Semáforos Atuados pelo Tráfego - Utilização, Parametrização, Monitoração e Avaliação de Desempenho Eng.Hugo Pietrantonio, Prof.Dr. Laboratório de Estudos Metodológicos em Tráfego e Transportes - LEMT-PTR/EPUSP Departamento de Engenharia de Transportes Escola Politécnica da Universidade de São Paulo

Semáforos Atuados pelo Tráfego – Objetivos da Apresentação ➲ Como modernizar o controle de tráfego ➲ O que é um semáforo “atuado” pelo tráfego ➲ Onde utilizar e quais cuidados de instalação ➲ Como parametrizar a atuação pelo tráfego ➲ Como monitorar e avaliar o desempenho ➲...

Semáforos Atuados pelo Tráfego – Impasses e Caminhos ➲ Passado recente: dos semáforos eletromecânicos aos eletrônicos (variação de planos por tabela horária) ➲ Modernização não concluída: centralização... responsividade... ➲... supervisãoXmonitoração centralizada,... geraçãoXseleção automática de planos, + coordenação de semáforos em rede ➲... investimentos razoáveis salto tecnológico...

Semáforos Atuados pelo Tráfego – uma Estratégia de Modernização ➲ Uma estratégia: Responsividade mais importante... Centralização depois... Implantação progressiva... Direção consistente... ➲ Instrumento: controle atuado tradicional: - disponível nos controladores eletrônicos; - implantação da detecção de tráfego... ➲...

Semáforos Atuados pelo Tráfego – Componentes e Funcionamento ➲ Atuação tradicional: tempos semafóricos ajustados em função do intervalo entre veículos sucessivos... ➲... é necessário ter detectores de tráfego... - para veículos: laços detectores (usual) - para pedestres: botoeiras (mais usual) ➲... é necessário ter módulos de detecção... - informa detecção para o controlador ➲ detectores veiculares tem custo razoável - instalação e também manutenção... (cuidados de instalação são críticos)

Semáforos Atuados pelo Tráfego – Componentes e Funcionamento Vantagens - normalmente reduz o atraso (com parâmetros bem ajustados); - adapta-se às flutuações do fluxo de tráfego e capacidade de escoamento das filas; - normalmente aumenta a capacidade (pelo contínuo acréscimo de verde); - pode continuar operando em condições de baixos fluxos, enquanto o semáforo a tempos fixos deve operar em amarelo intermitente; - especialmente efetivo em interseções de múltiplos estágios; Desvantagens - o custo de instalação é maior que o semáforo a tempos fixos; - os detectores têm um custo de instalação significativo e requerem manutenção específica.

Semáforos Atuados pelo Tráfego – Componentes e Funcionamento ➲ Estratégia de controle da atuação: alocar o menor tempo a cada estágio, até dissipar filas acumuladas, sucessivamente ➲ Modos de atuação usuais: - atuação total: todos os fluxos tem detecção e todos os estágios são atuados pelo tráfego... - semi-atuação: os fluxos secundários são atuados e recebem o menor tempo possível para sua operação, respeitadas as necessidades dos fluxos principais

Semáforos Atuados pelo Tráfego – Componentes e Funcionamento ➲ Atuação tradicional pode ser combinada com a coordenação com defasagens fixas (em geral limitado à semi-atuação... é uma usual em diversos países, exceto no Brasil) ➲... estágios atuados podem ser opcionais (somente serão executados se houver demanda memorizada no vermelho) e ter duração fixa ou variável (por extensão...) ➲... usual no Brasil: pedestre com botoeira (opcional) e semi-atuação simples... ➲... atuação é pouco explorada...

Semáforos Atuados pelo Tráfego – Componentes e Funcionamento ➲ Funcionamento para os fluxos atuados:

Semáforos Atuados pelo Tráfego – Componentes e Funcionamento ➲ Detectores veiculares: modos de operação - ocupação ou presença: indica todo o tempo de ocupação do laço... - pulso ou passagem: indica apenas a chegada do veículo (contagem) ➲ Modos de operação especiais: - memorização ou não (pode indicar total ou apenas se houve detecção no vermelho)... - contagem veicular ou não (pode acumular total por período, classificada ou não)... ➲ Chama/Cancela, Emergência/Urgência...

Semáforos Atuados pelo Tráfego – Componentes e Funcionamento ➲ Parâmetros: - Intervalo de corte (IC) – período máximo no qual o controlador espera uma detecção para decidir estender (ou não) o verde corrente, após o verde inicial; inclui o tempo de ocupação do detector; - Brecha de corte (BC) – definido de forma similar mas como brecha, não inclui o tempo de ocupação do detector (utilizado para identificar o fim das filas também...)

Semáforos Atuados pelo Tráfego – Componentes e Funcionamento ➲ Parâmetros: - Unidade de extensão (UE) – unidade (passo) de acréscimo do tempo de verde ocasionado pela detecção ainda no intervalo de corte, após o verde inicial, adicionado a partir do início da espera pela detecção durante o intervalo ou brecha de corte; o mesmo parâmetro pode também ser definido como Extensão de verde (EV), excluido o tempo de ocupação do detector

Semáforos Atuados pelo Tráfego – Componentes e Funcionamento ➲ Parâmetros: - a diferença entre a Unidade de extensão e o intervalo de corte pode ser estabelecida por um parâmetro complementar, o Retardo de verde (RV), que é o acréscimo, se positivo, para ter a Unidade de extensão RV=UE-IC=EV-BC (é igual no controle por intervalo ou brecha)

Semáforos Atuados pelo Tráfego – Componentes e Funcionamento ➲ Parâmetros: - Verde inicial - período de verde que é definido para a operação de um estágio ou grupo de tráfego, no início do estágio em que ele opera, independente de atuação (pode ser fixo ou calculado a partir do número de veículos detectados no tempo de vermelho anterior); (deve ser maior ou igual ao Verde mínimo de segurança, que depende das condições físicas das interseções)

Semáforos Atuados pelo Tráfego – Componentes e Funcionamento ➲ Parâmetros: - Verde máximo – tempo máximo de verde para um estágio ou grupo de tráfego (parâmetro que força o encerramento do estágio, independente de detecção adicional)

Semáforos Atuados pelo Tráfego – Componentes e Funcionamento ➲ Outros Parâmetros: - existem diversos outros modos de atuação que utilizam parâmetros específicos ou regras de funcionamento específicas... - exemplo: modo emergência e modo urgência nos controladores DATAPROM (adianta estágio prioritário, imediatamente ou encurtando os estágios intermediários)

Semáforos Atuados pelo Tráfego – Instalação do Controle Atuado ➲ Controle Atuado pelo Tráfego exige: controlador eletrônico capaz de executar o controle atuado (usual), módulos de detecção (adicionar em função do número de detectores; cada módulo=2,4 canais), instalação de detectores (laços, botoeiras) ➲ Custo adicional deve ser compensado pelo melhor funcionamento e por reduzir a necessidade de revisão dos planos...

Semáforos Atuados pelo Tráfego – Instalação do Controle Atuado ➲ CE ~ 2000 a 5000 Obras ~ 2500 a MD ~ 250 a 500 /m2c, 500 a 750 /m4c + LI ~ 250 a 750 /u + B ~ 50 a 100 /u... ➲ Loop 1,8x2,0m: 850u CAlim: 22/m4p, 12/m2p C&E: 220/u Duto: 225/m Caixa: 800/u

Semáforos Atuados pelo Tráfego – Instalação do Controle Atuado ➲ Formas de instalação: - por faixa: 1 detector/faixa até conexão - por seção: 1 detector único (toda seção) ➲ Recomendação: instalar detector por faixa e usar caixa de conexão para interligar... (contratar por aproximação: 50%+50%) ➲ Cuidados iniciais: - verificar estado do pavimento - regularizar base do corte - verificar presença de ferragens - verificar outras interferências

Semáforos Atuados pelo Tráfego – Instalação do Controle Atuado ➲ Laços detectores: dimensões usuais

Semáforos Atuados pelo Tráfego – Instalação do Controle Atuado ➲ Laços detectores: execução especializada - evita problemas de funcionamento... - reduz problemas de manutenção... ➲ Laços detectores: cuidados de execução... - profundidade do corte uniforme - envolvimento total, recobrimento mínimo - trançado após laço em duto (50mm) - transição+caixa de conexão na calçada - cabo de alimentação (par trançado) - caixa de passagem cada 30m, espera -... sem água ou umidade... ➲ Processos alternativos: à quente x à frio...

Semáforos Atuados pelo Tráfego – Instalação do Controle Atuado ➲ Laços detectores: seguir especificações Cabo alimentador: pares trançados (cerca de 10 tranças por metro) cabos alimentadores, após a caixa de conexão (preferencialment e instalada na calçada), podem usar um par trançado comum por detecção, seguindo para a placa do módulo de detecção, subindo pela coluna de suporte para o controlador. Laço detector: espiras (2 a 4 voltas) com fio simples. laços detectores por seção (laço único em toda a largura da via) ou por faixa (se desejado, os laços por faixa podem ser ligados em série na caixa de conexão). Especificação básica para confecção do laço detector: Dimensões do laço: usual 1,00 x 2,00m; Número de espiras: 03, não trançado, 1,5 mm2; Cabo alimentador: par trançado, 2x1,5 mm2.

Semáforos Atuados pelo Tráfego – Instalação do Controle Atuado ➲ Laços detectores: recomendações - para estágios obrigatórios (de maior demanda) adotar distância de 30m ou mais da linha de retenção (fila usual, compacta) - para estágios opcionais é, em geral, necessário adotar posição junto à linha de retenção (exceto esquema call/cancel) ➲ Botoeiras: recomendações - em geral apenas uma botoeira por sentido de fluxo em cada travessia de pedestres, centralizada (exceto com faixa estreita...)

Semáforos Atuados pelo Tráfego – Utilização e Parametrização ➲ Critérios de Utilização: 2 visões - visão restrita (como no MUTCD...): atuação quando semáforo não se justifica pelo fluxo (pedestres, escola, acidentes) - visão genérica (teórica...): sempre superior para operação; apenas uma questão de benefícioXcusto... ➲ Recomendação: se não há opção superior - atuação total aplicável nas interseções de maior fluxo, onde há grande variação e não há necessidade crítica de coordenação - aplicável para estágios de baixa demanda

Semáforos Atuados pelo Tráfego – Utilização e Parametrização ➲ Temporização X Parametrização - a tempos fixos, duração é programada entreverdes: fixos, critérios de segurança ciclo e verdes: variação histórica (hora/dia) - com atuação, parâmetros de operação entreverdes: usualmente fixos como antes parâmetros: regulação com variação real ➲ Parâmetros usuais: - Intervalo/Brecha de Corte, - Extensão/Retardo de Verde (ou posição do detector) - Verde Inicial e Verde Máximo

Semáforos Atuados pelo Tráfego – Utilização e Parametrização ➲ Operação semafórica:

Semáforos Atuados pelo Tráfego – Utilização e Parametrização ➲ Temporização a Tempos Fixos: revisão - Webster: ótimo>mínimo taxa de solicitação de verde/estágio: demanda de tráfego: (VH) fluxo de saturação (com filas): tempo perdido entre estágios: verde de foco/estágio: entreverdes: verde mínimo: =1,2m/s

Semáforos Atuados pelo Tráfego – Utilização e Parametrização ➲ Temporização a Tempos Fixos: especiais - com estágios de pedestres ou mínimos: - com estágios opcionais (fixos/variaveis): - com coordenação (e ciclo comum):

Semáforos Atuados pelo Tráfego – Utilização e Parametrização ➲ Dimensionamento do Entreverdes: revisão - intervalo de amarelo: =1 seg, =10km/h/seg - i.vermelho de segurança: (limpeza do cruzamento) - intervalo de piscante: =2,0m/s

Semáforos Atuados pelo Tráfego – Utilização e Parametrização ➲ Verde Inicial: - mínimo de segurança... ou... - escoar filas normais mínimas... ➲... para posicionamentos usuais: - condição 1: ou - condição 2: ➲ veículos entre detector e retenção: z metros uso do verde inicial obrigatório:... ➲ semi:,

Semáforos Atuados pelo Tráfego – Utilização e Parametrização ➲ Verde Máximo: - verde de tempos fixos... ou % a 50% maior... ou... - sobre-demanda de 25% ➲ simples e, em geral, eficaz: ➲ com saturação (sobre-demanda inesperada ou incidente que reduz capacidade), o estágio afetado tende ao verde máximo... ➲... afeta os demais estágios tb... todos podem tender ao verde máximo... margem para sobre-demanda... margem para incidentes

Semáforos Atuados pelo Tráfego – Utilização e Parametrização ➲ Intervalo de Corte (ou Brecha de Corte): - critérios “práticos/empíricos”... ou... - limitar cortes prematuros (teórico) ➲ fórmula teórica simples (fluxo Poisson): IC: Hc da fila crítica (dissipa depois...) p=5% (via principal)p=10%(via secundária) ➲ observação de campo: p real pouco maior ➲... corte prematuro maior, menos ocioso corte prematuro menor, mais ocioso... ➲ exige ajuste de campo... ➲..., se ocupação: ~2/Nf seg

Semáforos Atuados pelo Tráfego – Utilização e Parametrização ➲ Unidade de Extensão ou Retardo de Verde - permitir passar pela retenção (quem foi detectado deve poder passar) ➲... infelizmente não é usual... ou, ou... ou ➲ Posição do Detector limitada... ou... adiante do final da fila usual... onde a fila ainda é compacta... em um trecho sem interferências

Semáforos Atuados pelo Tráfego – Utilização e Parametrização ➲ Estágio Opcional: - visão 1: sempre (elimina ociosidade...) - visão 2: nunca (mal funcionamento...) ➲ Ociosidade relevante (modelo Poisson) p=50%: ou p=25% mais saturado mais variável ➲ com semáforos próximos (onde a coordenação seria importante), a atuação total com estágios opcionais pode prejudicar muito a operação do tráfego

Semáforos Atuados pelo Tráfego – Utilização e Parametrização ➲ Recomendações – Resumo:

Semáforos Atuados pelo Tráfego – Utilização e Parametrização ➲ Ajuste de Campo...

Semáforos Atuados pelo Tráfego – Utilização e Parametrização ➲ Análise de Desempenho...

Semáforos Atuados pelo Tráfego – Utilização e Parametrização ➲ Fluxo de Saturação...

Semáforos Atuados pelo Tráfego – Exercício: Interseção Exemplo ➲...

Semáforos Atuados pelo Tráfego – Monitoração: Interseção Exemplo ➲...