Para Cardoso (1999), a teoria clássica dos modelos de transporte tem como base uma representação discreta do espaço contínuo, em que a área a ser modelada é divida em zonas de tráfego e o sistema de transporte é representado através de uma rede de nós e ligações (trechos de via que conectam pontos do sistema viário, representados pelos nós). Neste procedimento clássico as zonas de tráfego são definidas a priori e passam a ser representadas por um único ponto chamado centroide.
Ainda segundo o autor, o conjunto de segmentos da rede viária do sistema de transporte existente é representado pelos seus respectivos custos generalizados (combinação ponderada de atributos como tempo e distância) nos deslocamentos e pela representação das regras de circulação, que permitem definir ligações unidirecionais ou bidirecionais, proibições ou penalidades de conversão. Estes atributos dependem dos modos de transporte utilizados: individual (auto, taxi, perua escolar etc) ou coletivo (ônibus, metrô etc), para percorrer as ligações.
O processo de modelagem, na metodologia clássica, divide-se em quatro etapas distintas, porém interligadas. São elas (CARDOSO, 1999):
1. Geração: na qual as quantidades de viagens produzidas e atraídas em cada zona de tráfego são estimadas;
2. Distribuição: determinação dos intercâmbios de viagens e dos deslocamentos correspondentes;
3. Escolha modal: determinação do modo de transporte através do qual as viagens são realizadas; e
4. Alocação: que representa a etapa da escolha do caminho, por um dado modo, entre os pares de zonas de tráfego.
Já no tocante aos estudos de tráfego, o Manual (DNIT, 2006) coloca que por meio dos estudos de tráfego é possível conhecer o número de veículos que circula por uma via em um determinado período, suas velocidades, suas ações mútuas, os locais onde seus condutores desejam estacioná-los, os locais onde se concentram os acidentes de trânsito etc. Permitem a determinação quantitativa da capacidade das vias e, em consequência, o estabelecimento dos meios construtivos necessários à melhoria da circulação ou das características de seu projeto.
De acordo com o DNIT (2006), os estudos de tráfego se constituem no instrumento de que se serve a Engenharia de Tráfego para atender às suas finalidades, definidas como sendo o planejamento de vias e da circulação do trânsito nas mesmas, com vistas ao seu emprego para transportar pessoas e mercadorias de forma eficiente, econômica e segura. Ainda coloca que algumas expressões empregadas em estudos de tráfego carecem de uma definição uniforme ou precisa de conceito. Com o objetivo de uniformizar a terminologia existente sobre a matéria, são fornecidos alguns conceitos gerais:
Capacidade: número máximo de veículos que poderá passar por um determinado trecho de uma faixa ou pista durante um período de tempo determinado, sob as condições reais predominantes na via e no tráfego.
Densidade: número de veículos por unidade de comprimento da via.
Espaçamento: distância entre dois veículos sucessivos, medida entre pontos de referência comuns.
Fator Horário de Pico – FHP: é o volume da hora de pico do período de tempo considerado, dividido pelo quádruplo do volume do período de quinze minutos da hora de pico com maior fluxo de tráfego.
Intervalo de Tempo (Headway): tempo transcorrido entre a passagem de dois veículos sucessivos por um determinado ponto.
Tempo de Viagem: período de tempo durante o qual o veículo percorre um determinado trecho de via, incluindo os tempos de parada.
Velocidade de Fluxo Livre: velocidade média dos veículos de uma determinada via, quando apresenta volumes baixos de tráfego e não há imposição de restrições quanto às suas velocidades, nem por interação veicular nem por regulamentação do trânsito.
Velocidade Média de Percurso: velocidade em um trecho de uma via, determinada pela razão do comprimento do trecho pelo tempo médio gasto em percorrê-lo, incluindo apenas os tempos em que os veículos estão em movimento.
Velocidade Média no Tempo: média aritmética das velocidades pontuais de todos os veículos que passam por um determinado ponto ou seção da via, durante intervalos de tempo finitos, ainda que sejam muito pequenos.
Velocidade Média de Viagem (Velocidade Média no Espaço): velocidade em um trecho de uma via, determinada pela razão do comprimento do trecho pelo tempo médio gasto em percorrê-lo, incluindo os tempos em que, eventualmente, os veículos estejam parados.
Velocidade de Operação: mais alta velocidade com que o veículo pode percorrer uma dada via atendendo às limitações impostas pelo tráfego sob condições favoráveis de tempo. Não pode exceder a velocidade de projeto.
Volume Horário de Projeto – VHP: fluxo de veículos (número de veículos por hora) que deve ser atendido em condições adequadas de segurança e conforto pelo projeto da via em questão.
Volume Médio Diário – VMD: número médio de veículos que percorre uma seção ou trecho de uma rodovia, por dia, durante certo período de tempo. Quando não se especifica o período considerado, pressupõe-se que se trata de um ano.
Outra questão que precisa ficar clara em um estudo de tráfego é o planejamento urbano. De acordo com Santos (2008), o planejamento urbano é um processo que visa ordenar o uso e a ocupação dos espaços da cidade para o seu desenvolvimento, e aplica-se ao planejamento de
uma cidade abrangendo toda a ação do Estado sobre o urbano e sobre o processo de urbanização. Através dos instrumentos de planejamento urbano implantam-se as diretrizes para o desenvolvimento urbano e para o ordenamento do uso e ocupação do solo da cidade. Um instrumento muito utilizado no planejamento urbano tradicional é o zoneamento.
Por muito tempo, a excessiva espacialização do uso e ocupação do solo urbano, prevista nos zoneamentos, premissa do planejamento físico-territorial clássico aplicado no planejamento das cidades, contribuiu para isolar regiões de acordo com suas atividades. Então áreas residenciais, comerciais e de serviços ficam isoladas. Isso gera um padrão de viagens pendulares, e concentradas em horários de pico (início da manhã e final da tarde), aumentando os custos com transporte (PINTO, 2000) e provocando viagens motorizadas desnecessárias em distâncias muitas vezes longas. Entretanto, há casos em que estas atividades (usos do solo) podem coexistir no espaço urbano, de acordo com a centralidade, a compatibilidade com a infraestrutura existente e os impactos na vizinhança que possam existir (CAMPOS FILHO, 2003) e isso tem sido colocado em prática para desconcentrar determinadas atividades em zonas, sob a rigidez da funcionalidade.
Então, normalmente são utilizados levantamentos em campo para subsidiar um estudo de tráfego que, por sua vez, também subsidia o processo de planejamento urbano. No escopo desses levantamentos em campo possivelmente o método mais utilizado é a contagem de tráfego. As contagens de tráfego são feitas com o objetivo de conhecer-se o número de veículos que passa através de um determinado ponto, durante certo período, podendo-se determinar parâmetros como o VMD, a composição do tráfego etc. Tais dados servem para a avaliação do número de acidentes, classificação de vias e fornecem subsídios para o planejamento rodoviário, projeto geométrico de estradas, estudos de viabilidade e projetos de construção e conservação. Permitem, ainda, aglomerar dados essenciais para a obtenção de séries temporais para análise de diversos elementos, tais como a tendência de crescimento do tráfego e variações de volume.
De acordo com o DNIT (2006), os procedimentos normalmente utilizados na Engenharia de Tráfego para levantamentos de dados de campo são as pesquisas, que podem ser feitas mediante entrevistas ou por observação direta. Nas entrevistas, o processo consiste em obter a informação formulando perguntas orais ou escritas ao usuário, classificando suas
respostas de acordo com certos padrões estabelecidos. Na observação direta, trata-se de registrar os fenômenos de trânsito tal como são sem perturbá-los.
Já a contagem volumétrica consiste em quantificar o volume de veículos que trafega por um determinado trecho da via, durante um determinado intervalo de tempo. Para a realização das contagens, é necessária a implantação de um conjunto de instalações e aparelhos que exerçam distintas funções de captação, transmissão, detecção, processamento e registro dos volumes de fluxo de tráfego. DNIT (2006) também classifica essas contagens, conforme a seguir:
1. Contagens Globais: são aquelas em que é registrado o número de veículos que circulam por um trecho de via, independentemente de seu sentido, grupando-os geralmente pelas suas diversas classes. São empregadas para o cálculo de volumes diários, preparação de mapas de fluxo e determinação de tendências do tráfego.
2. Contagens direcionais: são aquelas em que é registrado o número de veículos por sentido do fluxo e são empregadas, por exemplo, para cálculos de capacidade, determinação de intervalos de sinais, estudos de acidentes e previsão de faixas adicionais em rampas ascendentes.
3. Contagens classificatórias: nessas contagens são registrados os volumes para os vários tipos ou classes de veículos. São empregadas para o dimensionamento estrutural e projeto geométrico de rodovias e interseções, cálculo de capacidade, cálculo de benefícios aos usuários e determinação dos fatores de correção para as contagens mecânicas.
Diante dessas definições, um ponto importante que deve ser ressaltado é que sempre que se fala em Gerenciamento da Mobilidade e, principalmente, quando neste contexto está envolvida a questão da promoção da mobilidade sustentável e particularmente o conceito de pedestrianização, normalmente a primeira pergunta que vem à mente de uma parcela da sociedade é: se vão fechar aquela rua para os pedestres, por onde eu vou passar com meu automóvel? Mesmo enfatizando que a prioridade na circulação deve ser dada para as pessoas e não para os automóveis, parece ser uma boa prática técnica a medição do tráfego atual e futuro na via em questão e o cálculo da capacidade das vias adjacentes para poder prever se a mudança de prioridade de circulação em uma via pode ser absolvida pelas vias adjacentes.
Neste aspecto coloca-se que vias de características geométricas idênticas podem apresentar diferentes capacidades, pois são influenciadas também pela composição do tráfego que as utiliza. Nesses casos a literatura recomenda que para estudos de capacidade é conveniente representar cada tipo de veículo em Unidades de Carro de Passeio – UCP, ou seja, o número equivalente de carros de passeio que exerce os mesmos efeitos na capacidade da rodovia que o veículo referido.
Sobre essa questão, o DNIT (2006) informa que nos estudos alemães, o Manual para a Determinação da Capacidade de Rodovias (Handbuch für die Bemessung von
Strassenverkehrsanlagen – HBS, 2000), contém uma tabela de equivalência de veículos
motorizados, bicicleta e veículos não classificados, em carros de passeio, para aplicação em estudos de capacidade de interseções. Essa tabela é compatível com valores apresentados pelo
Highway Capacity Manual – HCM, edição de 1994. Seus valores estão na Tabela 5.
Tabela 5 – Fator de equivalência em carros de passeio
Fonte: DNIT (2006).
Onde:
VP = veículos de passeio;
CO = caminhões e ônibus;
SR/RE = semirreboques e reboques;
M = motocicletas;
B = bicicletas; e
SI = sem informação.
Esse conceito de UCP é muito útil para calcular a capacidade de uma determinada via. Mas o UCP é apenas um componente deste cálculo. Existem diversos métodos de cálculo de capacidade viária. Contudo, o que é normalmente utilizado é o cálculo de capacidade usando o chamado Fluxo de Saturação. Segundo SILVA (2001), o Fluxo de Saturação (S) representa o número de veículos por hora por faixa que pode passar numa determinada aproximação se o ciclo tem 100% de verde para ela e o fluxo tem demanda máxima, sem interrupção. Ele traduz
a oferta de infraestrutura do grupo de faixas, destinada a escoar a demanda de fluxo existente. Em condições ideais o fluxo de saturação , é considerado como 1.900 UCP/ - (unidades de carro passeio por hora de tempo de verde por faixa). Na prática, porém, diversas condições afetam o valor do fluxo de saturação de um grupo de faixas, que será dado por:
(1)
Onde:
N é o número de faixas da via;
é o fator de ajuste devido à largura das faixas;
é o fator de ajuste devido à percentagem de veículos pesados na corrente de tráfego;
é o fator de ajuste devido ao greide da aproximação;
é o fator de ajuste para a existência de estacionamento na via;
é o fator de ajuste para o bloqueio provocado pelas paradas de ônibus para embarque e/ou desembarque;
é o fator de ajuste devido à área em que se localiza a interseção;
é o fator de ajuste devido às manobras de giro à direita existentes no grupo de faixas; e
é o fator de ajuste para as manobras de giro à esquerda no grupo de faixas.
Então, a seguir será apresentada a forma de cálculo de cada um desses fatores de ajuste do Fluxo de Saturação, de acordo com SILVA (2001).
Fator de ajuste devido à largura das faixas ( ):
Para calcular o deve-se usar a Tabela 6 a seguir. A tabela é calculada em pés e obedece a fórmula abaixo. Se a largura for maior que 16 pés, deve-se usar 2 faixas.
Tabela 6 – Fator de ajuste devido à largura de faixa
Fonte: Silva(2001).
(2)
Fator de ajuste devido à percentagem de veículos pesados na corrente de tráfego (
Para calcular o deve-se usar a Tabela 6 a seguir. A tabela é calculada em pés e obedece a fórmula abaixo. Se a largura for maior que 16 pés, deve-se usar 2 faixas.
Tabela 7 – Fator de ajuste devido à presença de veículos pesados na corrente de tráfego
Fonte: Silva(2001).
Para
Fator de ajuste devido ao greide da aproximação (
Para calcular o deve-se usar a Tabela 8 a seguir. A tabela obedece à fórmula abaixo.
Tabela 8 – Fator de ajuste devido ao greide da aproximação
Fonte: Silva(2001).
(4)
Fator de ajuste para a existência de estacionamento na via ( ):
Para calcular o deve-se usar a Tabela 9 a seguir. Deve-se usar a fórmula a seguir para mais do que 3 faixas e mais do que 40 manobras por hora.
Tabela 9 – Fator de ajuste devido à existência de estacionamento na via
Fonte: Silva(2001).
(5)
Para 0 ≤ ≤ 180; e ≥ 0,05
Fator de ajuste para o bloqueio provocado pelas paradas de ônibus para embarque e/ou desembarque ( ):
Para calcular o deve-se usar a Tabela 10 a seguir. Deve-se usar a fórmula a seguir para mais do que 3 faixas e mais do que 40 paradas de ônibus por hora.
Tabela 10 – Fator de ajuste devido à existência de pontos de parada de ônibus
Fonte: Silva(2001).
(6)
Para 0 ≤ ≤ 250; e ≥ 0,05
Fator de ajuste devido à área em que se localiza a interseção ( ):
Para calcular o deve-se usar a Tabela 11 a seguir.
Tabela 11 – Fator de ajuste devido à localização da interseção
Fonte: Silva(2001).
Fator de ajuste devido às manobras de giro à direita existentes no grupo de faixas ( ):
Tabela 12 – Fator de ajuste devido às manobras de giro à direita
Fonte: Silva(2001).
Onde:
é a proporção de giros à direita no grupo de faixas; é a proporção de giros à direita que usa a proteção;
é o volume de pedestres (peds/h) conflitando com o giro à direita, onde 0 ≤ peds ≤ 1.700, (se peds > 1.700, usar peds = 1.700); e
fgd ≥ 0,05.
Fator de ajuste para as manobras de giro à esquerda no grupo de faixas ( ):
Tabela 13 – Fator de ajuste devido às manobras de giro à esquerda
Fonte: Silva(2001).
Onde:
é a proporção de giros à esquerda no grupo de faixas; e
é o volume da corrente de tráfego oposta, conflitante ao giro à esquerda considerado.
Os casos 2, 5 e 7 da tabela acima, que tratam de giros à esquerda permitidos, são tratados segundo procedimentos especiais que serão descritos a seguir. Nos casos 2 e 5, o fator de ajustamento para a faixa a partir da qual os giros à esquerda são feitos ( ) é determinado através da seguinte equação:
( ) ( ) (
) (7)
Onde:
é o tempo de verde compreendido entre o início do verde e a chegada do primeiro veículo que fará o giro à esquerda (s);
Se faixa compartilhada, giro permitido: e Se faixa exclusiva, giro permitido: .
G é o tempo de verde para a fase permitida (s);
GEC é o número de giros à esquerda no ciclo (vpc); (9)
é a taxa de fluxo ajustada de giros à esquerda (vph); é o tempo perdido por fase (s); e
C é o tamanho do ciclo (s).
é o tempo de verde durante o qual os veículos que fazem conversão à esquerda selecionam brechas no fluxo oposto não saturado;
é o tempo de verde, contado a partir do início do verde, durante o qual a fila do fluxo oposto se dissipa e não é possível a realização de giros à esquerda;
( ) (10)
Sendo que:
0,0
g é o tempo de verde efetivo para o giro à esquerda permitido (s);
é a taxa de fluxo oposto ajustada, por faixa e ciclo em veículo por faixa e por ciclo, calculada como:
(11)
é a taxa de fluxo oposto ajustada, vph; é o número de faixas do tráfego oposto;
( ) (12)
é a taxa de pelotão para o tráfego oposto, baseada no tipo de chegada do tráfego oposto; é o tempo de verde efetivo para o tráfego oposto (s); e
é a proporção de giros à esquerda na faixa compartilhada.
* ( )+ (13)
para é a proporção de giros à esquerda no grupo;
N é o número de faixas no grupo;
é o fator de saturação de giro à esquerda;
Quando uma faixa exclusiva e permitida está envolvida:
é o número de carros de passeio em movimento em frente, equivalentes a cada veículo girando à esquerda. O fator de equivalência deve ser selecionado na Tabela 14.
Tabela 14 – Carros de passeio em frente equivalentes a cada veículo girando à esquerda
Fonte: Silva(2001).
Geralmente indica que veículos só completam o movimento no final do estágio, quando o fluxo oposto é interrompido. Após o cálculo de , pode-se então calcular :
⌈ ⌉ (14)
Quando uma única (ou dupla) faixa de giro à esquerda exclusiva e permitida é envolvida, então , sendo que o valor mínimo prático de
Para o caso 7, que trata de aproximações com somente uma faixa, com aproximações opostas de somente uma faixa, o procedimento para calcular o fator de ajustamento para os giros à esquerda, considerando que as variáveis possuem as mesmas denominações que as apresentadas para o caso anterior, é o seguinte:
( ) ( ) [ ⌈ ⌉] ( ) [ ] (15) Onde: [( ) ] (16) (17) Cálculo de : para 0 (18) Cálculo de : - (19) para 0 Onde: (20)
Cálculo de :
Seleciona-se o valor de da Tabela 14 e calcula-se usando a seguinte equação:
(21)
Onde:
é a proporção de giro à esquerda na aproximação oposta;
é a proporção de veículos em frente e girando à direita na aproximação oposta, calculada como: 1 - ; e
n é o número máximo de veículos no fluxo oposto que chegam durante , calculado como: , n .
Com esses valores calculados, encontra-se então, o valor de .
Ainda, de posse dos valores obtidos nas contagens volumétricas e com o intuito de determinar o tráfego futuro em trechos das vias, há na literatura, algumas metodologias, baseadas principalmente nas séries históricas de movimentação dos trechos em estudo. No Manual de Estudos de Tráfego (DNIT, 2006), é apresentada algumas formas de se realizar essa projeção. Então diante do exposto na próxima seção será apresentada esta metodologia para projeção de tráfego.