VERIFICAÇÃO DA INFLUÊNCIA DO PARÂMETRO VISIBILIDADE NA CAPACIDADE DE UMA VIA SECUNDÁRIA NÃO SEMAFORIZADA ESTUDO DE CASO Felipe Viana Bezerra Maia Dante Diego de Moraes Rosado e Souza Autarquia Municipal de Trânsitos Serviços Públicos e de Cidadânia de Fortaleza AMC Controle de Tráfego em Área de Fortaleza - CTAFOR Makey Nondas Maia Universidade Federal do Ceará - UFC Programa de Mestrado em Engenharia de Transportes PETRAN RESUMO Este trabalho tem o principal objetivo de verificar a sensibilidade da capacidade de uma via secundária em relação ao atributo visibilidade. Para isto foi selecionado uma interseção da malha viária da cidade de Fortaleza com o intuito de testar a operação deste cruzamento em duas situações, dependendo das condições de visibilidade dos condutores que trafegam pela via secundária. Este estudo foi motivado pelo pedido da instalação de um semáforo neste ponto do sistema, originando a necessidade de solução dos conflitos do local. ABSTRACT This work has the main objective of verifying the relationship of the capacity of a minor street and the visibility. There was selected one intersection in Fortaleza in order to test its operation in two situations, depending on the visibility conditions for drivers who travel through the minor street. This study was motivated by the request of the installation of a traffic light at this point of the system, creating the need to study and solve the local traffic conflicts. 1. INTRODUÇÃO Na engenharia de tráfego a variável capacidade representa a quantidade de veículos ou pessoas que podem passar por uma seção de via, interseção ou rede, durante determinado intervalo de tempo, e sua quantificação, normalmente, é feita em unidades por hora. Segundo o TRB (2000), em uma via secundária não semaforizada, o valor desta variável depende basicamente de três fatores: distribuição das brechas (intervalos entre veículos) na via principal; julgamento do motorista na seleção das brechas para realização do movimento desejado; e do tempo médio decorrido entre a passagem de dois veículos seguintes em uma fila na via secundária na mesma brecha (tempo de reação do motorista seguinte ou follow-up time). Dentre estes fatores, os dois últimos dependem tanto de características geométricas da interseção quanto de características dos condutores e dos veículos. Uma das características da interseção que influencia diretamente na capacidade da via secundária é a visibilidade. Em situações com a visibilidade comprometida os condutores tendem a selecionar brechas maiores para realizar o movimento e prosseguir no seu trajeto, e o tempo de reação do motorista seguinte aumenta, reduzindo, consequentemente, a capacidade da via secundária. Apesar de ser lógico que a visibilidade influencia na capacidade de uma via secundária não semaforizada, a magnitude desta influência não é conhecida, nem quais são os seus impactos na qualidade global do trânsito da interseção em questão. Diante destas afirmações, este trabalho tem como objetivo principal verificar o efeito da visibilidade na capacidade de uma via secundária de uma interseção não semaforizada, sendo objetivo secundário realizar considerações entre as diferenças na operação de um mesmo cruzamento em duas configurações distintas de visibilidade. O trabalho está estruturado em cinco itens, incluindo este introdutório, no qual é destacado a motivação da pesquisa e os objetivos. No item 2 é apresentada a caracterização da interseção do estudo de caso e no item 3 é detalhada a etapa de coleta de dados necessária para alcançar os objetivos propostos. Por fim, nos itens 4 e 5 são apresentadas respectivamente a análise dos resultados e as conclusões do estudo.
2. APRESENTAÇÃO DO ESTUDO DE CASO Para o estudo de caso deste trabalho foi selecionada a interseção das Ruas Coronel Jucá e Desembargador Leite Albuquerque que foi objeto de uma auditoria de segurança para implantação de semáforo, solicitada formalmente pela comunidade à Autarquia Municipal de Trânsito, Serviços Públicos e Cidadania de Fortaleza (AMC). Os motivos para esta requisição foram a ocorrência freqüente de acidentes e o alto índice de congestionamento. A interseção analisada encontra-se na parte leste da área central da cidade e no seu entorno são observados vários equipamentos urbanos como: clube recreativo, clínica de fisioterapia, posto de gasolina e diversas residências multifamiliares, que geram um intenso volume de veículos de passeio e de pedestres. As vias que compõem a referida interseção são classificadas, segundo a lei de uso do solo, como locais e ambas possuem sentido único de circulação com duas faixas de rolamento. Neste local o controle do tráfego é realizado com placa de Parada Obrigatória, sendo a via preferencial a Rua Coronel Jucá. Na Figura 1 é apresentada a configuração geométrica da interseção analisada, bem como a sua localização no município de Fortaleza. N Área central do município Figura 1: Configuração e localização da interseção analisada Interseção analisada Durante a auditoria foram realizadas pesquisas volumétricas, que permitiram identificar que os volumes veiculares variam pouco durante o horário comercial (07h00 às 19h00), atingindo valores máximos durante o pico da tarde. Foi constatado ainda que a demanda veicular na via preferencial é sempre superior a da via secundária e que o padrão de chegada dos veículos na preferencial é determinístico devido ao semáforo instalado a montante da interseção como mostra a Figura 1. A magnitude da demanda veicular no cruzamento analisado é apresentada na Figura 2 que indica, ainda, graficamente, as proporções de conversão. Quanto aos acidentes de trânsito, foi verificado, consultando o banco de dados do Sistema de Informações de Acidentes de Trânsito (SIAT) da AMC, que todos são colisões, sendo 70% de colisões traseiras, 24% de abalroamentos transversais e 6% de outros tipos, conforme classificação definida por Gold (1998). Constatou-se, ainda, que apesar da intensa movimentação de pedestres no entorno da interseção não foi registrado atropelamento. A partir da Tabela 1, que apresenta a distribuição dos acidentes por período do dia, observa-se uma maior incidência durante o período de entrepico e pico da tarde (64% do total).
RUA CEL. JUCÁ VOLUME HORÁRIO N PM: 300 v/h PMD: 270 v/h PT: 335 v/h PM: 550 v/h PMD: 630 v/h PT: 665 v/h RUA DES. LEITE ALBUQUERQUE PM: 470 v/h PMD: 440 v/h PT: 470 v/h PM: 40 v/h PMD: 30 v/h PT: 65 v/h PM: 510 v/h PMD: 470 v/h PT: 535 v/h PM: 250 v/h PMD: 360 v/h PT: 330 v/h PICO MANHÃ (PM): PICO MEIO-DIA (PMD): PICO DA TARDE (PT): 07h30 às 08h30 11h15 às 12h15 17h30 às 18h30 Figura 2: Volume veicular durante os picos do tráfego Tabela 1: Desagregação dos acidentes pelo horário PICO ENTREPICO PICO MEIO- ENTRE PÍCO PICO TARDE FORA PICO ANO MANHÃ MANHÃ DIA TARDE Total geral 06:00-8:30 8:30-10:30 10:30-13:00 13:00-17:00 17:00-19:30 19:30-06:00 2004 3 3 6 2005 1 1 1 1 4 8 2006 1 1 1 3 2007 6 3 1 10 2008* 4 4 Total geral 1 4 0 15 5 6 31 Percentual 3% 13% 0% 48% 16% 19% 100% * até 31/03/08 Acredita-se que o aumento da demanda pelas atividades disponíveis no clube tenha influência direta no número de acidentes. Percebe-se que no período da tarde, com a intensificação das atividades recreativas, aumenta também a demanda por estacionamento, que é permitido em ambos os lados das vias da interseção. Normalmente, o espaço para estacionamento é totalmente ocupado, inclusive nas proximidades da esquina, desrespeitando o Artigo 182 do Código de Trânsito Brasileiro que diz ser proibido parar o veículo nas esquinas e a menos de cinco metros do bordo do alinhamento da via transversal (Brasil, 1997). Este desrespeito faz com que o motorista que trafega na Rua Desembargador Leite Albuquerque (secundária) não tenha visibilidade satisfatória dos veículos que trafegam na Rua Coronel Jucá (preferencial). A Figura 3 detalha o observado em campo. Com a visibilidade comprometida, o motorista da via secundária, a princípio, torna-se mais cauteloso, esperando brechas maiores para cruzar a interseção. Este comportamento reduz a capacidade da via secundária, implicando, consequentemente, em uma descarga lenta da fila acumulada e em um aumento dos atrasos. Com o passar do tempo, o motorista que espera na fila, fica impaciente e ao chegar à linha de retenção, seleciona brechas menores para cruzar a interseção, aumentando, deste modo, a possibilidade de ocorrência de acidentes. Diante deste cenário, os técnicos da AMC decidiram testar uma operação alternativa no cruzamento, melhorando as condições de visibilidade e verificando quais os efeitos dessa mudança nas condições de operação da interseção analisada. No tópico a seguir é apresentada a etapa de coleta de dados utilizados para fundamentação das conclusões do estudo.
N (a) (b) Figura 3: Detalhamento da interseção (a) e visibilidade da via secundária (b) 3. COLETA DE DADOS Diante do exposto, para a avaliação do efeito da visibilidade na capacidade da via secundária da interseção, foi necessário, primeiramente definir uma configuração alternativa em que as condições desse parâmetro fossem mais favoráveis. Deste modo, optou-se por analisar duas configurações distintas uma com a visibilidade comprometida (configuração inicial) e outra com a visibilidade satisfatória (configuração alternativa) a partir da proibição do estacionamento no lado esquerdo da via preferencial como apresentado na Figura 4. N (a) (b) Figura 4: Detalhamento da configuração alternativa (a) e visibilidade da via secundária (b) Em seguida, foram definidas as variáveis a serem coletadas para permitir a caracterização operacional de cada configuração proposta, possibilitando, consequentemente, quantificar a influência da visibilidade na operação da interseção. Como descrito na introdução, o foco principal desta análise foi a capacidade na via secundária, visto que ela tem grande influência na qualidade do trânsito da interseção. Deste modo, para alcançar os objetivos propostos foram coletadas as seguintes variáveis: capacidade da via secundária, aceitação e distribuição das brechas e tempo de reação do motorista seguinte. Destaca-se que estas variáveis foram coletadas no período do pico da tarde entre 17h30 e 18h30, durante dois dias típicos da semana (terça e quarta), um para cada configuração analisada e que foi considerado que a demanda veicular em cada dia eram semelhantes conforme sugere Oliveira (2004).
A capacidade da via secundária foi coletada diretamente em campo a cada período de 120 segundos. Durante este período, foram contabilizados os veículos que cruzavam a interseção tanto na via preferencial como na via secundária. Ressalta-se que caso a via secundária deixasse de ficar saturada no intervalo de 120 segundos, a contagem dos veículos era interrompida. Em seguida a capacidade da via secundária era obtida a partir da Equação 1. Neste caso, o volume da via preferencial foi coletado para agregar mais uma informação na análise da variável capacidade, permitindo estabelecer alguma relação entre estes dois valores. O valor de 120 segundos estabelecido para o período de coleta é igual ao ciclo do semáforo instalado a montante, que controla o tráfego dos veículos na via preferencial. Durante este período, observou-se um comportamento padrão na chegada dos veículos a interseção, deste modo, a coleta visou englobar em uma única observação todas as situações proporcionadas pela operação semafórica. Vs c = 3600 t (1) Em que: c: Capacidade da via secundária (veículos/hora); V s : Quantidade de veículos da via secundária que cruzaram a interseção durante o período de coleta (veículos); t: Duração do período de coleta (segundos). As informações de brecha e de tempo de reação do motorista seguinte foram obtidas para permitir uma análise mais criteriosa da variável capacidade. Para a coleta dos dados das brechas, foi desenvolvido um programa para palm-top em linguagem PocketC, que permitiu coletar a duração e quantidade de brechas aceitas e rejeitadas com precisão satisfatória, eliminando, ainda, a etapa de tabulação de dados. Vale ressaltar que durante a coleta dos dados na configuração alternativa foi necessário o apoio da Divisão de Operação e Fiscalização (DIOFI) da AMC. Nesta configuração os agentes de trânsito agiram com a colocação de cones nas esquinas da via principal, conforme apresentado na Figura 3b, proibindo o estacionamento nestes locais, para que a visibilidade não ficasse prejudicada durante o período da pesquisa. 4. APRESENTAÇÃO E ANÁLISE DOS RESULTADOS Após a etapa de coleta dos dados, procedeu-se com a etapa de análise. O primeiro passo foi avaliar os resultados do tempo de reação do motorista seguinte a partir do teste de hipóteses unilateral com um grau de confiança de 90%. Neste teste, a hipótese alternativa foi de que o tempo de reação médio na configuração alternativa era menor do que o tempo de reação médio da configuração inicial. Para avaliar a capacidade foi utilizado o mesmo teste do tempo de reação, neste caso a hipótese alternativa foi de que a capacidade média da via secundária na configuração alternativa era maior do que a capacidade média na configuração inicial, para o mesmo grau de confiança. Para a análise da informação de brecha foi utilizada apenas a estatística descritiva, como mostrado a seguir. O resultado do teste de hipótese realizado para as médias amostrais do tempo reação rejeitou a hipótese nula de que o tempo de reação médio na via secundária na configuração inicial era igual ou maior do que o tempo de reação na configuração alternativa, ou seja, podemos afirmar, com um nível de significância de 90% que, com a visibilidade melhorada, o tempo de reação médio é menor. Enquanto que na configuração inicial o do tempo de reação médio do motorista seguinte foi de 4,4 segundos, na configuração alternativa este valor foi de 3,4 segundos. A Figura 5 apresenta os tempos de reação médios para as configurações estudadas com seus intervalos de confiança unilaterais.
0,5 1,5 5,0 Intervalo de Confiança Unilateral para Média do Tempo de Reação do Motorista Seguinte Tempo de Reação do Motorista Seguinte (segundos) 4,0 4,4 3,4 3,0 Configurações Configuração Inicial Configuração Alternativa Figura 5: Intervalo de Confiança do tempo de reação do motorista seguinte (follow-up time) Realizada a análise dos dados de tempo de reação procedeu-se a análise dos dados de brechas a partir das informações apresentadas na Figura 6. Nesta figura é possível verificar a diferença no comportamento do motorista da via secundária, nas duas configurações analisadas, em relação à aceitação das brechas de acordo com sua duração. Cabe ressaltar que este gráfico não identifica as brechas aceitas por mais de um veículo, situação importante a ser considerada na análise da capacidade. COMPARAÇÃO DAS BRECHAS ACEITAS FREQÜÊNCIA DE ACEITAÇÃO. 1,00 0,90 0,80 0,70 0,60 0,50 0,40 0,30 0,20 0,10 0,00 1 2 3 4 5 6 7 8 DURAÇÃO DAS BRECHAS (S) Configuração Inicial Configuração Alternativa Figura 6: Comparação das brechas aceitas nas duas configurações Na configuração inicial pôde-se verificar uma maior aceitação de brechas menores que 4 segundos do que na configuração alternativa. Isso se justifica por causa da visibilidade deficiente na primeira configuração. Os condutores, ao chegarem à interseção, não conseguem visualizar plenamente as brechas disponíveis, por isso não percebem se após uma brecha pequena segue uma maior que o permita seguir o movimento com maior conforto e segurança, assim, procura aproveitar qualquer brecha. Além disso, por causa do elevado tempo de espera na fila, os condutores se expõem tentando aproveitar qualquer intervalo entre veículos, potencializando a ocorrência de colisões. Em relação às brechas maiores que 4 segundos, foi observado um aproveitamento semelhante nas duas configurações. Os resultados apresentados pela Figura 6 sugerem, erroneamente, que a capacidade na configuração inicial é superior, visto uma maior aceitação de brechas menores que 4 segundos e aceitação semelhante das demais brechas. Entretanto, na configuração alternativa, foi observado que uma mesma brecha aceita, superior a 5 segundos, era aproveitada por mais de um veículo, como
0,5 1,5 conseqüência do menor tempo de reação do motorista seguinte, ou seja, enquanto que na configuração inicial uma brecha com duração de 5 segundos era aproveitada por apenas um veículo, na configuração alternativa, essa mesma brecha era aproveita por dois veículos, impactando consideravelmente na capacidade. Com relação ao resultado do teste de hipóteses realizado para as médias amostrais da capacidade, foi possível rejeitar a hipótese nula de que a capacidade média da via secundária na configuração inicial era igual ou maior do que a capacidade média na configuração alternativa. Enquanto que na configuração inicial o valor médio da capacidade foi de 505 veíc./hora, na configuração alternativa este valor foi de 591 veíc./hora, representando um ganho de até 15% na capacidade da via secundária. A Figura 7 apresenta a estatística da variável capacidade média para as duas configurações, incluindo os intervalos de confiança unilaterais das médias amostrais. Nesta figura, também é possível verificar que a demanda veicular da via secundária que cruza a interseção no pico da tarde (535 veíc./hora) se aproxima da capacidade. Esse resultado é corroborado pelas observações de campo, já que na configuração inicial não foi possível verificar, durante o período da pesquisa, ociosidade na aproximação da via secundária. Já na configuração alternativa, em diversas ocasiões, foram observados períodos ociosos na via secundária. Capacidade Via Secundária (veic/h) 600 575 550 525 500 Intervalo de Confiança Unilateral para Média da Capacidade na Via Secundária MÉDIA 505 DESVIO PADRÃO 120 Nº DE OBS. 19 ERRO AMOSTRAL 36 505 Configuração Inicial Configurações 591 Configuração Alternativa MÉDIA 591 DESVIO PADRÃO 134 Nº DE OBS. 32 ERRO AMOSTRAL 31 Demanda veicular da secundária 535 veíc./h Figura 7: Intervalo de Confiança da capacidade da via secundária Buscando entender melhor a influência da visibilidade na operação da interseção, foi analisada ainda a relação entre o volume veicular na via preferencial e a capacidade da via secundária. A Figura 8 apresenta o diagrama de dispersão dessa relação, destacando também os resultados da variável capacidade para dois níveis distintos de volume na via preferencial, um com mais de 650 veic./h na aproximação preferencial e outro com menos de 650 veíc./h. A Figura 8 mostra que o volume da via preferencial tem influência direta na capacidade da via secundária, pois, nas duas configurações estudadas, o aumento do volume na via preferencial acarretou numa diminuição da capacidade da outra via, como sugere TRB (2000). É possível verificar também que, para os dois níveis de volume na via principal analisados, foi confirmada a maior capacidade na configuração alternativa, inclusive com a análise estatística para um nível de significância de 90%. Além disto, é importante destacar, como resultado dos dados apresentados na Figura 8, uma maior dispersão da variável capacidade da via secundária para as situações com o volume da via preferencial superiores a 650 veíc./h. Pode-se afirmar que quando o volume da via preferencial é menor do que 650 veíc./h, o comportamento dos condutores é mais homogêneo. A justificativa para este fato pode estar associada à paciência dos motoristas como apresentado anteriormente. Quando o volume da via preferencial é elevado, as brechas são de curta duração, sendo aproveitadas por alguns condutores mais impacientes e sendo rejeitadas pelos condutores que
preferem cruzar a via principal sem experimentar insegurança e risco de colisão, refletindo no comportamento aleatório dos condutores na segunda situação. 1300 RELAÇÃO VOLUME/CAPACIDADE ENTRE VIA PREFERENCIAL E SECUNDÁRIA Capcidade na Rua Des. Leite Albuquerqu (veic/h) 1200 1100 1000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 Estatísticas Conf. Inicial Conf. Alternativa Média 614 698 Desvio Padrão 64 93 Vol < 650 Estatísticas Conf. Inicial Conf. Alternativa Média 448 542 Desvio Padrão 108 109 Vol > 650 0 0 200 400 600 800 1000 1200 Volume na Rua Coronel Jucá (veic/h) Configuração Inicial Configuração Alternativa Figura 8: Relação entre Volume da via preferencial e Capacidade da secundária. Além dos aspectos operacionais abordados durante a análise dos resultados, vale ressaltar que, durante a realização da coleta de dados, foram identificadas mudanças na segurança viária da interseção. Como na configuração inicial os motoristas da via secundária experimentam maior tempo de espera na fila, estes se arriscam ao tentar cruzar a via preferencial aproveitando brechas curtas sem a visibilidade plena da via preferencial. Observou-se que, na primeira situação, os riscos de colisões eram iminentes e freqüentes, chegando ao extremo da necessidade dos veículos da via preferencial reduzirem a velocidade, ou até pararem, para dar passagem para os veículos da via secundária. Na configuração alternativa, os condutores passaram a utilizar somente brechas que permitiam o cruzamento seguro da interseção, consequentemente, neste caso, não foram observadas situação de iminência de colisão e o tráfego da via principal foi plenamente respeitado. 5. CONSIDERAÇÕES FINAIS De acordo com os resultados observados foi confirmada a forte influência do parâmetro visibilidade na capacidade de uma via secundária de uma interseção Além deste parâmetro, obviamente, a capacidade também é bastante influenciada pelo padrão do tráfego observado na via principal, o qual é conflitante com o movimento dos veículos provenientes da via secundária. Nesse contexto, é viável a implantação de ações que inibam o estacionamento paralelamente ao meio fio no lado esquerdo da via principal da interseção (configuração alternativa analisada na pesquisa) melhorando a visibilidade dos condutores que trafegam pela via secundária e aumentando, consequentemente, a capacidade da interseção. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS Brasil, Código de Trânsito Brasileiro (2006) Lei n 9.503, de 23-9-97 Brasília: DENATRAN. Gold, P. A. (1998) Segurança de Trânsito: Aplicações de Engenharia para Reduzir Acidentes. Banco Interamericano de Desenvolvimento, Washington, D.C., EUA. Oliveira, M.V.T. (2004) A Natureza dos Padrões de Variação Espaço-Temporal do Volume Veicular em Ambiente Urbano: Estudo de Caso em Fortaleza. Dissertação de Mestrado. Programa de Mestrado em Engenharia de Transportes, Universidade Federal do Ceará. TRB (2000) HIGHWAY CAPACITY MANUAL. Transportation Research Board, Nacional Research Council, Washington, D.C., EUA.