O conceito de homogeneidade do traçado foi definido como forma de prevenir, ao nível do projeto de execução, a adoção quer de mudanças abruptas nas características geométricas de elementos contíguos quer o uso de combinações de elementos que não respeitem as expetativas naturais dos condutores. As normas de traçado nacionais sugerem metodologias de avaliação da homogeneidade do traçado em estradas interurbanas de faixa de rodagem única baseadas no cálculo de diagramas de velocidades que não refletem o comportamento dos condutores em ambiente real. A verificação individualizada das velocidades nos diferentes elementos do traçado pode, em muitos casos, revelar-se excessivamente restritiva e inadequada para assegurar o conforto e a segurança. Desse modo, é essencial dispor de modelos de estimação de velocidades em função das características prevalecentes da estrada e do comportamento dos condutores.
Nessa linha de ação, o presente estudo teve como objetivo principal o desenvolvimento de um modelo de previsão de perfis de velocidades para apoio à avaliação da homogeneidade do traçado, tendo-se dado particular realce às componentes de velocidade operacional e de desaceleração.
Ficou claro que os modelos existentes no panorama nacional, por não se basearem em metodologias de recolha de dados contínuos, tendem a sobrestimar as velocidades efetivamente praticadas pelos condutores, e revelam-se inadequados no que respeita ao seu comportamento, assumindo que a aceleração e a desaceleração ocorre apenas nos alinhamentos retos. Desse modo, tem havido uma progressiva preferência pela utilização de modelos que representem de
uma forma credível o comportamento dos condutores, nomeadamente os baseados em recolha de dados contínuos ou em aplicações de simulação microscópica.
Este trabalho de investigação baseou-se nesses dois tipos de modelos e assenta no desenvolvimento de um novo método de avaliação da homogeneidade do traçado. Este método é potenciado por um modelo de previsão de perfis de velocidades que incide na necessidade de prever o comportamento dos condutores através de metodologias inovadoras de recolha e de tratamento de dados e de calibração de parâmetros comportamentais, aplicados às componentes de velocidade operacional e de desaceleração, com o objetivo de definir traçados que não imponham variações significativas nas características de elementos consecutivos.
Nos pontos seguintes sumariza-se o trabalho desenvolvido e apresentam-se as principais conclusões, as quais sintetizam as conclusões mais específicas referidas em cada capítulo. Capítulo 2
Elencaram-se alguns conceitos e limitações necessários à aplicação das metodologias abordadas nos capítulos subsequentes, nomeadamente os variados conceitos de velocidade e recomendações normativas respeitantes ao traçado em planta, assim como uma breve referência à distinção entre os termos homogeneidade e consistência do traçado.
Capítulo 3
Efetuou-se uma pesquisa bibliográfica sobre os modelos de estimação de velocidades, de aceleração e de desaceleração, aplicados a metodologias de avaliação de homogeneidade do traçado, em estradas interurbanas. Verificou-se que, na maioria dos casos, é assumido que a velocidade em curva se mantém constante e que os valores da aceleração e da desaceleração são baseados em valores uniformes que correspondem, nas normas nacionais, a uma ligeira pressão no acelerador e à quase não aplicação dos travões, nos casos da aceleração e da desaceleração, respetivamente;
Verificou-se que a norma de traçado em vigor propõe um método de avaliação da homogeneidade do traçado muito simplista com base no cálculo de um diagrama de velocidades específicas que apesar de designado como tal é um diagrama misto, utilizando quer uma velocidade específica determinada por critérios de segurança quer uma velocidade do tráfego como representativa da velocidade específica. Propôs-se uma equação que permite determinar a velocidades específica conhecendo apenas o raio da curva circular e um procedimento que permite aplicar uma das limitações impostas ao cálculo do referido diagrama, aplicável quando a extensão dos alinhamentos retos é inferior ao mínimo recomendado, que normalmente resulta em contradições aos pressupostos que servem como elementos básicos à construção desse mesmo diagrama;
A metodologia proposta pela revisão da norma do traçado, apesar de devidamente fundamentada, engloba várias hipóteses de cálculo que sem a ajuda do programa de cálculo automático desenvolvido pelo LNEC resulta num processo moroso e complexo;
Concluiu-se que os restantes métodos se apresentam como medidas alternativas válidas de avaliação de segurança e homogeneidade do traçado em estradas interurbanas.
Capítulo 4
Propôs-se uma nova metodologia de recolha e tratamento de dados para efeitos de modelação do traçado e observação do comportamento do condutor ao longo dos diferentes elementos do traçado, nomeadamente no que respeita à variação da sua velocidade. Esse procedimento implicou: i) a utilização de um veículo instrumentado para a recolha de dados numa estrada interurbana com reduzido volume de tráfego; ii) a construção de uma base de dados a partir das observações efetuadas em ambiente real; iii) a modelação do traçado com recurso ao programa “AutoCAD Civil 3D”; iv) a construção de diagramas de curvatura a partir das características geométricas da estrada; v) a obtenção dos perfis de velocidades individuais associados à curvatura dos trechos de estrada, por sentido de trânsito.
Capítulo 5
Foram desenvolvidas equações de estimação da velocidade operacional em curvas, bem como equações de estimação da desaceleração e da aceleração, utilizando o raio das curvas circulares como variável explicativa. Concluiu-se que a velocidade em curva não assume valores constantes, e uma grande parte da desaceleração e da aceleração ocorre dentro dos limites da curva;
Verificou-se que o modelo de estimação da velocidade, quando comparado com outros modelos, tem tendência a subestimar a velocidade em curva. Contudo, a valor utilizado para desenvolver o modelo resulta da velocidade mínima observada no interior das curvas, contrariamente aos restantes métodos que utilizam valores recolhidos pontualmente, e.g., no ponto médio da curva, o que nem sempre corresponde ao local geométrico onde se verifica a velocidade mínima;
Com base no modelo de estimação da desaceleração, constatou-se que o valor recomendado pelas normas corresponde a uma curva com um raio igual a 108 metros, sendo previsível que para raios inferiores a esse valor, a adoção do valor fixo de 0,8 m/s2 sugerido pelas normas nacionais, não permite desacelerar em conforto, podendo mesmo estar em causa os limites da segurança;
Propôs-se um novo modelo de previsão de perfis de velocidades, tendo por base o modelo de car-following de Gipps. O procedimento de calibração e de validação foi efetuado e testado numa estrada interurbana nas proximidades da cidade de Viseu. Os parâmetros envolvidos foram estimados através de um processo de otimização baseado num algoritmo genético. Os resultados indicam que os parâmetros resultantes da calibração são robustos. Concluiu-se que este modelo microscópico de simulação replica satisfatoriamente o comportamento de vários condutores, o que permite a sua aplicação em outras estradas interurbanas com características semelhantes;
Avaliou-se o potencial da nova metodologia de avaliação da homogeneidade do traçado, aplicada ao modelo de previsão de perfis de velocidades, e os resultados são consistentes com o comportamento de vários condutores.
Capítulo 6
Foram comparados diversos métodos de avaliação da homogeneidade do traçado, aplicados a um traçado fictício que integra trechos de estrada com traçado homogéneo e outros com traçado heterogéneo, utilizando vários modelos de estimação de diagramas de velocidades;
O método de avaliação da homogeneidade do traçado, traduzido pelo indicador Ld, revelou-
se coerente quando comparado com as outras metodologias de avaliação da homogeneidade do traçado. Contudo, a sua aplicação advém de uma metodologia que, na sua génese, é formulada de acordo com dados observados em ambiente real, algo que não se verifica nos restantes métodos. Desse modo, necessita de um maior aprofundamento e deve ser utilizado apenas como complemento das restantes metodologias de avaliação do traçado.
Em síntese, considera-se que o presente estudo representa um contributo para a melhoria da aplicabilidade dos diversos métodos de avaliação da homogeneidade do traçado em estradas interurbanas, quer ao nível dos modelos tradicionais que tendencialmente cairão em desuso por se basearem em pressupostos e procedimentos desatualizados, quer ao nível dos novos modelos baseados em recolha de dados contínuos e de modelos de microssimulação, que acabarão por ter uma influência cada vez maior na análise e dimensionamento de infraestruturas rodoviárias, particularmente no que diz respeito ao conforto e segurança dos condutores em geral.