GERENCIAMENTO DE FAIXAS COMO ESTRATÉGIA PARA ATENDER A DEMANDA SAZONAL DE VERÃO DA BR-290/RS
Felipe Caleffi
Helena Beatriz Bettella Cybis
Laboratório de Sistema de Transportes – LASTRAN Universidade Federal do Rio Grande do Sul – UFRGS
Thiago Vitorello Fábio Hirsch Keli Mallmann Rafael Sacardo
Concessionária da Rodovia Osório – Porto Alegre – Triunfo | CONCEPA
Marisa Tiefensee Eduardo Bergmann
Unidade Regional/RS da Agência Nacional de Transportes Terrestres
RESUMO
Estratégias como o gerenciamento de faixas vêm sendo cada vez mais usadas em rodovias para reduzir os impactos negativos dos congestionamentos. Este artigo tem o objetivo de apresentar estratégias operacionais para atender a demanda sazonal de verão futuras da BR-290/RS, trazendo uma avaliação das condições operacionais da rodovia, e apresentando soluções alternativas como o gerenciamento de faixas para atender as condições de uso futuro da rodovia. Através de modelagem de tráfego, são testadas diferentes estratégias de gerenciamento de faixas, como faixas reversíveis segregadas e faixas com barreiras móveis. A modelagem é realizada para um trecho de 70 km da rodovia. Resultados de simulação apontam um significativo aumento de capacidade com as estratégias testadas. Além do aumento de capacidade, houve também redução dos tempos médios de viagem em cerca de 20 a 30%, bem como um aumento nas velocidades médias.
ABSTRACT
Managed lanes strategies have been increasingly used in highways to reduce the negative impacts of congestion. This paper aims to address the BR-290/RS seasonal demand for future summers, by presenting an assessment of the highway operating conditions, and manage lanes strategies as a solution for the future highway conditions. Through traffic simulation, different manage lanes strategies are modelled, such as segregated reversible lanes and lanes with movable barriers. 70 km of the highway were modelled. Simulation results show a significant increase in capacity with the strategies. Besides the ability to increase capacity, results also indicated a decreased in the average travel times about 20 to 30% and an increase in average speeds.
1. INTRODUÇÃO
O constante aumento no número de veículos nas vias urbanas e rodovias têm acarretado congestionamentos recorrentes. A intensificação deste fenômeno eleva os custos sociais e ambientais associados aos atrasos, à poluição sonora e ambiental.
Diferentes alternativas são propostas para solucionar problemas associados ao crescente aumento do tráfego como ampliação da infraestrutura existente, uso de gerenciamento de tráfego e promoção de modos alternativos de transporte. Cada uma destas estratégias possui custos significativos associados, além de alterar a lógica de utilização e financiamento das viagens particulares para os usuários. Com isso, determinar a estratégia com o melhor custo benefício é essencial (Wolshon e Lambert, 2006).
Investimentos se fazem necessários para atender adequadamente a demanda crescente de viagens. Entretanto, os custos das obras de infraestrutura são normalmente muito altos, nem sempre existe espaço disponível para as necessárias ampliações viárias, e o perfil do fluxo em muitas rodovias apresenta volumes altos em períodos limitados de tempo, condições que
muitas vezes inviabilizam economicamente a construção de novas vias. Por motivos como estes, observa-se uma crescente utilização de um conjunto de estratégias que permitem diminuir a necessidade de intervenções físicas na infraestrutura para atingir resultados eficientes, contando com o apoio de ações operacionais. Essas estratégias são normalmente classificadas como “gerenciamento de faixas”. A técnica agrupa uma família de estratégias destinadas a reduzir os impactos negativos causados pelas altas demandas (Mirshahi et al., 2007).
Este artigo apresenta uma avaliação das condições operacionais da BR-290/RS (conhecida como Freeway) para o atendimento do intenso fluxo sazonal de verão. O artigo apresenta também uma análise de estratégias alternativas para futuro da rodovia, baseado no gerenciamento de faixas. Estas análises são realizadas através de um simulador de microssimulação de tráfego. O trecho da BR-290/RS, foco deste estudo, apresenta características de fluxo bastante particulares, com uma demanda sazonal no período de verão altamente desbalanceada. Os volumes observados na Freeway nos finais de semana de verão excedem em muito a capacidade, e os impactos dos congestionamentos têm uma repercussão econômica e social significativa em todo o estado. A demanda sazonal observada no período de verão é crescente, com volumes de tráfego observados nos período de verão, em particular nos finais de semana, crescendo anualmente. Portanto, é importante identificar medidas que sejam econômica e operacionalmente adequadas a estas características de tráfego.
2. GERENCIAMENTO DE FAIXAS
A expressão “gerenciamento de faixas” pode ter significados diferentes para os interessados na indústria do transporte. Um aspecto frequentemente encontrado em implantações envolvendo o gerenciamento de faixas é o gerenciamento ativo do sistema (Ungemah e Kuhn, 2009). Para Kuhn et al. (2005), o gerenciamento de faixas aumenta a eficiência de uma rodovia agrupando varias ações operacionais e de planejamento. Operações de gerenciamento de faixas podem ser ajustadas a qualquer momento para responder aos objetivos regionais. O gerenciamento de faixas tem por objetivos manter boas condições de fluxo nas infraestruturas designadas, fornecendo serviços controlados para grupos de veículos. Estes grupos podem variar em função do horário do dia, do sentido do tráfego, ou envolver outros fatores seletivos dependendo da capacidade disponível e das necessidades da comunidade. Do mesmo modo, as estratégias implantadas podem ser fixas ou ajustáveis em tempo real, visando atingir uma melhor eficiência nessas faixas especiais e, consequentemente, na infraestrutura como um todo (FHWA, 2011; Kuhn et al., 2005; Ungemah e Kuhn, 2009). Tradicionalmente, a gestão de faixas inclui estratégias fixas e predeterminadas visando melhorar a vazão de veículos usando a infraestrutura existente. Há também o gerenciamento ativo de faixas usando Sistemas de Transporte Inteligente (ITS), que envolve operações automáticas que respondem as mudanças nas condições de tráfego em tempo real. Exemplos de aplicação do gerenciamento de faixas incluem faixas de alta ocupação (HOV), faixas de uso restrito por classes de veículos, faixas pedagiadas (HOT), faixas reversíveis segregadas e faixas em contra fluxo (Kishore, 2011).
O gerenciamento de faixas é uma ferramenta complexa, com características únicas e especialmente desenvolvidas para cada infraestrutura (Kuhn et al., 2005). Nas próximas seções são definidas algumas destas estratégias separadamente. Também serão apresentados
os objetivos e as justificativas para implantação dessas estratégias, assim como seus requisitos de implantação.
2.1. Faixas reversíveis
Operações de reverter o tráfego são consideradas como um dos métodos mais rentáveis para aumentar a capacidade de uma infraestrutura já existente (Wolshon e Lambert, 2004). Faixas reversíveis são faixas que podem ter seu sentido de tráfego alterado temporariamente. Objetiva-se configurar as faixas da rodovia para que a sua capacidade esteja em adequação com a demanda de tráfego (Guebert et al., 2010; Wolshon e Lambert, 2004). A capacidade ociosa no sentido de fluxo menor é empregada para aumentar a capacidade necessária ao sentido de fluxo maior, tornando a via mais eficiente sem a necessidade de construir faixas adicionais (Liu et al., 2011).
As soluções de faixas reversíveis podem ser separadas em duas categorias: (i) faixas existentes que mudam de sentido ao longo do dia - faixas operando no contra fluxo com a utilização de barreira móvel; ou (ii) faixas especiais que podem ser adicionadas àquelas normalmente utilizadas como faixas de rolamento de acordo com a intensidade do fluxo (faixas exclusivas separadas). A maioria das faixas reversíveis serve para mitigar os efeitos de um tráfego desbalanceado durante um dos três cenários: horário de pico, tráfego relacionado a eventos ou evacuação de emergência (Guebert et al., 2010; Kishore, 2011).
Antes de implantar um sistema de faixas reversíveis, é necessário que a infraestrutura responda a determinados critérios, como (Guebert et al., 2010; Wolshon e Lambert, 2006): (i) a velocidade média de segmentos de autoestrada deve baixar pelo menos 25% durante o congestionamento em comparação a velocidade durante o fluxo livre. No caso urbano, quando interseções semaforizadas estiverem supersaturadas. Em todos os casos, a demanda deve ser maior que a capacidade da rodovia ou avenida; (ii) o congestionamento deve ser periódico e previsível; (iii) o congestionamento deve ser unidirecional com uma proporção próxima de 65/35 durante o período de pico; e (iv) manobras para esquerda devem ser limitadas somente em direção ao corredor principal ou a partir do corredor principal.
2.1.1. Contra fluxo e barreiras móveis
As faixas reversíveis em contra fluxo são principalmente empregadas em ambiente urbano, onde as velocidades são mais baixas do que nas autoestradas. Este recurso possibilita aumentar temporariamente a capacidade do sentido congestionado em detrimento do sentido subutilizado. Este método aumenta o fluxo de tráfego mantendo a infraestrutura já existente (Hausknecht et al., 2011).
Ao contrário das faixas reversíveis em contra fluxo, o método que usa a tecnologia da barreira móvel é menos flexível e não permite trocas de sentido rápidas. Essa técnica é normalmente aplicada em situações nas quais fluxos desbalanceados acontecem pela manhã e pela tarde em sentidos opostos, com percentagens de 70% no sentido congestionado e 30% no sentido contrário, replicando o padrão de congestionamentos recorrentes e previsíveis num sentido, e fluxo livre no sentido oposto. A utilização da barreira móvel pode ser empregada como uma alternativa à sinalização dinâmica (Bain, 2001). Esse método evita a coexistência de faixas no contra fluxo e permite velocidades maiores, mas necessita de equipamento especial para movimentar a barreira. Estes equipamentos tem custo elevado e operam a baixas velocidades. Referências indicam que podem operar a velocidades em torno de 16 km/h (Bain, 2001; Bhouri et al., 2012).
2.1.2. Faixas reversíveis expressas ou segregadas
As faixas reversíveis expressas ou segregadas são faixas adicionais às normalmente operadas na via, que podem ser alocadas a um determinado sentido de tráfego em função do congestionamento. Ao contrario dos casos anteriores, não reduzem a capacidade em nenhum dos sentidos do tráfego, apenas agregam capacidade adicional. Elas são geralmente separadas das faixas normais com barreiras de concreto e são situadas no meio das faixas normalmente operadas, para facilitar o uso em ambos os sentidos (Wolshon e Lambert, 2004).
2.2. Faixas com restrição e com uso exclusivo
Faixas com restrição são estratégias de gerenciamento de faixas que limitam a circulação de um grupo de veículos a determinadas faixas. A restrição mais comum é a restrição a veículos pesados (caminhões). Uma grande presença destes veículos na rodovia reduz velocidade, conforto e a conveniência dos veículos mais leves, sendo justificável reduzir a circulação destes veículos. O objetivo é de separá-los do fluxo principal a fim de reduzir conflitos e seu impacto na segurança. As faixas dedicadas ao uso exclusivo, ao contrario das faixas com restrições, objetivam em fornecer faixas adicionais exclusivamente para determinados veículos, geralmente designados por classes. As classes mais comuns para essa estratégias são ônibus e caminhões (Guebert et al., 2010; Kuhn et al., 2005).
2.3. Uso do acostamento
O objetivo principal do uso acostamento é aumentar o desempenho das autoestradas temporariamente, fornecendo capacidade adicional durante um congestionamento ou horários de pico em que as vias estão sobrecarregadas. Esta é uma alternativa à construção de novas rodovias, e com um investimento menor do que o necessário para a ampliação da infraestrutura. A operacionalização é controlada por meio de sinais, dinamicamente variáveis, que informam aos motoristas que a faixa do acostamento está liberada para o tráfego em um determinado segmento (Kuhn et al., 2005).
3. CONDIÇÕES OPERACIONAIS DO TRECHO EM ESTUDO
O trecho em estudo está situado entre os marcos quilométricos 01 e 70, no trecho entre Osório (litoral) – Porto Alegre. Esta autoestrada é operada pela concessionária da Rodovia Osório Porto Alegre S/A - CONCEPA. Neste trecho, a rodovia possui três faixas de rolamento. Os limites de velocidade no trecho são de 110 km/h para veículos leves e 90 km/h para veículos pesados. Contadores automáticos instalados na via, bem como dados de fluxo oriundos das praças de pedágio presentes no trecho permitiram realizar uma caracterização das condições operacionais do trecho em estudo. Estes dados são importantes para a calibração do simular de tráfego responsável pela modelagem de estratégias como a de faixas reversíveis.
O trecho em estudo apresenta características de fluxo bastante particulares, com uma demanda sazonal no período de verão altamente desbalanceada. Os volumes observados nos finais de semana de verão excedem em muito a capacidade. A demanda sazonal observada no período de verão é crescente, com volumes de tráfego observados nos período de verão, em particular nos finais de semana, crescendo anualmente, como ilustra a Figura 1.
A Figura 1 apresenta o histórico do volume mensal da Praça de Santo Antônio da Patrulha (P1), localizada no km 19, sentido Osório – Porto Alegre, de Janeiro de 2007 a Fevereiro de 2015. O gráfico evidencia uma clara tendência de crescimento da demanda nestes anos. Com o objetivo de quantificar esta tendência, foram elaborados modelos através de regressão
linear, para os meses de pico e vale de demanda. Em vermelho, é apresentada a linha de tendência para o volume médio dos meses de verão (Dezembro, Janeiro e Fevereiro). As demais linhas indicam as tendências dos meses de pico (Janeiro) e vale.
Histórico do volume mensal na praça P1 – Sul (2007 a 2015) Figura 1:
As regressões lineares apontam para um crescimento nos picos da demanda registrados no mês de Janeiro, muito maior do que o crescimento do mês de vale. Enquanto os volumes registrados nos meses de Janeiro apresentam crescimento regular, os meses de Dezembro e Fevereiro apresentam grandes variações de volume nos diferentes anos analisados. Os coeficientes das equações indicam uma tendência de aumento anual de demanda em torno de 35 mil veículos mensais no mês de janeiro, 28 mil veículos em média para os três meses de verão, e cerca de 17 mil veículos mensais por ano nos meses de vale.
4. CONCEPÇÃO DE CENÁRIOS FUTUROS DE OPERAÇÃO
Um objetivo importante deste artigo é a concepção e análise de desempenho de cenários de operação da Freeway para atender demandas futuras. Com este objetivo, foram concebidos diversos cenários envolvendo ampliação da rodovia e operação de faixas reversíveis. O desempenho destes cenários foi simulado, através do software VISSIM. Desta forma foram testados: (i) diferentes cenários de demanda (cenário atual e cenários futuros); (ii) diferentes configurações da rodovia (configuração atual, ampliação simples de faixas e alternativas de operação de faixas reversíveis) (iii) diferentes níveis de demanda de uso das faixas reversíveis.
Para a ampliação simples de faixas, foram modeladas a Freeway com 4 e 5 faixas de tráfego. A configuração de layout de 4 faixas por sentido é semelhante à já utilizada na Freeway, na região metropolitana de Porto Alegre, entre os marcos quilométricos 75 a 96. A configuração de 5 faixas por sentido caracteriza a operação de faixas reversíveis através da técnica de barreira móvel – Road Zipper (3 faixas atuais + 2 faixas reversíveis). Para o cenário de faixas reversíveis, foi modelada a inclusão de duas faixas reversíveis segregadas no canteiro central da autoestrada. O cenário atual da Freeway é apresentado na Figura 2, destacando-se o canteiro central, onde as faixas reversíveis poderiam ser implantadas.
Configuração atual da Freeway (Fonte: Triunfo Concepa) Figura 2:
Entre os cenários de demanda, foram modelados o cenário atual da Freeway (com as demandas referentes ao verão de 2014/2015), bem como cenários de demanda futura. Para estes cenários futuros, foram assumidas as taxas de crescimento anual para o período sazonal do verão, em que a Freeway recebe os maiores volumes durante o ano. Esta taxa de crescimento foi estimada em 12% ao ano.
De acordo com (FHWA, 2011; Georgia Department of Transportation, 2010; Guebert et al., 2010), para freeways com configuração semelhante a BR-290/RS (3 faixas de tráfego e projeção para 2 faixas reversíveis), a demanda de tráfego observada em faixas reversíveis expressas são de 15 a 20% do tráfego total. Isso significa que as 3 faixas de tráfego normais da rodovia recebem um volume de tráfego 15 a 20% menor. Considerando a falta de referências brasileiras sobre demanda em faixas reversíveis, adotou-se neste trabalho referências da literatura. Para os cenários testados no modelo de simulação, foram admitidos três níveis de demanda nas faixas reversíveis segregadas: 15%, 20% e 25% do volume total da rodovia trafegando nas faixas reversíveis.
Um elemento crítico para o bom desempenho de faixas reversíveis envolve a configuração do inicio e termino destas estruturas. É importante que os ganhos de fluidez do tráfego não sejam prejudicados por conflitos mal resolvidos nos locais de entrada e saída destas estruturas. A configuração empregada na modelagem das faixas reversíveis têm as faixas segregadas operando em todo o trecho em estudo (km 01 a 70), sem entradas e saídas intermediárias, para evitar perturbações no tráfego da via principal. Apenas na praça de pedágio presente no trecho, no sentido Porto Alegre – Osório, os veículos reingressam na via principal. Ao final da praça, há novamente a segregação do tráfego. Para o sentido oposto, os veículos não pagam pedágio, e consequentemente, não há necessidade de paradas. Assim, o tráfego flui normalmente.
5. ANÁLISE DOS RESULTADOS DOS CENÁRIOS MODELADOS
A análise do desempenho dos cenários descritos no capitulo anterior foi realizada através de modelos de microssimulação de tráfego. A microssimulação é uma ferramenta capaz de reproduzir diversos cenários reais de tráfego, e é amplamente utilizada na elaboração de estudos e desenvolvimento de projetos em engenharia de transportes (Park e Qi, 2006). O software de simulação VISSIM foi selecionado para análise (PTV, 2014). O processo de calibração do VISSIM para o trecho em estudo é descrito em (Caleffi et al., 2016).
As simulações foram desenvolvidas para um período de 8 horas, correspondente ao período mais crítico do dia. A Figura 3 apresenta o perfil de demanda de entrada dos veículos no trecho em estudo, oriundas da praça de pedágio do km 19. Esta demanda representa um dia
típico de verão, em que a Freeway recebe elevados volumes de tráfego. Este perfil foi criado para ambos os sentidos, uma vez que as demandas, principalmente durante períodos de alto fluxo, são semelhantes nos dois sentidos.
Perfil de demanda de entrada na Freeway Figura 3:
O Sentido (Litoral – Porto Alegre) recebe esta demanda nos domingos, enquanto o Sentido (Porto Alegre – Litoral) recebe estas demandas nas sextas-feiras e nos sábados. Portanto, estes perfis de demanda de entrada são equivalentes ao período mais carregado de cada sentido. É importante ressaltar que estes perfis de demanda foram construídos a partir de coletas de fluxo realizadas em campo, através de laços indutivos e contagens realizadas em praças de pedágio. Quando as faixas reversíveis estão em operação, admitiu-se que os veículos que trafegam por ela possuem um perfil de velocidade semelhante ao dos veículos que trafegam na faixa central e esquerda da Freeway. Uma restrição para veículos pesados nestas faixas reversíveis também foi admitida. Para os cenários de demanda futura, foram consideradas as taxas de crescimento anual de demanda para o período sazonal do verão, em que a Freeway recebe os maiores volumes durante o ano. A taxa de crescimento anual utilizada para modelagem foi de 12%. Foram modelados 3 cenários futuros: 1, 5 e 10 anos. Para os cenários futuros, foi modelada apenas a demanda de 20% nas faixas reversíveis. Cada cenário foi simulado com três diferentes sementes. Estas sementes permitem replicar a natureza estocástica de um fluxo de tráfego e suas variações temporais, alterando o padrão de chegadas de veículos (PTV, 2014). 5.1. Modelagem das faixas reversíveis segregadas
A Tabela 1 apresenta os tempos de viagem e as velocidades médias para os três cenários de demanda simulados, com 15%, 20% e 25% da demanda total da Freeway trafegando nas faixas reversíveis.
Tabela 1: Tempos de viagem médios e das velocidades médias para as faixas reversíveis
Cenário Atual
Faixas Reversíveis
Via Principal 2 Faixas Segregadas
Sentido 3 Faixas 15% 20% 25% 15% 20% 25% Tempo [min] POA- Litoral 70 66 64 62 52 53 54 Litoral-POA 68 62 60 58 43 44 45 Velocidade [km/h] POA- Litoral 60 64 66 68 81 79 78 Litoral-POA 62 68 70 72 98 95 93
É possível notar uma significativa diferença nos tempos de viagem quando as faixas reversíveis estão em operação. O tempo de viagem das faixas reversíveis se mostrou sempre inferior ao tempo de viagem da corrente principal de tráfego, e ambas possuem tempos menores do que com o cenário sem nenhuma estratégia. Esses tempos de viagem menores se devem ao fato de que com a estratégia, a Freeway passa a ter 5 faixas de tráfego, aumentando a capacidade e permitindo trafegar em maior velocidade. Uma vez que as faixas reversíveis são expressas e recebem os veículos com as maiores médias de velocidade (veículos que atualmente trafegam nas faixas esquerda e central), é esperado que estas faixas tenham as menores médias do trecho. A Tabela 2 apresenta uma síntese dos tempos de viagem médios e das velocidades médias para os cenários futuros, comparando com o cenário atual (Sem Faixa Reversível) e com o Ano Base (demanda atual com faixas reversíveis). Importante ressaltar que para os cenários futuros, foi modelada apenas a demanda de 20% nas faixas reversíveis.
Tabela 2: Síntese dos tempos de viagem médios e das velocidades médias
Tempo [min] Velocidade [km/h] Período Principal Reversível Principal Reversível
POA- Litoral Sem Reversível 70 - 60 - Ano Base 64 53 66 79 1 ano 64 53 66 79 5 anos 65 53 65 79 10 anos 66 53 64 79 Litoral-POA Sem Reversível 68 - 62 - Ano Base 60 44 70 95 1 ano 60 44 70 95 5 anos 64 48 66 88 10 anos 67 58 63 72
Para o Sentido (Litoral – Porto Alegre), é possível notar um aumento nos tempos de viagem à medida que a demanda aumenta nos cenários futuros. Nota-se também que para o cenário futuro do 10º ano, os tempos de viagem se aproximam dos tempos do cenário atual sem a faixa reversível. Portanto, com a adição das faixas reversíveis, este sentido tem capacidade para receber um adicional de demanda (cenários futuros), mantendo os tempos de viagem em patamares menores do que os praticados atualmente com 3 faixas de tráfego. Ainda, os tempos de viagem das faixas segregadas para cenários futuros se mantêm em média 15 a 20 minutos menores. Para o Sentido (Porto Alegre – Litoral), os cenários de demanda futura não possuem grandes diferenças nos tempos de viagem. Isso ocorre devido ao fato de que com a adição das faixas reversíveis, a Freeway continua operando abaixo da nova capacidade para estes cenários.
Como a Freeway possui capacidade semelhante para ambos os sentidos, estas diferenças no crescimento dos tempos de viagem entre os sentidos pode parecer contra intuitivo. Porém, na praça de pedágio do km 19 – Sentido Litoral-Porto Alegre, o pedágio não requer parada dos veículos, e com isso eles trafegam com velocidades elevadas nesta Praça. Como o trecho da Praça possui um aumento e posterior redução do número de faixas, o final desta Praça caracteriza-se com um gargalo. Com o aumento da demanda, este gargalo sofre impactos maiores, gerando congestionamentos que, consequentemente, aumentam os tempos de viagem à medida que a demanda cresce nos cenários futuros.
Como a Freeway possui capacidade semelhante para ambos os sentidos, estas diferenças no crescimento dos tempos de viagem entre os sentidos pode parecer contra intuitivo. Porém, na praça de pedágio do km 19 – Sentido (Litoral – Porto Alegre), o pedágio não requer parada dos veículos, e com isso eles trafegam com velocidades elevadas nesta Praça. Como o trecho da Praça possui um aumento e posterior redução do número de faixas, o final desta Praça caracteriza-se com um gargalo. Com o aumento da demanda, este gargalo sofre impactos maiores, gerando congestionamentos que, consequentemente, aumentam os tempos de viagem à medida que a demanda cresce nos cenários futuros.
5.2. Modelagem com 4 faixas por sentido
Outro cenário de modelagem testado foi o da operação de 4 faixas por sentido, admitindo que existe apenas uma barreira central separando os sentidos. Este layout já é utilizado na região metropolitana de Porto Alegre. A Tabela 3 apresenta uma síntese dos tempos de viagem médios e das velocidades médias para esta modelagem.
Tabela 3: Síntese dos tempos de viagem médios e das velocidades médias
POA- Litoral Litoral-POA
Período Tempo [min] Velocidade [km/h] Tempo [min] Velocidade [km/h] Atual (3 faixas) 70 60 68 62
Ano Base (4 Faixas) 63 67 57 74
1 ano (4 Faixas) 63 67 58 72
5 anos (4 Faixas) 63 67 59 71
10 anos (4 Faixas) 64 66 59 71
Este cenário apresenta uma redução significativa nos tempos de viagem quando as 4 faixas estão em operação. Esta capacidade adicional de uma faixa também permite que os veículos trafeguem com maior liberdade, reduzindo os congestionamentos. Este efeito acontece também para os cenários de demanda futura, onde é possível perceber que os tempos de viagem permanecem nos mesmos patamares para o Sentido (Porto Alegre – Litoral), enquanto que para o Sentido (Litoral – Porto Alegre) os tempos aumentam cerca de 3 minutos em média para os cenários futuros de 5 e 10 anos.
5.3. Modelagem com 5 faixas por sentido (Road Zipper)
Nesta configuração, foram testados no modelo o layout em que a Freeway opera com 5 faixas de tráfego sem nenhuma segregação (3 faixas atuais + 2 faixas reversíveis). A Tabela 4 apresenta uma síntese dos tempos de viagem médios e das velocidades médias para o layout
Road Zipper.
Se comparado com a estratégia de faixas reversíveis segregadas, o Road Zipper apresenta tempos de viagem ligeiramente maiores do que nas faixas segregadas. Porém, com o Road
Zipper há um ganho nos tempos de viagem totais da corrente principal de tráfego. Outro
ponto a destacar é que o Road Zipper elimina as barreiras que segregariam o tráfego da faixa reversível com a corrente principal, reduzindo potenciais conflitos físicos. Este cenário apresenta uma redução significativa nos tempos de viagem quando as 5 faixas estão em operação. Esta capacidade adicional de duas faixas permite que os veículos trafeguem com maior liberdade, eliminando os congestionamentos. Este efeito acontece também para os cenários de demanda futura, onde é possível perceber que os tempos de viagem permanecem
nos mesmos patamares para o Sentido (Porto Alegre – Litoral), enquanto que para o Sentido (Litoral – Porto Alegre) os tempos aumentam cerca de 3 minutos em média para os cenários futuros de 5 e 10 anos.
Tabela 4: Síntese dos tempos de viagem médios e das velocidades médias (Road Zipper)
POA- Litoral Litoral-POA
Período Tempo [min] Velocidade [km/h] Tempo [min] Velocidade [km/h] Atual (3 faixas) 70 60 68 62
Ano Base (5 faixas) 52 81 54 78
1 ano (5 faixas) 52 81 54 78
5 anos (5 faixas) 52 81 53 79
10 anos (5 faixas) 52 81 53 79
5.4. Caracterização das capacidades futuras da Freeway
Uma avaliação das capacidades futuras da Freeway foi realizada, uma vez que estes novos layouts de operação consideram a adição de faixas de rolamento no atual cenário de operação. Esta avaliação foi realizada no km 19 (Sentido Osório – Porto Alegre), no trecho que antecede a praça de pedágio. Neste trecho existem laços indutivos no pavimento que permitiram a comparação com os dados modelados. As Figuras 4, 5 e 6 apresentam as novas capacidades da Freeway para os layouts modelados. Para fins desta avaliação, a capacidade do cenário corresponde ao percentil 99,5% dos volumes registrados.
Capacidade para o Cenário Atual x Faixas Reversíveis Segregadas Figura 4:
Capacidade para o Cenário Atual x 4 Faixas por Sentido Figura 5:
Através da análise do uso temporário do acostamento para uma parte do trecho em estudo, apresentado em (Caleffi et al., 2015), foi possível determinar que com o acostamento operando como faixa de tráfego, a capacidade da Freeway aumentou para 6000 veic/hora. Na modelagem de 4 faixas realizada, a capacidade, como apresenta a Figura 5, foi de 6100 veic/hora. Esta diferença existe porque os veículos trafegando no acostamento tinham limite de velocidade de 70 km/h. Já na modelagem realizada, esta restrição não acontece, pois as 4 faixas são faixas normais de tráfego, e esta modelagem não leva em consideração o acostamento.
Capacidade para o Cenário Atual x 5 Faixas por Sentido (Road Zipper) Figura 6:
Como esperado, o layout com 5 faixas possuem capacidades semelhantes, porém não iguais. Enquanto a capacidade para o layout com faixas reversíveis segregadas é de 7700 veic/h, a capacidade para as 5 faixas no cenário Road Zipper é ligeiramente mais elevada, com 7900 veic/h. Esta diferença ocorre porque no layout Road Zipper os veículos possuem maior liberdade, não havendo segregação de faixas e, com isso, permitindo uma maior distribuição dos veículos entre as faixas de tráfego.
6. CONSIDERAÇÕES FINAIS
Este artigo teve como objetivo o estudo de alternativas para atender à demanda sazonal de verão futura na Freeway, apresentando uma avaliação das condições operacionais da rodovia, e trazendo soluções alternativas para atender as condições de uso futuro da Freeway. Através de modelagem de tráfego foram testados diferentes cenários de simulação. Os cenários modelados incluíram (i) configuração da rodovia com 2 faixas reversíveis segregadas da corrente de tráfego principal (ii) 2 faixas reversíveis moduladas com barreiras móveis (Road
Zipper) (iii) ampliação do trecho para 4 faixas por sentido, semelhante ao layout atual da
região metropolitana de Porto Alegre. Simulações foram realizadas para cenários de demanda compatíveis com os perfis atuais e cenários de demanda futuros.
Todos os cenários modelados apresentaram significativo aumento de capacidade. Além do aumento de capacidade, um elemento importante mensurado nas simulações foi a redução nos tempos de viagem. Os cenários modelados apresentaram uma redução nos tempos médios por veículo de 20 a 30%, o que equivale a uma redução nos tempos de viagem de 14 a 23 minutos por veículo. As análises de redução dos tempos de viagem foram realizadas como base na demanda atual da rodovia. A demanda testada no cenário atual é equivalente à demanda dos horários de pico do verão, e para estes testes foi de cerca de 35 mil veículos num período de 8 horas. Levando em consideração esta demanda simulada, a economia de tempo total chegou a 19 mil e 600 “veículos x hora” no cenário com Road Zipper.
A concepção dos cenários operacionais testados foi baseada em práticas adotadas em rodovias em diversos países do mundo. Faixas expressas reversíveis, assim como faixas reversíveis moduladas por barreiras móveis têm sido crescentemente empregadas em função da restrição de recursos para ampliação de infraestrutura. A operação destas estruturas exige um maior esforço e qualificação da operação, mas se constituem em alternativas que certamente merecem ser consideradas no planejamento futuro desta e de outras rodovias no Brasil.
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