização da mobilidade, redução da dependência energética, redução de despesas econômicas tanto para as famílias como para o estado, diminuição dos congestionamentos e ganho de tempo nos deslocamentos de curta e média distância. Estes deslocamentos são compatíveis, dependendo dos autores, com distâncias até aos 3km, 5km ou até mesmo 8 km. A Figura 8.2 traz um gráfico que relaciona o tempo de percurso com a distância percorrida para diferentes modos de transporte. Figura 8.2: Comparação entre tempo de percurso e distância percorrida entre bicicleta e outros modos de transporte
As bicicletas podem ainda servir para aumentar a área de influência de uma parada de transportes públicos. Além da mudança de mentalidade que tem de ser operada, há uma série de medidas que podem ser tomadas de forma a incentivar o uso das bicicletas:
• construção de ciclovias e/ou ciclofaixas; • disponibilização de parques de estacionamento para bicicletas (paraciclos e bicicletários, dependendo
das necessidades e condições) de curta e/ou longa duração localizados junto de polos de atração de pessoas e em espaços com uma boa conexão à rede de transportes públicos, de preferência vedados, cobertos e com vestiários para facilitar a troca de roupas e a guarda de objetos pessoais em condições de privacidade e segurança; • criação de interfaces com os outros modos de transporte ambientalmente sustentáveis (ônibus, metro, comboio, etc.) e admissão de bicicletas nos TP; • facilitação de bicicletas de utilização gratuita ou de pagamento simbólico (serviço de bike-sharing ); • desenvolvimento e disponibilização de bicicletas adaptadas a diferentes necessidades, tal como o transporte de crianças; • criação de locais de rent-a-bike ;
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• criação de equipamentos estrategicamente localizados para a reparação de bicicletas; • disponibilização de mapas estrategicamente localizados, contendo rotas para ciclistas, parques de estacionamento, oficinas com apoio técnico, etc.; • sinalização eficaz, que propicie a organização do trânsito e que defina os padrões de convivência entre os diferentes modos; • hierarquização viária que favoreça o uso da bicicleta, tal como possibilitar o tráfego de ciclistas nos dois sentidos em ruas de sentido único e permitir a circulação de ciclistas em ruas pedonais proibidas ao trânsito em geral e em vias destinadas a transportes públicos.
8.8
Táxis coletivos
Os táxis coletivos são táxis partilhados por vários utilizadores com destinos próximos ou integrantes da mesma rota, diminuindo assim os encargos econômicos para o usuário em relação ao táxi convencional.
8.9
Transporte coletivo
A Mobilidade Sustentável só poderá ser atingida se o sistema de transporte público urbano for eficiente e se conseguir afirmar-se como uma verdadeira alternativa modal ao veículo automóvel. Pode-se distinguir 3 classes de transportes coletivos urbanos: transporte rodoviário (ônibus, táxis coletivos, trolley ), transporte ferroviário (metrô, tram) e transporte fluvial (barco). Cada tipo de TC apresenta características intrínsecas ao nível do seu potencial de desempenho e características operacionais, que condicionam decisivamente a sua aplicabilidade na resolução dos diferentes problemas de mobilidade existentes num qualquer espaço urbano. O transporte coletivo consegue transportar mais pessoas do que o transporte individual, usando o mesmo espaço, permitindo assim reduzir os níveis de congestionamento, poluição sonora e gasosa e os consumos de energia. A Figura 8.3 ilustra três situações, aonde o mesmo número de pessoas ocupa diferentes quantidades de espaço, conforme o modo de transporte utilizado. Dependendo dos países, o modo e a parcela que tem financiamento público são diferentes. As competências do financiamento também variam, podendo ser da competência local, regional ou nacional. Subsídio ao transporte coletivo
Uma forma interessante de o poder público promover o transporte coletivo, mas sem ter de despender recursos financeiros, é fomentar as empresas, especialmente centros comerciais ou grandes supermercados, para que estas disponham de um serviço gratuito de ônibus que leve e traga as pessoas desde/até aos locais mais centrais ou mais movimentados das cidades.
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Figura 8.3: Espaço urbano utilizado por 60 pessoas utilizando diferentes modos de transporte
(a) Bicicletas
(b) Carros
(c) Ônibus
À medida que a utilização do transporte coletivo aumenta, aumenta também o congestionamento das vias. Isto leva a atrasos constantes no serviço e não permite a regularidade pretendida para os mesmos. Como soluções podem ser inseridas apenas algumas vias ou cobrir toda a cidade de uma forma semelhante a um metro ligeiro/de superfície. Vias reservadas ao transporte coletivo
Bilhetagem integrada As dificuldades técnicas de cooperação entre os vários operadores no mercado
de transporte coletivo, que muitas vezes intervêm de forma fracionada na cadeia do sistema, podem ser ultrapassadas quando existe uma técnica que permite a utilização de suportes comuns a todos os operadores. As modalidades de bilhetagem permitem classificar os usuários em grupos de interesse como vale-transporte, estudante e idoso, facilitando o gerenciamento e a operação de transportes. Diferentes Modalidades de bilhetagem
Sistemas de informação
A informação deve ser disponibilizada antes, durante e após a viagem.
Um dos principais requisitos de qualidade do transporte público está relacionado à disponibilidade dos pontos de parada. Por isso, devem ser realizados estudos que visem identificar se as demandas dos usuários estão sendo atendidas de forma adequada. Qualidade e quantidade de paradas
Melhoria do material circulante Trata-se da reposição do material circulante defasado por frota
moderna e com uso de fontes menos poluentes.
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é fundamental que haja integração de diferentes modos de transporte. Um bom sistema de informação, um bom sistema de bilhetagem integrada e um bom sistema de paradas, mais precisamente as interfaces modais, são ações que incentivam e potencializam a intermodalidade. Sistemas de intermodalidade
8.10
Campanhas de divulgação
O ganho de consciência só é passível de ser conseguido através da educação e de campanhas de sensibilização. Sem o apoio da população não pode haver sucesso para uma política de mobilidade sustentável.
8.11
Gerenciamento da demanda
Gestão da Mobilidade ou Gestão da Demanda de Transportes é um conceito que pretende promover o transporte sustentável e gerir a procura da utilização do automóvel, alterando as atitudes e o comportamento dos usuários. No âmago da Gestão da Mobilidade estão medidas soft, como a informação e a comunicação, a organização de serviços e a coordenação de atividades de diferentes parceiros. As medidas soft reforçam, na maior parte dos casos, a eficácia de medidas hard no âmbito do transporte urbano (por exemplo, novas linhas de TC, estradas e ciclovias). As medidas de Gestão da Mobilidade (em contraste com as medidas hard) não exigem necessariamente grandiosos investimentos financeiros. Segundo o Ministério dos Transportes de Inglaterra, um pacote intensivo deste tipo de medidas, também denominadas de smarter choices, pode reduzir o tráfego urbano em 21% nas horas de pico e em 13% nos horários fora de hora de pico.