5.7. Métodos de Dimensionamento de Semáforos Isolados.
5.7.1. Dimensionamento dos Entreverdes
Em relação ao dimensionamento dos entreverdes, deve-se determinar a duração do intervalo de amarelo (ou piscante, no caso de pedestres) e do intervalo de vermelho de segurança.
O intervalo de amarelo (I ) tem como função de informar os a
condutores do grupo de tráfego que pára no estágio considerado sobre a mudança para a indicação vermelho. Embora seja legal cruzar a linha de retenção durante o intervalo de amarelo, a decisão de deter o veículo deve ser tomada a uma dada distância da linha de retenção para os que não terão condição de cruzar a linha de retenção legalmente (isto é, até o fim do amarelo).
Portanto, o princípio básico de dimensionamento do intervalo de amarelo considera a distância de parada até a linha de retenção para uma aproximação e adota para o correspondente intervalo de amarelo, o tempo necessário para percorrer esta distância para o veículo que segue sem parar. Os veículos localizados a uma distância maior da linha de retenção deverão, por suposição, parar.
O tempo de parada é b V t tp = r + e a distância de parada correspondente é b . 2 V t. V x 2 r
p = + , onde tr é o tempo de reação
(usualmente 1,0 segundo, no caso de semáforos), b é taxa de desaceleração durante a frenagem (usualmente 10,0 km/h/seg para frenagem em semáforos) e V é a velocidade do tráfego (a velocidade regulamentada ou do percentil 85%).
O intervalo de amarelo estimado como o tempo necessário para percorrer a distância de parada para seguir à diante é
V xp e, portanto, em geral adota-se b . 2 V t Ia = r + (7.3).
Este intervalo deve ser padronizado entre valores esperados pelos usuários para que seja possível avaliar no início do amarelo se será possível passar pela linha de retenção até o final do amarelo ou se é necessário deter o veículo. Em geral, os valores recomendados (para aproximações em nível) seguem os seguintes padrões:
V (km/h) 40ou< >40a60 >60
a
I (seg) 3 4 5
Intervalo de amarelo: função da velocidade dos veículos que param no final do estágio (deve também
considerar a existente de aclive/declive na aproximação), calculado por:
b . 2 V t Ia = r + usualmente assumindo tr =1s, s / h / km 10
b = (deve ser menor que
(
f ±i)
.g onde f é a aderência pneu- pavimento em pista molhada, i é o aclive ou declive e g ≅9,8ms2 ) e V é a velocidade de tráfego regulamentada ou correspondente ao percentil 85% da distribuição de velocidades no local. (O valor Ia é normalmente tabelado).Intervalos de amarelo inadequados trazem normalmente situações indesejáveis. Um intervalo de amarelo insuficiente coloca o usuário em uma situação em que nem é possível cruzar a linha de retenção até o final do intervalo de amarelo, nem é possível parar o veículo até a linha de retenção, com frenagens normais. Um intervalo de amarelo excessivo pode gerar um condicionamento inadequado em não parar para os usuários (além de trazer desperdício do tempo semafórico). Com um intervalo de amarelo bem dimensionado, a regra de
comportamento para os usuários deve ser: parar se for possível deter o veículo com segurança até a linha de retenção (caso contrário, seguir). O intervalo de vermelho de segurança (I ) tem como função permitir v
uma transição segura entre estágios sucessivos, dado que os movimentos que encerram e iniciam a operação são usualmente incompatíveis e terão algum conflito se ocuparem a interseção
simultaneamente. Embora, legalmente, os movimentos que iniciam a operação devam observar se existem veículos concluindo seus
movimentos antes de entrar na interseção, a abordagem usual da Engenharia de Tráfego é a de incorporar este período de conflito na programação semafórica como vermelho para ambos. Desta forma, apenas os veículos que já cruzaram a linha de retenção do movimento que encerra a operação, até o final do seu intervalo de amarelo, estarão normalmente na interseção. Esta condição deve ser verificada para todos os potenciais conflitos (ou para o mais crítico).
Portanto, o princípio básico de dimensionamento do intervalo de vermelho de segurança considera a distância do veículo que encerra e que inicia a operação até cada ponto de conflito potencial e adota para o correspondente intervalo de vermelho de segurança, o tempo
necessário para o veículo que encerra a operação sem parar livre o ponto de conflito antes da chegada do veículo que inicia a operação no estágio seguinte, partindo da posição parada ou chegando em
movimento, do conflito mais crítico.
Se as distâncias dos veículos que encerram e iniciam a operação na mudança de estágio até o ponto de conflito potencial são x e s x , e respectivamente, o tempo necessário para livrar o ponto de conflito potencial deve incluir o comprimento do veículo lv e depende das velocidades nos fluxos de saída e entrada V e s V . A situação crítica e para o tempo de liberar e atingir o ponto de conflito potencial
normalmente é o que corresponde ao maior x e ao menor s x . e O intervalo de vermelho de segurança, identificados os dados relacionados ao ponto de conflito crítico, pode ser determinado por
seg e e s v s v V x V x I = +l − +δ (7.4),
onde δseg é uma margem de segurança adicional (normalmente usado apenas há uma probabilidade relevante de que os veículos dos
movimentos que iniciam cheguem sem fila ou quando os movimentos que entram, e eventualmente também os que saem, de operação no novo estágio são referentes a fluxos de pedestres). As distâncias em geral devem ser medidas em planta, seguindo o curso das manobras, embora eventualmente sejam adotadas as larguras das vias
correspondentes e os raios de curva das conversões em casos de interseções menos críticas.
Intervalo de vermelho de segurança veicular: função das velocidades dos veículos que param (s) ou inicial (e) movimento no final do estágio e das distâncias ao ponto de conflito crítico (maior xs e menor xe), calculado por:
seg e e s v s v V x V x I = +l − +δ usualmente assumindo lv ≅6a8m, s 0 seg =
δ (exceto quando há chance relevante de entrada em chegadas sem fila) e adotando velocidades médias.
Note que para o caso de movimentos veiculares, a estimativa do vermelho de segurança ignora a possibilidade de iniciar o movimento que entra de uma posição parada, que inclui um tempo de reação e o tempo de movimento até o ponto de conflito acelerando (que seria
a . 2 x
t e
re + , onde a taxa de aceleração a estaria entre 2,5 e 5,0
km/h/seg em condições usuais). Portanto, uma margem de segurança já está implícita nas fórmulas de cálculo usual. Os critérios
correspondentes a pedestres serão discutidos adiante.
Deve-se notar que, neste caso, nenhum processo de decisão complexo é considerado nas hipóteses de cálculo adotadas para estimar o
intervalo de vermelho de segurança necessário, admitindo-se a suposição de que o último veículo que encerra a operação passa no final do intervalo de amarelo (isto é, de que não há transgressão) e que o primeiro veículo que inicia a operação passa pela linha de retenção correspondente no início do verde (novamente, sem transgressão). Os valores de velocidade assumidos podem, entretanto, ser questionados. Ao contrário das situações usuais do tráfego, para a estimativa do intervalo de vermelho de segurança não é sempre mais crítico para as velocidades maiores (pelo contrário). Por este motivo é usual, realizar o cálculo para as velocidades médias de veículos leves e pesados (ou a velocidade de saída do percentil 15%).
No Brasil, não é usual variar os entreverdes na mudança de estágios e os valores adotados são os valores críticos correspondentes (o maior dos valores necessários). Entretanto, esta regra usual deve ser avaliada cuidadosamente pelo Engenheiro de Tráfego e valores distintos podem ser adotados (por exemplo, no aclive e no declive de aproximações opostas) sempre que importante para segurança viária. Neste caso, em geral os movimentos com entreverdes distintos terão de ser alocados a grupos semafóricos também distintos (para diferenciar os entreverdes). A possibilidade de transgressão no término ou início dos estágios sucessivos é, de resto, o único aspecto ignorado pela fórmula usual de cálculo do intervalo de vermelho de segurança. No entanto,
normalmente considera-se inadequado incorporar estas características de comportamento (por mais usuais que sejam) pelo perigoso efeito de condicionamento que a acomodação desta prática pode trazer aos usuários da via, além do desperdício de tempo semafórico (salvo em casos excepcionais). Deve-se observar que, infelizmente, é
normalmente impossível evitar que os movimentos envolvidos em pontos de conflito menos críticos tenham a percepção de transgressão segura no final do estágio (pelo com os controladores semafóricos e as técnicas de controle usualmente empregados).