LUCAS EZEQUIEL BATISTA DE MEDEIROS

Transcrição

1 UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE CENTRO DE TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL LUCAS EZEQUIEL BATISTA DE MEDEIROS ESTUDO DA MELHORIA OPERACIONAL DE UMA MINI- ROTATÓRIA, CONSIDERANDO O SEU ENTORNO, USANDO MICROSSIMULAÇÃO: ESTUDO DE CASO NATAL-RN 2018

2 Lucas Ezequiel Batista de Medeiros Estudo da melhoria operacional de uma mini-rotatória, considerando o seu entorno, usando microssimulação: estudo de caso. Trabalho de Conclusão de Curso na modalidade Artigo Científico, submetido ao Departamento de Engenharia Civil da Universidade Federal do Rio Grande do Norte como parte dos requisitos necessários para obtenção do Título de Bacharel em Engenharia Civil. Orientador: Prof. Dr. Moacir Guilhermino da Silva Coorientador: Profa. M. Sc. Lucia Rejane de Almeida Xavier Natal-RN 2018

3 Universidade Federal do Rio Grande do Norte - UFRN Sistema de Bibliotecas - SISBI Catalogação de Publicação na Fonte. UFRN - Biblioteca Central Zila Mamede Medeiros, Lucas Ezequiel Batista de. Estudo da melhoria operacional de uma mini-rotatória, considerando o seu entorno, usando microssimulação: estudo de caso / Lucas Ezequiel Batista de Medeiros f.: il. Artigo Científico (Graduação) - Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Centro de Tecnologia, Curso de Engenharia Civil. Natal, RN, Orientador: Prof. Dr. Moacir Guilhermino da Silva. Coorientador: Profa. M. Sc. Lucia Rejane de Almeida Xavier. 1. Sinalização Semafórica - TCC. 2. Baias - TCC. 3. Microssimulação - TCC. I. Silva, Moacir Guilhermino da. II. Xavier, Lucia Rejane de Almeida. III. Título. RN/UF/BCZM CDU Elaborado por FERNANDA DE MEDEIROS FERREIRA AQUINO - CRB-15/301

4 Lucas Ezequiel Batista de Medeiros Estudo da melhoria operacional de uma mini-rotatória, considerando o seu entorno, usando microssimulação: estudo de caso. Trabalho de conclusão de curso na modalidade Artigo Científico, submetido ao Departamento de Engenharia Civil da Universidade Federal do Rio Grande do Norte como parte dos requisitos necessários para obtenção do título de Bacharel em Engenharia Civil. Aprovado em 30 de novembro de 2018: Prof. Dr. Moacir Guilhermino da Silva Orientador Profa. M. Sc. Lucia Rejane de Almeida Xavier Coorientadora Profa. M.Sc. Magda Maria Pinheiro de Melo Examinadora Arquiteto Walter Pedro da Silva Examinador externo Natal-RN 2018

5 RESUMO ESTUDO DA MELHORIA OPERACIONAL DE UMA MINI-ROTATÓRIA, CONSIDERANDO O SEU ENTORNO, USANDO MICROSSIMULAÇÃO: ESTUDO DE CASO As mudanças na hierarquia viária apresentam um desafio pela necessidade de implantação de novos projetos de interseções de trânsito que mantenham bons níveis de serviço. Através de microssimulação com o software VISSIM 10.0, esse artigo realiza um estudo operacional de uma mini-rotatória com o intuito de reduzir os tempos de espera e filas diagnosticadas, em uma interseção tipo T de vias coletoras II. Os resultados mostram um melhoria de desempenho do tráfego com a implantação de baias nos pontos de parada de ônibus, como também com a implantação dessas baias junto com a sinalização semafórica na interseção. Palavras-chave: Baias; Sinalização Semafórica; Microssimulação; Atraso médio. ABSTRACT OPERATIONAL IMPROVEMENT STUDY OF A MINI-ROUNDABOUT, CONSIDERING ITS SURROUNDINGS, USING MICROSSIMULATION: CASE STUDY. The changes in the hierarchical classification of roads presents a challenge as it requires new intersection projects that maintain good levels of service. Through microsimulation with the software VISSIM 10.0, this essay brings an operational study of a mini-roudabout with the intention of reducing the average delay and queue length perceived, in a T shaped intersection. The results show an improvement in traffic performance, both for the implementation of lay-by s at nearby bus stops, as for the implementation of lay-by s together with programmed traffic light signals at the intersection. Keywords: Lay-by; Signalized intersection; Microssimulation; Average delay.

6 5 INTRODUÇÃO 1 O Plano de Circulação Viária, constituinte do Plano Diretor de Mobilidade Urbana de Natal/RN, no ano de 2018 propõe um novo cenário de hierarquia viária para a cidade, com o intuito de induzir deslocamentos de pessoas e bens na cidade de forma sustentável. Essa nova hierarquia é resultado do aumento operacional das vias e impacta em decisões acerca da pavimentação, da velocidade regulamentada, da circulação de linhas de transporte público e, para o caso de vias locais sendo classificadas agora como vias coletoras II, da implantação de novas sinalizações semafóricas em interseções. O manual americano Highway Capacity Manual (TRB, 2000) aborda a questão das interseções não semaforizadas com quatro aproximações igualmente movimentadas sob o ponto de vista do fluxo horário de saturação, indicando um bom funcionamento das mesmas, no caso de bem sinalizadas com sinais de pare, com até veículos por hora. Ainda no mesmo manual, as interseções não semaforizadas também são abordadas no caso de implantação de estruturas rotatórias. Essas proporcionam maior segurança e manobras mais confortáveis para os veículos, agindo como acalmadores do tráfego e permitindo maior capacidade operacional da interseção. De acordo com BEZERRA (2007), a escolha de soluções de operação para uma interseção, que passa pela análise de parâmetros como formação de filas, atraso médio veicular, capacidade operacional, fica mais fácil com a utilização de simuladores de tráfego. Nesse contexto, esse trabalho tem como objetivo analisar uma interseção em T, localizada na cidade de Natal, Rio Grande do Norte, composta pela ligação de duas vias recentemente classificadas como coletora II, por meio de pesquisas de campo e uso do microssimulador VISSIM10.0, avaliando a viabilidade de diferentes soluções para a diminuição dos tempos de espera dos movimentos críticos. REVISÃO DA LITERATURA Nas definições terminológicas do Manual de Projetos de Interseções (DNIT, 2005), as interseções de tráfego são uma confluência, entroncamento ou cruzamento de duas ou mais vias. Essas, então, entre ampla variedade de aspectos classificatórios, se dividem entre dois grandes grupos: Interseções em Nível e Interseções em Níveis Diferentes. O primeiro grupo pode ser definido em função: do número de ramos; das soluções geométricas adotadas; e do controle de sinalização. Em interseções urbanas de vias locais, o surgimento de novos pólos geradores implica em maiores fluxos veiculares e as reformas de projetos de interseções devem buscar o mínimo de interferência nos terrenos vizinhos, já ocupados. No caso de uma interseção em nível, de três ramos e sem sinalização semafórica, a solução inicial para lidar com fluxo baixo seria a solução Mínima, sem nenhum controle especial, aplicável normalmente onde o volume horário total (dois sentidos), em termos de unidades de carro de passeio da via principal, for inferior a 300 unidades de carro de passeio e o da via secundária for inferior a 50 unidades de carro de passeio (DNIT, 2005). Com o aumento do fluxo, essa interseção em ambiente urbano exige a implementação de uma nova solução que acalme e guie o fluxo nas aproximações. Segundo SOUZA (2014), interseções circulares ou rotatórias Traffic calming, são tipicamente adotadas em interseções de vias locais, sendo seu objetivo quase sempre o de moderar o fluxo de veículos. Com a rotatória, os movimentos se dão no sentido anti-horário e a preferência é dada para os Lucas Ezequiel Batista de Medeiros, graduando em Engenharia Civil, UFRN Prof. M. Sc. Lucia Rejane de Almeida Xavier, Departamento de Engenharia Civil da UFRN Prof. Dr. Moacir Guilhermino da Silva, Departamento de Engenharia Civil da UFRN

7 6 movimentos que já se encontram dentro da rotatória, com a implantação de sinais de parada junto às aproximações. Dessa forma, existe um aumento na segurança e capacidade da interseção pela diminuição dos conflitos, redução das velocidades junto às aproximações e ordenamento das conversões. Entre os fatores determinantes para a implantação de uma rotatória eficiente está o equilíbrio entre os fluxos horários dos movimentos na interseção. Caso exista uma grande disparidade entre os fluxos veiculares nos movimentos atuantes na interseção, a implantação da rotatória pode resultar na formação de filas junto à via principal (SOUZA, 2014). Quando nessas vias transitam linhas de ônibus, as suas paradas podem causar interferência no fluxo veicular. O Manual de Projetos de Travessias Urbanas (DNIT, 2010) aponta o uso de baias para a locação das paradas de ônibus de forma a impedir essa interferência nas faixas de fluxo direto. Além disso, destaca que poucas vezes a faixa de domínio disponível nas ruas arteriais de menor importância é suficiente para implantar faixas de ônibus, mas, sempre que possível, deve-se aproveitar a oportunidade. Uma vez que o aumento do fluxo veicular tende a aumentar os atrasos veiculares nos movimentos de uma interseção, ocorrência de acidentes, bloqueio do fluxo de pedestres, passase a analisar a viabilidade da implantação de uma sinalização semafórica. A passagem de uma interseção não semaforizada para uma semaforizada se dá pela necessidade de equalizar os tempos de passagem dos movimentos de acordo com o seu fluxo veicular. Essa implantação deve ser justificada a partir da análise de alguns critérios locais: volume de fluxo veicular e de pedestres nas aproximações, índice de acidentes, controle de áreas congestionadas. Um método comumente usado para o cálculo de tempos semafóricos é apresentado no volume 5 do Manual Brasileiro de Sinalização de Trânsito (DENATRAN, 2014), conhecido como método do grau de saturação máximo. Este permite o cálculo dos tempos de entreverde, ou tempos de amarelo e tempos de vermelho geral, para cada estágio, com base nas características geométricas e de operação das vias, e o cálculo do tempo de ciclo semafórico, dado pela equação (3), com base nos fluxos horários coletados em pesquisa, e fluxos de saturação atribuídos aos respectivos movimentos críticos de cada estágio. A parcela de tempo de verde que será dado a cada estágio é então distribuída de acordo com os fluxos veiculares dos movimentos críticos de cada estágio que compõe a interseção. Os tempos de amarelo e de verde para cada aproximação são dados pelas equações (1) e (2), a seguir: Tam = Tpr + v 2 (a ± ig) (1) Tvg = d 2 + c v (2) Onde, Tam = tempo de amarelo, em segundos. Tpr = tempo de percepção e reação do condutor, em segundos (adota-se 1,0 s). v = velocidade do veículo, em metros por segundo (de acordo com a regulamentação da via). a = taxa máxima de frenagem admissível em via plana, em m/s² (adota-se 3,0 m/s²). i = inclinação da via na aproximação, sendo positiva para ascendente e negativa para descendente, em m/m. g = aceleração da gravidade (9,81 m/s²). c = comprimento do veículo, em metros (para via onde trafegam predominantemente automóveis, adota-se 5 metros).

8 7 Tvg = tempo de vermelho geral, em segundos. d 2 = extensão da trajetória do veículo entre a linha de retenção e o término da área de conflito, em metros. Tc, min = Tp 1 Y i (3) Onde, Tc = tempo de ciclo. Tp = tempo perdido total, em segundos (dado pela soma dos tempos de amarelo e vermelho geral). Yi = taxa de ocupação, dada pela divisão do fluxo horário medido na aproximação pelo seu respectivo fluxo de saturação. O fluxo de saturação de um grupo de movimentos corresponde ao número máximo de veículos que poderia passar em uma aproximação controlada por sinalização semafórica no caso dessa aproximação receber indicação verde durante uma hora (DENATRAN, 2014). No caso da operação de uma interseção não semaforizada, o fluxo de saturação não pode ser medido, já que os métodos tradicionais exigem pesquisa em um semáforo atuante. Um modelo de previsão do fluxo de saturação que ainda se mantém em uso encontra-se no trabalho Traffic Signal Settings (F. V. Webster, 1957), com a observação das características de fluxo no Reino Unido. O modelo de Webster aponta a relação do fluxo de saturação com a composição do tráfego, com as taxas de inclinação do greide nas aproximações, reduzindo o seu valor em 3% a cada 1% de inclinação ascendente, e com a largura das faixas, dada pela tabela 01, abaixo: Tabela 01 Valores de fluxo de saturação com base nas larguras de faixa. L (m) 3,00 3,30 3,60 3,90 4,20 4,50 4,80 5,10 FS (veic/h) Fonte: adaptado de Webster (1957). Além disso, o modelo de Webster também aponta que para movimentos de conversão com faixa exclusiva e sem movimentos conflitantes, o fluxo de saturação da faixa pode ser determinado em função do raio do seu traçado, conforme equação (4): FS ( veic h ) = ,515 R (4) Onde, R = raio da curva, em metros. Uma vez posto em funcionamento um projeto de interseção, com a atuação de sinalização semafórica ou não, o Highway Capacity Manual (2000) determina os critérios de nível de serviço das vias com base nos tempos de espera dos movimentos. Percebe-se a diferença entre os tempos correspondentes a cada nível para cada caso de sinalização, como mostra a Tabela 02:

9 8 Tabela 02 Níveis de Serviço. Nível de Serviço (LOS) Tempo de espera médio (s/veic) Sem Semáforo Com Semáforo A B > > C > > D > > E > > F >50 > 80 Fonte: adaptado de TRB (2000). METODOLOGIA 1. Caracterização da Interseção A interseção analisada está localizada na cidade de Natal/RN, no bairro do Planalto, interligando este ao bairro de Cidade Nova, por meio das ruas Engenheiro João Hélio Alves Rocha e Rua Antônio Freire de Lemos. O encontro entre a ruas de mão dupla proporciona três opções de movimento para cada aproximação, que atualmente são moderados por meio de uma mini-rotatória (Figura 01). A função da mini-rotatória é a de reduzir a velocidade nas aproximações e guiar os movimentos (SOUZA, 2014). Figura 01 Vista da aproximação na Rua Eng. João Hélio Alves Rocha, sentido Bairro Cidade Nova. Fonte: GoogleEarth (acessado em 11/2018) Condições Geométricas e Caracterização dos Movimentos Por meio de levantamento em campo e de informações encontradas no GoogleEarth, foram coletados dados acerca do número de vias, largura das faixas, inclinação longitudinal do greide e destino dos movimentos, dados no quadro 01, abaixo: Quadro 01 Caracterização das aproximações da interseção. Aproximação Rua Sentido N de Largura das vias faixas (m) Inclinação 1 Eng. João Hélio Alves Rocha Planalto - Cidade Nova 1 4,50 1% ascendente 2 Eng. João Hélio Alves Rocha Cidade Nova - Planalto 1 3,50 0% 3 Antônio Freire de Lemos Planalto - Cidade Nova 1 4,00 4% ascendente Fonte: o autor (2018).

10 9 Para cada aproximação existem 3 possibilidades de movimentos e como será exposto nas pesquisa de fluxo, a demanda por movimentos de retorno apresentaram ocorrência nula, dessa forma, foram classificados 6 movimentos na interseção, como pode ser visto a seguir, na figura 02. Figura 02 Interseção entre a Rua Eng. João Hélio e Rua Antônio Freire de Lemos e indicação de movimentos. Fonte: o autor (2018). Os movimentos conflitantes são MV1 e MV4, MV1 e MV5, e MV2 e MV4, MV3 e MV6, sendo pela natureza da operação da mini-rotatória instalada, dada a preferência de passagem àquele que já se apresenta dentro da rotunda. No intuito de entender o comportamento atual da interseção, foram feitas visitas em campo para a realização do método de pesquisa de fluxo direcional e classificatória, apresentado no volume 5 do Manual Brasileiro de Sinalização de Trânsito (DENATRAN, 2014). Através da pesquisa de fluxo veicular direcional e classificatória será determinado quais os principais fatores causais do congestionamento excessivo percebido atualmente Pesquisa de Fluxo Veicular Direcional e Classificatória Nos dias 11/09/2018 e 18/09/2018 foram realizadas visitas em campo no local da interseção, no período da manhã, para a realização da pesquisa de fluxo direcional e classificatória de acordo com as orientações prescritas no apêndice A3 do Manual Brasileiro de Sinalização de Trânsito (DENATRAN, 2014). A pesquisa direcional e classificatória é realizada quando há necessidade de se conhecer a composição do tráfego no cruzamento. Ela permite a determinação do volume de tráfego equivalente, que é o volume de tráfego coletado expresso em unidades de carro de passeio, alcançado pela multiplicação do número de veículos medidos com seu respectivo fator de equivalência, encontrado na tabela 03. Com a ajuda da equipe técnica do STTU foram coletados os valores de fluxo veicular de motos, bicicletas, caminhões, carros e ônibus em intervalos de 15 minutos. Sendo, no dia 18/09/2018, especialmente contabilizados os horários de passagem de ônibus com precisão de minutos, o que terá importância na realização das simulações aqui propostas. Dessa forma, foram usados nesse trabalho os dados coletados nesta data.

11 10 Tabela 03 Fator de equivalência para diferentes tipos de veículos. Tipo Fator de Equivalência Automóvel 1,00 Caminhão (3 eixos) 3,00 Fonte: DENATRAN (2014). 2. Simulação com VISSIM 10.0 Através da modelagem e calibração da interseção no microssimulador VISSIM 10.0, foram colhidos os resultados de comprimento de fila, atraso veicular médio, capacidade e consumo de combustível, para cada movimento da interseção, em um período de simulação de 10 minutos de operação do tráfego, que é o limite imposto pela versão estudante do software. O programa recebe o input dos valores de fluxo veicular horário para cada movimento, características geométricas da interseção, velocidades de operação das vias, regras de preferência em regiões de conflito entre movimentos, linhas de transporte público, seus horários de entrada na simulação e suas respectivas paradas, número de passageiros a embarcar e a descer do ônibus a cada parada. Para a perfeita modelagem do projeto e calibração dos parâmetros de entrada, houve um cuidado na coleta dos dados da forma mais fidedigna ao que ocorre in loco Resultados obtidos Moto 0,33 Ônibus 2,00 Caminhão (2 eixos) 2,00 O VISSIM 10.0 apresenta uma grande praticidade na obtenção dos resultados. Estes são apresentados de forma dinâmica na própria tela de exibição de simulação e podem ser facilmente exportados, facilitando sua posterior tabulação e elaboração de quadros. No caso deste trabalho, pela limitação de tempo de simulação imposta pela licença de estudante do software, e por se tratar de uma análise local de uma única interseção, não houve mais de um resultado para cada simulação, não havendo resultados estatísticos de mínimos, máximo, ou desvio padrão. LEVANTAMENTO DE DADOS E CENÁRIOS DE SIMULAÇÃO A pesquisa realizada no dia 18/09/2018 se deu entre os horários de 6:15 às 9:00, juntamente com membros da STTU (Secretaria Municipal de Mobilidade Urbana), de modo que cada participante preenchia a ficha de pesquisa para um grupo específico de veículos, em um determinado movimento. Ao longo desse período verificou-se a ausência de pedestres cruzando as vias, exceto em faixas de pedestres já implantadas em regiões afastadas da interseção, que são usadas pelos pedestres para a movimentação até as paradas de ônibus. Em campo, foi observado que, em se tratando de uma interseção congestionada, as regras de preferência não se aplicavam bem e o comportamento do fluxo era de alternância preferencial aleatória entre as aproximações. Portanto, a partir do gráfico 01 a seguir, pode-se perceber algumas características essenciais para o estudo da interseção. Os movimentos 01 e 05, ambos apresentam grande disparidade de volume de fluxo, em relação aos outros movimentos com os quais dividem a aproximação, e juntos apresentam uma confluência dos maiores fluxos da interseção, em

12 11 direção ao Bairro de Cidade Nova. O horário de fluxo máximo medido se deu entre os horários 06:45 e 07:45. Na tabela 04 a seguir, tem-se o resultado da pesquisa de fluxo direcional e classificatória, para o horário de fluxo máximo e a determinação dos movimentos críticos, que será importante para o cálculo semafórico proposto nos cenários de simulação. Gráfico 01 Resultados da pesquisa de fluxo veicular direcional e classificatória em 18/09/2018. Fonte: o autor (2018). Tabela 04 Valores de fluxo registrados no horário de pico de funcionamento da interseção, e respectivos movimentos críticos. 06:45 07:45 Bicicleta Moto Automóvel Ônibus Caminhão TOTAL Movimento (unid) (unid) (unid) (unid) (unid) (ucp) Crítico Eng. João Hélio - MV X Sentido Cidade Nova MV Eng. João Hélio - MV Sentido Planalto MV X Antônio Feire de Lemos MV X MV Fonte: o autor (2018). No Quadro 02 a seguir, encontram-se os horários de passagem de ônibus durante os 10 minutos mais carregados para esse modal, registrado dentro da hora de fluxo máximo encontrada. A inserção de transporte público na simulação deve ser o mais fidedigno à realidade observada pelo seu impacto nos resultados da simulação de implantação de baias. Outra visita foi realizada no local para a determinação do número médio de pessoas a embarcar e descer nos ônibus nas paradas próximas, resultando numa média de 20 passageiros, embarcando a cada 10 minutos, em cada parada de ônibus. Portanto, vale destacar que os valores de fluxo veicular inseridos no modelo de simulação, para cada movimento, não incluíam a contribuição em unidade de carro de passeio dadas pelos ônibus, sendo seus valores calculados pela subtração dos ônibus do valor total de fluxo indicado na tabela 04.

13 12 Quadro 02 Registro de frequência máxima de ônibus, dentro de um período de 10 minutos, no horário de fluxo veicular máximo. Fonte: o autor (2018). 1. Implantação de Baias SENTIDO CENTRO SENTIDO BAIRRO 41A A :58 X X 06:59 X 07:00 07:01 X X 07:02 07:03 07:04 07:05 X 07:06 X 07:07 Na implantação de baias laterais para paradas de ônibus deve-se buscar pontos de locação próximos aos das paradas anteriores, de modo a não afetar o fluxo de pedestres já adaptado ao serviço naquele local. Para o caso presente, percebeu-se que diversos terrenos ao longo da rua Eng. João Hélio Alves apresentavam espaços frontais suficientes para a implantação das baias. Na simulação foram locados os pontos mais próximos possíveis mas que poderiam também receber as baias pelo seu espaço disponível real. Não se preocupou aqui em investigar os aspectos legais de implantação das mesmas. A seguir apresentam-se os pontos de locação das paradas atuais e das baias propostas à simulação, nas figuras 03 e 04, respectivamente: Figura 03 Localização de paradas de ônibus sem baias de parada (situação atual). Fonte: adaptado de VISSIM10.00 (2018).

14 13 Figura 04 Localização de paradas de ônibus com baias de parada. Fonte: adaptado de VISSIM10.00 (2018). 2. Implantação de Sinalização Semafórica A simulação da implantação de sinalização semafórica se deu considerando três estágios, cada um com dois movimentos atuantes, de modo que se preservasse a configuração dos movimentos, tornando apenas os movimentos de retorno, já de baixíssima recorrência, impossíveis. A implantação do semáforo se fará com a remoção da configuração da rotatória, o que favorece o movimento 1, não só pela própria remoção dos conflitos com outros movimentos mas da própria manobra de contorno da estrutura implantada. O cálculo de tempos semafóricos se deu pelo método do grau de saturação máximo, que fornece o tempo de ciclo mínimo, a partir do tempos de amarelo e vermelho geral, e das taxas de ocupação de cada estágio Considerações acerca do fluxo de saturação Para a simulação fidedigna da operação de um semáforo na interseção, o fluxo de saturação para cada movimento crítico da interseção se deu considerando o método de Webster. Como o único movimento crítico retilínio, no caso da implantação de uma interseção semafórica, será o movimento 1, tem-se seu fluxo de saturação determinado com base na largura de sua via. No caso dos movimentos 4 e 5, tratam-se de movimentos de conversão, o que determinou o seu fluxo de saturação com base no raio de curvatura do traçado das vias. Levando em conta as inclinações ascendentes nos movimentos 1 e 5, foram feitas as devidas correções nos valores do fluxo de saturação, considerando uma diminuição de 3% do seu valor, para cada 1% de inclinação longitudinal. O cálculo dos valores de fluxo de saturação utulizados pode ser visto na tabela 05: Tabela 05 Fluxo de saturação adotado para cada aproximação, em veículos por hora. FS FS FS MV FS FS L (m) R (m) i (%) (largura da (Raio de (corrigido por crítico (adotado) (final) via) conversão) inclinação) 1 MV 1 e 2 MV 1 4,5-1,0 2250,0 2250,0 2182,5 2182,5 2 MV 3 e 4 MV 4 3,5 24,0 0,0 1847,2 1693,1 1693,1 1693,1 1693,1 3 MV 5 e 6 MV 5 4,0 20,0-4, ,3 1673,3 1472,5 1472,5 Fonte: o autor (2018).

15 14 Um fator também determinante no valor do fluxo de saturação das vias, e, portanto, na eficiência de um projeto de interseção, é garantir, por meio de sinalização vertical, que não se permitam veículos estacionados dentro da área das vias, como foi observado neste caso específico na faixa do movimento 1, pela presença de ônibus e caminhões nas proximidades do posto de gasolina que se encontra na interseção, como se vê a seguir na figura 05: Figura 05 Visão da Rua Eng. João Hélio Alves Rocha, sentido planalto-centro. Fonte: adaptado de GoogleEarth (acessado em 11/2018) Cálculo dos tempos de amarelo e vermelho geral Para o cálculo dos tempos de amarelo e vermelho geral, têm-se as distâncias da trajetória do veículo entre a linha de retenção e o término da área de conflito em cada movimento crítico, dados na figura 06 a seguir. Além disso, usam-se parâmetros de tempo de reação, velocidade do veículo de acordo com a regulamentação da via, taxa máxima de frenagem admissível, inclinação longitudinal e comprimento do veículo. Na tabela 06, a seguir, demonstra-se então o cálculo dos tempos de entreverde. Figura 06 Extensão da trajetória do veículo entre a linha de retenção e o fim da área de conflito. Fonte: o autor (2018).

16 15 Tabela 06 - Parâmetros e cálculo de tempo de amarelo e tempo de vermelho geral. Tempos de amarelo e de vermelho geral (tam e tvg) MOV 1 MOV 4 MOV 5 Tpr (s) 1,0 Tpr (s) 1,0 Tpr (s) 1,0 v (m/s) 11,1 v (m/s) 11,1 v (m/s) 11,1 Aad (m/s²) 3,0 Aad (m/s²) 3,0 Aad (m/s²) 3,0 i (m/m) 0,01 i (m/m) 0,00 i (m/m) 0,04 g (m/s²) 9,8 g (m/s²) 9,8 g (m/s²) 9,8 d2 (m) 26,0 d2 (m) 20,0 d2 (m) 22,0 c (m) 5,0 c (m) 5,0 c (m) 5,0 Tam, calculado (s) 2,9 Tam, calculado (s) 2,9 Tam, calculado (s) 3,1 Tam, adotado (s) 3,00 Tam, adotado (s) 3,00 Tam, adotado (s) 3,10 Tvg (s) 2,79 Tvg (s) 2,25 Tvg (s) 2,43 Tam + Tvg (s) 5,79 Tam + Tvg (s) 5,25 Tam + Tvg (s) 5,53 adotado (s) 6 adotado (s) 5 adotado (s) 6 Fonte: o autor (2018). Portanto, o tempo perdido total, que deve ser considerado para o cálculo do tempo mínimo de ciclo nessa interseção será de 17 segundos. No tabela 07 tem-se o cálculo das taxas de ocupação dos movimentos críticos: Tabela 07 Cálculo da taxa de ocupação dos movimentos críticos. MV crítico Fh (veic/h) FS (veic/h) y MV 1 e 2 MV ,253 MV 3 e 4 MV ,159 MV 5 e 6 MV ,428 Total ,839 Fonte: o autor (2018) Cálculo de tempos de verde Com o cálculo das taxas de ocupação dos movimentos críticos de cada estágio, podese seguir com o cálculo do tempo de ciclo e com o tempo de verde de cada estágio semafórico a ser aplicado na simulação, nas equações 5, 6, 7 e 8: Tc, min = Tp = = 105, 60 s 106 s 1 Yi 1 0, 839 (5) Tverde, 1 2 = (Tc Tp) ( F1 551 ) = (106 17) ( ) = 34 s Ft 1450 (6) Tverde, 3 4 = (Tc Tp) ( F2 269 ) = (106 17) ( ) = 17 s Ft 1450 (7) Tverde, 5 6 = (Tc Tp) ( F3 630 ) = (106 17) ( ) = 39 s Ft 1450 (8)

17 16 Então com a determinação da locação das baias e do cálculo semafórico, podem-se propor os seguintes cenários de simulação para o projeto de interseção no quadro 03 a seguir: Quadro 03 Cenários de implementação de soluções. Cenário 1 Cenário 2 Cenário 3 Cenário 4 Sem semáforo - Paradas atuais Fonte: o autor (2018). RESULTADOS Sem semáforo - Paradas com baias Tabela 08 Atraso veicular médio (s/veic) por movimento, em simulação de 600s de operação. MOVIMENTO Sem Semáforo - Paradas Atuais Fonte: adaptado de VISSIM10.00 (2018). Sem Semáforo - Baias Com semáforo - Paradas atuais Cem Semáforo - Paradas Atuais Com semáforo - Paradas com baias Com Semáforo - Baias s/veic LOS s/veic LOS s/veic LOS s/veic LOS MOV 1 128,1 LOS_F 64,6 LOS_F 77,8 LOS_E 65,8 LOS_E MOV 2 LOS_A 71,9 LOS_F 91,1 LOS_F 72,5 LOS_E MOV 3 21,9 LOS_C 134,2 LOS_F 149,0 LOS_F 122,8 LOS_F MOV 4 21,8 LOS_C 119,8 LOS_F 121,5 LOS_F 116,2 LOS_F MOV 5 27,0 LOS_D 30,6 LOS_D 41,8 LOS_D 31,0 LOS_C MOV 6 1,3 LOS_A 59,7 LOS_F 31,6 LOS_C 59,6 LOS_E INTERSEÇÃO 46,3 LOS_E 64,3 LOS_F 75,4 LOS_E 64,1 LOS_E Na tabela 08, se vê que no primeiro cenário o atraso médio veicular do movimento 2 se fez inexistente e por isso o atraso veicular médio da interseção se mostra abaixo do real. Isso ocorre pelo fato do fluxo do movimento 2 ser tão baixo, que ao longo dos dez minutos de simulação não há passagem de nenhum veículo pela interseção. Portanto, faz-se mais importante a análise do efeito dos cenários, de forma isolada, por cada movimento. Percebe-se uma diminuição considerável do atraso veicular médio com a implantação das baias, e melhora no nível de serviço quando juntamente se aplicam as baias com o semáforo. Tabela 09 Comprimento de filas (m) por movimento, em simulação de 600s de operação. Sem Sem. - Paradas Cem Semáforo - Com Semáforo - Sem Semáforo - Baias MOVIMENTO Atuais Paradas Atuais Baias Média Maximo Média Maximo Média Maximo Média Maximo MOV 1 250,2 406,1 150,0 288,6 195,2 385,6 153,4 289,2 MOV 2 234,4 388,7 150,0 288,6 195,2 385,6 153,4 289,2 MOV 3 15,7 126,9 85,6 126,5 86,7 124,7 79,3 123,6 MOV 4 16,4 127,0 86,2 127,1 86,1 124,0 79,9 124,3 MOV 5 24,4 136,3 40,7 128,0 40,7 106,7 40,8 128,0 MOV 6 24,4 136,3 39,8 127,2 40,9 107,3 39,9 127,2 INTERSEÇÃO 108,2 406,1 80,5 288,6 89,9 385,6 78,7 289,2 Fonte: adaptado de VISSIM10.00 (2018). Os comprimentos de fila (tabela 09) seguem o mesmo padrão do exposto na análise do atraso veicular, ficando claro a desvantagem do cenário 1, diante dos cenários 2 e 4. A diminuição no comprimento médio das filas, considerando a interseção como um todo, chega a mais de 25%. E analisando o movimento 1 e 2, em particular, tem-se uma diminuição de até 40% das filas, com a implantação das baias.

18 17 Tabela 10 Capacidade (veíc) por movimento a ultrapassar a interseção, em simulação de 600s de operação. MOVIMENTO Fonte: adaptado de VISSIM10.00 (2018). Na análise de capacidade veicular, vista na tabela 10, fica evidente os resultados baixos do cenário 3, onde o semáforo se aplica com as paradas de ônibus atuais. O movimento 1 apresentou um aumento considerável, nos 10 minutos de simulação, de sua capacidade operacional, tanto no cenário 2 quanto no cenário 4. O movimento 5, embora tivesse as paradas de ônibus como obstáculo para seu movimento, obtiveram uma diminuição na capacidade operacional, quando implantadas as baias. Tabela 11 Consumo de combustível (US gallon) por movimento, em simulação de 600s de operação. Fonte: adaptado de VISSIM10.00 (2018). Mais uma vez os cenários 2 e 4 mostraram-se vantajosos, pela diminuição do consumo de combustível e respectiva diminuição nas emissões de gases poluentes, como se vê na tabela 11, acima. DISCUSSÃO Sem Sem. - Paradas Atuais Sem Semáforo - Baias Cem Semáforo - Paradas Atuais Com Semáforo - Baias MOV MOV MOV MOV MOV MOV INTERSEÇÃO MOVIMENTO Sem Sem. - Paradas Atuais Sem Semáforo - Baias Cem Semáforo - Paradas Atuais Com Semáforo - Baias MOV 1 3,273 1,844 1,945 1,898 MOV 2 0,023 0,031 0,023 MOV 3 0,394 0,899 0,956 0,886 MOV 4 0,710 0,869 0,806 0,962 MOV 5 2,223 1,211 1,538 1,209 MOV 6 0,004 0,021 0,030 0,021 INTERSEÇÃO 6,609 4,867 5,306 4,998 Percebe-se que com a implantação das baias, há uma melhor concorrência dos movimentos conflitantes em relação à passagem pela interseção. Essa medida é favorável à redução dos tempos de espera dos movimentos mais congestionados, que haviam sido diagnosticados em campo, os movimentos 1 e 2. Ao mesmo tempo, a baia se mostrou uma solução sustentável por não causar impacto significante nos tempos de espera do movimento 5,também com longos congestionamentos, e com a maior carga de veículos e ônibus, transitando do planalto para a cidade nova e demais áreas centrais, onde se encontram os pólos geradores, responsáveis pelo transporte público saturado, como verificado na pesquisa. No entanto para o movimento 5, o qual tem encontro direto com as paradas atuais e apresenta o maior fluxo de ônibus dentre os movimentos, esperava-se obter uma maior capacidade operacional com a implantação das baias (cenários 2 e 4). A razão pela qual o movimento 5 não se beneficia em capacidade operacional nos cenários 2 e 4 está no comportamento dos veículos junto às paradas de ônibus. O movimento 5 apresenta o maior fluxo de ônibus, e ao mesmo tempo é o movimento com maior fluxo de todos os tipos de veículos. Com as paradas de ônibus recorrentes, há uma formação de filas de veículos e ônibus

19 18 que se forma nesse movimento, e pouquíssimas brechas de entrada ao movimento 1 são oferecidas, já que além disso este está também em conflito com o movimento 4. Todavia, uma vez implementadas as baias, essas filas tendem a ser menores, a presença de brechas para o movimento 1 aumenta e, portanto, tem-se a diminuição abrupta dos comprimentos de fila no mesmo. Como consequência o movimento 4, pela maior fluidez do seu movimento concorrente, apresenta uma maior formação de filas e maior tempo de espera. Quanto à implementação do semáforo, uma das vantagens está na exclusão das possibilidades de conflito e concorrência entre movimentos, aumentando a segurança da interseção. Percebe-se que uma vez implantadas as baias, o semáforo tende a favorecer os movimentos 3 e 4, justamente por excluir o impacto de concorrência com o momento 1, que havia sido causado pelas baias. No entanto, a implementação do semáforo sem a presença das baias de parada causa efeitos piores em relação mesmo ao cenário 1, como pode ser visto nos resultado de capacidade da interseção. Isso se dá pois a presença de paradas de ônibus impede o mantimento do fluxo de saturação ao longo do tempo, como pressupõe o cálculo semafórico. Em relação ao consumo de combustível, segundo SOUZA (2014), este é consideravelmente maior durante as fases de para e anda ou de parada completa, características de interseções semaforizadas, no entanto, o cenário 1 se mostra o de maior consumo. Isso se deve ao fato de que esta rotatória, próxima à parada de ônibus, apresenta muitos pontos de conflito, tanto pela grande disparidade de fluxo entre os seus movimentos quanto pelo recorrente congestionamento gerado na parada de ônibus, e a quantidade de movimentos para e anda acaba sendo maior. A implementação do semáforo então equaliza os fluxos e reduz esses conflitos, sem causar grande impacto nos índices gerais de atraso e congestionamento da interseção, contanto que aplicado junto com as baias. CONCLUSÕES A partir desse estudo percebe-se a redução nos tempos de espera veiculares causados pela implantação de baias de parada, o que impacta não só os usuários de carro mas a grande quantidade de usuários do transporte público em horários de fluxo máximo. Tem-se demonstrado a aplicação de sinalização semafórica usando-se o método do grau de saturação máximo proposto no manual DENATRAN (2014), que propicia uma equalização dos tempos de espera entre os movimentos atuantes, além de extinguir os conflitos junto a interseção, aumentando a segurança, o que pode ser aplicável conforme as necessidades diagnosticadas pelos órgãos responsáveis pela gestão do tráfego urbano. Parece razoável, então, a implementação das baias sem a sinalização semafórica, em um primeiro momento, e o registro da operação da interseção. Analisando o comportamento das filas, a tendência de preferência dos movimentos, e a ocorrência ou não de acidentes, pode-se argumentar pela implantação do semáforo, o que de acordo com este trabalho tenderá a manter o favorecimento da diminuição dos tempos de espera dos movimentos de maior demanda da interseção. Recomenda-se, para análises futuras que se faça o estudo aqui demonstrado também com os dados de fluxo veicular horário máximo da noite, e que se execute um maior intervalo de tempo de simulação, com a hora completa de fluxo máximo observada. REFERÊNCIAS BEZERRA, Barbara Stolte. Semáforos: gestão técnica, percepção do desempenho, duração dos tempos. Tese de Doutorado, Escola de Engenharia de São Carlos USP. São Paulo, 2007.

20 19 Brasil. Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes DNIT. Diretoria de Planejamento e Pesquisa. Coordenação Geral de Estudos e Pesquisa. Instituto de Pesquisas Rodoviárias. Manual de projeto de interseções. 2.ed. Rio de Janeiro, p. (IPR. Publ., 718). Brasil. Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes DNIT. Diretoria Executiva. Instituto de Pesquisas Rodoviárias. Manual de projeto geométrico de travessias urbanas. Rio de Janeiro, p. (IPR. Publ., 740). DENATRAN Departamento Nacional de Trânsito. Manual Brasileiro de Sinalização de Trânsito. Vol.5 Sinalização Semafórica, DE SOUZA, Marcello Victorino Junqueira. Análise de desempenho de uma interseção não semaforizada em nível (rotatória) utilizando microssimulação Estudo de caso: Anel Viário da UFRJ. 102 páginas. Projeto de Graduação UFRJ/ Escola Politécnica/ Curso de Engenharia Civil, TECTRAN. Produto 7 Plano de Circulação Viária. Plano Diretor de Mobilidade Urbana de Natal. Relatório Final. Prefeitura do Natal, TRB Transportation Research Board (2000). Highway Capacity Manual. Washington, D.C., WEBSTER, F. V..Traffic Signal Settings. Department of Scientific and Industrial Research. Road Research Technical Paper N o. 39. London, England