ENGENHARIA DE TRÁFEGO

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1 ESCOLA POLITÉCNICA - UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE TRANSPORTES ENGENHARIA DE TRÁFEGO 4. OPERAÇÃO DO TRÁFEGO EM FLUXO DESCONTÍNUO Eng.Hugo Pietrantonio, D.S. Profeor, Departamento de Engenharia de Tranporte

2 FLUXO DESCONTÍNUO (OU INTERROMPIDO) VIAS ARTERIAIS URBANAS E SUBURBANAS OUTROS CASOS FLUXO DESCONTÍNUO: INTERRUPÇÕES DE TRÁFEGO VER EXERCÍCIO medida de FLUXO DE SATURAÇÃO * 3 FILAS E ATRASOS GERADOS PELAS INTERRUPÇÕES 5 FUNÇÕES DE DESEMPENHO SIMPLIFICADAS: 6 VER EXERCÍCIO SOBRE-DEMANDA 6 INTERSEÇÕES: DEFINIÇÕES BÁSICAS 7 TIPOS DE CONTROLE DE TRÁFEGO EM INTERSEÇÕES 8 OPERAÇÃO COM FLUXOS CONFLITANTES SINALIZAÇÃO DE PRIORIDADE: CARACTERÍSTICAS DE OPERAÇÃO VER EXERCÍCIO MEDIDA DE BRECHA CRÍTICA * CASOS ESPECIAIS 6 VER EXERCÍCIO REPARTIÇÃO DE CAPACIDADE * 7 COMENTÁRIOS SOBRE OS PROCEDIMENTOS EXISTENTES 8 VER INTERSEÇÕES NÃO SEMAFORIZADAS 8 OPERAÇÃO COM CONTROLE SEMAFÓRICO 9 SEMÁFOROS: DEFINIÇÕES BÁSICAS 9 VER EXERCÍCIO REPARTIÇÃO DE CAPACIDADE * 33 CASOS ESPECIAIS 34 VER EXERCÍCIO MINIMIZAÇÃO DE ATRASOS 36 COMENTÁRIOS SOBRE OS PROCEDIMENTOS EXISTENTES 37 VER INTERSEÇÕES SEMAFORIZADAS 37 ANÁLISE DE CORREDORES URBANOS 38 COMENTÁRIOS SOBRE OS PROCEDIMENTOS 39 VER EXERCÍCIO BALANCEMENTO III * 39 * identifia o exeríio inluído neta apotila (o demai ão da apotila Exeríio Complementare)

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4 4 Engenharia de Tráfego FLUXO DESCONTÍNUO (OU INTERROMPIDO) fatore "externo" auam interrupçõe periódia do fluxo (emáforo, outra orrente de tráfego prioritária) que determinam a ondiçõe de operação afetam grande extenõe da via. VIAS ARTERIAIS URBANAS E SUBURBANAS Fluxo interrompido: T L V d L V n d n d + + V V L d d. T +. T (n d : no. de ponto de atrao ou demora no trajeto L) V: veloidade de peruro média (diferente de V média global) função da araterítia da via arterial (pouo afetada pelo fluxo de tráfego) d T : atrao médio por veíulo (global: D T q. d em veíulo-hora) T função da ondiçõe de demanda e oferta, do tipo de intereção e de ontrole de tráfego tipo: regular: fixo ou variável, de ontrole/fluxo, geométrio... obre-atrao: aleatoriedade e obre-demanda. número médio de parada por veíulo: deaeleração/aeleração afeta onumo de ombutível, emião de poluente d p. d ( p k probabilidade de parar k veze) T k Tk k h p. k (taxa de parada global: H q. h) k k atrao parado ( d P ): apena o tempo dependido em fila ( < d T ) Interrupçõe: intereçõe: dominam a ondiçõe de tráfego à montante atrao. egundo o U.S.HCM, dominam a operação para epaçamento até 3,6 km OUTROS CASOS ROTATÓRIAS DE PEQUENO DIÂMETRO TRAVESSIAS DE PEDESTRES Capítulo 4. Operação do Tráfego em Fluxo Deontínuo

5 FLUXO DESCONTÍNUO: INTERRUPÇÕES DE TRÁFEGO tempo bloqueado ( t b ): formação de fila (q 0) tempo diponível ( t d ): eoamento em fila (q S) eoamento normal (q Q) Fluxo de aturação (S): fluxo que oorrerá om fila ontínua e 00% do tempo diponível para o movimento; é apaidade potenial (inatingível om interrupçõe) a partir de fila ontínua! S q h máx,fila. onde h S é o intervalo de aturação Capaidade para fluxo interrompido: C ϕ d.s normalmente S < C i ( C i : apaidade em fluxo ontínuo é o fluxo máximo poível) om interrupçõe freqüente ϕ < então C d (interrompido)<< C i (ontínuo)! repreentam gargalo operaionai (atrao, fila) Capítulo 4. Operação do Tráfego em Fluxo Deontínuo

6 Eoamento da fila: (hh S a partir do 4 a 6 veíulo) onde: t e tempo exedente (tempo morto perda de efiiênia na operação) Curva aumulada: paagen de veíulo pela "linha de retenção" perda de efiiênia do movimento: iníio do movimento: fim do movimento: l 0 te k k l l 0 + l tempo diponível efetivo: t ef td l td Nmax S.t ef (menor que S.t d ) tempo bloqueado formação de fila (não diponível efetivo: t nef t b + l ) portanto, o efeito global da interrupçõe eria avaliado por: Td L Cd ϕ.s, onde ϕ om tempo total T Td + Tb (empre ϕ < ) T tempo diponivel Td td; bloqueado Tb t b ; morto L l exemplo: emáforo - tempo diponível 33 (verde mai amarelo)/ilo (50 ) intervalo de aturação de ; volume máximo por ilo de 5 veíulo N max t ef tem-e S 800 v / h, t ef 30, l td tef 3, ϕ 060,, h S t e, portanto, a apaidade eria de C ϕ.s 080v / h VER EXERCÍCIO MEDIDA DE FLUXO DE SATURAÇÃO * f Capítulo 4. Operação do Tráfego em Fluxo Deontínuo 3

7 Duração da aturação (t S ): tempo bloqueado (t b ) fila e atrao loalizado fila iniial: Qt. b (Q uniforme) tempo de diipação da fila: Qt. b t S Q tempo diponívei (t d ) /emáforo: verde na programação emafória /emáforo: breha no fluxo prioritário aturado: t d Qt. b < t t S Q d não aturado: t Qt. b < S Q t d oioidade: obra tempo diponível apó diipar fila ( ts < td Q< C) Q ts neeidade de tempo diponível: y S t + t aturação: obra fila no final do tempo diponível ( td < ts Q> C) (paam N d veíulo e a fila ree n ) Diperão do pelotõe: Q neeidade de tempo diponível: y S t b t d + t S n. + N b d d pelotõe formado na diipação da fila diperam-e ao longo do peruro (tende a homogeneizar o fluxo ao longo do treho adiante!) 4 Capítulo 4. Operação do Tráfego em Fluxo Deontínuo

8 FILAS E ATRASOS GERADOS PELAS INTERRUPÇÕES função de deempenho: alulada diretamente a partir da etimativa de atrao no treho de ada egmento omo Li T + V d i oniderando todo o treho! i fórmula de atrao generalizada: baeada na formulaçõe dinâmia (olução aproximada por tranformação de oordenada, também x>) di dr + d endo d r o termo de atrao regular (uualmente atrao de ontrole) alulado aumindo hegada regulare e q<c pode er alulado om n r (fila regular) omo d r n r q d o termo de obre-atrao (aleatoriedade e obre-demanda) alulado om hegada aleatória e a demanda Q n pode er alulado om n omo d om X < q n ou d om X (utilizando fórmula dinâmia) C operação depende fundamentalmente do fatore que auam interrupçõe ( t, t ) e da efiiênia do movimento a partir de fila (S, l ) b d o fatore manifetam-e baiamente na intereçõe e normalmente tem de oniderar apeto prátio relevante (omo a oorrênia de hegada em pelotão, de bloqueio de movimento ditinto...) exemplo: em emáforo - demanda 400v/h,apaidade 600 v/h ( κ, T 05, h d r 6 (no ao admitido função do ontrole de tráfego apena), C fórmula etaionária d p fórmula dinâmia d. ( X ) ( X ) p ) κ X. (admite ni nf ) d 8 e n v C X T X 8. κ CTp 59, (admite n. i 0 ) d 9, e n 3, v ( nf v) Capítulo 4. Operação do Tráfego em Fluxo Deontínuo 5

9 funçõe de deempenho implifiada: função genéria (etaionária): X T T0 + γ para X<X X T + η.( X ) para X>X X onde X 090, e T T0 + γ e X γ δ ou γ δ.d inorporando a ontribuição de ada intereção individual no treho δ i 0,6 para emáforo iolado 0,3 para emáforo oordenado,0 para aproximação eundária ou oniderando o epaçamento e tipo de intereçõe araterítio δ 0,40 a 0,80 / km para via arteria 0,80 a,60 / km para via oletora T 0 deve inluir todo o termo de atrao, exeto o de ongetionamento i om formulação dinâmia (etendida para X>): T 8. γ T T > p 0 [(X ) (X ) (X X0)] para n0 0 e X X0 4 C.T P T p : duração do período de obre-demanda ou pio (uual 5 minuto); C: apaidade (N C. T ) max (para X X0, admite-e T T0, endo em geral, X 0 0,5 a 0,7 ou nulo) P T 0 é o tempo báio (exlui omente o atrao de ongetionamento) VER EXERCÍCIO SOBRE-DEMANDA 6 Capítulo 4. Operação do Tráfego em Fluxo Deontínuo

10 INTERSEÇÕES: DEFINIÇÕES BÁSICAS aproximação: ada treho de via que hega à intereção; afatamento: ada treho de via que ai da intereção; movimento: ada origem/detino de veíulo ou pedetre. orrente de tráfego: onjunto de movimento de uma aproximação. Conflito em intereçõe: há onflito quando doi ou mai veíulo prouram oupar o memo epaço da via num memo intante. relevânia do onflito é função do volume de tráfego no movimento onflitante (apaidade e deempenho dependem de breha adequada no fluxo onflitante) outro fatore relevante ão n. ligaçõe, n. de faixa, n. de mão de direção, tipo de intereção e de ontrole de tráfego periuloidade do onflito é função da interviibilidade entre o movimento onflitante e da veloidade relativa de impato (VRI). Tipo de Controle de Tráfego: Capítulo 4. Operação do Tráfego em Fluxo Deontínuo 7

11 Tipo de Controle de Tráfego em Intereçõe Regra gerai de prioridade: e não houver inalização regulamentadora Intereçõe em inalização de ontrole: -ruzamento: têm prioridade o fluxo que vêm da direita. Brail, EUA: prioridade ao fluxo vindo da fae interna (lado opoto à poição do motorita no veíulo). UK, Autrália: prioridade ao fluxo vindo da fae externa (lado do motorita). -quem muda para via deve dar prioridade ao tráfego na via. - quem entra em rodovia ou rotatória deve dar prioridade. toda a orrente de tráfego ão interrompida (para qualquer fluxo há empre uma outra orrente ruzando que vêm da direita). tipo de movimento: permitido: podem er realizado quando não houver outro veíulo om preferênia (prioritário). proibido: não podem er realizado. regulamentação de irulação: poitiva - inai R5a, b,, d negativa - inai R3, R4a,b, R5 admiível para VDM até 000 a 500 (50 v/hora-pio). meno de oliõe angulare/ano (ou atropelamento) problema: egurança - aidente, onflito apaidade - veíulo/hora deempenho - atrao, fila 8 Capítulo 4. Operação do Tráfego em Fluxo Deontínuo

12 Capítulo 4. Operação do Tráfego em Fluxo Deontínuo 9

13 Intereção om inalização de prioridade: omente fluxo eundário é interrompido (fluxo prinipal é ontínuo) tipo de movimento: prinipai: têm preferênia no uo da via (nea direção). eundário: devem dar preferênia ao fluxo prinipal. proibido: não podem er realizado. há uma hierarquia de prioridade entre o fluxo da via prinipal e eundária Objetivo da inalização de prioridade: definição afirmativa de fluxo prioritário; reduzir onflito e aidente (lateral, atropelamento); melhorar tráfego para fluxo prioritário dê preferênia: pare imple: VDM até 3000 (300 v/hora-pio) VSA maior que 5 à 30 km/hr VDM até 8000 (800 v/hora-pio) VSA menor que 5 à 30 km/hr apeto loai de egurança uidado: Q p /Q,5 a,0; geometria onitente om prioridade. 0 Capítulo 4. Operação do Tráfego em Fluxo Deontínuo

14 Intereção om inalização emafória: programável, quae empre todo o fluxo ão interrompido. tipo de movimento: protegido: movimento autorizado e prioritário em algum etágio. permitido: movimento autorizado ma eundário (uando breha). proibido: movimento não autorizado em nenhum etágio do emáforo.. Objetivo da intalação de emáforo reduzir onflito por divião no tempo reduzir aidente (lateral, atropelamento) reduzir atrao para fluxo eundário eonomizar poliiamento em período normai Jutifiativa para implantação de emáforo movimento onflitante om volume grande (VDM>8000); tráfego prinipal ontínuo (emi-atuado); intereçõe omplexa om muito onflito; movimento onflitante om grande volume de pedetre; índie de aidente alto (eliminávei); implantação de movimento progreivo; ontrole de área ongetionada (V>C); ituaçõe loai (viibilidade,...). Condiçõe que dipenam implantação de emáforo emáforo próximo formam pelotõe; irulação permite eliminar ruzamento. Capítulo 4. Operação do Tráfego em Fluxo Deontínuo

15 OPERAÇÃO COM FLUXOS CONFLITANTES Sinalização de prioridade: araterítia de operação definição do via (fluxo) prinipal (operação ontínua, não interrompida) hierarquia de prioridade: 0 - fluxo prinipai da via prinipal; - onverõe à equerda da via prinipal; - onverõe à direita da via eundária; 3 - fluxo direto da via eundária; 4 - onverõe à equerda da via eundária. movimento eundário oorrem na breha entre veíulo da orrente de tráfego onflitante no fluxo prioritário: breha h no fluxo onflitante (é um movimento prioritário). - breha rítia, mínima adequada α: é função do tempo neeário para realizar a manobra (rio). - havendo fila ontínua, o demai veíulo eguem-e om um intervalo de eguimento β (aturação). movimento eundário ompetem entre i pelo uo da breha: fluxo interferente (é outro movimento eundário, prioritário) VER EXERCÍCIO MEDIDA DE BRECHA CRÍTICA * tempo diponível breha H > α (ou H τ ) tempo perdido α β, γ H α (n ). β β Capítulo 4. Operação do Tráfego em Fluxo Deontínuo

16 Capaidade: tempo diponívei e bloqueado ão variávei aleatória! apaidade depende também da ditribuição de intervalo... γ.( α τ) e θl.q Generalização de Troutbek: C θ L. q γ. β, om γ ( e ) τ.q (- θpi ).q i om variação por faixa: γ, θl θ τ (- Pi).q i θ Pi : proporção do fluxo em pelotõe na faixa i ( θpi τ. qi ) γ. ( α0 τ) e q β aproximação ontínua C θl.. om α α β λ 0 máx 3600 DENATRAN/87: β intervalo mínimo fluxo prinipal ( q ) τ q.( α τ) e C ( q τ ). q q. (fórmula de Tanner) β e τ orreponde a θ P q τ, θl - θp - q τ γ q h i i Engenharia de Tráfego melhor valor de τ (S : fluxo de aturação no fluxo opoto)! S q. α e Fórmula de báia (Poion): C. q q. (orreponde a τ 0 ) β e q.α e 0 β aproximação ontínua de Siegloh: C om α α β 0 q método alemão: C f C f P, 0,.( ) 000 β 0,6. α, na auênia de dado de ampo verão atual utiliza a aproximação de Siegloh método do HCM/85: ua a mema fórmula om β. α +, em egundo método do HCM/94 utilizou diretamente a aproximação de Siegloh! Capaidade om uo ompartilhado: C S X pi C i X i Interferênia: fração do tempo em que a poição interferente etá oupada fator de impedânia: f3 P0( X) X onde P ( X ) é a probabilidade de ter a poição interferente vaga! 0 Capítulo 4. Operação do Tráfego em Fluxo Deontínuo 3

17 Atrao: de ontrole + de ongetionamento atrao total: d epera pela breha + epera na fila Fórmula etaionária: - epera pela breha (atrao do veíulo no topo da fila): q.( α τ) e q. d mín α ( o.veíulo, topo da fila) q.( q τ) q depende de qual é a manobra do veíulo no topo da fila τ para pedetre, em geral admite-e d q. α e d mín α q q - epera total (inluindo o tempo para hegar ao topo da fila): d d mín + η.x X mín, X q C q. β e q. β, η q. β q.(e ) ε.x d d + d q d mín (+ ), d : atrao de ontrole X d q : atrao de ongetionamento mín ε η + d, d d mín (ompatível om Tanner e Troutbek) d depende da araterítia de toda a manobra na faixa! araterítia média podem er alulada ponderando por X i aproximação de Harder: d e C (q. α+ q. β) q (ompatível om Siegloh) Fórmula dinâmia: - fórmula generalizada (integrai, om período T P e n 0 0 ): d d + d Q d d min para ada manobra (tempo no topo da fila) C T p 8.k.X d Q. (X ) + (X ) + (tempo na fila) 4 C.Tp d Q omum a toda a manobra, om X Q X C i! 4 Capítulo 4. Operação do Tráfego em Fluxo Deontínuo

18 Outra Medida de Deempenho: fila: n q d é a fila média (etaionária). om fórmula dinâmia, a fila média ua o fluxo médio inluindo pio e pó-pio e também interea alular a fila máxima no período! em geral, adota-e um fator de egurança igual a,5 ou,0 para fila máxima (para repreentar a fila máxima provável, pelo efeito da aleatoriedade). medida eundária (Troutbek): probabilidade de parar: P P X ( ).( β.. q). e n número de movimento/veíulo: Nv N m γ( α β) número de parada/veíulo na fila, onde N m veíulo/breha γβ. e eta ão fórmula que admitem ondiçõe etaionária e q<c! exemplo: q 80v / h 0, 05v /, α6eg, β 3eg q 900v / h 0, 5v /, θ P 06,, β eg apaidade - Troutbek 0405,., θ L 06, 04,, γ 05., 00, /eg 00,.( 6 ) e C 04, v h,.., / e (o outro método forneeriam valore entre 308v/h e 390v/h) atrao - X , 5 0, 5< (fórmula etaionária ou dinâmia) 0, 5.( 6 ) e fórmula etaionária: D 05,. min 6 5, eg 05,.( 05,. ) 05, 053,. e 053,. 5, + 34,. 0, 5 η 053,. 34, d 4, 3eg 05,.( e ) 05, outra medida: fila n 00543,.,, v probabilidade de parar P 0, 0.( 6 ) p ( 05, ).( 05., ). e 089,, e movimento/veíulo N m N 003,., v 054, e, 3600 fórmula dinâmia: d Dmin 0, 04eg, para TP h 358, 5 05, e κ d 900 ( q ) + ( ) ,. 05, 05, 999, eg d 0, 03eg 4 358,., Capítulo 4. Operação do Tráfego em Fluxo Deontínuo 5

19 Cao Epeiai Múltipla faixa na aproximação eundária: em geral, máximo de faixa adjaente para fluxo eundário. o fluxo em ada faixa podem ou não er interferente! retriçõe de viibilidade (o veíulo de uma faixa reduz a viibilidade do fluxo opoto para o veíulo de outra faixa); onflito entre o movimento eundário adjaente (epeialmente quando a via reeptora tem apena faixa); apena interferênia por viibilidade interferênia por fluxo opoto interferênia jutifia a inluão do fluxo na faixa om manobra mai fáil omo onflitante do fluxo na demai faixa; em qualquer ao, impõe-e a obervação também do limite de apaidade da via reeptora. 6 Capítulo 4. Operação do Tráfego em Fluxo Deontínuo

20 Rotatória de pequeno diâmetro: oniderada omo um onjunto de intereçõe om inalização de prioridade rotatória onvenional dá prioridade ao fluxo irulante na rotatória em toda a aproximaçõe (ompatível om a regra geral de prioridade inglea no ruzamento entre veíulo; inluída no novo CTB/97); rotatória não onvenional determina a prioridade entre fluxo irulante e entrante em ada aproximação om inalização epeífia (maior flexibilidade na definição do ontrole de tráfego); análie pode eguir o proedimento geral, ma a proximidade da intereçõe torna a aloação do fluxo entre faixa dependente da proporção do fluxo que fia ou ai da rotatória ante de ada aproximação (julgamento do ténio ou obervação do loal); (há método epeífio para rotatória onvenionai, que avaliam a apaidade para o fluxo entrando em ada aproximação; dado obtido om método autraliano, alemãe e franee ão mai onervativo que o obtido om método inglee). Faixa de entrada livre (om ou em adição de faixa): o fluxo da via eundária podem reeber faixa de entrada livre, permitindo que pelo meno a onverão à direita eja feita em fluxo opoto. VER EXERCÍCIO REPARTIÇÃO DE CAPACIDADE * Capítulo 4. Operação do Tráfego em Fluxo Deontínuo 7

21 Comentário obre o Proedimento Exitente método do DENATRAN/87 baeado em etudo inglee e eoee (Tanner) não detalha a identifiação do fluxo onflitante e não trata a interferênia; não onidera efeito da ompoição de tráfego (na via prinipal ou eundária); não fornee parâmetro e equaçõe báia de álulo (omente gráfio); não onidera a influênia de fatore loai no parâmetro de operação; não avalia atrao ou outra medida de erviço (om exeção da apaidade); trata uo ompartilhado de forma dúbia (análie por manobra ou poição); não exite etudo empírio onheido obre a validação do método no Brail. método do HCM/85 e HCM/97 permitem eliminar a maior parte da defiiênia HCM/85-97: baeado no método alemão om a fórmula de Poion direta; (HCM-94 foi baeado no método alemão om a fórmula de Siegloh) HCM/85-97 detalham identifiação de fluxo onflitante e de interferênia; HCM/85-97 onideram o efeito da ompoição de tráfego na via eundária; HCM/85 onidera a influênia de fatore loai no parâmetro de operação; HCM/97 depreza a influênia da maioria do fatore loai obre a operação; HCM/85 não avalia atrao (a reerva de apaidade é a medida de efiáia); HCM/97 avalia o atrao om fórmula dinâmia (em ditinguir o movimento); HCM/97 ua o atrao médio parado omo medida de efiáia; HCM/97 trata da interferênia no fluxo prinipai (bloqueio de faixa...). não tratam do efeito da intervençõe obre a egurança de tráfego e do efeito obre o fluxo de pedetre (inluindo atrao, aidente, egregação); exite poua validação do método de análie de intereçõe em emáforo no Brail, reonheendo o omportamento típio do motorita braileiro; apliação riterioa do método exitente é mai reomendável... VER INTERSEÇÕES NÃO SEMAFORIZADAS 8 Capítulo 4. Operação do Tráfego em Fluxo Deontínuo

22 OPERAÇÃO COM CONTROLE SEMAFÓRICO Semáforo: Definiçõe Báia Semáforo ontrolador (C) + grupo foai (GF) Modo de operação: Tipo de ontroladore: Modo de oordenação: Tipo de detetore: de tempo fixo emi-atuado pelo tráfego atuado pelo tráfego (lógia) eletromeânio ou eletrônio de, 3, 8 ou + fae/etágio de,3 ou + plano de tráfego pré-programado ou omandado (omandado por omputador). emáforo iolado oordenação arterial oordenação por área...dinâmio de paagem, de preença, de fila, indutivo, ótio, meânio, vídeo. Dado típio obre emáforo intalado total de emáforo em área urbana: EUA EUROPA BRASIL /000 hab /000 hab até /7000 hab SP:/3000 hab Interior: </5000 hab Capítulo 4. Operação do Tráfego em Fluxo Deontínuo 9

23 Etágio: ada período de tempo em que a indiaçõe luminoa não e alteram na intereção, i.e., não e alteram o movimento autorizado (protegido ou permitido, e bloqueado) Entreverde: período de tempo orrepondente à mudança de etágio (fim do verde de um grupo de movimento e o iníio do verde eguinte de outro grupo de movimento). I amarelo: avio de mudança de etágio (I a ) vermelho total: limpeza da intereção (I v ) Cilo: eqüênia ompleta de etágio na intereção (tempo de ilo t ) Tempo de foo: duração do tempo aloado ao verde (g), amarelo (I a ) e vermelho (r) de ada fae. Diagrama de etágio: motra o movimento autorizado ou bloqueado em ada etágio. Diagrama de tempo: motra a aloação do tempo à indiaçõe luminoa de ada fae (ou grupo de tráfego). 0 Capítulo 4. Operação do Tráfego em Fluxo Deontínuo

24 Fae Semafória: é o onjunto de movimento que reebe a mema equênia de indiaçõe luminoa (podem, em prinípio, er omandada onjuntamente pelo ontrolador emafório) Grupo de Tráfego: é o onjunto de movimento de uma fae que utilizam uma mema aproximação (que, em prinípio, poderiam er ontrolado por um únio grupo foal) - unidade báia para análie de tráfego Tabela de Movimento/Etágio: motra o movimento autorizado em ada etágio, permitindo identifiar a fae e o grupo foai (é ufiiente repreentar grupo/etágio). etágio movimento E E E3, im - - G 3, 4 im - - G 5, 6, im G3 8, 9, 0 - im - G4,G5,G6 im im - G7 Matriz e Diagrama de Fae ou Grupo/Etágio: motra uo do etágio pela fae e grupo de tráfego. FAS E Iníio Fim GRUPOS F E E G,G F E3 E G3 F3 E E3 G4,G5,G6 F4 E E3 G7 Grupo de Faixa: ada onjunto de faixa de uma aproximação que opera de forma independente (ito é, dando uporte a movimento de um memo grupo de tráfego ou a grupo que interagem utilizando a mema faixa). agrega grupo de tráfego que não podem operar independentemente (função do grau de interação entre o movimento) unidade báia de operação Capítulo 4. Operação do Tráfego em Fluxo Deontínuo

25 Operação em Aproximaçõe Semaforizada Fluxo de aturação: é o fluxo máximo de veíulo poível numa aproximação (para um erto grupo de tráfego), om 00% de tempo de verde, na ondiçõe exitente de via e tráfego, a partir de uma fila ontínua. repreentação da operação: g+ I + r t a Capítulo 4. Operação do Tráfego em Fluxo Deontínuo

26 Tempo de verde efetivo: é o tempo de verde equivalente neeário para eoar om o fluxo de aturação o número máximo poível de veíulo aumulado por ilo (obervado quando a operação etá aturada para um erto grupo de tráfego) Tempo morto: é o tempo perdido no iníio e término do movimento l l + l g+ I g i f a ef Tempo perdido total: é o tempo morto mai o tempo de vermelho total de limpeza na mudança para o etágio eguinte I l + I. l v repreentação equivalente: gef + ref t Capítulo 4. Operação do Tráfego em Fluxo Deontínuo 3

27 Capaidade: é o fluxo máximo poível de veíulo numa aproximação, ou grupo de tráfego, na ondiçõe exitente de via, tráfego e inalização (tempo de emáforo). C g ef. t u g ef é a taxa de verde t Q X S é a razão volume / apaidade gef t Taxa de oliitação de um grupo de tráfego: é a razão entre o fluxo de tráfego obervado e o fluxo de aturação no grupo de tráfego. Q y X y S u (!) para grupo de tráfego i deve-e ter i Q t S g i i ef ou eja, g i ef Qi S t y t i i a taxa de oliitação india a proporção mínima do ilo que deve er verde efetivo para o grupo de tráfego ter Q<C (é a medida de neeidade de verde efetivo do grupo) uma relação entre verde e vermelho efetivo para um dado grupo de tráfego (e, portanto, de um tempo de ilo) determina o grau de aturação para ada nível de demanda g u t rf g ef g rf + r ef y X g u ef y X.t y.r X y ef ou g r ef ef y X y 4 Capítulo 4. Operação do Tráfego em Fluxo Deontínuo

28 Atrao e Fila em aproximaçõe ontrolada por emáforo: Chegada regulare e uniforme: q Q C q g é tal que ( r g ). q g. g y +. r. q y r r r+ g y a fila máxima de veíulo parado é n max q. r e a extenão máxima afetada n max. v pela fila (inluindo eu reimento durante ) é zm y o atrao total por ilo é D n max r+ g q r qt u. ( ).. ( ).( y).( y) o total de veíulo por ilo é N q. t d ru t.( u).( y) ou ( u).( ux. ). r que é hamado de atrao determinítio d ru regular e uniforme, ito é: d ru ( u).( y). t (dado u, ree om o tempo de ilo!) ( u) r tendo-e d ru. t para X (que equivale a u y ) e também para X> (empre paarão apena C u.s < Q )! Capítulo 4. Operação do Tráfego em Fluxo Deontínuo 5

29 Chegada regulare, em pelotõe: hegada não ão uniforme! qr. r+ qg. g q. t R r G g q + q Pr + Pg, onde t t q g razão de fluxo: verde G q q qg. g fração de fluxo: verde Pg qt. Pg Gq. u e Pr Rq.( u) e om fluxo uniforme Gq Rq, P g u, P u r q r g é tal que rq g q g g Gq Rq y. r +. g.. r r+ g ( ).. r q g G y q. a fila máxima de veíulo parado é n q r P q t Gq. u max r. ( g )... n max e u n a extenão máxima afetada pela fila G u max. v q. y z G y G y u z m.. m q. q. D r+ g G R y q q o atrao médio é d om D n max. ( ) ( ). ( Pg). q. t.. r N.( G y q. ) G q. u ( Gq Rq). y y Gq. u d r..( u). t..[ ( Gq Rq). y]. dru Gq. y u Gq. y tendo-e d G R u r r [ ( q q). ]. para X (u y) e também X>! [ G R y] y Gq. u fator de progreão: dr PF. dru PF. ( q q) u G q... y [ G R y] Gq. u y HCM/97, 000: PF. fp fp ( q q) u G q... y onde f p é um fator de ajute que também onidera partiularidade do perfil de hegada no iníio ou final do verde e vermelho. 6 Capítulo 4. Operação do Tráfego em Fluxo Deontínuo

30 Chegada aleatória: flutuaçõe na demanda e também apaidade fórmula etaionária: omente efeito da aleatoriedade κ X d., onde κ.( νh + ν ) C X efeito entre ilo: fila reidual memo quando q<c! pouo afetada pela exitênia de pelotõe (ou não)! fórmula dinâmia: (implifiada para período T p om n i 0) inlui termo orrepondente à aleatoriedade e à obre-demanda TP d X n [ A.. + B + A + δ 0] para X>X 0 (0 ao ontrario ) 4 α onde A (X ) B.(X+ β e ), om N max u.s.tp C.TP ( n max S.g) N max n δ 0 α β X 0 omentário TRRL 0 -. κ 4.κ + N κ max N max 0 κ aleatoriedade HCM/ T p 0 0 T 0, 5 h (5 min.) P ARRB (0, n max ) 0, n max HCM/97, * 8.k.I 0 0 k.i aleatoriedade, ontrolador,... * Ob.: há também um termo relaionado om a fila iniial, não inluido no obre-atrao. em geral, pode-e deprezar a fila aleatória para X<0,5 pelo meno; o atrao regular deve er alulado om X também para obre-demanda. Fórmula de fila generalizada: extenão apliada à fila! n r obtenção do atrao d dr + d, endo d r e q n n d (para X < ) ou d (para X >, tranitório) q C Capítulo 4. Operação do Tráfego em Fluxo Deontínuo 7

31 Outra medida de deempenho: de forma orrepondente, outra medida de efiiênia da operação podem er alulada para ada uma da hipótee ou ao: número médio de parada por veíulo: q.( r+ g ) u determinítio uniforme: p r (para X<) qt. y Gp u em pelotão: p r. (para X<) Gp. y d etoátio, generalizado: p pr + p pr + (para qualquer X) t alulada admitindo parada múltipla (parada veíulo parado), em ditinguir parada totai e parada pariai (redução de veloidade diante da fila, em neeidade de parada) fila máxima (média) no iníio do verde: max qr u determinítio, uniforme: nr q. r ( : nr. media. ) y om pelotõe: n max r Gp u.. qr. para x< u para X< max max etoátio, generalizado: n n + n n +C.d máx r r 8 Capítulo 4. Operação do Tráfego em Fluxo Deontínuo

32 Atrao de ongetionamento e de ontrole: d dr + d dm + dq atrao mínimo pode er alulado om a probabilidade de hegar no vermelho e a epera média no vermelho (em fila): q r r G u u r. ( p. ).( ) om hegada regulare: d m.. t < d r qt. atrao de ongetionamento inorpora uma parela do atrao determinítio y Gp u u dr dm. (. )( ). t (efeito da fila, que é função da demanda) e Gp. y todo o atrao aleatório ou devido à obre-demanda: d ( d d ) + d q r m inronização:afeta tanto o atrao mínimo quanto a parela determinítia do atrao de ongetionamento, ma não afeta a apaidade no emáforo (há uma pequena redução da aleatoriedade ma não da obre-demanda) e,portanto, ó é e,batante efetiva em período não aturado! Atrao total e atrao parado: parada redução de veloidade apena fator de orreção implifiado: d 077 d P,. d 3, foi uado pelo HCM/85, alternativa: d r r d Pr ( r dba ) para omponente determinítio (uniforme, x<) e d d P yt. yt. d. u ba para omponente de obre-demanda (x>, uniforme) Capítulo 4. Operação do Tráfego em Fluxo Deontínuo 9

33 Operação da Intereçõe Semaforizada (Cilo) no ilo: onde: + k k k k k k k ( g Ia + I v ) t (g ef + l + I v ) t (g ef + I l ) k k k g t ef k p e u (uk t + Il ) t t Gef t tp t k U k t Il é a oma do tempo perdido totai na mudança de etágio; p k U u k é a taxa de verde total (de toda a eqüênia de etágio) no ilo. k (em erto ao, o entreverde podem variar para ada grupo de tráfego). portanto, a taxa de verde efetivo global máxima em uma intereção é onde máx t t t t, máx é definido para aomodar expetativa e retriçõe divera. U p,máx 30 Capítulo 4. Operação do Tráfego em Fluxo Deontínuo

34 Retriçõe Operaionai (demanda e apaidade no Cilo) Taxa de oupação rítia: é a taxa de oupação do grupo de tráfego mai rítio entre o que operam imultaneamente em um etágio (ou equênia de etágio om uperpoição de movimento). etagio : ye max{y,y 56} etagio : ye max{y 34,y 78} para garantir Q>C para todo o movimento no emáforo deve-e ter: i Qi g S t y t ef. i. i Taxa de oupação da faixa rítia: é a taxa de oupação da faixa de tráfego om maior taxa de oliitação, oniderando a interação entre o grupo de tráfego que a utilizam em um etágio ou equênia de etágio interação: uo ompartilhado, bloqueio de um movimento por outro,... depende da ditribuição do fluxo entre faixa (em equilíbrio)! uo deigual da faixa: etaionamento, pedetre, onverõe à direita ou à equerda (permitida ou protegida), ultrapaagen,... Capítulo 4. Operação do Tráfego em Fluxo Deontínuo 3

35 Tempo de ilo mínimo: om QC no movimento rítio deve-e ter onde:t p k k k g y t ef k mín k k mín mín k ( g + I ) t ( y t + I ) t ef l k k l mín t mín p t Y I é a oma do tempo perdido totai do grupo l k de tráfego rítio em ada etágio. Y y é a oma da taxa de oupação em ada k k etágio (do grupo de tráfego rítio). e não há uperpoição da operação entre o etágio, pode-e identifiar o grupo de tráfego rítio analiando eparadamente o que operam em ada etágio k e, em prinípio, o grupo de tráfego mai rítio é o que tem maior a taxa de oliitação: y max{y } k i i a taxa de oupação rítia de um etágio (ou equênia de etágio) traduz a neeidade de verde efetivo do grupo de tráfego em neeidade de verde efetivo do etágio. o tempo de verde efetivo total diponível om um tempo de ilo t é G t t ; omo t p é ontante, aumentando o tempo de ilo tem-e uma taxa de verde efetivo global maior ( U G ) e uma relação volume/apaidade global t menor(x Y ) U exemplo: y 00,, y ,, y ,, y ,, Il 4eg, Il eg no etagio : ye max{y,y 56} 030, no etagio : ye max{y 34,y 78} 040, t min p 6 Y ye + ye 070, e tp Il+ Il 6eg t 0eg Y 070, p 3 Capítulo 4. Operação do Tráfego em Fluxo Deontínuo

36 e há uperpoição da operação entre o etágio, deve-e identifiar o grupo de tráfego rítio analiando eqüênia alternativa de movimento que obrem o memo período quanto à taxa de oliitação e ao tempo perdido obervado por ada equênia alternativa. E e E tem de er examinado em ao: ao em que A e B determinam o dimenionamento: a taxa de oliitação é ya + yb o tempo perdido é I l + I l ao em que C determina o dimenionamento: a taxa de oliitação é y C o tempo perdido é I l apena o ao rítio é o que determina o maior tempo de ilo. em qualquer ituação, a intereçõe emaforizada om taxa de oliitação total maior que t p operarão em ondiçõe aturada (o que deorre não t max, apena da demanda ma também do fluxo de aturação e do plano de operação adotado). VER EXERCÍCIO REPARTIÇÃO DE CAPACIDADE * Capítulo 4. Operação do Tráfego em Fluxo Deontínuo 33

37 Cao epeiai fluxo de aturação podem depender do dimenionamento (tempo) do emáforo! - movimento permitido (não protegido...) fluxo opoto aturado: λ 0 S0 : q 0r g 0,S p 0 S q 0 fluxo opoto não-aturado: λ 0 q 0 S S 0 0 u p ( α β ) λ0 β λ 0 (Tanner) e β λ ( e veíulo no final do verde: n f q ) verde efetivo do movimento permitido: ef ef ef ef g u g p g g o e p g p + (tempo perdido adiional l p g 0 ) g~ 0 n f veíulo por ilo: n S g + n p u u f n p S g g u g.s u n f + g apaidade para movimento permitido: n p S u.g u n f C p C g + C f + t t t preupõe: fluxo direto em movimento e fila para onverão à equerda abrigada 34 Capítulo 4. Operação do Tráfego em Fluxo Deontínuo

38 - integração entre grupo (faixa) de tráfego em g, pode bloquear, depoi de P m a ( P ) veiulo (m S g P ef em g g g, e etão junto om y o o ) e q Y + q + Y (a y S e g y veiulo) em g a, pode bloquear, depoi de P m a ( P ) veiulo (m nf ) P n f Ie (I e tempo de vermelho total exedente) 5, portanto, a + a y + a S (médio) g + g + g y a tempo perdido adiionai: a l g g, no omeço ( g S a l g a g, no final ( g ) S ), e preupõe: que o primeiro veíulo detido em (ou ) bloqueia o fluxo (ou ) que exite apena uma faixa na qual todo o grupo interagem Capítulo 4. Operação do Tráfego em Fluxo Deontínuo 35

39 - faixa om omprimento reduzido L no.veíulo na faixa reduzida: N a l ( n : variação no no.de faixa) a v n S a fluxo de aturação om faixa reduzida S fluxo de aturação em faixa reduzida tempo para eoar fila na faixa reduzida: N a g a, S Sa S S e g < o fluxo de aturação é S (L L ) g a a a > enão o fluxo de aturação é S S + N g a L :omprimento da faixa que pode eoar o veíulo om aproveitamento total do verde: N S..g L N. l n v - outro ao: fluxo de aturação variável (verde >30eg., retriçõe à montante/juante); faixa de fuga analizada ou om movimento permitido no vermelho (RTOR); baía de onverão ou anteiro para aomodar fila abrigada (em bloqueio). proeo iterativo: empre que depende do tempo de emáforo fazer ditribuição do fluxo por faixa (iguala x ou d) VER EXERCÍCIO MINIMIZAÇÃO DE ATRASOS 36 Capítulo 4. Operação do Tráfego em Fluxo Deontínuo

40 Comentário obre o Proedimento Exitente método do DENATRAN/79 baeado em etudo inglee (Webter&Cobbe/66). etima fluxo de aturação para aproximação (função da largura), não por faixa;. tratamento groeiro de ao epeiai (faixa reduzida, onverão permitida);. não onidera interaçõe entre grupo de tráfego numa mema aproximação;. não onidera detalhadamente interferênia loai (efeito de -5% a +0%);. apear de largamente utilizado no Brail, traz reultado ruim em muito ao;. baeado em etudo antigo (já reviado pelo etudo de Kimber&alli/86);. Kimber&alli/86 etima fluxo de aturação por faixa, trata melhor onverõe permitida, ma produz valore batante maiore (neeário validação). Webter&Cobbe/66 é ompatível om fórmula de dimenionamento de Webter (emi-empíria, baeada em fórmula de atrao etaionária) método do HCM/85 e HCM/97 permitem eliminar a maior parte da defiiênia. HCM onidera detalhadamente interferênia loai (pedetre, parada,...);. HCM/97 fornee parâmetro báio da avaliação da interferênia;. HCM tratam interação entre grupo de tráfego e onverõe permitida;. HCM trata equema omplexo om operação protegida e também permitida;. HCM/97 utiliza proedimento mai adequado (orreçõe metodológia);. HCM utiliza fórmula de atrao dinâmia (admite período de pio de 5 min);. HCM onidera o efeito da oordenação emafória e do tipo de ontrolador;. HCM/97 ua fórmula/parâmetro mai adequado (orreçõe metodológia);. HCM avalia nível de erviço (medida de efiáia é o atrao médio parado);. HCM produz etimativa mai onervativa (menore que valore uuai). exitem outro método (em partiular o inorporado ao oftware SIDRA). não tratam do efeito da intervençõe obre a egurança de tráfego e do efeito obre o fluxo de pedetre (inluindo atrao, aidente, egregação). apliação riterioa do método exitente é mai reomendável... VER INTERSEÇÕES SEMAFORIZADAS Capítulo 4. Operação do Tráfego em Fluxo Deontínuo 37

41 ANÁLISE DE CORREDORES URBANOS Análie de Corredore Arteriai L em geral, baeada apena no tempo total de viagem: T V + d (ou V L p T ) variávei Vd, p determinada para ada elemento ditinto veloidade de peruro: função da veloidade de fluxo livre, nível de utilização e epaçamento entre intereçõe veloidade de fluxo livre: fatore fíio, ambientai e operaionai íntee da expetativa do uuário atrao: função da araterítia da intereçõe (análie epeífia) em geral, a via arteriai omente ão afetada por emáforo (a arteriai, em geral, ão a via prioritária em intereçõe não emaforizada) exitem divero outro apeto importante (omo uporte à atividade, liberdade de manobra, egregação, poluição ambiental, egurança,...) Análie Integrada de Corredore orredor: via e modo paralelo e ompetidore entre o memo ponto. análie integrada: repartição do fluxo entre alternativa (inluive modo); alteraçõe no deloamento (ou eu horário); interação entre treho, modo, período (urto prazo). proedimento imilare ao utilizado em modelo de imulação de tráfego ou; de planejamento de tranporte (dependendo do refinamento da análie do elemento da rede viária e da repreentação epaial em zona de tráfego). medida de ongetionamento e de qualidade de operação. 38 Capítulo 4. Operação do Tráfego em Fluxo Deontínuo

42 Comentário obre o proedimento o proedimento podem permitir a análie onitente de egmento arteriai; U.S.HCM é a fonte báia (outra fonte ão pouo itemátia); onidera apena efeito obre o tempo de viagem (e não aidente, poluição,...); medida de efiáia é a veloidade média global (e não tempo de viagem); não detalha, exeto em emáforo, ontribuição de interferênia loai... (etaionamento permitido, aeo lindeiro, fluxo de pedetre,...); não detalha influênia de tratamento de irulação... (analização do fluxo de pedetre, utilização de via de mão-únia, retorno e onverõe permitida/proibida,...); não onidera efeito do fluxo obre a veloidade operaional entre intereçõe; retriçõe fíia e proibiçõe não afetam diretamente o nível de erviço. não há reomendaçõe para operação do itema arteriai:. método para projetar itema de operação e ontrole de tráfego;. método para oordenação de itema de tráfego em área ou orredor;. método para planejamento da irulação (entido, repartição, proibição);. outra forma de otimizar o deempenho de itema arteriai. novo proedimento para análie integrada de orredore e área no HCM000; VER EXERCÍCIO BALANCEMENTO III * Capítulo 4. Operação do Tráfego em Fluxo Deontínuo 39

43 EXERCÍCIOS SELECIONADOS Exeríio Capítulo 4