Sumário Unidade 3-Aula 4

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Capacidade de Vias
Conhecer a quantidade de tráfego, seja de veículos rodoviários, pedestres, bicicletas, aeronaves,
trens, ônibus ou outro veículo/usuário, que certa infraestrutura pode acomodar, em determinada
condição operacional, é fundamental para o gerenciamento de tráfego e análise do nível de serviço.
Nesta aula, então, iremos compreender os conceitos básicos relacionados à capacidade e nível de
serviço de infraestruturas de transporte. Bons estudos!
Conceito de Capacidade
Conforme Setti (2002), a capacidade de um componente do sistema de transporte reflete sua
capacidade de acomodar uma corrente de tráfego (veículos ou pessoas), podendo ser entendida
como uma medida da oferta. Reflete, portanto, a capacidade de o sistema de transporte acomodar o
tráfego numa via.
Aula 04
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O Highway Capacity Manual (HCM) é o documento referência para os profissionais de
transportes, estabelecendo conceitos, critérios e procedimentos metodológicos a serem
empregados em estudos de capacidade e de níveis de serviço de rodovias, a fim de se verificar o
atendimento de padrões de desempenho operacional. Nele consta a seguinte definição de
capacidade de uma infraestrutura: a capacidade de uma via (ou instalação) é a máxima taxa
horária de fluxo de veículos ou pessoas esperada, de forma razoável, que pode passar por um
ponto ou seção uniforme dessa via, durante determinado período de tempo, dentro das
condições prevalecentes da via, do tráfego e do controle de tráfego (TRB, 2000).
Condições prevalecentes são condições existentes na via que diferem das condições de fluxo livre
ou condições ideais. Elas são fixadas pelas características físicas da via (ex.: largura e greide) e
dependentes da natureza do tráfego da via (ex.: composição do tráfego). Isso implica que, tais
características devem ser uniformes ou homogêneas ao longo do segmento de referência, já que
mudanças nas condições operacionais ou físicas da via podem resultar em alteração da capacidade.
Importante notar que a definição de capacidade se tanto em termos de veículos como em termos de
pessoas. Para o caso de rodovias, por exemplo, é definida em termos de veículos de passeio, já no
caso de infraestrutura para pedestre ou transporte de massa, é expressa em termos de pessoas.
Também se destaca o fato do HCM definir capacidade como o número máximo de veículos ou
pessoas que uma via pode razoavelmente acomodar. O uso da palavra “razoavelmente” pode ser
encarado a aceitação de que a capacidade de uma dada instalação varie ligeiramente de um local
para outro ou de um dia para outro. Isso implica que, os valores de capacidade utilizados para
análise, são relativos a um nível de fluxo que pode ser razoavelmente atingido repetidamente em
determinada via, e não os mais altos já registrados ou esperados para ocorrer nela (HOEL et al.,
2012).
Conceito de Nível de Serviço
Nível de serviço (Level of Service – LOS) é um conceito extremamente associado ao de capacidade e
complementar a ele. Nas infraestruturas de transporte, não estamos interessados apenas no
cálculo do número máximo de veículos ou pessoas que elas podem acomodar, mas também visamos
quantificar a qualidade ou nível de serviço da via (ou instalação), o que está diretamente ligado ao
fluxo ou nível de utilização dela.
O nível de serviço é uma medida qualitativa de caracterização das condições de operação de uma
corrente de tráfego, sob a perspectiva dos usuários, que é avaliado em termos de medidas de
desempenho de referência, tais como densidade, atraso de semáforo, velocidade média de viagem,
dentre outros.
No Quadro 4 estão apresentadas algumas medidas de desempenho que podem ser utilizadas para
estabelecer o nível de serviço para várias infraestruturas de transporte.
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MODALIDADE DE
TRANSPORTE
INFRAESTRUTURA DE TRANSPORTE MEDIDAS DE DESEMPENHO
Rodovia
Vias expressas Rodovias de pista dupla Rodovias
de pista simples
Densidade de tráfego (veículo/km/faixa) Velocidade média de viagem (km/h) Porcentagem de tempo em pelotão
(%)
Transporte de massa
Interseções semaforizadas Ruas urbanas
Transporte público
Atraso no semáforo (s/veículo) Velocidade média de viagem (km/h) Frequência do serviço (veículo/dia) Intervalo
entre veículos (minutos) Passageiros/assentos
Bicicletas Ciclovias Frequência de eventos conflitantes (eventos/h)
Pedestres Infraestruturas para pedestres Espaço (m²/pedestre)
Aéreo Pistas de pouso/decolagem Atraso ou tempo de espera da aeronave
Quadro 4. Medidas de desempenho que definem o nível de serviço
Para algumas infraestruturas, o nível de serviço ao longo de um trecho da via é apresentado por
meio da atribuição de uma letra, em geral, variando de A a F para cada trecho, onde A equivale às
melhores condições operacionais e F às piores.
Nível de Serviço
Para o caso de rodovias, o nível de serviço é a medida qualitativa das condições de operação
(conforto e conveniência dos condutores), sendo dependente de vários fatores, tais como
velocidade, tempo de percurso, liberdade de escolha de velocidade, liberdade de manobras,
proximidade de outros veículos, etc. São seis níveis de serviço, definidos na sequência (GOLDNER,
2016):
NÍVEL DE
SERVIÇO A
corresponde a uma situação de fluidez do tráfego, com baixo fluxo de tráfego e velocidades altas, limitadas somente pelas condições físicas da via. Os motoristas não se veem
obrigados a manter determinada velocidade por causa de outros veículos. Densidade bastante reduzida. Conforto e conveniência: ótimo.
NÍVEL DE
SERVIÇO B
corresponde a uma situação estável, ou seja, onde não são produzidas variações bruscas de velocidade, ainda que esta comece a ser condicionada por outros veículos. Os condutores
podem manter velocidades de serviço razoáveis e, em geral, escolhem a faixa de tráfego por onde circulam. Os limites inferiores de velocidade e fluxo que definem este nível são
análogos aos normalmente utilizados para o dimensionamento de vias rurais. (0,35e filas frequentes que obrigam a detenções que podem se prolongadas. Manobras para mudança de faixas só são
possíveis se forçadas e se valendo da colaboração de outro motorista. O extremo do nível F é absoluto congestionamento da via, típico em muitas vias centrais de grandes cidades, em
horários de pico. Densidade altíssima. Conforto e conveniência: inaceitável.
Na Figura 19 estão apresentadas fotografias ilustrativas da situação de cada nível de serviço.
Um importante conceito relacionado ao conceito de nível de serviço é o da taxa de fluxo de serviço,
que representa a taxa máxima que pode ser provida, mantendo-se determinado nível de serviço.
Também chamado de volume de serviço, é o máximo fluxo de tráfego em que as condições
correspondentes do nível de serviço ainda são verificadas. As taxas de fluxo de serviço são
calculadas para cada nível de serviço (A, B, C, D, E), à exceção do F, já que este corresponde às
condições de fluxo instáveis e de colapso das operações. É de se referir que a capacidade da via
equivale ao volume de tráfego correspondente no nível de serviço E.
Outro conceito fundamental é a razão entre o volume e a capacidade (v/c), definido pelo quociente
da demanda atual (ou projetada) pela capacidade da rodovia. Essa razão indica quanta capacidade
está sendo (ou foi utilizada) por uma determinada rodovia, decorrente da demanda. Este conceito
está associado a taxa de fluxo de serviço, uma vez que, dividindo a taxa de fluxo de serviço – para
um determinado nível de serviço – pela capacidade, resulta no valor máximo de v/c para aquele
nível de serviço específico.
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É importante destacar que, nível de serviço é diferente de nível de serventia. Este último é tido
como a habilidade do pavimento, nas condições em que está, em servir o tráfego da rodovia, ou seja,
relaciona-se à qualidade da camada de rolamento do pavimento em si e não à geometria ou suas
características de uso. O valor de serventia atual varia numa escala de 0 a 5, contemplando cinco
padrões de conforto ao rolamento: péssimo, ruim, regular, bom e excelente. Esse assunto é
contemplado na área de Gerência de Pavimentos.
Figura 19. Situações ilustrativa dos níveis de serviço.
Fonte: Neto (2017)
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Capacidade
A capacidade das rodovias serve a três principais propósitos (DNIT, 2010):
1. estudos de planejamento de transporte: a análise de capacidade das rodovias é utilizada para
avaliar a adequação da rede viária existente ao tráfego atual e estimar até quando continuará
satisfatória, a partir da projeção do tráfego futuro.
2. projeto rodoviário: informações de capacidade da via são úteis para o planejamento adequado
da rodovia às exigências de tráfego, tanto na escolha do tipo de rodovias como em seu
dimensionamento (ex.: largura, número de faixas, extensões mínimas em trechos de
entrecruzamento).
3. análise operacional: o conhecimento da capacidade auxilia na análise da operação do tráfego
com diversas finalidades, por exemplo, identificação de locais de congestionamento (existentes
ou potenciais) e planejamento de melhorias operacionais.
A capacidade é estimada em relação a um ponto da via ou a um segmento homogêneo com
uniformidade de características geométricas da via, de tráfego e de operação, sendo cada trecho
dotado de uma capacidade. A capacidade do sistema pode, então, ser determinada a partir da
capacidade de seus componentes, sendo que o ponto ou segmento com as piores condições
operacionais determina a capacidade do sistema.
A capacidade é expressa a partir da consideração do período de maior fluxo de tráfego dentro da
hora pico, uma vez que existem variações no fluxo ao longo de uma hora. Um componente de um
sistema que foi projetado para o volume da hora pico, por exemplo, pode ter excesso de demanda
em relação a sua capacidade, caso haja uma variação muito relevante do fluxo dentro do horário de
pico.
Por tal fato, utiliza-se para a estimativa da capacidade, o fator de hora pico (ou fator horário de
pico), conceito já visto em aula anterior e que corresponde à relação entre o volume horário de pico
e quatro vezes o volume correspondente ao período de 15 minutos de maior carregamento dentro
daquela hora.
SAIBA MAIS
Os congestionamentos são cada dia mais frequentes na maioria das grandes cidades. Um
especialista em Engenharia de Tráfego comentou sobre a capacidade viária e nível de serviço,
os congestionamentos e formas de promover a melhorar utilização do sistema viário,
especialmente no Distrito Federal. Clique aqui e confira a reportagem.
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http://www.correiobraziliense.com.br/app/noticia/cidades/2017/03/31/interna_cidadesdf,584829/excesso-de-carros-e-resposavel-por-transito-caotico-diz-especialista.shtml
Dessa forma, a capacidade deve ser estimada por meio de uma taxa de fluxo que possa ser obtida
com razoável frequência todas as vezes que a demanda for alta e que tenha sido observada em
segmentos de características similares em outros locais (SETTI, 2002).
O HCM indica o procedimento metodológico para a determinação da capacidade e nível de serviço
de rodovias. Para tanto, faz-se necessário recorrer a conceitos de fluxo de tráfego, alguns já vistos
em aulas anteriores. Além disso, fornece valores para capacidade dos componentes do sistema
viário em condições ideais (tempo bom, pavimento em bom estado de conservação, usuário
familiarizado com a via e ausência de acidentes que obstruam faixas ou alterem o fluxo veicular),
denominada capacidade básica sob condições ideais (OLIVEIRA, 2017). Vamos apresentar os
aspectos gerais dos casos de rodovias de pista simples e rodovias de pista dupla.
Os aspectos a seguir, descritos acerca da capacidade de rodovias de pista simples, baseiam-se em
TRB (2000) e Demarchi (2009a). O HCM classifica as rodovias de pista simples (duas faixas, uma
por sentido de tráfego) em duas categorias:
1. Categoria I: rodovias em que a mobilidade é um parâmetro importante, onde o motorista
espera trafegar com velocidade razoável.
2. Categoria II: rodovias em que o aspecto de mobilidade não é tão crítico como no caso das
rodovias da categoria I.
Nesse tipo de rodovia, o manual considera que dois parâmetros refletem a satisfação dos
motoristas em relação à qualidade da operação:
1. velocidade média de operação: razão entre a distância de um segmento de rodovia e o tempo
médio de percurso dos veículos nesse trecho; e
2. porcentagem de tempo em pelotão (PTP): percentual de tempo em que os veículos trafegam
em pelotões numa rodovia, aguardando oportunidade de realizar manobras de ultrapassagem.
Nas rodovias da Categoria I são considerados os dois parâmetros, enquanto que nas da
Categoria II considera-se apenas o PTP, sem consideração explícita da velocidade média
operacional.
O método do HCM para análise de capacidade e nível de serviço de rodovias de pista simples
consiste em dois conjuntos de procedimentos:
1. análise de trechos genéricos: utilizado em trechos relativamente longos de rodovias
localizadas em terreno plano ou ondulado, e que tenham características geométricas
homogêneas em toda sua extensão. É uma análise conjunta dos dois sentidos de tráfego;
2. análise de rampas específicas: recomendada para rampas ascendentes ou descendentes, em
terrenos planos ou ondulados, com inclinação maior que 3% e extensão superior a 1 km. É
realizada a análise de cada sentido de tráfego separadamente. Ambos procedimentos seguem
as etapas mostradas na Figura 20.
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Figura 20. Fluxograma para análise de capacidade e nível de serviço de rodovias de pista simples.
Fonte: Demarchi (2009a)
A capacidade básica sob condições ideais de rodovias de pista simples é de 1.700 veículos de
passeio (vp) por hora, para cada sentido de tráfego de viagem e, em segmentos genéricos, pode
chegar a 3.200 vp/h em ambos os sentidos. No caso de segmentos curtos, tais como pontes e túneis,
a capacidade em ambas as direções pode atingir 3.400 vp/h.
As rodovias do tipo pista dupla expressa (freeways) ou autoestradas, são rodovias de pista dupla
com existência de controle de acesso (veículos só podem ingressar ou sair da via mediante uso de
dispositivos construídos especificamente para isso). Já nas rodovias de pista dupla convencionais
(ou em inglês, multilane highways), os acessos são menos controlados, podendo existir, inclusive,
cruzamentos em nível.
Figura 20. Fluxograma para análise de capacidade e nível de serviço de rodovias de pista
simples.
Fonte: Demarchi (2009a)
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Além disso, podem existir casos em que não haja separação física entre pistas de tráfego oposto. Os
aspectos a seguir, descritos acerca da capacidade de rodovias de pista dupla convencionais
baseiam-se em TRB (2000) e Demarchi (2009b).
O método HCM para análise de capacidade e nível de serviço desses tipos de rodovias requer como
dados relevo do terreno em que a rodovia está localizada, as características geométricas da via
(largura de faixas, largura de acostamento, número de pontos de acesso) e características do
tráfego (volume horário, porcentagem de veículos pesados, fator de hora pico, tipo de motorista). O
procedimento geral está ilustrado na Figura 21. Procedimento similar é utilizado para a análise de
capacidade e nível de serviço de freeways, ressalvadas as diferenças na determinação dos
parâmetros.
A capacidade básica sob condições ideais de uma rodovia de pista dupla convencional varia em
função da velocidade de fluxo livre , conceito que já vimos em aula anterior. Para
, , e as capacidades são,
respectivamente, 2.200 vp/h/faixa, 2.100 vp/h/faixa, 2.000 vp/h/faixa e 1.900 vp/h/faixa.
No caso das rodovias, ainda existe a análise de capacidade de interseções semaforizadas, cujos
conceitos iniciais vimos na aula anterior. Além disso, é comum determinarmos capacidade do
transporte público, tanto em termos de capacidade veicular (áreas de embarque/desembarque ou
plataformas; pontos de parada e terminais de transporte público; faixas de ônibus ou trechos sobre
trilhos) como capacidade em termos de pessoas no transporte público.
Além disso, ainda em termos de transporte urbano, é de interesse a análise de capacidade e nível de
serviço de infraestrutura para pedestres (incluindo infraestruturas compartilhadas entre pedestres
e bicicletas e infraestruturas para pedestres em interseções semaforizadas) e infraestrutura para
bicicletas (incluindo ciclofaixas, ciclovias exclusivas e ciclovias em interseções semaforizadas),
ambos procedimentos constantes no HCM. Por fim, é igualmente interessante a abordagem sobre
infraestrutura portuária e aeroportuária.
(Vfl)
Vfl ≈ 100km/h Vfl ≈ 90km/h Vfl ≈ 80km/h Vfl ≈ 70km/h
SAIBA MAIS
Clique aqui e confira um material disponibilizado pelo Instituto de Engenharia sobre a
capacidade por tipo de transporte urbano, sendo eles: ônibus, BRT, trólebus, VLT, monotrilho,
metrô e trem metropolitano.
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Figura 21. Fluxograma para análise de capacidade e nível de serviço de rodovias de pista dupla
(multilanes highways).Fonte: Demarchi (2009b)
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