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ENGENHARIA DE TRÁFEGO - Princípios Básicos 4. FLUXO DESCONTÍNUO - MÉTODOS DE ANÁLISE Eng.Hugo Pietrantonio, Prof.Dr. LEMT/PTR-EPUSP, ADDENDUM.

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1 ENGENHARIA DE TRÁFEGO - Princípios Básicos 4. FLUXO DESCONTÍNUO - MÉTODOS DE ANÁLISE Eng.Hugo Pietrantonio, Prof.Dr. LEMT/PTR-EPUSP, ADDENDUM

2 ENGENHARIA DE TRÁFEGO - Princípios Básicos 3. Fluxo Contínuo ELEMENTOS QUE OPERAM EM FLUXO DESCONTÍNUO CONTROLE DE TRÁFEGO EM FLUXO DESCONTÍNUO INTERSEÇÕES NÃO SEMAFORIZADAS INTERSEÇÕES SEMAFORIZADAS CORREDORES ARTERIAIS

3 ENGENHARIA DE TRÁFEGO - Princípios Básicos 3. Fluxo Descontínuo: Elementos condições operacionais determinadas por fatores "externos" à corrente de tráfego (semáforos, outras correntes de tráfego prioritárias) que causam interrupções periódicas do fluxo (podem afetar grande extensão da via). Interseções: são os locais onde normalmente estão presentes os fatores que causam Interrupções e podem dominar as condições de tráfego à montante, gerando filas e atrasos... (segundo o U.S.HCM 2000/2010, espaçamentos além de 3,6 km) Outros Elementos: - Rotatórias de pequeno diâmetro - Travessias de pedestres

4 ENGENHARIA DE TRÁFEGO - Princípios Básicos 3. Fluxo Descontínuo: Elementos Fluxo interrompido: (n d : no. de pontos de atraso ou demora no trajeto L) V: velocidade de percurso média (diferente de média global) função das características da via arterial (fora das filas) é pouco afetada pelo fluxo de tráfego ! : atraso médio por veículo (global: em veículos-hora) função das condições de demanda e oferta nas vias, do tipo de interseção e de controle de tráfego tipos: regular: fixo ou variável, de controle/fluxo, geométrico... sobre-atraso: aleatoriedade e sobre-demanda. número médio de paradas por veículo: desaceleração/aceleração afeta consumo de combustível, emissão de poluentes ( probabilidade de parar k vezes) (taxa de paradas global: ) atraso parado ( ) ou tempo dispendido em filas (, atraso total)

5 ENGENHARIA DE TRÁFEGO - Princípios Básicos 3. Fluxo Descontínuo: Elementos Interseções: definições básicas aproximação (chegada): cada trecho de via que chega à interseção; afastamento (saída): cada trecho de via que sai da interseção; movimento (manobra): cada origem/destino de veículos ou pedestres. corrente de tráfego: conjunto (simultâneo) de movimentos de uma aproximação. - deve-se considerar os veículos e também os pedestres, ciclistas... - os conflitos entre manobras são mais comuns em interseções - preferência no uso da via segundo a sinalização de controle de tráfego

6 ENGENHARIA DE TRÁFEGO - Princípios Básicos 3. Fluxo Descontínuo: Elementos Conflitos em interseções: há conflito quando dois ou mais veículos procuram ocupar o mesmo espaço da via num mesmo instante. - - relevância dos conflitos é função dos volumes de tráfego nos movimentos conflitantes (capacidade e desempenho dependem de brechas adequadas no fluxo conflitante) - - outros fatores relevantes são n. ligações, n. de faixas, n. de mãos de direção, tipo de interseção e de controle de tráfego - - periculosidade do conflito é função da intervisibilidade entre os movimentos conflitantes e da velocidade relativa de impacto (VRI). Tipos de Controle de Tráfego:

7 ENGENHARIA DE TRÁFEGO - Princípios Básicos 3. Fluxo Descontínuo: Controle Tipos de Controle de Tráfego em Interseções Regras gerais de prioridade sem sinalização regulamentadora no local: -cruzamento: Brasil, têm prioridade os fluxos que vêm da direita Brasil, UVC/EUA: prioridade ao fluxo vindo da face interna (nearside=lado interno, oposto à posição do motorista no veículo). UK, Austrália: prioridade ao fluxo vindo da face externa (offside=lado externo, do motorista). -quem muda para via deve dar prioridade aos demais fluxos. - CTB/1997: quem entra em rodovias ou rotatórias deve dar prioridade. - ainda existem situações ambíguas, pelo menos do ponto de vista legal (exemplo: conversões direita e esquerda opostas,...) - pedestres: no Brasil, a lei é ambígua e, ainda assim, desrespeitada !?! (exemplo: preferência do pedestre diante de conversões...)

8 ENGENHARIA DE TRÁFEGO - Princípios Básicos 3. Fluxo Descontínuo: Controle Interseções sem sinalização de preferência: todas as correntes de tráfego são interrompidas (para qualquer fluxo há sempre uma outra corrente cruzando que vêm da direita). tipos de movimento: permitidos: podem ser realizados quando não houver outro veículo com preferência (prioritário). proibidos: não podem ser realizados. regulamentação de circulação:positiva - sinais R25a, b, c, d negativa - sinais R3, R4a,b, R5 - - em geral admissível para VDM até 1000 a 1500 (150 v/hora-pico) menos de 2 colisões angulares/ano (ou atropelamentos) - - problemas:segurança - acidentes, conflitos capacidade - veículos/hora desempenho - atrasos, filas

9 ENGENHARIA DE TRÁFEGO - Princípios Básicos 3. Fluxo Descontínuo: Controle Regulamentação de Circulação:

10 ENGENHARIA DE TRÁFEGO - Princípios Básicos 3. Fluxo Descontínuo: Controle Interseção com sinalização de prioridade: somente fluxo secundário é interrompido (fluxo principal é contínuo) tipos de movimentos: principais: têm preferência no uso da via (nessa direção). secundários: devem dar preferência ao fluxo principal. proibidos: não podem ser realizados. há uma hierarquia de prioridade entre os fluxos da via principal e secundária - fluxos da via principal x fluxos da via secundária - fluxos de conversão x fluxos diretos em cada via - via principal: fluxos diretos x fluxos de pedestres x fluxos de conversão - secundária: fluxos de pedestres x fluxos diretos x fluxos de conversão

11 ENGENHARIA DE TRÁFEGO - Princípios Básicos 3. Fluxo Descontínuo: Controle Objetivo da sinalização de prioridade: definição afirmativa de fluxos prioritários; - reduzir conflitos e acidentes (angulares, atropelamentos); - melhorar tráfego para fluxos prioritários dê preferência: em geral VDM até 3000 (300 v/hora-pico) VSA maior que 15 à 30 km/hr pare simples: em geral VDM até 8000 (800 v/hora-pico) VSA menor que 15 à 30 km/hr aspectos locais de segurança cuidados: Qp/Qs > 1,5 a 2,0; geometria consistente com prioridade. dificuldade:regra estática (tráfego varia ao longo do dia)

12 ENGENHARIA DE TRÁFEGO - Princípios Básicos 3. Fluxo Descontínuo: Controle Interseção com sinalização semafórica: programável, mas quase sempre todos os fluxos são interrompidos. tipos de movimentos: protegidos: movimentos autorizados e prioritários em algum estágio. permitidos: movimentos autorizados mas secundários (usando brechas). proibidos: movimentos não autorizados em nenhum estágio do semáforo. durante a operação do semáforo, a indicação luminosa define movimentos: autorizados: movimentos com operação autorizada em um período (verde...) interrompidos: movimentos não autorizados em um período (vermelho...) (existe um período de entreverdes para segurança na mudança de controle)

13 ENGENHARIA DE TRÁFEGO - Princípios Básicos 3. Fluxo Descontínuo: Controle Objetivos da instalação de semáforos reduzir conflitos por divisão no tempo reduzir acidentes (lateral, atropelamentos) reduzir atrasos para fluxos secundários economizar policiamento em períodos normais Justificativas para implantação de semáforos movimentos conflitantes com volume grande (VDM>8000); tráfego principal contínuo (semi-atuado); interseções complexas com muitos conflitos; movimentos conflitantes com grande volume de pedestres; índice de acidentes altos (elimináveis); implantação de movimento progressivo; controle de áreas congestionadas (V>C); situações locais (visibilidade,...). Condições que dispensam implantação de semáforo semáforos próximos formam pelotões; circulação permite eliminar cruzamentos.

14 ENGENHARIA DE TRÁFEGO - Princípios Básicos 3. Fluxo Descontínuo: Controle Análise dos Conflitos em Interseções: tabela de conflitos: assinala somente os conflitos de cruzamento (x) e convergência na intersecção (c), mas não de divergência... (i.e., apenas conflitos entre correntes de tráfego diferentes). Movimentos cx- 2c--- 3x--c 4--c-

15 ENGENHARIA DE TRÁFEGO - Princípios Básicos 3. Fluxo Descontínuo: Controle diagrama de movimentos concordantes: assinala, dois a dois, os movimentos não-conflitantes (compatíveis, que podem operar juntos) movimentos admissíveis: condições de conflito aceitáveis. - - estratégias usuais para reduzir os problemas decorrentes dos conflitos: definir preferência (vias principais e secundárias) separar conflitos no espaço (canalização de tráfego) separar conflitos no tempo (controle semafórico) - - quando for impossível eliminar todos os conflitos (ou desnecessário por serem pouco importantes) alguns movimentos podem permanecer como movimentos secundários. - - manobras podem ser decompostas em etapas (se é possível acomodar o veículo nas aberturas do canteiro intermediário)

16 ENGENHARIA DE TRÁFEGO - Princípios Básicos 3. Fluxo Descontínuo: Controle algumas vezes é necessário proibir alguns movimentos para eliminar os conflitos e tornar a operação menos complexa na interseção. todos os todas as movimentos conversões permitidos à esquerda proibidas - naturalmente é necessário prover itinerários alternativos para os usuários que realizam as manobras que serão proibidas (desvios, retornos,...) - - pode-se admitir algum grau de interferência (redução de V) na via principal...

17 ENGENHARIA DE TRÁFEGO - Princípios Básicos 3. Fluxo Descontínuo: Controle Canalização de Tráfego: definição de trajetórias das manobras para separar movimentos conflitantes (sinalização horizontal, ilhas e refúgios) para reduzir número de pontos de conflito, o risco e gravidade de acidentes. - Ações: - desencorajar movimentos proibidos (errados) - - definir claramente as trajetórias corretas - geometria consistente com velocidade e prioridade - eliminar pontos com conflitos importantes simultâneos - - dar visibilidade à sinalização e aos fluxos conflitantes - - separar correntes de tráfego com velocidades diferentes - - prover refúgios para movimentos de pedestres VER EXERCÍCIO CANALIZAÇÃO

18 ENGENHARIA DE TRÁFEGO - Princípios Básicos 3. Fluxo Descontínuo: Controle Controle por Semáforos: definição de períodos sucessivos em que o direito de uso da via é alternadamente cedido a grupos de movimentos compatíveis ou admissíveis (pouco ou não conflitantes). Estágio: cada intervalo de tempo em que o conjunto movimentos autorizados ( ou bloqueados ) não se altera. Sequência completa: ciclo semafórico. Entreverde: intervalo de tempo entre estágios sucessivos ( no qual ocorre alteração do conjunto de movimentos autorizados e bloqueados) - I Intervalo de Amarelo: aviso da mudança de estágio iminente (no caso de pedestres, é substituído pela indicação luminosa piscante...) - Ia Intervalo de Vermelho de Segurança: destinado a evitar conflitos entre os veículos de estágios sucessivos (Vermelho de Limpeza) - Iv Tempos de foco: duração real de cada período da operação semafórica - g,r,I Grupo/Fase Semafórica: cada conjunto de movimentos comandados por uma mesma sequência de indicações luminosas nos estágios do ciclo. Grupo de Tráfego: os movimentos de um mesmo grupo/fase semafórica, que utilizam um dado grupo de faixas (de uma mesma aproximação)

19 ENGENHARIA DE TRÁFEGO - Princípios Básicos 3. Fluxo Descontínuo: Controle Semáforos: controlador semafórico + grupos focais... Tipos de controladores:eletromecânicos ou eletrônicos de 2, 3, 8 ou + fases/estágios de 1 ou + planos de tráfego isolados ou centralizados (comandados por computador). Modos de operação:Modos de coordenação: de tempos fixos semáforos isolados semi-atuados pelo tráfegocoordenação arterial atuados pelo tráfegocoordenação por área... lógica de atuação... dinâmicos Tipos de detetores: de passagem, de presença, de fila, indutivos, óticos, mecânicos, vídeos.

20 ENGENHARIA DE TRÁFEGO - Princípios Básicos 3. Fluxo Descontínuo: Controle Plano Semafórico: define o controle da interseção semaforizada Diagrama de Estágios, Diagrama de Tempos (Diagrama de Barras) de cada Plano, Tabela de Trocas de Planos (Tabela Horária) Diagrama de Estágios: mostra os movimentos autorizados ou bloqueados em cada estágio. Diagrama de Tempos: mostra a alocação do tempo às indicações luminosas de cada fase/grupo de tráfego Tabela de Trocas de Planos: define os horários e dias para início da operação de cada plano semafórico (programação regular por dia da semana, dom., seg., ter.,..., e para datas especiais)

21 ENGENHARIA DE TRÁFEGO - Princípios Básicos 3. Fluxo Descontínuo: Controle Plano Semafórico: Tabela de Movimento/Estágio, Diagrama/Tabela de Movimento dos Grupos, Matriz de conflitos e de Entreverdes... Tabela de Movimentos/Estágios: mostra os movimentos autorizados em cada estágio, permitindo identificar fases e grupos focais (é suficiente representar grupos/estágio). Tabela/Diagrama de Movimento dos Grupos: mostra uso dos estágios pelas fases semafóricas e pelos grupos de tráfego. Matriz de Conflitos e de Entreverdes: mostra conflitos entre fases semafóricas e tempos de entreverdes requeridos entre grupos de tráfego conflitantes

22 ENGENHARIA DE TRÁFEGO - Princípios Básicos 3. Fluxo Descontínuo: Controle Definição de plano semafórico: é um dos aspectos mais críticos do projeto de uma interseção semaforizada. - diretrizes: - o número de estágios deve ser o menor possível (de preferência 2) para reduzir o tempo perdido; - -o número de movimentos simultâneos e sem conflito deve ser máximo, especialmente os fluxos maiores e/ou os movimentos da mesma aproximação; - - introduzir estágios específicos para conversão à esquerda quando o fluxo de conversão e/ou o fluxo oposto de veículos for excessivo; - - introduzir estágios específicos para pedestres quando seu fluxo e/ou o fluxo oposto de veículos for excessivo - - a ordem dos estágios deve ser a que produz maior segurança e rendimento na interseção; - - a proibição de conversão à esquerda deve ser decidida examinando o corredor ou área como um todo, provendo itinerários adequados aos desejos de viagens com locais especiais para conversão. VER EXERCÍCIO PLANO SEMAFÓRICO

23 ENGENHARIA DE TRÁFEGO - Princípios Básicos 3. Fluxo Descontínuo: Controle Tratamento para conversões: - - as conversões à direita podem ser eliminadas dos semáforos quando seu volume for significativo e houver possibilidade de construir uma faixa de conversão canalizada (uma pista exclusiva para conversão); - - no Brasil é preciso sinalização semafórica específica para qualquer tratamento especial para a conversão à direita (existem alguns países onde é possível sinalizar a autorização da conversão à direita permitida mesmo com indicação de vermelho para sua aproximação e outros países em que a autorização é a regra normal e é preciso sinalizar a proibição nos locais em que for insegura), exceto quando a conversão puder ser acomodada em pista para conversão canalizada e sinalizada. - - as conversões à esquerda podem ser permitidas ou protegidas (é preciso sinalizar a proibição de conversão à esquerda em um semáforo e aconselhável sinalizar os períodos em que o movimento é permitido ou protegido, embora nem sempre seja necessário fazê-lo). - - as faixas/pistas exclusivas para conversão devem ser providas quando: o fluxo de conversão for significativo (evita bloqueio) ou houver estágio com fluxo de conversão protegido.

24 ENGENHARIA DE TRÁFEGO - Princípios Básicos 3. Fluxo Descontínuo: Controle a ordem do estágio com conversão à esquerda protegida no ciclo semafórico é uma questão importante e controvertida: conversão principal protegida antes do fluxo direto oposto: limpa os veículos em espera para conversão (evitando bloqueio e aproveitando a reação mais rápida dos condutores); opera adequadamente com conversão secundária permitida (evitando armadilha de segurança); conversão principal protegida depois do fluxo direto oposto: inicia ambos os movimentos diretos simultaneamente (evitando mal-entendimento e indecisão pelos condutores); evita conflitos da conversão protegida com a travessia de pedestres paralela (que ocorre antes do início da conversão protegida).

25 ENGENHARIA DE TRÁFEGO - Princípios Básicos 3. Fluxo Descontínuo: Controle Tratamento para pedestres: - - concorrente: a preferência dos pedestres diante dos movimentos de conversão é a regra de controle de tráfego vigente quando ambos os movimentos são autorizados (apesar de não respeitada como deveria ser, ainda é uma situação segura para baixos fluxos de conversões); - carona: o controle semafórico dos fluxos veiculares pode garantir que alguns fluxos de pedestres naturalmente não tenham conflitos durante alguns estágios (exemplo: travessias de linha de retenção com sentido único); - estágio protegido: sempre que as condições anteriores não ocorrem em condições seguras, pode-se interromper fluxos veiculares conflitantes para garantir a travessia segura para fluxos de pedestres específicos; - estágio exclusivo: pode-se interromper simultaneamente todos os fluxos veiculares e, em decorrência, atender simultaneamente todos os fluxos de pedestres em um único período (de duração adequada); esta estratégia somente deixa de ser vantajosa quando a duração necessária para o período é muito grande e/ou motiva desrespeito pelos veículos.

26 ENGENHARIA DE TRÁFEGO - Princípios Básicos 3. Fluxo Descontínuo: Controle Tratamento para pedestres: - - a seleção do local seguro para as travessias de pedestres (faixas de pedestres) é muito importante; em princípio, todos os locais de travessia devem receber tratamento seguro e a exclusão deve ser uma exceção; - a posição do estágio protegido de pedestres é um aspecto muito importante: o estágio protegido antes das conversões é, em geral, mais seguro para os pedestres (veículo inicialmente parado) o estágio protegido depois das conversões é mais produtivo para os veículos (fluxos opostos inicial junto em pelotão) - a posição do estágio exclusivo de pedestres é também muito importante: o estágio exclusivo após a via principal (estágio mais longo): em geral, menos atraso para pedestres (obediência) o estágio exclusivo após a via secundária (estágio mais curto): em geral, conversões de menor velocidade (menor risco) (neste caso, a preferência varia e manter a consistência é importante também)

27 ENGENHARIA DE TRÁFEGO - Princípios Básicos 3. Fluxo Descontínuo: Controle Planos Semafóricos Típicos: cruzamentos

28 ENGENHARIA DE TRÁFEGO - Princípios Básicos 3. Fluxo Descontínuo: Controle Planos Semafóricos Típicos: junções

29 ENGENHARIA DE TRÁFEGO - Princípios Básicos 3. Fluxo Descontínuo: Controle Interseções Compostas: semaforização + canalização (distâncias reduzidas) exemplo: atual = interseção simplesmovimentos principais: 3,6,7 (maior volume de tráfego), cada movimento principal é parado em dois estágios no ciclo

30 ENGENHARIA DE TRÁFEGO - Princípios Básicos 3. Fluxo Descontínuo: Controle exemplo: decomposição da interseção em 2 etapas de cruzamento retenções internas (filas pequenas): necessidade de coordenação restrições: continuidade 3-3 e 5-5 (espaço para acomodar fila)

31 ENGENHARIA DE TRÁFEGO - Princípios Básicos 3. Fluxo Descontínuo: Controle Interseções Compostas: casos comuns com interseções próximas... - Semáforos de vias com canteiro central amplo (de forma similar, em vias de mão única próximas) - Semáforos em retornos nos canteiros centrais (impede o bloqueio do retorno pela fila adiante) - Rotatórias (não convencionais) semaforizadas (podem ser tratadas como interseções compostas, de forma mais simples)

32 ENGENHARIA DE TRÁFEGO - Princípios Básicos 3. Fluxo Descontínuo Interseção com Sinalização de Prioridade

33 ENGENHARIA DE TRÁFEGO - Princípios Básicos 3. Fluxo Descontínuo: Int.ÑSemaf Operação com Fluxos Conflitantes Sinalização de prioridade: PARE (R1) ou DÊ PREFERÊNCIA (R2) - definição da via principal (operação contínua, não interrompida, exceto para conversões com fluxo oposto, que podem acabar causando interferências nos demais fluxos) - manobras secundárias: cedem passagem (operam em fluxo descontínuo, interrompidas) hierarquia de prioridade:0 - fluxos principais da via principal; 1 - conversões à esquerda da via principal; 2 - conversões à direita da via secundária; 3 - fluxos diretos da via secundária; 4 - conversões à esquerda da via secundária. (naturalmente, interseções mais complexas podem ter outros níveis)

34 ENGENHARIA DE TRÁFEGO - Princípios Básicos 3. Fluxo Descontínuo: Int.ÑSemaf Características de operação: - movimentos secundários ocorrem nas brechas entre veículos das correntes de tráfego conflitantes no fluxo prioritário: brecha h no fluxo oposto, preferencial e conflitante (é um movimento prioritário). - brecha crítica, mínima adequada, : função do tempo necessário para realizar a manobra (depende da aceitação de risco na manobra). - havendo fila contínua, os demais veículos passam com um intervalo de seguimento (=intervalo de saturação). - - movimentos secundários também competem entre si pelo uso das brechas: - fluxo interferente é um fluxo oposto, que tb é secundário (de outro...) - - tempo disponível brecha, adequada - - tempo perdido VER EXERCÍCIO MEDIDA DE BRECHA CRÍTICA

35 ENGENHARIA DE TRÁFEGO - Princípios Básicos 3. Fluxo Descontínuo: Int.ÑSemaf Capacidade: tempos disponíveis e bloqueados são variáveis aleatórias ! capacidade depende também da distribuição de intervalos... Generalização de Troutbeck: com a distribuição de intervalos de Cowan, com aproximação contínua com : intervalo mínimo fluxo oposto ( : fluxo de saturação) : proporção do fluxo livre ( em pelotão, medido; Tanner: ) com fluxos por faixa: de cada faixa,, fluxo oposto total: ( e ),

36 ENGENHARIA DE TRÁFEGO - Princípios Básicos 3. Fluxo Descontínuo: Int.ÑSemaf Fórmula de básica (Poisson): (com a fluxo total e ) aproximação contínua de Siegloch: com antigo método alemão:, na ausência de dados de campo versão atual utiliza a aproximação de Siegloch método do HCM/85: usou a mesma fórmula com método do HCM/94: utilizou diretamente a aproximação de Siegloch ! DENATRAN/84: compatível com Fórmula de Tanner ( ) ou ( ) e /faixa ( com + de 1 faixa) (manual não explicita fórmula de capacidade e parâmetros adotados)

37 ENGENHARIA DE TRÁFEGO - Princípios Básicos 3. Fluxo Descontínuo: Int.ÑSemaf Capacidade com uso compartilhado: dadas as capacidades específicas fórmula de capacidade compartilhada: (composição de tráfego para tipos de manobra) Interferências: bloqueio de outras manobras, causado por veículos de manobras secundárias esperando brechas para seu movimento em geral, avaliadas usando resultados da Teoria de Filas tradicional: Pr[n=0]=(1-X), Pr[n=k]=(1-X).X k quanto veículo k da fila causa bloqueio Interferências nos fluxos principais: causados por veículos da via principal que compartilham faixas com manobras secundárias na via principal (eventualmente tb na via secundária, quando há manobras livres...) - efeito na capacidade da via principal: - atraso nos veículos da via principal: na faixa comum

38 ENGENHARIA DE TRÁFEGO - Princípios Básicos 3. Fluxo Descontínuo: Int.ÑSemaf Interferências entre Fluxos Secundários: - Interferências cruzada: bloqueio enquanto a posição interferente está ocupada fator de impedância: onde é a probabilidade de ter a posição interferente vaga ! quando há mais de um movimento interferente, hierarquia de prioridade fórmula prática: fórmulas teóricas mais complexas e ainda não validadas... (método alemão é recomendado pelo U.S.HCM 97, ) - Interferências entre etapas: quando a manobra usa posições intermediárias restrição na etapa I:, m=no.posições em II restrição na etapa II: (sobre-demanda é retida em I)

39 ENGENHARIA DE TRÁFEGO - Princípios Básicos 3. Fluxo Descontínuo: Int.ÑSemaf Atrasos: de controle + de congestionamento atraso total: espera pela brecha + espera na fila Fórmulas dinâmicas: - fórmula generalizadas (integrais, com período e ): para cada manobra (tempo no topo da fila) (tempo na fila) comum a todas as manobras, com ! - pode-se usar as fórmulas recursivas gerais - expressão mais criteriosa da espera pela brecha pode ser deduzida como nas fórmulas estacionárias mas em geral é menos importante...

40 ENGENHARIA DE TRÁFEGO - Princípios Básicos 3. Fluxo Descontínuo: Int.ÑSemaf Fórmulas estacionárias: - espera pela brecha (atraso do veículo no topo da fila): (1o.veículo, topo da fila) depende de qual é a manobra do veículo no topo da fila para pedestres, em geral admite-se - espera total (incluindo o tempo para chegar ao topo da fila): ou, dc : atraso de controle dq : atraso de congestionamento, (compatível com Tanner e Troutbeck) depende das características de todas as manobras na faixa ! características médias podem ser calculadas ponderando por Xi aproximação de Harders: (compatível com Siegloch)

41 ENGENHARIA DE TRÁFEGO - Princípios Básicos 3. Fluxo Descontínuo: Int.ÑSemaf Outras Medidas de Desempenho: fila: é a fila média (estacionária). - com fórmulas dinâmicas, a fila média usa o fluxo médio incluindo pico e pós-pico e também interessa calcular a fila máxima no período ! - em geral, adota-se um fator de segurança igual a 1,5 ou 2,0 para fila máxima provável (para representar o efeito da aleatoriedade). medidas secundárias (Troutbeck): probabilidade de parar: número de movimentos/veículo: com =número de paradas/veículo na fila, onde veículos/brecha estas são fórmulas que admitem condições estacionárias e q

42 ENGENHARIA DE TRÁFEGO - Princípios Básicos 3. Fluxo Descontínuo: Int.ÑSemaf exemplo:,,,, capacidade – Troutbeck, (os outros métodos forneceriam valores entre 308v/h e 390v/h) atraso: para (fórmula estacionária ou dinâmica) - fórmula dinâmica:, para e - fórmula estacionária: outras medidas: fila (ou ) probabilidade de parar e movimentos/veículo

43 ENGENHARIA DE TRÁFEGO - Princípios Básicos 3. Fluxo Descontínuo: Int.ÑSemaf Casos Especiais Múltiplas faixas na aproximação secundária: - - em geral, máximo de 2 faixas adjacentes para fluxos secundários. - - os fluxos em cada faixa podem ou não ser interferentes ! - - restrições de visibilidade (o veículo de uma faixa reduz a visibilidade do fluxo oposto para o veículo de outras faixas); - - conflitos entre os movimentos secundários adjacentes (especialmente quando a via receptora tem apenas 1 faixa); - - apenas interferênciatb interferência por visibilidadepor fluxo oposto - - interferência justifica a inclusão do fluxo na faixa com manobra mais fácil como conflitante do fluxo nas demais faixas; - - em qualquer caso, impõe-se a observação também do limite de capacidade da via receptora.

44 ENGENHARIA DE TRÁFEGO - Princípios Básicos 3. Fluxo Descontínuo: Int.ÑSemaf Rotatórias de pequeno diâmetro: - - considerada como um conjunto de interseções com sinalização de prioridade - - rotatória convencional dá prioridade ao fluxo circulante na rotatória em todas as aproximações (compatível com a regra geral de prioridade inglesa no cruzamento entre veículos; incluída no novo CTB/97); - - rotatória não convencional determina a prioridade entre fluxos circulante e entrante em cada aproximação com sinalização específica (maior flexibilidade na definição do controle de tráfego); - - análise pode seguir o procedimento geral, mas a proximidade das interseções torna a alocação dos fluxos entre faixas dependente da proporção do fluxo que fica ou sai da rotatória antes de cada aproximação (julgamento do técnico ou observação do local); (há métodos específicos para rotatórias convencionais, que avaliam a capacidade para o fluxo entrando em cada aproximação; dados obtidos com métodos australianos, alemães e franceses são mais conservativos que os obtidos com métodos ingleses).

45 ENGENHARIA DE TRÁFEGO - Princípios Básicos 3. Fluxo Descontínuo: Int.ÑSemaf Faixas de entrada livre (com ou sem adição de faixa): - - os fluxos da via secundária podem receber faixas de entrada livre, permitindo que pelo menos a conversão à direita seja feita sem fluxo oposto. Faixas de extensão reduzida: - - pode ter eficiência parcial (não há métodos de análise validados) (método alemão é recomendado pelo U.S.HCM 97, 2000, ) - apenas para faixas de entrada livre com extensão reduzida o efeito é claro (fila de outra manobra compartilhando faixa anterior causa bloqueio) VER EXERCÍCIO REPARTIÇÃO DE CAPACIDADE * VER EXERCÍCIO INTERSEÇÃO CANALIZADA *

46 ENGENHARIA DE TRÁFEGO - Princípios Básicos 3. Fluxo Descontínuo: Int.ÑSemaf Comentários sobre os Procedimentos Existentes: - - de forma geral, todos não tratam dos efeitos das intervenções sobre a segurança de tráfego e dos efeitos sobre os fluxos de pedestres (incluindo atrasos, acidentes, segregação) e existe pouca validação dos métodos de análise de interseções sem semáforos no Brasil, reconhecendo o comportamento típico dos motoristas brasileiros; - aplicação criteriosa dos métodos existentes é mais recomendável... - método do DENATRAN/84 baseado em estudos ingleses/escoceses (Tanner). não detalha a identificação dos fluxos conflitantes e não trata a interferência;. não considera efeito da composição de tráfego (na via principal ou secundária);. não fornece parâmetros e equações básicas de cálculo (somente gráficos);. não considera a influência de fatores locais nos parâmetros de operação;. não avalia atrasos ou outras medidas de serviço (com exceção da capacidade);. trata uso compartilhado de forma dúbia (análise por manobra ou posição);. não existe estudo empírico conhecido sobre a validação do método no Brasil.

47 ENGENHARIA DE TRÁFEGO - Princípios Básicos 3. Fluxo Descontínuo: Int.ÑSemaf HCM/85: baseados no método alemão com a fórmula de Poisson discreta; (HCM-94 foi baseado no método alemão com a fórmula de Siegloch). HCM/97-...: usam a fórmula de Poisson discreta (sem correção pelo fluxo);. HCM/85: detalham identificação de fluxos conflitantes e de interferência;. HCM/...: critérios de ponderação dos fluxos opostos e níveis de interferência;. HCM/85-97 consideram o efeito da composição de tráfego na via secundária;. HCM/85 considera a influência de fatores locais nos parâmetros de operação;. HCM/ composição/fatores locais, influenciam diretamente brechas;. HCM/85 não avalia atrasos (a reserva de capacidade é a medida de eficácia);. HCM/ avalia atraso com fórmula dinâmica (sem distinguir movimentos);. HCM/ usa o atraso médio parado como medida de eficácia;. HCM/97-...:interferência nos fluxos principais, faixas curtas e canteiros...;. HCM/ : interferência de pedestres, com preferência.... HCM/2010-,,,: avalia pedestres e ciclistas especificamente... VER RESUMOS INTERSEÇÔES NÃO-SEMAFORIZADAS

48 ENGENHARIA DE TRÁFEGO - Princípios Básicos 3. Fluxo Descontínuo Interseção com Sinalização Semafórica

49 ENGENHARIA DE TRÁFEGO - Princípios Básicos 3. Fluxo Descontínuo: Int.Semaf Operação em Aproximações Semaforizadas Fluxo de saturação (S): é o fluxo máximo possível no escoamento dos veículos na dissipação da fila de uma aproximação (para um certo grupo de tráfego), se 100% de tempo de verde estiver disponível, nas condições existentes de via e tráfego, a partir de uma fila contínua. Capacidade de tráfego (C): é o fluxo máximo possível no escoamento de veículos numa aproximação, ou grupo de tráfego, nas condições existentes de via, tráfego e sinalização (incluindo os tempos de semáforo). tempo disponível: tempo bloqueado: (verde mais amarelo)(vermelho) tempo de ciclo: tempo efetivo: (verde efetivo) taxa de tempo efetivo: (taxa de verde efetivo)

50 ENGENHARIA DE TRÁFEGO - Princípios Básicos 3. Fluxo Descontínuo: Int.Semaf Tempo de verde efetivo: é o tempo de verde equivalente necessário para escoar com o fluxo de saturação o número máximo possível de veículos acumulados por ciclo (observado quando a operação está saturada para um certo grupo de tráfego) Tempo morto: é o tempo perdido no início e término do movimento da fila Medição em campo: completa e precisa apenas com ciclo saturado, em que a fila não chega a ser totamente dissipada no tempo de verde. ( é o número máximo de veículos escoados por ciclo, com fila contínua, média de 5 ou mais medições)

51 ENGENHARIA DE TRÁFEGO - Princípios Básicos 3. Fluxo Descontínuo: Int.Semaf representação da operação: real: efetivo:

52 ENGENHARIA DE TRÁFEGO - Princípios Básicos 3. Fluxo Descontínuo: Int.Semaf Taxa de ocupação (ou solicitação de verde efetivo) de um grupo de tráfego veicular (y=Q/S): é a razão entre a demanda de tráfego existente e o fluxo de saturação do grupo de tráfego considerado. a taxa de solicitação indica a proporção mínima do ciclo que deve ser verde efetivo para que o grupo de tráfego veicular tenha a demanda atendida (é a medida de necessidade de verde efetivo do grupo) Atendimento da demanda: para grupo de tráfego i deve-se ter (pois ), ou seja, ( é o estágio, ou conjunto de estágios, em que o grupo i opera) Taxa de saturação (ou solicitação de capacidade) de um grupo de tráfego veicular (x=Q/C): a razão entre demanda e capacidade é e

53 ENGENHARIA DE TRÁFEGO - Princípios Básicos 3. Fluxo Descontínuo: Int.Semaf Atraso em aproximações controladas por semáforos: componentes: o atraso regular e o sobre-atraso (ou atraso aleatório) Fórmula de Webster: termo determinístico, termo aleatório, termo correção fórmula original de Webster, estacionária (inadequada para X>0,9) - primeiro termo (determinístico) corresponde ao atraso regular com chegadas uniformes ao longo do ciclo, sem sobre-demanda... - o segundo termo (aleatório) corresponde ao efeito estacionário da aleatoriedade com base na suposição de chegadas poissoniadas e escoamento regular da fila, sem sobre-demanda... - terceiro termo é uma correção obtida através de estudos de simulação atualmente: fórmulas dinâmicas (período T), com efeito de pelotões,...

54 ENGENHARIA DE TRÁFEGO - Princípios Básicos 3. Fluxo Descontínuo: Int.Semaf Atraso regular, chegadas uniformes: fluxo uniforme no ciclo dissipação da fila: é tal que o atraso total por ciclo é o total de veículos por ciclo é (dado u, cresce com o tempo de ciclo !) que é chamado de atraso determinístico regular e uniforme, isto é: tendo-se para X=1 (que equivale a ) e também para X>1 (sempre passarão apenas ) !

55 ENGENHARIA DE TRÁFEGO - Princípios Básicos 3. Fluxo Descontínuo: Int.Semaf Atraso regular, chegadas em pelotões: mas fluxo não é uniforme! a razão de fluxo é e a fração de fluxo tendo-se e (com fluxo uniforme tem-se, e ) dissipação da fila: tal que o atraso total por ciclo é tendo-se para X=1 ( ) e também X>1 !

56 ENGENHARIA DE TRÁFEGO - Princípios Básicos 3. Fluxo Descontínuo: Int.Semaf Fator de progressão: em geral, mesmo estimativas desta natureza são insuficientes e os procedimentos práticos recomendados incluem fatores empíricos... HCM/97: e algo mais... onde é um fator de ajuste que também considera particularidades do perfil de chegadas no início ou final do verde e vermelho... termos desta natureza são essencial para compreender e considerar o efeito da sincronização semafórica (um dos principais recursos de coordenação de semáforos que operam em redes interconectadas).

57 ENGENHARIA DE TRÁFEGO - Princípios Básicos 3. Fluxo Descontínuo: Int.Semaf Sobre-atraso (sobre-demanda e aleatoriedade, demanda e capacidade): fórmulas estacionárias: apenas efeito da aleatoriedade (e.g. Webster)... onde ( coeficiente de variação) intervalo na demanda e capacidade efeito entre ciclos: fila residual mesmo quando q

58 ENGENHARIA DE TRÁFEGO - Princípios Básicos 3. Fluxo Descontínuo: Int.Semaf Fila em aproximações controladas por semáforos: componentes: novamente, a fila regular e a sobre-fila Fila regular, chegadas uniformes: fila máxima de veículos parados é extensão máxima afetada pela fila é (incluindo seu crescimento durante ) Fila regular, chegadas em pelotões: fila máxima de veículos parados é extensão máxima afetada é Sobre-fila: (ou as fórmulas recursivas aplicadas em períodos sucessivos)

59 ENGENHARIA DE TRÁFEGO - Princípios Básicos 3. Fluxo Descontínuo: Int.Semaf Recomendação para estimativa de filas e atrasos: - usar fórmulas de fila generalizadas e adicionar a fila regular, com os termos de correção apropriados (dimensão física, dissipação,...) - obter atraso por, sendo (q=Q ou C) e sempre Outras medidas de desempenho: - número médio de paradas por veículos: regular, uniforme regular, em pelotão (para X<1, ou seja, y

60 ENGENHARIA DE TRÁFEGO - Princípios Básicos 3. Fluxo Descontínuo: Int.Semaf Operação das Interseções Semaforizadas (Ciclo) no ciclo: e onde: é a soma dos tempos perdidos totais nas mudanças de estágio; (em certos casos, os entreverdes podem variar para cada grupo de tráfego). é a taxa de verde total (de toda a seqüência de estágios) no ciclo. portanto, a taxa de verde efetivo máxima em uma interseção é onde é definido para acomodar expectativas e restrições diversas.

61 ENGENHARIA DE TRÁFEGO - Princípios Básicos 3. Fluxo Descontínuo: Int.Semaf Restrições Operacionais: demanda e capacidade no ciclo deve-se ter para todos os grupos de tráfego Taxa de ocupação crítica no estágio: do grupo de tráfego mais crítico entre os que operam em um estágio (ou sequência de estágios com superposição de movimentos). Taxa de ocupação da faixa crítica: da faixa de tráfego com maior solicitação em um estágio ou sequência de estágios, considerando a interação entre os grupos de tráfego que a utilizam (compartilhamento, bloqueio, interferências, uso desigual,...)

62 ENGENHARIA DE TRÁFEGO - Princípios Básicos 3. Fluxo Descontínuo: Int.Semaf Tempo de ciclo mínimo: com Q=C os grupos críticos devem ter Taxa de ocupação total (, de solicitação de verde efetivo): é o tempo de verde efetivo necessário para escoar todas as demandas que concorrem na interseção semaforizada com o fluxo de saturação. Tempo perdido total ( ): é o tempo perdido para a sequência completa de estágios ao longo do ciclo (pode depender de cada sequência de grupos de tráfego considerado, mesmo quando os entreverdes são comuns, pois alguns grupos de tráfego operam continuamente em mais de um estágio). Tempo perdido na mudança de estágio ( ): é o tempo total perdido para o fluxo de tráfego em cada mudança de estágio (término de um estágio e início do outro), inclui o tempo morto mais o tempo de vermelho de segurança (total ou de limpeza) na mudança de estágio

63 ENGENHARIA DE TRÁFEGO - Princípios Básicos 3. Fluxo Descontínuo: Int.Semaf exemplo:,,,,, se não há superposição da operação entre os estágios, pode-se identificar o grupo de tráfego crítico analisando separadamente os que operam em cada estágio k e, em princípio, o grupo de tráfego mais crítico é o que tem maior a taxa de solicitação: no, no o tempo de verde efetivo total disponível com um tempo de ciclo é como é constante, aumentando o tempo de ciclo tem-se uma taxa de verde efetivo global maior ( ) e uma relação volume/capacidade global menor( )

64 ENGENHARIA DE TRÁFEGO - Princípios Básicos 3. Fluxo Descontínuo: Int.Semaf se há superposição da operação entre os estágios, deve-se identificar o grupo de tráfego crítico analisando seqüências alternativas de movimentos que cobrem o mesmo período quanto às taxas de solicitação e aos tempos perdidos observados por cada sequência alternativa. E1 e E2 tem de ser examinados em 2 casos: caso em que A e B determinam o dimensionamento: a taxa de solicitação é o tempo perdido é caso em que C determina o dimensionamento: a taxa de solicitação é o tempo perdido é apenas o caso crítico é o que determina o maior tempo de ciclo. em qualquer situação, interseções semaforizadas com taxa de solicitação total maior que operarão em condições saturadas (o que decorre da demanda, dos fluxos de saturação e do plano de operação adotado). VER EXERCÍCIO REPARTIÇÃO DE CAPACIDADE *

65 ENGENHARIA DE TRÁFEGO - Princípios Básicos 3. Fluxo Descontínuo: Int.Semaf Casos Especiais: fluxos de saturação podem depender do dimensionamento (tempos) do semáforo e da interação entre grupos de tráfego nas faixas ! - movimentos permitidos (não protegidos...): fluxo oposto saturado:, fluxo oposto não-saturado: (Tanner) veículos no final do verde: verde efetivo do movimento permitido: (tempo perdido adicional ) veículos por ciclo: capacidade para movimento permitido: (suposições: fluxo direto em movimento, fila de conversão à esquerda abrigada)

66 ENGENHARIA DE TRÁFEGO - Princípios Básicos 3. Fluxo Descontínuo: Int.Semaf interação entre grupos (faixas) de tráfego: em, 2 pode bloquear 1, depois de em, 1 e 2 estão juntos com em, 1 pode bloquear 2, depois de portanto, (médio) tempos perdidos: no começo ( ) e no final ( ) (suposições: há uma única faixa, primeiro veículo detido bloqueia a faixa)

67 ENGENHARIA DE TRÁFEGO - Princípios Básicos 3. Fluxo Descontínuo: Int.Semaf interferência do fluxo oposto de pedestres (ciclistas) na conversão:

68 ENGENHARIA DE TRÁFEGO - Princípios Básicos 3. Fluxo Descontínuo: Int.Semaf permitido/protegido ou protegido/permitido:

69 ENGENHARIA DE TRÁFEGO - Princípios Básicos 3. Fluxo Descontínuo: Int.Semaf faixas com comprimento reduzido: no.veículos na faixa reduzida: ( : variação do no.de faixas) =fluxo de saturação com faixa reduzida =fluxo de saturação sem faixa reduzida tempo para escoar fila na faixa reduzida: se o fluxo de saturação é senão o fluxo de saturação é : comprimento da faixa que pode escoar os veículos com aproveitamento total do verde: - outros casos especiais:. fluxo de saturação variável (verde >30seg., restrições à montante/jusante);. faixa de fuga canalizada ou com movimento permitido no vermelho (RTOR);. baía de conversão ou canteiro para acomodar fila abrigada (sem bloqueio). - processo iterativo: sempre que depende dos tempos de semáforo - interação: fazer distribuição dos fluxos por faixa (iguala X ou d por faixa...) VER EXERCÍCIO MINIMIZAÇÃO DE ATRASOS (

70 ENGENHARIA DE TRÁFEGO - Princípios Básicos 3. Fluxo Descontínuo: Int.Semaf Dimensionamento de Semáforos: - dimensionamento de semáforos isolados: 1. Webster & Cobbe, TRRL - Inglaterra 2. Pignataro, HCM/TRB - Estados Unidos 3. Miller, Akcelik, ARRB - Austrália Softwares: SIGCAP, SIGSET, SIGSIGN, SIDRA (mais usado) - sincronização de semáforos 1. Tradicional (manual, tentativa e erro) 2. Numéricos: Little & Morgan, Yardeni, Robertson,... Softwares: PASSER II, MaxBand, TRANSYT (mais usado), SIGOP - controle de semáforos (em tempo real) 1. Centralizados: SCOOT/TRRL, SCATS/ARRB, Descentralizados: MOVA/TRRL, LHOVRA/TFK,... (em forma limitada nos semáforos atuados tradicionais...)

71 ENGENHARIA DE TRÁFEGO - Princípios Básicos 3. Fluxo Descontínuo: Int.Semaf Tempos de Entreverdes: intervalo de amarelo e de vermelho de segurança fundamentais na segurança: são calculados de forma a permitir uma transição segura entre as fases que operam com estágios sucessivos. - intervalo de amarelo: tempo necessário para vencer a distância de parada: (a distância de visibilidade necessária é ), onde tempo de reação (usual 1 seg), b: desaceleração normal (10 km/h.s) valores usuais: V (Km/h) 70(seg) I a (seg) intervalo de vermelho de segurança: para limpeza do conflito sXe, corrente de tráfego que sai e que entra, mais crítico na mudança de estágio ou (sempre fila parada) para pedestres: I v é piscante ( I pisc ) e adota-se margem de 1 seg....

72 ENGENHARIA DE TRÁFEGO - Princípios Básicos 3. Fluxo Descontínuo: Int.Semaf Plano de Tempos de Fixos: programar tempo de verde (e de ciclo) Tempo de ciclo ótimo de Webster: busca a minimização do atraso médio veícular, é o mais utilizado no Brasil (proposto por Webster/TRRL, 1966, combinando a análise teórica com a observação empírica/simulação):, onde : a taxa de solicitação global : o tempo perdido total (segundo Webster, o atraso médio é pouco sensível ao tempo de ciclo adotado numa faixa de 75% a 150% do ótimo) em geral, para adequar-se às expectativas dos condutores adota-se, e como restrições práticas note que a limitação de tempo de ciclo máximo significa que há saturação com ( ) mas o ciclo ótimo é inviável antes ( )

73 ENGENHARIA DE TRÁFEGO - Princípios Básicos 3. Fluxo Descontínuo: Int.Semaf Tempo de ciclo em condições saturadas: não é possível calcular um tempo de ciclo ótimo ou mínimo quando (ou ) ! distribuição da saturação deve considerar importância das vias! : razão volume/capacidade pretendido para grupo de tráfego i : taxa de solicitação relativa do grupo de tráfego i ( ) tempo de ciclo prático: (ou, deixando um grupo residual) (valores de Xp tem de ser ajustados até que se tenha um ciclo prático) valores iniciais de Xp :arteriais coletoras locais (desejado ou aceito) 0,90 0,95 1,00 máximos Tp=15min. 1,10 1,50 2,00 Tp=1 hora 1,00 1,10 1,25 dimensionamento pelo tempo de ciclo prático também pode ser aplicado em condições não saturadas, especialmente quando as vias interceptantes são de categoria muito diferentes (forma de priorizar vias principais) ! dimensionamento prático: ciclo máximo e Xp em todos menos um (residual) !

74 ENGENHARIA DE TRÁFEGO - Princípios Básicos 3. Fluxo Descontínuo: Int.Semaf Alocação do tempo de verde: determinado o tempo de ciclo, o tempo de verde efetivo disponível (global), a ser alocado aos estágios Webster: tempo de verde efetivo alocado proporcionalmente à taxa de ocupação crítica de cada estágio (ou sequência de estágios): (objetivo: igualar X para os movimentos críticos de cada estágio e minimizar o atraso médio por veículo em toda a interseção). com o tempo de ciclo prático do grupo crítico no estágio (adotondo o tempo ciclo máximo, um estágio tem verde efetivo residual) o tempo de verde de foco para cada estágio é determinado em função da relação ( é o tempo morto e é o tempo de amarelo) no caso de operação superposta em mais de um estágio, a alocação de verde efetivo deve seguir a hierarquia de movimentos críticos (por exemplo, se C é crítico determina-se antes e depois aloca-se e satisfazendo relação )

75 ENGENHARIA DE TRÁFEGO - Princípios Básicos 3. Fluxo Descontínuo: Int.Semaf os tempos de verde efetivo ou de foco para cada fase (e grupo de tráfego) são determinados considerando os estágios em que opera (também os tempos de vermelho efetivo ou de foco, uma vez que valem as relações e ). VER EXERCÍCIO ALOCAÇÃO DE VERDE (*) Tempos de verde mínimo:são impostos para garantir um mínimo de eficiência na operação (da ordem de 8 a 10 seg) ou um tempo de travessia adequado para estágios com movimentos de pedestres se os tempos de verde mínimos não são automaticamente satisfeitos, o tempo de ciclo é recalculado, adicionando o verde mínimo como tempo perdido e retirando a taxa de ocupação do estágio correspondente onde

76 ENGENHARIA DE TRÁFEGO - Princípios Básicos 3. Fluxo Descontínuo: Int.Semaf Tempos de Verde/de Ciclo com pedestres: para os pedestres, o tempo de travessia é representado como sendo que usualmente é dividido em verde e piscante onde (0,9 a 1,4 são valores normais, função de idade, carrinhos...) e (verde inicial, em função do volume de pedestres) podem ser adotados critérios alternativos para a repartição entre verde e piscante: com e (o critério da CET/Sp é e ) com estágio exclusivo de pedestres: com estágio de pedestres com fluxo concorrente (normalmente conversões): deve-se verificar o verde mínimo e, caso não satisfeito,

77 ENGENHARIA DE TRÁFEGO - Princípios Básicos 3. Fluxo Descontínuo: Int.Semaf Dimensionamento com Fluxo de Saturação Variável: - -a hipótese de fluxo de saturação constante ao longo do verde (e independente de sua duração) não é sempre adequada ! - -em princípio, existe uma tendência para que o fluxo de saturação caia para tempos de verde muito grandes... e todos os casos especiais anteriormente discutidos (que correspondem à possibilidade de bloqueio do movimento parte do tempo) também levam fluxos de saturação médios que dependem fundamentalmente do dimensionamento VER EXERCÍCIO CONVERSÃO PERMITIDA - - interseções compostas (semaforização + canalização) também: decomposição da interseção em 2 cruzamentos (distâncias reduzidas) com retenções internas (filas pequenas); bloqueio interno: necessidade de coordenação. - - processo iterativo: sempre que depende dos tempos de semáforo; com interação: fazer distribuição dos fluxos por faixa (iguala X ou d por faixa) VER EXERCÍCIO DIMENSIONAMENTO ITERATIVO

78 ENGENHARIA DE TRÁFEGO - Princípios Básicos 3. Fluxo Descontínuo: Int.Semaf Determinação da variação dos programas semafóricos: por tabela horária - -pode-se analisar a partir dos dados de tráfego, quando as flutuações sugerem mudanças relevantes nos tempos (Y total, razão entre yk críticos,...) ou partir de variação detalhada (cada meia-hora) e agregar similares (período: dados de projeto=>programa) ! - -flutuações relevantes devem considerar dois casos distintos:. patamares diferentes nos dados de tráfego (planos típicos);. variações rápidas nos dados de tráfego (planos de transição) VER EXERCÍCIO REPARTIÇÃO CAPACIDADE - - limites impostos pelos controladores: número de programa/planos (pode alterar apenas os tempos ou também o diagrama de estágios; 12, 24, 48,...); numero de trocas de programas/planos (horários de entrada, com definição correspondente do tipo de dia ou de datas especiais; 100s...).

79 ENGENHARIA DE TRÁFEGO - Princípios Básicos 3. Fluxo Descontínuo: Int.Semaf Controle Responsivo (Detectores) - Lógicas alternativas: controle atuado: reage a intervalos/brechas imediatos entre veículos... detecção por faixa ou por aproximação (usual: loops=laços indutivos)... (mas podem ser ligados em série/paralelo ou usar mais seções...) lógicas avançadas: seleção automática de estágios e tempos... em geral exige combinar detecção de intervalos/brechas com variáveis agregadas (demanda, taxa de ocupação,...) controle adaptativo: revisa planos com variáveis agregadas lógica de ajuste dinâmico: reprogramação ótima em tempo real previsão da demanda nos próximos ciclos (ou ciclo seguinte) equipamentos comerciais: MOVA/TRL, LHOVRA/TFK,... diversas alternativas, ainda não validadas adequadamente recursos adicionais: detecção seletiva de veículos (SVD) para veículos de emergência ou transporte coletivo; detecção/controle de velocidade (SSD) integrado; monitoração de clima e de painéis de mensagem variável...

80 ENGENHARIA DE TRÁFEGO - Princípios Básicos 3. Fluxo Descontínuo: Int.Semaf Plano com Atuação pelo Tráfego: programar parâmetros (eventualm/e ciclo) Uso da atuação:estágios opcionais para vias ou movimentos secundários vias secundárias com demanda baixa e muito variável ocorrência de sobre-demanda (incidentes, eventos,...) permitem adequar a programação dos semáforos às condições de demanda e operação (fluxos e filas) de cada ciclo, obtidas de detectores Lógica tradicional: extensões de verde solicitados por demanda (detecção) parâmetros usuais de dimensionamento para cada estágio: - tempo de verde mínimo: no início do estágio solicitado; - brecha de detecção: intervalo (ou brecha) de espera por detecção; - extensão de verde: intervalo adicionado se existiu detecção; - retardo do verde: espera antes da mudança do estágio solicitado; - tempo de verde máximo: força mudança do estágio, com qq detecção. no Brasil: parâmetros diferentes por tipo de equipamento e fabricante !

81 ENGENHARIA DE TRÁFEGO - Princípios Básicos 3. Fluxo Descontínuo: Int.Semaf Critérios de dimensionamento: dependem do tipo e posição do detector ! - tempo de verde mínimo: tempos de travessia de pedestre ou verde de segurança (alguns controladores podem calcular o tempo de verde inicial, considerando o número de detecções durante o vermelho e um parâmetro de adição de tempo inicial, além de um verde inicial máximo); - intervalo de corte (brecha de detecção): identificação do fim da fila (função de hs=1/S), P(h/S)<90-95%)~IC=2,0a3,0.hs; usualmente, com detectores de passagem, é medida a brecha em que detector permanece livre, que é com, onde são as dimensões do detector (usual~1,80m) e do veículo (auto~5,0m); - extensão de verde: usualmente igual a brecha de detecção, se seguro; - retardo do verde: tempo entre a detecção e a chegada à linha de retenção deduzida a brecha de detecção, se necessário para segurança - tempo de verde máximo: baseado no dimensionamento tradicional com sobre-demanda de 20-50% (ou algo como 25a50% mais de verde).

82 ENGENHARIA DE TRÁFEGO - Princípios Básicos 3. Fluxo Descontínuo: Int.Semaf Critérios de dimensionamento: intervalo/brecha de corte... - usual no Brasil: P(h/S)<90-95%) avaliado com modelo poissoniano portanto, e (limita erro de encerrar verde com fila; aumenta erro de manter sem fila) brecha de corte: onde e V~40km/h (em fila) - Akçelik (também no HCM): distribuição de Cowan modificada e com (nos controladores NEMA, é possível diferenciar a brecha de corte da unidade de extensão definindo um retardo de verde ou call extension)

83 ENGENHARIA DE TRÁFEGO - Princípios Básicos 3. Fluxo Descontínuo: Int.Semaf Critérios de dimensionamento: verdes mínimos/máximos... - usual no Brasil: baseado no dimensionamento de tempos fixos com atuação total ou para os estágios atuados (com detectores) (com operação saturada, deve-se usar a menor variação: 0,90 a 1,25) com semi-atuação, estágios principais não são atuados mas tem que garante o verde da via principal com ciclo máximo neste caso, é possível também fixar o tempo de ciclo e forçar o início do estágio principal em um instante fixo; o verde mínimo é então que garante um X=Q/C adequado na via principal (iniciar estágio principal em exclui anterior em ) - nos controladores NEMA, o tempo de ciclo fixo e os instantes forçados e liberados podem ser definidos também com atuação total (por estágio)

84 ENGENHARIA DE TRÁFEGO - Princípios Básicos 3. Fluxo Descontínuo: Int.Semaf Estimativa dos tempos médios: processo iterativo do U.S.HCM 97, valores iniciais calculados com os tempos mínimos ( );.. duração dos estágios: mínimo, máximo.. valores iniciais:. para cada estágio atuado, dado o tempo de vermelho anterior:.. tempo médio de dissipação da fila acumulada: com.. tempo médio até o fim do verde: com Cowan: para unidade de extensão e : extensões do veículo e do detector.. cálculo e verificação dos tempos efetivos e de foco: duração com ( ) se fazer, se fazer se estágio fixo, se ciclo fixo redistribuir. reiterar; ao final calcular filas e atrasos (com parâmetros ajustados) VER EXERCÍCIO SEMÁFORO ATUADO (

85 ENGENHARIA DE TRÁFEGO - Princípios Básicos 3. Fluxo Descontínuo: Int.Semaf Estimativa dos tempos médios: processo iterativo do U.S.HCM valores iniciais calculados com os tempos mínimos ( );.. duração dos estágios: mínimo, máximo.. valores iniciais:. para cada estágio atuado, dado o tempo de vermelho anterior:.. tempo médio de dissipação da fila acumulada: (proporção de chegadas no verde: ).. tempo médio até o fim do verde: se com : extensões do veículo e do detector para unidade de extensão com que impõe e (com ).. cálculo e verificação dos tempos efetivos e de foco: duração com ( ) se fazer, se estágio fixo. reiterar; ao final calcular filas e atrasos (com parâmetros ajustados) VER EXERCÍCIO SEMÁFORO ATUADO ( * no HCM2010, m obtido com mas melhor da duração e também melhor truncada em m !

86 ENGENHARIA DE TRÁFEGO - Princípios Básicos 3. Fluxo Descontínuo: Int.Semaf Comentários sobre os Procedimentos Existentes: - não tratam dos efeitos das intervenções sobre a segurança de tráfego, sobre os fluxos de pedestres (incluindo atrasos, acidentes, segregação). - DENATRAN/79: baseado em estudos ingleses (Webster&Cobbe/66). tempo de ciclo ótimo (e repartição) tradicionais (sem saturação...) ;. estima fluxo de saturação da aproximação (função da largura), não por faixa;. tratamento simples de casos especiais (faixa curta, conversão permitida);. não considera interações entre grupos de tráfego na mesma aproximação;. não considera detalhadamente interferências locais (efeito de -15% a +20%);. apesar de largamente utilizado no Brasil, resultado ruim em muitos casos;. baseado em estudo antigo (UK: já revisado por Kimber&al./86);. Kimber&al./86 estima fluxo de saturação por faixa, trata melhor conversões permitidas, produz valores bastante maiores (necessário validação)... Webster&Cobbe/66 é compatível com fórmula de dimensionamento de Webster (semi-empírica, baseada em fórmulas de atraso estacionárias)

87 ENGENHARIA DE TRÁFEGO - Princípios Básicos 3. Fluxo Descontínuo: Int.Semaf existem outros métodos mais modernos que podem ser preferidos (em particular os do U.S.HCM e australianos, do software SIDRA). - HCM tradição de análise por grupos de faixas trata diversas interações.... HCM produz estimativas mais conservativas (menores que valores usuais).. HCM avalia nível de serviço (medida de eficácia é o atraso médio, parado); - HCM detalha interferências locais (pedestres, ciclistas, paradas park/bus...);. HCM fornece parâmetros básicos da avaliação das interferências;. HCM tratam interação entre grupos de tráfego e conversões permitidas;. HCM trata melhor casos com operação protegida e também permitida;. HCM/97-...: procedimentos mais adequados (correções metodológicas);. HCM/97-...: procedimentos para interferência de pedestres e ciclistas.... HCM/ : introduz contribuição da fila inicial para atraso.... HCM/ : introduz critérios específicos para pedestres, ciclistas, aplicação criteriosa dos métodos existentes é mais recomendável... VER RESUMOS INTERSEÇÕES SEMAFORIZADAS

88 ENGENHARIA DE TRÁFEGO - Princípios Básicos 3. Fluxo Descontínuo: Corredores Sistemas e Corredores Arteriais

89 ENGENHARIA DE TRÁFEGO - Princípios Básicos 3. Fluxo Descontínuo: Corredores Análise de Sistemas em Fluxo Descontínuo: Corredores Arteriais Redes de Vias Arteriais Segmentos entre interseções:eliminação de interferências ao tráfego padrão da via arterial: velocidade básica classe de arterial: padrão funcional e padrão de projeto (HCM...) Interação entre interseções:efeitos decorrentes da proximidade defasagens e propagação das filas... sistemas não saturados: ondas de progressão (sincronização) sistemas saturados: balanceamento de capacidade, evitar bloqueio identificação dos gargalos de capacidade... Análise Multimodal:melhor exemplo do novo enfoque do HCM/ medida de qualidade percebida, por tipo de usuário,

90 ENGENHARIA DE TRÁFEGO - Princípios Básicos 3. Fluxo Descontínuo: Corredores Coordenação de Semáforos Efeito da proximidade: formação de pelotões, necessidade de sincronização - quando o espaçamento entre semáforos é pequeno, as chegadas em cada aproximação ocorrem em pelotões (fluxos de veículos liberados pelos semáforos anteriores, com pequena dispersão). - espaçamentos menores que 600 m a 1 km, como é freqüente em áreas urbanas, indicam a necessidade de sincronização (coordenação). sincronização ideal:,,, ( e ),

91 ENGENHARIA DE TRÁFEGO - Princípios Básicos 3. Fluxo Descontínuo: Corredores Sincronização entre semáforos: ajuste da defasagem entre o início dos ciclos em semáforos adjacentes determina a proporção do fluxo que chega no verde e vermelho relação entre : e onde é o fluxo médio no pelotão (que chega entre e em A ), é o fluxo médio fora do pelotão (em A ) e a defasagem dos verdes. em geral, o pelotão dispersa-se ao longo do trecho ( e também ) atraso com chegadas em pelotão:, onde : fator de sincronização (HCM/97,2000,2010) reduz atraso regular... (ou, com : fator de progressão no HCM/85) o conjunto de semáforos próximos deve ser coordenado de forma a obter o melhor padrão de chegadas, introduzindo uma nova variável de decisão: a defasagem entre o início dos ciclos dos semáforos i (referidos ao início dos verdes, ou vermelhos, de semáforos adjacentes).

92 ENGENHARIA DE TRÁFEGO - Princípios Básicos 3. Fluxo Descontínuo: Corredores Modelos simplificados para pelotões: fundamental em redes não saturadas - previsão das variáveis para modelos de dois (ou mais) patamares: pelotão inicial: fluxo: (principal) chegadas : : fator de dispersão: no trecho L, médio e do líder do pelotão pelotão final: fluxo q com, e chegada,, término, e com - modelo de demanda em dois patamares defasados: (no pelotão) e (fora) ou e ou no modelo de dois patamares uniformes: (no verde) e (no vermelho) - HCM/2010 recomenda simular usando o modelo de Robertson...

93 ENGENHARIA DE TRÁFEGO - Princípios Básicos 3. Fluxo Descontínuo: Corredores Princípios básicos de sincronização: - a sincronização perfeita deve fazer com que os pelotões chegem e passem completamente durante o verde (após a dissipação das filas). - a dispersão de pelotões (que ocorre apenas em sistemas não saturados) compromete a eficiência potencial da sincronização semafórica; - com ou sem dispersão, em geral, é impossível garantir sincronização perfeita a todos os movimentos (exceto em vias de mão única). tempo do ciclo comum: é necessário ter um tempo de ciclo único (igual ou sub-múltiplo do ciclo comum), igual ao maior tempo de ciclo calculado (da interseção crítica, isto é, a mais saturada). é uma restrição para a manutenção da sincronização entre dois semáforos ao longo do tempo (isto é, a manutenção da mesma defasagem no início dos ciclos sucessivos no tempo). opção é abandonar o conceito de ciclo semafórico, permitindo selecionar estágios de forma flexível, e da operação com tempo de ciclo fixo !

94 ENGENHARIA DE TRÁFEGO - Princípios Básicos 3. Fluxo Descontínuo: Corredores defasagem em vias com mão única: dada a velocidade de progressão do pelotão, função das condições e do fluxo de veículos no corredor, a defasagem do início do verde em j em relação à interseção anterior i pode ser calculada como: ou então para considerar o tempo necessário para dissipar a fila acumulada em j (em certa medida, a fila é função da defasagem também...) nestas condições é possível proporcionar uma banda verde (ou onda verde) igual ao mínimo dos tempos de verde das interseções ! a eficiência do aproveitamento da onda verde diminui se a extensão do trecho entre semáforos é grande, devido à dispersão do pelotão... em geral, é também possível fazer ajustes nos tempos de verde de cada interseção para melhorar a coordenação (sem violar a restrição imposta pelo tempo de verde mínimo e pela taxa de solicitação mínima...)

95 ENGENHARIA DE TRÁFEGO - Princípios Básicos 3. Fluxo Descontínuo: Corredores defasagem em vias com mão dupla: a sincronização ideal em geral não é factível num corredor de mão dupla, a menos que o sentido dominante seja muito mais importante, e possa-se ignorar o sentido oposto ! o critério de maximizar a banda de progressão é às vezes usado em lugar da otimização das variáveis de desempenho (atraso ou tempo de viagem). o problema de sincronização de semáforos no corredor passa a ser o de selecionar o conjunto de ij (da interseção j em relação à intersecção base i) com melhor desempenho, ponderando a sincronização do outro sentido ! tomando uma interseção i, a condiçao é: ou viável apenas se

96 ENGENHARIA DE TRÁFEGO - Princípios Básicos 3. Fluxo Descontínuo: Corredores Recursos para coordenação semafórica com defasagens fixas: - o critério de maximizar a banda de progressão é muito utilizado em redes simples quando a sincronização busca privilegiar os movimentos de um corredor ou de uma rota única; para sistemas mais complexos que rotas simples, o critério de coordenação baseado nas variáveis de desempenho (minimizar atrasos, paradas,...), é mais aplicável; - o TRANSYT é o mais conhecido e experimentado software especializado para coordenação semafórica; adota como índice de desempenho uma função que pondera o atraso e o número de paradas por veículo; as variáveis de desempenho são estimadas a partir de uma simulação bastante detalhada da operação dos ciclos semafóricos (caracterizados por padrões cíclicos de tráfego com sub-intervalos de cerca de 5 segundos) por todo o período de análise (em geral, entre 60 e 90 minutos); admite volumes de tráfego constantes, inclusive as rotas são dadas como fixas e implícitas nos fluxos de conversão; seu procedimento de otimização é bastante rústico; os resultados obtidos são, entretanto, bastante bons (melhorias de tempo de viagem da ordem de 20%), pelo menos para coordenação para o tráfego geral (existe a opção de coordenação para ônibus); existem versões capazes de tratar condições saturadas; há versões inglesas e americanas. - defasagens fixas podem ser usados com semáforos atuados...

97 ENGENHARIA DE TRÁFEGO - Princípios Básicos 3. Fluxo Descontínuo: Corredores Coordenação semafórica em redes saturadas: não apenas sincrinização Redes saturadas: filas extensas (portanto, a situação de super-saturação ou grid-lock ocorre mesmo com espaçamento entre interseções usuais, ao invés de restringir-se a interseções muito próximas). Efeitos: - filas a jusante bloqueiam fluxos de alguma aproximação durante o verde (representa um redução da capacidade normal por bloqueio), - vermelho a montante limita fluxo no verde a jusante, se fila é insuficiente (representa não uso da capacidade normal por desperdício). Restrição global: em uma rede saturada. o balanceamento de capacidade é um limite para a eficiência da coordenação: se a capacidade a jusante é insuficiente, algum bloqueio ou desperdício é inevitável.

98 ENGENHARIA DE TRÁFEGO - Princípios Básicos 3. Fluxo Descontínuo: Corredores Restrições de coordenação em redes saturadas: - para evitar o bloqueio das filas à jusante: se a fila à jusante ocupa toda a extensão do trecho L, o início do verde efetivo à montante ocorre somente quando a fila toda está em movimento; a defasagem mínima pode ser calculada por com ( m é o número de faixas) - para evitar o desperdício de verde a jusante: a alimentação do verde a montante pode ser garantida acumulando fila ou sincronizando a chegada do pelotão de montante, após a dissipação da fila acumulada; a extensão do trecho L que limita a alimentação é identificada pela condição com ( m é o número de faixas);. - para evitar problemas de balanceamento: a alimentação de demanda de montante tem de ser restringida para algum dos estágios contribuintes (ou para mais de um dos estágios contribuintes) limitando seu tempo de verde (pode-se distribuir o tempo para as vias transversais ou para as travessias de pedestres); sendo A=montante e B=jusante, a condição é, onde a duração do pico e é a demanda das conversões por ciclo (alimentação das vias transversais).

99 ENGENHARIA DE TRÁFEGO - Princípios Básicos 3. Fluxo Descontínuo: Corredores Sistemas de controle centralizado de semáforos: - são bastante usuais e variam bastante nas funções que podem proporcionar: - supervisão do funcionamento dos semáforos; - supervisão da sincronização semafórica; - controle remoto dos semáforos (alterações de programação); - controle das condições de tráfego (fluxos e filas); - seleção automática de planos programados; - ajustes automáticos em tempo real. - vantagens: evitar a desatualização dos planos utilizados e adaptar-se automaticamente a variações inesperadas de demanda (como decorrentes de eventos), não obtidas com sistemas de supervisão. - em períodos saturados, a redução do congestionamento é menor, obtida pela maximização da capacidade e ajuste da distribuição à demanda. - os sistemas mais conhecidos e experimentados são o SCOOT (sucessor do TRANSYT, localiza detetores no início das ligações viárias) e o SCATS (localiza detetores na linha de retenção das aproximações); ambos fazem pequenos ajustes em cada revisão....

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