SEMAFÓRICO POR TEMPO FIXO PARA INTERSEÇÕES ISOLADAS E REDES PEQUENAS
A.1 – PROCEDIMENTO ADOTADO
A determinação dos tempos de ciclo adotados para o controle por tempo fixo utilizado neste trabalho foi feita utilizando os procedimentos de Webster e do Grau de Saturação. A partir desses valores foram obtidos os correspondentes tempos de verde para cada estágio. No caso da programação dos tempos semafóricos para as interseções das Redes 121 e 131, a partir dos tempos calculados para suas interseções, foi utilizado o programa TRANSYT- 7F para a determinação dos valores das defasagens (offsets) entre as interseções. O procedimento adotado pelo TRANSYT-7F para este fim não será apresentado neste apêndice. Sua completa descrição encontra-se no Manual do Usuário do programa (Mc Trans, 2008).
O cálculo dos tempos semafóricos foi feito para uma interseção isolada em dois cenários. Para cada cenário se teve um volume de veículos nas quatro aproximações, operando em duplo sentido e com movimentos de conversão à direita. Para as interseções isoladas foram utilizados dois estágios semafóricos. O mesmo procedimento de cálculo foi feito para as redes abertas com a única variante na interseção I-2, onde as redes apresentam movimento de conversão à esquerda e, consequentemente, nessa interseção se tem três estágios.
O procedimento adotado segue os limites de tempos de ciclo mínimo e máximo
recomendados pelo Manual de Semáforos (DENATRAN, 1984), que são 30 – 35 e 120
segundos, respectivamente. O referido manual recomenda, também, a adoção de 10 segundos de tempo mínimo de verde efetivo para os estágios veiculares.
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Figura A-1: Procedimento para cálculo dos tempos semafóricos de uma interseção isolada Identificar os sentidos de
fluxo da interseção Identificar a ordem das
aproximações na interseção
Cálculo de verdes efetivos
Cálculo dos tempos de verde
Para os estágios na interseção
Webster Grau de saturação Determinação do tempo perdido total (T)
Cálculo de taxas de ocupação
Cálculo do tempo de ciclo Elaborar o diagrama de estágios para os
movimentos na interseção
Dados de entrada
Cálculo do tempo de entreverdes
Aproximação
Grupo de movimento
Volume de veículos por aproximação e movimento
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Identificar a ordem das aproximações na interseção
Cada aproximação foi identificada por uma letra maiúscula, como segue: a Aproximação A
tem sentido oeste – leste, Aproximação B tem sentido leste – oeste, Aproximação C tem
sentido norte – sul, e Aproximação D tem sentido sul – norte.
Identificar os sentidos de fluxo da interseção
Os sentidos de fluxo, com a consequente análise dos movimentos conflitantes, determinaram os estágios de ciclo na interseção. O projeto tem dois sentidos de fluxo por aproximação, em frente e conversão à direita. No caso das Redes 121 e 131, a interseção I- 2 possui, também, conversão à esquerda para o fluxo proveniente da via principal.
Elaborar o diagrama de estágios para os movimentos na interseção
O diagrama de estágios foi determinado levando em conta o sentido do fluxo de tráfego nas aproximações da interseção. No Estágio I foram habilitados os movimentos das aproximações A e B (movimento em frente e a direita) e proibidos os movimentos das aproximações C e D. O Estágio II habilitou os fluxos nos sentidos das aproximações C e D e impediu o direito de passagem dos fluxos das aproximações A e B. No caso da interseção I-2, foi adotado um terceiro estágio (Estágio III), durante o qual recebem o direito de passagem os movimentos de conversão à esquerda das aproximações A e B, e os demais movimentos dessas aproximações e os das aproximações C e D são proibidos.
Dados de entrada
Os dados de entrada considerados para o cálculo dos tempos semafóricos em cada interseção foram: a geometria da via (número e largura das faixas, largura do canteiro central, posição da linha de retenção), direção e sentido dos movimentos veiculares em todas as aproximações, os grupos de movimentos, o volume de veículos por aproximação e movimento, o valor do fluxo de saturação para cada grupo de movimentos. O fluxo de saturação foi calculado com ajuda do software HCS (Highway Capacity Software), que faz parte do pacote que inclui, também, o TRANSYT -7F.
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Cálculo do tempo de entreverdes
O tempo entreverdes é igual à soma do tempo amarelo mais o vermelho geral. Foi calculado mediante a equação:
em que:
t = tempo de percepção e reação (s); foi adotado o valor de 1s;
V = velocidade na aproximação (m/s); foi adotado 60 km/h para a via principal e 50 km/h para a via secundária;
a = taxa de desaceleração (m/s2); foi adotado o valor de 3 m/s2; w = largura da interseção (m);
L = comprimento do veículo (m); como foram considerados somente carros de passeio, o valor adotado foi de 5,80 m.
Considerando os dados de entrada, o tempo de entreverdes obtido para os Estágios I e III foi de cinco segundos e para o Estágio II foi igual aseis segundos.. Adotou-se para todos os casos um tempo de amarelo de quatro segundos e vermelho geral igual a um segundo para os Estágios I e III e dois segundos para o Estágio II.
Determinação do tempo perdido total (T)
No cálculo foi assumido que o tempo perdido é igual a soma dos tempo de entreverdes dos estágios programados para cada interseção. Assim, para as interseções com somente dois estágios o tempo perdido total foi 11 segundos. Para a interseção I-2, onde se tem os três estágios, o tempo perdido total foi igual a 16 segundos.
Cálculo de taxas de ocupação
Foi calculada uma taxa de ocupação para cada grupo de movimentos servido em cada estagio, e considerado o maior valor entre elas, foi obtido o valor da taxa de ocupação
crítica do estágio (ycrit). A partir das taxas de ocupação críticas foi então calculada a taxa
de ocupação da interseção (Y). Foram usadas as expressões; :
V L w a V t EV 2
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em que:
yi = taxa de ocupação do i-ésimo movimento (ou grupo de movimentos);
qi = volume de tráfego do i-ésimo movimento (ou grupo de movimentos) (veic/h);
si = fluxo de saturação do i-ésimo movimento (ou grupo de movimentos) (veic/h).
ycrit = taxa de ocupação crítica do estágio;
Y = taxa de ocupação da interseção (soma das taxas de ocupação crítica de todos os estágios da interseção).
Cálculo do tempo de ciclo
a) Inicialmente foi calculado o ciclo ótimo de acordo com o procedimento de Webster, mediante a fórmula:
em que:
T = tempo perdido total (s);
Y = taxa de ocupação da interseção; Co = ciclo ótimo (s).
De acordo com o procedimento de Webster, valores de ciclo na condição 0,75 Co < Ciclo
< 1,50 Co produzem atrasos não muito superiores aos que seriam obtidos com o valor do
ciclo ótimo.
b) Posteriormente, foi calculado o valor do tempo de ciclo mínimo, correspondente à obtenção de um valor considerado crítico para o grau de saturação dos movimentos críticos
(Xcrit). nNste procedimento, o Cmin foi calculado mediante a fórmula:
em que:
Xcrit = grau de saturação crítico; T = tempo perdido total (seg);
i i i s q y Y T co 1 5 5 , 1 Y X T X C crit crit * min
ycrit Y157
Y = taxa de ocupação da interseção.
c) O tempo de ciclo adotado foi, então, definido levando em conta os valores de Co (e
respectivo intervalo) e de Cmin. Foi adotado para o tempo de ciclo o maior entre os dois
valores (devidamente arredondados), respeitando-se o valor máximo definido pelo Manual de Semáforos.
No caso da definição do tempo de ciclo para as redes nos diferentes cenários, buscou-se adotar o maior valor de ciclo encontrado para as interseções individuais, sendo que, no caso da interseção I3, como esse valor era muito superior ao valor do ciclo original da interseção, optou-se por manter para ela um valor de ciclo igual a metade do valor do ciclo adotado para a rede.
Cálculo de verdes efetivos
O tempo de verde efetivo foi calculado mediante a fórmula seguinte:
em que:
gefi = tempo de verde efetivo do estágio i (seg); ycrit(i) = taxa de ocupação crítica do estágio i; Y = taxas de ocupação da interseção; C = tempo de ciclo (seg);
T = tempo perdido (seg).
Cálculo dos tempos de verde.
Os tempos de verde de cada estágio foram calculados pela expressão:
em que:
Gi = tempo de verde do estágio i, apresentado pelo grupo focal (s);
C T
Y y g criti i ef ) ( i i ef i g l EV G i 158
li = tempo perdido do estágio i(s); EVi = entreverdes do estágio i (s).
Como foi adotado que em cada estágio o tempo perdido é igual ao tempo de entreverdes, o valor do verde mostrado no grupo focal é igual ao tempo de verde efetivo.
A.2 – DADOS DE ENTRADA
Nas Figura A-2, e no APÊNDICE B são apresentados os dados de entrada para o cálculo dos tempos semafóricos para as interseções estudadas nesta dissertação.
Figura A-2: Diagrama de estágios para cálculo de tempos semafóricos no projeto A.3 – RESULTADOS OBTIDOS
Na Tabela A-1 são apresentados os resultados da aplicação do procedimento adotado para cada um dos cenários estudados.
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Tabela A-1: Resultados de tempos semafóricos obtidos mediante o procedimento adotado
Verde (s) Amarelo (s) Vermelho geral (s) Verde (s) Amarelo (s) Vermelho geral (s) Verde (s) Amarelo (s) Vermelho geral (s) 2 isolada - 55 27 4 1 17 4 2 - - - 4 isolada - 120 72 4 1 37 4 2 - - - I-1 0 80 41 4 1 28 4 2 - - - I-2 72 80 31 4 1 23 4 2 10 4 1 I-3 29 40 16 4 1 13 4 2 - - - duplo I-4 50 80 43 4 1 26 4 2 - - - I-1 0 120 69 4 1 40 4 2 - - - I-2 116 120 57 4 1 37 4 2 10 4 1 I-3 37 60 29 4 1 20 4 2 - - - duplo I-4 81 120 72 4 1 37 4 2 - - - I-1 0 80 41 4 1 28 4 2 - - - I-2 2 80 31 4 1 23 4 2 10 4 1 I-3 25 40 16 4 1 13 4 2 - - - duplo I-4 38 80 43 4 1 26 4 2 - - - I-1 0 120 69 4 1 40 4 2 - - - I-2 113 120 57 4 1 37 4 2 10 4 1 I-3 8 60 29 4 1 20 4 2 - - - duplo I-4 47 120 72 4 1 37 4 2 - - - 12 obs. Ciclo (s) offset (s) Interseção Cenário
Estágio I Estágio II Estágio III
6
8
160