2.3.1
Introdução
A velocidade é um parâmetro fundamental em engenharia de tráfego e existem vários conceitos associados à velocidade (e.g., velocidade específica, velocidade base ou de projeto, velocidade operacional e velocidade de circulação) de acordo com a sua aplicação (Fitzpatrick et al., 2003), e depende de múltiplos fatores (e.g., condutor, volume de tráfego e tipo de veículo) (AASHTO, 2011). A velocidade pode ser definida como o “parâmetro fundamental para a escolha e controlo dos elementos geométricos do traçado” (InIR, 2010; JAE, 1994) e, de modo a obter estradas mais homogéneas, a atual norma (JAE, 1994) apresenta três conceitos de velocidade: a velocidade base, a velocidade específica, e a velocidade do tráfego. Resultante da revisão da norma (InIR, 2010) foi introduzido o conceito de velocidade não impedida em substituição do de velocidade específica (Roque, 2013). Existem vários fatores que influenciam a velocidade realmente praticada pelos condutores. Cardoso (1996) destaca os mais importantes e reúne-os em cinco grandes grupos: i) condutor (e.g., extensão do percurso, sexo, idade e presença de passageiros); ii) estrada (e.g., tipologia, características geométricas da curva circular, tipo de pavimento, características dos trainéis e número de vias); iii) tráfego (e.g., volume, distribuição direcional, densidade e percentagem de veículos pesados); iv) envolvente (e.g., condições atmosféricas e de visibilidade); v) veículo (e.g., tipologia e “idade” dos veículos ligeiros). Nas secções seguintes são indicados vários conceitos de velocidade que se relacionam direta ou indiretamente com a homogeneidade do traçado.
2.3.2
Velocidade base ou velocidade de projeto
A velocidade base (ou velocidade de projeto) é definida pela atual norma (JAE, 1994) como a “velocidade máxima que deverá ser assegurada ao longo do traçado”. Esta definição está de acordo com a que existia anteriormente no manual norte-americano (AASHTO, 1994). É também designada como “uma velocidade arbitrada na elaboração de um projeto rodoviário, que condiciona algumas das características geométricas da estrada” (AASHTO, 2011; InIR, 2010; JAE, 1994). A velocidade adotada pelos condutores quando circulam numa estrada depende do traçado e do meio ambiente em que este se desenvolve, o que resulta numa velocidade que não coincide necessariamente com a velocidade base (InIR, 2010; JAE, 1994). Desse modo, a velocidade base, por si só, é inadequada para assegurar um traçado homogéneo (Cardoso, 2004).
2.3.3
Velocidade específica, velocidade não impedida e velocidade
operacional
A velocidade específica define-se como a “velocidade máxima que pode ser obtida com segurança em qualquer elemento do traçado, considerado isoladamente” (JAE, 1994). Esta velocidade corresponde ao percentil 85 de uma distribuição teórica de velocidades cujo percentil 50 corresponde à velocidade base (Cardoso, 2004). Como referido anteriormente,
surge um novo conceito de velocidade introduzido na revisão da norma (InIR, 2010), a velocidade não impedida (em substituição da velocidade específica). Esta velocidade, seja referida como velocidade específica (JAE, 1994) ou velocidade não impedida (InIR, 2010), é um elemento que reflete a dinâmica do traçado, e tem especial interesse na análise da homogeneidade de uma estrada.
A velocidade de circulação de um veículo ligeiro, num trecho de estrada (reto ou curvo) com densidade de tráfego muito baixa e sem condicionantes devidas aos restantes condutores e nem a outros fatores (e.g., condições atmosféricas adversas), toma a designação genérica de
velocidade de circulação não impedida. Na prática pode considerar-se que um condutor circula
sob condições de circulação livre quando menos de 25% dos condutores circulam em fila e os tempos de espaçamento para os veículos precedente e subsequente são superiores a seis e três segundos, respetivamente. A velocidade de circulação não impedida num trecho de estrada reto, toma a designação de velocidade de circulação livre. Podem-se ainda definir as estatísticas “média” e “percentil 85” sobre a distribuição das velocidades de circulação não impedida, correspondendo a primeira à velocidade média de circulação não impedida (designada em reta de velocidade média de circulação livre) e a última à velocidade não impedida (designada em reta de velocidade desejada) (InIR, 2010). No quadro seguinte apresentam-se os vários conceitos que dizem respeito à velocidade de circulação não impedida.
Quadro 2.1 – Conceitos de velocidade de circulação não impedida (InIR, 2010)
Tipo de trecho
Conceito de velocidade
Genérica Distribuição estatística Média Percentil 85 Curva Velocidade de circulação não impedida Velocidade média de circulação não impedida Velocidade não impedida Reta Velocidade de circulação livre Velocidade média de circulação livre Velocidade desejada
Na terminologia anglo-saxónica, existem ainda os conceitos de free-flow speed (FFS) pelo HCM (TRB, 2010), que se traduz como “velocidade livre de circulação” (ou velocidade em condições livres), e o de operating speed pela AASHTO (2011), que se traduz como “velocidade operacional” (não deve ser confundida com a velocidade de operação). O conceito de velocidade indicado no HCM (TRB, 2010) é semelhante à definição de velocidade operacional contemplada pela AASHTO (2011), sendo esta última frequentemente estimada pelo percentil 85 da distribuição de velocidades. Assim, estes dois conceitos presentes na literatura norte-americana são semelhantes ao conceito de velocidade não impedida.
2.3.4
Velocidade do tráfego
Uma vez que a velocidade específica (ou a velocidade não impedida) é um parâmetro que reflete a dinâmica do traçado, não seria prático nem justificável considerar esta velocidade
correspondente a cada elemento (reto ou curvo) ao definirem-se as características geométricas do traçado de uma estrada. Assim, considera-se como representativa da velocidade específica (ou da velocidade não impedida) a velocidade do tráfego, ou seja a “velocidade que se admite ser excedida somente por 15% dos veículos” (i.e., velocidade correspondente ao percentil 85), considerada normalmente como uma velocidade crítica (InIR, 2010; JAE, 1994). A relação teórica estabelecida entre a velocidade do tráfego e a velocidade base permite que, ao nível do projeto, a velocidade do tráfego seja calculada a partir da velocidade base. Esta relação é a indicada no Quadro 2.2.
Quadro 2.2 – Velocidade do tráfego nas estradas nacionais (InIR, 2010; JAE, 1994)
Velocidade base (km/h) Velocidade do tráfego (km/h) InIR (2010) JAE (1994) 40 50 - 50 60 - 60 80 80 70 90 - 80 100 100 90 110 - 100 120 120 110 125 - 120 130 130 130 135 - 140 140 140
Foram incluídos na revisão da norma (InIR, 2010) os valores da velocidade do tráfego correspondentes às velocidades base não considerados anteriormente pela norma em vigor (JAE, 1994) e compreendidas no intervalo [40; 140] km/h (Roque, 2013). A velocidade do tráfego e a velocidade não impedida, ainda que tenham géneses distintas (teórica no primeiro caso e empírica no segundo), correspondem ao mesmo parâmetro da distribuição de velocidades (i.e., percentil 85) pelo que deveriam apresentar valores idênticos (Cardoso, 1999).
2.3.5
Velocidade média e velocidade de operação
Um dos parâmetros que importa ter em conta quando da seleção das características técnicas relativas ao projeto do traçado de uma estrada é o nível de serviço pretendido (InIR, 2010). Este parâmetro é uma medida qualitativa das condições de circulação (i.e., densidade do tráfego, velocidade média e percentagem de perda de tempo) asseguradas aos utilizadores por uma infraestrutura rodoviária (TRB, 2010), sendo caracterizado normalmente pela velocidade de operação, que é definida como a “maior velocidade média possível numa estrada, para um dado veículo e sob determinadas condições” (InIR, 2010; JAE, 1994). O cálculo da velocidade média (average travel speed, ATS) é efetuado recorrendo à metodologia presente no HCM (TRB, 2010) para estradas de duas vias, velocidade esta que, por sua vez, está dependente da velocidade livre de circulação e do volume de tráfego. Ou seja, a velocidade média adiciona à
velocidade livre de circulação os efeitos dos atrasos causados pelos demais utilizadores da estrada (Lobo et al., 2013).