CAPÍTULO 09 ESTUDOS DE CAPACIDADE - INTRODUÇÃO

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1 CAPÍTULO 09 ESTUDOS DE CAPACIDADE - INTRODUÇÃO HCM HIGHWAY CAPACITY MANUAL Em 1920 começam a ser publicados os resultados dos primeiros estudos sobre capacidade. A primeira versão HCM, cujo organismo americano responsável pela edição é o TRB Transportation Research Board. O HCM é a principal referência bibliográfica sobre capacidade viária no mundo. Em 1965 o TRB publicou a segunda edição HCM Em 1985 o TRB publicou a terceira edição HCM Em 1994 versão atualizada da terceira edição do HCM Em 1997 e 2000 foram publicadas as outras versões. Já foi editado o HCM CONCEITOS É necessário explicitar alguns conceitos e definições que serão usados ao longo deste texto. Fluxo de Tráfego ou volume de tráfego é o número total de veículos que passam em um determinado ponto durante um dado intervalo de tempo. O fluxo pode ser expresso em períodos anuais, diários, horários. Taxa de fluxo é a taxa horária equivalente de veículos que passam por um dado ponto durante um intervalo de tempo menor que uma hora, geralmente 15 minutos. Densidade - é definida como o número de veículos que ocupa uma certa extensão de uma faixa ou de uma rodovia. Comumente expressa em veículos /milha. Velocidade média de percurso - Ela é definida como a extensão do trecho dividido pelo tempo de deslocamento médio consumido pelos veículos para atravessar este trecho. O tempo de deslocamento inclui somente o tempo que os veículos gastam em movimento e não inclui paradas por retenção. Velocidade média de viagem - Ela é definida como a extensão do trecho dividido pelo tempo médio de viagem gasto pelos veículos atravessando o trecho, incluindo todos os tempos parados por retenções. Capacidade capacidade de uma via é o máximo fluxo de veículos que ela pode acomodar. Corresponde a oferta máxima da via e depende das características da via (características geométricas da rodovia) e do tráfego (características da corrente de tráfego). As condições de operação quando uma via opera próximo ou no limite da capacidade são bastante precárias, pois a quantidade elevada de veículos presentes restringe significativamente a velocidade, dificulta mudanças de faixa e exige grande concentração dos motoristas.

2 A avaliação da qualidade da operação numa via em um dado período é feita utilizando conceitos de nível de serviço e volume de serviço. Nível de Serviço é definido como uma medida qualitativa das condições de operação conforto e conveniência de motoristas, e depende de fatores como: liberdade na escolha da velocidade, finalidade para mudar de faixas nas ultrapassagens e saídas e entradas na via e proximidade dos outros veículos. Seis níveis de serviço são definidos: A, B, C, D, E e F. O nível A corresponde às melhores condições de operação e o nível de serviço F às piores. A seguir são descritas as condições de operação correspondentes a cada nível de serviço. NÍVEL A fluxo livre. Concentração bastante reduzida. Total liberdade na escolha da velocidade e total facilidade de ultrapassagens. Conforto e conveniência: ótimo NÍVEL B fluxo estável. Concentração reduzida. A liberdade na escolha da velocidade e a facilidade de ultrapassagens não é total, embora ainda em nível muito bom. Conforto e conveniência: bom NÍVEL C fluxo estável. Concentração média. A liberdade na escolha da velocidade e a facilidade de ultrapassagens é relativamente prejudicada pela presença dos outros veículos. Conforto e conveniência : regular. NÍVEL D próximo do fluxo instável. Concentração alta. Reduzida liberdade na escolha da velocidade e grande dificuldade de ultrapassagens. Conforto e conveniência: ruim NÍVEL E fluxo instável. Concentração extremamente alta. Nenhuma liberdade a escolha da velocidade e as manobras para mudanças de faixas somente são possíveis se forçadas. Conforto e conveniência: péssimo

3 NÍVEL F fluxo forçado. Concentração altíssima. Velocidades bastante reduzidas e freqüentes paradas de longa duração. Manobras para mudança de faixas somente são possíveis se forçadas e contando com a colaboração de outro motorista. Conforto e conveniência: inaceitável A cada nível de serviço é associado um Volume de serviço. Volume de serviço: máximo fluxo de tráfego em que as condições do nível de serviço correspondente são ainda verificadas. Os volumes de serviço quantificam os intervalos de fluxo correspondentes a cada nível de serviço. Como pode ser observada, a capacidade da via C equivale ao volume de serviço correspondente no nível de serviço E. C=VS E Fator de Hora Pico - Enquanto as projeções do volume de tráfego para um planejamento em longo prazo são freqüentemente expressas em unidade de VDMA (veículos por dia), que logo a seguir é reduzido para volume horário, a análise do nível de serviço é baseada em taxas de fluxo de pico que ocorrem dentro da hora de pico. O que normalmente se faz é dividir a hora de pico em 4 intervalos de 15 minutos e fazer a contagem de veículos anotando-se o volume separadamente para cada intervalo.toma-se o maior volume registrado, multiplicando-o por 4, ou seja, fazendo: 4 x V15 Esse produto normalmente é maior que o volume total de uma hora que foi registrado (V). O Fator de Hora Pico (FHP) é a relação que existe entre o volume de uma hora e o volume máximo de 15 minutos multiplicado por 4, ou seja, V FHP = x V15 FHP = fator de hora pico V = volume horário em vph V15 = volume durante o pico de 15 minutos em veíc/15 minutos

4 FATORES QUE AFETAM A CAPACIDADE E OS VOLUMES DE SERVIÇO Características da via: tipo, número de faixas por sentido, largura das faixas, distância entre as margens da pista e obstáculos laterais (largura dos acostamentos), ambiente típico atravessado, traçado em planta. Características do tráfego: composição da frota, distribuição do fluxo por sentido e tipo de usuário. A seguir serão comentados brevemente cada um desses fatores: 1. Tipo de Via há diferença entre vias de múltiplas faixas e vias de duas faixas, uma em cada sentido: a ultrapassagem nas vias de duas faixas. Em razão disso, o HCM classifica as vias para efeito de análise da capacidade e volumes de serviço (níveis de serviço), nos seguintes tipos: Vias especiais de múltipas faixas (freeways): via de duas ou mais faixas por sentido, com divisão central estrutural (defensas) ou natural (canteiro) e com entrada e saída restritas e realizadas em ramos de alta velocidade. (Não será o foco de estudo). Vias comuns de múltiplas faixas (multilanes): via de duas ou mais faixas por sentido, sem divisão central quando existe apenas uma marca no pavimento separando as correntes opostas. Inexiste controle de acesso e saída, prejudicando o fluxo e tornando a performance desse tipo de via diferente das freeways. Vias com duas faixas e dois sentidos (two-lanes): via na qual a operação apresenta aspectos totalmente diferentes em relação às vias de múltiplas faixas, uma vez que as ultrapassagens são feitas na faixa utilizada pela corrente oposta. 2. Número de faixas quanto maior o número de faixas, maior a capacidade e os volumes de serviço. 3. Largura das faixas e acostamentos influência devido ao atrito psicológico veículo-veículo ou veículo-obstáculo, que se reflete principalmente na redução de velocidade. 4. Traçado em planta e perfil influi devido às restrições de velocidade máxima e ultrapassagens nos trechos em curva (caso de vias com duas faixas e dois sentidos). 5. Ambiente típico atravessado nas vias comuns de múltiplas faixas, a eficiência operacional é maior naquelas que atravessam zonas tipicamente rurais, onde o número de interferências devido às entradas e saídas é significativamente menor do que nas vias que se localizam próximo de zonas urbanas. 6. Composição da frota os veículos comerciais devido as suas maiores dimensões e menor relação potência/peso, implicam em velocidades menores, sobretudo em rampas ascendentes, reduzem a capacidade e os volumes de serviço das vias. Assim, a presença de ônibus e caminhões na corrente de tráfego faz com que seja reduzida a capacidade de uma rodovia em relação àquela que possui apenas automóveis na corrente. 7. Tipo de usuário os usuários que utilizam regularmente a via por razões de trabalho, estudo, etc. conhecem bem a mesma maximizando a eficiência

5 operacional. O mesmo não ocorre com os usuários que utilizam a via para lazer não conhecem bem a estrada e dirigem sem preocupação com tempo, reduzindo a eficiência operacional da via. Condições Ideais largura de faixa igual a 3,6 m (12 pés) distância de 1,8 m (6 pés) da borda do leito das faixas externas até às obstruções ou objetos mais próximos ao lado ou no canteiro central. velocidade de projeto de 112 km/h (70 mph) para rodovias de múltiplasfaixas e de 96 km/h (60mph) para rodovias com duas faixas. somente automóveis na corrente de tráfego Outros fatores que também influem: Distribuição Direcional: Durante uma hora específica, o volume em uma direção pode ser muito maior do que em outra. Uma rodovia radial urbana, atendendo a uma forte demanda direcional no sentido do acesso ao centro da cidade durante a manhã e no sentido oposto ao entardecer, pode apresentar um desequilíbrio entre os fluxos direcionais, maior do que 2:1. Outros tipos de rodovias também podem ser objeto de desequilíbrios direcionais significativos, os quais devem ser levados em consideração no processo de projeto. A distribuição direcional é um fator preponderante na análise de capacidade. Isto é particularmente verdadeiro para rodovias rurais de pista simples com duas faixas de rolamento. DISTRIBUIÇÃO POR FAIXA Quando mais de uma faixa para cada sentido do tráfego são disponíveis, a distribuição dos veículos nela varia enormemente. A distribuição por faixas dependerá da regulamentação do tráfego, composição, velocidade e volume,quantidade e localização dos acessos, padrões de origem-destino dos motoristas, desenvolvimento do ambiente e hábitos dos motoristas locais. Os procedimentos do Manual consideram uma capacidade média para uma rodovia com múltiplas faixas em regime de fluxo contínuo de automóveis/hora/faixa, reconhecendo que o fluxo em algumas faixas individualmente pode ser maior e em outras, menor. 1. RODOVIAS DE MÚLTIPLAS FAIXAS MULTILANES Como já foi visto, são consideradas rodovias com duas pistas separadas por canteiro central, ou rodovias de uma só pista com uma faixa central pintada no pavimento dividindo os fluxos opostos, mas que não apresentam, como uma Freeway, controle total dos acessos, embora possuam características geométricas e operacionais similares. Elas existem em diversos ambientes rurais ou suburbanos, operando em regime de fluxo contínuo, oferecendo um escoamento rápido e com um mínimo de interrupções.

6 Normalmente têm limites de velocidade situados entre 40 e 55 mph (60 a 90 km/h). Podem ser encontrados sinais luminosos ao longo dessas rodovias embora espaçadas por mais de 2 milhas (3,6 km). O volume de trânsito nesse tipo de rodovia varia normalmente entre a veículos por dia. Em alguns casos pode chegar até a veículos/dia, porém em pontos restritos. O fluxo nessas rodovias não é tão eficiente quanto o das Auto-Estradas devido aos seguintes fatores: - veículos podem entrar e sair da rodovia nas intersecções e acesso, mesmo que tenha que cortar o canteiro central em certos pontos. - sinais luminosos podem ser locados neste tipo de rodovias. - as características geométricas são inferiores. Comparados com as Arteriais Urbanas, as características são superiores e o controle de acesso é mais rigoroso e os limites de velocidade são mais altos. Diferem substancialmente das de duas faixas por não necessitar de habilidade do motorista e distância de visibilidade para ultrapassar os veículos mais lentos. Velocidade de Fluxo-Livre Esta é a velocidade teórica do trânsito quando a densidade se aproxima de zero; os motoristas se sentem confortáveis em condições existentes de trânsito e ambientais. Para efeito de análise o limite superior será de automóveis por hora e por faixa. Os estudos das características do fluxo de uma rodovia de múltiplas faixas determina um conjunto de condições ideais que servem de base para desenvolver as relações e ajustamentos no fluxo. Essas condições são: terreno plano com greide de no máximo 2% largura de faixas em 3.60 m (12 pés) um mínimo de 3.60 m (12 pés) no total das obstruções laterais na direção do trânsito. Esse total considera-se tanto a obstrução do acostamento mais a do canteiro central. Obstruções laterais maior que 6 pés considera-se como 6 pés (1.8 m) nenhum acesso direto ao longo da rodovia somente automóveis na corrente de trânsito velocidade do fluxo-livre em 60 mph (100 km/h) ou mais FATORES QUE AFETAM A VELOCIDADE DE FLUXO-LIVRE COMO: Ação da Polícia Rodoviária A presença da Polícia Rodoviária faz com que a velocidade dos veículos seja diminuída, contudo, observa-se que o efeito é apenas temporário e depende do tipo e da técnica de controle de velocidade utilizada pela Polícia. Normalmente o efeito se estende em 10 ou 15 km ao longo da rodovia

7 Velocidade de Projeto A velocidade de projeto é o principal elemento físico que pode afetar a velocidade de viagem de uma rodovia de múltiplas faixas. O alinhamento horizontal e vertical de uma rodovia influi na velocidade dos veículos Limite de Velocidade O limite de velocidade colocado nas rodovias normalmente afetam a velocidade do fluxo-livre do automóvel. Típicamente, a média das velocidades dos automóveis é acima do limite de velocidade para as rodovias de múltiplas faixas. Largura das Faixas e Obstrução Lateral A largura de faixas menores que 12 pés (3.60 m) reduzem a velocidade dos veículos, mas larguras maiores de 12 pés não são consideradas para o aumento das velocidades sob as condições ideais. Obstruções laterais existentes a menos de 6 pés de cada lado da pista afetam a velocidade de fluxo-livre, obstruções como muros, postes de luz, pilares de viadutos, etc. Canteiro Central Uma rodovia que tiver um canteiro central levantado ou enterrado e tiver mais de 10 pés é considerado como tendo canteiro central a menos que esse canteiro tenha menos que 500 pés (150 m) de comprimento Pontos de Acessos Um importante fato de influência na velocidade do fluxo-livre é o número de acessos do lado direito da rodovia. FATOR DO VOLUME DE TRÂNSITO Fator de Hora Pico O volume de trânsito básico usado neste capítulo é o período do pico de 15 minutos, o qual ocorre tipicamente durante a hora de pico do dia. A conversão do volume horário na taxa de fluxo, obtém-se dividindo-se o volume horário pelo Fator de Hora de Pico (FHP). Fator para Veículos Pesados A conversão de veículos pesados em número equivalente de automóveis é importante em seções da rodovia que tenham um greide vertical com uma razoável extensão porque para terrenos planos e para condições próximas da capacidade, caminhões, ônibus e veículos recreacionais tendem a operar como automóveis e com isso o fator de equivalência tende para a unidade. Nas rodovias de faixas múltiplas os ônibus são considerados como se comportando como caminhões. METODOLOGIA... continua