Aula 11. Sinalização semafórica: programação semafórica
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1 Universidade Presbiteriana Mackenzie Escola de Engenharia Depto. de Engenharia Civil 1 0 semestre de 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) Fluxo de Saturação (FS) (em veíc/h) Entreverdes (em segundos)
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 Volume horas
5 11.1. Programação semafórica - introdução (cont.) - Fluxo de Saturação (FS) = máximo fluxo que um grupo semafórico pode apresentar. Ou seja, é a grandeza que representa a máxima capacidade da via em escoar o fluxo de veículos que deseja passar - Entreverdes (E): visto na Aula 9
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, por meio de fórmulas ou tabelas as fórmulas e tabelas são indicados para semáforos novos, em que não há condição de realizar medições em campo para regulagem de semáforos em operação é recomendável a medição dos dados em campo
9 11.2. Comportamento dos veículos em um semáforo (cont.) Exemplo de FS extraído por meio de tabela (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 FS t t = 5s tempo aspecto típico de um histograma
12 11.4. Forma de obtenção do histograma Para aplicação desta técnica são necessárias duas pessoas, munidas de cronômetro e prancheta (exercício a ser praticado na Aula 14): 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 Exemplo de um histograma dados reais Dados coletados na Av. Pres. Tancredo Neves (C/B), na aproximação com a R. Vergueiro, em S. Paulo 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,
16 Exemplo de um histograma dados reais Dados coletados na Av. Sto. Amaro (B/C), na aproximação com a Av. Antonio J. M. Andrade 5 4,5 4 FS = veíc/h 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0, Seqüência Fonte:CET/DCS-4
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 que deseja passar na via é uma parcela do Fluxo de Saturação a essa parcela damos o nome de Taxa de Ocupação, representada por Y Yi = Fi Fsi 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 Quantidades de ciclo em uma hora Duração do entreverdes (exemplo) Tempo de entreverdes em uma hora 36 s 3600/36 =100 6 s 50 s 72 6 s 120 s 30 6 s 600 s (16% da hora) 432 s (12% da hora) 180 s (5% 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 = 6 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 = = 6 / (1 ( Fa / Fsa + Fb / Fsb)) TC mín = 6 / (1 (1.000 / / 5.400)) TC mín = 6 / (1 (0,28 + 0,37)) = 17 s TC ót = ( (1,5. 6) + 5) / (1 (0,28 + 0,37)) = 40 s
29 Rua Porpeta Exemplo de cálculo determinação do TCót e dos tempos de verde F1 = 600 veíc/h 4 FS1 = veíc/h F2 = 720 veíc/h FS2 = veíc/h F3 = veíc/h Rua 1 Salame 2 FS3 = veíc/h F4 = 500 veíc/h FS4 = veíc/h tempo de amarelo = 3 s para cada 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, Y 2 e para o Estágio 2, Y 4 C ot = (1,5. 6) + 5/(1-0,9) = 140s Determinação dos tempos de verde: Tvd i = (Tc Tp). Y i / Σ Y Tv = (140 6). 0,4/0,9 = A 60s Tv = (140 6). 0,5/0,9 = B 74s ou Tv = = 74 s
31 Exemplo de cálculo (cont.) Diagrama de barras (tempo em segundos): G1 (mov. 1 e 2) Rua Salame G2 (mov. 3 e 4) Rua Porpeta Estágio A Estágio B
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