Capítulo 5. TEORIA DO CONTROLE DE TRÁFEGO

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1 1 Capítulo 5. TEOIA DO CONTOLE DE TÁFEGO O conhecmento apresentado até aqu é predomnantemente de cunho descrtvo, destnado a prever as condções de tráfego resultantes da nteração entre oferta e demanda na va. Enfoque de Análse X Projeto: - Análse: dadas as condções de projeto, prevê o desempenho; - Projeto: dado o desempenho defndo, determna o projeto (Controle: dstngue-se apenas por consderar varáves de projeto mas operaconas...) O reconhecmento dos fatores que nfluencam o desempenho váro pode, naturalmente, ser utlzado para propor melhoras ou controlar o tráfego, mas estas ntervenções são analsadas segundo o mesmo padrão de análse descrtva (ou predtva), a partr de novas condções de projeto propostas. Um entendmento mas sstemátco sobre o efeto dos fatores nfluentes sob controle da Engenhara de Tráfego pode, no entanto, ensejar a proposção de métodos de análse voltados dretamente para o estabelecmento das condções de projeto desejadas (consderando crtéros de projeto estabelecdos ou os objetvos do projeto, mas genercamente). A Teora do Controle de Tráfego vsa desenvolver este entendmento sstemátco adconal e busca, desta forma, propor os métodos de análse orentados para projeto menconados acma. Ao contráro do conhecmento anterormente apresentado, a dscussão sobre controle de tráfego tem um cunho predomnantemente normatvo, destnado a determnar a forma de ntervenção sobre o sstema váro que permte obter uma operação adequada ou ótma. Aqu novamente, os prncípos aplcados ao controle de tráfego serão dstntos para elementos város que operam em fluxo contínuo (a stuação predomnante em sstemas rodováros) ou descontínuo (a stuação predomnante em sstemas város urbanos, exceto nas vas expressas), em cada caso dstngundo-se alguns tpos de elementos que necesstam de análse partcularzada. Embora os prncípos aplcados à análse da capacdade e operação do tráfego e as técncas de comparação de alternatvas de projeto permaneçam váldas como prátcas profssonas aplcáves, a dscussão feta a segur será mas dretamente dreconada a dentfcar condções de projeto que possam garantr a operação adequada ou ótma. Além dsso, ao nvés de consderar ntervenções físcas ou de maor dfculdade, o controle de tráfego selecona varáves de ntervenção mas operaconas (compatível com a natureza operaconal da Engenhara de Tráfego). Estratégas de controle: - Isolado, de cada elemento (quando espaçados); - Coordenado (dos elementos e de sua nteração ou ntegração). Idealmente, o controle de tráfego buscara ajustar suas varáves de ntervenção contnuamente, na medda em que as condções de oferta e/ou de demanda fossem alterando-se ao longo do tempo, de forma a buscar o desempenho pretenddo. Em termos prátcos, os estratégas, modos e métodos de controle usuas podem ser classfcados em: - estratégas de controle solado (em elemento váro, como ramas de acesso ou nterseções semaforzadas, aplcável onde o espaçamento entre elementos é grande e o número de elementos é pequeno) e coordenado (necessáro quando o sstema controlado é mas complexo, crando nterações entre os dversos elementos controlados, elementos de snalzação varável e/ou gargalos potencas); - métodos de controle programado (baseados nos perfs hstórcos de demanda e capacdade, com varação prevamente

2 2 Métodos de controle: - Programado (baseado em com dados hstórcos, podendo varar por tabela horára, da da semana, tpo de da,...); - esponsvo (baseado em detectores de tráfego, de fla, de clma,...), sendo parametrzados com dferentes lógcas (controle atuado, controle adaptatvo, controle em tempo real,...) Modos de controle: - Local, decddo em cada elemento, de forma dstrbuída (não necessaramente solado); - Centralzado, decddo em um sstema/undade central que montora dversos elementos. programada em função do período do da, tpo de da e datas especas) ou responsvo (parametrzados externamente mas programados com base em dados efetvos sobre a demanda medda, normalmente obtda através de detectores de veículos, nformados a cada chegada de veículo ou agregados em períodos de poucos segundos); os métodos de programação sob demanda podem anda ser classfcados em: o controle atuado pelo tráfego, com temporzação baseada em parâmetros smples que são utlzados para montorar detecção medata das chegadas de veículos (ou pedestres) para decdr a extensão ou fnalzação de cada estado do controle de tráfego; o controle adaptatvo, com temporzação revsada para cada cclo de controle de tráfego a partr de dados contnuamente atualzados, utlzados para projeções medatas, eventualmente ajustadas, sobre a demanda e oferta relevante para cada elemento váro; ou o sstemas de controle em tempo real, onde estratégas de controle adaptatvo são aplcadas aos elementos város de toda a área de controle, combnando dados atualzados sobre cada elemento váro e sobre toda a área de controle, mas baseado em ações ncrementas. - modos de controle local (decddo pelo equpamento que controla cada elemento váro, de forma dstrbuída mas não necessaramente solada, podendo utlzar dados coletados o elemento váro controlado e também nformações sobre pontos de nterface ou elementos város adjacentes) e centralzado (decddo por um sstema/undade central de controle que montora dversos elementos város que controlam uma área, rede ou corredor, com dferentes níves de nformação e/ou de ntervenção sobre o controle de cada elemento váro). Naturalmente, exstem dversas tarefas que podem ser atrbuídas aos sstemas de controle de tráfego e podem exstr sstemas com estratégas, métodos ou modos de controle mstos. Atualmente, sstemas de controle mas amplos em cobertura são ncrementas e sstemas de controle de ntervenção mas ampla tem de ser reduzdos. Em qualquer destas tarefas, estratégas, métodos ou modos de controle, exstem dos aspectos prncpas envolvdos: o entendmento essencal das varáves que afetam o desempenho váro, nclundo a forma da sua nteração em cada elemento váro ou entre os elementos, e a defnção de objetvos a serem atngdos pelo controle de tráfego para obter as condções de operação pretenddas. O prmero aspecto decorre da análse teórca dos fatores envolvdos na operação do tráfego em cada tpo de elemento váro e da sgnfcação empírca do mpacto efetvo produzdo pela ntervenção sobre cada um destes fatores. Adconando-se a avalação dos custos e restrções envolvdos na aplcação de cada ntervenção, este aspecto obtém a defnção do quadro de possbldades de técncas abertas à operação do tráfego em cada elemento váro. O segundo aspecto decorre da dentfcação dos atrbutos que descrevem a operação vára adequada ou ótma. Como descrto na dscussão sobre as varáves de servço ou operação do tráfego, esta dentfcação corresponde ao reconhecmento das varáves que descrevem a qualdade da operação do tráfego para os usuáros da va e para a socedade como um todo, que desembocam na formulação de concetos como custo generalzado de vagem, custo socal do

3 3 transporte (e outros comumente aplcados na avalação de projetos em transportes), eventualmente reduzdos a algumas dmensões báscas. Uma técnca de controle de tráfego adequada devera manpular dretamente estes dos tpos de nformação em um procedmento destnado a obter as decsões a serem adotadas. Como afrmado anterormente, muto da pesqusa mas avançada neste campo está orentada para o desenvolvmento de técncas desta natureza. A complexdade desta tarefa cresce de forma dramátca quando se verfca que mutos elementos város relaconam-se entre s, tornando sua operação e as decsões de controle decorrentes nterdependentes, e que o sstema váro é um componente de sstemas de nível superor (o sstema de transportes e o sstema de atvdades socas) que nfluencam e condconam sua operação mas que também sofrem sua nfluênca e estabelecem um contexto mas geral em que os efetos fnas da sua operação podem ser melhor avalados. A complexdade da tarefa de controle do tráfego, consderando as relações entre elementos város e com outros níves dos sstemas de transportes, faz com a técnca atual trate nterações parcas e avale efetos dretos (como rede de semáforos e atraso no tráfego). A smplfcação desta tarefa é buscada percorrendo o camnho nverso: a decomposção de objetvos e sstemas de nível superor em objetvos e elementos de nível nferor, com perspcáca e arte. No estágo atual de evolução das técncas de controle de tráfego, o recurso a este tpo de estratéga é usual e fundamental para a obtenção de procedmentos váves. Por este motvo, a apresentação feta a segur normalmente analsará a operação de cada tpo de elemento váro separadamente, na maor parte das vezes gnorando sua nteração com outros elementos adjacentes ou crítcos do sstema váro correspondente (com exceção de poucos casos em que está nteração é reconhecdamente essencal e tem de ser consderada). Usualmente, uma dscussão mas ampla e completa sobre as varáves afetadas e os objetvos pretenddos também é evtada, propondo-se a análse de alguma varável partcular (como capacdade, atraso ou tempo de vagem) ou crtéros dretos de projeto (como níves de servço ou uso da capacdade) na busca das ntervenções adequadas ou ótmas em cada caso. Como é usual dzer, a smplfcação é uma vrtude e tudo deve ser tão smples quanto possível (mas não mas do que seja possível). Portanto, cumpre ao profssonal da Engenhara de Tráfego verfcar se as condções em que as técncas tradconas podem garantr resultados adequados estão satsfetas em cada análse. Caso contráro, deve buscar exercer o melhor da sua experênca acumulada ou da pesqusa mas avançada para contrbur para melhores resultados Controle de Tráfego em Fluxo Contínuo. A dscussão sobre a análse da capacdade e operação nos elementos város que operam em fluxo contínuo permtu estabelecer que a nteração entre os veículos na corrente de tráfego, para um dado elemento váro, é decorrente de fatores autônomos relaconados com o comportamento dos usuáros da va e de seus veículos. Esta nteração nterna à corrente de tráfego manfesta-se por dos efetos externos: - o congestonamento, sto é, a redução de velocdade méda do tráfego decorrente da dfculdade de manter a condção de tráfego desejada por cada usuáro, em função de restrções

4 4 decorrentes da ocorrênca de confltos com outros usuáros da va (cujas condções desejadas efetvas são dstntas), que crescem rapdamente com o aumento da densdade de tráfego (que pode ser medda em veículos por qulômetro de faxa); - a saturação, sto é, a formação de flas de veículos acumuladas em função da exstênca de restrções de capacdade em elementos crítcos do sstema váro (os gargalos de capacdade, sejam os estruturas ou os ncdentas), que geram a operação em condções de fluxo forçado (com baxas velocdades e redução da capacdade máxma de escoamento de veículos nos elementos crítcos, pela formação de fla). Prncípo Básco de Controle do Tráfego em Fluxo Contínuo: mpedr a formação de flas, e a perda de capacdade, que decorre do regme de operação saturada (secundaramente, reduzr o período de tempo em que o regme de operação saturada ocorre) para garantr a melhor operação. Por este motvo, o prncípo básco atrbuído ao controle de tráfego em sstemas város que operam em fluxo contínuo pode ser sntetzado na utlzação de técncas de controle de demanda/regulação de acesso e/ou de atendmento de ncdentes orentados para mpedr que as condções de operação cheguem ao regme saturado ou para reduzr o período no qual o regme de operação saturado predomna. É possível conceber prncípos mas conservatvos (como evtar a operação próxma da nstabldade de regme ou de stuações potencalmente pergosas para a segurança de trânsto) mas nem sempre é vável pratcar estes prncípos mas exgentes. A nstabldade de regme está relaconada com o reconhecmento do caráter aleatóro da capacdade e da demanda de tráfego e faz com que exsta uma probabldade crescente de car no regme de operação saturada ao escoar fluxos de tráfego maores. Portanto, evtar stuações em que exste uma probabldade baxa de car no regme de operação saturada (dgamos, 5% de chance) sgnfcara abdcar da possbldade de admtr o escoamento de fluxos maores, que ocorreram sem problemas na maor parte do tempo (no caso, 95% do tempo), eventualmente aumentando a retenção de veículos no sstema váro. O efeto de evtar stuações de rsco potencal de acdentes é smlar, embora neste caso a tolerânca tenha de ser reduzda em função dos danos eventualmente produzdos. Ambos os casos, apontam para a exstênca de um aspecto essencalmente probablístco envolvdo na defnção prátca da capacdade de tráfego, anda não claramente explctado. Os tpos de ntervenção usual para Controle do Tráfego em Fluxo Contínuo são: - os sstemas de controle de demanda (em geral de acesso); - os sstemas de controle/atendmento a ncdentes; (esgotadas as melhoras físcas). Os dos tpos de ntervenção usualmente mportantes, no caso dos sstemas que operam em fluxo contínuo, estão dentfcados na defnção de prncípo estabelecda acma: - os sstemas de controle de demanda (em geral de acesso) e - os sstemas de controle/atendmento a ncdentes. Estas ntervenções não excluem a possbldade de utlzar alterações físcas destnadas a aumentar a capacdade de tráfego ou a reduzr os confltos entre usuáros da va como estratégas de melhora em sstemas que operam em fluxo contínuo. No entanto, esgotadas estas alternatvas de alteração físca ou mesmo aplcadas em conjunto, as alternatvas de controle de tráfego podem buscar uma melhora adconal, normalmente com baxo custo. Exstem também, atualmente, estratégas expermentas de controle de tráfego que ncluem a regulação da demanda de tráfego na va prncpal antes dos gargalos de capacdade. A estratéga mas usual é o controle seletvo de velocdade (exbndo lmtes de velocdade varáves, através de Panés de Mensagem Varável), que busca reduzr a demanda que segue para o gargalo de capacdade pela

5 5 redução da capacdade na seção controlada. Em sstemas pedagados, estratégas de retenção de demanda nos postos de pedágo foram também testados no passado. Estas estratégas também são dscutdas brevemente a segur egulação de Demanda nos Acessos egulação de Demanda: - usualmente nos acessos (demanda que entra), através de semáforos nos ramas de acesso; estratéga de cclos curtos de até 20seg para 1 a 2 veículos por verde (Ir/Não Ir) ou de cclos médos de até 40seg (convenconal); também com ações físcas (redução de faxas ou fechamento de acessos); - ao longo da va: estratéga expermental, com lmtes de velocdade varáves em PMVs; antgo: retenção em postos de pedágo. Os sstemas de controle de acesso atuam através da regulação da demanda que entra e sa ao longo de uma va expressa ou sstema de vas expressas. A regulação de acesso (sto é, da demanda que entra) pode ser feta dretamente nos ramas de acesso, através de ntervenções físcas (como a redução do número de faxas ou até fechamento total em acessos seleconados) ou do uso de semáforos (snalzando cclos curtos de até 20 segundos com snalzação ntermtente, Ir/Não Ir, admtndo 1 a 2 veículos por verde, como usual nos Estados Undos, ou snalzando cclos médos de até 40 segundos, como pratcado na Europa ou Japão). Indretamente, a snalzação de ndcação (através de placas de orentação ou de panés de mensagens varáves) pode buscar atuar pela alteração das rotas dos usuáros. A regulação de fluxo ou velocdade ao longo da va prncpal é uma possbldade teórca anda não frmemente estabelecda na prátca (que va desde a lmtação da velocdade até a parada do tráfego em praças de pedágo ou outros locas convenentemente seleconados). A estratéga básca de controle através de lmtes de velocdade varável consdera que a capacdade de tráfego na seção controlada é reduzda se a velocdade lmtada é nferor à velocdade que corresponde à capacdade normal. Portanto, tera normalmente de aplcar lmtes de velocdade nferores a 80m/h e ter efetos reduzdos para valores superores a 60m/h (especalmente se ocorre o efeto de homogenezação do tráfego que, segundo alguns estudos, aumenta a capacdade da va quando a velocdade é mas unforme no tráfego). A redução da capacdade na seção controlada busca reter a demanda e reduzr o fluxo escoado, de forma a mpedr a saturação e a perda de capacdade no gargalo adante. Embora o prncípo básco de lmtar e/ou reduzr a demanda dreconada aos gargalos de capacdade do sstema consderado seja segudo de forma geral, exstem dferentes métodos de controle de tráfego possíves. Métodos de controle solado ou coordenado, programados a tempos fxos ou sob demanda, cada um destes podem ser aplcados com varações que consderam estratégas e/ou confgurações dstntas, como dscutdo adante Atendmento de Incdentes no Tráfego Atendmento a Incdentes: - sstemas de detecção de ncdentes (eventualmente remotos e/ou automatzados); - sstemas de comuncação e moblzação de atendmento; - sstemas de atendmento de ncdentes e remoção de obstruções ao tráfego; - sstemas de nformação ao usuáro e normalzação do tráfego. (Ação rápda exge pré-moblzação). Os sstemas de controle de ncdentes atuam através de sub-sstemas orentados à detecção dos ncdentes, moblzação do atendmento, remoção dos ncdentes, atendmento aos usuáros e normalzação do tráfego, agndo autonomamente ou de forma compartlhada com atvdades orentadas a outras funções do controle ou operação do tráfego. Também neste caso, a ação dreta dreconada para o rápdo atendmento e remoção (total ou pelo menos parcal) do ncdente que cause nterferênca relevante sobre as condções de tráfego pode ser combnada com a ação ndreta dreconada para reorentar a demanda de tráfego das rotas ou períodos afetados pelo ncdente para outras rotas ou períodos mas favoráves.

6 6 Embora exstam mutas ncatvas para emprego de novas tecnologas, em partcular para detecção de ncdentes (seja através de meos de montoração remota, como sstemas de Crcuto Fechado de TV, ou de recursos automação, como sstemas de processamento de vídeo em tempo real para detecção de ncdentes), a necessdade de ação rápda para evtar os problemas decorrentes de ncdentes mas graves (que produzem congestonamentos que se propagam rapdamente) em geral depende de um grau alto de pré-moblzação de recursos (vaturas, equpamentos de atendmento e remoção de veículos) e favorece tecnologas tradconas (como a cração de postos de atendmento de campo, com estaconamento de undades especas de atendmento ao longo da va, ou a utlzação de rondas em vaturas, provdas de recursos báscos de atendmento aos ncdentes), especalmente notando a dfculdade de moblzação após o ncdente. As mesmas característcas também lmtam a efcáca das ações de normalzação do tráfego, nclundo os meos mas efetvos de nformações aos usuáros da va (seja sstemas de nformação na va, com PMVs nformando rotas alternatvas e seus tempos de vagem, os sstemas de comuncação com veículos, va rádo ou telefona móvel). O conceto de ncdente de tráfego é amplo, podendo nclur qualquer ocorrênca eventual (nesperada e/ou excepconal) com efetos relevantes sobre a operação de tráfego. Neste conceto amplo, eventos programados e/ou ntempéres do clma (e seus efetos como obstruções na va) são ncdentes de tráfego e seram objeto de atenção dos sstemas de controle de ncdentes. Embora esta seja uma vsão claramente convenente, o entendmento mas restrto que mantém o foco em eventos nesperados e passíves de remoção (como quebra de veículos e acdentes de trânsto) é mas usual e destaca os ncdentes de maor mportânca cotdana. Incdentes são também rscos relevantes de acdentes, partcularmente quando as crcunstâncas do atendmento aos ncdentes são mas restrtas. (Ação rápda mas segura). O prncípo básco de mnmzar a nterferênca dos ncdentes sobre o tráfego (tanto em termos de tempo que ele ocupa a va quanto em termos de seu mpacto sobre a efcênca no escoamento do tráfego), tem de ser combnada com a manutenção de condções de segurança adequada para os envolvdos no ncdente, para a equpe de atendmento e remoção dos ncdentes e para os demas usuáros (potencalmente colocados em stuações de rsco nesperadas). ecursos dversos de detecção e atendmento dos ncdentes, humanos ou técncos, posconados ao longo da va ou em locas estratégcos, estaconados ou em movmento, podem confgurar sstemas de controle de ncdentes bem complexos e precsam ser claramente artculados para obter efcênca em curtos períodos de atuação Sstemas de Controle de Tráfego em Fluxo Contínuo Em ambos os tpos de ntervenção usuas, sto é, os sstemas de regulação/controle de acesso e os sstemas de controle/atendmento de ncdentes, o controle de tráfego pode ter estratégas váras, tanto mas complexas quanto mas nterdependente for o sstema váro a ser controlado. Dada a mportânca estrutural dos elementos város que operam em fluxo contínuo, estas ntervenções clamam por estratégas de controle mas globas e ntegradas, que desafam a capacdade efetva dos sstemas de controle de tráfego mas atuas. Uma concepção e análse mas esclarecda das dferentes estratégas de ntervenção não pode prescndr, em mutos casos, de uma vsão mas fundamental dos objetvos e restrções do controle de tráfego, em

7 7 termos globas. Nestes casos, crtéros de projeto mas smples ou ntermedáros devem ser avalados dante de uma lógca de controle mas ampla. Um exemplo medato é o referente à regulação da demanda de acesso. A vsão local smples podera ser formulada como a lmtação da demanda escoada nos ramas de acesso para um valor que evtara saturar o gargalo potencal de capacdade adante na va expressa (à jusante), com um grau de confabldade adequado. Embora cumpra o objetvo de preservar a fludez na va com controle de acesso, o mpacto desta ação de controle sobre a operação no ramal de acesso (e sobre seus usuáros) e as repercussões decorrentes sobre outros elementos város (em função das flas acumuladas nos ramas de acesso e da demanda desvada por rotas alternatvas) pode frequentemente representar uma operação por, em termos globas. Outro exemplo medato é o referente aos sstemas automatzados de montoração do tráfego (como os baseados em CFTV-Crcutos Fechados de Televsão ou detectores automátcos baseados em qualquer das dversas tecnologas exstentes). A efcáca restrta destes componentes em permtr a detecção e anda obter nformações requerdas (confáves) sobre a operação do tráfego (seja a demanda, a capacdade ou o servço) tem de ser combnada com a possbldade de dar uso efetvo aos dados observados. A obtenção da nformação em tempo real ou mesmo a redução do tempo detecção de ncdentes tem de ser ponderado pela prevsão do ganho fnal em termos de tempo de bloqueo da va ou de tempo de normalzação do tráfego, ponderando a margem de erro de detecção ou nformação, contra ou a favor da preservação da fludez e segurança. Objetvos mas fundamentas do controle de tráfego teram de ser formulados a partr da ponderação dos tempos de vagem dos dferentes usuáros (mnmzação dos tempos de vagem total ou médo) ou do atendmento efetvo das dferentes demandas exstentes em menor tempo (maxmzação do total de veículos ou de veículosqulômetro escoados nos pcos ou mnmzação do tempo de escoamento das demandas dos pcos), sem dexar de consderar os requstos de manutenção de condções adequadas de segurança. Em termos socas, outros custos teram de ser também ponderados (como a emssão de poluentes atmosfércos, a produção de ruído ou outras nterferêncas sobre as atvdades locas). As estratégas de controle global dscutdas adante adotarão estas vsões mas amplas. Portanto, cumpre ao Engenhero de Tráfego dentfcar a pertnênca e adequação de estratégas de controle mas ou menos smples, entre aquelas dscutdas a segur Métodos Báscos de egulação em Acessos Isolados. Como menconado anterormente, o controle de tráfego somente pode ser utlzado de forma solada quando os elementos város mportantes são bastante espaçados e o número de elementos é pequeno. O maor espaçamento entre elementos város permte aplcar técncas de controle de tráfego solado mesmo quando o número de elementos é sgnfcatvo, com uma perda de efcênca eventualmente acetável, especalmente quando alguns poucos elementos város tem mportânca domnante no sstema como um todo. Não exste experênca sufcente para fxar o espaçamento mínmo que justfca o controle solado mas é certamente da escala superor a qulômetros.

8 8 Para a regulação de tráfego em sstemas de controle de acessos para vas que operam em fluxo contínuo, os elementos crítcos para o controle de tráfego são aqueles localzados antes dos potencas gargalos de capacdade do sstema, cuja demanda pode ter de ser controlada para evtar que o sstema apresente sobre-demanda e opere em condções saturadas. Entre os elementos stuados antes dos gargalos potencas de capacdade, aqueles com maor demanda são naturalmente mas mportantes e normalmente teram a atenção prncpal (algumas peculardades, como a falta de capacdade de armazenamento de flas ou a artculação desfavorável com o sstema váro auxlar, podem alterar esta condção). As formas mas grosseras de regulação da demanda nos acessos controlados, como o bloqueo de faxas ou o fechamento total, não serão especfcamente dscutdos aqu, vsto que os prncípos envolvdos são os mesmos consderados nas formas mas sensíves. As formas mas avançadas de regulação da demanda, que consderam a possbldade de alterar as rotas e/ou períodos de vagens dos usuáros também não serão dscutdos (neste caso, técncas detalhadas ou mesmo prncípos de análse anda não têm reconhecmento amplo). egulação de demanda em um acesso solado (anteror ao elemento crítco, potencal gargalo da va): - problema básco: reter o tráfego de acesso para evtar sobre-demanda (operação saturada) no gargalo potencal da va; - dados báscos: capacdade no gargalo potencal (normal ou com ncdente); fluxo de tráfego à seção de controle; demanda de tráfego no ramal de acesso regulado pela seção de controle. Métodos de Controle de Acesso Isolado: - programado a tempos fxos (baseado em padrões hstórcos/típcos); - responsvo de laço aberto (detecção antes, sem realmentação); - responsvo de laço fechado (detecção depos, para realmentação). O problema básco consderado refere-se, portanto, à regulação da demanda em um acesso controlado por semáforos em um trecho anteror ao gargalo de capacdade potencal. Este semáforo não alterna a preferênca no uso da va mas apenas nterrompe perodcamente o fluxo no ramal de acesso (a va prncpal anda opera em fluxo contínuo e mantém a preferênca em relação ao fluxo de entrada vndo do acesso controlado). Pode-se também analsar de forma semelhante algumas stuações smlares que envolvem alguns poucos ramas adjacentes (um ou dos pares de ramas de acesso e alguns ramas de saída ntermedáro) anterores a uma mesma seção crítca (o gargalo potencal de capacdade). No caso básco, deve-se consderar métodos de controle com programação a tempos fxos ou responsvos e, neste segundo caso, pelo menos duas estratégas de controle alternatvas, com controle de laço aberto (sem realmentação) ou de laço fechado (com realmentação). As duas estratégas alternatvas de controle da programação sob demanda podem ser consderadas como estratégas de controle adaptatvo que mplementam o mesmo prncípo de mpedr a saturação da va utlzando dferentes seções para obtenção das meddas de tráfego coletadas para decdr o ajuste da temporzação dos semáforos utlzados na regulação de acesso. Em todos estes casos de controle local na regulação da demanda nos acessos controlados, pode-se partr de uma stuação em que a demanda no ramal de acesso Q fara com que houvesse sobre-demanda na seção crítca adante, dada sua capacdade fluxo de tráfego. C out de escoamento do Portanto, sendo Q n a demanda (em fluxo normal) na seção anteror à entrada do ramal de acesso, a condção menconada corresponde a ter Q + Q = Q > C (o que pode ser expresso em regular o fluxo n out out escoado do ramal de acesso para q C Q < Q ). Nas demas condções, a análse local não determna a necessdade de regulação da demanda e pode-se permtr q = Q (os métodos coordenados de regulação de demanda alteram esta conclusão ao out n

9 9 reconhecer que a demanda na seção anteror Q n é nfluencada pela contrbução de ramas anterores e estas, por sua vez, nfluencam a condção local). A programação com tempos fxos é uma aplcação dreta do conceto de capacdade em fluxo descontínuo, pos a regulação da demanda nos acessos controlados é feta mpondo uma restrção de capacdade no ramal de acesso de modo que q = C = ϕ.s C out Qn. Em geral, é possível seleconar dversas combnações de tempos de verde e g l de cclo para satsfazer esta condção de projeto. Sendo ϕ = t (ou g + I l a ϕ = se for utlzado um ntervalo de amarelo a t c adota-se g C Q out n l +. t c ( S S é o fluxo de saturação no c I ), escoamento das flas formadas no ramal de acesso e t c é o tempo de cclo do semáforo). Dmensonamento do Semáforo de Controle de Acesso Isolado: - cclo médo (20a40seg): q g = l +.t c I a S (em geral, usa-se o amarelo); - cclo curto (1a2veículos/cclo) N I N I t c = e g = l + Ia q S (em geral, não usa o amarelo). A estratéga mas usual é lmtar o fluxo escoado em cada período de verde a uns poucos veículos de forma a facltar a sua ncorporação à corrente de tráfego prncpal. Esta estratéga de uso de tempos de verdes curtos (chamada de Ir/Não Ir) selecona o número de veículos lberados N I (em geral 1 ou 2 veículos) e a capacdade é N I C =. t c Neste caso, pode-se snalzar o número de veículos admtdos em cada período de verde e até dspensar o uso do ntervalo de amarelo. Tem-se Cout Qn então t c, usualmente lmtado a valores entre 20 e 40 N segundos, e amarelo). I N g + I I = l ( g + a S S N = l I, com ntervalo de Em ambos os casos, o dmensonamento decorre da escolha do nível de regulação de demanda no acesso controlado, defndo por q C Q, tendo-se então: (ou ou g out n q g + = l. t C (7.1) S q.t I = l + c a usando amarelo) com 20a40 S N t c = segundos, I t c = (7.2) q com N I = 1ou 2 veículos (e amarelo) apenas se q q mín N g + N = l, usando I I = l ou g + Ia S S q q (em geral, neste caso I a = 0, máx N Im ín N Im áx = 180v / h e q máx = = 640v / h por faxa). t t mín = cmáx cmín Naturalmente, a regulação da demanda nos acessos controlados mplca na necessdade de acomodar as flas de sobre-demanda nos ramas de acesso ou nas vas auxlares adjacentes.

10 10 Exemplo: Q = 500 v h, S v = 1800 h, Q v v n = 5200 h,c out = 5500 h, e 1 T P = h, tendo-se C out Qn < Q. 2 Para q v 300 h tem-se 300 t c = 40s e g =.40 = 6s ou t c = = 12s e g =.12 = 2s (admtndo l = Ia, m = 1faxa). A extensão da fla acumulada em 1 T P = h, adotando 2 l m v 8m, V 50 h, é ( ). 1 n 2 = = 109v(870m) , A extensão das flas acumuladas depende do número de faxas no ramal de acesso. Se o período de sobre-demanda potencal (o pco local) tem duração T P, a estmatva ncal da fla acumulada ao fnal do pco é ~ ( ) ( Q C ).T P n = Q C. T P ou n = com a correção Q l v 1. m V n devda à dmensão físca da fla, tendo-se z =. l v como extensão m da fla (onde m é o número de faxas no ramal, l 6a8 v m é a extensão méda ocupada por veículo na fla e V é a velocdade de chegada do tráfego na fla). A forma como a sobre-demanda será elmnada também nfluenca a extensão máxma atngda pelas flas, como dscutdo anterormente, mas este efeto é em geral desprezível. Estas flas podem ser excessvas e gerar nterferêncas nadmssíves com os elementos város adjacentes. Neste caso, exste uma restrção mínma para o fluxo a ser escoado no ramal de acesso, em vsta das flas máxmas admtdas. Então, a elmnação do período de saturação não pode ser obtdo apenas com a regulação da demanda no acesso controlado consderado. Portanto, os ganhos obtdos serão reduzdos e a necessdade de controlar acessos anterores (ou de melhorar a capacdade do gargalo potencal) cresce. A capacdade de escoamento na seção crítca pode ser também ser estabelecda segundo dferentes crtéros, a partr dos valores prátcos usuas ou de valores conservatvos (que consderam a eventual saturação da va quando a demanda aproxma-se de 90% a 95% da capacdade usual). Os valores conservatvos mplcam, naturalmente, em condções de dmensonamento mas dfíces e, eventualmente, em atrasos desnecessáros para os usuáros que estão sendo servdos nos ramas de acesso controlados. A aplcação trval destes concetos e técncas é lustrada em um exercíco proposto ao fnal deste tem. Antes dsso, será dscutdo como os mesmos concetos estão envolvdos nos métodos de programação responsvos locas (ou solados), que são baseados em meddas das varáves de tráfego obtdas de detectores veculares. Hstorcamente, as prmeras estratégas de controle responsvo utlzaram a medção do fluxo de tráfego Qˆ n na seção anteror à entrada do ramal de acesso para ajustar contnuamente os tempos de verde no semáforo que executa a regulação da demanda no acesso controlado, de forma a mpedr a geração de sobre-demanda. O smples exame das expressões formuladas acma revela que esta medção fornece a varável fundamental de entrada para temporzação, pelo menos em stuações de tráfego normas (em que a capacdade de escoamento na seção crítca correspondente ao gargalo potencal mantém-se próxma do valor usual C out ). Como esta estratéga controla através de medção uma varável fundamental de entrada do processo, sua adequação repousa na pressuposção de que as demas relações e nformações permanecem váldas e permtem obter uma temporzação adequada. Esta é, portanto, uma estratéga de controle aberto (open-loop control) ou para frente (forward control).

11 11 Esta estratéga não envolve nenhum conceto teórco adconal, embora tenha de tratar uma sére de aspectos prátcos fundamentas. Por exemplo, uma nova medção de demanda pode ser obtda a cada novo cclo de controle (usualmente correspondente a um ou mas tempos de cclos) ou pode-se atualzar a medção de demanda corrente como uma combnação da medção corrente anteror e a nova medção obtda dos detectores (o que corresponde aos esquemas usuas de méda móvel, utlzados para amortecer as osclações aleatóras eventualmente presentes nas medções em curtos períodos de tempo). Da mesma forma, a obtenção de medção a partr de um detector para todas as faxas, de um detector por faxa, de lnhas sucessvas de detectores ou de dsposções de detectores duplcados (ntercalados ou em sequênca), combnados com o uso de algortmos robustos para uso de dados redundantes (fornecdas pelas lnhas sucessvas de detectores) ou defetuosos (decorrentes de detectores em mau funconamento), são recursos mportantes para mplementar os prncípos prevamente dscutdos em tempo real. A forma de tratamento dos dados sobre detectores também é varada. Normalmente, detectores smples permtem obter contagens veculares e calcular fluxos de tráfego escoados sobre o detector. Não é possível detectar dretamente, portanto, a operação em fluxo normal ou forçado sem nformação adconal. Este dado adconal pode ser provdo por estmatvas de velocdade (pouco precsas em detectores smples) ou da ocupânca dos detectores (defnda como a porcentagem do tempo em que a seção do detector está ocupada por veículos, que é uma medda ndreta da densdade do tráfego). Na estratéga de controle de laço aberto (para frente), o Controle de Acesso esponsvo Isolado utlza a mesma formulação do controle programado com tempos fxos, usando detectores para medr o fluxo entrante Q n (assume-se conhecda a capacdade C out ). No entanto, a estratéga de controle com laço fechado (para trás) é em geral mas adequada por ntroduzr um mecansmo de realmentação que montoram dretamente o rsco de saturação do gargalo de capacdade (tendo de agr com rápdas ajustes, numa escala menor que 15s a 60s, para corrgr as regras de operação a tempo de evtar a saturação), sendo robusta a mudanças de capacdade que não afetem o parâmetro de controle ω o*. Detectores adconas podem ser localzados no ramal de acesso controlado, seja na lnha de retenção ou adante dela (para verfcar o escoamento do fluxo pretenddo q, seja no fnal da extensão do ramal para detectar o crescmento preocupante das flas acumuladas (o que deve determnar uma alteração da lógca de regulação da demanda para evtar repercussões em outros elementos város). Outros detectores na seção após a entrada do ramal de acesso (onde é possível medr q out ) ou em ramas de entrada adjacentes podem ser também usados, formulando lógcas de controle mas complexas a partr do mesmo prncípo. Mas recentemente, as estratégas de controle responsvo evoluíram para esquemas baseados nas varáves de saída do processo, como é o caso da condção de fluxo (normal ou forçado) na seção após a entrada do ramal de acesso. Técncas de controle que montoram varáves de saída são convenconalmente chamadas de estratégas com realmentação (feedbac control). A condção de fluxo pode ser melhor medda através da ocupânca ω (por faxa ou méda por faxa) do que pelo fluxo correspondente out q out, estabelecendo-se emprcamente o valor crítco ω crít que corresponde ao lmar da transção entre o regme com fluxo normal para o regme com fluxo forçado. O prncípo persegudo pela estratéga de controle é verfcado dretamente através da medção da varável de saída, sem depende de suposções quasquer. Portanto, esta é uma estratéga de controle fechado (closed-loop control) ou para trás (bacward control). Embora esta seja uma vantagem decsva, novamente o exame das expressões formuladas acma é sufcente para mostrar que a nformação coletada permte verfcar o prncípo persegudo mas não

12 12 permte determnar a temporzação necessára para corrgr o curso de ação do controle em uso. Por este motvo, regras adaptatvas (preferencalmente valdadas em condções empírcas típcas) tem de ser concebdas para defnr uma estratéga de controle completa. Um exemplo usual é a regra de controle utlzada pelo ALINEA, em que o fluxo regulado em cada cclo de controle é ajustado por q [ ] = q [ 1] + γ.( ωo* ωout [ ] ), onde normalmente ω o* = ωcrít e γ 70v / h é um parâmetro determnado emprcamente para determnar a rapdez de ajuste na regulação da demanda. Esta lógca básca tem de ser complementada e adaptada para tratar os dversos aspectos prátcos prevamente menconados, como a restrção de acumulação de flas nos ramas de acesso (quando exstem detectores capazes de dentfcá-la). Deve-se observar que a lógca também é aplcável em stuações com ncdentes que determnem a redução da capacdade de escoamento da demanda no gargalo potencal. No entanto, o lmar entre a operação em fluxo normal e em fluxo forçado pode ser alterado pelos mesmos fatores que determnam a capacdade reduzda (como o bloqueo de faxas). Por este motvo, deve-se defnr a forma de controle de uma forma sensível aos ncdentes usuas e pode-se esperar, mesmo com cudados especas, uma redução na efcáca do controle.

13 13 EXECÍCIO POPOSTO: Controle de Demanda em Acessos de Vas Expressas Consdere que o ramal de acesso mostrado ao lado deve ser controlado por um semáforo para evtar a saturação do gargalo de capacdade adante. a) Qual a programação adequada, utlzado um semáforo de cclo rápdo (Ir/Não Ir) com 2 veículos lberados com verde de 8s por cclo semafórco? b) Qual deve ser o verde no semáforo do controle de acesso para um tempo de cclo de 40s se o tempo morto é de 3s? c) Qual a fla no ramal ao fnal de mea-hora, com ou sem regulação de acesso, admtndo preferênca da va prncpal? d) Qual a fla na va prncpal ao fnal de mea-hora sem regulação de acesso? Como controlar a demanda também na va prncpal? (Admta 1 faxa no acesso e s = 1800v / h /faxa). SOLUÇÃO DO EXECÍCIO: Controle de Demanda em Acessos de Vas Expressas a) Segundo a polítca usual de controle de acesso, deve-se ter q r Cout q nt, portanto: q r v. h Como o cclo semafórco permte passar 2 veículos em cada cclo, com g r = 8 s, os 300 veículos passarão em 150 cclos e ter-se-á: t = 3600 = q r c 24 s com gr = 8 s. Note que, consderando a fórmula g 150 S t r = c +l, mplctamente 300 está sendo admtdo que l = 8 = ,0s (tempo morto) em cada cclo. b) Com t c = 40 s, o tempo de verde do semáforo é calculado por g 1000 g r = , ou seja, g 25s 1800 = r (embora usualmente seja utlzado um amarelo de 3 a 4s). r q r = S t c +l e, portanto, tem-se: 1800 Note que neste caso, ter-se-a ( 25 3) = 11 v, sto é, passaram cerca de 11 veículos em cada cclo, um 3600 cclo pelotão que exgra condções de especas de ncorporação ao fluxo da va expressa ou exgra uma faxa de entrada lvre (alternatvamente pode-se dmnur t c ). c) O ramal de acesso opera de forma ntermtente a partr de uma fla contínua e crescente, dado que sua demanda é maor do que a capacdade proporconada ( C < Q ) na ½ hora de pco. A estmatva mas smples é ( ) n n Q C T = +, ou seja, tem-se: ( ) f r r p r r n f = ,5 = 100 veículos ou 600 metros. Dado que o ramal tem apenas 1 faxa, havera nterferênca com a ntersecção na entrada do ramal, vsto que sua extensão é de 200 m! Portanto, sera convenente usar 2 faxas na aproxmação do semáforo, antes da retenção (que pode manter 1 faxa) e eventualmente adconar uma faxa de conversão para o ramal na psta auxlar. O ponto mportante é que a fla ocorrera sem o semáforo. A saturação reduzra o fluxo escoado no gargalo de capacdade para cerca de 4950v/h (redução de 5% a 15%, entre 5225 a 4675v/h). Portanto, o fluxo escoado na ramal de acesso, com respeto à prordade da va prncpal (onde Q=5200v/h) sera anda maor. Com saturação, usualmente a regra legal de preferênca não é observada (pela mpacênca dos motorstas em fla) e um esquema de preferênca alternada na faxa adjacente ao ramal de entrada é uma aproxmação razoável para o comportamento real (sto tornara a fla no ramal estaconára, num valor ndefndo, e reduzra o fluxo na va prncpal para 4350v/h). d) Admtndo as observações anterores e a estmatva mas smples, tem-se uma retenção de 425veículos na va prncpal. Não há uma forma usual de controle de demanda nas vas prncpas mas a proposta mas estudada é restrngr a capacdade usando lmtes de velocdade restrtos. No caso, se apenas a va expressa fosse controlada (o ramal de acesso sera lvre), a capacdade na va expressa tera de ser reduzda para 5000v/h e a fla acumulada em mea-hora, com a estmatva smples, sera de 250veículos (menor que a fla sem regulação de acesso). Os resultados acma podem ter a precsão melhorada mas o prncpal ponto é conclur que, na presença do fenômeno das duas capacdades, a regulação de acesso é potencalmente melhor para todos os usuáros da va. r

14 Métodos Coordenados de egulação de Acesso. Em sstemas expressos mas complexos, o controle solado com a regulação da demanda em um acesso controlado torna-se rapdamente nefcaz. Especalmente em sstemas mas saturados, a defcênca de capacdade no prncpal gargalo potencal dfclmente pode ser elmnada controlando a demanda em um únco ramal de acesso. Por este motvo, estratégas de regulação de demanda que coordenam as decsões referentes aos dversos ramas de acesso do sstema, consderando as característcas de cada trecho e a posção relatva dos ramas de egresso ntermedáros, tornam-se passos de evolução natural. Como no caso dos métodos de controle local, os métodos coordenados podem ser programados a tempos fxos (com base nos dados hstórcos de demanda e capacdade, consderando sua varação usual entre dferentes tpos de períodos e de da) ou sob demanda (utlzando a nformação obtda de detectores veculares). Os métodos de regulação da demanda nos acessos controlados também são os mas usuas, embora novamente possam ser combnados com a dssemnação de nformações para alterar a escolha de rotas ou períodos de vagens dos usuáros (através de comuncação por rádo ou snalzação com PMVpanés de mensagem varáves) e com o controle de fluxo na va (também aqu a técnca menos desenvolvda, normalmente mplementada através do controle de velocdade usando PMVs). A dscussão feta a segur tratará, brevemente, apenas das técncas de programação a tempos fxos para coordenação na regulação de demanda em acessos controlados. Os prncípos dscutdos também são consderados no controle responsvo, nas suas dversas estratégas. O prncípo básco persegudo pela regulação da demanda nos acessos controlados nas estratégas coordenadas é o mesmo das estratégas locas: mpedr que a sobre-demanda ocorra nos gargalos potencas de capacdade da va (mpedndo, desta forma, a perda de efcênca decorrente da operação saturada na va). Toda a dscussão feta no tem anteror é, portanto, pertnente às técncas coordenadas, nclundo o entendmento das lmtações das estratégas locas (cuja vabldade depende da possbldade de acumular as flas retdas para lmtar o fluxo na saída do ramal de acesso) e a nteração entre acessos adjacentes (dado que o fluxo admtdo em um acesso controlado anteror é um determnante fundamental do fluxo que chega pela va prncpal antes da seção de entrada do acesso segunte e, portanto, da vabldade da sua regulação de demanda). A lógca orentadora do controle de tráfego tem, entretanto, de ser mas compreensva. No caso de controle solado, o fluxo pré-exstente na va prncpal é normalmente muto superor à demanda no ramal de acesso e uma lógca que subordna o atendmento à demanda no ramal de acesso totalmente à possbldade resdual de acomodação no gargalo

15 15 potencal de capacdade adante na va é totalmente defensável (desde que esta ação seja vável). No caso de consderar toda a va, normalmente operada com uma ou mas dezenas de ramas de acesso, a demanda dos acessos controlados (nfluencada pela regulação da demanda) normalmente supera a demanda ncal da va prncpal. Além dsso, a nterdependênca entre as condções de operação entre os ramas de acesso controlados torna mpossível adotar uma lógca de subordnação smples, exceto quando uns poucos ramas de acesso e gargalos potencas coexstem bastante espaçados (e quase ndependentes). O prmero passo para a formulação de um método de controle coordenado compreensvo é a representação da demanda de tráfego através de suas orgens e destnos no sstema expresso. As entradas são a seção ncal da va prncpal ( = 0) e cada ramal de acesso exstente ( = 1,2,...N A ). As saídas são cada ramal de egresso exstente j = 1,2,...N E ou a seção fnal da va prncpal ( j = 0 ). As demandas são, portanto, representadas por fluxos Q j (que chegam a va na seção e dexam a va na seção j). Consderando a confguração da va, a rota percorrda entre a entrada e a saída j permte dentfcar os trechos de va utlzados no percurso (representado por uma varável δ 1 se o trecho é usado e 0 em caso contráro). j = A matrz das orgens e destnos dos deslocamentos é normalmente descrta pela proporção p j/ das vagens que chegam pela entrada Q e dreconam-se ao destno j, tendo-se então também que j j/ Q = Q. p. Admte-se q = p. q se a regulação da demanda decdr escoar um fluxo de tráfego q dferente da demanda de tráfego no ramal de acesso. Neste caso, acumulam-se flas n = ( Q q )T., durante o período T, no ramal de acesso consderado. Consderando que as decsões de controle determnam dretamente o fluxo nos ramas de acesso q (através da temporzação correspondente g, t c j j/ ), a demanda de tráfego em cada trecho do j j/. j sstema expresso pode ser obtda como Q = q.p δ e deve ser menor que a sua capacdade C, se for desejado evtar a ocorrênca de sobre-demanda. Esta expressão pressupõe que a demanda de tráfego será escoada em todos os trechos ntermedáros (sto é, que q = Q C ) e ncorpora a relação entre a demanda em trechos adjacentes, com trechos e +1 ou trechos e +1, mplctamente. Q + = Q + q se a entrada localza-se entre os 1 1 Q + = Q q se a saída j localza-se entre os j Em resumo, estas relações podem ser expressas nas restrções q j.p j/. δj C que consderam todos os trechos como gargalos de capacdade potencas. Naturalmente, com as decsões mantdas durante todo o período de controle T, deve-se ter q Q mas esta restrção não precsa normalmente ser consderada se a estratéga de controle buscar o melhor atendmento da demanda, como será dscutdo a segur. Outras restrções podem ser consderadas como

16 16 mín máx fluxos mínmos q q e/ou flas máxmas n n (gnorando flas ncas). Deve-se notar que, embora possam ser formuladas de forma trval, estas restrções podem novamente lmtar a vabldade do controle (como no caso das estratégas locas). Note que esta formulação consdera que a demanda de tráfego e a estrutura da orgem e destnos dos deslocamentos é unforme ao longo do período de controle T e é ndependente das decsões de controle na regulação da demanda. Estas são as prncpas smplfcações admtdas aqu, a serem elmnadas para formular estratégas de controle mas avançadas, que permtem varar as decsões ao longo dos sub-períodos de controle. Neste caso, a varação das flas ao longo do período tem de ser consderadas (sua formação e dsspação) e é mas usual ter formulações em termos de volume de tráfego (ao nvés de fluxo de tráfego). A formulação de uma estratéga de controle é completada pela defnção de um objetvo capaz de dentfcar as decsões a serem tomadas em cada ramal de acesso controlado. Formulações de otmzação são cada vez mas comuns e acessíves, dada a larga dsponbldade atual de softwares de otmzação (tanto na programação a tempos fxos como sob demanda). Neste caso, as funções objetvo mas usuas são relaconadas com a maxmzação do tráfego escoado no período de controle, meddo em termos de veículos ou de veículos-qulômetro, e estão ndretamente relaconadas com meddas de servço de nteresse para os usuáros (que seram utlzadas em funções objetvo mas dretas, como a mnmzação dos tempos de vagem ou dos atrasos nos acessos expermentados pelos usuáros). Estas funções objetvo podem normalmente ser expressas dretamente a partr dos fluxos nos acessos ou, mas dretamente, dos fluxos nos trechos. Por exemplo, pode-se exprmr a maxmzação do fluxo escoado como máx q ou máx q. l (onde l é a extensão do trecho ). Note que o fluxo escoado é a parcela complementar da demanda de tráfego em relação às flas retdas, que por sua vez estão relaconadas com os atrasos nos acessos. No entanto, formulações mas avançadas podem preferr funções objetvo mas dretamente relaconadas com as meddas de servço de nteresse para os usuáros, ntroduzndo pouca dfculdade adconal em face dos recursos computaconas atuas. No caso de regulação da demanda de acesso em sstemas expressos mas smples, a nformação sobre a matrz de orgem e destno dos deslocamentos pode ser dspensada e substtuída por um dado mas dreto: para cada ramal de acesso, deve-se determnar a proporção da demanda β que permanece na va prncpal em cada um dos trechos sucessvos adante do ramal de entrada (uma nformação que se altera após cada ramal de egresso e contém mplícta a estrutura da orgem e destno das vagens vndas de cada acesso). Além de métodos de otmzação como o apresentado até aqu, exstem dversas formulações heurístcas aproxmadas, mas todas normalmente têm de ser resolvdos com a utlzação de ferramentas computaconas, especalmente para programação sob demanda. Por exemplo, tomando a formulação mas smples, as varáves de decsão q seram obtdas de:

17 17 máx com q q. β = C q. β (obtendo-se os tempos de verde por expressões anterores). q g =l +. t c ou outra das S A utlzação de ferramentas computaconas faz com que a aplcação para o controle responsvo, em sstemas em tempo real, seja uma extensão razoavelmente dreta dos métodos de programação a tempos fxos, smplesmente substtundo as nformações obtdas dos perfs hstórcos por dados coletados dos detectores veculares em períodos relevantes. Por exemplo, um dos sstemas mas famosos (o de Hanshn, Japão) utlza uma formulação smlar à apresentada anterormente aplcada a cada 5 mnutos (crtéros partculares são adotados para atualzação das medções e para tratar restrções de flas máxmas crítcas). EXECÍCIO POPOSTO: Controle Coordenado de Demanda em Vas Expressas Consdere o segmento de va expressa esquematzado abaxo, que apresenta problemas de congestonamento no pco, e os dados a segur apresentados: Trechos da va expressa: capacdade (v/h) n de faxas extensão (m) 0,50 0,60 0,47 0,60 0,15 1,46 0,92 0,66 0,62 0,38 0,27 0,40 0,22 0,80 0, Capacdade (v/h) n de faxas Extensão (m) 0,58 0,70 0,45 1,16 0,34 0,20 0,45 0,45 0,24 1,43 0,67 0,71 0,25 0,36 0,78 Matrz Orgem-Destno: on\off Qr Utlzando as formulações smplfcadas, como a usada em Hanshn/Japão, determnar: a) as possíves alternatvas que poderam ser adotadas para determnar os fluxos de acesso admssíves; b) os valores recomendados para os fluxos de acesso para os dados de demanda no período de pco.

18 18 SOLUÇÃO DO EXECÍCIO: Controle Coordenado de Demanda em Vas Expressas A formulação de Hanshn (Japão) utlza uma programação lnear em tempo real com o auxílo de detetores. O fluxo na va é meddo de cnco em cnco mnutos e esses dados analzados servrão posterormente de base para se determnar o volume de veículos que rão ter acesso a va nos ramas. O parâmetro β ndca a proporção do fluxo de um trecho da va que prossegue até um outro trecho. O fator β é calculado através da dvsão da soma da quantdade de veículos meddos nos trechos até dvddo pelo volume total meddo entre os trechos. É este parâmetro que servrá de base para se determnar o volume que poderá entrar na va expressa nos ramas de acesso. O prncípo básco é o de maxmzar o volume processado (Hanshn/Japão) em veículos ou veículo.qulômetros: max{ X } X α. com α = 1 (volume de tráfego) ou α = l (veículo-m) onde X = q A,. T é o volume correspondente ao fluxo determnado na lgação de acesso no período T sujeto às restrções dos gargalos de tráfego, sto é, os volumes processados nos ramas dmnuem à medda que os gargalos vão surgndo. β0. X0 + β. X Z para cada segmento em que X0 = q0. T é o volume correspondente ao fluxo que entra no níco da va expressa, β é a proporção do fluxo de (nclusve =0) que prossegue até o segmento e Z = C. T é o volume que pode ser processado no segmento (dada sua capacdade). Exste anda uma outra solução que sera a de mnmzar os atrasos gerados pelas flas nos ramas. estrções relaconadas com as demandas e flas nos acessos: 0 X n + Y e n = n + Y X nmax, em que n, n são a fla na lgação de acesso no níco e fnal do período (gual à fla restante ao fnal do período anteror), n max, é a fla máxma que pode ser armazenada no acesso e Y = Q. T é o volume correspondente à demanda no acesso (suposta dada). Na resolução do problema é mportante levar em consderação algumas restrções como por exemplo evtar que as flas geradas nos ramas ultrapassem a sua própra extensão, para se evtar que elas atrapalhem o fluxo da va. Exemplo de cálculo de ß: ß 1 3 = 1809 ou ß 1 3 =0,89 Note anda que, para mplementar cada uma das opções de controle, deveram ser especfcados os valores de fluxo mínmo e de fla máxma em cada ramal de acesso e de fluxo máxmo em cada ramal de acesso ou egresso. A segur, foram assumdos valores genércos para estas varáves e foram determnadas as estratégas de controle correspondente à maxmzação do volume de tráfego escoado, que é a soma dos fluxos de entrada (qr) nos ramas de acesso do trecho (o fluxo ncal está ncluído). ramal qr Qr qmn qmax n nf nmax atraso , , , , , , , , , , , ,00 fluxo v-m Nf 287 Atraso 14,22 Neste caso o crtéro utlzado corresponde ao de mnmzar as flas nos ramas de acesso (a dferença entre as chegadas e saídas nos ramas). Dferentes objetvos podem ser formulados e avalados comparatvamente.

19 Controle de Tráfego em Fluxo Descontínuo. As nterseções são os elementos crítcos de vas que operam em Fluxo Descontínuo, devendo-se: - seleconar o tpo de controle de tráfego mas adequado a cada nterseção; - seleconar o tpo de confguração e snalzação mas adequada (no caso de nterseções semaforzadas, a decsão nclu o plano semafórco e seu modo de operação, além de permtr sua ntegração ao controle de uma rede de semáforos montorado de forma centralzada ou dstrbuída). A seleção da forma adequada para o controle, confguração e snalzação das nterseções deve consderar: - o estabelecmento de prordade entre as correntes de tráfego confltantes; - a separação de confltos smultâneos no espaço (permtndo manobras em etapas para vencer confltos múltplos); - a separação de confltos smultâneos no tempo (defnndo estágos de operação da nterseção de semáforos); - a probção local de movmentos confltuosos (provendo uma rota alternatva para os usuáros). (Em casos complexos, combnadas). O prmero passo da ntervenção sobre as regras geras de crculação nas nterseções é, em geral, a mplantação da snalzação de prordade. A snalzação de prordade em nterseções é, em geral, satsfatóra se: - exste um vetor de deslocamento consstentemente mas mportante; - a operação dos movmentos secundáros tem condções acetáves; - exstem condções seguras para os dferentes tpos de usuáro (em partcular, de ntervsbldade). A dscussão sobre a análse da capacdade e operação nos elementos város que operam em fluxo descontínuo permte verfcar que as nterseções são os pontos crítcos da sua operação e que a combnação de dos aspectos dstntos tem de ser consderada: - a seleção do tpo de controle de tráfego a ser adotado nas nterseções do sstema váro em análse (especalmente a escolha entre snalzação de preferênca e snalzação semafórca), de forma a atender adequadamente a todos os usuáros da va; - a seleção da confguração e snalzação mas adequada para o atendmento às demandas exstentes e, no caso da utlzação de semáforos, a defnção dos planos e programas de operação semafórcos adequados a cada período do da; o controle semafórco comporta anda a seleção do modo de operação (programação a tempos fxos ou controle responsvo e, neste segundo caso, o controle atuado pelo tráfego, o controle adaptatvo e os sstemas de controle em tempo real). O aspecto crítco da operação nas nterseções decorre do fato de que os confltos entre correntes de tráfego dstntas concentram-se nestes pontos do sstema váro. A acomodação (ou não) destes confltos em uma nterseção deve utlzar uma das estratégas seguntes: - estabelecmento de prordade para entre as correntes de tráfego confltantes (usualmente a mas mportante, em função do volume de tráfego, exceto quando há crtéros peculares); - a separação de confltos smultâneos no espaço (em posções sucessvas e/ou em vas que cruzam em níves dferentes), de forma que confltos reduzdos ocorram em posção separada e permtam realzar as manobras em etapas; - a separação dos confltos smultâneos no tempo, de forma que alguns movmentos sejam temporaramente bloqueados para permtr a operação dos demas; - a probção local de movmentos confltuosos (que são atenddos por rotas alternatvas que usam a mesma nterseção ou outras nterseções e/ou vas adjacentes). Estas estratégas podem ser aplcadas ndvdualmente, como sugere a dscussão a segur, ou de forma combnada, como exge o tratamento dos casos mas complexos. Como a regra geral de preferênca na crculação (na ausênca de snalzação) nterrompe todas as correntes de tráfego, a resolução destes confltos nca-se pela snalzação de preferênca ou prordade no uso da va, que é a forma mas adequada de operação quando: - exste um vetor de deslocamento consstentemente mas mportante (consderando as dferentes condções operaconas que ocorrem ao longo do da), que receberá a preferênca estabelecda pela snalzação e operará em fluxo contínuo; - a operação dos movmentos secundáros (não prortáros) poderá ocorrer com condções de desempenho acetável, apesar de descontínuos (em função da necessdade de ceder a preferênca para os movmentos preferencas ou prortáros); - exstem condções de segurança adequadas para que as regras de preferênca e as demas formas de nteração entre os usuáros da va sejam percebdas e avaladas (em partcular, as condções de ntervsbldade permtem decsões seguras sobre o rsco de manobra para os dferentes tpos de usuáro)

20 20 A mplantação da snalzação semafórca é um recurso dsponível para utlzação quando alguma destas condções não ocorre e prefere-se aplcar uma estratéga de mnoração dos confltos pela sua separação no tempo. A estratéga de semaforzação consste na defnção de alternar ao longo do tempo as regras de preferênca no uso da va de manera a atender todas as demandas exstentes na nterseção. Em cada período de operação semafórca, os movmentos podem ser bloqueados ou autorzados e, neste segundo caso, podem ser protegdos (sto é, preferencas) ou apenas permtdos (sto é, secundáros). Cada período de tempo na operação semafórca em que o conjunto de movmentos autorzados e bloqueados, protegdos e permtdos, é o mesmo consttu um Estágo Semafórco e terá uma duração correspondente ao tempo de verde necessáro para sua operação. Entre os tempos de verde de estágos sucessvos, exstem os ntervalos de entreverdes, consttuídos pelo ntervalo de amarelo e pelo ntervalo de vermelho de segurança (ou vermelho total/geral, como é eventualmente chamado), cuja função é permtr a transção segura para os movmentos que param e para os confltos entre os que param e ncam a operação entre os estágos sucessvos. Normalmente, todos os movmentos terão de ser bloqueados em algum estágo (a menos que não exstam outros movmentos com confltos relevantes com um dado movmento) e terão operação descontínua (nclundo eventuas bloqueos causados por movmentos preferencas). Por este motvo, em geral pode-se consderar que a operação com snalzação de prordade deve ser mantda sempre que possível, para preservar de nterrupções as correntes de tráfego preferencas em uma dada nterseção. Para sso, abrndo-se mão da estratéga de separação dos confltos no tempo representada pela semaforzação, a estratéga de separação dos confltos no espaço e a opção de probção local passam a ser as alternatvas possíves. A probção local de movmentos é em geral uma ação de efetos dúbos. Normalmente, as manobras probdas alteram a forma de realzação dos deslocamentos. aramente, as vagens mudam de orgem e/ou destno, sofrem outras alterações ou são mesmo suprmdas. Na hpótese usual de alteração da forma de realzação dos deslocamentos, normalmente uma nova rota é escolhda, percorrendo o mesmo local com a realzação de outros movmentos ou utlzando vas paralelas (e dexando o local). Não raramente, uma manobra probda tem de realzar dos movmentos complementares, quando permanece no mesmo local, para atender sua necessdade de deslocamento, e pode ter de passar pela nterseção mas de uma vez (aumentando a demanda de tráfego total na nterseção). O segundo passo da ntervenção sobre a crculação nas nterseções é, em geral, a melhora da confguração (canalzação de tráfego). A geometra e o controle de tráfego pode dar sobrevda à snalzação de prordade com pequenas ntervenções mas, eventualmente, pode também justfcar ntervenções maores ou tratamentos complementares de crculação (vas de mão únca, bnáros em sentdos opostos, laços de crculação em mão únca,...) ou separação de nível (vadutos ou passarelas), de maor custo/mpacto. Os efetos da ntervenção devem, portanto, ser cudadosamente avalados contrabalançando a crcutação adconal trazda aos movmentos probdos e os potencas ganhos de desempenho obtdos para todos. Os ganhos de desempenho podem eventualmente benefcar os própros movmentos probdos (demonstrando a exstênca de ganhos do controle de tráfego externo) mas este é um efeto pouco esperado. O efeto normal é, entretanto, o sacrfíco dos usuáros restrngdos pelo benefíco dos demas (o que explca a reação usual a este tpo de ação). A separação dos confltos no espaço é, portanto, o passo segunte na evolução desejada do controle de tráfego nas nterseções. Com exceção da separação de nível (pela cração de nterconexões, seja para

21 21 veículos ou para pedestres), estas estratégas são aplcadas pela reorganzação da dsposção físca dos movmentos na superfíce da nterseção alocando os movmentos de forma a permtr que os confltos múltplos sejam resolvdos em etapas, utlzando posções sucessvas no espaço e obtenham condções de operação e segurança adequadas. Esta estratéga é usualmente consoldada em prncípos de canalzação de tráfego e em técncas de projeto váro que vsam proporconar sua mplantação efcente e segura. O tercero passo da ntervenção sobre a operação nas nterseções é, em geral, a mplantação da snalzação semafórca de controle (regulamentação). O quarto passo da ntervenção sobre a operação das nterseções é, em geral, a probção de movmentos confltuosos (e defnção de trajetos de crcutação para atendmento à demanda correspondente em rotas alternatvas). A comparação de custos e benefícos das ntervenções váves em cada contexto pode, entretanto, alterar esta ordem usual de forma sgnfcatva. Em partcular, tratamentos de crculação mas amplos tem grande mpacto e exgem uma ótca de avalação gualmente amplada (urbanístca, ambental,...). Portanto, a utlzação de semaforzação e a probção de movmentos são, em prncípo, estratégas que devem ser adadas tanto quanto possível. Exstem poucas crcunstâncas que recomendam a adoção da semaforzação antes de consderar outras opções, normalmente relaconadas com a exstênca de semáforos adjacentes que tornem vantajoso ncorporar a nterseção consderada em um sstema coordenado efcente. A análse da adoção das opções sem semaforzação, assm como a seleção entre formas alternatvas propostas para crculação, semaforzação ou canalzação, em geral deve segur os procedmentos usuas de comparação dos custos e benefícos das dferentes alternatvas. Além dsso, na medda que as ntervenções tenham maor mpacto (como sera o caso de tratamentos de crculação mas amplos, pela área afetada ou magntude dos efetos), em geral justfca-se também uma ótca de avalação gualmente amplada (por exemplo, consderando aspectos urbanístcos e ambentas, além dos custos e benefícos relaconados com a crculação vára). A segur, serão dscutdos os prncípos usualmente aplcáves para a concepção de alternatvas de canalzação de tráfego e de semaforzação e sua temporzação. Apenas a semaforzação e a temporzação de semáforos solados ou coordenados envolvem procedmentos específcos de controle de tráfego, orentados a determnar dretamente o projeto adequado e, por este motvo, receberão atenção especal Prncípos de Canalzação de Tráfego em Interseções. Canalzação de tráfego é o termo genérco utlzado para denomnar um conjunto razoavelmente amplo de prncípos e técncas aplcadas para organzar a operação de nterseções em nível, especalmente não semaforzadas (embora aplquem-se também às semaforzadas). Canalzação de tráfego é a técnca aplcada para organzar a operação em nterseções em nível pela utlzação de dspostvos físcos para delnear a trajetóra adequada e permtr manobras efcentes e seguras. Os prncípos geras da canalzação de tráfego são: - redução/separação de pontos de conflto na va; - melhora da ntervsbldade nas manobras com conflto; - redução das velocdades relatvas de mpacto das manobras com conflto. Seu objetvo geral pode ser defndo como a utlzação de dspostvos físcos (a snalzação horzontal e o alnhamento da va, nclundo lhas físcas ou pntadas, além grads, barreras e outros dspostvos auxlares de snalzação) para delnear as trajetóras adequadas para cada movmento de forma a permtr manobras efcentes e seguras. A redução e/ou separação dos pontos de confltos na va (provsão de áreas de espera ntermedára) e, caso anda restem confltos relevantes,, a melhora da ntervsbldade entre usuáros de dferentes movmentos confltuosos e a redução das velocdades relatvas de mpacto dos usuáros, entre s ou em relação a elementos da va, são as orentações geras de suas meddas. Os confltos usuas em nterseções são tradconalmente classfcados nos seguntes tpos: - dvergênca (ou separação), onde correntes de tráfego paralelas devem buscar trajetos dstntos a partr de um ponto comum; é

22 22 um conflto de menos gravdade mas pode ser pergoso onde as velocdades pratcadas são dstntas (como no caso em que apenas uma das correntes de tráfego deva parar antes de realzar a manobra) e onde as oportundades para realzação das manobras não são smultâneas (como no caso em cada uma tem de cruzar fluxos opostos dstntos, pelo menos em parte); - convergênca (ou ncorporação), onde correntes de tráfego provenentes de pontos dstntos buscam utlzar trajetóras paralelas utlzando o mesmo trecho da va; é um conflto que normalmente ocorre com ntervsbldade defcente (exceto quando é possível prover faxas de ncorporação e/ou aceleração paralelas ao trecho comum) e que também pode ter dferencas de velocdade mportantes (como no caso de fluxos vndos de vas de velocdades dferentes ou envolvendo trajetos em curva); - cruzamento, onde correntes de tráfego de movmentos com orgem e destno dstntas percorrem uma mesma área da nterseção; as condções de ntervsbldade varam de forma ampla assm como vara a velocdade relatva de mpacto, em função do ângulo de cruzamento e da orentação das trajetóras (que podem nclur sentdos opostos, como nos casos de ultrapassagens e nvasões de psta). Embora estes confltos normalmente envolvam movmentos regulares, os confltos decorrentes de manobras rregulares (ntenconas ou não) também são relevantes, assm como são relevantes confltos entre veículos e pedestres (além dos confltos veculares). Em função dos confltos exstentes (dvergênca, convergênca ou cruzamento), os pares de movmentos são classfcados em compatíves (sem conflto) ou não, admssíves (com grau de conflto acetável) ou não. A classfcação aplca-se a movmentos regulares ou rregulares (ntenconas ou não), de veículos ou de pedestres. Em função dos confltos exstentes, os pares de movmentos podem ser classfcados em compatíves, quando não exste conflto entre eles (tas movmentos são dtos concordantes), ou não. Em certos casos mas dfíces, os pares de movmentos podem ser classfcados em admssíves, quando exste conflto acetável entre eles (seram movmentos acetáves smultaneamente), ou não. Estes são concetos fundamentas para a defnção de planos semafórcos, ponto que será analsado no tem segunte. A compatbldade normalmente é avalada para movmentos de vas ou sentdos dstntos (o que exclura os confltos de dvergênca) mas eventualmente tem de consderar os movmentos de uma mesma va quando geram condções de operação confltantes (manobras que andam e param em períodos dstntos) ou dferencas de velocdade relevantes (normalmente decorrentes de raos de manobra reduzdos). A compatbldade pode recomendar que as manobras operem junto (usual para movmentos da mesma va) ou não (usual para movmentos que se cruzam ou que convergem para o mesmo trecho da va). A admssbldade ou não dos confltos remanescentes depende de aspectos relaconados com a segurança vára (como a exstênca de ntervsbldade adequada) e com a fludez do tráfego (como a exstênca de capacdade e desempenho adequados). Esta admssbldade é função da confguração da nterseção, dos movmentos probdos (ou permtdos) e dos volumes de tráfego envolvdos e seu nível de prordade. Os dos prmeros fatores aparecem com clareza na análse dos pontos de conflto potencal na nterseção.

23 23 A probção de movmentos ou a semaforzação reduzem o potencal de conflto de manobras regulares mas tem outros efetos que devem ser ponderados (como crcutação e velocdades nseguras). Os confltos podem tornar-se acetáves se puder ser provda uma capacdade (e segurança) adequada. Consderando apenas as manobras regulares, a probção das conversões à esquerda em um cruzamento usual de vas com sentdo duplo de operação reduz os pontos de conflto potencal de 36 para 12 (elmnando a maor parte dos confltos de cruzamento e convergênca). A semaforzação reduzra os pontos de conflto potencal para 12 ou 4, conforme sejam ou não probdas as conversões à esquerda smultaneamente. Embora não seja um fato geral, este é um padrão usual: a smplfcação da crculação reduz os pontos de conflto potencal e torna os confltos remanescentes menos graves. Os demas efetos devem também ser ponderados (alguns potencalmente prejudcas como maor crcutação e mesmo velocdade nsegura). O outro fator é o nformado pela análse de capacdade e desempenho na operação com fluxos confltantes, em partcular no caso de nterseções com snalzação de prordade. Neste caso, como dscutdo anterormente, o desempenho para as manobras secundáras consdera: - o fluxo oposto de cada manobra secundára, sto é, o fluxo nos movmentos confltantes e prortáros em relação à manobra secundára em análse; - o número de faxas (ou posções) paralelas dsponíves para permtr manobras secundáras smultâneas e o seu uso com as dferentes demandas de manobras secundáras que compartlham a operação no mesmo espaço físco; - o ntervalo mínmo requerdo para a realzação da manobra secundára nas brechas dos veículos do fluxo oposto (a brecha crítca para a manobra secundára); a brecha crítca é função da complexdade da decsão envolvda na avalação da oportundade de realzação da manobra secundára e do tempo necessáro para sua realzação (sendo afetada por varáves dversas como a necessdade de vgar uma ou mas correntes de tráfego opostas, a extensão da área de conflto a ser vencda na manobra, a velocdade dos veículos nos fluxos opostos e o grau de mpacênca dos usuáros em espera); - o ntervalo mínmo requerdo para a movmentação da fla de veículos da va secundára (o ntervalo de segumento), quando as brechas são sufcentemente grandes para permtr a realzação de mas de uma manobra em seqüênca (sendo afetada por fatores como a necessdade de vgar uma ou mas correntes de tráfego opostas, a exstênca de ntervsbldade para os veículos em fla, as condções de escoamento de tráfego na va secundára, além do tempo para realzação da manobra). Os prncípos e técncas de canalzação de tráfego são orentadas para obter as condções de admssbldade da operação com fluxos confltantes, com ou sem o apoo de semáforos.

24 24 Embora não exsta um conjunto de prncípos unformemente recomendados (dversas fontes menconam dversos aspectos smlares mas acrescentam alguns outros aspectos peculares), uma síntese dos pontos prncpas pode ser resumda em: Síntese dos prncípos prátcos de canalzação de tráfego: - defnr claramente as trajetóras corretas e/ou mas adequadas; - desencorajar fscamente movmentos probdos ou errôneos; - garantr smplcdade, conforto e segurança das manobras possíves; - buscar consstênca entre geometra, prordade e velocdades reas; - dar vsbldade para a snalzação e para as manobras confltantes; - separar correntes de tráfego com velocdades dferentes; - elmnar pontos de conflto smultâneos e mportantes; - prover áreas de refúgo para manobras que tem ocorrer em etapas. - defnr claramente as trajetóras corretas e/ou mas adequadas: este é um prncípo básco voltado à segurança vára, especalmente mportante onde as nterseções tem área ampla ou confguração não usual que possa trazer ndecsão para os usuáros da va e mprevsbldade do seu curso na va para os demas usuáros; a provsão de um número de faxas compatível com a demanda e a capacdade para as manobras acomodadas e o uso de uma dscplna adequada de compartlhamento das faxas, quando recomendável, é também um aspecto fundamental a ser observado; - desencorajar fscamente movmentos probdos ou errôneos: este é um prncípo básco voltado à segurança vára, especalmente mportante onde exstem mudanças no esquema de crculação ou são utlzados esquemas não usuas; manobras errátcas e nesperadas são especalmente preocupantes onde a velocdade é maor; ntervenções deste tpo podem também ser mportantes onde é necessáro desencorajar usuáros que não podem ( como pedestres em locas pergosos) ou devem (como veículos pesados em vas locas) ser admtdos nos trechos consderados; - garantr a smplcdade, conforto e segurança das manobras possíves: delnear trajetóras smples, sem curvas obtusas (com ângulos maores que 120 o ) ou reversas (em dreções alternadas e pouco espaçadas), mantendo condções de vsbldade adequada para todas as aproxmações e todos os movmentos exstentes (nclundo as orgens de potencas manobras rregulares, ntenconas ou não); em locas com maor demanda, deve-se cudar de prover um número de faxas e uma confguração adequada para a operação adequada; - buscar consstênca entre geometra, prordade e velocdade reas: este é um prncípo básco voltado à segurança vára, que vsa evtar uma comuncação dúba com os usuáros da va e, em decorrênca dsso, busca tornar mas clara e consstente a regulamentação do uso da va e menos provável a sua volação (ntenconal ou não); erros de percepção são especalmente preocupantes onde a velocdade é maor; - dar vsbldade para a snalzação e as manobras confltantes: este é um prncípo básco voltado à segurança vára, que torna mportante utlzar lhas ou avanços de calçada para posconar adequadamente os elementos de snalzação e/ou os veículos em espera, além de adotar confgurações geométrcas com cruzamentos retos e ncorporações paralelas, fora de elementos curvos que dfcultam a vsbldade; - separar correntes de tráfego com velocdades dferentes: este é um prncípo básco voltado à segurança vára, especalmente mportante onde uma das correntes de tráfego que sa da va tem de parar ou reduzr a velocdade sgnfcatvamente ou uma das correntes de tráfego que entra na va tem velocdade sgnfcatvamente mas alta ou mas baxa que o tráfego geral, recomendando o uso de faxas de transção; - elmnar pontos com confltos smultâneos e mportantes: este é um prncípo básco voltado à segurança vára, que vsa smplfcar a operação das nterseções e facltar o entendmento e a resolução dos confltos pelos usuáros, especalmente mportante quando devem ser observados fluxos

25 25 de vas e sentdos dstntos (nclundo pedestres) e/ou em ângulos de aproxmação desfavoráves; - prover áreas de refúgo para manobras que precsam ocorrer em etapas: este é um prncípo básco voltado à segurança vára, que deve permtr a smplfcação das manobras abrgando convenentemente os usuáros da va nas posções ntermedáras, sem expô-los a pergos nesperados de colsão com usuáros de etapas vencdas, cudando especalmente de prover número e dmensões adequadas para as posções. Embora essencalmente voltados à segurança vára, todos estes prncípos tem mportânca para a capacdade e desempenho do tráfego. Usualmente, manobras mas smples exgem tempos de decsão e execução menores, o que torna relevante todos os prncípos dscutdos acma. No entanto, os dos últmos prncípos são especalmente mportantes para a operação de tráfego na operação sem semáforos (apontam, portanto, para as formas mas efetvas de ntervenção para preservar a efcênca da snalzação de prordade e adar a semaforzação). Superposção com estratégas para melhorar operação com prordade: - melhorar condções para manobra secundára; - prover 2 ou 3 faxas para permtr manobras secundáras smultâneas; - restrngr característcas (dos movmentos prortáros) que dfcultam manobra secundára; - para conversões à dreta, prover faxas de entrada lvre ou aumentar número de faxas na va prncpal (também para conversões à esquerda junto ao cantero central ou em vas de mão únca); - para conversões à esquerda das vas prncpas, prover faxas de desaceleração e baas de conversão); - para cruzamento e conversão à esquerda da va secundára, decompor em etapas provendo posção ntermedára ou usando entrelaçamento e deslocamento; - usar lhas canalzadoras e dmensonar vagas no cantero central (consderar uso de rotatóras); - probr manobras localmente (ou atrar demanda local), favorecendo rotas alternatvas. As estratégas usualmente dsponíves para melhorar a capacdade da operação em nterseções com snalzação de prordade podem ser resumdas em: - melhorar as condções da manobra secundára, aumentando raos de gro, removendo obstáculos à vsbldade ou reduzndo dstâncas de percurso exposto a confltos; - prover 2 ou 3 faxas ou posções paralelas adconas para permtr movmentos secundáros smultâneos, determnando uma dscplna adequada no uso das faxas; - restrngr característcas dos movmentos prortáros que dfcultam a realzação da manobra secundára, como velocdade excessva ou mprevsbldade do uso de faxas; - para as manobras de conversão à dreta, consderar a possbldade de prover faxas de entrada lvre, canalzando o fluxo oposto para as faxas adjacentes (o mesmo tratamento pode ser consderado par as conversões à esquerda junto ao cantero central ou em vas de sentdo únco), ou de aumentar o número de faxas na va prncpal; - para as saídas à esquerda das vas prncpas, consderar a possbldade de prover faxas de desaceleração e baías de acomodação para os veículos em espera para segregação das manobras secundáras do fluxo na va prncpal; - para as manobras de cruzamento e conversão à esquerda da va secundára, consderar a possbldade de decompor a realzação da manobra em duas etapas, provendo uma posção ntermedára de acomodação de flas temporáras no cantero separador central ou um entrelaçamento à dreta com ncorporação em um retorno no cantero central (gota) adante; - utlzar lhas canalzadoras para organzar movmentos que compartlham a operação no cantero central e dmensonar o número de vagas em cada posção para evtar o bloqueo ou nterferênca mútua; consderar a possbldade de usar rotatóras; - probr localmente os movmentos secundáros nterferentes ou confltantes (normalmente transferndo seu atendmento para nterseções adjacentes) ou atração de parcela sgnfcatva dos fluxos prncpas ou secundáros para rotas alternatvas. Como pode ser vsto, boa parte destas estratégas superpõe-se com os prncípos de canalzação de tráfego e devem observá-los smultaneamente.

26 26 Deve-se observar que o projeto de nterseções canalzadas é, ao mesmo tempo, uma arte e uma técnca exgentes. A necessdade de satsfazer dversos requstos operaconas e de segurança pode, com facldade, conduzr a confgurações excessvamente complexas e de dfícl entendmento pelos usuáros da va. Por este motvo, a smplcdade deve sempre ser na seleção da confguração fnal a ser realmente mplantada. Esta observação não deve, no entanto, fazer com que alternatvas menos medatas sejam consderadas e avaladas de forma lvre nas etapas de concepção ncal. A análse de capacdade e desempenho é, neste aspecto, um auxílo mportante ao estabelecer os requstos funconas a serem atngdos pelo projeto. Os requstos do projeto geométrco adequado (especalmente larguras de psta e raos de curva ou, os gabartos de curva, para trajetóras de baxa velocdade) são, em geral, bastante exgentes e, normalmente, as condções físcas exstentes parecem lmtar de forma mportante as possbldades reas de ntervenção (o que efetvamente ocorre em mutos casos). O ponto mportante é determnar os requstos funconas para acomodar adequadamente a demanda exstente e somente depos buscar alternatvas físcas capaz de satsfazê-los (tendo uma vsão bastante ampla das opções). Qualquer ntervenção adequada, antes de ser vável, tem de ser efetva. Entretanto, outras tantas vezes, concepções aparentemente nváves fscamente podem ser mplantadas com pequenas alterações físcas ou com a utlzação de vas de apoo adjacentes e tratamentos de crculação adequados. Os requstos funconas (necessdade de número de faxas, conversões protegdas, decomposção das manobras), neste caso, permtem estabelecer o que se está buscando, enquanto as exgêncas geométrcas e as restrções físcas locas permtem determnar onde os requstos poderão ser satsfetos. O exercíco proposto a segur dscute a aplcação prátca destas estratégas de acomodação de movmentos confltantes em nterseções com snalzação de prordade. A semaforzação é, naturalmente, a estratéga adconal a ser empregada quando outros fatores determnarem sua adoção ou todas as demas estratégas forem nadequadas.

27 27 EXECÍCIO POPOSTO: Interseção com Snalzação de Prordade (1 ou 2) Consdere a nterseção esquematzada ao lado e as curvas de capacdade correspondentes às manobras secundáras exstentes com snalzação de prordade (1-PAE ou 2-DÊ PEFEÊNCIA). a) Avale o mpacto do aumento das conversões à esquerda da va secundára para 50v/h ou 150v/h e as alternatvas possíves para acomodar este aumento sem recurso à semaforzação. b) Qual sera o crtéro para seleconar a snalzação de prordade (1 ou 2)? SOLUÇÃO DO EXECÍCIO: Interseção com Snalzação de Prordade (1 ou 2) a) No exemplo consderado, tanto o alnhamento da va quanto a magntude dos fluxos, torna natural a defnção de prordade estabelecda na snalzação vára esquematzada apresentada acma. Portanto, o controle de tráfego adequado depende bascamente de obter condções adequadas de capacdade para as manobras secundáras. A nterseção fo analsada anterormente. Para a manobra secundára de conversão à esquerda da va prncpal (E1), o fluxo oposto fo avalado em 550v/h (uma conversão à esquerda com fluxo oposto, do sentdo oposto na va prncpal) e, na curva de capacdade E1, a capacdade para a manobra secundára de conversão à esquerda na va prncpal fo estmada em cerca de 180v/h, satsfatóra para atender à demanda de 60v/h (X=33%). No entanto, devese prever atrasos médos na espera para fazer a manobra e um conflto frequente com o fluxo em frente no seu sentdo de tráfego (600v/h), que podem ser estmados com os modelos de análse anterormente formulados para fluxo descontínuo com snalzação de prordade (mesmo ponderando o alnhamento reto que favorece a ntervsbldade, sera convenente pelo menos ter uma baa de conversão à esquerda com transção adequada para acomodar a fla de espera na conversão à esquerda). Na va secundára há duas manobras secundáras (a conversão à dreta e a conversão à esquerda) compartlhando uma únca faxa. Para a conversão à dreta (D2), o fluxo oposto fo avalado em 500v/h e a capacdade na curva D2 fo estmada em cerca de 300v/h (também X=33%). Para a conversão à esquerda (E2), o fluxo oposto fo avalado em cerca de 1160v/h e a capacdade na curva E2 fo estmada como muto baxa (cerca de 20v/h e X maor que 50%). Com uma únca faxa na va secundára, havera uma stuação nadequada (X=83% e capacdade de 132v/h). Com duas faxas na va secundára, a demanda podera ser atendda mas as flas e atrasos seram provavelmente nacetáves, exceto se a duração do período de pco consderado fosse muto pequena. Mesmo que exstam boas condções de ntervsbldade (ausênca de obstruções à vsbldade da va secundára), os problemas de segurança na manobra de conversão à esquerda são prevsíves. A estratéga emergencal sera mplantar redutores de velocdade na va prncpal (que favorece a capacdade na va secundára e torna os problemas de segurança prevstos menos graves). Com o crescmento da demanda de conversões à esquerda para 50v/h ou150v/h, o problema sera anda maor e este é o contexto a ser examnado. A avalação de alternatvas tera de utlzar os métodos de análse de capacdade anterormente dscutdos (do DENATAN/1984 ou outros). A avalação qualtatva feta a segur vsa somente verfcar se estas estratégas atendem aos requstos funconas e dscutr a vabldade das ntervenções. Como a análse anteror excluu o aumento do número de faxas na va secundára e o uso de redutores de velocdade na va prncpal das estratégas potencalmente efetvas, deve-se consderar a decomposção da conversão à esquerda em etapas e/ou a transformação da va prncpal, no trecho consderado, em mão únca (com outra va em bnáro). O espaço exstente na va prncpal (largura de pelo menos 10m) é uma restrção físca para a mplantar um refúgo adequado, acomodar a fla ntermedára da conversão à esquerda da va secundára e reduzr a nterferênca potencal com a conversão à esquerda da va prncpal. Senão as opções de mudança de crculação seram as úncas ntervenções váves e efetvas (naturalmente, exgram vas adequadas para transção e para o sentdo oposto). b) A seleção do tpo de controle de tráfego para a va secundára não utlza nenhum dos crtéros dscutdos no tem anteror (na verdade, alguns métodos de análse de capacdade admtem a nfluenca do tpo de snalzação utlzado na va secundára mas esta suposção é dscutível e o efeto admtdo é, em geral, reduzdo). Esta defnção deve consderar estrtamente aspectos de segurança (decorrente da ntervsbldade e da velocdade na ncorporação) que devem ser satsfetos mesmo em períodos de tráfego reduzdo para justfcar o tratamento mas permssvo (2) ou será necessáro aplcar a forma mas restrtva (1, amplando a ntervsbldade e/ou lmtando a velocdade local).

28 Prncípos de Semaforzação em Interseções. Para mplantar a semaforzação deve-se defnr o plano semafórco, o tpo de controle e a programação semafórca. Como já dscutdo, a semaforzação mplementa a estratéga de separação dos confltos no tempo, através da defnção de períodos sucessvos em que o dreto de uso da va é alternadamente ceddos a grupos de movmentos dstntos, em cada período compatíves entre s ou com confltos admssíves (os demas movmentos são, então, temporaramente bloqueados). Semáforo é o conjunto de equpamentos e dspostvos utlzados para controlar a área de conflto de uma nterseção, consttundo-se de: - grupos focas (conjunto de luzes que exbem a sequênca completa de ndcações lumnosas: vermelho, verde, amarelo para veículos; vermelho, verde, pscante para pedestres); - controlador semafórco (equpamento que controla a exbção dos tempos semafórcos e sua varação durante a operação, entre outras funções geras); - outros dspostvos (como anteparos, sonorzadores, detectores/contadores de tráfego, dspostvos de fscalzação eletrônca,...). A undade de operação semafórca é o Estágo Semafórco (cada período de tempo em que o conjunto de movmentos autorzados não se altera). Cada estágo tem a duração consttuída pelo seu tempo de verde e pelos ntervalos de Entreverdes na transção para o estágo segunte. Normalmente os estágos repetem-se de forma ordenada (mesmo que alguns sejam opconas). A sequênca completa de estágos consttu um cclo semafórco. Todos os movmentos exstentes (não probdos) devem operar em pelo menos um estágo. A undade de controle semafórco é o Grupo Semafórco (conjunto de movmentos que recebe a mesma sequênca de ndcações lumnosas). A undade de análse semafórca é o Grupo de Tráfego (conjunto de movmentos de uma mesma aproxmação que que recebe a mesma sequênca de ndcações lumnosas) ou o Grupo de Faxas de Tráfego (se há grupos de tráfego que compartlham as mesmas faxas e nteragem entre s). Semáforo é a denomnação genérca para o conjunto de equpamentos e dspostvos utlzados (necessáros) para operar uma nterseção semaforzada, controlando sua área de conflto. Este conjunto é consttuído, pelo menos, de grupos focas (conjuntos de luzes que exbem a sequênca completa de ndcações lumnosas a serem exbdas para um determnado grupo de movmentos) e de um controlador semafórco (um equpamento eletrônco ou eletromecânco, almentado pela rede elétrca geral ou por bateras própras, que supervsona as ndcações lumnosas exbdas smultaneamente a todos os grupos focas controlados). Cada movmento controlado pelo semáforo recebe uma seqüênca de ndcações lumnosas, através do grupo focal que o controla, para veículos correspondente aos tempos de: - vermelho, durante o qual a sua operação está momentaneamente bloqueada; - verde, durante o qual a sua operação pode ocorrer normalmente; - amarelo, para veículos, que anunca o térmno próxmo do verde e deve permtr a conclusão da passagem pela lnha de retenção dos veículos que não teram condção de parar; - pscante, para pedestres, que nca o período em que não se deve ncar a travessa mas deve permtr sua conclusão. Esta seqüênca exbda para um dado grupo de movmentos não revela, no entanto, a natureza da operação semafórca. Partcularmente, os tempos de vermelho exbdos a um dado grupo de movmentos são determnados pelos tempos de verde dos demas grupos de movmentos e há ntervalos mportantes na transção entre verdes. Cada período de tempo em que o conjunto de movmentos autorzados não se altera é um Estágo Semafórco. Normalmente, estes períodos sucessvos são programados para repetrem-se ordenadamente (embora alguns períodos possam ser opconas). Cada repetção completa da seqüênca programada consttu um cclo semafórco. Todos os movmentos não probdos devem operar em pelo menos um estágo dentro do cclo semafórco. Alguns movmentos podem operar em mas de um estágo semafórco. Entre os tempos de verde de estágos semafórcos sucessvos exstem períodos de transção englobados nos Tempos de Entreverdes, que devem permtr o térmno seguro dos movmentos que dexam de operar no estágo anteror e o níco seguro dos movmentos que passam a operar no estágo segunte. Cada tempo de entreverde é composto de ntervalos de amarelo e vermelho de segurança, destnados a proporconar a transção segura. A seqüênca de estágos semafórcos na nterseção (verdes e entreverdes) é que revela a alternânca no dreto de uso da va para os dferentes grupos de movmentos que mplementa a separação de

29 29 confltos no tempo. Entre dferentes estágos semafórcos, pelo menos um movmento deve ter sua condção alterada de bloqueado ou autorzado. Cada conjunto de movmentos que recebe no semáforo a mesma sequênca de ndcações lumnosas é um Grupo Semafórco. A undade de controle semafórco é o grupo semafórco (movmentos que pertencem a um mesmo grupo semafórco não precsam ser dstngudos pelo equpamento de controle, o controlador semafórco). Cada conjunto de movmentos de uma dada aproxmação que recebe a mesma seqüênca de ndcações lumnosas é consderado um Grupo de Tráfego. Uma aproxmação pode ter mas de um grupo de tráfego, se for necessáro dferencar o tratamento dado a algum dos seus movmentos (em partcular, as conversões). Em geral, a undade de análse da nterseção semaforzada é o grupo de tráfego. Em alguns casos, a nteração entre os grupos de tráfego que operam paralelamente numa aproxmação é muto grande, sendo artfcal dstngur cada grupo de tráfego ndvdual. Neste caso, a undade de análse pode passar a ser um Grupo de Faxas de Tráfego que são compartlhadas pelos grupos de tráfego que nteragem na aproxmação. Em geral, a análse pode optar por utlzar grupos de tráfego ou grupos de faxas de tráfego mas sempre consderando a operação e a nteração entre eles Defnção dos Planos Semafórcos Problema básco ncal da semaforzação: defnr um plano semafórco (o melhor agrupamento de movmentos em estágos e a melhor sequênca de estágos no cclo semafórco), representado no dagrama de estágos, através da análse do dagrama de movmentos concordantes (ou admssíves). Para casos comuns, exstem planos usuas conhecdos e as questões prncpas são o tratamento das conversões à esquerda e das travessas de pedestres.. O problema básco ncal da semaforzação é o de defnr um plano semafórco (o melhor agrupamento de movmentos em estágos e a melhor seqüênca de cessão do dreto de uso da va ao longo do cclo semafórco), representado no dagrama de estágos do semáforo. Todo movmento não probdo na nterseção semaforzada deve ser autorzado em algum período do plano de operação semafórco defndo. Cada grupo de movmentos que opera smultaneamente deve ser concordante (ou, pelo menos, ter um grau de conflto admssível). Nenhum movmento concordante com os movmentos autorzados deve ser bloqueado (a únca razão para bloquear a operação de um movmento em um estágo deve ser a ncompatbldade, ou nadmssbldade do conflto, com algum movmento autorzado). A análse para seleção de um plano semafórco, pelo menos para os casos menos usuas, é baseada na construção de um dagrama de movmentos concordantes. A concordânca entre cada par de movmentos é representada e os grupos de movmentos mutuamente compatíves podem ser claramente dentfcados. Identfcados os movmentos compatíves (e ncompatíves), o plano de operação semafórco pode normalmente ser determnado a partr de alguns prncípos smples: - o número de estágos deve ser o menor possível para atender todos os movmentos relevantes da nterseção semaforzada; - em cada período, o número de movmentos compatíves ou admssíves autorzados smultaneamente deve ser o maor possível; nenhum movmento deve ser bloqueado se não for ncompatível com pelo menos um movmento autorzado; - utlzando-se mas de 2 estágos, os movmentos mas mportantes devem ser autorzados no maor número de períodos possível;

30 30 - deve-se ntroduzr estágos específcos para as conversões à esquerda apenas quando o fluxo de conversões ou seu fluxo oposto tornarem sua operação permtda nadequada; - deve-se ntroduzr estágos específcos para as travessas de pedestres apenas quando o fluxo de pedestres ou seu fluxo oposto tornarem sua operação permtda nadequada; - a ordem dos estágos deve ser a que proporcona maor segurança e rendmento para a nterseção como um todo; grupos de movmentos que podem operar produtvamente em estágos sucessvos, seqüêncas de grupos de movmentos que permtem adotar tempos de entreverdes reduzdos, seqüêncas de períodos que permtem dar maor produtvdade à operação, todas são crcunstâncas favoráves que devem ser buscadas; - as probções locas de movmentos (em especal das conversões à esquerda) devem ser decddas quando for mpossível acomodá-las adequadamente na nterseção e for possível proporconar outros locas aproprados para os movmentos ou trajetos alternatvos satsfatóros para os deslocamentos locas do corredor ou área consderada (rotas paralelas podem ser adequadas para os demas deslocamentos); - o deslocamento da demanda para outras nterseções, oferecendo opções mas atratvas, deve também ser consderada como alternatva às restrções locas. O plano semafórco é representado pelos Dagramas de Estágos, em que são representadas a sequênca de estágos e os movmentos autorzados (ou não) em cada estágo, eventualmente dstngundo os movmentos protegdos (traço normal) e permtdos (tracejado). Os movmentos veculares são representados com setas undreconas e os movmentos de pedestres são representados com setas bdreconas. Apenas os movmentos controlados pelo semáforo são representados no dagrama de estágo (embora a análse e o dmensonamento devam consderar todos os movmentos exstentes na nterseção). Por exemplo, se o dagrama de estágos não representa os movmentos de pedestres, deve-se entender que o equpamento semafórco não controla especfcamente os movmentos de pedestres (sto é, não utlza e não controla grupos focas específcos de pedestres). Normalmente, pelo menos em nterseções usuas, as prncpas questões a dscutr são as referentes ao tratamento a ser oferecdo para as conversões à esquerda. O tratamento das travessas de pedestres é uma questão smlar, anda mas mportante em países como o Brasl (onde o respeto às normas legas que protegem os pedestres não é regra geral). Quando as demandas correspondentes às conversões à esquerda são reduzdas e seus respectvos fluxos opostos oferecem brechas adequadas, elas podem ser tratadas como movmentos permtdos (autorzados nas brechas dos fluxos preferencas dretos, no sentdo oposto smultâneo, aos quas devem ceder preferênca). A dscussão feta no tem segunte, sobre dmensonamento de semáforos, permtrá determnar quando esta condção ocorre. Nas demas stuações deve-se decdr entre prover estágos com conversões à esquerda protegdas ou probr localmente as conversões à esquerda (e oferecer uma rota alternatva para seu movmento).

31 As formas alternatvas usuas para prover estágos com conversões à esquerda protegdas são: - a proteção das conversões à esquerda domnantes com conversões antecpadas ou postergadas em relação ao fluxo oposto dreto, superpostas cada um com o fluxo dreto domnante (que opera em ambos os estágos); este é o esquema mas usual quando as vas nterceptantes tem sentdo únco de crculação; as vantagens e desvantagens usualmente menconadas de cada uma destas opções são as seguntes: o as conversões antecpadas permtem lmpar a fla de veículos em espera para conversões no níco do movmento na aproxmação, evtando o bloqueo do fluxo dreto e aprovetando a reação normalmente mas rápda dos condutores em conversão; opera adequadamente com a conversão à esquerda permtda no fluxo oposto, que pode passar pela nterseção no entreverde do seu estágo; pode gerar problemas de segurança com as travessas de pedestres paralelas; a parada do fluxo dreto e das conversões em estágos dstntos também pode gerar problemas de segurança nos locas onde as baías de conversão tem capacdade nsufcente e/ou as velocdades dos fluxos dretos são elevadas; o as conversões postergadas são compatíves com a experênca usual dos condutores no níco do estágo por ncar ambos os fluxos dretos smultaneamente e evta confltos das conversões protegdas com as travessas de pedestres paralelas (que ocorrem com os fluxos dretos); pode gerar armadlhas para as conversões permtdas do fluxo oposto que tentam usar o entreverde para passar, dado que o fluxo oposto contnua operando; - a proteção das conversões à esquerda em ambos os sentdos da va prncpal pode combnar ambos os esquemas (antecpando as conversões em um sentdo e postergando as conversões do outro sentdo); exstem, no entanto, duas opções: o estágos com conversões à esquerda opostas smultâneas, em ambos os sentdos, separadas do estágo em que operam os fluxos dretos, também smultaneamente (o que exge baías para as conversões à esquerda, vsto que os fluxos dretos e as conversões de cada aproxmação operam em momentos dferentes); o uso de lhas separadoras das faxas dretas e de conversão é também recomendada por prover um espaço de armazenamento para as travessas de pedestres; esta é uma alternatva vantajosa quando os fluxos dretos e as conversões são, cada par, equlbrados entre os sentdos opostos; o estágos segregados para as aproxmações opostas, com movmentos smultâneos dos fluxos dretos e conversões à esquerda de cada aproxmação em estágos dstntos; esta é uma alternatva vantajosa quando as demandas nas aproxmações opostas são desequlbradas ou a falta de baías de conversão 31

32 32 prejudcam de forma sgnfcatva o rendmento em cada aproxmação. As opções usuas para prover rotas alternatvas locas para conversões probdas são: - uso de contornos de quadra por vas paralelas à que conduz os veículos que demandam as conversões à esquerda são os tratamentos mas usuas (embora não sejam em geral os melhores) onde exste um retculado de vas paralelas em ambos os sentdos, podendo ser: o após o cruzamento, utlzando somente conversões à dreta mas gerando maor crcutação e fazendo com que os veículos que demandam as conversões à esquerda passem pela nterseção duas vezes; o antes do cruzamento, utlzando uma conversão à dreta e uma conversão à esquerda no retorno ao corredor na va transversal por uma va paralela (favorecda, portanto, quando esta va tem sentdo únco e sua nterseção já é semaforzada); nas vas paralelas, também tem de ser realzada uma conversão à esquerda; - uso de retornos localzados nos canteros centras das vas que se cruzam, trazendo opções nteressantes quando o sstema váro adjacente é nadequado mas exgndo que os canteros centras sejam bastante largos ou possa-se probr o estaconamento a partr dos pontos de retorno, além de forçar que os veículos que demandam as conversões à esquerda passem duas vezes pela nterseção, podendo-se utlzar: o retorno na própra va, segundo adante e convergndo à dreta após o retorno, gerando a necessdade de cruzar o fluxo dreto oposto após o retorno; o na va transversal, convergndo à dreta e segundo adante após o retorno, gerando a necessdade de cruzar a va transversal em condções favoráves (vsto que o seu fluxo está bloqueado durante a conversão à dreta); o movmento de retorno pode também receber uma faxa de entrada lvre (que o fluxo segurá em frente); - uso de saídas antecpadas, com conversões à esquerda na saída da va orgnal e no retorno à va transversal, trazendo a vantagem de elmnar a passagem dos veículos que demandam as conversões à esquerda pela nterseção orgnal e de não produzr trajetos adconas de crcutação (as dstâncas percorrdas nas vas paralelas correspondem às que seram percorrdas nas vas orgnas); é uma alternatva vantajosa quando as nterseções de saída da va orgnal e de retorno à va transversal possuem capacdade adequada para acomodar as conversões à esquerda com segurança; as saídas à esquerda, em partcular, podem ocorrer operando paralelamente ao estágo da operação da va transversal; - uso do contorno paralelo, com a saída à esquerda após passar adante no cruzamento orgnal e retorno à dreta para a va transversal; apesar de não forçar que os veículos que demandam as conversões à esquerda passem duas vezes pelo cruzamento, esta é uma das opções que geram maor crcutação e que estão entre as menos favoráves se não exstrem condções especas para as saídas à esquerda após o

33 33 cruzamento; nas vas paralelas, também tem de ser realzada uma conversão à esquerda. Naturalmente, cada uma das conversões à esquerda pode receber um tratamento específco. Esta opção é especalmente adequada quando são usadas vas adjacentes, vsto que as ntervenções podem estar gerando tráfego de passagem em vas orgnalmente locas. É fácl ver, por exemplo, que a opção de retorno pela va transversal para uma dada va pode ser também utlzada como retorno na própra va para as conversões à esquerda orgnadas das suas vas transversas. A avalação destas opções de tratamentos normalmente tem de consderar o mpacto nas vas adjacentes e na operação dos cruzamentos crítco e adjacentes afetados pelas ntervenções, segundo os esquemas usuas de comparação de alternatvas. O tratamento das conversões à dreta é bastante mas smples e resume-se à dscussão da possbldade e convenênca de canalzar estes movmentos. Neste caso, na ausênca de movmentos de pedestres mportantes, pode-se normalmente retrar as conversões do controle semafórco quando for seguro substtuí-lo por uma smples snalzação de prordade. A probção das conversões à dreta, por sua vez, é bastante mas dfícl e tem de ser transformada em opções de atração dos movmentos correspondentes para rotas alternatvas antes do semáforo, em contornos de quadra por vas paralelas (o que corresponde, funconalmente, à opção de canalzar o movmento à dreta e retrá-lo do semáforo). Com referênca ao tratamento das travessas de pedestres, as crcunstâncas são bastante mas delcadas e as prátcas exstentes são menos claras e consoldadas. Por este motvo, parece oportuno advertr o Engenhero de Tráfego para examnar cudadosamente as prátcas locas e buscar aprmorá-las de forma prudente e consstente com a segurança dos pedestres, consderando o comportamento efetvo de condutores e pedestres nas stuações reas de conflto. Quando as demandas correspondentes às travessas de pedestres são reduzdas e os as conversões (à dreta e à esquerda) dos respectvos fluxos dretos oferecem brechas adequadas, os pedestres podem normalmente ser autorzados junto com os fluxos dretos e de conversões e controlados pelo semáforo vecular (pelo menos quando a ntervsbldade for adequada e as velocdades nas conversões não forem excessvas). Na ausênca de grupos focas específcos para pedestres, entende-se que as travessas de pedestres são autorzadas junto com os fluxos dretos correspondentes e, legalmente, tem faxas de pedestres). Infelzmente, a fragldade do pedestre como usuáro vulnerável da va e o grau nadequado de respeto à preferênca dos pedestres torna mportante verfcar sua operação como se as travessas de pedestres fossem movmentos permtdos (que ocorreram nas brechas dos fluxos de conversão paralelos, em relação aos quas deveram ter preferênca). A preferênca dos pedestres somente pode ser consderada sufcente para sua segurança em crcunstâncas específcas (onde as conversões tem velocdade reduzda e o pedestre tem vantagem relevante na travessa dante da conversão, por exemplo, pela exstênca de faxa de travessa elevada e rao de curva restrto). Este tpo de tratamento corresponde aos estágos com travessas de pedestres concorrentes (com fluxos veculares de conversão) e é a regra mplícta sempre que não são usados estágos específcos para proteção dos pedestres (e grupos focas específcos para pedestres).

34 34 Sempre que esta stuação for nsegura para os pedestres, é necessáro adotar algum tratamento que segrega os tempos de pedestres (em que efetvamente as travessas de pedestres são protegdas). A dfculdade básca de adotar este tpo de tratamento de proteção ao pedestre decorre do mpacto sgnfcatvo na capacdade para o tráfego vecular (por este motvo, em geral, busca-se a alternatva que atende aos pedestres com o menor mpacto na fludez do tráfego vecular). Em prncípo, grupos focas específcos para pedestres são necessáros sempre que deve ser comuncada aos pedestres uma regra dstnta da travessa paralela concorrente (embora possam ser usados também quando vale a regra mplícta), como na exstênca de um estágo específco de travessa. No entanto, exstem varações no crtéro de utlzação de grupos focas (podem ser recomendados apenas quando o fluxo de pedestres justfca e/ou quando há estágo para travessa de pedestres sem conflto vecular). Na ausênca de preocupações relevantes sobre o mpacto no tráfego vecular, todas as travessas de pedestres podem ser atenddas utlzando estágos geras de travessa de pedestres com duração adequada. No Brasl, em geral, os estágos geras de travessas são dmensonadas pelas travessas paralelas crítcas (o que quer dzer que travessas entre esqunas opostas deverão ocorrem em dos cclos semafórcos dstntos). Não é habtual autorzar travessas dagonas embora tal alternatva possa ser snalzada (usando faxas de pedestres entre esqunas opostas) e pratcada pelos pedestres (como pode ocorrer). E, em geral, vara a regra de posconamento do estágo geral de travessa de pedestres no cclo (há cdades que preferem o estágo geral de pedestres após o estágo da va prncpal, mas longo, e outras que preferem após o estágo da va secundára, mas lento). Embora os estágos geras de travessa de pedestres possam gerar atraso sgnfcatvo para alguns movmentos de pedestres, em geral todos os outros tratamentos são ntroduzdos para reduzr o mpacto na capacdade para o tráfego vecular. A stuação mas favorável ocorre quando há lhas de canalzação para conversão à dreta e estas manobras não são domnantes nas aproxmações. Neste caso, estágos (parcas) para travessa de pedestres podem ser ntroduzdos durante os estágos veculares paralelos (em geral no níco e/ou no fnal do estágo vecular) e são normalmente controlados por grupos focas de pedestres, quando for efetvamente necessáro (sto é, não é segura a operação concorrente). Na ausênca de lhas de canalzação, os estágos de pedestres antecpados ou postergados também podem ser utlzados, especalmente quando as conversões tem velocdades reduzdas ou vantagens na travessa mas o tratamento é menos efcaz em termos de segurança dos pedestres, especalmente quando a vsbldade dos grupos focas específcos para as conversões é dfícl. Neste caso, o tratamento usualmente mas efcaz é a ntrodução de um estágo de pedestres antecpando o fnal do estágo vecular com a conversão (tanto os movmentos dretos quanto os de conversão). Esta opção é melhor do que retardar o níco do estágo vecular menconado quando o sentdo oposto da va sera também ncado (eventualmente os motorstas movem-se em função do movmento oposto smultâneo).

35 35 Quando as conversões são manobras domnantes ou fortes (ou eventualmente o únco fluxo vecular controlado), os tratamentos seguros normalmente tem de optar também pelo deslocamento do local na nterseção das travessas de pedestres. O melhor tratamento em geral depende da exstênca de cantero central e da exstênca de sentdo únco ou duplo na va a ser atravessada pelos pedestres. Se predomnam desejos de travessa de pedestres de meo de quadra, a melhor opção é o deslocamento total da travessa de pedestres semaforzada para um local deslocado (dealmente pelo menos 50m) do níco e/ou térmno de cada trecho váro com conversões fortes, permtndo um estágo de pedestres paralelo ao da va transversal. Se as predomnam desejos de travessa de pedestres ao longo da va transversal e há um cantero central com largura sufcente, pode-se usar uma travessa desalnhada (Z ou baoneta) sem mover a travessa na lnha de retenção (apenas a travessa de saída é deslocada). Embora aumente o atraso dos pedestres pelo deslocamento e pela necessdade de atravessar cada lado em um cclo dstnto, os tempos de pedestres são reduzdos à mea travessa e os cclos são também reduzdos. Estes esquemas aplcam-se claramente quando o conflto ocorre com a conversão à dreta forte mas também aplcam-se, na maor parte, quando há uma conversão à esquerda forte em va de mão únca. No entanto, quando o conflto refere-se a uma travessa de pedestres e uma conversão à esquerda que opera em um estágo protegdo ou permtdo (em uma va de mão dupla), a stuação é mas complexa (e nustada) tanto para o condutor quanto para o pedestre. Embora normalmente possa-se evtar um estágo de pedestres concorrente com as conversões à esquerda, este caso está entre os que podem gerar stuações nseguras mesmo quando há focos específcos para pedestres (gera uma stuação em que, sem observar a conversão à esquerda, supostamente há brechas para o pedestre mas há um veículo chegando em velocdade). Anda mas complexas para os pedestres são as stuações em vas de mão dupla, ou mesmo aproxmações de mão únca, quando há grupos de tráfego veculares que operam em períodos dstntos. Como regra geral, deve-se preferr stuações em que cada etapa de travessa de pedestre deve ter fluxos veculares com um controle smples e em que cada fluxo vecular com tratamento dstnto tenha um refúgo (cantero ou lha) que provoca descontnudade da travessa. A mesma preocupação aplca-se ao caso em que a travessa de pedestres tem um tratamento específco em cada etapa da travessa. Como regra geral, etapas de travessas que não são contínuas no tempo (sto é, no mesmo período) não devem ser contínuas no espaço (sto é, alnhadas). Por outro lado, deve-se também observar a baxa obedênca dos pedestres aos focos específcos de pedestres (e mesmo ao uso dos estágos veculares paralelos quando não há focos de pedestres). Em geral, deve-se sempre supor e avalar a segurança de stuações em que os pedestres tenham brechas eventuas para travessa (mesmo rregulares pela falta de faxa de pedestres ou pela ndcação vermelha do foco específco de pedestre) e usar dspostvos de obstrução e canalzação dos fluxos de pedestres (grades, com obstrução vsual, ou grads, com ntervsbldade) se ocorrerem em stuações nseguras.

36 36 EXECÍCIO POPOSTO: Plano Semafórco em Interseção Complexa Defnr o plano semafórco adequado para operar a nterseção esquematzada ao lado, de forma a acomodar os movmentos dentfcados por A a G. Dscuta a alteração no plano semafórco decorrente do crescmento da demanda na nterseção, consderando a opção de decomposção da nterseção, pela ntrodução de lnhas de retenção ntermedáras, nternas ao trecho da va prncpal e os aspectos crítcos gerados. SOLUÇÃO DO EXECÍCIO: Plano Semafórco em Interseção Complexa A prmera observação mportante é que, na ausênca de lnhas de retenção ntermedáras, cada movmento que entra na nterseção deve ter possbldade de completar seu deslocamento sem parar na nterseção. Neste caso, a nterseção é consderada smples ao nvés de composta (em que a nterseção é decomposta em sub-nterseções). A segunda observação mportante é que a denomnação dos movmentos A a G já ncorpora dos tpos de julgamentos relevantes sobre os movmentos que devem ser atenddos na nterseção semaforzada (por sua magntude e por não haver opções nteressantes para sua probção local e desvo para rotas alternatvas) e sobre os movmentos que devem ser atenddos conjuntamente (por operarem na mesma nterseção sem poderem ser dstngudos, usualmente por haver uma únca faxa de tráfego para ambos os movmentos e haver uma probabldade razoável de bloqueo entre eles). Consderando estas defnções, o dagrama de movmentos concordantes é construído examnando a compatbldade (ausênca de confltos de cruzamento ou convergênca) entre cada par de movmentos. É sempre convenente representar os movmentos na dsposção aproxmada da geometra da nterseção, aproxmando os movmentos da mesma aproxmação (que é convenente operar smultaneamente). Para este exercíco, o resultado é o dagrama usado anterormente como exemplo e repetdo ao lado. Pode-se ver que os agrupamentos possíves de movmento são: A-D, B, C-F-G, D-E-G. Para atender todos os movmentos em pelo menos um estágo ao longo do cclo, todos os 4 agrupamentos dentfcados são necessáros (haverá 4 estágos) e apenas a ordem pode ser decdda (num caso normal, é possível seleconar agrupamentos de forma a operar os movmentos fortes da nterseção em mas de um estágo). Em geral, selecona a sequênca mas natural (consstente com a expectatva dos usuáros) e segura (nclundo a menor necessdade de entreverdes) mas o caso em análse tem uma peculardade: dos movmentos (D e G) operam em mas de um estágo. Deve-se decdr entre dar contnudade (ou não) a estes movmentos. Exceto quando os movmentos operam em faxas curtas (como baas de conversão), é normalmente nteressante dar contnudade fazendo com que os estágos em que os movmentos operam sejam contíguos (com estágos sucessvos, os movmentos terão apenas um tempo perddo). Se há faxas curtas (que contrbuem apenas no níco do verde), entretanto, a descontnudade é melhor quando a contrbução da faxa curta é maor que o tempo perddo adconal. No caso, a contnudade é melhor e há apenas duas sequêncas possíves que se dstnguem pela ordem ncal ou nversa (A-D, D-E-G, C-F-G, B). Pode-se ver que todas as demas sequêncas com contnudade são rotações das duas opções (a descontnudade, quando desejada, pode ser obtda nvertendo a posção de cada par adjacente na sequênca com contnudade, como A-D e B). Um cclo semafórco com 4 estágos pode levar a um tempo perddo total e a uma taxa de solctação de verde efetvo total altos (especalmente se os movmentos fortes operam em apenas um estágo). Com o aumento da demanda, torna-se então mportante aumentar o número de movmentos compatíves ou probr movmentos confltantes para permtr operação sobreposta ou reduzr o número de estágos necessáros. Por exemplo, no caso em análse, é fácl elmnar os confltos de G com os demas movmentos que convergem para a mesma va (ntroduzndo uma lha de canalzação para a entrada de G). Neste caso, G pode ser um movmento lvre no semáforo (opera ao longo do cclo). Se G é um dos movmentos crítcos, reduz-se a taxa de solctação de verde total. Para reduzr o número de estágos, as opções usuas são as probções de conversões à esquerda confltantes (que exgem um estágo protegdo) ou as junções (antes da nterseção semaforzada) de aproxmações adjacentes que operam em estágos dstntos. No caso em análse, E podera ser probdo localmente (por exemplo, se há uma rota que permte seu deslocamento com C) ou a va B podera ser ncorporada à va A ou CA ou C. Então o semáforo passara a ter 3 ou 2 estágos. Por fm, na opção de decomposção da nterseção, as lnhas de retenção ntermedáras ao longo de A-D (ou após C) permte dvdr a nterseção em 2 (ou 3) sub-nterseções e operar cada uma com 2 (ou no máxmo 3) estágos. No entanto, a extensão reduzda para acomodar flas ntermedáras exge que os movmentos fortes tenham verdes sncronzados (com defasagem adequada) e balanceados (com duração smlar) e as programações não são ndependentes.

37 Métodos de Dmensonamento de Semáforos Isolados. Defndo um plano de operação semafórco, restam dos problemas adconas: a seleção do tpo de controle (com tempos fxos ou responsvo, em alguma das suas formas) e a programação dos tempos ou parâmetros (no caso responsvo) de operação. A programação deve determnar os tempos de entreverdes, responsáves prncpas pela segurança de trânsto nos semáforos, e os tempos de verde, responsáves pelo desempenho em termos de fludez (atrasos). A seleção do tpo de controle semafórco decorre do entendmento do desempenho relatvo obtenível de cada opção, que decorre quase dretamente da forma de funconamento e de programação de cada tpo de controle. Por sua vez, o dmensonamento de semáforos (a determnação dos tempos de entreverde, de cclo e de verde) é uma das técncas mas tradconas e conhecdas da Engenhara de Tráfego. A undade de comuncação com o usuáro é o grupo focal, formado por um conjunto de focos que exbem todas as cores necessáras. Os grupos focas veculares usam focos crculares e exbem as cores vermelho, amarelo e verde, enquanto os grupos focas de pedestres usam focos quadrados e exbem as cores vermelho e verde (sendo que o uso de ndcação pscante corresponde ao amarelo). A undade de análse para o dmensonamento dos semáforos é o Grupo de Tráfego (GT), que é o conjunto de movmentos de uma mesma aproxmação que tem o mesmo tratamento semafórco, recebendo a mesma seqüênca de ndcações lumnosas (verde, amarelo e vermelho). Os semáforos devem utlzar pelo menos um grupo focal para cada grupo de tráfego. A undade de controle para o equpamento semafórco, no entanto, é o Grupo Semafórco (G), que é o conjunto de movmentos que tem o mesmo tratamento semafórco, recebendo a mesma sequênca de ndcações lumnosas, ndependentemente da aproxmação (que o controlador semafórco não precsa dstngur). Cada grupo semafórco pode ter um ou mas grupos de tráfego. As funções de controle e montoração do equpamento dstnguem grupos semafórcos (o que pode tornar convenente defnr grupos semafórcos dstntos para cada grupo de tráfego). Como já dscutdo, o semáforo dvde a operação em uma nterseção em Estágos Semafórcos (E), que é um período de tempo em que o conjunto de movmentos autorzados não se altera. De forma geral, a duração de um estágo nclu seu verde e seu entreverde (executado na transção ao fnal do estágo). Os controladores semafórcos também dstnguem (explícta ou mplctamente) os estágos semafórcos e seus dferentes ntervalos de tempo. Em cada mudança de estágo, normalmente pelo menos um movmento termna e outro movmento nca a operação, ou seja, tem seu controle semafórco alterado. Por este motvo, o número de grupos semafórcos é normalmente superor ao número de estágos semafórcos em cada semáforo. Cada grupo semafórco exge um crcuto elétrco de comando e supervsão dstnto. Esta característca é que faz com que possa ser preferdo (embora leve a utlzar equpamentos mas caros), a assocação de cada grupo de tráfego a um grupo semafórco também dstnto (mesmo que alguns grupos de tráfego tenham o mesmo controle). Esta prátca permte que recursos de montoração do

38 38 equpamento elétrco, fetas por grupo semafórco (como a detecção de lâmpadas quemadas), possam ser fetas para cada grupo de tráfego. Portanto, como no exemplo ao lado, um semáforo de três estágos (E1, E2, E3) pode ter 6 grupos de tráfego (GT1, GT2, GT3, GT4, GT5, GT6) e 4 grupos semafórcos (dado que GT1 e GT2 tem o mesmo controle, assm como ocorre para GT5 e GT6). Todos os grupos de tráfego operam em pelo menos um estágo e podem operar em mas de um estágo se for possível (como ocorre para GT4). Todas estas característcas podem ser obtdas dretamente do exame dos dagramas de estágo, que é a forma usual de representação dos planos de operação semafórca. Normalmente, a capacdade de controle dos equpamentos semafórcos é estabelecda pelo número de grupos semafórcos e de estágos semafórcos que podem ser comandados. Equpamentos de maor capacdade de controle serão, naturalmente, mas caros. No entanto, usualmente, a capacdade de controle de um equpamento pode ser aumentada de forma modular (em geral adconando módulos que amplam o total de grupos semafórcos controlados) até atngr a capacdade máxma do controlador semafórco. 1 Além dsso, um mesmo controlador semafórco pode armazenar dversos Planos Semafórcos, que podem ser utlzados uma ou mas vezes ao longo do da, com programações específcas (chamadas de Programas Semafórcos). A capacdade de controle dos equpamentos semafórcos também é defnda pelo número de planos e de programas armazenáves, assm como pelo número de trocas de planos/programas admtdas. 2 A forma como os equpamentos de controle semafórco reconhecem o conceto de estágo semafórco pode ocorrer de dferentes maneras. Os planos de tráfego transformam o dagrama de estágos em um dagrama de alocação de tempos, onde a duração de cada ntervalo de verde e de entreverde recebe uma duração específca. Note que os grupos de tráfego veculares e de pedestres normalmente tem entreverdes dstntos (embora possam ter a mesma duração, por programação ou por smplfcação). Os tempos de entreverdes são normalmente fxados, em função dos crtéros de segurança, em todos os tpos de controle de tráfego. Nos semáforos a tempos fxos, todos os demas tempos (verdes e vermelhos) também são programados dretamente para cada plano de tráfego, enquanto nos semáforos sob demanda são programados parâmetros de operação que são utlzados para determnar os tempos de programação (verde e vermelho) em função da demanda medda. A segur, será dscutdo o dmensonamento dos ntervalos de entreverdes e dos tempos de verdes a tempos fxos (que determnam 1 O conceto de Fase Semafórca é também normalmente utlzado mas deve ser evtado, em funções das suas dversas acepções. No Brasl, tecncamente, fase semafórca é snônmo de grupo semafórco (como ocorre na termnologa nglesa), mas o sentdo popular toma fase semafórca como snônmo de estágo semafórco (sgnfcado que, alás, aproxma-se da termnologa empregada nos Estados Undos). Para elmnar dubedades, é melhor evtar o termo. 2 Outro conceto tradconal, a ser evtado, é o de Plano de Tráfego, eventualmente assocado a Plano Semafórco ou Programa Semafórco. A termnologa usual também refere-se a Trocas de Planos (não Trocas de Programas).

39 39 também os tempos de vermelho), antes para grupos de tráfego veculares e depos para grupos de tráfego de pedestres. Serão dscutdos também, brevemente, alguns crtéros usuas para dmensonamento dos parâmetros de controle atuado e as condções em que normalmente seu uso é melhor que o controle a tempos fxos Dmensonamento dos Entreverdes Em relação ao dmensonamento dos entreverdes, deve-se determnar a duração do ntervalo de amarelo (ou pscante, no caso de pedestres) e de vermelho de segurança. O ntervalo de amarelo ( I a ) tem como função de nformar os condutores do grupo de tráfego que pára no estágo consderado sobre a mudança para a ndcação vermelho. Embora seja legal cruzar a lnha de retenção durante o ntervalo de amarelo, a decsão de deter o veículo deve ser tomada a uma dada dstânca da lnha de retenção para os que não terão condção de cruzar a lnha de retenção legalmente (sto é, até o fm do amarelo). Portanto, o prncípo básco de dmensonamento do ntervalo de amarelo consdera a dstânca de parada até a lnha de retenção para uma aproxmação e adota para o correspondente ntervalo de amarelo, o tempo necessáro para percorrer esta dstânca para o veículo que segue sem parar. Os veículos localzados a uma dstânca maor da lnha de retenção deverão, por suposção, parar. V O tempo de parada é t p = t r + e a dstânca de parada b 2 V correspondente é x p = V.t r +, onde t r é o tempo de reação 2.b (usualmente 1,0 segundo, no caso de semáforos), b é taxa de desaceleração durante a frenagem (usualmente 10,0 m/h/seg para frenagem em semáforos) e V é a velocdade do tráfego (a velocdade regulamentada ou do percentl 85%). O ntervalo de amarelo estmado como o tempo necessáro para percorrer a dstânca de parada para segur à dante é V x p e, portanto, em geral adota-se V Ia = t r + (7.3). 2.b Este ntervalo deve ser padronzado entre valores esperados pelos usuáros para que seja possível avalar no níco do amarelo se será possível passar pela lnha de retenção até o fnal do amarelo ou se é necessáro deter o veículo. Em geral, os valores recomendados seguem os seguntes padrões: V (m/h) < a70 > 70 I a (seg) Intervalos de amarelo nadequados podem trazer stuações ndesejáves. Um ntervalo de amarelo nsufcente coloca o usuáro em uma stuação em que nem é possível cruzar a lnha de retenção até o fnal do ntervalo de amarelo, nem é possível parar o veículo até a

40 40 lnha de retenção, com frenagens normas. Um ntervalo de amarelo excessvo pode gerar um condconamento nadequado em não parar para os usuáros (além de trazer desperdíco do tempo semafórco). Com um ntervalo de amarelo bem dmensonado, a regra de comportamento para os usuáros deve ser: parar se for possível deter o veículo até a lnha de retenção (caso contráro, segur). O ntervalo de vermelho de segurança ( I v ) tem como função permtr uma transção segura entre estágos sucessvos, dado que os movmentos que encerram e ncam a operação são ncompatíves e terão algum conflto se ocuparem a nterseção smultaneamente. Embora, legalmente, os movmentos que ncam a operação devam observar se exstem veículos conclundo seus movmentos antes de entrar na nterseção, a abordagem usual da Engenhara de Tráfego é a de ncorporar este período de conflto na programação semafórca como vermelho para ambos. Desta forma, apenas os veículos que já cruzaram a lnha de retenção do movmento que encerra a operação, até o fnal do seu ntervalo de amarelo, estarão normalmente na nterseção. Esta condção deve ser verfcada para todos os potencas confltos (ou para o mas crítco). Portanto, o prncípo básco de dmensonamento do ntervalo de vermelho de segurança consdera a dstânca do veículo que encerra e que nca a operação até o ponto de conflto potencal e adota para o correspondente ntervalo de vermelho de segurança, o tempo necessáro para o veículo que encerra a operação sem parar lvre o ponto de conflto antes da chegada do veículo que nca a operação no estágo segunte, partndo da posção parada ou chegando em movmento. Se as dstâncas dos veículos que encerram e ncam a operação na mudança de estágo até o ponto de conflto potencal são x s e x e, respectvamente, o tempo necessáro para lvrar o ponto de conflto potencal deve nclur o comprmento do veículo l v e depende das velocdades nos fluxos de saída e entrada V s e V e. A stuação crítca para o tempo de lberar e atngr o ponto de conflto potencal normalmente é o que corresponde ao maor x s e ao menor x e. O ntervalo de vermelho de segurança, dentfcados os dados relaconados ao ponto de conflto crítco, pode ser determnado por I v x = s + l V s v x V e e + δ m (7.4), onde δ m é uma margem de segurança adconal (normalmente usado apenas quando os movmentos que entram ou saem são referentes a fluxos de pedestres). Note que para o caso de movmentos veculares, a estmatva do vermelho de segurança gnora a possbldade de ncar o movmento que entra de uma posção parada, que nclu um tempo de reação e o tempo de movmento até o ponto de conflto acelerando (que sera x t e re +, onde a taxa de aceleração a estara entre 2,5 e 5,0 2.a m/h/seg em condções usuas). Portanto, uma margem de segurança já está mplícta nas fórmulas de cálculo usual.

41 41 Deve-se notar que, neste caso, não exste nenhum processo de decsão complexo envolvdo nas hpóteses de cálculo consderadas para estmar o ntervalo de vermelho de segurança necessáro, a menos da suposção de que o últmo veículo que encerra a operação passa no fnal do ntervalo de amarelo (sto é, de que não há transgressão) e de que o prmero veículo que nca a operação passa pela lnha de retenção correspondente no níco do verde (novamente, sem transgressão). Os valores de velocdade assumdos podem, entretanto, ser questonados. Ao contráro das stuações usuas do tráfego, para a estmatva do ntervalo de vermelho de segurança não é sempre mas crítco para as velocdades maores (pelo contráro). Por este motvo é usual, realzar o cálculo para as velocdades médas de veículos leves e pesados (ou para a velocdade do percentl 15%). A possbldade de transgressão no térmno ou níco dos estágos sucessvos é, de resto, o únco aspecto gnorado pela fórmula usual de cálculo do ntervalo de vermelho de segurança. No entanto, consderase normalmente nadequado ncorporar estas característcas de comportamento (por mas usuas que sejam) pelo pergoso efeto de condconamento que a acomodação desta prátca pode trazer aos usuáros da va, além do desperdíco de tempo semafórco. Deve-se observar que, nfelzmente, é normalmente mpossível evtar que os movmentos envolvdos em pontos de conflto menos crítcos tenham a percepção de transgressão segura no fnal do estágo (pelo com os controladores semafórcos e as técncas de controle usualmente empregados) Dmensonamento do Cclo (e dos Verdes) Em relação ao dmensonamento dos verdes, deve-se determnar a duração necessára para atender a necessdade de cada grupo de tráfego (determnando os vermelhos dos movmentos bloqueados). Embora o caso básco de dmensonamento dos tempos de verde seja bastante smples, deve-se advertr que exstem dversos casos especas que exgem métodos teratvos de cálculo (normalmente decorrente do fato de que os parâmetros báscos utlzados no dmensonamento são afetados pelos própros tempos semafórcos). Na exposção a segur, o caso básco é ncalmente apresentado, dscutndo-se a segur alguns casos especas mas mportantes. As condções de dmensonamento no caso básco são dretamente dervadas do estabelecmento da relação entre a vsão da operação semafórca vsta por cada grupo de tráfego e a vsão global que consdera todos os grupos de tráfego que operam ao longo dos estágos do cclo semafórco. A vsão de cada grupo de tráfego pode ser sntetzada na fórmula de capacdade em fluxo descontínuo C = ϕ. S, onde g ef ϕ = é a t taxa de verde efetvo e S é o fluxo de saturação para o grupo de tráfego. O verde efetvo g ef é o tempo dsponível para o movmento descontado do efeto da perda de efcênca no níco e térmno de uma fla parada, correspondente ao tempo morto l, tendo-se g g + I l (e r ef = r + l para o vermelho efetvo). ef = a O tempo de cclo é smplfcadamente t = g + I r, em tempos de foco, ou c a + t = g + r, em tempos efetvos. c ef ef c

42 42 Para um grupo de tráfego, o tempo de cclo é vsto como um tempo em movmento e um tempo bloqueado. Consderando-se que o fluxo de saturação e o tempo morto são normalmente constantes, a capacdade pode ser varada alterando o tempo de cclo e o tempo de verde para o grupo de tráfego (dado que o ntervalo de amarelo é normalmente constante). Conhecda a fluxo de demanda do grupo de tráfego em um dado período de dmensonamento, a sua necessdade de escoamento é satsfeta se Q C. Utlzando as relações anterores, esta condção pode ser expressa por y u, onde Q y = (7.5) S é a taxa de solctação de verde do grupo de tráfego, dada pela razão entre o fluxo de demanda e o fluxo de saturação (no escoamento das flas), e g ef u = (7.6) t c é a taxa de verde efetvo recebda pelo grupo de tráfego no semáforo (que corresponde a ϕ ). Portanto, cada grupo de tráfego vecular tem uma necessdade de verde expressa em termos relatvos ao tempo de cclo pela sua taxa de solctação de verde y (mutas vezes chamadas de taxa de saturação). O dmensonamento semafórco, por sua vez, proporcona uma taxa de verde efetvo u que representa a proporção do cclo ofertada para o movmento. Pode-se notar que, neste caso, o grau de solctação da capacdade X, dado pela relação entre demanda e capacdade ( C também pode ser expresso pela relação entre demanda e oferta de y verde efetvo ( ). u Deve-se também notar que o dmensonamento estrto com Q ), C = Q corresponde a u = y e a X = 100%. Esta condção pode trazer atrasos excessvos e não é usualmente utlzada. Para passar ao dmensonamento do semáforo como um todo deve-se também passar da vsão de um grupo de tráfego para a vsão do conjunto de grupos de tráfego que o semáforo controla. Em cada período de tempo (normalmente assocado a cada estágo semafórco), podem exstr dversos grupos de tráfego operando smultaneamente, caso sejam compatíves. O tempo de verde efetvo oferecdo ao estágo semafórco atende, neste caso, ao mesmo tempo a todos os grupos de tráfego que operam smultaneamente. A necessdade de verde do estágo (a sua taxa de solctação de verde) deve naturalmente consderar os grupos de tráfego mas exgentes para atender a todos. Por outro lado, examnando a operação do semáforo como um todo, os tempos de vermelho para um grupo de tráfego devem ser naturalmente relaconados com as necessdades dos demas grupos de tráfego (que são ncompatíves com os movmentos autorzados em cada verde).

43 43 Vsto globalmente, o tempo de cclo é uma sucessão de verdes e entreverdes para os grupos de tráfego que recebem, sucessvamente, o dreto de uso da va na nterseção. O tempo de cclo pode, então, ser t g I, somando os escrto como = ( + ) c tempos de verde e de entreverde de cada estágo. Notando que I = I a + I v e que g + I a = g ef +l, pode-se escrever também ( g I ) = + t c ef l, onde I l =l + I v é o tempo perddo em cad mudança de estágo. Exprmndo o tempo de verde efetvo em função do tempo de cclo por g = u. t, tem-se: ef onde estágo e c t p t c = (7.7) 1 U t p = Il é o tempo perddo total ao longo das mudanças de U = u é a taxa de verde efetvo global no semáforo. t p Esta mesma expressão pode ser reescrta como U = 1, mostrando t c que exstrá sempre uma perda de efcênca nas mudanças de estágo (esta é uma das razões para tentar operar as nterseções semaforzadas com o menor número de estágos possível), dexando menos de 100% do tempo dsponível como verde efetvo global. Pode-se também ver que, como os componentes dos tempos perddos nas mudanças de estágo são normalmente constantes, o aumento do tempo de cclo permte aumentar a taxa de verde efetvo global dsponível no semáforo, mas sto ocorre com rendmentos decrescentes. Por exemplo, um semáforo com 10 segundos de tempo perddo total, tera 15 segundos de verde efetvo com um tempo de cclo de 25 segundos (60%), 40 com 50 (80%), 90 com 100 (90%), 190 com 200 (95%). As relações obtdas acma valem em qualquer stuação de dmensonamento. Note, entretanto, que os tempos estão referdos aos estágos semafórcos e não aos grupos de tráfego. A composção das necessdades de verde dos dferentes grupos de tráfego ao longo do cclo semafórco deve ser buscada no dagrama de estágos ou no dagrama de movmento. O tempo de verde dado a um estágo semafórco atende a todos os seus grupos de tráfego smultaneamente. As necessdades destes grupos de tráfegos não se somam e basta atender ao grupo de tráfego mas crítco para satsfazer este e todos os demas. Somar os tempos de verde de dferentes estágos corresponde, portanto, a somar as necessdades de verde dos grupos de tráfego crítcos de cada estágo. Como alguns grupos de tráfego podem operar em mas de um estágo, a análse pertnente deve comparar um cclo completo. Determnando-se os grupos de tráfego crítcos a condção ncal de dmensonamento y, pode-se reexamnar y u, tendo-se: t p mín t c = t c (7.8) 1 Y