Análise da variação da velocidade na transição entre elementos

Uma das abordagens para avaliar a homogeneidade do traçado é baseada no cálculo da velocidade operacional dos condutores nos elementos retos e curvos, e na posterior subtração da velocidade operacional obtida na curva à velocidade obtida na reta para obter o valor do diferencial de velocidades. De acordo com McFadden e Elefteriadou (2000), no entanto, a distribuição da velocidade em elementos retos e curvos não é a mesma, e então uma simples subtração dos valores calculados da velocidade operacional não deverá ser realizada. Também, mesmo que as distribuições de velocidade sejam idênticas, o condutor não tem que ser necessariamente o mesmo nos dois locais. Além disso, a maioria dos estudos basearam os seus cálculos em dados recolhidos em duas secções, sem verificar se estes dados correspondem à velocidade no ponto inicial e final da desaceleração (Pérez-Zuriaga et al., 2010).

A partir dos perfis contínuos de velocidades obtidos, de acordo com a metodologia referida neste trabalho de investigação, é possível determinar os pontos de início e fim da desaceleração e da aceleração, assim como a velocidade individual praticada por cada condutor. Assim, foi calculado neste estudo o diferencial de velocidades para cada veículo individualmente, utilizando a velocidade correspondente a cada condutor no início e fim do ponto de desaceleração e de aceleração. Para desenvolver o modelo de estimação da velocidade operacional em curvas foi considerado o menor valor da velocidade registado em curva, retirado dos perfis de velocidades individuais dos condutores. Na Figura 4.6 é representado um diagrama parcial de curvatura e nele sobreposto um perfil contínuo de velocidades.

Figura 4.6 – Diagrama parcial de curvatura e perfil de velocidades individual

Analisando o diagrama da figura anterior, nota-se que os condutores (neste caso trata-se do perfil de velocidades de um condutor durante uma sessão típica de recolha de dados) tendem a desacelerar muito antes do início da curva, e começam a acelerar ainda no interior da curva, algumas das vezes antes de atingirem o ponto médio da curva circular. Isto pode dever-se a vários fatores, entre eles, a extensão da reta anterior à curva ou a visibilidade a montante. Desde logo, pode-se concluir que a velocidade em curva não é constante como tem sido assumido em vários métodos de avaliação da homogeneidade do traçado.

4.5

Considerações finais

A metodologia adotada para a recolha de dados permitiu modelar perfis de velocidades contínuos e desse modo analisar com maior detalhe o comportamento dos condutores. No entanto, não foi conclusivo se o equipamento tem menor influência que os restantes métodos de recolha de dados. Os modelos que resultam deste tipo de análise serão mais exatos que aqueles que recorrem a uma recolha de dados em pontos pré-definidos do traçado, como seja o ponto médio da curva. Desta forma, através da metodologia adotada, é possível determinar o ponto onde ocorre o início e fim da desaceleração e aceleração, bem como a velocidade mínima adotada pelos condutores em curva. Foi também possível observar que a velocidade em curva não é constante, como é assumido em vários métodos de avaliação da homogeneidade do traçado. A utilização da ferramenta “AutoCAD Civil 3D” para a modelação do traçado, combinada com o veículo instrumentado de recolha de dados, resulta numa metodologia inovadora que permite, de uma forma expedita, obter as características geométricas do alinhamento horizontal, revelando-se crucial para o desenvolvimento do modelo de previsão de perfis de velocidades. -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 20 30 40 50 60 70 80 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0 C u rv atu ra (× 1 0 0 0 ) (m −1) Velo cid ad e (k m /h ) Distância (km)

5 Desenvolvimento de uma proposta para

avaliação da homogeneidade do traçado

5.1

Enquadramento

A maioria dos métodos usados para avaliar a homogeneidade do traçado em estradas de duas vias e faixa de rodagem única são baseados na análise da velocidade praticada pelos condutores. Procedeu-se a uma revisão da bibliografia na procura de modelos existentes em Portugal, assim como metodologias desenvolvidas a nível internacional consideradas referência a nível mundial, e outras que, apesar de não terem sido desenvolvidas para aplicação em estradas portuguesas, pudessem de alguma forma representar o seu traçado e o comportamento dos condutores, como sejam as metodologias desenvolvidas em Espanha ou em outros países da Europa. O método usado para a recolha e tratamento de dados, descrito no capítulo anterior, foi escolhido por ser o mais representativo em estudos recentes e aquele que permite observar o comportamento dos condutores em termos de velocidade e relação com o traçado da forma mais exata e expedita, relativamente a outros métodos de recolha de dados. Este método é semelhante ao adotado por Pérez-Zuriaga et al. (2010) e outros investigadores que utilizam o mesmo procedimento de recolha contínua de dados, e.g., Cafiso e Cerni (2012), mas com algumas diferenças, nomeadamente na modelação do traçado, tratamento e redução de dados. Desse modo, foi possível recolher uma substancial e variada amostra de dados para as situações que são estudadas no início deste capítulo: relação da velocidade com as curvas horizontais, variação da desaceleração na aproximação a uma curva, variação da aceleração na saída da curva, relação da extensão onde ocorre a desaceleração e a aceleração relativamente ao desenvolvimento da curva, entre outros. Com o objetivo de desenvolver um método alternativo de avaliação da homogeneidade do traçado em estradas rurais de duas vias, são desenvolvidas equações de previsão da velocidade operacional em curva, da desaceleração e da aceleração.

Estas equações, indicadas nas secções seguintes, foram desenvolvidas com os dados recolhidos numa estrada interurbana próxima da cidade de Viseu e com reduzido volume de tráfego, como referido anteriormente. No entanto, e apesar de terem sido validadas dezenas de observações e de ter havido sempre o cuidado que os dados fossem recolhidos em ambiente de circulação livre, essa amostragem pode não ser representativa de todos os condutores que circulam numa estrada nestas condições. O mesmo pode-se aplicar ao traçado, apesar de se tratar de uma estrada em ambiente interurbano e com variadas transições de retas e curvas, variados raios de curvas circulares, de uma extensão considerável analisada (aproximadamente 14 km de estrada em cada sentido de circulação), pode não representar na totalidade as características das estradas portuguesas de dois sentidos e faixa de rodagem única, em terreno relativamente plano. Os modelos de previsão da velocidade operacional, da desaceleração e da aceleração e os critérios adotados para sua modelação são descritos nas secções seguintes. Contudo, estes modelos só podem ser utilizados como uma ferramenta de avaliação da homogeneidade do traçado quando associados a limites de consistência e a diagramas de velocidades. Desse modo, é também desenvolvido e calibrado um modelo de cálculo, a partir do modelo de car-following de Gipps, para determinar os perfis de velocidades associados a um troço de estrada e, recorrendo a um conjunto de regras pré-estabelecidas, prever o desenvolvimento das velocidades ao longo do traçado e avaliar, consequentemente, a sua homogeneidade.