CAPÍTULO 10 CAPACIDADE - MULTILANE METODOLOGIA A metodologia utilizada para análise de capacidade de rodovias do tipo MULTILANE, segue as seguintes etapas: 1. Determinação da Velocidade de Fluxo-livre 2. Determinação da Taxa de Fluxo e Fator de Hora Pico 3. Determinação do Nível de Serviço e Velocidade de Viagem 4. Determinação da Densidade DETERMINAÇÃO DA VELOCIDADE DE FLUXO-LIVRE Existem dois métodos: levantamento direto no campo e estimativa por cálculos. No levantamento de campo, a coleta de dados deve ser realizada sob condições de fluxo moderado (abaixo de 1400 pcphpl) e fora da hora de pico (17-18 h). Estimativa por Cálculos deve-se converter a velocidade de fluxo livre ideal em atual, utilizando-se: FFS = FFSi - FM - FLW - FLC - FA FFS = estimativa da velocidade fluxo-livre (mph) milhas por hora FFSi = velocidade fluxo-livre condições ideais (mph) FM = tipo de canteiro central (tabela 7.2) FLW = para largura de faixas (tabela 7.3 e equação) FLC = obstrução lateral (tabela 7.4) FA = pontos de acesso (tabela 7.5 ou 7.6) - usar tabela 7.6 quando os pontos de acesso não puderem ser definidos DETERMINAÇÃO DA TAXA DE FLUXO E FATOR DE HORA PICO A taxa do volume horário em pcphpl (automóveis por hora por faixa) deve ser calculado para cada direção do fluxo usando-se a equação abaixo: V P = ------------------ N. FHP. HV P = taxa de fluxo de serviço (pcphpl) V = volume de tráfego N = número de faixas FHP = fator de hora pico HV = fator para veículos pesados
Fator de Ajustamento para veículos pesados Para melhor explicar o conceito de equivalência veicular, a Figura 16 mostra um corrente de tráfego composta por 4 veículos, dos quais um deles é um caminhão e os outros são automóveis, e outra corrente formada somente por 5 automóveis. Considerando que ambos os fluxos são equivalentes, pode ser definido um fator de ajuste para veículos pesados (fhv), que nada mais é do que a relação entre o fluxo composto e o fluxo básico, formado só por automóveis: Fonte: Retirada do trabalho de Demarchi e Setti, intitulado: Análise de Capacidade e Nível de Serviço de Segmentos Básicos de Rodovias utilizando o HCM 2000 O Fator de Ajustamento para veículos pesados é calculado usando-se a equação HV = 1 / [ 1 + PT (ET - 1) + PR (ER - 1)] PT = porcentagem de caminhões e ônibus PR = porcentagem de veículos recreacionais ET = equivalente de caminhões e ônibus em automóveis ER = equivalente de veículos recreacionais em automóveis CONSIDERAÇÕES: O HCM apresenta tabelas contendo os equivalentes veiculares para caminhões, ônibus e veículos recreacionais. São apresentados dois conjuntos de tabelas, um para trechos genéricos de rodovias, outro para rampas específicas. Os trechos genéricos podem ser classificados de acordo com o tipo de relevo predominante: Plano: qualquer combinação de alinhamentos horizontal e vertical que permitem aos veículos pesados manter desempenho similar ao desempenho dos automóveis. Este tipo de terreno pode possuir rampas de pequena extensão, com inclinações não superiores a 1% ou 2%; Ondulado: qualquer combinação de alinhamentos horizontal e vertical que faz com que os veículos pesados apresentem redução razoável de velocidade em relação aos automóveis, mas não obrigando a eles o emprego de marchas muito reduzidas por muito tempo ou freqüência. Montanhoso: qualquer combinação de alinhamentos horizontal e vertical que obrigue os veículos pesados a empregar marcha muito reduzida em extensões consideráveis ou freqüentemente. Os greides com 3% ou menos e com mais de ½ milha (800m) bem como os greides com mais de 3% e mais longos que ½ milha (800m) devem ser tratados como greides específicos. Da mesma forma o aclive e o declive devem ser tratados separadamente, uma vez que seu impacto sobre os veículos pesados varia substancialmente.
Para todos os declives menores que 4% e menor ou igual a 2 milhas (3,2km) usa-se o equivalente de automóveis para caminhões e ônibus de terreno plano da tabela 7.7. Para greides de no mínimo 4% e maiores que 2 milhas usam-se os valores especificados na tabela 7.10. Para veículos recreacionais em declive usa-se o equivalente da tabela 7.7 em todos os casos. Distribuição do Volume de Trânsito por Faixa Não há necessidade de se utilizar a distribuição por faixa, contudo em determinadas ocasiões o seu conhecimento pode ser importante. Pesquisas americanas mostram que em rodovias de 4 faixas, 40% do trânsito ocorre na faixa da direita e 60% na faixa da esquerda. Para rodovias de 3 faixas em uma direção, 25% usam a faixa da direita, 37,5% na faixa do centro e 37,5% na faixa da esquerda. Necessidade de Segmentar a Rodovia As seguintes condições são indicadas para dividir os trechos quando necessários: - uma mudança significativa no volume de trânsito - uma mudança na existência do canteiro central - uma mudança no greide de mais de 2% ou um aclive constante com mais de 4000 pés - a presença de sinais luminosos ao longo da rodovia de múltiplas faixas - uma diferença significativa na densidade de pontos de acesso numa área definida Ou seja, tanto no cálculo, como para a análise na fase de projeto, a rodovia deve ser subdividida em trechos homogêneos. Mudanças no terreno, greides significantes, intersecções importantes na qual a demanda do trânsito muda significativamente, mudanças no uso do solo e condições similares, indica a necessidade de subdividir o trecho para melhor análise. Ao longo de significantes greides, o aclive e o declive devem ser considerados separadamente.
TABELAS TABELA 7-1. Níveis de Serviço em Vias de Múltiplas Faixas - HCM/97 * Velocidade média.** Máximo f luxo de serv iço por f aixa nas condições ideais. Obs: A exata r elação matemática entre densi dade e q/c não é ser sempre obser vada nos limites do NS por causa dos valores arredondados. Densidade é o primeiro determinante do NS. NS F é caracterizado por uma grande instabilidade e fl uxo de tráfego variável. A previsão acurada do fluxo, densi dade e vel ocidade no N S F é difícil. TABELA 7.2 - AJUSTAMENTO PARA TIPO DE CANTEIRO CENTRAL TIPO DE CANTEIRO CENTRAL REDUÇÃO NA VELOCIDADE DO FLUXO LIVRE (mph) Rodovias não Divididas 1,6 Rodovias Divididas 0 TABELA 7.3 - AJUSTAMENTO PARA LARGURA DE FAIXAS LARGURA DAS REDUÇÃO NA VELOCIDADE FAIXAS ( pés) DO FLUXO LIVRE (mph) 10 6,6 11 1,9 12 0,0 TABELA 7.4 - AJUSTAMENTO PARA OBSTRUÇÃO LATERAL 4 FAIXAS 6 FAIXAS OBSTRUÇÃO LATERAL TOTAL (PÉS) Distância para fazer a obstrução 12 10 8 6 4 2 0 REDUÇÃO NA VELOCIDADE DO FLUXO LIVRE (MPH) 0,0 0,4 0,9 1,3 1,8 3,6 5,4 OBSTRUÇÃO LATERAL TOTAL (PÉS) 12 10 8 6 4 2 0 REDUÇÃO NA VELOCIDADE DO FLUXO LIVRE (MPH) 0,0 0,4 0,9 1,3 1,7 2,8 3,9
TABELA 7.5 - AJUSTAMENTO NA DENSIDADE DE LOCAIS DE ACESSO PONTOS DE ACESSOS REDUÇÃO NA VELOCIDADE DO FLUXO LIVRE (MPH) 0 0,0 10 2,5 20 5,0 30 7,5 40 ou mais 10,0 TABELA 7.6 - NÚMERO DE PONTOS DE ACESSO PARA UM DESENVOLVIMENTO GENÉRICO DAS VIZINHANÇAS DA RODOVIA TIPO DE DESENVOLVIMENTO PONTOS DE ACESSO POR MILHA (UM LADO DA RODOVIA) RURAL 0-10 SUBURBANA - BAIXA DENSIDADE 11-20 SUBURBANA - ALTA DENSIDADE 21 ou mais TABELA 7.7 - EQUIVALENTE EM AUTOMÓVEIS TIPO DE TRECHO FATOR ------------------------------------------------------------- PLANO ONDULADO MONTANHOSO ET (CAMINHÕESe ONIBUS) 1,5 3,0 6,0 ER (VEIC.RECREACIONAIS) 1,2 2,0 4,0
TABELA 7-8. Fator Equivalente Específicos para Caminhões e Ônibus em Aclives Uniformes em Vias de Múltiplas Faixas - HCM/97 Obs: Se um comprimento da porcentagem cai na condição limite, o equivalente entre as categorias de maior porcentagem é usado. * 4 ou 6 faixas.
TABELA 7-9. Fator Equivalente Específico para Veículos Recreacionais em Aclive Uniforme em Vias de Múltiplas Faixas - HCM/97 aclive de rampa (%) comprimento (km) e R * porcentagem de caminhões e ônibus 2 4 5 6 8 10 15 20 25 2 todos 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 3 0-0,8 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 0,8 2.0 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.2 1.2 1.2 4 0-0,4 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 0,4-0,8 2.5 2.5 2.0 2.0 2.0 2.0 1.5 1.5 1.5 0,8 3.0 2.5 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 1.5 1.5 5 0-0,4 2.5 2.0 2.0 2.0 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 0,4-0,8 4.0 3.0 3.0 3.0 2.5 2.5 2.0 2.0 2.0 0,8 4.5 3.5 3.0 3.0 3.0 2.5 2.5 2.0 2.0 6 0-0,4 4.0 3.0 2.5 2.5 2.5 2.0 2.0 2.0 1.5 0,4-0,8 6.0 4.0 3.5 3.5 3.0 3.0 2.5 2.5 2.0 0,8 6.0 4.5 4.0 4.0 3.5 3.0 3.0 2.5 2.0 Obs: Se um comprimento da porcentagem cai na condição limite, o equiv alente entre as categorias de maior porcentagem é usado. * 4 ou 6 f aixas. TABELA 7-10. Fator Equivalente Específico para Caminhões e Ônibus em Declive Uniforme em Vias de Múltiplas Faixas - HCM/97 descida (%) comprimento (km) e T * porcentagem de caminhões 5 10 15 20 4 >3,2 e <6,4 1.5 1.5 1.5 1.5 4 6,4 1.5 1.5 1.5 1.5 6,4 2.0 2.0 2.0 1.5 5 6,4 1.5 1.5 1.5 1.5 6,4 5.5 4.0 4.0 3.0 6 3,2 1.5 1.5 1.5 1.5 3,2 7.5 6.0 5.5 4.5 * 4 ou 6 f aixas.
DETERMINAÇÃO DO NÍVEL DE SERVIÇO E VELOCIDADE DE VIAGEM A Figura 7-1 deve ser usada para plotar a curva da velocidade-fluxo na apropriada velocidade de fluxo-livre. Então a velocidade de viagem e o nível de serviço podem ser determinados por leitura de taxa de fluxo (pcphpl) DETERMINAÇÃO DA DENSIDADE Determina-se a Densidade utilizando-se a Tabela 7-1 e Figura abaixo ou calculando-sea através da equação D = P / S D P S = densidade (pc/milha) = taxa de fluxo de serviço (pcphpl) = velocidade média de viagem automóveis
EXERCÍCIOS: 1) Determinar a velocidade média de viagem, o nível de serviço e a densidade em uma rodovia que apresenta as seguintes características: terreno plano extensão total = 3,25 milhas velocidade de fluxo-livre = 46 mph secção transversal : 4 faixas de 11 pés cada - acostamento = 4 pés de cada lado volume hora de pico = 1.900 vph em cada direção com 8% de caminhões, 3% de ônibus e 2% de veículos recreacionais FHP = 0,90 Dados: 1 milha = 1600m 1 pé = 0,30m OBS: marcar no gráfico quando a obtenção do nível de serviço TRECHO: dados de campo ou estimativa limite de velocidade percentil 85 da velocidade velocidade condições ideais tipo de canteiro central fator FM - tab. 7-2 largura das faixas fator FLW - tab. 7-3 distancia obstrução lateral total fator FLC - tab.7-4 eq.7-2 n acessos por milha (km) fator FA - tab. 7-5 ou 7-6 EX. No.01 DETERMINAÇÃO DA VELOCIDADE DE FLUXO LIVRE FFS = FFSi - FM - FLW - FLC - FA VELOCIDADE DO FLUXO LIVRE (FFS) sentido 1 sentido 2 DETERMINAÇÃO DA TAXA DE FLUXO ( V P) volume horário (vph) fator de hora pico (FHP) número de faixas (N) tipo de terreno (P, O, M) sentido 1 sentido 2
greide em % extensão em milha (mi) % de caminhões e ônibus ET (tab. 7-7 a 7-10) % de veículos recreacionais ER (tab. 7-7 a 7-10) sentido 1 2 FHV= 1 / [1+PT(ET-1)+PR(ER-1)] vp = V / N.FHP.(FHV) taxa fluxo vp (pcphpl) velocidade média automóveis NS densidade fig 7.2 ou D= vp/s
2. Considerando a mesma rodovia anterior, determinando os mesmos itens pedidos anteriormente (velocidade média de viagem, nível de serviço e densidade), adicionar as seguintes informações: a) A uma distância de 6.000 pés do fim do trecho tem um segmento de 3.200 pés com 2,5% de greide (aclive e declive nos sentidos) OBS: marcar no gráfico quando a obtenção do nível de serviço TRECHO: EX. No.02 DETERMINAÇÃO DA VELOCIDADE DE FLUXO LIVRE dados de campo ou estimativa limite de velocidade percentil 85 da velocidade velocidade condições ideais tipo de canteiro central fator FM - tab. 7-2 largura das faixas fator FLW - tab. 7-3 distancia obstrução lateral total fator FLC - tab.7-4 eq.7-2 n acessos por milha (km) fator FA - tab. 7-5 ou 7-6 sentido 1 sentido 2 FFS = FFSi - FM - FLW - FLC - FA VELOCIDADE DO FLUXO LIVRE (FFS) DETERMINAÇÃO DA TAXA DE FLUXO ( V P) volume horário (vph) fator de hora pico (FHP) número de faixas (N) tipo de terreno (P, O, M) greide em % sentido 1 sentido 2
extensão em milha (mi) % de caminhões e ônibus ET (tab. 7-7 a 7-10) % de veículos recreacionais ER (tab. 7-7 a 7-10) FHV= 1 / [1+PT(ET-1)+PR(ER-1)] vp = V / N.FHP.(FHV) sentido 1 2 taxa fluxo vp (pcphpl) velocidade média automóveis NS densidade fig 7.2 ou D= vp/s