Mestrado Integrado em Engenharia Civil. Disciplina: TRANSPORTES Prof. Responsável: José Manuel Viegas

Transcrição

1 Mestrado Integrado em Engenhara Cvl Dscplna: TRANSPORTES Prof. Responsável: José Manuel Vegas Sessão Prátca 7 (Tpo A): Dmensonamento de ntersecções semaforzadas smples Curso 2008/09 1/22

2 INTERSECÇÕES Introdução INTERSECÇÕES são zonas onde duas ou mas lnhas de movmentos de veículos ou peões se cruzam e entram em conflto por terem de partlhar o mesmo espaço. FACTORES CRÍTICOS DA REDE VIÁRIA (em especal da rede urbana) Capacdade Segurança / Snstraldade OBJECTIVOS Redução do número e gravdade dos acdentes (aumento de segurança) Garantr a máxma comoddade e convenênca aos utlzadores Rapdez / Capacdade (mobldade) Alternatvas (acessbldade) Facldade de utlzação 2/22

3 Geometra Nível 3 braços ( T ); 4 ou mas braços Desnvelada Trompete, damante, trevo, etc. INTERSECÇÕES Análse Sem snalzação (Regra da prordade à dreta) Controle Snalzadas Perda de prordade (nas vas de menor mportânca) Stop (nas vas de menor mportânca) Canalzação dos movmentos (com stop ou perda de prordade) Semáforos Rotunda 3/22

4 Introdução Sstema de controle de tráfego utlzado em mutos cruzamentos de nível com os seguntes OBJECTIVOS: Aumento da segurança, separando as correntes de tráfego em conflto; Dmnução do tempo de atravessamento; Aumento da capacdade; Equlíbro do nível de servço nas correntes de tráfego. VANTAGENS Maor controle sobre as decsões dos utlzadores - nomeadamente as erradas Permte alterar comportamentos - por exemplo velocdades ou tneráros Permte a progressão nnterrupta de um pelotão / vatura prortára / TP Permte coordenar o tráfego de um tneráro/rede 4/22

5 Atraso médo por véculo para todos os veículos que entram no cruzamento (seg.) Sessão prátca 7: Intersecções semaforzadas 60 Tempo Perddo: Cruz. Semaforzado vs Cruz. Prortáro Cruzamento prortáro Tpo B Tpo A 40 Atraso médo: 20 seg. Atraso médo na estrada secundára em regme de prordade : 100 seg. 20 Tpo A - Boa vsbldade Tpo B - Má vsbldade Semáforos Tráfego que entra no cruzamento (veículos / hora) 5/22

6 Defnções (I) Cclo - Sequênca total de ndcações de um semáforo (suposta repettva); Tempo de cclo - Tempo necessáro para completar um cclo, meddo em segundos e defndo como T; Fase - Parte do cclo destnada a uma qualquer combnação de movmentos que recebem permssão para avançar. Uma fase pode acomodar um ou város movmentos protegdos ou permtdos. (Um movmento permtdo é aquele que tem lugar em conflto com um fluxo de veículos ou peões, os movmentos protegdos são aqueles que se executam sem esses confltos); Intervalo - Período de tempo em que todos os snas se mantêm constantes; Tudo vermelho - Intervalo em que o vermelho se encontra aceso para todas as fases; Tempo perddo - Tempo em que a ntersecção não está a ser utlzada por nenhum dos movmentos, L; 6/22

7 Defnções (II) Tempo de mudança - Soma dos tempos de amarelo e tudo vermelho que ocorrem entre fases e que exstem para permtr a lmpeza do cruzamento, meddo em segundos e defndo pela letra Y; Tempo de verde - tempo em que, durante uma dada fase, a luz verde aparece. Meddo em segundos e dentfcado como G (para a fase ); Tempo de verde efectvo - Tempo, durante uma fase, que é efectvamente utlzado pelos movmentos, é geralmente gual ao tempo de verde mas o tempo adconal de passagem menos o tempo perddo no arranque para a fase, meddo em segundos e desgnado pela letra g (para a fase ); Ráco de verde - Relação entre o tempo verde efectvo e o tempo de cclo g /T (para a fase ); Vermelho efectvo - Tempo, durante um cclo, em que um movmento (ou conjunto de movmentos) não tem permssão para avançar. É meddo em segundos e dentfcado por r (para a fase ); 7/22

8 Defnções (III) Rua Norte Dagrama de Fases Fase 1 Fase 2 Fase 3 Rua Oeste Rua Este a f c Rua Sul b b e Rua Oeste Movmento a Rua Este Movmentos b Ruas Norte e Sul Fase 1 Fase 2 Fase 3 Movmentos e, f T 8/22

9 Mov. Protegdos vs Mov. Permtdos (I) FASE PARA PEÕES A semaforzação melhora as condções de atravessamento dos peões Condções para atrbução de uma fase exclusva (mov. Protegdo) ou uma fase combnada com o tráfego automóvel (mov. Protegdo para os peões) Reno Undo: Se o fluxo de peões cruzando qualquer dos braços do cruzamento for superor a 300 peões/hora; Se o tráfego que vra para um determnado braço tem uma cadênca nferor 5 seg. (entre veículos) durante o tempo de vragem e confltua com o atravessamento de peões com um fluxo mínmo de 50 peões /hora. 9/22

10 Mov. Protegdos vs Mov. Permtdos (II) Nota: Vragem à esquerda cruza 1 psta Nota: Vragem à esquerda cruza 2 pstas Vr. Esquerda Protegda Vr. Esquerda Protegda Vr. Esquerda Permtda Vr. Esquerda Permtda FASE EXCLUSIVA PARA VIRAGEM À ESQUERDA Função de: Volume de conflto, n.º de pstas e velocdade, na va a cruzar Nota: Vragem à esquerda cruza 3 pstas Vr. Esquerda Permtda Vr. Esquerda Protegda 10/22

11 Capacdade (I) A capacdade de um determnado movmento defne-se como sendo o fluxo máxmo que pode efectuar esse mesmo movmento num dado ntervalo de tempo sob determnadas condções de tráfego, e característcas geométrcas e de snalzação (o fluxo meddo ou projectado refere-se normalmente a 15 mnutos). (Fluxo: Número de veículos que passam numa dada secção num determnado ntervalo de tempo) Condções de tráfego - Volumes, dstrbuídos por movmentos tpo; localzação e utlzação de paragens de autocarro que possam exstr na área da ntersecção; fluxos de atravessamento de peões; condções de estaconamento. Característcas geométrcas - Número e utlzação das pstas, nclnações longtudnas. Característcas de snalzação - Defnção das fases (tempos e sequêncas) e modo de operação do comando. 11/22

12 Capacdade (II) A capacdade de um grupo de pstas pode ser defnda por: c s g. T sendo: c - capacdade do grupo de pstas s - fluxo de saturação para o grupo de pstas g /T - ráco de verde para o grupo de pstas (tempo de verde/tempo de cclo) Fluxo de saturação: fluxo máxmo que pode atravessar uma dada ntersecção, sob as condções exstentes, admtndo que aquele grupo de pstas dspõe de 100% de tempo de verde. 12/22

13 Capacdade (III) Ráco Crítco, X c.- consste no ráco volume/capacdade (v/c) para a ntersecção como um todo, mas, consderando apenas o movmento com maor ráco v/s em cada uma das fases. sendo: X c - ráco crítco (v/c) para a ntersecção como um todo v - somatóro de todos os grupos de pstas consderadas crítcas s c T - tempo de cclo em segundos L - total de tempo perddo por cclo, X c v T s. T L c Baseando-nos no conceto de ráco crítco, podemos conclur que se X c 1.0, então é possível acomodar todos os movmentos na sequênca de fases e tempos de cclo defndos. 13/22

14 Tempo de cclo óptmo Tempo de cclo óptmo é o tempo mínmo necessáro para acomodar os movmentos. Segundo Webster 1 (formulação baseada na mnmzação dos tempos de atraso da ntersecção), Sendo: L tempo perddo por cclo; y j Índce de carga (v/s) da fase j (crítco) Tóptmo 1,5 L 5 1,0 m j1 y j (1) Webster, F. V. - Traffc Sgnal Settngs, Road Research, Techncal Paper N Road Research Laboratory, 1958, pp /22

15 Cálculo do tempo perddo Tempo perddo por cclo: L n 1 n l Y 1 l Y T pa TV T ap A (tempo perddo) (tempo de mudança) Sendo: Valores típcos: T pa tempo perddo no arranque; T ap tempo adconal de passagem; TV tempo tudo vermelho ; A tempo de amarelo. 15/22

16 Nível de servço O nível de servço é defndo em termos de tempo médo de atraso o qual é uma medda do desconforto do condutor, consumo de combustível e tempo perddo na vagem. Assm, o nível de servço é defndo a partr dos tempos médos de atraso para um período de ponta de 15 mnutos, podendo este ser meddo no campo ou calculado. Este atraso refere-se ao tempo gasto para atravessar esta ntersecção, em excesso relatvamente à stuação de atravessamento lvre da ntersecção (como se esta fosse desnvelada ou não exstsse). Inclu portanto os tempos de paragem no vermelho assm como flas de espera, caso exstam. Defnção dos níves de servço (Fonte: Hghway Capacty Manual) Nível de servço Tempo de atraso (seg./veíc.) A 5.0 B 5.1 a 15.0 C 15.1 a 25.0 D 25.1 a 40.0 E 40.1 a 60.0 F > /22

17 PROBLEMA 1 Enuncado Consdere a ntersecção esquematzada, consttuída por uma estrada prncpal, va colectora com duas pstas (uma para cada sentdo de crculação), exstndo mas uma psta exclusva para vragens à esquerda, e uma estrada secundára que consste numa va local composta de duas pstas. Não exstem quasquer alargamentos das vas na zona da ntersecção e o rao das curvas é de 6 m. Prevendo-se a nstalação de snalzação lumnosa, determne, para os dados geométrcos e de tráfego apresentados, a duração do cclo óptmo, de acordo com o método de Webster, e respectva repartção pelas fases. Dados: o Fluxo de saturação = 1600 uvl/h/psta; o Fluxo de Saturação de V4, se apenas permtdo = 1200 uvl/h; o Velocdade Méda = 40 km/h; o Tempo de amarelo = 3 seg.; T ap = 2,5 seg.; T pa = 3,5 seg. o Tempo Tudo Vermelho (TV) = 2 seg. 17/22

18 PROBLEMA 1 Resolução Plano de fases O movmento de vragem à esquerda V4 tem um fluxo nferor a 100 uvl/h e necessta apenas de atravessar uma psta, podendo ser acomodado no plano de fases como movmento permtdo. Assm, sugere-se o segunte plano de fases: Fase A Fase B V5 V3 V2 V4 V7 V9 (V4 como movmento permtdo) Fluxos de saturação (s ) Pstas Movmentos s (uvl/h) 1 V 2 +V V V V 7 +V /22

19 Índces de carga em cada psta (y ) PROBLEMA 1 Resolução Pstas s (uvl/h) v (uvl/h) y =v /s =320 0, , , =175 0,11 Índce de carga crítco (y c ) Fase A: y A = máx. (y 1,y 2,y 3 ) = máx. (0,20; 0,07; 0,21) = 0,21 Fase B: y B = y 4 = 0, y c 0,21 0,11 0,32 Tempo perddo por cclo (L) L 2 1 l 2 1 Y 2 3,5 2, s Com: T ap = 2,5 s T pa = 3,5 s Tempo de amarelo = 3 s Tempo tudo vermelho = 2 s 19/22

20 Estmatva do tempo de cclo óptmo (Webster) T opt 1,5L 5 n 1,0 y 1 c 1, ,0 0, s Estmatva dos tempos de verde efectvo (g ) PROBLEMA 1 Resolução g G T n y 1 y, onde G T T L s (tempo de verde efectvo total por cclo, não confundr com tempo de verde) g A 23 0,21 0,32 15,1 15 s g B 0, ,9 8 s ,32 Estmatva do ráco crítco (X c ) X c n y 1 c T T L 35 0, ,49 cruzamentonão saturado! 20/22

21 PROBLEMA 1 Resolução Representação do dagrama de cclo G A g a T pa T ap 15 3,5 2,5 16 s G B g b T pa T ap 8 3,5 2,5 9 s Fase A Fase B (segundos) 21/22

22 PROBLEMA 2 Enuncado Consdere uma ntersecção entre duas estradas, sendo a prncpal uma va arteral com quatro pstas e com pstas reservadas para vragens à esquerda em ambas as aproxmações. A estrada secundára é uma va colectora com duas pstas. Do lado Sul a estrada fo recentemente alargada tendo sdo adconada uma psta para vragens à esquerda. Proponha um esquema de funconamento para os semáforos a nstalar na ntersecção, representando-o através de um dagrama do cclo. Utlze o método de Webster. [uvl/h] Dados: o Fluxo de saturação = 1600 uvl/h/psta; o Fluxo de saturação das VE na Est. Prncpal, se apenas permtdas = 1000 uvl/h; o Fluxo de saturação das VE na Est. Secundára, se apenas permtdas = 1300 uvl/h; o Velocdade méda = 40 km/h; o Tempo de amarelo = 3 seg.; Tap = 2,5 seg.; Tpa = 3,5 seg. o Tempo tudo vermelho = 2 seg. 22/22