CAPÍTULO 09 ESTUDOS DE CAPACIDADE

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CAPÍTULO 09

ESTUDOS DE CAPACIDADE

9.1 INTRODUÇÃO

MANUAIS NORTE-AMERICANOS DE CAPACIDADE

• 1950 Olav Koch Normann • 1965 Olav Koch Normann

• 1985 Comité de Capacidade Viária - Transportation Research Board

Os Estudos de Capacidade do presente curso seguirão a metodologia apresentada no Manual de Capacidade elaborado em 1985, com as modificações introduzidas em 1992/94.

CAPACIDADE

Capacidade é definida como a taxa horária máxima na qual se pode esperar que veículos ou pessoas atravessem um trecho uniforme de uma faixa ou de uma rodovia, sob determinadas condições, durante um período de tempo. Refere-se, portanto, ao fluxo e não ao volume de tráfego.

Esse período de tempo

utilizado na maioria dos estudos de capacidade é de 15 minutos, o qual é considerado como o menor intervalo em que pode existir o fluxo estável.

condições da rodovia:

referem-se às características geométricas da estrada.

condições do tráfego:

referem-se às características da corrente de tráfego que se utiliza da instalação

condições de controle:

referem-se aos tipos e projetos específicos dos dispositivos de controle e regulamentação de tráfego vigentes em uma dada rodovia.

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O conceito de Nível de Serviço é definido como uma medida qualitativa que descreve as condições operacionais dentro de uma corrente de tráfego e a sua percepção pelos usuários - motoristas e passageiros.

Existem 6 níveis de serviços classificados de A a F, sendo o melhor o NS A e o pior o NS F. - - - Nível de Serviço A fluxo livre

a presença de outros usuários é indiferente

liberdade para escolha da velocidade o nível de conforto e bem estar é excelente - - - - - Nível de Serviço D fluxo estável, porém denso

restrições na escolha da velocidade restrições nas manobras de mudança de faixa

o nível de conforto e bem estar é baixo pequenos acréscimos ou perturbações na corrente acarretam problemas operacionais no tráfego - - - - Nível de Serviço B fluxo de trânsito estável

a presença de outros usuários começa a ser sensível

liberdade para escolha de velocidade diminui a liberdade para mudança de faixas

o nivel de conforto e bem estar é bom, porém a proximidade de outros veículos influencia o comportamento dos motoristas - - - - - Nível de Serviço E

representa a operação da via na sua Capacidade ou próxima a ela

a velocidade é reduzida porém relativamente uniforme

as manobras para mudança de faixa são extremamente difíceis e necessitam ser forçadas

o estado de frustação do usuário é elevado

a operação neste nível é instável por que pequenos acréscimos ou perturbações na corrente de tráfego irão acarretar colapsos (congestionamento)

- - - - - Nível de Serviço C fluxo de trânsito estável

a presença de outros usuários é ponderável

a escolha da velocidade é afetada pela presença de outros veículos

as manobras de mudança de faixa precisam ser feitas com mais cautela o nível de conforto e bem estar cai sensivelmente - - - - Nível de Serviço F

o fluxo de tráfego é forçado ou congestionado, ocorrendo sempre que o volume de tráfego que chega em um ponto é superior ao volume que consegue ultrapassá-lo

a operação é caracterizada por ondas anda-pára-anda e é extremamente instável

os veículos podem andar algumas dezenas de metros a velocidades razoáveis e a seguir parar

o Nível de Serviço F é utilizado para descrever as operações dentro de filas, assim como no ponto de colapso

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O volume é o número total de veículos que passa por um certo ponto ou trecho de uma faixa ou de uma rodovia durante um intervalo de tempo. Ele pode ser anual, diário , sub-horário.

A Taxa de Fluxo é a taxa horária equivalente na qual veículos passam por um ponto ou trecho de uma faixa ou rodovia, durante um intervalo de tempo menor que uma hora, geralmente 15 minutos.

VELOCIDADE

É definida como uma taxa de movimento, expressa em distância por unidade de tempo.

Velocidade Media de Percurso

É chamada também de "velocidade média do espaço" na literatura específica.

Ela é a medida da corrente de tráfego baseada na velocidade de marcha dos veículos atravesssando um trecho de rodovia de extensão conhecida.

Ela é definida como a extensão do trecho dividido pelo tempo de deslocamento médio consumido pelos veículos para atravessar este trecho.

O tempo de deslocamento inclui somente o tempo que os veículos gastam em movimento e não inclui paradas por retenção.

Velocidade Média de Viagem

Esta tembém é uma medida da corrente de tráfego baseada nas observações do tempo de viagem sobre uma extensão conhecida da rodovia.

Ela é definida como a extensão do trecho dividido pelo tempo médio de viagem gasto pelos veículos atravessando o trecho, incluindo todos os tempos parados por retenções. Ela é também uma "velocidade média do espaço"

Velocidade Média do Tempo

Esta é a média aritmética das velocidades dos veículos observados passando em um ponto da rodovia, e é também denominada como "velocidade média no ponto".

As velocidades individuais são registradas em um ponto e a seguir calculada sua média aritmética.

Observação

Como já vimos anteriormente, para os propósitos do Highway Capacity Manual (HCM-85/94), a medida de velocidade empregada é a velocidade média de viagem.

DENSIDADE

É definida como o número de veículos que ocupa uma certa extensão de uma faixa ou de uma rodovia, transformado em média em relação ao tempo comumente expressa em veículos /milha

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A diferença entre volume e taxa de fluxo é muito importante, uma vez que o primeiro indica a quantidade real de veículos que foram observados ou previstos em um ponto qualquer durante um certo intervalo de tempo; o segundo, por sua vez, embora represente o número de veículos que passam por um ponto durante um intervalo de tempo menor que uma hora, é expresso por um valor horário equivalente.

Toda vez que indicarmos o volume de tráfego de uma rodovia, é necessário indicar a referência do tempo. Assim, por exemplo, volume de um dia , volume de um ano, volume de 15 minutos entre os horários tais.

Podemos, numa contagem de 15 minutos registrar, por exemplo, a quantidade de 1.000 veículos.

Esses 1.000 veículos representam o Volume de 15 minutos da rodovia.

Quanto à Taxa de Fluxo, como ela representa o volume horário, se a contagem é só de 15 minutos, teremos que transformar esse valor em um valor equivalente de uma hora, ou seja, 4.000 veículos, já que a hora tem 4 intervalos de 15 minutos.

Ver maiores detalhes no Capítulo 2.

FATOR DE HORA PICO

Enquanto as projeções do volume de tráfego para um planejamento a longo prazo são frequentemente expressas em unidade de VDMA (veículos por dia), que logo a seguir é reduzido para volume horário, a análise do nível de serviço é baseada em taxas de fluxo de pico que ocorrem dentro da hora de pico.

O que normalmente se faz é dividir a hora de pico em 4 intervalos de 15 minutos e fazer a contagem de veículos anotando-se o volume separadamente para cada intervalo.Toma-se o maior volume registrado, multiplicando-o por 4, ou seja, fazendo: 4 x V15

Esse produto normalmente é maior que o volume total de uma hora que foi registrado (V).

O Fator de Hora Pico (FHP) é a relação que existe entre o volume de uma hora e o volume máximo de 15 minutos multiplicado por 4 , ou seja,

V

FHP = --- 4 x V15

FHP = fator de hora pico

V = volume horário em vph

V15 = volume durante o pico de 15 minutos em veíc/15 minutos

Se a distribuição do tráfego for extremamente uniforme, o valor de FHP será igual a 1. No outro extremo teremos FHP = 0,75

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V v = --- FHP

v = taxa de fluxo (em vph)

V = volume da hora de pico (em vph) FHP = fator da hora de pico

v

D = --- S

D = densidade (veíc./milha = vpm)

v = taxa de fluxo (veíc./hora)

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FATORES QUE INFLUENCIAM A CAPACIDADE - - - - Condições Ideais largura de faixa igual a 3,6 m (12 pés)

distância de 1,8 m (6 pés) da borda do leito das faixas externas até às obstruções ou objetos mais próximos ao lado ou no canteiro central.

velocidade de projeto de 112 km/h (70 mph) para rodovias de múltiplasfaixas e de 96 km/h (60mph) para rodovias com duas faixas.

somente automóveis na corrente de tráfego

Condições da rodovia

O tipo da rodovia é fundamental, se o seu fluxo é contínuo ou não, se os fluxos direcionais são separados por um canteiro central, uma barreira ou uma faixa pintada no pavimento e se outros fatores afetam significativamente as características do fluxo e da Capacidade.

Outros fatores que afetam a capacidade: - largura das faixas e dos acostamentos - obstruções laterais

- alinhamentos horizontais e verticais - topografia

Condições de Tráfego

A principal característica da corrente de tráfego que causa influência é a sua composição.

A presença de ônibus e caminhões na corrente de tráfego faz com que seja reduzida a capacidade de uma rodovia em relação àquela que possui apenas automóveis na corrente.

No caso do Manual Americano, são considerados os veículos recreacionais, comuns em algumas rodovias daquele país , porém difíceis de serem observados em nosso país.

Outra característica que afeta a Capacidade, Taxa de Fluxo e Nível de Serviço é a distribuição direcional em rodovias de pista simples e a distribuição por faixa em rodovias com múltiplas

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CARACTERÍSTICAS DO TRÁFEGO

Variações Mensais

Os picos sazonais na demanda do tráfego são de grande importância, particularmente em rodovias primárias para áreas de lazer. Rodovias que servem a estações balneárias por exemplo, podem virtualmente não ser utilizadas durante a maior parte do ano e, ser objeto de congestionamento durante o verão.

Variações Semanais

As variações no volume por dia da semana, também mantém relação com o tipo da rodovia em que são feitas as observações.

Normalmente, em rodovias que servem primordialmente para viagens de negócios, o volume de tráfego nos fins de semana é inferior ao dos dias de semana.

Em compensação, o pico do tráfego ocorre nos fins de semana nas principais vias rurais ou recreacionais.

Variações Horárias

Os padrões de variação horária estão relacionados com o tipo da rodovia e o dia da semana.

As vias recreacionais apresentam, normalmente, um só pico diário, já as rodovias interurbanas servindo a um tráfego misto (comercial e recreacional) o pico do final da tarde é evidente, e a diferença dos padrões do tráfego entre dias úteis e finais de semana é menor.

Por outro lado, as vias urbanas, normalmente apresentam picos horários típicos matutinos e vespertinos nos dias úteis, sendo o pico vespertino geralmente mais intenso que o matutino

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ENÉSIMA HORA

Para a elaboração do Manual de Capacidade, os americanos realizaram uma série de pesquisas procurando verificar, para cada tipo de rodovia ou via urbana, as horas de um ano em que são registrados os maiores volumes horários.

Lançaram esses dados em um gráfico, com o objetivo de fazer análises, gráfico esse apresentado na sequência.

Por exemplo, numa rodovia recreacional, se a projetarmos para a maior hora de pico, haverá uma sub-utilização da sua capacidade durante a maior parte dos ano.Por outro lado, projetar a mesma com capacidade para a trigésima, centésima, quincentésima ou outra hora, deverá garantir a ocorrência de congestinonamento e retenções durante as épocas de eventos especiais que ocorrem com menor frequencia.

A proposição de uma hora de projeto,é um compromisso entre, prever um adequado nível de serviço para todas (ou quase todas) horas do ano e uma eficiência econômica.

DISTRIBUIÇÃO DIRECIONAL

Durante uma hora específica, o volume em uma direção pode ser muito maior do que em outra.

Uma rodovia radial urbana, atendendo a uma forte demanda direcional no sentido do acesso ao centro da cidade durante a manhã e no sentido oposto ao entardecer, pode apresentar um desequilíbrio entre os fluxos direcionais, maior do que 2:1.

Outros tipos de rodovias também podem ser objeto de desequilíbrios direcionais significativos, os quais devem ser levados em consideração no processo de projeto. Pesquisas realizadas em diversas rodovias americanas mostram o fluxo na hora do pico no sentido de maior movimento, variando de 52% a 66%.

A distribuição direcional é um fator preponderante na análise de capacidade.

Isto é particularmente verdadeiro para rodovias rurais de pista simples com duas faixas de rolamento.

A capacidade e o nível de serviço delas varia substancialmente, baseado na distribuição direcional por causa da natureza interativa dos fluxos direcionais nestas rodovias.

DISTRIBUIÇÃO POR FAIXA

Quando mais de uma faixa para cada sentido do tráfego são disponíveis, a distribuição dos veículos nela varia enormemente. A distribuição por faixas dependerá da regulamentação do tráfego, composição, velocidade e volume,quantidade e localização dos acessos, padrões de origem-destino dos motoristas, desenvolvimento do ambiente e hábitos dos motoristas locais.

Por causa desses fatores, não existe uma distribuição por faixa "típica". Os procediemntos do Manual consideram uma capacidade média para uma rodovia com múltiplas faixas em regime de fluxo contínuo de 2.000 automóveis/hora/faixa, reconhecendo que o fluxo em algumas faixas individualmente pode ser maior e em outras , menor.

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9.2 MULTILANE (MÚLTIPLAS FAIXAS)

RODOVIAS DE MÚLTIPLAS FAIXAS

Definição de Rodovias de Faixas Múltiplas e Características

São consideradas Rodovias de Faixas Múltiplas, rodovias com duas pistas separadas por canteiro central, ou rodovias de uma só pista com uma faixa central pintada no pavimento dividindo os fluxos opostos, mas que não apresentam, como uma Free Way, controle total dos acessos, embora possuam características geométricas e operacionais similares.

Elas existem em diversos ambientes rurais ou suburbanos, operando em regime de fluxo contínuo, oferecendo um escoamento rápido e com um mínimo de interrupções.

Normalmente têm limites de velocidade situados entre 40 e 55 mph (60 a 90 km/h). Podem ser encontrados sinais luminosos ao longo dessas rodovias embora espaçadas por mais de 2 milhas (3,6 km).

O volume de trânsito nesse tipo de rodovia varia normalmente entre 15 000 a 40 000 veículos por dia. Em alguns casos pode chegar até a 100 000 veículos/dia, porém em pontos restritos.

O fluxo nessas rodovias não é tão eficiente quanto o das Auto-Estradas devido aos seguintes fatores:

- veículos podem entrar e sair da rodovia nas intersecções e acesso, mesmo que tenha que cortar o canteiro centrtal em certos pontos. - sinais luminosos podem ser locados neste tipo de rodovias.

- as características geométricas são inferiores.

Comparados com as Arteriais Urbanas, as características são superiores e o controle de acesso é mais rigoroso e os limites de velocidade são mais altos.

Diferem substancialmente das de duas faixas por não necessitar de habilidade do motorista e distância de visibilidade para ultrapassar os veículos mais lentos.

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Velocidade de Fluxo-Livre

Esta é a velocidade teórica do trânsito quando a densidade se aproxima de zero; os motoristas se sentem confortáveis em condições exiistentes de trânsito e ambientais.

Para efeito de análise o limite superior será de 1 400 automóveis por hora e por faixa (pcphpl)

Os estudos das características do fluxo de uma rodovia de múltiplas faixas determina um conjunto de condições ideais que servem de base para desenvolver as relações e ajustamentos no fluxo.

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Essas condições são: terreno plano com greide de no máximo 2%

largura de faixas em 3.60 m (12 pés)

um mínimo de 3.60 m (12 pés) no total das obstruções laterais na direção do trânsito. Esse total considera-se tanto a obstrução do acostamento mais a do canteiro central . Obstruções laterais maior que 6 pés considera-se como 6 pés (1.8 m)

nenhum acesso direto ao longo da rodovia somente autmóvesis na corrente de trânsito

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Níveis de Serviço Nível de serviço A

Descreve a condição de fluxo livre. A operação dos veículos não é virtualmente afetada pela presença de outros veículos e a operação só é restringida pelos elementos geométricos da rodovia e pela preferencia dos motoristas. Os veículos estão espaçados a uma média de 440 pés (130 m) a uma densidade de 12 automóveis por milha por faixa.

Nível de Serviço B

É indicativo também de fluxo-livre, entretanto a presença de outros veículos próximo começa a ser notaddo . A velocidade média de viagem é a mesma do nível A mas os motoristas têm menos liberdade de manobra. Os veículos estão espaçados a uma distância média de aproximadamente 264 pés (80 m) a uma densidade máxima de 20 pc/mi/faixa.

Nível de Serviço C

Representa o intervalo no qual a influência da densidade na operação se torna marcante. A habilidade de manobra na corrente de trânsito é agora claramente afetada pela presença de outros veículos . A velocidade média de viagem começa a apresentar alguma redução para a rodovia com velocidade de fluxo-livre acima de 50 mph (80 km/h). A medida de espaçamento do veículo é reduzida para 189 pés (55 m) a uma densidade máxima de 28 pc/mi/lfaixa. Filas podem se formar para uma significante interrupção do fluxo.

Nível de Serviço D

Representa o intervbalo no qual a habilidade de manobra fica severamente restrita por qualquer congestionamento no trânsito. A velocidade de viagem começa a reduzir com o aumento do volume de trânsito. O espaçamento médio dos veículos é de 155 pés (46 m) a uma densidade máxima de 34 pc/mi/faixa.

Nível de Serviço E

Representa a operação na ou próximo da capacidade e o fluxo é instável. Os veículos operam com um mínimo de espaço no qual pode ser mantido um fluxo uniforme.

Nível de Serviço F

A velocidade média da viagem na operação são geralmente menores que 30 mph (50 km/h).

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Ajustamento à Velocidade de Fluxo - Livre Vários fatores afetam a velocidade de fluxo-livre como:

Ação da Polícia Rodoviária

A presença da Polícia Rodoviária faz com que a velocidade dos veículos seja diminuída, contudo, observa-se que o efeito é apenas temporário e depende do tipo e da técnica de controle de velocidade utilizada pela Polícia. Normalmente o efeito se estende em 10 ou 15 km ao longo da rodovia.

Velocidade de Projeto

A velocidade de projeto é o principal elemento físico que pode afetar a velocidade de viagem de uma rodovia de múltiplas faixas. O alinhamento horizontal e vertical de uma rodovia influi na velocidade dos veículos

Limite de Velocidade

O limite de velocidade colocado nas rodovias normalmente afetam a velocidade do fluxo-livre do automóvel. Típicamente, a média das velocidades dos automóveis é acima do limite de velocidade para as rodovias de múltiplas faixas.

Largura das Faixas e Obstrução Lateral

A largura de faixas menores que 12 pés (3.60 m) reduzem a velocidade dos veículos, mas larguras maiores de 12 pés não são consideradas para o aumento das velocidades sob as condições ideais.

Obstruções laterais existentes a menos de 6 pés de cada lado da pista afetam a velocidade de fluxo-livre, obstruções como muros, postes de luz, pilares de viadutos, etc.

Canteiro Central

Uma rodovia que tiver um canteiro central levantado ou enterrado e tiver mais de 10 pés é considerado como tendo canteiro central a menos que esse canteiro tenha menos que 500 pés (150 m) de comprimento.

Pontos de Acessos

Um importante fato de influência na velocidade do fluxo-livre é o número de acessos do lado direito da rodovia. Os procedimentos aqui expostos mostrarão que para 10 acessos por milha

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Fator do Volume de Trânsito Fator de Hora Pico

O volume de trânsito básico usado neste capítulo é o período do pico de 15 minutos, o qual ocorre tipicamente durante a hora de pico do dia.

A conversão do volume horário na taxa de fluxo, obtém-se dividindo-se o volume horário pelo Fator de Hora de Pico (FHP).

Fator para Veículos Pesados

A conversão de veículos pesados em número equivalente de automóveis é importante em secções da rodovia que tenham um greide vertical com uma razoável extensão porque para terrenos planos e para condições próximas da capacidade, caminhões, ônibus e veículos recreacionais tendem a operar como automóveis e com isso o fator de equivalência tende para a unidade.

Nas rodovias de faixas múltiplas os ônibus são considerados como se comportando como caminhões.

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Metodologia Determinação da Velocidade de Fluxo-livre

Existem dois métodos: levantamento direto no campo; estimativa por cálculos.

No levantamento de campo, a coleta de dados deve ser realizada sob condições de fluxo moderado (abaixo de 1400 pcphpl) e fora da hora de pico (17-18 h).

A expressão para estimativa será vista no item "Exercícios" adiante.

Determinação da Taxa de Fluxo e Fator de Hora Pico

A Taxa de Fluxo é determinada por uma expressão que será vista no item "exercícios".

O Fator de Hora Pico deve , preferencialmente ser determinado em medições de campo.

Normalmente seu valor pertence a um intervalo de 0,76 a 0,99.

Quando não se dispõe de medidas de campo, o valor de 0,85 é uma estimativa razoável para as condições rurais e 0,92 para as condições suburbanas.

Ajustamento para a Presença de Veículos Pesados

A equação para ajustamento de veículos pesados será visto no item "exercícios" e esse ajustamento se aplica a 3 tipos de veículos: caminhões, ônibus e veículos recreacionais.

Contudo, as pesquisas indicam que, para rodovias de múltiplas faixas, não existe diferença significante no comportamento de caminhões e ônibus, razão porque aqui os ônibus são considerados como caminhões.

Para se determinar o Fator de Ajustamento de Veículos Pesados, utiliza-se a Equação 7.4 que será visto adiante, onde se deve determinar antes o fator de equivalência de caminhões e ônibus (ET) e o fator de equivalência de veículos recreacionais (ER). Longos trechos de rodovias de múltiplas faixas podem ser analisados como um segmento genérico desde que:

- as rampas não excedam 3%

- as rampas de 3% tenham extensões inferiores a ½ milha (800 m)

- as rampas menores que 3% tenham extensões inferiores a 1 milha (1600 m)

Os segmentos de trechos genéricos serão classificados como plano, ondulado ou montanhoso conforme o que se segue:

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Plano:

Ondulado:

Montanhoso:

qualquer combinação de alinhamento horizontal e vertical que permita aos veículos pesados manterem a mesma velocidade que os carros de passeio.

Incluem-se geralmente pequenas rampas com não mais que 1% ou 2%.

qualquer combinação de alinhamento horizontal e vertical que provoque uma substancial redução de velocidade dos veículos pesados em relação aos automóveis, mas não obrigando a eles o emprego de marchas muito reduzidas por muito tempo ou com frequência.

qualquer combinação de alinhamento horizontal e vertical que obrigue os veículos pesados a empregar marcha muito reduzida em extensões consideráveis ou frequentemente.

Os greides com 3% ou menos e com mais de 1 milha (1600m) bem como os greides com mais de 3% e mais longos que ½ milha (800m) devem ser tratados como greides específicos.

Da mesma forma o aclive e o declive devem ser tratados separadamente, uma vez que seu impacto sobre os veículos pesados varia substancialmente.

Quando diversas rampas consecutivas formarem um aclive composto, um greide uniforme médio equivalente deve ser calculado.

Para todos os declives menores que 4% e menor ou igual a 2 milhas (3,2km) usa-se o equivalente de automóveis para caminhões e ônibus de terreno plano da tabela 7.7. Para greides de no mínimo 4% e maiores que 2 milhas usam-se os valores especificados na tabela 7.10. Para veículos recreacionais em declive usa-se o equivalente da tabela 7.7 em todos os casos.

Distribuição do Volume de Trânsito por Faixa

Não há necessidade de se utilizar a distribuição por faixa, contudo em determinadas ocasiões o seu conhecimento pode ser importante.

Pesquisas americanas mostram que em rodovias de 4 faixas, 40% do trânsito ocorre na faixa da direita e 60% na faixa da esquerda. Para rodovias de 3 faixas em uma direção, 25% usam a faixa da direita, 37,5% na pista de centro e 37,5% na pista da

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Determinação do Nível de Serviço

1° passo

Defina o apropriado segmento de rodovia

2° passo

Com base na velocidade do fluxo-livre atual do segmento de rodovia, trace as curvas apropriadas da velocidade de fluxo-livre com o mesmo formato das curvas típicas da figura 7.1. As curvas devem cortar o eixo dos y na velocidade do fluxo livre.

3° passo

Ache o ponto no eixo horizontal correspondente à taxa de fluxo (νP ) em pcphpl

4° passo

Determine na FFS identificadas no 2° passo,a velocidade média de viagem dos carros de passeio correspondente a essse ponto

5° passo

determine o nível de serviço, determinando a região da densidade na qual o ponto da curva FFS cai. A densidade pode ser calculada também pela expressão: D = νP / S onde:

νP é a taxa de fluxo de serviço e S é a velocidade média de viagem dos automóveis.

Segmentando a Rodovia

- - - -

As seguintes condições são indicadas para dividir os trechos quando necessários:

uma mudança significativa no volume de trânsito uma mudança na existência do canteiro central

uma mudança no greide de mais de 2% ou um aclive constante com mais de 4000 pés

a presença de sinais luminosos ao longo da rodovia de múltiplas faixas

uma diferença significativa na densidade de pontos de acesso numa área definida

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Análise Operacional

A análise é feita determinando-se o Nível de Serviço, a Velocidade de Viagem e a densidade.

Dados requeridos:

1. Geometria : número de faixas - largura das faixas - obstrução lateral - greides - comprimento das rampas - orografia

2. Velocidade : velocidade atual do automóvel em fluxo-livre para a hora de interesse

3. Volume de Trânsito : volume atual e futuro para a hora de interesse (hora de pico) em vph

4. Características do Trânsito : FHP - % de caminhões e ônibus - % veículos recreacionais

5. Condições da Rodovia : classificação em dividida ou não dividida - número total de pontos de acesso - intersecções não semaforizadas

Segmentando a Rodovia

Quando existem características da rodovia ou do trânsito diferentes para vários segmentos, deve-se subdividir a rodovia , embora se deva sempre lembrar que a análise operacional é feita para trechos uniformes .

Intersecções sinalizadas devem estar, no mínimo, a 1/4 de milha (400 m) do fim do trecho para não afetar as velocidades e volume de trânsito.

Não é correto classificar um trecho muito longo em apenas um nível de serviço quando vários subtrechos estão operando em diferentes níveiis de serviço

Etapas de Cálculo

1. Determina-se a velocidade do fluxo-livre (coleta de campo ou dados rodovia similar).

Se a velocidade é estimada, converter a velocidade do fluxo-livre ideal em atual, utilizando-se a equação 7.1

FFS = FFSi - F M - F LW - F LC - F A equação 7.1 FFS = estimativa da velocidade fluxo-livre (mph)

FFSi = velocidade fluxo-livre condições ideais (mph) F M = tipo de canteiro central (tabela 7.2)

F LW = para largura de faixas (tabela 7.3 e equação 7.2)

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OLT = OLA + OLCC equação 7.2 OLT = obstrução lateral total (em pés)

OLA = obstrução lateral do acostamento do lado direito da rodovia (se o valor for maior que 6 pés, considerar somente os 6 pés)

OLCC = obstrução lateral referente ao Canteiro Central - medidos do final da pista à obstrução existente no canteiro central (caso esse valor seja maior que 6 pés, considerar apenas os 6 pés)

F LC = obstrução lateral (tabela 7.4)

F A = pontos de acesso (tabela 7.5 ou 7.6) - usar tabela 7.6 quando os pontos de acesso não puderem ser definidos

2. A taxa do volume horário em pcphpl (automóveis por hora por faixa) deve ser calculado para

cada direção do fluxo usando-se a Equação 7.3

O Fator de Ajustamento para veículos pesados é calculado usando-se a Equação 7.4

V

νP = --- equação 7.3 N . FHP . ƒHV

νP = taxa de fluxo de serviço (pcphpl) V = volume de trânsito

N = número de faixas FHP = fator de hora pico

ƒHV = fator para veículos pesados

ƒHV = 1 / [ 1 + PT (ET - 1) + PR (ER - 1)] equação 7.4 PT = porcentagem de caminhões e ônibus

PR = porcentagem de veículos recreacionais

ET = equivalente de caminhões e ônibus em automóveis ER = equivalente de veículos recreacionais em automóveis

3. A Figura 7-1 deve ser usada para plotar a curva da velocidade-fluxo na apropriada velocidade de fluxo-livre.

Então a velocidade de viagem e o nível de serviço podem ser determinados por leitura

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de taxa de fluxo (pcphpl)

4. Determina-se a Densidade utilizando-se a Tabela 7-1 e Figura 7.2 ou calculando-se-a através da Equação 7.5

D = νP / S equação 7.5

D = densidade (pc/milha)

νP = taxa de fluxo de serviço (pcphpl)

S = velocidade média de viagem automóveis

Na figura 7.1 desenha-se a curva entrando-se com os valores da velocidade de fluxo-livre. Entrando-se com a taxa de fluxo de serviço, onde esta intercepta a curva desenhada , lê-se o valor do Nível de Serviço.

Pode-se determinar a taxa máxima de fluxo de serviço (M vp ), máxima razão v/c e a máxima densidade, para um determinado nível de serviço, usando-se a tabela 7.1

Interpretação dso Resultados

As velocidades médias e a densidade, estimadas a partir das figura 7.1 e 7.2 representam a média para as condições americanas e podem variar um pouco para as condições locais.

As densidades obtidas da figura 7.2 são expressas em automóveis/milha/faixa (pc/mi/pl).

Quando as medidas de densidade, obtidas no campo forem usadas para o nível de serviço, os dados coletados em veículos/milha/faixa deverão ser convertidos em automóveis/milha/faixa (pc/mi/pl) usando-se os fatores de equivalência para veículos pesados, antes deles serem comparados com os critérios de densidade da tabela 7.1. A velocidade média de viagem obtida da figura 7.1 é baseada na existência de somente automóveis na corretnte do trânsito.

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Análise de Projeto

O objetivo da análise do projeto é a determinação do número de faixas de trânsito necessárias em cada direção. Uma outra aplicação no projeto é a determinação dos níveis de serviço que podem ser alcançados usando um mínimo de faixas.

Dados requeridos

1. geometria : largura de faixa - obstrução lateral e tipo de canteiro central - tipo de terreno (orografia) - greide - comprimento do greide

2. volume de trânsito : volume horário de projeto por sentido - composição do trânsito - FHP

3. condições ambientais : desenvolvimento do uso do solo rural ou suburbano. O nível de serviço desejado ou esperado é normalmente um dado conhecido, muito desses fatores podem ser alterados na fase de projeto e, o impacto de algumas decisões na geometria, no alinhamento horizontal ou vertical podem influenciar no número de faixas necessárias para se chegar ao desejado nível de serviço

Segmentando a rodovia

Para a análise na fase de projeto a rodovia deve ser subdividida em trechos homogêneos. Mudanças no terreno, greides significantes, intersecções importantes na qual a demanda do trânsito muda significativamente, mudanças no uso do solo e condições similares, indica a necesssidade de subdividir o trecho para melhor análise. Ao longo de significantes greides, o aclive e o declive devem ser considerados separadamente.

Etapas de cálculo

1. Estima-se a velocidade de fluxo-livre para condições ideais baseado nas condições locais. Calcula-se a velocidade de fluxo-livre.

2. utilizando-se a figura 7.1 calcula-se a taxa de fluxo de serviço.

3. Aplicando-se a equação 7.3 calcula-se o número de faixas de trânsito, utilizando-se a equação 7.4 e as tabelas 7.7 a 7.10 como auxílio.

4. caso o número de faixas seja decimal arredonda-se para mais, pois o valor encontrado é para as condições ideais.

5. calcula-se a nova taxa de fluxo, utilizando-se a equação 7.3 , agora considerando o número de faixas adotado.

6. calcula-se a Densidade pela equação 7.5

7. calcula-se a nova velocidade em fluxo-livre (equação 7.1) , fazendo-se os ajustamentos nas larguras de pista e obstrução lateral e canteiro central.

8. calcula-se a nova Densidade e o novo nível de serviço

(21)

Geralmente a determinação do número de faixas necessárias leva a um número fracionário. Como o número de faixa de uma rodovia é um valor inteiro, surge o problema de aumentar ou diminuir a quantidade de faixas, uma decisão com enormes consequências econômicas.

A solução consiste em fazer uma análise operacional com as duas soluções possíveis, obtendo-se para cada um deles o nível de serviço, a velocidade média de viagem e a densidade.

De posse dessas informações, a decisão a respeito da quantidade de faixas que terá a rodovia, poderá ser tomada com algum conhecimento do impacto operacional de cada uma, conhecimento este que deverá ser considerado na avaliaçãoeconômica.

Análise no Planejamento

O objetivo é similar ao do projeto, ou seja, determinar o número de faixas. A diferença está no detalhamento de dados disponíveis.

A metodologia aplicada no planejamento supõe que as condições geométricas são ideais e que a corrente de trânsito seja composta exclusivamente de automóveis e caminhões.

Etapas de cálculo

1. VHDP = VMDP x K x D onde:

VHDP = volume horário de projeto direcional (vph)

VMDP = volume diário médio de projeto para o ano desejado (vpd) K = % do VMDA para a hora de pico

D = fator de distribuição direcional

2. utilizando-se a tabela 7.11, a partir do volume horário e da porcentagem de caminhões, determina-se o nível de serviço que a rodovia deverá operar para aquele tráfego.

3. calcula-se a máxima taxa de fluxo de serviço a partir da tabela 7.11 Interpretação dos resultados

Como o resultado foi obtido através de uma estimativa do trânsito e considerações genéricas das características da rodovia, o resultado deverá ser reavaliado na fase de projeto.

As rodovias com mais de 3 faixas por sentido são raras e, com mais de 4 faixas, praticamente inexistentes.

(22)

TRECHO: EX. No.

determinação da velocidade de fluxo livre

sentido 1 sentido 2

dados de campo ou estimativa

limite de velocidade

percentil 85 da velocidade

velocidade condições ideais

tipo de canteiro central

fator FM - tab. 7-2

largura das faixas

fator FLW - tab. 7-3

distancia obstrução lateral total

fator FLC - tab.7-4 eq.7-2

n° acessos por milha (km)

fator FA - tab. 7-5 ou 7-6

FFS = FFSi - FM - FLW - FLC - FA

VELOCIDADE DO FLUXO LIVRE (FFS)

determinação da Taxa de Fluxo ( v p)

sentido 1 sentido 2

volume horário (vph)

fator de hora pico (FHP)

número de faixas (N)

tipo de terreno (P, O, M)

greide em %

extensão em milha (mi)

% de caminhões e ônibus ET (tab. 7-7 a 7-10) % de veículos recreacionais ER (tab. 7-7 a 7-10) FHV= 1 / [1+PT(ET-1)+PR(ER-1)] vp = V / N.FHP.(FHV)

sentido taxa fluxo

vp (pcphpl) velocidade mé- dia automóveis NS densidade fig 7.2 ou D= vp/S 1

(23)

(24)

(25)

TABELA 7.2 - AJUSTAMENTO PARA TIPO DE CANTEIRO CENTRAL

TIPO DE CANTEIRO CENTRAL REDUÇÃO NA VELOCIDADE DO FLUXO LIVRE (mph)

Rodovias não Divididas 1,6 Rodovias Divididas 0

TABELA 7.3 - AJUSTAMENTO PARA LARGURA DE FAIXAS

LARGURA DAS REDUÇÃO NA VELOCIDADE FAIXAS ( pés) DO FLUXO LIVRE (mph)

10 6,6

11 1,9

12 0,0

TABELA 7.4 - AJUSTAMEENTO PARA OBSTRUÇÃO LATERAL

4 FAIXAS 6 FAIXAS OBSTRUÇÃO LATERAL TOTAL (PÉS) REDUÇÃO NA VELOCIDADE DO FLUXO LIVRE (MPH) OBSTRUÇÃO LATERAL TOTAL (PÉS) REDUÇÃO NA VELOCIDADE DO FLUXO LIVRE (MPH) 12 10 8 6 4 2 0 0,0 0,4 0,9 1,3 1,8 3,6 5,4 12 10 8 6 4 2 0 0,0 0,4 0,9 1,3 1,7 2,8 3,9

(26)

TABELA 7.5 - AJUSTAMENTO NA DENSIDADE DE LOCAIS DE

ACESSO

PONTOS DE ACESSOS REDUÇÃO NA VELOCIDADE POR MILHAS DO FLUXO LIVRE (MPH)

0 0,0 10 2,5 20 5,0 30 7,5 40 ou mais 10,0

TABELA 7.6 - NÚMERO DE PONTOS DE ACESSO PARA UM

DESENVOLVIMENTO GENÉRICO DAS VIZINHANÇAS DA RODOVIA

TIPO DE DESENVOLVIMENTO PONTOS DE ACESSO POR MILHA (UM LADO DA RODOVIA)

RURAL 0 - 10 SUBURBANA - BAIXA DENSIDADE 11 - 20 SUBURBANA - ALTA DENSIDADE 21 ou mais

TABELA 7.7 - EQUIVALENTE EM AUTOMÓVEIS

TIPO DE TRECHO

FATOR ---

PLANO ONDULADO MONTANHOSO

ET (CAMINHÕESe ONIBUS) 1,5 3,0 6,0 ER (VEIC.RECREACIONAIS) 1,2 2,0 4,0

(27)

TABELA 7-8. Fator Equivalente Específicos para Caminhões e Ônibus em Aclives Uniformes em Vias de Múltiplas Faixas - HCM/97

aclive de rampa (%) comprimento (km) eT*

porcentagem de caminhões e ônibus 2 4 5 6 8 10 15 20 25 <2 todos 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 2 0 - 0,4 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 0,4 - 0,8 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 0,8 - 1,2 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1,2 - 1,6 2.5 2.0 2.0 2.0 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1,6 - 2,4 4.0 3.0 3.0 3.0 2.5 2.5 2.0 2.0 2.0 >2,4 4.5 3.5 3.0 3.0 2.5 2.5 2.0 2.0 2.0 3 0 - 0,4 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 0,4 - 0,8 3.0 2.5 2.5 2.0 2.0 2.0 2.0 1.5 1.5 0,8 - 1,2 6.0 4.0 4.0 3.5 3.5 3.0 2.5 2.5 2.0 1,2 - 1,6 7.5 5.5 5.0 4.5 4.0 4.0 3.5 3.0 3.0 1,6 - 2,4 8.0 6.0 5.5 5.0 4.5 4.0 4.0 3.5 3.0 >2,4 8.5 6.0 5.5 5.0 4.5 4.5 4.0 3.5 3.0 4 0 - 0,4 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 0,4 - 0,8 5.5 4.0 4.0 3.5 3.0 3.0 3.0 2.5 2.5 0,8 - 1,2 9.5 7.0 6.5 6.0 5.5 5.0 4.5 4.0 3.5 1,2 - 1,6 10.5 8.0 7.0 6.5 6.0 5.5 5.0 4.5 4.0 >1,6 11.0 8.0 7.5 7.0 6.0 6.0 5.0 5.0 4.5 5 0 - 0,4 2.0 2.0 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 0,4 - 0,6 6.0 4.5 4.0 4.0 3.5 3.0 3.0 2.5 2.0 0,6 - 0,8 9.0 7.0 6.0 6.0 5.5 5.0 4.5 4.0 3.5 0,8 - 1,2 12.5 9.0 8.5 8.0 7.0 7.0 6.0 6.0 5.0 1,2 - 1,6 13.0 9.5 9.0 8.0 7.5 7.0 6.5 6.0 5.5 > 1,6 13.0 9.5 9.0 8.0 7.5 7.0 6.5 6.0 5.5 6 0 - 0,4 4.5 3.5 3.0 3.0 3.0 2.5 2.5 2.0 2.0 0,4 - 0,6 9.0 6.5 6.0 6.0 5.0 5.0 4.0 3.5 3.0 0,6 - 0,8 12.5 9.5 8.5 8.0 7.0 6.5 6.0 6.0 5.5 0,8 - 1,2 15.0 11.0 10.0 9.5 9.0 8.0 8.0 7.5 6.5 1,2 - 1,6 15.0 11.0 10.0 9.5 9.0 8.5 8.0 7.5 6.5 > 1,6 15.0 11.0 10.0 9.5 9.0 8.5 8.0 7.5 6.5

Obs: Se um comprimento da porcentagem cai na condição limite, o equivalente entre as categorias de maior porcentagem é usado. * 4 ou 6 faixas.

(28)

TABELA 7-9. Fator Equivalente Específico para Veículos Recreacionais em Aclive Uniforme em Vias de Múltiplas Faixas - HCM/97

aclive de rampa (%) comprimento (km) eR*

porcentagem de caminhões e ônibus 2 4 5 6 8 10 15 20 25 ≤2 todos 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 3 0 - 0,8 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 >0,8 2.0 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.2 1.2 1.2 4 0 - 0,4 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 0,4 - 0,8 2.5 2.5 2.0 2.0 2.0 2.0 1.5 1.5 1.5 >0,8 3.0 2.5 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 1.5 1.5 5 0 - 0,4 2.5 2.0 2.0 2.0 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 0,4 - 0,8 4.0 3.0 3.0 3.0 2.5 2.5 2.0 2.0 2.0 >0,8 4.5 3.5 3.0 3.0 3.0 2.5 2.5 2.0 2.0 6 0 - 0,4 4.0 3.0 2.5 2.5 2.5 2.0 2.0 2.0 1.5 0,4 - 0,8 6.0 4.0 3.5 3.5 3.0 3.0 2.5 2.5 2.0 >0,8 6.0 4.5 4.0 4.0 3.5 3.0 3.0 2.5 2.0

Obs: Se um comprimento da porcentagem cai na condição limite, o equivalente entre as categorias de maior porcentagem é usado. * 4 ou 6 faixas.

TABELA 7-10. Fator Equivalente Específico para Caminhões em Declive Uniforme em Vias de Múltiplas Faixas - HCM/97

descida (%) comprimento (km) _e_T * porcentagem de caminhões 5 10 15 20 <4 todos 1.5 1.5 1.5 1.5 4 ≤6,4 1.5 1.5 1.5 1.5 >6,4 2.0 2.0 2.0 1.5 5 ≤6,4 1.5 1.5 1.5 1.5 >6,4 5.5 4.0 4.0 3.0 6 ≤3,2 1.5 1.5 1.5 1.5 >3,2 7.5 6.0 5.5 4.5 * 4 ou 6 faixas.

(29)

(30)

EXERCÍCIO 9.2.1

Rodovia não dividida - terreno plano

extensão= 3,25 milhas - fluxo = 1.000 pcphpl velocidade de fluxo-livre = 46 mph

secção transversal : 4 faixas de 11 pés cada - acostamento = 4 pés de cada lado

volume hora de pico = 1.900 vph em cada direção com 8% de caminhões, 3% de ônibus e 2% de veículos recreacionais - FHP = 0,90

A uma distância de 6.000 pés do fim do trecho tem um segmento de 3.200 pés com 2,5% de greide

Existem 14 acessos de cada lado no segmento de 3.200 pés e 21 acessos por milha no resto do trecho

(31)

TRECHO: EX. No.

sentido 1 sentido 2

fator FM - tab. 7-2

largura das faixas

sentido 1 sentido 2

greide em %

sentido taxa fluxo

(32)

(33)

TRECHO: EX. No.

sentido 1 sentido 2

fator FM - tab. 7-2

largura das faixas

sentido 1 sentido 2

greide em %

sentido taxa fluxo

(34)

(35)

Uma rodovia de múltiplas faixas, Leste-Oeste, tem como seção transversal, 5 faixas sendo 2 para cada lado e 1 central separando as duas e usada como faixa de espera para dobrar à esquerda em ambos os lados. Cada faixa tem 12 pés sem obstrução lateral. A área em estudo tem 2 milhas de extensão contendo uma rampa de 4% com 6.000 pés do lado Oeste, seguido de um trecho plano de 5.000 pés. Volume = 1.500

vph em cada direção, com 4% de caminhões e 2% de ônibus.

O lado norte da rodovia tem 27 pontos de acessos igualmente distribuídos com distância entre eles de 400 pés aproximadamente.

O lado sul tem 10 pontos de acesso, todos locados no trecho plano. O percentil 85 da velocidade dos automóveis na seção do lado oeste (aclive) é de 48 mph e de 54 mph no declive (lado leste). No trecho plano o percentil 85 é de 52 mph em ambas direções . FHP = 0,90.

Determine o nível de serviço da área em estudo.

RESOLUÇÃO

É necessário estudar-se cada seção em separado, trecho plano e trecho com rampa. É necessário também analisar o lado Oeste(sentido 1) e o lado Leste(sentido 2).

O primeiro passo para se determinar o nível de serviço é calcular as velocidades de fluxo liivre para as condições ideais para cada segmento(plano ou em rampa)e para cada sentido.

Observe que o problema cita o porcentil 85 da velocidade; logo, a velocidade nas condições ideais, obedecendo a regra prática do porcentil 85 é:

- trecho plano (ambas as direções) : 50 mph - trecho com rampa:

- aclive : 46 mph - declive: 52 mph

FM = 0 pois, como existem as faixas de espera para dobrar à esquerda, estas também sãoo consideradas como canteiro central.

A Taxa de Serviço é calculada para cada segmento usando-se a Equação 7.3 O Ajustamento para Veículos Pesados é calculada pela Equação 7.4

(36)

TRECHO: EX. No. 9.2.2

T E R R E N O P L A N O

sent.1-Oeste

sent.2-Leste

percentil 85 da velocidade 52,0

velocidade condições ideais 50,0 50,0

tipo de canteiro central dividida dividida

fator FM - tab. 7-2 0 0

largura das faixas 12 pes 12 pes

fator FLW - tab. 7-3 0 0

distancia obstrução lateral total 12 pes 12 pes fator FLC - tab.7-4 eq.7-2 0 0

n° acessos por milha (km) 13 10

fator FA - tab. 7-5 ou 7-6 3,3 2,5

52,0

VELOCIDADE DO FLUXO LIVRE (FFS) 46,7 47,5

T E R R E N O P L A N O sent.1Oeste

sent.2-Leste

volume horário (vph) 1500 1500

fator de hora pico (FHP) 0,9 0,9

número de faixas (N) 2 2

tipo de terreno (P, O, M) Plano Plano

greide em %

% de caminhões e ônibus 0,06 0,06 ET (tab. 7-7 a 7-10) 1,5 1,5 % de veículos recreacionais 0% 0% ER (tab. 7-7 a 7-10) FHV= 1 / [1+PT(ET-1)+PR(ER-1)] 0,97 0,97 vp = V / N.FHP.(FHV) 859 859

sentido taxa fluxo

vp (pcphpl) velocidade mé- dia automóveis NS densidade fig 7.2 ou D= vp/S 1 859 46,7 B 859 / 46,7 = 18,4

(37)

(38)

TRECHO: EX. No. 9.2.2

R A M P A sent.1-Oeste

sent.2-Leste

percentil 85 da velocidade 48 54

velocidade condições ideais 46 52

tipo de canteiro central D D

fator FM - tab. 7-2 0 0

largura das faixas 12 pes 12 pes

fator FLW - tab. 7-3 0 0

distancia obstrução lateral total 12 pes 12 pes fator FLC - tab.7-4 eq.7-2 0 0

n° acessos por milha (km) 13 0

fator FA - tab. 7-5 ou 7-6 3,3 0

VELOCIDADE DO FLUXO LIVRE (FFS) 42,7 52

R A M P A sentido 1

sent.2-Leste

volume horário (vph) 1500 1500

fator de hora pico (FHP) 0,9 0,9

número de faixas (N) 2 2

greide em % + 4 % - 4 %

extensão em milha (mi) 1,1 1,1

% de caminhões e ônibus 0,06 0,06 ET (tab. 7-7 a 7-10) 7,0 1,5 % de veículos recreacionais 0% 0% ER (tab. 7-7 a 7-10) FHV= 1 / [1+PT(ET-1)+PR(ER-1)] 0,74 0,97 vp = V / N.FHP.(FHV) 1126 859

sentido taxa fluxo

vp (pcphpl) velocidade mé- dia automóveis NS densidade fig 7.2 ou D= vp/S 1 1126 42,7 C 1126 / 42,7 = 26,4

(39)

(40)

Uma seção de 2 milhas de uma rodovia de múltiplas faixas deve ser projetada para atender a um volume diário de 60.000 vpd no nível de serviço D.

Com base em dados locais de outras rodovias similares, a hora de projeto é de 10% com uma distribuição direcional 55/45 e FHP=0,90 ; cam=5% Na rodovia espera-se ter um limite de velocidade de 50 mph e aproximadamente 10 pontos de acesso por milha e a via está localizada em terreno ondulado e faixa de domínio de 90 pés.

(41)

TRECHO: EX. No.

sentido 1 sentido 2

fator FM - tab. 7-2

largura das faixas

sentido 1 sentido 2

greide em %

sentido taxa fluxo

(42)

(43)

Numa rodovia dividida de 6 faixas localizada em um setor urbano considere-se um trecho de 2,5 milhas em terreno plano que tem uma intersecção sinalizada em cada uma das pontas e um sinal luminoso no meio do trecho. Este último sinal está sendo substituído por uma intersecção em níveis diferentes no mesmo local. A taxa de fluxo de hora de pico é de 1.400 pcphpl e o atual tempo médio de percurso da seção é de 3 minutos. Os acessos em níveis só existem nas intersecções sinalizadas.

Faixa= 11 pés ; canteiro central elevado; acostam.= 4 pés

Determinar a velocidade de fluxo-livre quando a intersecção estiver pronta e quantos veículos podem ser somados , mantendo-se o mesmo nível de serviço.

RESOLUÇÃO

Uma nova velocidade de fluxo livre deve ser determinada em função de mudança na velocidade de viagem.

A existência de uma intersecção em nível não é motivo para segmentar a rodovia. Antes de remover o sinal luminoso o tempo médio de travessia da secção de 2,5 milhas era de 180 segundos sob condições de fluxo livre, ou seja, uma velocidade média de viagem de 50 mph.

Numa taxa de fluxo de 1400 pcphpl o Nível de Serviço é D.

Com a remoção do sinal luminoso estima-se reduzir o tempo de viagem em cerca de 30 segundos., passando-se a fazer o percurso em 150 segundos.

Isto corresponde a uma velocidade de fluxo livre de aproximadamente 60 mph (nenhum aumento de trânsito é esperado como resultado da construção de intersecção em nível diferente).

Plotando-se a curva da velocidade do fluxo livre no gráfico da Figura 7.1 encontra-se que, para uma taxa de fluxo de 1400 pcphpl a velocidade média de viagem esperada é de 60 mph para o Nível de Serviço C.

Mas, pode-se observar que, nas fronteiras das curvas os níveis C e D a taxa máxima do fluxo do nível C, a 60 mph, é estimada em 1620 pcphpl.

Isto significa que um adicional de 220 automóveis por faixa podem ser somados ao volume existente mantido o nível de serviço C.

(44)

(45)

Um novo corredor está sendo projetado fora dos arredores da área metropolitana. A rodovia deve ser construída em 10 anos. A projeção do trânsito futuro indica que a rodovia deve ter um volume de 42.000 vpd com 5 a 10% de caminhões. Está previsto que o corredor deverá ter condições ideais através de terreno ondulado. De uma rodovia de múltiplas faixas similar espera-se que a velocidade do fluxo-livre seja de 50

mph

Determinar o número de faixas necessárias para a rodovia operar no nível de serviço C

RESOLUÇÃO

Na ausência de informações mais precisas para a rodovia proposta, uma estimativa do volume horário de projeto direcional deve ser calculada e comparada com os valores da Tabela 7.11

O primeiro passo é calcular o volume horário direcional de projeto usando-se a Equação 7.7

Considerando-se a iésima hora de projeto (K =0,10) e a distribuição direcional de D = 0,60 para as condições ambientais suburbanas teremos que :

VHDP == 2 520 vph

Os cálculos podem ser melhor visualizados na planilha de cálculo adiante inserida. Observe pela Tabela 7.11 que, para uma rodovia de 6 faixas a uma velocidade de 50 mph essa rodovia poderá acomodar de 2850 a 3090 vph e operar no nível C.

(46)

TRECHO: EX.No. 9.2.5 RODOVIAS DE FAIXAS MÚLTIPLAS

ANÁLISE DE PLANEJAMENTO

Volume (VMDP): 42000 vpd Limite de Veloc. : 50 mph Terreno (P,O,M) : Ondulado

CONDIÇÕES AMBIENTAIS SUBURBANA RURAL K 0,10 0,15 D 0,60 0,65 % de Caminhões : 5 - 10 % VHDP = VMDP.K.D = 42000 x 0,10 x 0,60 = 2520 vph

VOLUME POR FAIXA NÍVEL DE SERVIÇO

4 faixas: VHDP/2 = 1260 D 6 faixas: VHDP/3 = 840 B / C

(47)

9.3 TWO LANE (PISTA SIMPLES)

RODOVIAS DE PISTA SIMPLES

Conceito

Uma rodovia de pista simples e duas faixas de rolamento, comumente chamado de rodovia de pista simples, pode ser definida como sendo uma via em que cada uma das faixas é utilizada por um sentido de trânsito.

Velocidade Média de Viagem

Reflete a função da mobilidade e é expressa pela extensão do segmento da rodovia em consideração e dividida pelo tempo médio da viagem do todos os veículos que percorrem o segmento em ambos os sentidos, ao longo de um intervalo de tempo determinado.

Percentual de Retenção

Reflete o tempo médio perdido pelos motoristas quando são retidos por comboios, enquanto viajam ao longo de um determinado trecho da estrada, expresso em percentagem do tempo total de viagem.

Esse percentual de retenção é difícil de ser medido no campo, sendo aceito como a percentagem dos veículos que viajam com espaçamento inferior a 5 segundos.

Utilização da Capacidade

Reflete a função de acesso e é definida como a relação entre a Taxa de Fluxo da Demanda e a Capacidade da rodovia

Níveis de Análise • análise operacional

O objetivo é determinar o Nível de Serviço a partir das características técnicas e de trânsito

• planejamento do sitema

(48)

Características Operacionais - - - - - - - - • Condições Ideais

velocidade de projeto igual ou maior que 60 mph (96 km/h) largura de faixas igual ou maior que 12 pés (3,6 m)

acostamentos com largura igual ou superior a 6 pés (1,80 m) ausência de zonas de ultrapassagem proibida na rodovia somente automóveis na corrente de trânsito

distribuição direcional equivalente a 50 % (50/50) terreno plano

ausência de obstáculos ao trânsito direto provocadas por dispositivos de controle do trânsito ou de veículos dobrando à esquerda ou retornando.

A Capacidade das rodovias de pista simples nas condições ideais é de 2.800 automóveis/hora.

- -

• Fatores que afetam a Operação

Distribuição Direcional

Zonas de Ultrapassagens Proibidas ( ZUP) - DVU >1.500 pés (450 m)

METODOLOGIA

A tabela 8.1 apresenta os critérios dos NS para um segmento qualquer de terreno. A tabela 8.2 fornece os critérios dos NS para trechos com greides específicos.

(49)

NÍVEIS DE SERVIÇO

Discriminação Nível de Serviço A Nível de Serviço B Velocidade Média

Demanda de Ultrapassagem % de Retenção

Taxa de Fluxo máxima Comboios 60 mph (96 km/h) muito pequena 30% do tempo 420 automóveis/hora menos de 3 veículos 55 mph (88 km/h) média 45 % do tempo 750 automóveis/hora cresce significativamente

Discriminação Nível de Serviço C Nível de Serviço D Velocidade Média

Demanda de Ultrapassagem % de Retenção

Taxa de Fluxo máxima Comboios Fluxo de Trânsito 52 mph (83 km/h) elevada 30% do tempo 1.200 automóveis/hora encadeamento estável 50 mph (80 km/h) muito elevada 45 % do tempo 1.800 automóveis/hora entre 5 a 10 veículos regime instável Nível de Serviço E

- Velocidade média de viagem cai abaixo de 50 mph (80 km/h) nas condições ideais. Fora delas, em rampas com greide elevado, a velocidade pode chegar a 25 mph (40 km/h) ou menos.

- Manobras de ultrapassagens são virtualmente impossíveis.

- Motoristas são retidos mais do que 75% do tempo. - É atingido o maior volume de trânsito, sendo definida a Capacidade como sendo 2.800 automóveis por hora nas 2 direções e dentro das condições ideais. - A formação de comboios é intensa

Nível de Serviço F - Representa um fluxo altamente congestionado, onde a demanda do trânsito excede em muito a capacidade de escoamento da via.

- Em um trecho longo em

terreno plano, normalmente o nível de

serviço “E” raramente ocorre, sendo mais uma condição transitória, quando o nível de serviço cai diretamente do Nível “D” para o “F”.

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Análise Operacional

Trechos com rampas inferiores a 3% ou menores que 800 m (1/2 milha) podem ser considerados como terreno plano. Fora dessas condições, devem ser tratados como trechos com rampas específicas.

A extensão total da rampa é considerada como o seu próprio comprimento acrescido das curvas de concordância vertical existentes no seu início e fim. Aproximadamente 1/4 dos comprimentos das curvas de concordância são incluídos em cada segmento de rampa.

O objetivo da análise operacional é a determinação do NS para uma rodovia existente ou projetada, operando sob uma demanda existente ou projetada. A análise operacional também é empregada para a determinação da Capacidade de um segmento de rodovia ou da Taxa de Fluxo de Serviço que pode ser acomodada em qualquer NS dado.

Utilização do Fator de Hora de Pico (FHP)

v = V / FHP onde:

v = taxa de fluxo bidirecional para o pico 15 minutos, em vph V = volume horário bidirecional dem vph

FHP = fator de hora pico

Uma rodovia, prevista para operar em média durante uma hora inteira no nível de serviço C, pode conter porções da hora operando nos níveis D ou E enquanto outras porções operam nos níveis A ou B.

Quando o fator de hora pico é menor que 0,85 as condições operacionais da via dentro da hora variam substancialmente.

Onde for possível a determinação do fator de hora pico a partir de dados de campo, isto deve ser feito; caso contrário, podem ser utilizados valores da tabela 8.3

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ANÁLISE DE SEGMENTO EM TRECHO GENÉRICO

FSi = 2.800 x (v/c) x fd x fw x fHV equação 8.1

1

fHV = --- equação 8.2

[1 + PT(ET-1) + PR(ER-1) + PB(EB-1)]

A análise de trechos genéricos se aplica a trechos com no mínimo 2 milhas (3,2 km) extensão.

O Fator de Hora pico pode ser obtido, quando não for feito medições em campo, da tabela 8.3

Quando a composição de veículos pesados não for disponível pode-se usar a seguinte composição:

USA BRASIL caminhões PT = 0,14 0,25 ônibus PB = 0,00 0,04 veículos recreacionais PR = 0,04 0,01

Em rodovias com características nitidamente recreacionais, o percentual de veículos recreacionais será sensivelmente maior do que em rodovias comuns.

Todos os veículos que disponham de apenas 4 rodas são considerados automóveis (inclusive furgões e pick-up e caminhões pequenos)

Na equação 8.1 temos:

FSi = taxa de fluxo de serviço bidirecional, para as condições existentes, no nível de serviço "i" , em vph

(v/c) = relação entre a taxa de fluxo e a capacidade ideal para o nível de serviço "i", obtido na tabela 8.1

fd = fator de ajustamento para distribuição direcional, obtido da tabela 8.4 fW = fator de ajustamento para as larguras de pista e dos acostamentos, obtido da tabela 8.5 (no caso de acostamentos, utilizar a média da largura dos dois acostamentos)

fHV = fator de ajustamento para a presença de veículos pesados Na equação 8.2 temos:

PT, PR e PB = % de caminhões, veículos recreacionais e ônibus, em decimais ET, ER e EB = automóvel equivalente , obtido da tabela 8.6

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FSi = 2.800 x (v/c)i x fd x fw x fg x fHV equação 8.3 fg = 1 / [1 + (PP. IP) equação 8.4 IP = 0,02 (E - Eo) equação 8.5 fHV = 1 / [1 + PHV (EHV - 1)] equação 8.6 EHV = 1 + (0,25 + PT/HV) . (E - 1) equação 8.7 Sc = 25 + 3,85 ( vc / 1000)² equação 8.8

A análise de trechos com greide específico pressupõe que o trecho imediatamente anterior à rampa é em nível. Quando houver um greide composto, utiliza-se o greide médio ponderado.

A velocidade média de subida na qual ocorre a Capacidade varia entre 25 e 40 mph (40 e 64 km/h), dependendo da inclinação da rampa, do percentual de distância de visibilidade (ZUP) e de outros fatores.

FSi = taxa de fluxo de serviço bidirecional , em vph

(v/c)i = relação entre taxa de fluxo e capacidade, obtida da tabela 8.7

fd = fator de ajustamento para distribuição direcional, obtida da tabela 8.8

fW = fator de ajustamento largura de faixa e acostamentos, obtido da tabela 8.5

(para a largura dos acostamentos, utilizar largura média)

fg = fator de ajustamento para o efeito das rampas sobre os automóveis

fHV = fator de ajustamento para a presença de veículos pesados

PP = proporção de automóveis em aclive, expressa em decimais

IP = fator de impedância para automóveis

E = automóvel equivalente, obtido da tabela 8.9

Eo = automóvel equivalente no plano, obtido da tabela 8.9 Na equação 8.6 temos:

PHV = % de veículos pesados (camin. + veíc.recreacionais + ônibus) no sentido ascendente

EHV = automóvel-equivalente para a parcela específica de veíc.pesados no sentido

ascendente

PT/HV = proporção de caminhões dentro do total de veículos pesados

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PLANEJAMENTO

VMDAi = FSi x FHP / K equação 8.9

Na tabela 8.10 são apresentados os valores máximos para o VMDA para as rodovias de pista simples, duas faixas bidirecionais.

Os níveis de serviço referem-se às condições de operação dentro do período de pico de 15 minutos do dia.

O volume correspondente à 30° maior hora do ano é frequentemente utilizado como o volume de projeto para rodovias rurais

VMDAi = volume médio diário anual máximo para o NS i , em veic/dia

FSi = Taxa de Fluxo de Serviço máxima para o NS i , em vph - obtido pela equação

8.3

FHP = Fator de Hora Pico, obtido da tabela 8.3 K = Fator de Hora de Projeto (pico horário)

O fator K é comumente empregado em problemas de projeto como :

VHP = VMDA x K

onde:

VHP = volume horário total de projeto VMDA = volume médio diário anual

K = determinado a partir da relação entre o 30° maior volume horário do ano e o volume