Semáforos
Nesta fase, foram realizadas 12 experiências de simulação, todas com o valor de 50 metros para a propriedade PRE_SIGNAL_LaneLength. Cada experiência foi composta por 8 cenários, 4 com o valor 1 e 4 com o valor 0, na propriedade MODE. Por sua vez, cada um dos 4 cenários de cada modo (com ou sem pré-semáforo), executa com uma intensidade de tráfego diferente. Cada experiência executa uma duração de sinal verde diferente (10 até 120 segundos). Os resultados obtidos podem ser consultados no Anexo 14. A partir destes dados, foi elaborado o Gráfico 10 até ao Gráfico 21, onde para cada intensidade de tráfego, foram comparados os KPI para diferentes tempos de sinalização verde.
Gráfico 10 - Fluxos do cruzamento para intensidades de tráfego muito elevadas
Gráfico 11 - Fluxos do cruzamento para intensidades de tráfego elevadas
Gráfico 13 - Fluxos do cruzamento para intensidades de tráfego baixas
Analisando os gráficos referentes ao fluxo do cruzamento, o primeiro facto que sobressai é a capacidade que a dupla-semaforização possui de conseguir manter constante o fluxo de veículos, independentemente do tempo de sinalização verde, em qualquer uma das intensidades de tráfego. Esta situação é justificada pelo facto da dupla semaforização minimizar os impactos do tempo que decorre entre a passagem do último veículo de um acesso e a passagem do primeiro veículo do acesso seguinte e da aceleração a partir do repouso. Pelo contrário, no caso de o cruzamento não possuir pré-semáforos, o mesmo apenas se verifica para intensidades médias e baixas (Gráfico 12 e Gráfico 13), o que de certa forma é esperado, já que os acessos estão praticamente vazios e a probabilidade de um sinal verde esvaziar uma fila de tráfego é elevada. Nos casos das intensidades elevadas (Gráfico 11), o fluxo do cruzamento sem pré- semáforo decresce de forma acentuada, quando são utilizados valores de 50 ou menos segundos para o tempo de sinal verde. Por fim, para as intensidades de tráfego muito elevadas (Gráfico 10), é notório o ganho do pré-semáforo em relação à normal semaforização e a capacidade que a dupla semaforização possui em manter sempre o fluxo em níveis muito elevados, independentemente do tempo de sinal verde. De facto, a dupla semaforização permite elevar o teto máximo do fluxo em cerca de 130 veículos/hora. Estes factos indicam que um cruzamento com pré-semáforo possui uma capacidade superior de responder a situações de tráfego muito intensas do que a de um cruzamento normal. De resto, neste gráfico regista-se a maior diferença, em termos de fluxo do cruzamento, para um sinal verde de 10 segundos, onde existe uma diferença de aproximadamente 860 veículos/hora. Ainda no mesmo gráfico é possível verificar que o desempenho do fluxo em cruzamento sem pré-semáforos melhora, conforme se aumenta a duração do sinal verde. Esta situação é explicada devido ao facto do desperdício de tempo, resultante dos tempos de reação por parte dos condutores e a aceleração
a partir do repouso serem minimizados, na medida em que, ciclos mais longos significam menos ocorrências destes fenómenos. Apesar deste facto, o limite máximo do cruzamento sem pré- semáforo não atinge os mesmos níveis de fluxo que o mesmo cruzamento com pré-semáforos. Adicionalmente, basta uma leve observação pelos gráficos referentes aos tempos de espera (Gráfico 14, Gráfico 15, Gráfico 16 e Gráfico 17), para se concluir que para estes valores de duração do sinal verde, o tempo de espera é muito elevado, o que não é desejável.
Gráfico 14 - Tempos de espera para intensidades de tráfego muito elevadas
Gráfico 16 - Tempos de espera para intensidades de tráfego médias
Gráfico 17 - Tempos de espera para intensidades de tráfego baixas
Centrando a observação nos gráficos referentes ao tempo de espera, é possível observar que o tempo mínimo de espera por veículo, para cruzamentos sem pré-semáforos, se situa entre os 20 e os 30 segundos de duração do sinal verde, perfazendo um total de 100 e 140 segundos de ciclo, respetivamente. Este facto confirma o esperado e que foi afirmado por Maolin et al. (2010): o tempo mínimo de espera por veículo situa-se nos 110 segundos de duração de um ciclo de sinalização. Contudo, no caso do pré-semáforo, o mesmo apenas se verifica nos casos de intensidades de tráfego muito elevadas (Gráfico 14). Nos restantes gráficos, o tempo de espera continua a decrescer, sendo mais um indício de que o pré-semáforo apresenta bons desempenhos, mesmo para tempos de sinal verde muito reduzidos. De facto, considerando um tempo de sinal verde de 10 segundos, registam-se diferenças de aproximadamente 5 minutos por veículo para intensidades de tráfego elevadas.
Gráfico 18 - Tamanho das filas para intensidades de tráfego muito elevadas
Gráfico 19 - Tamanho das filas para intensidades de tráfego elevadas
Gráfico 21 - Tamanho das filas para intensidades de tráfego baixas
O Gráfico 18, Gráfico 19, Gráfico 20 e Gráfico 21 apresentam os resultados obtidos para os tamanhos médios das filas de tráfego. Analisando o gráfico referente às intensidades baixas (Gráfico 21), praticamente não se notam ganhos nem perdas. Esta situação também pode ser verificada para intensidades médias (Gráfico 20), porém, para tempos de sinal verde de 10 segundos, o cruzamento sem pré-semáforo regista uma subida muito acentuada dos tamanhos das filas. Esta subida também pode ser observada no caso da intensidade de tráfego ser elevada (Gráfico 19). Contudo, neste caso, regista-se uma diferença maior (aproximadamente 44 veículos por fila) e ao longo de mais durações de sinal verde (10, 20, 30, 40 e 50 segundos). Por outro lado, para intensidades de tráfego muito intensas (Gráfico 18), o pré-semáforo apresenta sempre valores inferiores para o KPI em causa, com exceção dos valores de 60, 70 e 80 segundos de tempo verde.
Tendo em conta a análise efetuada aos KPI, é possível concluir que, na generalidade, um cruzamento com pré-semáforos apresenta sempre um melhor desempenho do que o mesmo sem a utilização do pré-semáforo. De facto, na pior das hipóteses, comporta-se da mesma forma, principalmente em cenários de tráfego reduzido, o que de certa maneira é esperado. No entanto, uma análise realista, nesta matéria, não deve ser efetuada comparando os KPI com a mesma duração de sinal verde, já que, como ficou evidente pelos gráficos analisados, as duas técnicas apresentam melhores desempenhos para diferentes valores de duração do sinal verde. Neste sentido, é importante determinar para que valores uma e outra técnica se comportam melhor.
O desempenho máximo dos cruzamentos sem pré-semáforos não é de imediata determinação, uma vez que aumentando o tempo dos sinais verdes, também se aumenta o fluxo do cruzamento, o tamanho médio das filas de trânsito e o tempo médio de espera por veículo.
Ou seja, não existe um ponto ou um sentido nos vários gráficos, onde se obtenha o máximo de fluxo e o mínimo de tamanho médio das filas e tempos médios de espera, tendo de existir um balanceamento entre perdas/ganhos. Por este motivo, 40, 50 e 60 segundos perfilam-se como durações do sinal verde, onde o cruzamento apresenta o melhor desempenho sem pré- semáforos.
O mesmo não se verifica para os pré-semáforos, pois o fluxo dos cruzamentos mantém- se mais ou menos constante conforme se altera a duração dos sinais verdes. Desta forma, é possível diminuir o tempo de duração do sinal verde e, desta forma, obter valores reduzidos para os tamanhos médios das filas e para os tempos médios de espera. Assim, o desempenho de um cruzamento com pré-semáforos aumenta, conforme se diminui o tempo de sinal verde dos semáforos principais. Contudo, para uma duração de sinal verde de 10 segundos, o cruzamento regista algumas perdas para o tamanho das filas e para o tempo de espera em intensidades de tráfego muito elevadas (Gráfico 14 e Gráfico 18). Por este motivo, 20 ou 30 segundos perfilam- se como os melhores tempos de sinal verde a usar numa implementação de pré-semáforos num cruzamento. Ainda assim, o tempo selecionado para realizar as experiências sobre a localização dos pré-semáforos é de 20 segundos de sinal verde.