Manual para Cálculo da Capacidade de Interseções sem Semáforo - PDF
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Carolina Costa Carvalho
1 Departamento de Estradas de Rodagem de Santa Catarina Diretoria de Estudos e Projetos Manual para Cálculo da Capacidade de Interseções sem Semáforo DER Fevereiro/2000 Manual para Cálculo da Capacidade de Interseções sem Semáforo - 02/2000 1
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3 Manual para Cálculo da Capacidade de Interseções sem Semáforo Manual para Cálculo da Capacidade de Interseções sem Semáforo - 02/2000 3
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5 Notas Preliminares Esta Publicação é tradução da publicação de origem alemã intitulada Merkblatt zur Berechnung der Leistungs fähigkeit von Knotenpunkten ohne Lichtssignalanlagen, Ausgabe Será utilizado pelo Departamento de Estradas de Rodagem de Santa Catarina para o Cálculo da Capacidade em Interseções sem Semáforo. As diferenças sensíveis, se houverem, entre alguns dados usados na aplicação do processo por força de comportamento dos participantes do trânsito, diferenças entre veículos, etc., por hora serão desconsiderados, pois, as diferenças de resultados, se existirem, não representariam um erro grosseiro a ponto de comprometer a praticidade destes resultados. Mesmo porque, nos levantamentos dos dados e na manipulação destes para a obtenção dos parâmetros utilizados na aplicação do processo, existe tal empirismo que, talvez, uma busca por um preciosismo não seria nem realistico e nem prático. A opção de traduzir a publicação original e aplicar os seus conceitos é perfeitamente válida, partindo do princípio de que, essa publicação original, desde a sua idealização até sua finalização, foi, sem dúvida, objeto de amplas pesquisas e estudos e não caberia a nós mudar ou adaptar conceitos sem pesquisas e/ou estudos conduzidos propriamente. Se assim procedêssemos, isto é, tentássemos adaptar a publicação original sem estes cuidados, ai sim estaríamos incorrendo em erros grosseiros quando da aplicação do método. Caberá ao DER-SC, portanto, no futuro, promover pesquisas, estudos e observações do método aqui contido. Com a divulgação desta Publicação objetivamos, portanto, suprir o DER-SC de ferramentas práticas e simples para resolver seus problemas relacionados com cálculo da capacidade em interseções sem semáforo. Talvez algum conceito desta publicação não possa ser aplicado devido à insuficiência de dados. Nestes casos então procurou-se uma outra forma de solucionar o problema com a aplicação de um outro processo, o qual constará em local apropriado. Por força de legislação brasileira e outras diferenças marcantes, poderão aparecer valores diferentes relativamente às diretrizes originais. Estas mudanças, sempre que existirem, estarão devidamente anotadas. Para finalizar, queremos deixar aqui nossos votos de um bom uso desta publicação, que seja aplicada com critério e racionalidade e que, cada vez mais, tenhamos boas soluções para os nossos problemas na área de engenharia de estradas. NOTA : O DER - SC não é responsável por erros de tradução porventura existentes. Diretoria de Estudos e Projetos Manual para Cálculo da Capacidade de Interseções sem Semáforo - 02/2000 5
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7 Índice Prefácio Generalidades para o Método de Cálculo Definições da Regulamentação de Preferencia Volumes de Tráfego Fluxos Preferenciais de Trânsito Fluxos de Tráfego com Preferencia Subordinada Capacidade Capacidade Básica G Capacidade Máxima L Fluxos de Segunda Ordem Reserva de Capacidade R e Capacidade Prática P Avaliação da Qualidade do Desenrolar do Tráfego Folha de Cálculo Anexo Glossário Bibliografia Manual para Cálculo da Capacidade de Interseções sem Semáforo - 02/2000 7
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9 Prefácio Como anexo ao manual para semáforos em estradas sem urbanização nas margens (FGSV ) ), foi publicado na época um método, com o qual pode ser realizada uma comprovação de capacidade para interseções sem semáforo. O método é fundamentado nos trabalhos de Harders (1968) e Jessen (1968), os quais já são baseados nos trabalhos de Grabe (1954). Foi utilizado intensivamente após a sua introdução na prática. Além disto, este princípio alemão influenciou as diretrizes e manuais de muitos outros paises, por último o Highway Capacity Manual (HCM, 1985) norteamericano. No entanto, experiências práticas levaram a uma certa desconfiança em relação ao manual, já que freqüentemente subestimava a real capacidade de acessos e cruzamentos. Além disso, ocorreram críticas sobre diversos detalhes da teoria, sendo este o motivo principal deste método de cálculo. Portanto, após a adoção do manual de 1972 pelo HCM (1985), surgiu a necessidade de um novo método de cálculo aprimorado para as diretrizes alemãs. O Ministro Nacional para Tráfego promoveu para tanto dois projetos de pesquisa, dos quais resultou um novo método de cálculo (Brilon, Grossmann, 1988 e 1990). Na concepção deste novo método buscou-se em primeiro plano manter as expressivas vantagens do método anterior de cálculo na sua utilização prática. Este objetivo não somente foi alcançado, mas além disso chegou-se ainda à outras simplificações dignas de menção. Por outro lado, as perguntas ainda duvidosas ou não respondidas teoricamente também deveriam ser esclarecidas. Isto foi conseguido pelas pesquisas mencionadas e pelo acompanhamento da Comissão de Trabalho 1.8 Fundamentos Teóricos de Tráfego Rodoviário da Sociedade de Pesquisa (aqui: Círculo de Trabalho Métodos de Cálculo). Além disso, o método novo foi submetido a um teste intensivo na prática. Em comparação ao manual de 1972 o método de cálculo aqui apresentado engloba as seguintes etapas: - Os volumes de tráfego de todos os respectivos fluxos devem estar eventualmente divididos/disponíveis conforme categoria de veículo como parâmetros de introdução, assim como também deve ser conhecida a velocidade média da via princi- pal. A consideração do volume de tráfego de veículos de carga pesada pela sua transformação em unidades de carros de passeio foi mantida inalterada conforme o manual de A capacidade básica de cada fluxo subordinado pode ser lida em gráficos pré-confeccionados. O usuário não precisa mais debater-se com os conceitos de intervalos de limite e de seqüência. Com isto é alcançada uma simplificação no uso do método e ao mesmo tempo uma correção quanto ao manual de Os novos gráficos representam os resultados da fórmula de capacidade conforme Siegloch (1973) em conjunto com os intervalos de limite e de seqüência conforme Harders (1976). Por isto, o respectivo fluxo principal determinante é composto, como no manual de 1972, por todos os fluxos preferenciais, independente de sua hierarquia. - A diminuição da capacidade básica para a capacidade máxima considera por etapas simples de cálculo o congestionamento de fluxos que são preferenciais ao fluxo secundário considerado, porém também de seu lado são obrigados a dar a preferência. Aqui consegue-se também a exata descrição da dependência estatística do congestionamento em fluxos de diversas ordens. Neste ponto de vista o novo manual diferencia-se claramente da versão do ano de A capacidade prática nos respectivos fluxos é apresentada, quando uma reserva de capacidade préestabelecida é mantida. Como valor de referência para a reserva necessária de capacidade pode ser considerado 100 unidades de carros de passeio (UCP) /h. Mostra-se em todos os casos que podese esperar um nível suficiente de qualidade de trânsito na interseção e que o tempo médio de espera de todos os fluxos secundários é inferior a 45,0 segundos. - O método permite porém ainda um modo de consideração diferenciado. Em dois gráficos é representada a relação entre reserva de capacidade e tempo médio de espera. Por isto, para cada fluxo pode ser determinada aquela reserva de capacidade necessária quando tiver que ser mantido um nível pré-determinado da qualidade de trânsito (por exemplo tempo médio de espera inferior à 40,0 segundos em todos os fluxos secundários). Nestas 1) Original Manual para Cálculo da Capacidade de Interseções sem Semáforo - 02/2000 9
10 observações diferenciadas normalmente também poderão ser consideradas como suficientes reservas de capacidade menores do que os valores referenciais de 100 UCP acima mencionados. - Para um modo de consideração ainda mais diferenciado, o qual permite principalmente também uma avaliação do comprimento do congestionamento, está disponível, como complemento para este método do manual, o programa KNOSIMO 1), o qual permite, com auxílio de simulações práticas, uma avaliação do desenrolar do tráfego em interseções sem semáforos. 1) Nome original do Programa 10 Manual para Cálculo da Capacidade de Interseções sem Semáforo - 02/2000
11 1. Generalidades para o Método de Cálculo Através do método de cálculo poderão ser avaliadas a capacidade e a qualidade do desenrolar do tráfego para uma interseção sem semáforo. O método é apropriado tanto para acessos como para cruzamentos. Somente poderá ser utilizado em interseções nas quais é definida uma estrada como preferencial através de sinalização correspondente. As estradas subordinadas na preferência são descritas a seguir como estradas secundárias. O método permite calcular o maior volume possível para cada fluxo de tráfego obrigado a dar a preferência numa interseção sem semáforo. Pela comparação com os reais volumes de tráfego, poderá ser verificado se a interseção possui capacidade suficiente para os respectivos sub-fluxos. Nestes termos poderá ser decidido se uma outra configuração ou um semáforo será necessário para a garantia da capacidade. Além disso, consegue-se uma avaliação aproximativa da qualidade do tráfego pela agregação das reservas de capacidade para classes de tempo de espera. O método não é adequado para interseções com a regulamentação total de preferência direita antes da esquerda (sem definição de preferencial) nem para interseções com quebra geométrica acentuada da direção preferencial. A influência de bicicletas e pedestres na capacidade também não poderá ser verificada com este método. Desde que exista um volume relativamente grande de bicicletas e pedestres, então este volume poderá atuar de forma a diminuir a capacidade. Além disso, a possibilidade de utilização do método ainda poderá ser limitada quando existir um semáforo na estrada principal nas imediações da interseção considerada. Normalmente ocorrerá um aumento da capacidade, cujo valor no entanto não pode ser estimado por este manual. Os meios de cálculo aqui apresentados pressupõem um comportamento dos motoristas quanto à rigorosa observância das regulamentações de trânsito. Se alguns motoristas cederem seu direito de preferência ou quando veículos das estradas secundárias entrarem impetuosamente na interseção contrariando as leis de trânsito, então poderá ocorrer na realidade também capacidades maiores. Manual para Cálculo da Capacidade de Interseções sem Semáforo - 02/
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13 2. Definições da Regulamentação de Preferencia Para a comprovação prática da capacidade deverão ser considerados todos os fluxos de tráfego que se apresentarem em uma interseção (ver quadro 1). Pelos regulamentos de trânsito serão definidas diferentes seqüências de ordem preferencial, superiores ou inferiores, para os fluxos de tráfego em um acesso ou cruzamento sem semáforo. Com preferência ilimitada em relação a todos os outros fluxos e por isso de ordem r = 1 são os seguintes fluxos: (numeração ver quadro 1); - passagem direta na estrada preferencial (fluxos 2 e 8) - saídas à direita 1) (exceção quando existir para este fluxo o sinal Dê a Preferência nos casos de existência de ilhas triangulares) (fluxos 3 e 9) Subordinado quanto à preferência com a ordem r = 2 são os fluxos secundários, os quais precisam observar somente os fluxos de primeira ordem: - saídas à esquerda (fluxos 1 e 7) - entradas à direita (fluxos 6 e 12) Seguinte a estes vem os fluxos secundários de segunda ordem r = 3: - entradas à esquerda (fluxo 4) - cruzamentos (fluxos 5 e 11) Finalmente, os fluxos com ordem r = 4 não possuem preferência sobre nenhum outro fluxo: - entradas à esquerda (no caso de um cruzamento) (fluxos 4 e 10) 1 a Ordem: 2, 3, 8, 9 2 a Ordem: 1, 7, 6, 12 3 a Ordem: 5, 11 4 a Ordem: 4, 10 1 a Ordem: 2, 3, 8 2 a Ordem: 7, 6 3 a Ordem: 4 Quadro 1: Fluxos de Tráfego em Interseção sem Semáforo 1 A preferencial começa agora a ser tomada como referencia para os movimentos Manual para Cálculo da Capacidade de Interseções sem Semáforo - 02/
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15 3. Volumes de Tráfego Os volumes de tráfego devem ser estimados de acordo com a metodologia em vigor 1). O volume de tráfego na interseção é indicado pelo volume de tráfego de todos os sub-fluxos (isto é todos os fluxos de passagem direta, de saídas e de entradas, sempre individualmente). No cálculo serão incluídos os volumes horários máximos de projeto que ocorrerem simultaneamente na interseção. 3.1 Fluxos Preferenciais de Trânsito Para cada fluxo subordinado existirá um denominado fluxo principal determinante (qd). Os respectivos fluxos preferenciais a serem observados são compostos de acordo com os fluxos secundários. Cada composição poderá ser vista na Tabela 1. Os fluxos de saídas à direita q3 e q9 não se interrelacionam com os fluxos que cruzam ou que entram. Porém exercem uma influência negativa sobre o fluxo que entra quando não existe uma faixa para as saídas à direita. Por isto, nestes casos os fluxos q3 e q9 são adicionados com metade do seu volume total ao volume de tráfego direto (ver observação 1 na tabela 1). Os fluxos preferenciais de tráfego serão considerados sem uma separação por tipos de veículos. Por isto, o volume de tráfego respectivo de cada fluxo é expresso em total de veículos automotores/hora (vam/h). 3.2 Fluxos de Tráfego com Preferência Subordinada Para os fluxos com preferência subordinada, os volumes de tráfego deverão ser conhecidos separadamente conforme tipos de veículos, já que será necessário transformar os volumes existentes em unidades de carros de passeio/hora (UCP/h). Caso contrário, deverão ser feitas estimativas realísticas para a separação por tipo ou conversões globais (ver tabela 2). Deverão ser considerados: - Composição do tráfego com - Motos (M) - Automóveis e Veículos de Carga com Peso Total Permitido até 2,8 t (A). - Veículo de Carga com Peso Total Permitido acima de 2,8 t. Sem Reboque (C). - Veículo de Carga Reboque (R). - Inclinação longitudinal na área imediatamente próxima à interseção para cada sentido do fluxo secundário. Para o cálculo serão utilizados os fatores da Tabela 2. Quando uma composição detalhada conforme tipos de veículos não estiver disponível, então o volume total de veículos poderá ser transformado em unidades de carro de passeio através de um fator único aproximativo (F) Manual para Cálculo da Capacidade de Interseções sem Semáforo - 02/2000 1) Parágrafo modificado em relação a publicação original 15
16 Tabela 1: Verificação dos Fluxos Principais Determinantes qd. (os índices referem-se aos fluxos de tráfego conforme quadro 1) Movimento do Fluxo Secundário n o Fluxo Principal Determinante q d 3) Saídas à Esquerda 1 q 8 + q 9 3) 7 q 2 + q 3 Entradas à Direita 6 12 q 2 2) + 0,5 q 3 1) q 8 2) + 0,5 q 9 1) Cruzamento 5 11 q 2 + 0,5 q 3 1) + q 8 + q 9 3) + q 1 + q 7 q 2 + q 3 3) + q 8 + 0,5 q 9 1) + q 1 + q 7 Entradas à Esquerda 4 10 q 2 + 0,5 q 3 1) + q 8 + q 1 + q 7 +q 12 4) + q 11 q 2 + q 8 + 0,5 q 9 1) + q 1 + q 7 + q 6 4) + q 5 1) Quando existir uma faixa para as saídas à direita, q3 e q9 não deverão ser considerados. 2) Numa estrada preferencial com várias faixas de trânsito, os volumes de tráfego q2 e q8 serão aqueles da faixa externa. 3) Quando o volume de tráfego de saídas à direita for separado por uma ilha triangular com a sinalização Dê a Preferência, q9 e q3 não precisarão ser considerados. 4) Quando o volume de tráfego de entradas à direita for separado por uma ilha triangular com a sinalização Dê a Preferência, q6 e q12 não precisarão ser considerados. Tabela 2: Fatores para a Conversão dos Volumes de Tráfego do Fluxo Secundário em UCP Inclinação Longitudinal 1) Tipos de Veículos M A C R F 2) + 4,0 % 0,7 1,4 3,0 6,0 1,7 + 2,0 % 0,6 1,2 2,0 3,0 1,4 0,0 % 0,5 1,0 1,5 2,0 1,1-2,0 % 0,4 0,9 1,2 1,5 1,0-4,0 % 0,3 0,8 1,0 1,2 0,9 (1) Inclinação longitudinal da faixa de trânsito correspondente ao fluxo em questão: + corresponde à aclive no sentido da interseção. (2) Fator para o cálculo aproximativo quando a composição do volume de tráfego não é conhecida exatamente. 16 Manual para Cálculo da Capacidade de Interseções sem Semáforo - 02/2000
17 4. Capacidade A capacidade da interseção somente será garantida quando em todos os fluxos secundários i, a intensidade existente de tráfego qi não for maior do que a capacidade prática Pi. O método de cálculo executa esta verificação em três etapas: 1) A verificação da Capacidade Básica Gi resulta na quantidade máxima de veículos nos fluxos secundários que poderão realizar suas manobras na interseção. 2) As reais Capacidades Máximas Li consideram que fluxos subordinados somente poderão realizar suas manobras quando nos fluxos preferenciais obrigados a dar a preferência não existir represamento 3) Finalmente a Capacidade Prática Pi garantirá a manutenção de uma Reserva de Capacidade Ri e, com isto, a manutenção de uma determinada qualidade do desenrolar do tráfego. 4.1 Capacidade Básica G Os valores da capacidade básica Gi para os respectivos fluxos secundários i (i = 1, 4, 5, 6, 7, 10, 11, 12) resultam dos Quadros 2a até 2d na unidade UCP/h. Nestes quadros, a capacidade básica é mostrada graficamente em forma de curvas para cada movimento de trânsito em função do fluxo principal determinante qd (na unidade vam/h conforme tabela 1). A escolha das curvas correspondentes depende da velocidade média Vm do tráfego da via preferencial na área da interseção. Deve-se decidir em cada caso se a velocidade admissivel pode ser aplicada. Dentro das possibilidades, a velocidade média real ( km/h) deveria ser estimada. Valores intermediários de velocidades podem ser interpolados. Em casos de visibilidade desfavorável, Vm é corrigido conforme a Tabela 3. Eventualmente, os acréscimos de Vm nas duas sub-tabelas deverão ser somados. Capacidade Básica G (UCP/h) Saídas à Esquerda Fluxo Principal qp (vam/h) Quadro 2a : Capacidade Básica para o Movimento Saídas à Esquerda (fluxos 1, 7) Manual para Cálculo da Capacidade de Interseções sem Semáforo - 02/
18 Capacidade Básica G (UCP/h) Entradas à Direita Fluxo Principal qp (vam/h) Quadro 2b : Capacidade Básica para o Movimento Entradas à Direita (fluxos 6, 12) Capacidade Básica G (UCP/h) Cruzamentos Fluxo Principal qp (vam/h) Quadro 2c : Capacidade Básica para o Movimento Cruzamentos (fluxos 5, 11) 18 Manual para Cálculo da Capacidade de Interseções sem Semáforo - 02/2000
19 Capacidade Básica G (UCP/h) Entradas à Esquerda Fluxo Principal qp (vam/h) Quadro 2d : Capacidade Básica para o Movimento Entradas à Esquerda (fluxos 4, 10) Tabela 3: Acréscimo Fictício para a Velocidade Média Vm considerando Condições Limitadas de Visibilidade δ 25 o - 35 o 35 o - 45 o 45 o - 55 o 55 o - 65 o 65 o - 90 o dv m 10,0 7,5 5,0 2,5 0 S 0-40 m m m m dv m 15,0 10,0 5,0 0 δ = ângulo de cruzamento em graus (180 o = π) S = distância de visibilidade em (m) dv m = aumento fictício da Vm em km/h (nos quadros 2a até 2d) Manual para Cálculo da Capacidade de Interseções sem Semáforo - 02/
20 4.2 Capacidade Máxima L Fluxos de Segunda Ordem Para fluxos secundários de segunda ordem [saídas à esquerda (1, 7) e entradas à direita (6, 12)], a Capacidade Máxima Real L é igual à Capacidade Básica G. Li = Gi (1) para i = 1, 6, 7, Fluxos de Terceira e Quarta Ordem Nos fluxos subordinados com ordens r = 3 ou r = 4 [isto é, os fluxos secundários que cruzam ou que entram à esquerda (4, 5, 10 e 11)], deverá ser considerado que somente poderão realizar suas manobras quando nos correspondentes fluxos preferenciais não existirem mais represamentos. Para cada fluxo secundário i a probabilidade da não existência de represamento po,i poderá ser calculada com: qi p0, i = 1 ai = 1 (2) com i = 1, 4, 5, 6, 7, 10, 11, 12 ai = grau de saturação do fluxo secundário i [-] qi = volume de tráfego existente no fluxo secundário i (UCP/h) Li = capacidade máxima do fluxo secundário i (UCP/h) (desde que para i seja válida ordem r 3, então Li inicialmente deverá ser determinado conforme equação 4). A real capacidade máxima L resultará então pela diminuição da capacidade básica G com o fator p0: Caso 1: Acesso Afim de verificar a capacidade máxima das entradas à esquerda (fluxo 4 com ordem r = 3), a sua capacidade básica deverá ser diminuída com a probabilidade da não-existência de represamento no Fluxo 7 (saídas à esquerda): Li com px = p0,1 p0,7 L5 = px G5 (4) L11 = px G11 Somente agora os valores p0,5 e p0,11 serão calculados conforme Equação 2. Afim de verificar em um cruzamento também as capacidades máximas para os fluxos de entrada 4 e 10 (ordem r = 4), primeiramente serão determinados outros fatores auxiliares pz,5 e pz,11: onde: i = 5, 11 py,i = px po,i pz,i = f (py,i) (5) f = representação de utilização do Quadro 3 [isto é, o produto py,i é usado como grandeza de entrada (eixo horizontal) no quadro]. A relação representada no Quadro 3 conforme a Equação 5 considera a dependência estatística entre as condições de represamento nos fluxos de ordem 2 e 3. A capacidade máxima L dos fluxos de entradas à esquerda resultará portanto de: pz,5 ou pz,11 L4 = pz,11 p0,12 G4 (6) Caso 2: Cruzamento L4 = p0,7 G4 (3) No caso de um cruzamento, inicialmente deverão ser py,5 ou py,11 calculados os valores p0 para as saídas à esquerda 1 e 7. Com isto, as fórmulas para o cálculo de diminuição nos fluxos de terceira ordem (fluxos de cruzamento 5 Quadro 3 : Fator Corretivo para o Decréscimo na e 11) são: consideração das Dependências Estatísticas entre Fluxos de Segunda e Terceira Ordem. 20 Manual para Cálculo da Capacidade de Interseções sem Semáforo - 02/2000
21 L10 = pz,5 p0,6 G10 Quando o tráfego de entradas à direita (fluxos 6 ou 12) for separado por uma ilha triangular com a sinalização Dê a Preferência, então p0,6 ou p0,12 não precisam ser observados na Equação (6) (ver tabela 1, observação 4) Faixas Compartilhadas Caso 1: Via Secundária Quando vários fluxos de tráfego da via secundária utilizam a mesma faixa de trânsito na imediata proximidade da interseção para realizarem cada uma sua manobra de conversão, teremos então uma faixa compartilhada. Em uma faixa compartilhada, os veículos dos respectivos fluxos parciais se perturbam mutuamente. A capacidade máxima geral da faixa compartilhada Lm é calculada da seguinte maneira: 1 bi = L (7) m Li com i = 4, 5, 6 ou 10, 11, 12 Lm capacidade da faixa compartilhada (UCP/h) bi volume do fluxo de tráfego i no volume total da faixa compartilhada (--) bi = qi /qm q m = qi (UCP/h) Li capacidade para o fluxo de tráfego i (UCP/h) Caso 2: Via Preferencial No caso de faixas compartilhadas na estrada preferencial, a situação é a condução simultânea do tráfego de passagem direta junto com o de saídas à direita (fluxos 2 e 3 ou 8 e 9) em uma única faixa única de trânsito as considerações que surgem desta situação são contempladas suficientemente através da Tabela 1. Quando não estão disponíveis faixas separadas para os veículos que saem à esquerda (fluxos 1 e 7), então os veículos seguintes dos fluxos de primeira ordem 2 e 3 ou 8 e 9 podem ser perturbados pelos veículos represados daqueles fluxos. Para uma estimativa grosseira dos prejuízos decorrentes deste caso, as probabilidades p0,i* ou p0,7* de que não haverá represamento nas correspondentes faixas compartilhadas poderão ser determinadas da seguinte maneira: com i = 1 ou 7 j = 2 ou 8 k = 3 ou 9 Manual para Cálculo da Capacidade de Interseções sem Semáforo - 02/2000 p 0, i 1 p0, i = 1 qj tbj+ qk tbk 1 (8) 3600 qj = volume de tráfego do fluxo j qk = volume de tráfego do fluxo k (vam/h) (vam/h) tb = demanda de tempo de um veículo no fluxo j ou k (s) (1,7 s < tb < 2,5 s, p. ex.: tb = 2 s) Afim de considerar a influência do represamento nas vias preferenciais sobre a capacidade dos fluxos secundários subordinados 4, 5, 10 e 11, nas equações 3, 4 ou 5 os valores p0,i ou p0,7 conforme Equação 2 deverão ser substituídos pelos valores p0,1 ou p0,7 conforme Equação Reserva de Capacidade R e Capacidade Prática P O valor de Capacidade Máxima L representa uma situação de trânsito onde se encontram tempos de espera inaceitavelmente longos e grandes comprimentos de represamento. Isto significa que a capacidade máxima não poderá ser utilizada para um dimensionamento prático, mas que deverão ser observados valores limites inferiores. Quanto maior for a diferença entre a Capacidade Máxima Li e o Volume Existente de Tráfego qi nos fluxos i obrigados a dar a preferência, tanto menos os correspondentes fluxos serão perturbados isto é, tanto melhor será a qualidade do desenrolar do tráfego. A citada diferença é denominada como Reserva de Capacidade Ri (em UCP/h) do fluxo secundário i: Rm = Lm - qm Ri = Li - qi (9) (para uma faixa compartilhada) onde: i = 1, 4, 5, 6, 7, 10, 11, 12 Existe uma estreita relação entre a Reserva R verificada e a qualidade de trânsito a ela relacionada, expressa pelo tempo médio de espera dos veículos nos fluxos secundários. Esta relação é representada graficamente no Quadro 4 para os fluxos de 2 a ordem 1, 6, 7 e 12, e no Quadro 5 para os fluxos posteriores 4, 5, 10 e 11 em função do respectivo volume de tráfego qp do fluxo principal 21
22 R (UCP/h) Fluxo Preferencial qp (vam/h) Quadro 4 : Relação entre Reserva de Capacidade e Tempo Médio de Espera para Fluxos de Segunda Ordem. R (UCP/h) Quadro 5 : Relação entre Reserva de Capacidade e Tempo Médio de Espera para Fluxos de Terceira e Quarta Ordens determinante (em vam/h conforme tabela 1). onde: wi = f (qp, Ri) (10) wi tempo médio de espera dos veículos no fluxo i (s) Os tempos de espera mostrados poderão ser considerados como valores aproximados, oferecendo então um ponto de referência aproximado para a avaliação do nível da qualidade a ser esperado. Uma inversão do modo de procedimento também poderá ser realizada por intermédio do Quadro 4 (ou quadro 5). Após a indicação de um desejado nível de qualidade, isto é, de um valor limite superior para um tempo médio de espera ainda aceitável (recomenda-se por exemplo wi = 30 a 40 s, ver item 5), a reserva de capacidade necessária para isto pode ser lida nos gráficos: Fluxo Principal qp (vam/h) Com isto, a Capacidade Prática Pi (em UCP/h) para cada fluxo secundário i pode ser verificada com: Pi = Li - Ri (12) Pm = Lm - Rm (para uma faixa compartilhada) para i = 1, 4, 5, 6, 7, 10, 11, 12 O valor da Capacidade Prática Pi representa o volume de tráfego permitido do fluxo i com um nível prédeterminado de qualidade de trânsito (expresso em wi). A capacidade da interseção poderá ser considerada como suficiente quando em todos os fluxos i subordinados o volume existente de tráfego qi permanece: qi Pi (13) qm Pm (para uma faixa compartilhada) Ri = f (qp, wi) (11) para i = 1, 4, 5, 6, 7, 10, 11, Manual para Cálculo da Capacidade de Interseções sem Semáforo - 02/2000
23 5. Avaliação da Qualidade do Desenrolar do Tráfego Uma qualidade suficiente do desenrolar do tráfego em uma interseção sem semáforo é garantida quando em todos os fluxos de tráfego i subordinados a reserva de capacidade é de: Ri 100 UCP/h (14) Nestes casos, o tempo de espera dos veículos dos fluxos secundários localiza-se em média abaixo de 45 s por veículo. Se esta interseção fosse operada por semáforo, dever-se-ia contar com maiores tempos médios de espera. Desde que no mínimo um fluxo subordinado apresente uma reserva de capacidade Ri 0 (zero) UCP/h (15) então a capacidade da interseção sem semáforo não é garantida. Para estes fluxos de tráfego, a ausência de semáforo resultaria em grandes tempos de espera e comprimentos relativamente grandes de represamento, ambos inaceitáveis nos considerados horários de projeto. Por isto, neste caso, motivado pelo volume de tráfego na interseção estudada, deverá ser verificada a instalação de um semáforo. Com um semáforo normalmente obtém-se uma melhor qualidade de trânsito e uma melhor segurança contra congestionamentos. Desde que haja pelo menos um fluxo de tráfego subordinado com uma reserva de capacidade no mínimo entre 0 (zero) < Ri < 100 UCP/h (16) no horário de projeto, então dever-se-á prever também tempos de espera mais longos sem semáforo do que com semáforo. Por isto, também neste caso a instalação de um semáforo é razoável por motivos de capacidade. Porem, nestes casos extremos, uma decisão segura somente pode ser tomada por meio de estudos profundos de técnicas de trânsito, utilizando-se o programa para simulações chamado KNOSIMO 2). Estes casos extremos apresentam-se principalmente quando o limite de 100 UCP/h é quase atingido ou quando os volumes de tráfego fora do horário de projeto situarem-se muito abaixo dos valores utilizados para aquele cálculo de simulação. Quando a capacidade insuficiente ocorrer em uma faixa compartilhada, então uma capacidade suficiente poderá ser alcançada pela implantação de faixas de trânsito separadas para os respectivos fluxos de tráfego subordinados ou outras soluções. Porém, uma separação desta forma somente é razoável por motivos de segurança quando for garantido que os veículos que estão esperando nas suas respectivas faixas de trânsito não se perturbem mutuamente em termos de visibilidade relativamente ao tráfego preferencial. Na prática da técnica de trânsito poderá ocorrer muitas vezes questionamentos, os quais não poderão ser respondidos por intermédio deste manual. A estes questionamentos pertencem: - aumento da capacidade com a disponibilidade de vários locais para posicionamento dos veículos na via secundária na área imediatamente próxima à interseção. - comprimento necessário das faixas para as saídas, principalmente da faixa para as saída à esquerda (ver também Diretrizes para Instalação de Semáforo DIS). - tempo de espera para cada veículo obrigado a dar a preferência conforme DIS, Item (utilizar 95 % do tempo de espera) No momento, estes questionamento somente podem ser verificados pela utilização do programa de simulação KNOSIMO. Desde que, baseado nesta avaliação, a instalação de um semáforo na interseção estudada mostra-se como sendo razoável, então deverá ser elaborado para o semáforo e para a respectiva forma de ampliação da interseção uma comprovação de capacidade, por exemplo conforme as DIS. 2) Nome original do programa Manual para Cálculo da Capacidade de Interseções sem Semáforo - 02/
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