1 Aula - Caracteristicas Do Trafego
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CARACTERÍSTICAS DO TRÁFEGO
VOLUME, VELOCIDADE E DENSIDADE
As análises macroscópicas do tráfego baseiam-se na consideração de
que as correntes de tráfego são meios contínuos. Para estudar seu
comportamento a abordagem macroscópica lança mão da aplicação das Leis
da Hidrodinâmica, motivo pelo qual a abordagem é conhecida também como
Analogia Hidrodinâmica do Tráfego.
● VOLUME (FLUXO)
É o número de veículos que atravessam ou ultrapassam uma determinada
seção transversal de uma via na unidade de tempo.
Exemplo: Q = 900 veículos em 15 minutos.
VOLUME ANUAL
É o volume ou trafego registrado em um ano (365 dias consecutivos).
É utilizado para:
- determinar índices de acidentes
- estimar receitas para implantação de pedágios
VOLUME MEDIO DIARIO (VMD, VDM, TMD, TDM)
É o volume ou trafego registrado em um dia (24 horas). É utilizado para:
- avaliar a distribuição de trafego
- medir a demanda de uma via
- programação de melhorias básicas
VOLUME HORARIO (VH) ou DEMANDA HORARIA (DH)
É o volume ou trafego registrado em uma hora (em geral, refere-se a hora de
pico). É utilizado para:
- estudo de capacidade da via
- projeto geométrico
- projeto de interseções
HORA DE PICO
É o intervalo de uma hora de maior movimento numa determinada via, num
determinado dia, num determinado ponto. Ex. das 18: as 19:00
VOLUME DE PICO
É o volume registrado em uma hora na hora de pico.
PICO HORARIO (K)
Relação entre o volume de pico e o volume do dia de 24 horas.
FLUXO DE TRAFEGO (Q): é a taxa na qual os veículos passam por um ponto
da rodovia. Expressa normalmente em veiculos/hora.
Exemplo: 900 veículos em 15 minutos
Fluxo (Q) = (900/15)x60=3600 veiculos/hora
Variações do Volume:
Anual – variação de ano para ano.
Sazonal – variação de estação para estação durante o ano.
Mensal – variação de mês para mês no decorrer do ano.
Semanal – variação de semana para semana durante o mês.
Diária – variação de dia para dia no decurso de uma semana.
Horária – variação nas diferentes horas do dia.
Intervalo da hora – variação em períodos de minutos.
EXERCICIOS PARA FIXAÇÃO DE CONTEUDO
Exemplo 01: Considerando-se uma via rural para qual foi calculado que o VMD
em 10 anos atingirá 3.000 UCPs, para o tipo de rodovia e com região em
crescimento, pode-se adotar um valor de k igual a 15 %. Qual o VH?
Resolução: VH = 3.000 x 15/100 = 450 UPCs.
Taxa de Fluxo é o número de veículos que passam em uma determinada via
durante um período menor que uma hora e expandido para um volume horário,
consistindo em um volume equivalente em uma hora.
Exemplo 02: Se considerarmos que passam 1.000 veículos em uma via no
período de 15 minutos, qual será a taxa de fluxo equivalente horário?
Resolução: Taxa Máxima de Fluxo = Volume Horário de Pico/0,25 =
1.000/0,25 = 4.000 UPCs
Composição: Unidade = Carro de Passeio (UCP)
O volume pode ser expresso em veículos por hora (vph), tráfego misto ou em
unidades equivalentes (UCP) ao carro passeio.
Tabela 1 - Fator de Equivalência
Automóveis 1.00
Ônibus 2.25
Caminhão 1.75
Moto 0.33
Bicicleta 0.20
● VELOCIDADE
Limitações da velocidade, em função
- da própria via;
- do trânsito existente;
- do próprio veículo;
- do motorista;
- do clima; e
- dos equipamentos de controle e da sinalização.
Classificação
Velocidade de Projeto ou Velocidade Diretriz é a velocidade selecionada
para projeto geométrico e que condicionará todas as características de
operação da via (alinhamentos horizontais e verticais, raios de curvatura,
superlargura, superelevação, distância de visibilidade, largura das faixas de
rolamento) das quais depende a operação segura e confortável dos veículos. É
a máxima velocidade para qual a estrada está ou será projetada.
Velocidade de Operação é a mais alta velocidade de percurso que o
veículo pode realizar, em uma dada estrada, sob condições favoráveis de
tempo e de tráfego sem exceder a velocidade diretriz utilizada na definição
geométrica.
Velocidade de Operação de Fluxo Livre é a mais alta velocidade de
Operação de um carro de passageiro em uma seção de uma via durante
densidades de tráfego muito baixas.
Velocidade Instantânea é a velocidade de um veiculo ao passar em um
ponto específico da via.
Velocidade Média Instantânea é a média das velocidades instantâneas
individuais ou de componentes especificados em um dado ponto da via
durante um período de tempo. Também chamada de Velocidade Média de
Tempo.
Velocidade Geral de Viagem é a distância total percorrida dividida pelo
tempo total gasto, incluindo todas as demoras no tráfego.
Velocidade Média Geral de Viagem é a soma das distâncias percorridas
por todos os veículos ou de uma classe especificada de veículos em uma
dada seção da via durante um período de tempo determinado, dividida pela
soma de todos os tempos gerais de viagem.
● DENSIDADE (CONCENTRAÇÃO) (K)
É o número de veículos que, em certo momento ocupam uma dada extensão
de uma via. É expressa em veículos por quilômetros, mas pode estar baseada
em comprimentos menores de rodovia. Pode ser para toda a via ou por faixa.
Exemplo: Dado 1 Km de via, com 3 faixas em uma direção, foram observados
20 veículos por faixa num determinado instante.
K faixa = 20 veiculos / 1 km = ( 20 veiculos / km ) / faixa^-1
K via = [( 20 veiculos / km ) / faixa^-1]x 03 faixas
K via = 60 veiculos / km
Classificação
Densidade Média é a média do número de veículos por unidade de
comprimento da via, em um período especificado de tempo.
Densidade Crítica é densidade de tráfego na via quando esta operando
em plena capacidade.
RELAÇÃO ENTRE AS CARACTERÍSTICAS FUNDAMENTAIS
F = V x D
Fluxo (Volume) = velocidade x Densidade
(Veículos/hora) = km/hora x kmxveículos
Os teóricos que trabalharam modelos de relação entre as variáveis
macroscópicas do tráfego determinaram, a partir de experimentos e
observações em campo, os seguintes valores:
vf é a velocidade de fluxo livre, corresponde à média das velocidades
desejadas pelos motoristas dos veículos numa corrente de tráfego;
kJ é a concentração máxima, correspondente à situação de completo
congestionamento (jam, em inglês);
qmáx é o máximo fluxo que pode ser atendido por uma via ou trecho de
via;
vo é a velocidade ‘ótima’, correspondente ao ponto em que se alcança
qmáx e
ko é a concentração ‘ótima’, correspondente ao ponto em que se
alcança qmáx.
DIAGRAMAS
Figura 1 – Representação gráfica do modelo linear da velocidade-
concentração
Figura 2 – Representação gráfica da relação parabólica entre fluxo-
concentração
Figura 3 – Representação gráfica da relação parabólica entre velocidade-fluxo
Não Congestionado
Congestionado
vf
kj K0
v0
k
v
0
Não Congestionado Congestionado
K0 Kj K
qmáx
0
q
Não Congestionado
Congestionado
0
V0
V
qmáx q
● ESPAÇAMENTO
Distância entre as respectivas partes dianteira de dois veículos consecutivos
(numa mesma faixa).
D (veículos/km) = 1.000 (m/km) / E (m/veículos).
D = Densidade
E = Espaçamento
● HEADWAY (Intervalo)
Intervalo de tempo transcorrido entre a passagem de dois veículos sucessivos
na mesma faixa em um determinado ponto de via, medido entre a frente do
primeiro veículo e a frente do segundo veículo.
H (segundos) = 1/F (veículos/segundos)
H = Headway
F = Fluxo
Relação entre Espaçamento e Headway
H (segundos) = E (m/veículos) / V (m/segundos)
H = Headway
E = Espaçamento
V = Velocidade
● CAPACIDADE
É o máximo de veículos que podem atravessar uma seção de uma via, durante
um período de tempo, sob condições prevalecentes de tráfego e da via. A
capacidade nunca poderá ser excedida sem que se modifiquem as condições
da via considerada.
Condições Ideais ou de Fluxo Livre
Condições Geométricas ou Físicas
Alinhamento geométrico vertical e horizontal para velocidades médias de
operação de 96km/h, sem restrições á ultrapassagem em vias com no mínimo
duas ou três faixas de tráfego no mesmo sentido.
Largura de faixas de tráfego com um mínimo de 3,50m, com
acostamentos adequados (2,5m), e desobstruídos lateralmente no mínimo de
1,80m.
Gabaritos verticais adequados (mínimos 5,50m)
Pavimento em bom estado.
Condições de Operação
Fluxo livre sem interferências laterais com veículos ou pedestres.
Somente carros de passeio na corrente tráfego.
Condições Ambientais
Condições de tempo (dia claro, sem chuva, sem vento etc.).
Condições de Visibilidade ambiental (sem neblina, fumaça etc.).
Localização urbana (centro, subúrbio etc.).
Condições Prevalecentes
São as condições existentes na via que diferem das Condições de Fluxo Livre
ou Condições Ideais. A alteração de qualquer das condições ideais causa
restrições á capacidade básica resultando na capacidade prática individual da
via.
CAPACIDADE
O HCM define a capacidade de uma facilidade (serviço: via, calçada) de
transporte como a “taxa horária máxima de pessoas ou veículos que pode ser
razoavelmente esperado atravessar um ponto ou segmento uniforme de uma
faixa ou via durante um determinado período de tempo sob condições
prevalecentes referentes ao tráfego, à via e ao controle”.
CONDIÇÔES IDEAIS
Da Via
- Largura da faixa >= 3,6m
- Largura do acostamento >= 1,8m
- Visibilidade > 450m
- Greide <= 2%
-
Do Tráfego
- Presença só de carros de passeio
- Velocidade >= 96 km/h
- Usuários Regulares (motoristas habituados)
-
De Controle
- Limite de Velocidade (não deve haver)
- Semáforo (não deve haver)
- Placa de Pare (não deve haver)
- Controle no uso de faixa (não deve haver)
FÓRMULA DA CAPACIDADE
C = Cj x f1 x f2 x f3 x..............fn (veic/h)
Cj - Capacidade básica para as condições ideais (veic/h);
f1, f2, f3 ... fn – fatores de ajustamento para condições existentes da via, tráfego
etc.
Tabela 3 - CAPACIDADE BÁSICA PARA CONDIÇÕES IDEAIS
Tipo de Facilidade Capacidade Básica
Rodovias com múltiplas faixas
96 km/h (60 mi/h) – velocidade de fluxo livre
88 km/h (55 mi/h) – velocidade de fluxo livre
80 km/h (50 mi/h) – velocidade de fluxo livre
72 km/h (45 mi/h) – velocidade de fluxo livre
Rodovias com duas faixas (mão dupla)
Fluxo Interrompido (Semáforo)
2.200 ucp/h/faixa
2.100 ucp/h/faixa
2.000 ucp/h/faixa
1.900 ucp/h/faixa
2.800 ucp/h/faixa
1.900 ucp/h/faixa
Fonte: Mc Shane, 1998
NÍVEL DE SERVIÇO
É uma medida qualitativa do desempenho do tráfego e é resultante de um
número de fatores que incluem velocidade e tempo de viagem tais como:
1. Interrupções do tráfego;
2. Liberdade de manobra;
3. Conforto e conveniência do motorista;
4. Segurança
5. Custos operacionais.
Reflete as condições operacionais do tráfego:
Velocidade e tempo de viagem, Densidade e Atrasos
São estabelecidos seis níveis de serviço, caracterizados para as condições
operacionais de uma via de fluxo ininterrupto (ver fotos 1 a 6, reproduzidas do
HCM 2000); os níveis de serviço de outras facilidades são definidos de forma
análoga:
Níveis de Serviço: A,B,C,D,E,F
A Melhor;
E Capacidade;
F Pior (congestionamento)
A: Fluxo livre, liberdade de manobra e de seleção de velocidade;
B: A presença de outros usuários já se faz notar, mas ainda está dentro
do fluxo estável; a seleção de velocidade é praticamente livre, mas a
liberdade de manobra é menor que no nível de serviço A;
C: A seleção de velocidade já é afetada pela presença de outros
veículos e as manobras requerem perícia por parte dos motoristas;
D: Registra-se fluxo de alta densidade, mas ainda estável; a seleção de
velocidade e as manobras são muito restritas;
E: As condições operacionais se encontram na capacidade ou próximas
dela; as velocidades são reduzidas, porém relativamente uniformes; estas
condições operacionais são instáveis;
F: O fluxo é forçado ou congestionado.
Foto 1 - Nível de serviço A Foto 4 - Nível de serviço D
Foto 2 - Nível de serviço B Foto 5 - Nível de serviço E
Foto 3 - Nível de serviço C Foto 6 - Nível de serviço F
VOLUME E TAXA DE FLUXO DE SERVIÇO
FÓRMULA: VSi = FSi x FHP (veic/h)
VSi = Volume de Serviço para o Nível de Serviço i (veic/h);
FSi = Taxa de Fluxo de Serviço para o Nível de Serviço i (veic/h);
FHP = Fator Hora de Pico
Tabela 4 - Densidades Máximas para Fluxo Contínuo – Nível de Serviço
Nível de
Serviço
Densidade Máxima para vias
com Múltiplas Faixas
(ucp/mi)
Espaçamento médio entre
veículos (comprimento do
carro)
A
B
C
D
E
F
12
20
28
34
40-45
>40-45
23-26
18-20
9-11
7-9
4-6
<4
Indicadores de desempenho - são as variáveis usadas para valorar
quantitativamente a capacidade segundo a facilidade considerada, de acordo
com a Tabela 5.
Tabela 5 – Indicadores de Capacidade e Nível de Serviço
TIPO DE FACILIDADE INDICADOR DE
DESEMPENHO
UNIDADE
“Freeways”
Segmentos básicos
Áreas de entrelaçamento
Junções de rampa
Densidade
Velocidade média no
espaço
Taxas de fluxo
ucp/km.faixa
km/h
ucp/h
Rodovias Multi-faixas Densidade
Velocidade de fluxo
livre
ucp/km.faixa
km/h
Rodovias de duas faixas Atraso percentual %
Interseções Semaforizadas Atraso médio de
parada
s/veic
Interseções com regra de
prioridade
Atraso médio total s/veic
Artérias Velocidade média no
espaço
Km/h
Transporte Coletivo Fator de carga Passageiro/km
Áreas de pedestres Espaço m2/pedestre