Aula 11. Sinalização semafórica: programação semafórica

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1 Universidade Presbiteriana Mackenzie Escola de Engenharia Depto. de Engenharia Civil 2 0 semestre de 2016 Aula 11 Sinalização semafórica: programação semafórica

2 11. Programação semafórica Introdução Situação inicial de estudo simplificações adotadas: cruzamento isolado monoplano (um único plano semafórico para todos os dias da semana) Nota: apesar de serem simplificações, as situações acima ainda são relativamente comuns no Brasil

3 11.1. Programação semafórica - introdução (cont.) Para o cálculo semafórico utilizaremos três variáveis: Fluxo veicular (F) (em veíc/h) Entreverdes (em segundos) Fluxo de Saturação (FS) (em veíc/h)

4 11.1. Programação semafórica - introdução (cont.) Fluxo (F): contagem de veículos Para uma única possibilidade de programação de tempos semafóricos (monoplano), utiliza-se o valor da hora-pico da demanda do cruzamento Volume horas

5 11.1. Programação semafórica - introdução (cont.) Entreverdes (E): visto na Aula 9 Fluxo de Saturação (FS) = número máximo de veículos que poderia passar em uma aproximação controlada por sinalização semafórica no caso dessa aproximação receber verde durante uma hora inteira

6 11.2. Comportamento dos veículos em um semáforo diagrama de operação ideal Fluxo (F) (veíc/t) FS tempo (tempo de foco) Não há perda de tempo na saída e nenhum veículo passa no amarelo. O verde é integralmente usado. Situação que não se verifica na prática

7 11.2. Comportamento dos veículos em um semáforo (cont.) diagrama de operação real (regime não saturado) Fluxo (F) (veíc/t) FS tempo (tempo de foco) Há uma perda de tempo no início do verde e um aproveitamento do amarelo. Após um período de saída na capacidade (FS), há uma queda no fluxo

8 11.2. Comportamento dos veículos em um semáforo (cont.) como vimos, é necessário que o Fluxo de Saturação (FS) das aproximações envolvidas seja conhecido para o cálculo dos tempos semafóricos existem vários métodos para obtenção do FS, usando fórmulas e/ou tabelas as fórmulas e tabelas são indicadas para semáforos novos, em que não há condição de realizar medições em campo para regulagem de semáforos em operação é recomendável a coleta dos dados em campo

9 11.2. Comportamento dos veículos em um semáforo (cont.) Exemplo de tabela para obtenção de FS (fonte: Denatran)

10 11.2. Comportamento dos veículos em um semáforo (cont.) um dos métodos de coleta de dados em campo é a contagem dos veículos por ciclos semafóricos típicos, sendo o FS extraído de um histograma de fluxo veicular o histograma é uma forma de representar o diagrama de operação real do tráfego em um semáforo

11 11.3. Histograma de fluxo veicular método usado para se obter o Fluxo de Saturação (FS) Fluxo (F) veíc/t t FS t = 5s aspecto típico de um histograma tempo

12 11.4. Forma de obtenção do histograma Segue simplificação da técnica de coleta de dados contida no Apêndice 6 do Manual do Denatran Para aplicação desta técnica são necessárias duas pessoas, munidas de cronômetro e prancheta (exercício a ser praticado em aula de projetos): 1) com a dupla posicionada ao lado da linha de retenção, iniciar a contagem de veículos a partir do início do verde do movimento que se está estudando 2) marcar os valores acumulados a cada 5s em uma planilha, até que cesse a passagem de veículos

13 11.4. Forma de obtenção do histograma (cont.) 3) repetir o processo até obter, pelo menos, 10 medidas válidas, ou seja, ciclos onde o comportamento do fluxo seja normal, sem anomalias como carros quebrados, travamentos à frente etc 4) no escritório, montar o histograma número médio de veículos por intervalo de tempo 5) o Fluxo de Saturação (FS) é obtido pela média aritmética dos valores dos patamares significativos

14 Exemplo de planilha para obtenção do histograma

15 fonte: CET/DCS Exemplos de histograma dados reais 10 9,38 9, ,72 8,82 8,45 8,45 8,07 8,30 8,22 7,48 7,63 7 6,9 6, Dados coletados na Av. Pres. Tancredo Neves (C/B), na aproximação com a R. Vergueiro, em S. Paulo

16 Exemplos de histograma dados reais (cont.) fonte: CET/DCS-4 5 4,5 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0, Seqüência1 Dados coletados na Av. Sto. Amaro (B/C), na aproximação com a Av. Antônio J. M. Andrade FS = veíc/h

17 11.6. Cálculo semafórico: formulação Uma seção de via de uma aproximação semaforizada tem suas características: o Fluxo (F) que deseja passar (demanda) e o máximo fluxo que pode passar, representado pelo Fluxo de Saturação (FS) (oferta) Rua A Fluxo Fluxo de Saturação

18 11.6. Cálculo semafórico: formulação (cont.) Rua A Fluxo Fluxo de Saturação o Fluxo (F) que deseja passar na via é uma parcela do Fluxo de Saturação (FS) a essa parcela damos o nome de Taxa de Ocupação, representada por Y Yi = Fi F i FS Fsi i onde Y i < 1

19 Fluxo de Saturação Cálculo semafórico: formulação (cont.) Rua A Na área de um intersecção de duas vias, temos as duas taxas de ocupação Fluxo Fluxo de Saturação Rua B Ou seja, Y A + Y B

20 11.6. Formulação (cont.) Considerando-se uma intersecção semaforizada, em um período de uma hora, teríamos que: o tempo de verde para a Rua A deveria ser suficiente para atender sua taxa de ocupação ou seja, se ela tem 30% de taxa de ocupação (Y A ), no semáforo do cruzamento, pelo menos 30% do tempo disponível dessa hora deve ser dado à Rua A analogamente, o mesmo tratamento deve ser dado à Rua B

21 11.6. Formulação (cont.) entretanto, nem todo o tempo de um semáforo é disponível para a passagem de veículos, pois existem os entreverdes, intervalo em que nenhum veículo recebe o sinal para prosseguir na marcha ocorrem vários entreverdes dentro da hora, conforme a duração do tempo de ciclo e do próprio entreverdes como durante os entreverdes os veículos não recebem o direito de passagem, ele é considerado como Tempo perdido (Tp)

22 11.6. Formulação (cont.) Desse modo, para uma hora, teríamos Y A * 1 hora Y B * 1 hora E uma hora onde E = T perdido * 1 hora / Tempo de ciclo e corresponde ao tempo não aproveitado em uma hora (o total do Tempo Perdido é função do número de ciclos em uma hora)

23 11.6. Formulação (cont.) variação do tempo perdido X ciclo Tempo de ciclo Quantidade de ciclos em uma hora Duração do entreverdes (exemplo) Tempo total de entreverdes em uma hora 36 s / 36 =100 8 s 50 s 72 8 s 120 s 30 8 s 800 s (22% da hora) 576 s (16% da hora) 240 s (6% da hora)

24 11.6. Formulação (cont.) Tendo em vista o exposto, podemos considerar que: (Y A * 1 hora) + (Y B * 1 hora) + [(1 hora/t ciclo )*Tp] = 1 hora ou: Tciclo = Tp / [1 - (Ya + Yb)]

25 11.6. Formulação (cont.) esse modelo é teórico após testes práticos, foi verificado que ele não é aplicável o motivo é que esse modelo inicial não considera tempos de folga, que compensariam as naturais aleatoriedades do trânsito a expressão anterior é conhecida como cálculo do tempo de ciclo mínimo, que, na prática, não é operacional

26 11.6. Formulação (cont.) As folgas, conforme pesquisadas por Webster, quando incorporadas ao modelo, tornam a expressão da forma que segue, aplicável na prática e conhecida como Tempo de Ciclo Ótimo (TC ót) TC ót = [(1,5. Tp) + 5] / [1 - (Ya + Yb)] ou TC ót = [(1,5. Tp) + 5] / [1 -ΣY] Modelo de Webster

27 Rua b Exemplo de cálculo Rua a Fa FSa Fb FSb Dados: Fa = 1.000; FSa = Fb = 2.000; FSb = Tempo perdido total = 8 s unidades de F, FS = veíc/h Estágios

28 11.7. Exemplo de cálculo (cont.) Pede-se: calcule os tempos de ciclo mínimo e de ciclo ótimo TC mín = Tp / (1 - (Ya + Yb)) TC mín = = 8 / (1 ( Fa / FSa + Fb / FSb)) TC mín = 8 / [1 (1.000 / / 5.400)] TC mín = 8 / [1 (0,28 + 0,37)] = 23 s TC ót = [ (1,5. 8) + 5] / [1 (0,28 + 0,37)] = 49 s

29 Rua Porpeta Exemplo de cálculo determinação do TCót e dos tempos de verde F1 = 600 veíc/h FS1 = veíc/h F2 = 720 veíc/h FS2 = veíc/h F3 = veíc/h Rua 1 4 Salame 2 FS3 = veíc/h F4 = 500 veíc/h FS4 = veíc/h tempo de amarelo = 3 s para cada estágio tempo de vermelho geral = 1 s por estágio 3 Estágios A B

30 Exemplo de cálculo (cont.) Y 1 = 0,33; Y 2 = 0,4; Y 3 = 0,4; Y 4 = 0,5 Adota-se a maior taxa de ocupação de cada estágio, ou seja, para o Estágio 1, A, Y 2 e para o Estágio B, 2, Y 4 C ot = (1,5. 86) + 5/(1-0,9) = 140s 170 s Determinação dos tempos de verde: Tvd i = (Tc Tp). Y i / Σ Y TvdTv A = = (170 (140 8) 6).. 0,4/0,9 / 0,9 = A 60s 72 s Tvd Tv B = (170 8). 0,5 / 0,9 = 90 s ou Tvd B = = 170 ( ). B 72 0,5/0,9 = 90 = 74s ou s Tv = = 74 s

31 Exemplo de cálculo (cont.) Diagrama de barras (tempo em segundos):