Disciplina: Engenharia de Tráfego
Docente: Prof. ª Dr. ª Barbara Stolte Bezerra
Conteúdo: Método do HCM 2010 para cálculo de capacidade e nível de serviço de rotatórias Elaborado por: Ana Laura Lordelo dos Santos
ROTATÓRIAS
Rotatórias são dispositivos viários de forma arredondada onde os veículos se movem contornando uma ilha central e que, no Brasil, é realizado no sentido anti-horário. Sua função é ordenar e canalizar o tráfego em interseções, e são mais utilizadas nos casos em que várias vias se encontram no mesmo cruzamento.
A concentração de fluxos em áreas limitadas e o conflito entre as diversas correntes de veículos se aproximando por direções distintas tornam os dispositivos de interseção os pontos críticos de capacidade de tráfego. É por conta desses conflitos e da necessidade de um fluxo de veículos transpassar outro que a fluidez precisa ser interrompida temporariamente, fazendo com que os veículos reduzam suas velocidades permitindo que uma corrente de tráfego transpasse a outra, cada uma a seu tempo.
Em um cruzamento não sinalizado, o intervalo entre veículos de uma via principal é um fator determinante para a entrada do veículo oriundo de outra via. Esse intervalo, entre o para-choque traseiro do veículo que está na frente e o dianteiro do que está logo atrás, é denominado gap. O valor do “gap aceitável” para que se possa realizar a travessia na via principal depende de vários fatores, como: sinalização, velocidade na via principal, manobra a ser executada, número de faixas na via principal, da geometria e do cenário local. O valor do
gap é relevante na fluidez do tráfego em um cruzamento, uma vez que leva um tempo
considerável, já que o veículo da via secundária precisa acelerar a partir da velocidade zero. O “gap aceitável” varia de acordo com a habilidade do motorista, declividade da via, visibilidade do local, tipo de veículo, condições geométricas do cruzamento, tipo de manobra, tempo de espera do motorista no cruzamento, etc.
Sendo assim, rotatórias com raios reduzidos e controle de entrada (com parada controlada – seja através de sinalização da placa de “PARE” ou da “Dê a preferência”) se mostraram uma alternativa eficaz a ser adotada em interseções, uma vez que semáforos são mais indicados para volumes de tráfego maiores. Em sua grande maioria, a preferência do movimento é dada aos veículos que já se encontram na rotatória, exceto quando existem fluxos consideravelmente maiores do que outros em uma dada direção, podendo então o dispositivo operar com preferência de movimento nessa entrada. Dessa maneira, por ter o tráfego circulante prioridade na rotatória, os veículos advindos das demais aproximações são obrigados a parar, reduzindo sua velocidade e os pontos de conflito e, consequentemente, aumenta a segurança no tráfego.
Através da Figura 1 é possível perceber que os pontos de conflitos em uma rotatória (de quatro aproximações), comparados aos de uma interseção comum, são quatro vezes menor.
Figura 1: Rotatória com 4 aproximações e 8 pontos de conflito
Além da segurança a rotatória pode também melhorar a fluidez do tráfego, diminuindo o congestionamento e o atraso, já que esse dispositivo oferece grande capacidade. Ademais, outro ponto relevante para a implantação da rotatória é o ângulo de visão que o motorista necessita para realizar o cruzamento. Enquanto na interseção comum é preciso observar os dois sentidos da via (formando um ângulo de 180°), em uma rotatória esse valor é reduzido (dependendo das características geométricas), uma vez que há apenas um sentido a ser observado.
Em contrapartida, despendem mais espaço e hoje a maioria dos lotes encontra-se ocupada e o alto custo de desapropriação pode inviabilizar um projeto. Logo, as rotatórias com raio interno reduzido são mais utilizadas na área urbana.
Para as rotatórias de raio reduzido, a capacidade de tráfego corresponde à capacidade de entrada na rotatória de cada aproximação, e existem vários modelos de avaliação dessa capacidade. Nesse material, será abordado o método contido no Highway Capacity Manual (HCM 2010) que permite a definição tanto da capacidade quanto do nível de serviço em cada faixa.
Não há um critério bem definido para a avaliação do nível de serviço de uma rotatória por falta de estudos relacionados. Contudo, o HCM 2010 indica que tal avaliação deve ser feita como é para uma interseção comum não semaforizada, isto é, tomando por base os valores de atrasos, relacionando-os com um determinado nível de serviço (quando o volume for superior à capacidade da via, o nível de serviço é sempre F).
Cada nível de serviço representa uma característica relacionada à fluidez na interseção e são caracterizadas de acordo com o Manual de Projetos de Interseções do DNIT (2005):
•Nível de serviço A: Os veículos, em sua maioria, passam livremente pela interseção praticamente sem sofrer atrasos.
•Nível de serviço B: O fluxo na via principal afeta a capacidade de deslocamento da via secundária, mas os atrasos são relativamente pequenos.
•Nível de serviço C: A quantidade de veículos na via principal é expressiva e inicia-se a formação de filas na via secundária, porém não possuem grande extensão nem duração.
•Nível de serviço D: Os veículos da via secundária são obrigados a realizar paradas e a espera pode ser elevada e, mesmo que ocorra filas grandes, essas tendem a reduzir. O tráfego ainda permanece estável.
•Nível de serviço E: Ocorrência de grandes retenções de veículos que, enquanto não houver redução do volume de tráfego, tendem a se manter. São elevados os tempos de espera e, com pequenos aumentos no volume, pode ocasionar o colapso do tráfego. Nesse ponto atinge-se a capacidade da interseção.
•Nível de serviço F: Caracterizado pelo sobrecarregamento da interseção. O volume de veículos ultrapassa a capacidade da via, ou seja, as filas e o atraso tendem a aumentar se não houver a queda da quantidade de veículos chegando.
O MÉTODO DO HCM
Os procedimentos do método contido no HCM permitem ao analista avaliar o desempenho operacional de uma rotatória de uma ou duas pistas, existente ou prevista em projeto, dado os níveis de demanda de tráfego.
Nível de Serviço
Os critérios de nível de serviço (NS) para automóveis em rotatórias são dados na Tabela 1. Atribui-se nível de serviço F (NS F) se a razão volume por capacidade resultar maior que 1,0, independente do atraso (tempo médio perdido pelos veículos quando esses se encontram parados esperando para passar pelo cruzamento - delay). A avaliação do NS de uma aproximação, ou da interseção isolada, baseia-se somente no delay.
Tabela 1: Critérios de nível de serviço
Delay (s/veic) NS para razão volume-capacidade v/c 1,0 v/c > 1,0 0-10 A F >10-15 B F >15-25 C F >25-35 D F >35-50 E F >50 F F
Dados necessários para análise
Para a análise de uma rotatória, são necessários os seguintes dados: 1. Número e configuração das faixas em cada aproximação; 2. Uma das seguintes opções:
a) Volume de demanda para cada entrada de veículos e para cada faixa de pedestre durante o pico de 15 minutos, ou
b) Volume de demanda para cada entrada de veículos e para cada faixa de pedestre durante a hora de pico, e fator hora pico respectivo;
3. Porcentagem de veículos pesados;
4. Distribuição de volume através das faixas de entrada; e
5. Duração do tempo de análise, geralmente 15 minutos dentro do período de hora pico. Entretanto, qualquer período de 15 minutos pode ser analisado.
Metodologia
A metodologia foca na operação das rotatórias e não considera os efeitos dos dispositivos de controle de tráfego adjacentes, como sinais de trânsito nas proximidades ou travessias de pedestres sinalizadas. Enquanto o banco de dados em que estes procedimentos foram baseados é o mais completo desenvolvido para as condições norte-americanas, não cobre todas as situações que podem ser encontradas na prática. Assim, aplica-se a rotatórias isoladas com até duas faixas de entrada e até uma pista de passagem direta (bypass) por aproximação. Faltam exemplos de situações em que:
• Sinais antes ou depois (incluindo, mas não limitando a, sinais de pedestres) influenciem significativamente o desempenho da rotatória;
• Ocorre inversão de prioridade, como condições incomuns de entrada forçada quando se tem fluxos altos;
• Está presente alto nível de pedestres ou de ciclistas;
• A rotatória está próxima a uma ou mais diferentes rotatórias;
• Uma ou mais aproximações possuem mais de duas faixas de entrada; ou • Uma ou mais faixas de entrada são de limitado, ou curto, comprimento. Conceitos de capacidade
A capacidade de uma aproximação da rotatória é diretamente influenciada por padrões de fluxos. Os três fluxos de interesse, fluxo de entrada, fluxo circulante, e fluxo de saída, são mostrados na Figura 2.
Figura 2: Análises em uma aproximação da rotatória Fonte: HCM (2010)
Onde,
, e
Quando a taxa de fluxo circulante é próxima de zero, o fluxo de entrada máximo é dado por 3600s/h dividido pelo headway (intervalo de tempo entre a passagem de dois veículos sucessivos), que é análogo à taxa de fluxo de saturação de um movimento recebendo a indicação verde de uma interseção sinalizada. Em níveis altos tanto de fluxo de entrada quanto de fluxo conflitante, prioridade limitada (em que o tráfego que circula ajusta seu
headway para permitir que os veículos entrem), inversão de prioridade (em que o tráfego que
entra força o tráfego circulante a ceder) e outros comportamentos podem ocorrer. Rotatórias de faixa única
A capacidade de uma única faixa de entrada, em conflito com uma via de circulação, é baseada no fluxo conflitante. A Equação 1 estima a capacidade por:
( ) onde, ( ) ( )
Figura 3: Exemplo de uma faixa de entrada em conflito com uma faixa de circulação Fonte: HCM (2010)
O modelo de capacidade dado acima reflete as observações feitas nas rotatórias americanas em 2003. É provável que a capacidade dessas aumente com a familiaridade dos condutores. Além disso, as sociedadescom maior quantidade de rotatórias ou geralmente com condutores mais agressivos podem ter capacidades maiores. Portanto, aferir o local dos modelos de capacidade é recomendado para melhor refletir o comportamento do condutor local.
Rotatórias de faixas múltiplas
Rotatórias de várias faixas (multilane) têm mais de uma faixa em pelo menos uma entrada e na parte circulante. O número de faixas de entrada, de circulação e de saída pode
variar ao longo da rotatória. Devido às diversas variações possíveis, a complexidade de cálculo é maior do que as rotatórias de faixa única.
A definição para headways e gaps no caso de multilane é mais complicada do que para a de faixa única. Se a pista circulando funciona verdadeiramente como uma multilane, então os motoristas na entrada percebem gaps (lacunas) tanto na faixa interior, quanto na exterior, de forma integrada. Alguns motoristas que optam por entrar na rotatória através da faixa da direita irão ceder a todo o tráfego na parte circulatória devido às suas incertezas sobre o caminho dos veículos que circulam. Esta incerteza é mais pronunciada nas rotatórias do que em outros cruzamentos sem sinalização devido à curvatura da pista circulatória. No entanto, alguns motoristas na faixa de entrada da direita entrarão ao lado de um veículo circulando na faixa interior, se esse não é notado para o conflito. Além disso, o comportamento dos veículos circulantes pode ser afetado pela presença ou ausência de marcações de faixa dentro da área circular. Como resultado, o gap aceitável da faixa de entrada a direita, em especial, é imperfeito e difícil de quantificar.
Para rotatórias com até duas faixas de circulação, que é o único tipo de rotatória
multilane abordada por esse método, as entradas e saídas podem ser de uma ou duas faixas de
largura (mais uma possível faixa de passagem direta- bypass-de conversão à direita).
Capacidade para entradas com duas faixas em conflito com uma circulante
A Equação 2 abaixo dá a capacidade para cada faixa de entrada conflitando com uma circulante do seguinte modo:
Figura 4: Exemplo de duas faixas de entrada em conflito com uma faixa circulante Fonte: HCM (2010)
Capacidade para entradas com uma faixa em conflito com duas circulantes
A capacidade para entrada de rotatórias com uma faixa conflitando com duas circulantes é dada pela Equação 3:
onde todas as variáveis foram definidas anteriormente ( é o total de ambas as faixas).
Figura 5: Exemplo de uma faixa de entrada em conflito com duas faixas circulando Fonte: HCM (2010)
Capacidade para entradas com duas faixas em conflito com duas circulantes
As Equações 4 e 5 abaixo dão a capacidade para as faixas da direita e da esquerda, respectivamente, para uma rotatória com entrada com duas faixas conflitando com duas circulantes: Onde ( ) ( ) ( )
Figura 6: Exemplo de uma entrada com duas faixas em conflito com duas faixas circulando Fonte: HCM (2010)
Os dados de campo constataram que os motoristas na faixa da esquerda têm headways mais críticos do que os condutores na faixa da direita, resultando em uma capacidade menor da faixa da esquerda.
Passagem direta (bypass) com Conversão à Direita
Dois tipos de bypass com conversão à direita são usadas tanto para rotatórias de uma única faixa quanto para multilanes. Esses estão ilustrados na Figura 7.
Figura 7: Faixa de passagem direta (bypass) com conversão à direita Fonte: HCM (2010)
Tipo 1 ( Faixa de Bypass com parada)
Uma faixa de bypass do tipo 1 termina numa alta angulação, com o tráfego de conversão à direita dando preferência ao tráfego de saída da rotatória. Faixas de bypass com conversão à direita não foram explicitamente incluídas na pesquisa que originou esse método. Contudo, a capacidade de uma pista de bypass desse tipo pode ser aproximada usando uma das fórmulas de capacidade dada anteriormente, considerando o fluxo de saída a partir da rotatória como o fluxo circulante, e também o fluxo na bypass como fluxo de entrada.
A capacidade para uma bypass opondo-se a uma faixa de saída pode ser aproximada usando a Equação 6:
A capacidade para uma bypass opondo-se a duas faixas de saída pode ser aproximada usando a Equação 7: ( ) onde ( ) ( )
Tipo 2 (Faixa de Bypass sem parada)
Uma bypass do tipo 2 funde-se, com um ângulo baixo, a um fluxo de saída ou formando uma nova faixa adjacente ao fluxo de saída da rotatória. A capacidade dessa pista fundida não foi avaliada para o desenvolvimento desse método, porém sua capacidade deverá ser relativamente alta devido a uma operação de fusão entre dois fluxos de tráfego em velocidades semelhantes.
Passo a passo
A capacidade de uma dada aproximação é calculada usando o processo ilustrado a seguir.
Passo 1: Converter o volume de veículos em taxa de fluxo Passo 2: Ajustar a taxa de fluxo para veículos pesados Passo 3: Determinar as taxas de fluxo circulante e fluxo de saída
Passo 4: Determinar a taxa de fluxo de entrada por faixa
Passo 5: Determinar a capacidade de cada faixa de entrada e, conforme o caso, de
bypass, em unidade de veículos de passeio
Passo 6: Determinar a impedância de pedestres sobre os veículos Passo 7: Converter taxa de fluxo e capacidade, por faixa, em veículos por hora
Passo 8: Calcular a relação volume-capacidade para cada faixa
Passo 9: Calcular a média de atraso de controle para cada faixa
Passo 10: Determinar o nível de serviço para cada faixa em cada aproximação
Passo 11: Calcular a média de atraso de controle e determinar o nível de serviço para cada aproximação e a rotatória como um todo
Passo 1: Converter o volume de veículos em taxa de fluxo
Para uma análise quando 15 minutos do período de pico pode ser medido no campo, os volumes para esse período são convertidos para uma taxa de fluxo de demanda multiplicando-os por 4. Para o caso de uma situação projetada, ou quando não há dadmultiplicando-os disponíveis referentes aos 15 minutos de pico, os volumes de demanda por hora para cada movimento são convertidos para taxas de fluxo de demanda através de um fator hora pico para interseções, como é mostrado na Equação 8.
onde ( ) ( )
Passo 2: Ajustar a taxa de fluxo para veículos pesados
A taxa de fluxo para cada movimento pode ser ajustada para levar em conta as características dos veículos usando fatores indicados na Tabela 2.
Tabela 2: Fator de equivalência para veículos de passeio
Tipo do Veículo Fator de Equivalência,
Veículo de passeio 1,0
Veículo pesado 2,0
O cálculo para incorporar esses valores é dado na Equação 9 e na Equação 10, respectivamente: onde ( ) ( )
= fator de ajuste veículo pesado,
= porcentagem do volume de demanda composto por veículos pesados, = fator de equivalência para veículos pesados.
Passo 3: Determinar as taxas de fluxo circulante e de saída
As taxas de fluxo circulante e de saída são calculadas para cada aproximação da rotatória. Embora as seguintes seções apresentem uma metodologia numérica para rotatórias com quatro aproximações, esta metodologia pode se estender para qualquer quantidade.
Taxa de fluxo circulante
O fluxo circulante opondo-se a uma determinada entrada é definido como o fluxo conflitando com o fluxo de entrada (isto é, o fluxo passando em frente à ilha divisória próxima da entrada em questão). O cálculo da taxa de fluxo circulante para a aproximação sentido norte é ilustrado na Figura 8 e numericamente na Equação 11. Todos os fluxos são em veículos de passeio equivalente.
Figura 8: Cálculo do fluxo circulante Fonte: HCM (2010)
Taxa de fluxo de saída
A taxa de fluxo de saída para uma determinada aproximação é usada principalmente no cálculo do fluxo conflitante para faixa de passagem direta (bypass) com conversão à direita. O cálculo do fluxo de saída para saída ao sul é demonstrada na Figura 9 e numericamente na Equação 12. Se uma bypass está presente na entrada imediatamente anterior, o fluxo de conversão à direita utilizando a bypass é deduzido do fluxo de saída. Todos os fluxos são em veículos de passeio equivalente.
Figura 9: Cálculo do fluxo de saída Fonte: HCM (2010)
Passo 4: Determinar a taxa de fluxo de entrada por faixa
Para entradas de faixa única, a taxa de fluxo de entrada é a soma de todas as taxas de fluxo usando tal entrada. Para entradas de mais de uma faixa ou entradas com bypass, ou ambas, o seguinte procedimento pode ser usado para designar os fluxos para cada faixa:
1. Se existe uma bypass com conversão à direita, o fluxo usando a bypass é removido do cálculo dos fluxos de entrada da rotatória.
2. Se apenas uma faixa está disponível para um determinado movimento, o fluxo para esse movimento é atribuído apenas a essa faixa.
3. Os fluxos restantes são assumidos para serem distribuídos através de todas as faixas sujeitas às restrições impostas por quaisquer designações dos movimentos nas faixas e eventuais desequilíbrios de utilização da faixa observados ou estimados.
Passo 5: Determinar a capacidade de cada faixa de entrada e, conforme o caso, de bypass, em unidade de veículos de passeio
A capacidade para cada faixa de entrada e faixa de bypass é calculada através das equações de capacidade discutida anteriormente. As equações de capacidade para faixas de entrada são resumidas na Tabela 3; equações de capacidade para faixas de bypass são resumidas na Tabela 4.
Tabela 3: Equações de capacidade para faixas de entrada Faixas de
entrada
Faixas circulantes que
conflitam Equação de capacidade
1 1 Equação 1
2 1 Cada faixa: Equação 2
1 2 Equação 3
2 2 Faixa direita: 4;Esquerda: 5
Tabela 4: Equações de capacidade para faixas de bypass
Faixas de saída conflitantes Equação de capacidade
1 Equação 6
2 Equação 7
Passo 6: Determinar o efeito de pedestres sobre os veículos
O tráfego de pedestres pode reduzir a capacidade veicular de uma entrada de rotatória se estão presentes pedestres suficientes uma vez que se valem do direito de passagem concedido na maioria das jurisdições. Em condições de altos fluxos conflitantes de veículos, os pedestres normalmente passam entre as filas de veículos na entrada e, portanto, têm impacto adicional insignificante sobre a capacidade de entrada. No entanto, em condições de baixos fluxos conflitantes, pedestres podem funcionar eficazmente como veículos conflitantes adicionais e, assim, reduzir a capacidade veicular da entrada. O efeito dos pedestres é mais acentuado com o aumento do volume desses.
Para entradas em rotatórias de uma faixa, o modelo mostrado na Tabela 5 pode ser usado para aproximar tal efeito.
Tabela 51: Modelo de capacidade de entrada com fator de ajuste para pedestres atravessando uma faixa de entrada
Caso Fator de ajuste de capacidade de entrada de uma faixa, para pedestres Se Ou se Se não onde
, ( )
(
)
Para entradas com duas faixas, o modelo mostrado na Tabela 6 pode ser usado para aproximar esse efeito.
Tabela 6: Modelo de capacidade de entrada com fator de ajuste para pedestres atravessando uma entrada com duas faixas
Caso Fator de ajuste de capacidade de entrada com duas faixas, para pedestres
Se * ( ) + Se não * +
Passo 7: Converter taxas de fluxo e capacidade, por faixa, em veículos por hora
A taxa de fluxo para uma determinada faixa é convertida de volta em veículos por hora multiplicando a taxa de fluxo de veículos de passeio equivalente, calculado na etapa anterior, pelo fator de veículos pesados para a faixa, assim como mostrado na Equação 13:
onde
( )
( )
Da mesma forma, a capacidade de uma determinada faixa é convertida de volta a unidade “veículos por hora” como mostrado na Equação 14:
onde ( ) ( )
O fator de ajuste de veículos pesados para cada faixa de entrada pode ser aproximado por uma média ponderada dos fatores de ajuste de veículos pesados para cada movimento de entrada na rotatória (excluindo a bypass, se presente) ponderado pela taxa de fluxo, como mostrado na Equação 15: onde ( )
Se a atribuição específica de utilização de uma faixa por veículos pesados é conhecida, o fator de ajuste de veículos pesados pode ser calculado separadamente para cada faixa.
Passo 8: Calcular a relação volume-capacidade para cada faixa
Para uma determinada faixa, a razão volume-capacidade é calculada dividindo-se a taxa de fluxo de demanda pela capacidade calculada, assim como mostrado na Equação 16. Ambos os valores de entrada são em veículos por hora.
onde
( ) ( )
Passo 9: Calcular a média de atraso (delay) para cada faixa
Dados coletados de delay para rotatórias nos Estados Unidos sugerem que esses podem ser previstos de um modo geral, semelhante ao que é usado para outros cruzamentos sem sinalização. A Equação 17 mostra o modelo que deve ser usado para estimar a média de atraso para cada faixa de aproximação da rotatória:
[ √ ( ) ] [ ] onde ( )
( )
Passo 10: Determinar o nível de serviço para cada faixa em cada aproximação
O NS para cada faixa, em cada aproximação, é determinado usando a Tabela 1 e os valores calculados ou medidos de delay.
Passo 11: Calcular a média de atraso (delay) e determinar o nível de serviço para cada aproximação e a rotatória como um todo
O delay para uma aproximação é obtido calculando a média de delay para cada faixa desta, ponderada pelo volume em cada uma. O cálculo é mostrado na Equação 18. Note que o volume na faixa de bypass deve ser incluído no cálculo do delay para a aproximação. O NS para cada aproximação é determinado usando a Tabela 1 e os valores calculados ou medidos de atraso
O atraso para a interseção como um todo é calculado de forma semelhante, calculando a média para cada aproximação, ponderada pelo volume em cada uma. Isso é demonstrado na Equação 19. O NS para a interseção é determinado usando a Tabela 1 e os valores calculados ou medidos de delay. ∑ ∑ Onde ( ) ( ) ( )
Passo 12: Calcular a fila de veículos para cada faixa
O tamanho da fila de veículos em uma faixa de aproximação da rotatória é calculado utilizando a Equação 20: [ √ ( ) ] ( ) onde
( )
.
O comprimento da fila calculado para cada faixa deve ser verificado em relação à disponibilidade dessas. A fila em cada uma pode interagir com faixas adjacentes de uma ou mais maneiras:
Se filas nas faixas adjacentes excederem a capacidade disponível, a da faixa em questão pode ser mais longa do que o previsto, devido às filas adicionais da faixa adjacente.
Se filas na faixa em questão excederem a capacidade disponível para faixas adjacentes, essa pode ser preenchida pela fila em questão.
Valores Padrão
Nenhum valor padrão foi desenvolvido para rotatórias. Contudo, uma apresentação abrangente de potenciais valores para situações de fluxo interrompido está disponível, com recomendações específicas, resumida no Capítulo 3 do HCM, Valores Padrão
Recomendados. Esses padrões cobrem as principais características de fator hora-pico e
porcentagem de veículos pesados. As recomendações baseiam-se na região geográfica, população e hora do dia. Todos esses valores gerais para situações de fluxo-interrompido podem ser aplicados para a análise de rotatórias na ausência de dados de campo ou condições projetadas.
Volumes de demanda, bem como o número e configuração de faixas de uma rotatória, são específicos para cada local e, portanto, não servem para os valores padrão. Os seguintes podem ser aplicados para a análise da rotatória:
Fator hora-pico = 0,92;e
Porcentagem de veículos pesados = 3%.
Valores padrão para utilização de faixa para aproximação de rotatórias com duas faixas não são disponibilizados na referência acima. Nesses casos, na ausência de dados de campo, o efeito de desigualdade na utilização da faixa pode ser aproximado utilizando os valores assumidos na Tabela 7.
Tabela 7: Valores padrão assumidos para aproximações de duas faixas
Configuração da faixa % tráfego na faixa esquerda % tráfego na faixa direita
LT + TR 0,47 0,53
LTR + R 0,47 0,53
L+ LTR 0,53 0,47
Obs: (1) Estes valores são geralmente consistentes com os observados para movimentos diretos em interseções sinalizadas. Devem ser aplicados com cuidado, especialmente em condições estimadas próximas à capacidade. (2) LT: passagem direta pela faixa da esquerda; TR: passagem direta pela faixa da direita; LTR: passagem direta pelas faixas da esquerda e da direita; R: faixa de conversão à direita; e L: faixa de conversão à esquerda.
EXEMPLO DE CÁLCULO DE CAPACIDADE Rotatória de faixa simples com bypass
Os dados seguintes são válidos para descrever o tráfego e as características geométricas dessa localização:
Quatro aproximações;
Uma faixa de entrada em cada aproximação;
Uma passagem direta (bypass) de conversão à direita situada na aproximação leste (cujos veículos chegam com movimento sentido oeste), que dá a preferência aos veículos que saem do giro da rotatória;
Uma bypass de conversão à direita situada na aproximação norte (cujos veículos chegam com movimento sentido sul), que forma sua própria pista adjacente paralela à faixa de saída dos veículos que circulam pela rotatória;
Porcentagem de veículos pesados para todos os movimentos = 2%; Fator hora-pico =0,94;
Volume de demanda e configuração das faixas como mostrado na figura 19; e 50 p/h cruzando a aproximação sul e, nas demais, a presença de pedestres será
desprezada.
Comentários:
Todos os parâmetros de entrada são conhecidos, portanto não há necessidade de fazer uso de valores padrão.
Passo 1: Converter o volume de veículos de cada movimento em taxas de fluxo
Cada volume de movimento de conversão dado no problema é convertido em taxa de fluxo de demanda dividindo pelo fator hora-pico. Assim como no exemplo, o volume de
conversão à esquerda, realizado na aproximação sul (movimento sentido norte) é convertido para taxa de fluxo da seguinte maneira:
Passo 2: Ajustar as taxas de fluxo para veículos pesados
A taxa de fluxo para cada movimento pode ser ajustado para considerar as características do fluxo de veículo como segue (para conversão à esquerda sentido norte):
As taxas de fluxos ajustadas para todos os movimentos, seguindo os passos 1 e 2, são ilustrados a seguir:
Passo 3: Determinar as taxas de fluxos circulante e de saída
Os fluxos circulante e de saída são calculados para cada aproximação. Para a aproximação sul (veículos com movimento sentido norte), o fluxo circulante é calculado por:
De maneira análoga, tem-se:
Para este problema, apenas a taxa de fluxo de saída que se dá na aproximação norte é necessária, a qual atuará como fluxo conflitante para a faixa bypassa da aproximação leste (movimento dos veículos sentido oeste). Por considerar que todo movimento de conversão à direita realizada nessa aproximação se dá através da bypass, este será desconsiderado no fluxo conflitante de saída.
Passo 4: Determinar as taxas de fluxo de entrada por faixa
A taxa de fluxo de entrada é calculada somando as taxas de fluxo de movimento que entram na rotatória (sem considerar o uso de uma faixa bypass). Por ser uma rotatória de faixa simples, nenhum cálculo de uso de faixa será necessário.
As taxas de fluxo de entrada são calculadas como se segue, assumindo que todos os veículos que fazem a conversão à direita, nas aproximações leste e norte (movimento dos veículos sentido oeste e sul, respectivamente), utilizam a faixa de bypass e não a de entrada:
Passo 5: Determinar a capacidade de cada faixa de entrada e, conforme o caso, de bypass, em unidade de veículos de passeio
Usando a equação de capacidade de faixa simples (Equação 1), a capacidade para cada faixa de entrada é dada por:
Utilizando a equação para faixa bypass opondo-se a uma faixa única de saída (Equação 6), a capacidade para a bypass de movimento sentido oeste é dada por:
( )
( ) *Não é calculado para a by-pass sentido sul uma vez que é do tipo “sem parada”. Passo 6: Determinar o efeito de pedestres sobre os veículos
A aproximação sul (cujos veículos chegam com movimento sentido norte) tem uma taxa de fluxo de pedestres representando potencial de conflito com de 50 p/h. Portanto, o
fator equivalente ao efeito desses é calculado usando a Equação 17:
As outras aproximações possuem atividade de pedestres desprezível e, sendo assim,
.
Passo 7: Converter taxas de fluxo e capacidade, por faixa, em veículos por hora
Para converter a capacidade de uma determinada faixa de volta para veículos por hora, é necessário primeiro determinar o fator de ajuste de veículos pesados para a faixa e depois multiplicá-lo pela capacidade em veículos de passeio equivalente. Para esse exemplo, como todos os movimentos de conversão em cada entrada possuem o mesmo , cada entrada também terá o mesmo , de 0,980.
Agora, calculando as taxas de fluxo de entrada:
Passo 8: Calcular a relação volume-capacidade para cada faixa
As razões volume pela capacidade para cada faixa de entrada são calculadas como se segue:
Passo 9: Calcular a média de atraso (delay) para cada faixa
O atraso para a faixa de entrada da aproximação sul (movimento sentido norte) é calculada da seguinte maneira:
[ √ ( ) ] [ ]
Do mesmo modo, tem-se e .
Passo 10: Determinar o nível de serviço para cada faixa em cada aproximação Usando a Tabela 1, o nível de serviço para cada faixa é:
Faixa Atraso (delay) (s/veh) Nível de Serviço
Movimento sentido norte 39,6 E
Movimento sentido sul 19,9 C
Bypass de sentido sul 0 (assumido) A
Movimento sentido leste 46,7 E
Movimento de sentido oeste 56,5 F
Bypass de sentido oeste 41,5 E
Passo 11: Calcular a média de atraso e determinar o Nível de Serviço para cada aproximação, e a rotatória como um todo
Os atrasos (delay) para as aproximações sul e oeste (movimento sentido norte e leste, respectivamente) são iguais aos para as faixas de entrada, uma vez que ambas possuem apenas uma única faixa. Com base na tabela 1, estas aproximações são caracterizadas pelo nível de serviço E.
Os cálculos dos atrasos para as aproximações leste e norte (movimento sentido oeste e sul, respectivamente), incluindo os efeitos de suas bypass, se dão por:
Com base na tabela 1, à essas aproximações são atribuídos os níveis de serviço E e A, respectivamente.
É atribuído nível de serviço D à interseção.
Passo 12: Calcular a fila de veículos para cada faixa
A fila de veículos que se forma é calculada para cada faixa. Um exemplo de cálculo para a entrada da aproximação sul (movimento sentido norte) é dado abaixo:
[ √
( ) ] (
)
Para fins de projeto, esse valor normalmente é arredondado para o número inteiro acima mais próximo, que nesse caso poderia ser 9 veículos.
Do mesmo modo, tem-se e
DISCUSSÃO
Os resultados indicam que a rotatória como um todo está operando no nível de serviço D, uma vez que o atraso de controle se encontra muito próximo ao limite entre os níveis de serviço D e E. Contudo, três aproximações (sul, oeste e leste) estão operando no NS E, e uma faixa (entrada da aproximação leste, de movimento sentido oeste) no NS F (baseado no atraso de controle). Além do mais, duas das quatro entradas apresentam a razão volume-capacidade acima de 0,95 durante o pico de 15 minutos da hora analisada. Embora o desempenho padrão da interseção seja NS D, três aproximações não atendem a esse padrão. Por estas razões, o analista deve informar razões volume-capacidade, atraso de controle, e comprimentos de filas para cada faixa, para uma visão mais completa do desempenho operacional.
