ANÁLISE DA CAPACIDADE EM CRUZAMENTOS NO MUNICÍPIO DE PONTE NOVA-MG Lucas Maciel de Aguiar Sérgio Pacífico Soncim Universidade Federal de Itajubá RESUMO O objetivo desse trabalho foi desenvolver uma proposta de modelagem de tráfego para o estudo de alternativas de sinalização semafórica que reduzam os congestionamentos na interseção da Av. Francisco Vieira Martins com a Av. Dr. Otávio Soares e seu entorno, no município de Ponte Nova - MG. Pelo fato de estar na principal avenida da cidade, o tráfego de veículos nesse cruzamento tende a influenciar direta e indiretamente no volume de tráfego do município. Além disso, o presente trabalho propõe uma solução tecnicamente viável para o problema a curto e médio prazo. Para isso foi necessário avaliar o ciclo dos semáforos do cruzamento principal e entornos, conhecer as taxas de fluxo do cruzamento principal e entornos, propor alternativas para diminuir a densidade e o tempo de deslocamento. Compreendeu-se que é possível otimizar a utilização da rede viária estudada neste trabalho. 1 INTRODUÇÃO Como a construção de uma nova malha viária na maioria das vezes se torna inviável devido aos custos e características físicas e geológicas do relevo da região, o presente projeto visa uma remodelação de tráfego na interseção da Av. Francisco Vieira Martins com a Av. Dr. Otávio Soares e nos entornos, no município de Ponte Nova MG. O objetivo desse trabalho foi desenvolver uma proposta de modelagem de tráfego para o estudo de alternativas de sinalização semafórica que reduzam os congestionamentos na interseção da Av. Francisco Vieira Martins com a Av. Dr. Otávio Soares e seu entorno, no município de Ponte Nova MG utilizando os softwares TransCAD, SIDRA e AimSun. 2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA O Highway Capacity Manual HCM (2000), apresenta conceitos e parâmetros que devem ser observados quando do desenvolvimento de estudos de tráfego, como por exemplo, o volume de tráfego, que é o número de veículos que passam em um ponto fixo em um determinado tempo. E são geralmente medidos em hora (Volume Horário VH). Dentre outros conceitos, têm-se a Hora de Pico, que é hora de maior volume de tráfego; o Volume de Pico, que representa o número de veículos correspondente a hora de pico; o Fator Hora Pico (FHP), que é a divisão do volume de pico sobre 4 vezes o maior volume de tráfego consecutivo em 15 minutos dentro da hora pico. Esse fator é necessário para ajustar a intensidade da hora pico, que pode ser uniforme ou ter valores muito altos em algumas frações de hora e baixos em outras. A capacidade é o fluxo máximo que um determinado trecho de rodovia pode suportar em um determinado período de tempo. A rodovia não operar perto da sua capacidade, pois diminui a velocidade dos veículos, prejudicando o conforto e causando o atraso de motoristas e passageiros. Consideram-se, também o Fluxo de Saturação, que é número máximo de veículos que atravessam o cruzamento no período de 1 hora de tempo de verde do cruzamento; o Ano Base, que representa ano em que foi realizado a coleta dos dados de tráfego e o estudo; o Ano Um, que é o ano em que o projeto já se encontra implantado e em funcionamento; e o Ano de Projeto, que representa o ano em que se calcula o fim do projeto, ou seja, o último ano no qual o projeto funcionaria de forma adequada, na maioria dos anos se projeta para 10 anos. O Volume Horário de Projeto (VHP) é 0volume adotado para dimensionar as vias e interseções, níveis de serviço, planejamento da operação da via, sinalização, e regulamentação do trânsito. O Nível de Serviço
é a medida de qualidade do tráfego na rodovia ou interseção, que leva em conta a velocidade dos veículos, conforto, facilidade de mudança de faixa, entrada e saída da via ou interseção e proximidade de veículo ao outro e são classificados em níveis A, B, C, D, E, F. No nível A o fluxo é livre, com concentração reduzida, o indivíduo tem total liberdade na escolha da velocidade e total facilidade de ultrapassagens. Já no nível B o fluxo é estável, com concentração reduzida, a liberdade na escolha da velocidade e a facilidade de ultrapassagens não é total, embora ainda em nível muito bom. O nível C também apresenta o fluxo estável, com concentração média, a liberdade na escolha da velocidade e a facilidade de ultrapassagens é relativamente prejudicada pela presença dos outros veículos. Em relação ao nível D, pode-se afirmar que fica próximo do fluxo instável e a concentração é alta, há reduzida liberdade na escolha da velocidade e grande dificuldade de ultrapassagens. O fluxo pode se apresentar como péssimo, no caso no nível E, caracterizado por fluxo instável e concentração muito alta, observa-se nenhuma liberdade a escolha da velocidade e as manobras para mudanças de faixas somente são possíveis se forçadas. No nível F há fluxo forçado, com concentração altíssima, a velocidade é bastante reduzida e apresenta frequentes paradas de longa duração. Manobras para mudança de faixas somente são possíveis se forçadas e contando com a colaboração de outro motorista. (HCM, 2000). 3 MÉTODOLOGIA Nesse estudo, foram pré-estabelecidos dois períodos de pico, por observação contínua, no cruzamento principal (denominado no estudo como cruzamento 1) e os cruzamentos do seu entorno (cruzamentos 2, 3, 4 e 5) para assim formar uma rede. Os horários estabelecidos para contagens de veículos foram: Pico da manhã, de 07 (sete) às 10 (dez) horas, e Pico da tarde, de 17 (dezessete) as 20 (vinte) horas. A figura 1 apresenta a ilustração das interseções estudadas. Figura 1: Cruzamentos e Entornos. Fonte: Imagem retirada do Google Maps e editada pelo autor.
Após a definição da rede viária e de seus cruzamentos a serem estudados, foi preciso identificar e contar os veículos em todos os movimentos possíveis existentes em cada cruzamento. Dessa forma, foi determinado o volume horário de projeto (VHP), para os picos da manhã e da tarde, que foram extraídos para as análises do cruzamento em estudo. Desta forma foi definido que a hora pico do período da manhã é de 8 as 9 horas e a hora pico da tarde é de 17:45 às 18:45. Após a determinação da hora pico e seus volumes de veículos leves e pesados, foi montada a rede no software TransCAD, sendo criada em cima do próprio mapa do local, retirado do Google Maps. Para a criação da rede, foi necessário gerar as ruas e suas respectivas direções, criar os movimentos possíveis nos cruzamentos em questão, criar as zonas de início e fim da rede e nomeá-las. Além disso, foi dada a entrada de variáveis como distância de cada rua e de cada movimento, feita através de uma escala calculada com a medida de uma rua no mapa com a medida de uma rua feita no software, velocidade pré-determinada entre 20 a 40 km/h a depender do tipo de movimento, e o tempo de percurso para cada rua e os movimentos nas interseções. Desenhada a rede, os volumes horários de pico foram alocados em seus respectivos movimentos, e a partir de então, através de modelagem matemática realizada pelo software, os veículos foram distribuídos na rede, gerando quatro matrizes Origem-Destino. Sendo uma para veículos leves e outra para veículos pesados no período da manhã e da tarde. O mesmo é feito para os veículos pesados. Este procedimento se torna necessário, pois as contagens não foram feitas no mesmo dia. O software apresentou uma matriz ajustada, com base nos dados coletados em campo, apresentando uma melhor distribuição na rede. Por fim, foi possível verificar os trajetos tomados pelos veículos, podendo identificar o motivo pelo qual existe congestionamento no cruzamento em estudo. As matrizes O-D geradas e ajustadas foram formatadas em tabelas no Microsoft Excel para uma melhor compreensão. 4 RESULTADOS As matrizes de veículos leves e pesados no período da tarde foram realocadas no software AimSun a fim de simular o movimento dos veículos na rede predeterminada na situação onde o volume de veículos demonstrou-se maior. As Figuras 2 e 3 mostram um período específico da simulação para a rede atual. Nota-se que uma das aproximações do cruzamento 1 encontra-se congestionada, interrompendo o movimento à direita do cruzamento 3, ocasionando um grande volume de veículos na chegada desta interseção. No cruzamento 2, além das filas das aproximações estarem relativamente longas, está ocorrendo engarrafamentos que chegam a ter veículos parados no meio da interseção, impedindo os movimentos de outras chegadas onde o movimento deveria estar livre. O problema decorre-se do cruzamento 1, sendo que enquanto uma das fases da interseção ainda se encontra fechada, os veículos se acumulam até bloquearem o cruzamento 2.
Figura 2: Simulação feita pelo software AimSun no cruzamento 1. Fonte: Imagem retirada de projeto feito pelo autor. Figura 3: Simulação feita pelo software AimSun no cruzamento 2. Fonte: Imagem retirada de projeto feito pelo autor. Visto que o cruzamento 1 é o principal objeto do estudo e se encontra na pior condição comparado aos outros, o mesmo foi inserido no software SIDRA Intersection, sendo preciso definir os movimentos permitidos atualmente no cruzamento. Para se obter os níveis de serviço da manhã e da tarde, foi necessário inserir no software a velocidade de chegada e de saída dos veículos (mesma utilizada no TransCAD) do cruzamento, tempo semafórico de cada fase e volumes de carros leves e pesados de cada movimento, outros parâmetros utilizados no SIDRA foram mantidos como padrão, e foi utilizado o Delay (Atraso Veicular) como método de cálculo do programa, que é proposto pelo HCM 2000. Os níveis de serviços foram classificados no período da tarde, por apresentar maior volume de veículos na hora pico. A Figura 4 demonstra os níveis de serviço para cada aproximação. Figura 4: Nível de serviço do cruzamento 1 obtido pelo software Sidra Intersection no período da tarde Fonte: Imagem retirada do projeto feito pelo autor.
4.1 Proposta de solução O ano de projeto a ser considerado nas interseções não deve ultrapassar o 10º ano de vida útil. Pensando em uma possível solução, foi utilizada uma taxa de projeção de crescimento de veículos. De acordo com a análise dos dados coletados, a taxa anual de crescimento foi considerada 4%, e o fator de ajuste para o ano de 2025 foi considerado 1,48, ou seja, um acréscimo de 48% no número de veículos trafegando pela rede. A partir da rede atual, a rede proposta foi redesenhada no software AimSun a fim de obter uma proposta aceitável. A Figura 5 ilustra a simulação da rede proposta. Figura 5: Simulação da Rede proposta nos cruzamentos 1, 2 e 3 feita pelo software AimSun. Fonte: Foto retirada de projeto feito pelo autor. A rede foi redesenhada visando uma futura implantação de baixo custo. Como proposta, foi estudado retirar o espaço de estacionamento da Av. Francisco Vieira Martins entre o cruzamento 3 e o cruzamento 1 na aproximação norte, tornando-a pista dupla, juntamente com a rua de saída do cruzamento 1 sentido oeste. A Av. Dr. Otávio Soares se transformaria em mão única no sentido oeste, o mesmo ocorreria para a Av. Dr. José Mariano (paralela à Av. Dr. Otávio Soares), porém com o sentido inverso, as ruas perpendiculares a essas se manteriam mão dupla com pista única para servirem de mudança de sentido para os condutores. Com as alterações das ruas, os cruzamentos também se modificaram. O cruzamento 1 manteve as duas fases com 3 semáforos, porém seus movimentos passarão por variações. A chegada da Av. Francisco Vieira Martins (Sul) foi impedida de utilizar a conversão à esquerda, podendo assim utilizar da mesma fase da aproximação da mesma avenida na aproximação norte, já a chegada da Av. Dr. Otávio Soares (Leste) terá uma fase somente para os seus movimentos, que terão a liberdade de escolher qualquer direção.
Foi seguido o mesmo modelo para o cruzamento 2, 3 semáforos com duas fases, sendo que as chegadas da Av. Francisco Vieira Martins (norte e sul) compartilham da mesma fase, enquanto a fase seguinte é utilizada pelos movimentos da chegada oeste da Av. Dr. José Vieira Martins. A chegada leste é somente saída de veículos. O cruzamento 3 sofreu somente uma pequena alteração. Foi criado um possível aumento da largura da via na chegada da interseção para facilitar a conversão a esquerda quando for possível. Desta forma, o fluxograma se manteve igual. O cruzamento 4 foi dispensado da utilização da mini rotatória, tendo como sistema indicações de prioridade, da mesma forma como funciona atualmente, porém os movimentos na interseção foram alterados e os movimentos de retorno a mesma via foram excluídos por falta de demanda. A aproximação da Av. Dr. José Mariano (oeste) servirá de chegada dos veículos e a saída será para o sentido leste. A Rua Dr. José Vieira Martins permanece mão dupla no sentido norte e sul. O mesmo acontece para o cruzamento 5, porém com o sentido invertido da Av. Dr. Otávio Soares, que na aproximação leste chegam veículos e na aproximação oeste saem. As ruas Dr. José Vieira Martins e Santa Maria Mazarelo permanecem mão dupla. Para comprovar a melhora, foi desenhado o novo cruzamento 1 no software SIDRA Intersection e obtido seus níveis de serviço para o período da tarde no ano de 2025. A figura 6 mostra os resultados. FIGURA 6 Nível de serviço no período da tarde em uma projeção para 2025 no Cruzamento 1 proposto feito pelo software SIDRA Intersection. Fonte: Imagem retirada de projeto feito pelo autor. 5 CONCLUSÃO Neste trabalho abordou-se a análise de capacidade de interseções no município de Ponte Nova MG, realizada através de contagens de veículos, criação da rede viária, e simulações feitas através de softwares específicos. A partir dos estudos e dados apresentados, concluiu-se que a proposta de solução é viável para o município, sendo que o nível de serviço da aproximação da Av. Francisco Vieira Martins (Norte) obtido foi o F. Na proposta de solução, os níveis de serviço mínimos foram C, o que é definido como regular, de acordo com o software SIDRA Intersection. Nas simulações feitas pelo AimSun, foi possível
ver claramente a diminuição das filas nos cruzamentos e a fluidez dos veículos se mostrou livre de congestionamentos em toda a rede estudada. Uma proposta de modificação economicamente viável foi recomendada ao município. Na concepção comum, os custos de implantação dessas modificações seriam simplesmente pinturas das novas faixas e reorganização das placas de trânsito, de acordo com os novos sentidos e as proibições de estacionamento. Mas apesar de parecer simples, podem gerar impasses entre gestores e comunidade local, por isso é preciso que as mudanças possam ser bem avaliada pelos órgãos competentes para que a maioria da população fique satisfeita com as alterações propostas no sistema viário. Agradecimentos A FAPEMIG Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais e à Universidade Federal de Itajubá. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS Cucci, N. J. (2015). Engenharia de Tráfego Urbano. 2011. Disponível em http://meusite.mackenzie.br/professor_cucci/aula1.pdf. Acesso em 12 Out 2015. Demarchi, S. R.; Setti, J. R. A. Análise de Capacidade e Nível de Serviço de Rodovias in Análise de Capacidade e Nível de Serviço de Segmentos Básicos de Rodovias utilizando o HCM 2000. Disponível em http://www.brazhuman.com.br/pdf/hcm-2000_412_aula_3_introd._operacao_rodoviaria.pdf. Acesso em 11 Nov 2015. HCM (2000). Highway Capacity Manual 2000 by Transportation Research Board. Hallman, H. V. Comparação entre Softwares Simuladores de Trânsito. 2011. Disponível em https://www.lume.ufrgs.br/bitstream/handle/10183/36891/000819131.pdf?sequence=1. Acesso em 13 Out 2015. Lucas Maciel de Aguiar (lucas.aguiarr@hotmail.com). Sérgio Pacífico Soncim (sergiops@unifei.edu.br) Universidade Federal de Itajubá Câmpus Itabira. Rua Irmã Drummond,200 Distrito Industrial II, Itabira MG.