Compatibilidade de Tráfego de CVCs Combinações de Veículos de Carga com as Vias

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1 Compatibilidade de Tráfego de CVCs Combinações de Veículos de Carga com as Vias Prof. Dr. João Alexandre Widmer Escola de Engenharia de S. Carlos UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO Caxias do Sul, maio de

2 Características Classificação segundo o grau de divisibilidade Veículo unitário Veículo composto ou combinado CVCs Veículo combinado por unidade(s) tratora(s) e unidade(s) rebocada(s) 2

3 Conexões entre unidades rebocadas de CVCs Dole A B trem Dole C 3

4 Características de CVCs com duas unidades rebocadas Bitrens de 19,80m Bitrem 7 eixos 57 t PBTC Bitrem 9 eixos 74 t PBTC 4

5 Características de CVCs com duas unidades rebocadas Rodotrens Rodotrem 9 eixos 30m 74t PBTC Rodotrem 9 eixos 30m 74t PBTC Rodotrem 9 eixos 20m 74t PBTC Rodotrem 8 eixos 27m 73t PBTC 5

6 Características de CVCs com duas unidades rebocadas Treminhão Treminhão 7 eixos 30m 63t PBTC 6

7 Características Classificação quanto à forma de acondicionamento da carga Carga transportada no próprio veículo Carga acondicionada em dispositivos de unitização de carga (DUCs) Fatores que influenciam na escolha do tipo de veículo Tipo da carga Densidade da carga Forma de embalagem da carga Necessidade de uso de DUCs Restrições de locomoção e controle dos veículos nas vias Restrições geométricas e estruturais das vias Restrições de tráfego nas vias Tipo, conveniência e demanda pelo serviço 7

8 Características em função da carga 8

9 Fatos e Tendências CVCs de maior capacidade de carga são mais produtivas e portanto permitem reduções nos custos de transporte. Haverá uma pressão crescente de empresas de transporte rodoviário de cargas no sentido de operar CVCs. 9

10 Compatibilidade de CVCs com os Pavimentos

11 Pesos de Veículos Caminhão Unitário Trucado 3U Tara = 8t Lotação = 15t 6t 17t PBT = 23t 11

12 Pesos de Veículos Unitário + Reboque ( Romeu e Julieta) 3UR2 Tara = 15t Lotação = 28t 6t 17t 10t 10t PBTC = 43t 12

13 Pesos de Veículos Semi-reboque de 6 Eixos 3S3 Tara = 15,5t Lotação = 29,5t PBTC = 45t 6t 17t 25,5t Limitado por PBTC 13

14 Pesos de Veículos Rodotrem de 9 Eixos comprim. 27,5m 3S2A2S2 Tara = 32t Lotação = 42t 6t 17t 17t 17t 17t PBTC = 74t 14

15 Pesos de Veículos Rodotrem de 9 Eixos comprim. 19,8m 3S2A2S2 Tara = 32t Lotação = 42t 6t 17t 17t 17t 17t PBTC = 74t 15

16 Pesos de Veículos Bi-trem de 7 Eixos comprim.aprox. 25m 3S2B2 Tara = 23t Lotação = 34t 6t 17t 17t 17t PBTC = 57t 16

17 Pesos de Veículos Bi-trem de 9 Eixos compr.aprox. 25m 3S3B3 Tara = 28t Lotação = 46t 25,5t 25,5t 17t 6t PBTC = 74t 17

18 Fator de Deterioração por Tráfego e Taxonomia para CVCs 18

19 Considerações As configurações de caminhões e CVCs com mais tandens produzem menor deterioração do pavimento por unidade de carga transportada Configurações com eixos simples ou conjuntos de eixos espaçados devem ser desincentivadas. A tarifa de pedágio por eixo não reflete a deterioração por tráfego e incentiva configurações piores do ponto de vista de deterioração dos pavimentos. 19

20 Limites de Cargas por Eixo As condições de deterioração da malha viária pavimentada brasileira são intensas e afetam negativamente a segurança viária e os custos operacionais dos transportadores Dada a lei de deterioração da 4ª potência, um aumento de 20% no 4 limite de carga/eixo reduz c arg a D a vida útil por tráfego à metade eixo 20

21 Considerações Manter limites de carga por eixo da legislação atual (Artigo 2º da Resolução nº 12). Para CVCs com mais de 45t estabelecer um incentivo ao uso de suspensão pneumática (ver detalhes técnicos nos artigos do NRTC australiano). 21

22 Compatibilidade da Geometria das Vias e Interseções

23 Dimensões de Veículos Rodoviários Altura BD Entre-eixos (fabricante) Entre-eixos geométrico BT Comprimento total 23

24 Dimensões de Veículos Rodoviários Altura Largura 24

25 Dimensões de Veículos Rodoviários Tombamento Altura t a c = 2h cg g t a c = 2h g Altura do cg = h Bitola = t 25

26 Sobrelargura de Veículos Rodoviários 26

27 Sobrelargura de Veículos Rodoviários 27

28 Sobrelargura de Veículos SL Rodoviários Fórmula SAE -WHI 2 n 2 = ( MÁX R R L i i= 1 ) SL máx = sobrelargura máxima R = raio da curva L i = i-ésima distância entre pontos notáveis do veículo, medidos a partir doponto médio do eixo dianteiro do veículo trator e formando segmentos de retas que afetam a curva de arraste (ver figura) L i é positivo quando o i-ésimo segmento contribui para o aumento da sobrelargura e negativo caso contrário (ver exemplo na figura) n nº de segmentos notáveis da CVC 28

29 Comparação de Desempenho em Termos de Sobrelargura TIPO DE VEÍCULO COMPRIMENTO ENTRE RAIO DA CURVA (centro do eixo dianteiro) (m) TOTAL (m) EIXOS(m) Caminhão Unitário 12m 2 eixos Caminhão Unitário 12,8m 3 eixos Truck c/ baú sider 10,5 m Caminhão Unitário Coca Cola Ônibus Urbano Ônibus Urbano motor dianteiro Ônibus Rodoviário 2 eixos Ônibus Rodoviário 3 eixos * quando eixo traseiro trucado balanço é medido do centro entre os dois eixos ee do CM 2S1 18,15m tradicional S1 Baú 14,5m de área carregável 2S2 Cegonheiro tradicional S2 Cegonheiro tradicional Bi-trem 7 eixos 20,5 m de área carregável Bi-trem 9 eixos 20,5 m de área carregável Rodotrem 30m 9 eixos tradicional Ônibus Urbano Articulado

30 Sobrelargura de Veículos Rodoviários Veículo Crítico 30

31 Comprimento Total X Comprimento da Área de Carga B-trem 25 m 9 eixos australiano 3S3 canadense 31

32 Considerações Existem várias configurações de CVCs que são menos críticas em termos de sobrelargura requerida do que configurações que transitam livremente nas rodovias brasileiras. A configuração de CVC mais crítica é a denominada Cegonheiro. Sobrelarguras em trevos, acessos e curvas de raio pequeno são necessárias. Acostamentos são necessários. 32

33 Cruzamentos e Acessos em Nível

34 Tempos de Cruzamento de Interseções em Nível 100% Cumulative probability or frequency 80% 60% 40% 20% Cars Unit trucks Trucks + 2 trailers Modelled Observed 0% Crossing time (s) 34

35 Distâncias de Visibilidade em Acessos e Interseções Veículo Tempos de Distâncias Mínimas Cruzamento de Visibilidade (m) (75º percentil,s) 80 km/h 100 km/h Automóvel 4, Caminhão Unit. 9, Semi-reboque 10, Romeu+Julieta 12, Treminhão 15,

36 Considerações Veículos mais longos requerem, via de regra, maiores distâncias de visibilidade nos acessos e interseções. Veículos com maiores relações tração/peso requerem distâncias de visibilidade menores. Como CVCs mais longas são mais produtivas, deve haver uma imposição legal para que sua liberação para tráfego esteja associada a uma relação tração/peso maior do que a das CVCs em operação. 36

37 Ultrapassagem

38 Tempos de Ultrapassagens Pista Simples Mesma Velocidade Inicial Tempos Mínimos de Ultrapassagem Veículo Impedidor Veículo Ultrapassador Velocidade (km/h) Exemplos de Erro de Julgamento Classe Velocidade Sobre o Tempo de Ultrapassagem (km/h) Automóvel 60 22,3 22,3 25,0 35,6 T para V = 10 km/h T (s) 70 25,2 27,4 39,7 ultrapassador 100 km/h 80 30,0 44,0 impedidor 90 km/h 18,6 L = 5 m 90 48,6 ou 80 km/h Caminhão 60 24,7 26,9 28,1 41,5 T para V = 10 km/h T (s) Unitário 70 29,1 30,7 46,0 ultrapassador 100 km/h 3U 80 33,5 50,7 impedidor 90 km/h 22,1 L = 13 m 90 55,6 ou 80 km/h Cavalo-mecânico 60 25,9 28,1 29,8 44,6 T para V = 10 km/h T (s) Semi-reboque 70 30,4 32,5 49,3 ultrapassador 100 km/h 2S ,4 54,2 impedidor 90 km/h 23,9 L = 18 m 90 59,3 ou 80 km/h Caminhão ,3 28,5 30,3 45,7 T para V = 10 km/h T (s) Reboque 70 30,8 33,1 50,4 ultrapassador 100 km/h 3UR ,0 55,4 impedidor 90 km/h 24,6 L = 20 m 90 60,6 ou 80 km/h Caminhão ,6 31,0 33,8 52,2 T para L = 10 m T (s) 2 Reboques 70 33,4 36,8 57,4 ultrapassador 100 km/h 3UR2R ,9 62,8 impedidor 90 km/h 7,8 L = 30 m 90 68,4 Fonte:Modelo de Machado Neto EESC-USP 38

39 Tempos de Ultrapassagens Pista Simples Flying Pass Veículo Impedidor Ultrapassador Comp. Veloc. Velocidade (km/h) (m) (km/h) Automóvel 4,5 60 0,8 1,1 1,6 3,2 4,5 70 1,1 1,6 3,2 4,5 80 1,6 3,2 4,5 90 3,2 Caminhão 13,0 60 1,6 2,1 3,2 6,3 Unitário 13,0 70 2,1 3,2 6,3 13,0 80 3,2 6,3 13,0 90 6,3 Semi-reboque 18,0 60 2,0 2,7 4,1 8,1 18,0 70 2,7 4,1 8,1 18,0 80 4,1 8,1 18,0 90 8,1 Romeu+Julieta 20,0 60 2,2 2,9 4,4 8,8 20,0 70 2,9 4,4 8,8 20,0 80 4,4 8,8 20,0 90 8,8 Treminhão 30,0 60 3,1 4,1 6,2 12,4 30,0 70 4,1 6,2 12,4 30,0 80 6,2 12,4 30, ,4 Modelo de Fancher & Baracket UMTRI University of Michigan 39

40 Considerações O problema da ultrapassagem em rodovias de pista simples é um fator de grande valor emocional nos debates com técnicos de órgãos governamentais, mas é na realidade pouco estudado e pouco compreendido no meio técnico brasileiro. Aumentar o limite de comprimento máximo em 5m implica um tempo adicional de ultrapassagem que varia de 1 a 5s conforme o modelo e a velocidade relativa. Um erro de estimativa da velocidade relativa entre os dois veículos de 10 km/h implica tempos adicionais, via de regra, maiores. Não existem estudos estatísticos de acidentes em ultrapassagens mal sucedidas, envolvendo Cegonheiros ou CVCs longas. 40

41 Desempenho em Rampa

42 Velocidade Mínima Legal em Rampas Curvas de Velocidade x Rampas Velocidades (km/h) Rampas (%) 30 N.m/t 42

43 Considerações Acidentes do tipo colisão traseira decorrentes do diferencial de velocidade entre veículos velozes (automóveis e veículos leves) e caminhões em rampas longas, não dependem do comprimento do veículo ultrapassado. Cada CVC moderna de 25 a 30 m (hoje com 5,7 cv/t) substitui cerca de 1,5 Romeus e Julieta sobrecarregados lentos(4,2 cv/t) e 3 Trucados sobrecarregados lentos (5,2 cv/t) e pode contribuir significativamente para a melhoria do nível de serviço da rodovia. Já existe, no Brasil, tecnologia disponível para impor legalmente (6,5 cv/t ~= 30 N.m/t) para a CVC mais pesada PBTC = 74t (Scania 480 CV 43

44 Frenagem, Estabilidade e Controle de CVCs

45 Distâncias de Frenagem Fórmula da AASHTO D 2 = V 254.( 2 f ± i) Composição Coeficiente de Atrito Roda Via Fator Limitante 0,2 0,4 0,6 0,8 Toco Vazio 0,97 0,89 0,80 0,73 Eixo de tração Carregado 0,76 0,89 0,97 0,75 Eixo de tração Trucado Vazio 0,87 0,79 0,73 0,68 Eixo de tração Carregado 0,87 0,97 0,88 0,75 Eixo dianteiro/eixo tração RJ Vazio 0,76 0,74 0,70 0,65 Eixo traseiro reboque Carregado 0,82 0,76 0,70 0,65 Eixo traseiro reboque SR3 Vazio 0,66 0,64 0,65 0,64 Tandem do SR Carregado 0,92 0,89 0,87 0,84 Tandem do SR TRM Vazio 0,76 0,74 0,70 0,65 Eixo traseiro reboque 1 Carregado 0,82 0,76 0,71 0,66 Eixo traseiro reboque 1 e 2 RTR Vazio 0,61 0,61 0,59 0,59 Eixo traseiro SR1 Carregado 0,92 0,84 0,78 0,73 Eixo traseiro do reboque 2 RJ s/ Eixo Vazio 0,56 0,56 0,53 0,48 Eixo tração Diant JL Carregado 0,66 0,64 0,61 0,57 Eixo traseiro reboque RTR s/eixo Vazio 0,61 0,61 0,59 0,60 Eixo traseiro SR1 Diant Dolli Carregado 0,92 0,87 0,78 0,71 Eixo de tração 45

46 Considerações A fórmula da AASHTO, utilizada para o projeto geométrico das rodovias não representa o fenômeno de frenagem de veículos sem ABS de uma forma tecnicamente precisa. A frenagem na condição da CVC vazia é pior que a da CVCs com carga completa e bem distribuída. As configurações mais críticas de CVCs que trafegam nas rodovias brasileiras têm uma eficiência de frenagem teórica de cerca de 60%. A prática comum de desligar o sistema de freios de eixos dianteiros com rala nas unidades rebocadas na configuração 3UR2 (Romeu e Julieta) torna sua frenagem igual ou pior à do 2S2A2R2 (Rodotrem de 9 eixos) 46

47 Estabilidade e Controle Suspensão pneumática Maior estabilidade Centro de gravidade mais baixo Maior estabilidade Maior distância entre eixos Maior estabilidade Menor número de acoplamentos Maior estabilidade 47

48 Resultado da Legislação Atual 48

49 Considerações CVCs curtas têm centros de gravidade mais altos. CVCs curtas têm distâncias entre eixos menores. CVCs curtas são piores em termos de estabilidade e controle Conexões do tipo Btrem implicam menor número de acoplamentos Bitrens são mais seguros do que rodotrens 49

50 Agradecimentos À Diretoria da EESC-USP pela confiança e apoio ao desenvolvimento do meu trabalho como pesquisador. À FAPESP Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo, pelo apoio material na forma de uma bolsa de Pós-doutoramento na Alemanha em 1990, e bolsas de iniciação científica, mestrado, e doutorado para meus orientados. Ao CNPq Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico, pelo apoio material na forma de bolsas de pesquisador de 1988 a 1998 e várias bolsas mestrado para meus orientados. Aos técnicos e empresários aqui presentes que nos honraram com a sua presença. 50