trabalhos técnicos
O Gerenciamento
Ativo de Tráfego e
suas possibilidades
de aplicação no
Brasil
Haroldo MataEngenheiro Civil, Coordenador da Unidade Regional do Rio Grande do Sul – Agência Nacional de Transportes Terrestres (URRS/ANTT). haroldo.mata@antt.gov.br
Lélio Brito
Engenheiro Civil, PhD, Consultor em Tecnologia de Transportes – Prime Engenharia e Consultoria LTDA leliobrito@gmail.com
Eduardo Bergmann
Engenheiro Civil, Especialista em Regulamentação – Unidade Regional do Rio Grande do Sul – Agência Nacional de Transportes Terrestres (URRS/ANTT) eduardo.bergmann@antt.gov.br
Thiago Vitorello
Engenheiro Civil, MSc, Diretor de Engenharia e Operações – Concessionária da Rodovia Osório-Porto Alegre (Triunfo|CONCEPA) thiago@concepa.com.br
Gerenciamento Ativo de Tráfego (GAT), também conhecido por faixas gerenciadas ou faixas inteligentes, é um sistema que permite a melhoria da fluidez do tráfego com redução dos níveis de congestionamento, permitindo a incorporação do acostamento externo como faixa de rolamento. O GAT, ou Active Traffic Management (ATM), já foi implantado em diversos países, incluindo Alemanha, Reino Unido, Estados Unidos e Holanda. O sistema consiste essencialmente de um conjunto de dispositivos automatizados que criam, com ajuda de intervenção de um centro de controle de operações, um ambiente controlado de velocidade e disponibilidade das faixas em função da ocupação da via. Exemplos como a rodovia britânica M42 sugerem um aumento dos níveis de segurança e redução do tempo de viagem com a implantação do GAT. Entre os benefícios dessa tecnologia, o aumento de capacidade sem incorporação de novas faixas de rolamento é extremamente atrativo e mostra-se com um grande potencial de aplicação no Brasil. Neste artigo, são descritos em maior detalhe o uso dessa ferramenta, os resultados obtidos na experiência britânica, bem como as possibilidades de aplicação de um sistema de GAT no Brasil.
O
ALTERNATIVAS DE MELHORIAS DE
TRÁFEGO
O desenvolvimento econômico dos países está grandemente associado ao desenvolvimento da sua malha rodoviária. Nos dias de hoje, disponibilidade de rotas, tempo de viagem e condições de conforto e segurança são itens essenciais à engenharia de tráfego, que vem crescentemente sendo desafiada com os atuais índices de crescimento de demanda. Notadamente, em países como o Brasil, onde a malha rodoviária ainda carece de um grande aporte de recursos para ampliação do modal rodoviário, os principais investimentos estão voltados às novas rodovias, às duplicações, às ampliações e às restaurações de rodovias existentes.
No entanto, há uma premente necessidade de se atentar às rodovias com alto volume de tráfego, para as quais tais soluções tradicionais podem, muitas vezes, não estar disponíveis, ou mesmo não serem economicamente interessantes.
Há várias alternativas sendo empregadas mundo afora para melhorar o escoamento de rodovias saturadas, aproveitando técnicas alternativas que utilizam o patrimônio rodoviário existente de uma maneira otimizada. Alguns exemplos podem ser citados.
A opção pela unidirecionalidade do fluxo de pistas de sentidos prioritariamente opostos em
horários restritos já é bastante conhecida. Essa opção, normalmente voltada ao trânsito urbano, certamente apresenta benefícios, mas, indiscutivelmente, também acarreta transtornos à mobilidade da região. Para um âmbito rodoviário, a operacionalização é extremamente complicada,
principalmente se o objetivo é o uso contínuo, tornando-se até mesmo inviável.
Já num horizonte menos usual no País, está o uso da restrição de faixas. Há aquelas em que apenas veículos de alta ocupação podem trafegar — usualmente chamadas de Faixas de Veículos de Elevada Ocupação, ou High Occupancy Vehicle Lanes (HOV) —, ou também as chamadas Vias Expressas Locais. Estas últimas representam um arranjo de faixas que disponibilizam, em uma mesma pista, algumas faixas para entrada e saída, e outras cujo acesso é restrito para promover a melhoria de fluidez naquele segmento.
Outro interessante exemplo de melhoria de mobilidade pelo uso de gerenciamento operacional de via é o exemplo do Pedágio de Congestionamento (Congestion
Charge), implantado em Londres, em 2003, ou ainda as Zonas de Baixa Emissão — Low Emission Zones (LEZ) —, operadas desde 2008, que representam a segmentação do tráfego por zonas a partir da atribuição de uma sobretaxação para uso daquelas áreas.
Sob a ótica das rodovias de elevado volume de tráfego, ou autopistas (freeways, motorways, autobahns, etc.), algumas dessas soluções nem sempre estão disponíveis, ou apresentam baixo potencial de sucesso. Nesse contexto, a concepção do Gerenciamento Ativo de Tráfego concatena os tradicionais elementos da engenharia de tráfego — Engenharia, Fiscalização e Educação (EEE), ou Engineering, Enforcement & Education —, que, associados ao fator Motivação — ou quarto “E” (Encouragement) —, formam o sistema que, nos dias de hoje, parece estar mais talhado à solução de vias congestionadas de elevado volume de tráfego rodoviário.
O conceito fundamental utilizado pelo GAT pode ser, sob certo aspecto, comparado ao avanço da velocidade de acesso à internet. Com o uso de
diferentes técnicas de empacotamento dos dados sob a mesma infraestrutura — cabeamento estruturado de telefonia —, foi possível que, nos últimos 20 anos, a capacidade de transmissão de dados fosse aumentada em mais de 100.000 vezes.
De forma semelhante, uma distribuição mais ordenada dos veículos entre as faixas disponíveis, com a velocidade média permitida pela ocupação da via naquele momento, permitirá por si só um aumento de capacidade. Como o fluxo passa num regime mais ordenado, e a velocidade de tráfego é mais baixa (normalmente caindo de 15% a 30% da velocidade máxima), atinge-se um menor distanciamento seguro dos veículos, possibilitando, também, o uso do acostamento como faixa de rolamento. A Figura 1 ilustra o conceito de Gerenciamento Ativo de Tráfego. A partir dos elementos fundamentais da engenharia de tráfego, é possível organizar o fluxo de veículos numa rodovia e, com isso, permitir o uso de acostamento — elementos estes que culminam, portanto, num direto aumento da capacidade da via.
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O CASO DA RODOVIA M42 –
ENTORNO DE BIRMINGHAM
O GAT foi introduzido nas rodovias britânicas como um importante resultado da busca de soluções alternativas. Não só a concepção do sistema teve como alvo a redução nos níveis de congestionamento, mas também visou a uma série de outras melhorias que trariam como benefícios o mesmo resultado, quais sejam: redução no tempo de atendimento aos acidentes, mais rápida desobstrução de pista, aumento da confiabilidade dos tempos de viagem e melhoria nos níveis de segurança das rodovias.
Com o sucesso dos projetos de rodovias controladas — cuja diferença, essencialmente para as ditas rodovias gerenciadas, é o uso do acostamento como faixa de rolamento nestas últimas —, a exemplo da M25, o Governo britânico iniciou, em 2002, os estudos para implantação de uma rodovia inteligente. A rodovia orbital de Londres (M25), com uso do controle de
velocidade variável, chegou a registrar 196.000 veículos em suas apenas quatro faixas de rolamento — uma capacidade expressiva para uma rodovia com esse número de faixas.
A ideia foi de, então, estender o conhecimento do controle de limite de velocidade variável empregado na M25 para embasar o desenvolvimento do projeto de GAT, que viria a ser implantando, em 2005, na rodovia M42, nos arredores de Birmingham, elevando, assim, o conceito de rodovia controlada para rodovia gerenciada.
Com um intenso fluxo de veículos e entorno de uma área conurbada, a M42 atende também um dos aeroportos de maior tráfego da Europa — Birmingham International Airport — e um centro de exibição nacional (NEC) também no entorno. Devido ao elevado custo da terra naquela localidade, associado às dificuldades operacionais de se executar um alargamento de pista, a opção do uso do acostamento como faixa de rolamento
foi a mais atrativa opção. A Figura 2 mostra o regime operacional do GAT nessa rodovia. O projeto foi iniciado em 2002, mas, apenas em dezembro de 2005, iniciou-se o controle da rodovia com implantação do limite de velocidade variável mandatório (LVVM), porém sem o uso do acostamento. Nove meses depois, passou-se a utilizar o acostamento como faixa de rolamento apenas quando o GAT foi ativado, usualmente nas horas de pico, a uma velocidade máxima de 80 km/h (50mph). O uso do acostamento pode ser chamado de “acostamento dinâmico”. Aproximadamente um ano e meio após, com o sucesso do acostamento dinâmico e do GAT, elevou-se a velocidade máxima durante o elevou-seu funcionamento para 96 km/h (60mph). Atenta-se ao fato de que, no Reino Unido, há dois limites de velocidade: 112 km/h (70mph) para veículos classificados como leve e 96 km/h (60mph) para os veículos de carga.
Figura 2 Regime Operacional do Sistema de Gerenciamento Ativo de Tráfego na M42 – Abertura ao tráfego com 3 faixas e limite de velocidade variável em Setembro de 2006.
Figura 3 Infraestrutura instalada para o GAT na M42 em uma situação com o sistema ativo
A Figura 3 ilustra a rodovia M42 com o sistema de GAT ativo. Entre os principais elementos necessários para a implantação do sistema, podem ser citados: pórticos com espaçamento aproximado de 500m, com painéis de mensagem variável e painéis e sinalização da velocidade em força; analisadores de tráfego (MIDAS); circuito fechado de televisão; refúgios para paradas de emergência; etc. Todo o sistema possui um sofisticado centro de controle operacional, que auxilia sistemas computadorizados a fazerem o ligamento e o desligamento do GAT, bem como o controle da velocidade variável em função do nível de ocupação da via.
administração das rodovias naquele país, relatou as melhorias relativas ao impacto ambiental gerado, com observação de uma sensível melhora dos níveis de ruído e poluição. Já em relação aos índices de acidentes com vítimas, houve uma redução de 50%, baseados em dados estatísticos para um período de três anos. Salienta-se que, para o mesmo período, não houve registro de nenhum acidente com vítima fatal ou lesão. A Figura 4 ilustra o cenário de acidentes observados na Inglaterra e na M42, antes e após a implantação do sistema.
No que se refere à capacidade da via, foi observado um aumento médio de 7% a 9% para o GAT ativo com velocidade de 80 km/h e de até 13% com o uso do acostamento dinâmico de 96 km/h, sem qualquer prejuízo à segurança do usuário. Já em relação à redução no tempo de viagem, esta foi de 24% na direção norte da rodovia e 9% na direção sul. O Quadro 1 resume os vários aspectos observados com o novo sistema implantado.
Benefícios observados com o
GAT na M42
Inúmeros foram os benefícios observados em aproximadamente seis anos de operação do GAT na M42. A Highways Agency (HA), agência do Governo britânico responsável pela
Quadro 1 Benefícios observados com o GAT na M42 em função de vários aspectos
Figura 4 Acidentes com vítimas observados nas rodovias britânicas com detalhe da M42
POSSÍVEIS APLICAÇÕES NO
BRASIL
Diante do exposto, verifica-se que pode haver consideráveis ganhos de capacidade em rodovias congestionadas através de
intervenções de natureza operacional, sem necessidade de se recorrer à sua ampliação física, apenas racionalizando e organizando melhor o uso do espaço disponível.
Inúmeras rodovias brasileiras poderiam beneficiar-se dessa nova e importante ferramenta, capaz de melhorar a fluidez e a própria segurança do tráfego; especialmente aquelas próximas dos grandes centros urbanos, sujeitas a importantes variações nos fluxos de veículos, quer sejam ao longo do dia, quer sejam em períodos sazonais ao longo do ano. Dentre elas, podem ser citados o Rodoanel de São Paulo, a via Dutra, a ponte Rio-Niterói, as rodovias Anchieta e Imigrantes, a BR-101 na área da grande Florianópolis, etc.
ASPECTOS AMBIENTAIS ASPECTOS DE SEGURANÇA ASPECTOS OPERACIONAIS
REDUÇÃO DA EMISSÃO DE CO EM 4% REDUÇÃO EM 50% DO ÍNDICE DE ACIDENTES COM VÍTIMAS AUMENTO DE CAPACIDADE MÉDIA DE 7 A 9% COM USO DO ACOSTAMENTO DINÂMICO A 80KM/H
REDUÇÃO DE CO2 EM 4%
SEM REGISTRO DE VÍTIMAS FATAIS NUM PERÍODO DE TRÊS ANOS
AUMENTO ADICIONAL DE 4% COM USO DO ACOSTAMENTO DINÂMICO A 96KM/H
REDUÇÃO DOS ÓXIDOS DE NITROGÊNIO EM 5% SENSAÇÃO DOS MOTORISTAS DE RODOVIA MAIS SEGURA RESPEITO À VELOCIDADE FISCALIZADA EM MÉDIA DE 97% (80 KM/H) E 93% (96KM/H)
REDUÇÃO DO CONSUMO DE COMBUSTÍVEL EM 4% REDUÇÃO NO TEMPO DE VIAGEM DE 22% (SENTIDO NORTE) E 9% (SENTIDO SUL)
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O Caso da BR-290/RS no Trecho entre Osório (km0) e o Pedágio de
Santo Antônio da Patrulha (km20) - Freeway
Um exemplo ainda mais próximo de avançados níveis de congestionamentos sazonais, é o da BR-290, no trecho Freeway, durante os retornos de verão do litoral. São bastante conhecidos dos gaúchos os elevados níveis de congestionamento, que forçam os usuários da via a procurarem soluções alternativas ao seu retorno, devido ao expressivo aumento de duração da viagem até a Capital, Porto Alegre.
Há uma série de características disponíveis na Freeway que sugerem que a implantação de um gerenciamento ativo de tráfego poderá beneficiar expressivamente a redução desses congestionamentos. Assim, já se encontram em fase avançada os estudos para implantação de um segmento piloto na BR-290-Freeway. A Figura 5 ilustra o trecho da BR-290/RS sob concessão da Concessionária da Rodovia Osório-Porto Alegre (Concepa), com detalhe da área proposta para implantação do GAT.
A disponibilidade de acostamentos tanto interno quanto externo e a existência de refúgios ao longo de todo o trecho remetem essa rodovia a um cenário bastante propício a implantação do GAT. Em adição, o segmento já é monitorando por um centro de controle de operações, bem como já dispõe de cabeamento de fibra ótica e CFTV em uma grande parte de sua extensão, facilitando, assim, a instalação das novas tecnologias necessárias e da ampliação da existente.
A implantação do GAT foi proposta para o segmento compreendido entre o km 0 e km 20 da Freeway pelos seguintes motivos: trata-se de trecho com elevadíssimos picos de tráfego num curto espaço de tempo na época de verão, o que não justificaria a construção de uma quarta faixa apenas para atendimento dessa demanda sazonal; o referido segmento, nos horários de retorno para Porto Alegre em época de veraneio, recebe os fluxos da Estrada do Mar, da RS-040 Tramandaí-Osório em pista dupla e da BR 101 Torres-Osório, também em pista dupla; parte do fluxo da Estrada do Mar também ingressa na Freeway através do novo acesso disponibilizado no km 5 da rodovia.
Todas essas correntes de tráfego demandam uma extensão razoável para se acomodarem nas três faixas disponíveis da autoestrada, gerando um fluxo turbilhonado que se estende até a praça de pedágio do km 19. A Figura 6 ilustra o nível de ocupação do segmento em questão para o dia 30 de janeiro de 2011 (domingo).
Dessa forma, esse segmento apresenta as condições ideais para a implantação do Gerenciamento Ativo de Tráfego, por possuir as características que permitem a aplicação integral dos benefícios que essa ferramenta pode proporcionar, a saber: a incorporação física do acostamento durante os horários de pico, proporcionando um total de quatro faixas de rolamento — ampliação em 25% da capacidade teórica de escoamento, além da organização do fluxo de veículos, que pode aumentar a capacidade de escoamento em até 15% em média, além de contribuir para a redução de acidentes.
Figura 5 Trecho da BR-290/RS com detalhe da área proposta para implantação do GAT – km0 ao km20 da rodovia.
Dentre as características notáveis do segmento compreendido entre os km 0 e 20 da freeway que favorece a implantação de um sistema de gerenciamento ativo de tráfego, podem-se notar:
geometria adequada, com curvas de grandes raios, intertangentes longas e relevo plano;
acostamentos externos com 3m de largura e internos com 2m, mais refúgios ao longo da rodovia;
fluxo sazonal, facilitando a implantação de infraestrutura para um projeto-piloto; baixo nível de criticidade durante o inverno; possibilidade de processo gradual; controladores de fluxo;
interatividade com órgãos fiscalizadores; radiovia;
rodovia classe 0, com poucos acessos;
site, blog e Twitter;
fibra ótica instalada com CFTV e PMVs; CCO e call boxes instalados.
A Figura 7(a) evidencia também o maior número de atendimentos nesse segmento. Como discutido anteriormente, o fluxo de entrada da BR-101 em conjunto com a entrada da Estrada do Mar no km1, bem como a entrada alternativa no km5, acaba por tomar alguns vários quilômetros, até que os motoristas se adaptem ao novo fluxo. A Figura 7(b) mostra que grande parte dos acidentes ocorridos concentra-se nas saídas de pista, como colisões traseiras e quedas de motos — muitos são favorecidos pelos congestionamentos registrados.
Trafegam, em média, na Freeway, entre Osório e Porto Alegre, 350.000 veículos por feriado, chegando a 217.000 veículos por final de semana. Nas condições atuais, com três faixas, a ocupação da via tangencia a sua capacidade teórica ao final dos domingos de retorno do litoral (Figura 7c).
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Figura 9 Projeção do funcionamento do GAT em ação
Figura 8 Esquemático da rodovia antes e depois da implantação do GAT na Freeway
O PROJETO-PILOTO PROPOSTO NA FREEWAY
Considerando-se esse cenário, a Concepa vem desenvolvendo, em parceria com a Agência Nacional de Transportes Terrestres, um estudo para implantação de um projeto-piloto do sistema de Gerenciamento Ativo de Tráfego
A primeira etapa do estudo refere-se à infraestrutura necessária, bem como à delimitação da tecnologia a ser desenvolvida. Apesar de parte dessa infraestrutura já estar disponível, há necessidade de uma adequação da quantidade e posicionamento.
Para que se promova um ambiente controlado, é necessário que sejam instalados pórticos a distâncias inferiores a 1km, de maneira a se manter o princípio da “intervisibilidade”. Ao se passar por um pórtico, é necessário
que outro já possa ser avistado. Assim, o espaçamento entre eles é variável, em função das condições geométricas da via. Usualmente, ficam espaçados ao redor de 500m a 800m.
Como demonstrado na Figura 3, esses pórticos permitem a instalação dos placares que indicam a condição de
funcionamento do GAT. Neles, ficam instalados os sensores de fiscalização eletrônica de velocidade, os placares informando a velocidade máxima em força, a disponibilidade das faixas, sobretudo do acostamento, e os Painéis de Mensagem Variável (PMV) que fornecem indicações aos motoristas. A Figura 8 mostra um esquema da rodovia antes e depois da implantação do sistema. A Figura 9 ilustra o sistema em ação, demonstrado as diferentes etapas do seu funcionamento.
(a)
(b)
REFERÊNCIAS
Freeman, Mike & Driver, Neil Taylor (2007). Reaction to Active Traffic Management (ATM). Transport & Travel Research Ltd. Janeiro 2007. UK.
HCG HRG - Highways Consultancy Group/Highways Research Group (2009). ATM Monitoring and Evaluation. Toolkit Report. Setembro 2009. Highways Agency – UK.
HCG HRG - Highways Consultancy Group/Highways Research Group (2009). M42 ATM Monitoring and Evaluation Ramp Metering Evaluation Report. Setembro 2009. Highways Agency – UK.
HCG HRG - Highways Consultancy Group/Highways Research Group (2009). M42 ATM Monitoring and Evaluation 4-Lane Variable Mandatory Speed Limits HSR60 6 Month Operation Report. Agosto 2009. Highways Agency – UK. Highways Agency. Department of Transportation. Interim Advice Note 111/09 (2009). Managed Motorways implementation guidance – Hard shoulder running. Novembro 2009. Highways Agency – UK.
Highways Agency. Department of Transportation. Interim Advice Note 112/08 (2008). Managed Motorway Implementation Guidance. Through Junction Hard Shoulder Running. Junho 2009. Highways Agency – UK. Jones, J.; Knopp, M.; Kay, F.; Doctor, M.; Howard, C.; Laragan, G.; Rosenow, J.; Struve, B.; Thrasher, B. and Young, E. (2010). Freeway Geometric Design for Active Traffic Management in Europe. The International Technology Scanning Program. U.S. Department of Transportation, FHWA, AASHTO & NCHRP. Outubro 2010.
Mott MacDonald & Highways Agency (2009). M42 ATM Monitoring and Evaluation Project Summary Report. Novembro 2009. Highways Agency – UK.
Mouchel Co. (2011). Birmingham Box Managed Motorways Phase 1 & 2. Phase 2 Hard Shoulder Running As-Built Safety Report. 718217/WS02/S03/DOC/026. Fevereiro 2011. UK.
PRINCIPAIS DESAFIOS E CONCLUSÃO
O Gerenciamento Ativo de Tráfego evidencia-se hoje como uma das ferramentas mais completas disponíveis em termos de operação rodoviária. Sua avançada tecnologia, no entanto, requer que as etapas de sua implantação sejam investigadas antecipadamente, em detalhe, para melhores resultados.
As experiências internacionais com o GAT são motivadoras. Com o cenário brasileiro inspirando grande crescimento econômico nos anos em frente, o uso dessa poderosa ferramenta de operação rodoviária é promissor também no Brasil. Seu potencial de oportunizar o uso dos acostamentos com o benefício de gerir uma operação ágil e segura é atrativo.
O GAT pode vir a ser uma importante ferramenta para uso em rodovias congestionadas, especialmente nas proximidades dos grandes centros urbanos do País. Entretanto sua introdução nas rodovias brasileiras deve ser feita de forma cautelosa, tendo em vista as peculiaridades da nossa frota, dos nossos motoristas e da nossa infraestrutura.
Finalmente, a grande interdisciplinaridade do assunto demanda uma liaison entre os diversos órgãos e departamentos envolvidos. A educação dos usuários sobre o sistema e a inovação em termos de legislação serão grandes desafios a serem trabalhados, mas que certamente serão frutíferos para a tecnologia rodoviária nacional.
O estudo, já em estágio avançado de conceituação, necessitará também passar por um embrionamento tecnológico, para desenvolvimento das tecnologias necessárias ainda não disponíveis no Brasil, bem como de estudos aprofundados da operação da via. Para tanto, estão sendo programadas extensas campanhas de coleta de dados durante o verão 2011-2012, com vistas à implantação do projeto-piloto para o verão 2012-2013.
