INSTITUTO FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO
PÓS-GRADUAÇÃO LATO SENSU EM ENGENHARIA DE INFRAESTRUTURA URBANA
DANIELLY MALAVASI DE SOUSA
ESTUDO DE VIABILIDADE ATRAVÉS DE MICROSSIMULAÇÃO PARA INTERVENÇÃO GEOMÉTRICA NA RODOVIA JOSIL ESPÍNDOLA AGOSTINI NA
CIDADE DE SANTA TERESA-ES
Vitória 2023
DANIELLY MALAVASI DE SOUSA
ESTUDO DE VIABILIDADE ATRAVÉS DE MICROSSIMULAÇÃO PARA INTERVENÇÃO GEOMÉTRICA NA RODOVIA JOSIL ESPÍNDOLA AGOSTINI NA
CIDADE DE SANTA TERESA-ES
Relatório Técnico apresentado ao Curso de Pós- Graduação Lato Sensu em Engenharia de Infraestrutura Urbana do Instituto Federal do Espírito Santo, Campus Vitória, como requisito parcial para obtenção do título de Especialista em Engenharia de Infraestrutura Urbana.
Orientador: Prof. Me. Leivisgton Jansen Silvestre Leitão
Coorientador: Prof. Me. Élvio Antônio Sartório
Vitória 2023
DANIELLY MALAVASI DE SOUSA
ESTUDO DE VIABILIDADE ATRAVÉS DE MICROSSIMULAÇÃO PARA INTERVENÇÃO GEOMÉTRICA NA RODOVIA JOSIL ESPÍNDOLA AGOSTINI
NA CIDADE DE SANTA TERESA-ES
Projeto Multidisciplinar apresentado ao Curso de Pós- Graduação Lato Sensu em Engenharia de Infraestrutura Urbana, como requisito parcial para obtenção do título de Especialista em Engenharia de Infraestrutura Urbana.
Aprovado em 13 de março de 2023
AVALIADORES
Mestre Leivisgton Jansen Silvestre Leitão Instituto Federal do Espírito Santo - Ifes
Orientador
Mestre Elvio Antônio Sartorio Instituto Federal do Espírito Santo - Ifes
Coorientador
RESUMO
A expansão urbana, o crescimento populacional e a falta de planejamento urbano, são fatores que incidem diretamente na mobilidade urbana das cidades, onde o trânsito é diretamente afetado por este fatores e sendo este um problema recorrente, a engenharia de tráfego é de extrema importância neste meio, por possibilitar estudos através de microssimuladores, que conseguem reproduzir o fluxo real das vias, realizar projeções e até mesmo simular cenários futuros para avaliar a viabilidade das intervenções. O presente estudo teve por objetivo analisar a viabilidade técnica de uma intervenção geométrica na Rodovia Josil Espíndola Agostini, cidade de Santa Teresa através da microssimulação feita pelo software Vissim. Foram simulados três cenários, sendo este o cenário atual, o cenário futuro sem qualquer intervenção e um cenário possível com intervenções, e mediante o estudo, concluiu-se que o nível de serviço da via encontra-se instável e não satisfatório, tendo a projeção de agravamento ao longo dos anos e diante da intervenção geométrica da via, adequando o raio de giro, é possível mitigar o problema e melhorar a fluidez do trânsito, evidenciando a viabilidade técnica de intervenção que irá corroborar para maior fluidez do trânsito da cidade.
Palavras-chave: Estudo de tráfego. Microssimulação. Veículos. Software. Vissim.
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 – Localização do Munícipio e seus confrontantes ... 09
Figura 2 – Localização da área de estudo ...10
Figura 3 – Simulação Vissim ...14
Figura 4 – Ponto de congestionamento na simulação ...15
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 – Contagem volumétrica do dia 06/10/2022 ...11
Tabela 2 – Classificação de Nível de serviço ...12
Tabela 3 – Dados simulação cenário atual ...16
Tabela 4 – Dados simulação cenário futuro sem intervenção ... 16
Tabela 5 – Dados simulação cenário possível com intervenção ... 17
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO ... 07
2 METODOLOGIA ... 09
2.1 ÁREA DE ESTUDO ... 09
2.2 COLETA DE DADOS ... 10
2.3 ABORDAGEM DO HCM2010 ... 11
2.4 FERRAMENTAS DE SOFTWARE ... 13
3 RESULTADOS ...14
3.1 CENÁRIO ATUAL ... 15
3.2 CENÁRIO FUTURO SEM INTERVENÇÃO... 16
3.3 CENÁRIO POSSÍVEL COM INTERVENÇÃO... 16
3.4 ANÁLISE DE RESULTADOS... 17
4 CONCLUSÃO ...18
REFERÊNCIAS ... 19
7 1 INTRODUÇÃO
A mobilidade urbana é hoje um dos grandes problemas comuns a muitas cidades do país, e que vem se agravando ao longo do tempo devido a diversos fatores, como o crescimento populacional, a expansão urbana desordenada, o uso de veículos particulares para o deslocamento diário, a falta de conservação das vias e destaca-se ainda a falta de planejamento urbano, sendo que todos estes pontos influenciam diretamente na trafegabilidade das vias.
De acordo com Meyer e Miller (2001) apud Sousa (2012) “ [...] o planejamento dos sistemas de transporte deve funcionar como um catalisador das alternativas que vão propiciar o desenvolvimento sustentável de uma comunidade. ”
Segundo Rodrigues et. al. (2019) apud Donin e Rubio (2020)
A evolução da frota de automóveis (carros e motocicletas) tem aumentado significativamente entre 2008 e 2018. De acordo com esse relatório, o total de automóveis passou de 37,1 milhões para 65,7 milhões, gerando um acréscimo na frota brasileira de 28,6 milhões de automóveis (aproximadamente 77%). Além disso, a taxa de motorização passou de 19,6 automóveis por cada 100 habitantes em 2008 para 29,7 autos/100 hab em 2018.
Mediante ao aumento significativo do número de automóveis em todo o país, associado ao crescimento desordenado das cidades, evidenciou-se, de forma geral, um grande problema de mobilidade urbana, que é a realidade de muitas grandes cidades, onde a existência de enormes engarrafamentos passou a ser uma cena do cotidiano popular.
Cabe ressaltar que, os problemas relacionados ao trânsito não são hoje de exclusividade das grandes cidades. Em cidades menores e mais antigas, além de todos os fatores recorrentes, existe ainda um agravante, sendo este a ocupação territorial concentrada e consolidada, não havendo mais espaços territoriais suficientes para implantação de alternativas simplificadas ao trânsito, tornando-se cada vez mais complexo solucionar problemas de tráfego.
Um estudo de caso que se enquadra exatamente nestes parâmetros, seria a cidade de Santa Teresa, localizada na região serrana do estado do Espírito Santo e berço da colonização Italiana no Brasil em 1874, uma cidade pequena, mas que possui um grande fluxo de veículos, onde o sistema atual não comporta mais a demanda e por conta das caraterísticas regionais, existem complicadores para execuções de soluções simplificadas ao problema, o que acaba criando diversos transtornos a fluidez do tráfego em geral, principalmente em pontos críticos onde há
8 estrangulamento da via ou locais que não possuem raio de giro ideal, gerando recorrentes congestionamentos.
Diante da problemática abordada, torna-se evidente a importância da fluidez do trânsito dentro dos aspectos da mobilidade urbana, sendo este em grandes ou pequenas cidades. Para buscar soluções cada vez mais adequadas e eficientes a realidade de cada ponto específico, é de extrema importância a realização dos estudos de tráfego utilizando-se das ferramentas existentes, como a microssimulação.
Segundo Caleffi et al. (2012) “A microssimulação é uma ferramenta capaz de reproduzir diversos cenários reais de tráfego, e é amplamente usada na elaboração de estudos e desenvolvimento de projetos em engenharia de transportes. ” com isso, através do software de simulação VISSIM versão estudante foi elaborada uma modelagem no local possibilitando uma análise de viabilidade técnica para uma possível intervenção.
Perante o exposto, visando melhorar a trafegabilidade das vias, o objetivo deste estudo é de analisar a viabilidade técnica de uma intervenção na Rodovia Josil Espíndula Agostini, no centro de Santa Teresa, a fim de avaliar se a mesma poderá contribuir para a fluidez do tráfego no local.
9 2 METODOLOGIA
Este capítulo descreve o método que será utilizado para alcançar os objetivos propostos e apresenta a área a ser estudada.
2.1 ÁREA DE ESTUDO
A área de estudo encontra-se no município de Santa Teresa e trata-se da Rodovia Josil Espíndola Agostini (Figura 1). Situada na região serrana do estado, a população estimada do município, segundo o IBGE é de 23.853 habitantes.
A Rodovia em questão se estende ao longo do centro da cidade, conforme visto nas Figuras 1 e 2, mas o trecho a ser estudado compreende um dos pontos mais críticos da via, sendo uma curva com um gabarito de giro não compatível com os veículos de maior porte que trafegam pela via.
Figura 1 - Localização do Município e seus confrontantes
Fonte: Google Maps
10 Figura 2 - Localização da área de estudo
Fonte: Google Maps
Em relação as características físicas da via, a mesma se encontra pavimentada em paralelepípedos, é uma via simples de sentido único com traçado plano que corta o centro comercial da cidade e em seu entorno existem calçadas cujas dimensões são variáveis entre 80cm a 150cm, sendo estreitas em sua grande maioria.
Quanto as características do fluxo, é composto por veículos de passeio em sua maioria, com um fluxo acentuado em finais de semana e feriados por conta do turismo.
O fluxo de veículos pesados representa um quantitativo significativo para via, pois além do turismo, a economia da região é baseada na agricultura, sendo a cidade uma rota de escoamento agrícola de suma importância inclusive para os municípios vizinhos.
2.2 COLETA DE DADOS
O presente estudo buscou coletar o máximo de informações sobre o fluxo veicular no local. Os dados mais relevantes obtidos foram junto a Prefeitura Municipal que realizou uma contagem volumétrica manual através de empresa contratada, em uma via que dá acesso direto ao ponto mais crítico do fluxo no centro da cidade, em um intervalo de 5 dias alternados, por 12 horas, respeitando o manual de procedimentos. Considerando- se o dia mais expressivo da pesquisa para contextualização a Tabela 1 e o Gráfico 1 caracterizam de forma quantitativa e qualitativa o fluxo da via.
11 Tabela 1 – Contagem volumétrica do dia 06/10/2022
Fonte: Prefeitura Municipal de Santa Teresa
Gráfico 1 – Dados volumétrica do dia 06/10/202
Fonte: Prefeitura Municipal de Santa Teresa
Conforme observado no gráfico, as informações corroboram a composição de trânsito definida inicialmente, sendo caracterizada por veículos de passeio em sua grande maioria, mas evidenciando que o número de veículos de grande porte é considerável e deve ter relevância na composição de fluxo.
2.3 ABORDAGEM DO HCM2010
Dentro do estudo de tráfego, possuímos dois conceitos essenciais que são as delimitações de demanda e capacidade, sendo a demanda, a quantidade de veículos que utilizam a via de forma real e a capacidade é o quantitativo que determinada via realmente suporta.
De acordo com HCM (TRB, 1998), a capacidade de determinada rodovia pode ser definida como a quantidade máxima de veículos que passam por determinada seção em período de tempo, sem que se altere significativamente as caraterísticas geométricas da via.
Para avaliar de forma mais precisa a qualidade de operação da via, é utilizado o termo Nível de serviço, que considera diversos fatores para sua classificação, sendo estes, o nível de
12 fluidez do trânsito, a possibilidade de executar manobras e a proximidade entre os veículos.
Segundo o HCM, os níveis de serviço em uma rodovia podem variar de A a F, sendo que o nível A representa a melhor situação, com condições ideais de tráfego e o nível F representa a pior situação com situações de congestionamento. De forma geral, os limites classificados entre A e E, caracterizam um fluxo livre e entre os níveis E e F é onde existem os congestionamentos e falta de fluidez do trânsito.
Tabela 2 – Classificação de Nível de serviço
Fonte: Instituto Federal do Espírito Santo (2022)
2.3.1 Nível de Serviço A
Caracteriza-se pelo escoamento livre do trânsito no qual um condutor geralmente não é afetado pela presença de outros veículos, podendo-se circular com certo conforto físico e psicológico. Dentro deste nível é relativamente simples o regresso a uma situação de normalidade após a ocorrência de um incidente.
2.3.2 Nível de Serviço B
Caracteriza-se escoamento estável, a liberdade de manobra do condutor é apenas ligeiramente restringida e o seu conforto físico e psicológico continua. Os efeitos provocados pela ocorrência de um incidente continuam a ser facilmente absorvidos pela corrente de tráfego.
2.3.3 Nível de Serviço C
Caracteriza-se pelas condições de circulação estáveis, nas quais o espaçamento médio
13 mínimo é de 63m ou aproximadamente 13 carros. A velocidade da corrente já passa a ser menor que a velocidade de fluxo livre. Pequenos incidentes são ainda absorvidos pela corrente de tráfego.
2.3.4 Nível de Serviço D
Caracteriza-se pela situação de instabilidade, na qual as flutuações ou obstruções momentâneas têm um efeito importante e prolongado nas condições de funcionamento, já que a capacidade de absorção pela corrente de tráfego é pequena. O espaçamento médio mínimo é de 45m ou aproximadamente 9 carros, o que impede a maioria das manobras e exige constante atenção do condutor.
2.3.5 Nível de Serviço E
Caracteriza-se pela proximidade da falta de escoamento estável. O volume de serviço deste nível corresponde à capacidade (limite de operação não congestionada). Qualquer distúrbio na corrente, como um veículo mudando de faixa, causa uma onda de choque que se propaga pelo fluxo de tráfego podendo causar longas filas. O conforto físico e psicológico dos condutores é muito fraco, sendo extremamente limitada a sua liberdade de manobra. A densidade máxima observada para esse nível de serviço é de 28 carros de passeio/km/faixa, isto é, os veículos apresentam espaçamento mínimo de 36m (aproximadamente 7 carros).
2.3.6 Nível de Serviço F
Caracteriza-se a condições de escoamento forçado, descreve um colapso no fluxo de veículos, que pode ser causado por incidentes que reduzem temporariamente a capacidade de um ponto da via ou por locais onde ocorrem rotineiramente 8 congestionamentos (trechos em aclive, redução de faixas, etc.). A densidade do fluxo é superior a 28 carros de passeio/km/faixa, ou seja, os veículos apresentam espaçamentos médios inferiores a 36m.
2.4 FERRAMENTAS DE SOFTWARE
A microssimulação é uma ferramenta de extrema relevância que possibilita modelar cenários dentro de softwares para simular as condições reais e avaliar de forma mais precisa as hipóteses levantadas e as intervenções ideias.
O microssimulador escolhido para desempenhar este estudo foi o simulador de tráfego Vissim da PTV Group versão estudante. A escolha foi fundamentada nas funcionalidades deste software e nas possibilidades de estudo que o mesmo trará na etapa de simulação.
14 De acordo com PTV (2015) apud Noronha (2016), o Vissim é:
O programa líder de microssimulação para modelagem multimodal de operações de transporte. O processo de microssimulação do programa é orientado em intervalos de tempo (time step) e baseado no comportamento dos condutores para realizar a modelagem de áreas rurais e urbanas, assim como o tráfego de pedestres. O Vissim faz parte do conjunto de ferramentas Vision Traffic Suite, da PTV, que incluí o Visum, macrossimulador de tráfego, o Viswalk, que simula tráfego de pedestres, o Visum Safety, uma ferramenta para análise de dados de acidentes, Vistro, uma solução tudo em um de análise de tráfego, o Optima, que é uma ferramenta de gerenciamento de tráfego, o Balance, ferramenta para controle adaptativo de tráfego, o 22 Epics, um software para controle adaptativo de um semáforo, o Vistad, programa especializado em coleta e validação de dados de acidentes, o Visum Data Analytics, um programa focado em sistemas de informações geográficas (GIS) para suporte a profissionais de tráfego e o pacote Traffic Data, que contém mapas, plantas e dados históricos e em tempo real de algumas regiões.
3 RESULTADOS
Para o presente estudo, foram modelados 3 cenários diferentes para análise considerando a situação atual em um ponto de estrangulamento da via que gera congestionamentos pela falta de geometria adequada ao raio de giro de veículos pesados, depois a modelagem do cenário futuro das nas mesmas condições atuais considerando um crescimento expressivo da demanda da via em 10 anos e foi realizado ainda um terceiro cenário sendo este uma possibilidade, considerando a intervenção neste ponto específico da via, sendo uma solução paliativa para contribuir com a fluidez do trânsito.
Figura 3 – Simulação Vissim
Fonte: Elaborada pela Autora (2022)
15 Figura 4 – Ponto de congestionamento na simulação
Fonte: Elaborada pela Autora (2022)
Para análise dos dados obtidos são necessárias as identificações dos parâmetros analisados pelo simulador, sendo que os principais e que possuem resultados mais expressivos para análise são:
QLEN – comprimento médio de filas
QLENMAX – comprimento máximo de filas
VEHS – quantidades de veículos
LOS – nível de serviço
VEHDELAY – atraso em segundos
STOPDELAY – atraso devido as paradas
STOPS – paradas
EMISSION – emissões e consumos de combustível 3.1 CENÁRIO ATUAL
Os dados obtidos para o cenário atual são expressos pela Tabela 3.
16 Tabela 3 – Dados simulação cenário atual
Fonte: Elaborada pela Autora (2022)
3.2 CENÁRIO FUTURO SEM INTERVENÇÃO
Os dados obtidos para o cenário futuro sem qualquer tipo de intervenção considerando um crescimento de aproximadamente 10 anos são expressos pela Tabela 4.
Tabela 4 – Dados simulação cenário futuro sem intervenção
Fonte: Elaborada pela Autora (2022)
3.3 CENÁRIO POSSÍVEL COM INTERVENÇÃO
Os dados obtidos para o cenário possível considerando uma intervenção a ser realizada no ponto, onde mais há congestionamento do por conta da falta de raio de giro de veículos pesados, aumentando o raio existente de 9 m para 13 m, são expressos pela Tabela 5.
Tabela 5 – Dados simulação cenário possível com intervenção
Fonte: Elaborada pela Autora (2022)
QLEN QLEN MAX
VEHS (ALL)
PERS (ALL)
LOS (ALL)
LOSVAL (ALL)
VEHDELAY (ALL)
PERSDELAY (ALL)
STOPDELAY (ALL)
STOPS (ALL)
EMISSIONS CO
6,05 20,5 38 38 LOS_D 4 11,47 11,47 9,4 0,6 123,622
6,05 20,5 38 38 LOS_D 4 11,47 11,47 9,4 0,6 123,622
COMP.
MÉDIO FILAS
COMP.
MÁX.
FILAS
NÍVEL DE SERVIÇO
NÍVEL DE SERVIÇO
ATRASO ATRASO POR PARADAS
PARADAS EMISSÃO
CO EMISSÃO
NOX EMISSÃO VOC
6,05 20,5 LOS_D 4 11,47 9,4 0,6 123,622 24,052 28,651
6,05 20,5 LOS_D 4 11,47 9,4 0,6 123,622 24,052 28,651
COMP.
MÉDIO FILAS
COMP.
MÁX.
FILAS
NÍVEL DE SERVIÇO
NÍVEL DE SERVIÇO
ATRASO
ATRASO POR PARADAS
PARADAS EMISSÃO CO
EMISSÃO NOX
EMISSÃO VOC
27,96 61,27 LOS_E 5 58,37 45,14 1,56 44,657 8,689 10,35
27,96 61,27 LOS_E 5 58,37 45,14 1,56 44,657 8,689 10,35
COMP.
MÉDIO FILAS
COMP.
MÁX.
FILAS
NÍVEL DE SERVIÇO
NÍVEL DE
SERVIÇO ATRASO
ATRASO POR
PARADAS PARADAS EMISSÃO CO
EMISSÃO NOX
EMISSÃO VOC
0 0 LOS_A 1 0 0 0 5,44 1,058 1,261
0 0 LOS_A 1 0 0 0 5,44 1,058 1,261
17 3.4 ANÁLISE DE RESULTADOS
Mediante aos resultados obtidos dentre as três simulações, observa-se que o cenário atual é caraterizado por paradas no trânsito e a existência de filas, mesmo que pequenas, mas que dentro do contexto, acabam gerando um transtorno ao fluxo e afetando diretamente o nível de serviço da via, diminuindo sua classificação. No cenário futuro, temos um agravante do problema, onde há o aumento de filas e paradas, proporcional ao aumento de veículos na via, o que acaba gerando uma diminuição ainda maior do nível de serviço do local. No cenário possível considerando uma intervenção para que não haja um ponto de parada de local, considerando um fluxo contínuo, o nível de serviço da via volta a ser satisfatório, ocorrendo uma redução de 100% do número de paradas e filas nesta extensão, considerando a mitigação do problema pontual, zerando assim o número de filas e congestionamentos.
18 4 CONCLUSÃO
Diante da modelagem dos três cenários realizadas no Software VISSIM com as informações obtidas na coleta de dados, conclui-se que o nível de serviço da via encontra-se com uma classificação caracterizada pela instabilidade do fluxo, com obstruções momentâneas, que acabam interferindo nas boas condições de funcionamento da via, comprovando que principalmente no ponto estudado, existe um obstáculo para a fluidez que é o raio de curvatura o qual utilizou-se na construção da via, que impossibilita veículos mais longos de realizar a curva com fluidez, sendo necessária diversas manobras na via que acarretam até mesmo a deterioração de bens públicos como a calçada e demais equipamentos instalados nela, para que seja possível trafegar pelo trajeto, sendo este o único possível para chegar a rodovia que liga o município a outra cidade.
Mediante a confirmação da existência da problemática, que inclusive apresentará uma piora significativa com o decorrer dos anos e o crescimento populacional, e diante dos resultados obtidos evidenciando que através de uma intervenção geométrica na via que aumente seu raio de giro de 9 m para 13 m, é possível mitigar o ponto de estrangulamento e proporcionar fluidez ao público, reduzindo 100% do número de paradas e comprimentos de filas e alterando o nível de serviço da dia de D para A, com isso, conclui-se que é viável do ponto de vista técnico, realizar uma intervenção no local para sanar o transtorno, mesmo que para ampliar seu raio de curvatura, seja necessária a interferência em edificações do entorno.
Por fim, o estudo de tráfego aqui desenvolvido buscou definir subsídios técnicos básicos para tomada de decisão por parte dos órgãos gestores estabelecendo uma proposta de implantação de intervenções, ressaltando a necessidade de estudos complementares para analisar todos os âmbitos da viabilidade de execução.
19 REFERÊNCIAS
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<https://www.gov.br/infraestrutura/pt-br/assuntos/transito/arquivos-
denatran/educacao/publicacoes/manual_vol_v_-2.pdf>. Acesso em: 05/10/2022 CALEFFI, Felipe et al. SIMULAÇÃO DE ALTERNATIVAS OPERACIONAIS DE UM SEGMENTO ESPECIAL DE AUTOESTRADA ATRAVÉS DO SOFTWARE
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<http://redpgv.coppe.ufrj.br/index.php/es/produccion/articulos-cientificos/2012- 1/662-vissim-alternativas-operacionais-auto-estradas-anpet-2012/file>. Acesso em:
26 maio 2022.
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<https://www.gov.br/dnit/pt-br/assuntos/planejamento-e-pesquisa/ipr/coletanea-de- manuais/vigentes/723_manual_estudos_trafego.pdf>. Acesso em: 04 julho 2022.
DEPARTAMENTO NACIONAL DE INFRAESTRUTURA DE TRANSPORTES (DNIT). Manual de projetos de interseções. Rio de Janeiro, 2005, (IPR. Publ., 718) Disponível em:
<https://www.gov.br/dnit/pt-br/assuntos/planejamento-e-pesquisa/ipr/coletanea-de- manuais/vigentes/718_manual_de_projeto_de_intersecoes.pdf>. Acesso em: 26 maio 2022.
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Disponível em: <http://periodicos.ceap.br/index.php/rcmc/article/view/33>. Acesso em: 26 maio 2022.
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&co_autor=40906>. Acesso em: 11 julho 2022.
NORONHA, Henrique Dela Bruna. Estudo Comparativo De Dois
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