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3.9Os sistemasde controledo tráfegorodoviário deformatalquecadacorrentesejaconstituídadeveículoscommovimentostão semelhantesquantopossível. Osfluxosdeveículosrodoviáriossãocanalizados:numaviacompistadupla,os veículosqueviajamnumamesmadireçãosãoseparadosdosqueviajamnadireção oposta;numavia compistasimplese mãodupla,os veículosdevemmanter-seà direitadavia. No transporteaéreo,o sistemadeaeroviasbaseia-senacanalização dosfluxos,pormeiodoestabelecimentodeníveisdevôoemaltitudesdiferentes.A canalizaçãotambéméusadaparasepararfluxosdetiposdiferentes,paraaumentar asegurança,comoéocasodascalçadasqueseparamospedestresdosautomóveis edasciclovias,queseparamasbicicletasdospedestrese automóveis. Umaoutraformadecontrolemuitocomumé o estabelecimentode limitesde velocidade,quepodemserinstituídosemfunçãodelimitaçõesgeométricasdavia ou de limitaçõestecnológicasdosveículos.Limitesdevelocidade,contudo,são tambémimpostosquandonãoé possívelsegregarfluxosdistintosemcanais,ao mesmotempoemqueé precisoestabelecerumaformade compatibilizaro uso segurodetrajetóriascomuns.Decorremdaíos limitesdevelocidadeemrodovias urbanaserurais,oslimitesdevelocidadedeoperaçãodeaeronavesnaaproximação daspistasdepousoe decolageme os limitesdevelocidadeparaembarcaçõesem locaisdeforteconcentraçãodetráfego. As tabelasdehoráriosãoutilizadasparafazercomqueosveículossecruzeln apenasemlocaispré-detenninados,evitandoacidentes.Nos primórdiosdotrans- porteferroviário,astabelasdehorárioeramusadasparaorganizaro fluxodetrens em linhascom tráfegonasduasdireções.Os fusoshoráriosforamcriadoscom basenapropostade umengenheiroferrovi,írio,SanfordF1eming,queprocurava umaformade uniformizaros horáriosde uma!"erroviacanadenseque ligavao Atlânticoao Pacífico. Ainda hoje,diversossistemasde transportesãobaseados emtabelasdehorário,comoporexemplo,o sistemadetransportedepassageiros porônibus,o transporteaéreoregular.elc. 3.9 Os sistemas de controle do tráfego rodoviário No transporteferroviárioe no transporteaérco,há um rígidocontrolesobreas trajetóriasdos veículos,que sãoestahelccidaspelavia (no casodos trens)ou monitoradaspor sistemasde radares,comono casodos aviões. No transporte rodoviário,ficaa cargodos motoristasdecidira trajctlÍriae a velocidadedo seu veículoeosistemadecontrolebaseia-seemplacaseoutrosdispositivoselecontrole detráfego.A obediênciaàsinalizaçãoéobtidapormeiodafiscalizaçãodetrânsito, 117 118 Capítulo3. Fluxos de veículos e seu controle--~-------------------_._---._----_.--_._----------------- que pode utilizar aparelhosmóveis ou fixos (tais corno radaresfotográficos) para melhorar sua eficiência. ~Iáõ'~\'SI R-1: Parada R-19:Velocidade obrigatória máximapermitida Placas de regulamentação ~~ A-1a: Curva A-6:Cruzamento acentuadaà direita devias Placas de advertência Fig. 3.12:Placas de sinali- zaçãorodoviária Placas, marcas no pavimentoe outros dispositivos elecontrole instalados ao longo das vias transmitemaos motoristas informações a respeito das condições da via (por exemplo, curvas acentuadas,pavimento escorregadio, restrições de alturae peso,etc.),do seudireito de passageme de restriçõesde velocidade. Para uma maioreficiênciado sistema,essasinformaçõesdevemsertransmitidasatravés de sinais previamenteconvcncionadose que sejam do conhecimentode todos os motoristas.As cores, o formatoe os símbolos usadosnos dispositivos de controle devem ser uniformizados para garantir que a mensagemtransmitida seja clara e entendidapor todos os motoristas. oCódigo Nacional deTrânsito defineos sinais, placase marcasquepodemser usadospara transmitir informação aos motoristas,o seusignificado e as regrasàs quais os motoristasestãossujeitos. Essas placas, sinais e regrasdevem respeitar acordos internacionais, dos quais o Brasil é signatário, de tal forma que exista um uniformidade internacional entreos dispositivos de controle de tráfego. Para facilitar a aplicação dessasregrasde controle de tráfego rodoviário, o Conselho Nacional de Trânsito, o DNER e os DERs publicam Manuais de Sinalização que determinamcomo deveser feitaa sinalização horizontal (marcasno pavimento)e vertical (semáforose placas). As placassãoos dispositivos decontrole de tráfegomaiscomunse dividem em três categorias: placas de regulamentação,que estabelecemregrasque devemser respeitadaspor todosos motoristas(por exemplo, paradaobrigatória, a velocidade máximapermitida,ete.);placasdeadvertência,que procuramalerta.-os motoristas paraascondiçõesdavia (por exemplo,curvas,cruzamentos,estreitamentoda pista, ete.) e placas de informações, que servem para transmitir informações diversas aos motoristas,como orientaçãoparadestinos,distâncias,serviços auxiliares, etc. A Figura J.12 mostraexcmplos dc placasde regulamentaçãoe advertência. As marcasno pavimento são usadaparacomplementara sinalização vertical (as plaeas e os semáforos) e serve para canalizar o tráfego, definir e separaras correntes de veículos, demarcar os trechos em que a ultrapassagemé proibida, etc. Os semMnrossãousadosparaalternara prderência entrecorrentesde trMego conflitantcsel11ertlzamcntoscmllível. Ainda queo estudodetalhadodos processos de controle de tnífego rodovi;írio fuj,1do.sohjetivos destetexto,em virtude da sua complexidade, o Capítulo 4 discutc os conceitos h;ísicos do controle de tráfego rodoviário em interse~·õcs.() estudodetalhadodos métodosparaprojetoeoperação de dispositivos dc controle de trMcgo rodovi:írio é cstudado nas disciplinas de 1193.10Os sistemas de controledo tráfegoferroviário~~~~--~~~--~._-~~~~~-- -~--~------------~~--~~~~~~~~~~~~~~- Engenharia de Tráfego, tantona graduaçãocomo na pós-graduação. 3.10 Os sistemas de controle do tráfego ferroviário A circulação de trensserevestedeum caráterpeculiar,por estaremos trenssujeitos à via, sem que haja a possibilidade de se desviarem uns dos outros em qualquer ponto do percurso, como acontececom outras modalidades de transporte. Em virtude dessaparticularidade,existem normas operacionais rígidas para regular a movimentaçãodos trense eliminar o risco de colisões e abalroarnentos.Uma das formas de controlar o movimentodos trenséa taheladehorários.Os horários são fixados de macioque os trens só se cruzem nos trechosde via dupla, que existem nas estaçõese nos desvios. Como a tabela de horários por si só não é suficiente para garantir a segurança da operação, foram criadas regras para disciplinar a movimentaçãodas composições. As ferrovias dispõem de centraisdecontrolede tr4fegoque supervisionamo movimentodos trense supervisionama aplicaçãodas regrasde tráfego. ocontrole do movimentodos trensé feito atravésdo liccncialllcllto,que pode serrealizado atravésdeordensescritasou sinais. A autorizaçãodadaao maquinista paraprosseguirviageméchamadade liccnça.Os licenciamentossãosemprereali- zados com basenumadistflncia mínima de sepanl~'ãoentreos trens. Esta distflncia mínima, sempre maior que a distflncia necessáriapara a frenagemsegurade um trem, pode ser garantidapela existência de duas estações(ou postos de licencia- mento), guarnecidos por um agente,ou pela existência de dois sinais luminosos, que bloqueiem um determinadosegmentode via. Várias tecnologias paracontrole do tráfegoferroviário foram desenvolvidasao longo do tempo. l-laje em dia, existem desdesistemastotalmenteautomatizados (ATO, 'automatie train operation') até sistemasdesenvolvidos no final do século passado,corno o st(l[rclétrico. O licenciamento pelo 'st;lIT' elétrico requer uma estaçãoou postode licenciamentoem cadaextremidadedo trecho,cadaqual equi- padacom porta-bastõesinterligados entre si. Esse aparelho,que é uma máquina e!etromecânicacontrolada remotamente,é usado para licenciar o trem. Suponha que exista um trem na estaçãoA qlle deseja viajar para a estaçãoB. O agenteda estaçãoA entra cnl contato telefônico com o agenteda estação TI, que é quem autorizao trem a viajar, acionado remotamenteo porta-bastõesda estaçãoA para que ela libere um 'stafl" _. 11mbaslão met:ílico que se encaix:l na ndquina. () mit- quinista recebeo 'slaff' e !ev:í-oconsigo atl~a estaçãoB, ondeentrega-oao agente. Enquanto o basl:lo estiver fora dos aparelhos, não é possível liberar UIll segundo 120 Capítulo3. Fluxos de veículos e seu controle-----------_._~---------_._------_.~~---_.__ ._--_._------------ bastão. Só a colocação desse 'statr no aparelhoda estaçãoB faz com que os dois aparelhos interligados fiquem em condições de permitir um novo licenciamento. Apesar de muito seguro,o licenciamentopelo 'staff' elétrico é relativamenteine- ficiente, pois um trecho entre duas estaçõessó pode ser ocupado por um trem de cada vez, O aumentodo número de estaçõespoderia aumentaro volume de trens circulando, mas representariaum grandeaumentonos custosde pessoal. Os sistemasmais modernos permitemum melhor controle do fluxo 'de trens, podendo-seassimreduzir os headwayse, emconseqiiência,aumentara capacidade do sistema. O sistemade sinalização por blocos éa basedessessistemas,nosquais o controle é feito a partir de um centro de operaçõesa partir do qual se controla os aparelhos de mudança de via e onde pode-se ver o progresso dos trens em monitoresde computadorou em displays especialmenteconstmídos paramostrar a posição dos trensnas vias. 3.10.1 O sistema de sinalização por blocos Comboios ferroviários de carga trafegandoem velocidades normais de operação necessitamde longas distâncias para frear com segurança. Em função disto, re- sultam critérios rigorosos paraa separaçãomínima entrecomboios sucessivos. O tráfego ferroviário écontrolado por um sistemade sinais luminosos chamadosis- temadesil/olizaçi'iopor hlocos.A Figura 3. 13 ilustra o funcionamentodo sistema de sinalização por blocos paradois tipos de sistema: o sistemaCTC ('centralized traincontrol', ou controle de trál'cgocentralizado),queéusadoem ramaisnormais, e o sistemaATO ('automatic train operation', operaçãoautomáticade trens),que é o sistemausado nos trensde metrô. No sistemaCTC, o maquinistaconduz o trem de acordo com as indicações dos sinais; no sistemaATO, a ação (e às vezes até mesmoa presençafísica) do maquinistaé dispensada. No sistemade sinalização por blocos, a linha férreaé dividida em trechos _ hlocos,cujo comprimento é sempremaior que a distância necessáriapara frearos trens. Um sistemade bloqueio autom,íticodetectaa presençade um nem no bloco por meio de sensorcs,que acil.l!lama luz vermclha no sinal cxistentenacntradado bloco, como é mostradona Figura 3.13. Um sinal vel'l1lelhosignifica que o bloco em frentejá estáocupado por um outro trem e que o maquinistadeveesperaraté que seja auloriz;ldo a prosseguir. Essa autorização para prossegllir pode ser dada por um sinal verde ou por um sinal anwrelo. () sinal amarelo significa que o bloco está livre e trem pode prosseguir,com ve!ocid;H!credu7.ida,pois o hloco seguinteestáocupado e o trem 3.10Os sistemasde controledo tráfegoferroviário 121 Trem 1 Trem 2 Sinal Sinal 8 .Q ro 8o ãi TempoHeadwaymlnimo lU 'ü r:: ~ .!!! C @verde~Verme(hO1JlT!W~.. Separação mlnima: três blocos livres 1. Sistemade dois blocos com três fases ~ Vermelho ~ Bloco ~ Amarelo~ QJTTW~ _ Verde _« Direção do movimento Separação mlnima: -------. dois blocos livres 2. Sistema de três blocos e três fases Bloco ~ Vermelho ~ ~ ~ermelh~Vermelho ~~ ~~ ~Verde ~mare/~ ~ ~~ ~ Verde• • Fig. 3.13:Sistcmadesinalizaçãoporblocos Fig. 3.14:Diagramaespaço-tempoparasiste- madesinalizaçãodc blocos devepreparar-separaparar. O sinal verdesignifica queo trempodeprosseguirem velocidade normal, pois há mais de um bloco livre à sua frente. No sistemaCTC, um sinal verde significa que existem dois blocos livres, enquantoque no sistema ATO são necessáriostrêsblocos livres parao sinal ficar verde. Como existemnesteesquematrês/ascsdiferentes(l'crJllcl!lo, amareio, e verde) e dois hlocos entre um bloco ocupado e um sinal de "prossiga", este sistemaé denominado de sistemade dois blocos com tn~s./áscs_ Existem diversas variaçõesdo sistemade sinalização por blocos, sendoque o utilizado em sistemasde metrôse pré-metrôsem;íreasurbanas(Fig. 3. J 3) funciona de tal modo que o tremé freadoautomaticamentecasoum sinal vermelho não seja respeitado. Esse sistema é conhecido como ATO, j,í que a operação do trem·é automáticae fica condicionada à sin<llização.No entanto,paraque seja possível parar automaticamenteum trem que avanceum sinal vermelho, é necessárioque existaum bloco adicional, fatoque levao sistemaa ser denominadode sistemade três blocos COIII três/áses. A b<lsedo sistemade bloqueio automático é o chamado circuito de via, que usa os trilhos para formar um circuito elétrico que é isolado dos blocos vizinhos por meio elejuntas isolantes. O circuito é percorrido por uma corrente elebaixa voltagem (I a 2 volts). Se o trecho estiver vazio, essacorrenteelétrica aciona UI11 relé que, por sua vez, mantéma luz verde aces;!. Se um trem enlra no trecho, a corrente elétrica l' derivada pelas rodas e eixos do trem, cortando a corrente que passa pelo rclé que, não sendo acionado, apagaa luz verde e faz com que a luz vermelhaseja ligmla, bloqueandoo trecho. lIma vantagemdo sistemade bloqueio 122 Capítulo3. Fluxos de veículos e seu controle automáticoéa reduçãodo risco de acidentes,já queo trechofica automaticamente bloqueado seum vagãosesoltar do treme ficar na linha ou mesmoseum trilho se romper. A Figura 3.14ilustra o funcionamento dos sinais por meio de um diagrama espaço-tempoque indica o movimentode dois trensque viajam na mesmadireção ao longo de um ramal controlado por um sistemade sinalização de blocos. Neste exemplo, o segundotrem estáseguindo o primeiro com uma pequenafo}ga. Pode-se notar que o gráfico mostra as trajetórias da frente e da traseira dos trens,por meio de duas linhas separadasentresi verticalmentepelo comprimento da composição. O comprimento dos blocos é maior que o comprimento do trem. Quando a frente do primeiro trem entra no primeiro bloco, o semáforo muda automaticamentede verde para vermelho, indicando que o bloco está ocupado. Este bloco se mantémocupado atéo instanteem que a traseirado trem passapela divisa com o próximo bloco, quandoo semáforomudaparaamarelo,o quesignifica queo bloco estálivre o bloco seguinteestáocupado. O segundotrempoderiaentrar no bloco, mascom velocidade reduzida pois deverápararno próximo sinal. O sinal mudade amarelo paraverdeno instanteem que a traseirado primeiro trem sai do segundobloco, pois os dois blocos seguintespassama est<1rlivres e o segundotrem pode entrarno bloco sem que seja necessárioreduzi!"a velocidade, pois o bloco seguinteest,í livre. Pode-se perceberque a folga entreos dois trenspode ser reduzida <1tédesapa- recerque segundotremnão seráobrigado <1reduzir a march<1,enquantoo primeiro trem continuar trafegando. Se o headway entre os dois trens ficar menor que o headway mínimo mostradono gr,ífico, o sl'gundo trem deve reduzir a velocidade ao entrarno bloco cujo sinal indica amarelo. 3.10.2 Diferenças entre os processos de Iicenciamento de trens (~importantenotaras diferençasentreos sistemasde controle de tráfego ferroviá- rio descritas nestaseção. O licenciaml'nto é semprebaseadono conceito de um segmentode via sendo ocupado por um lÍnico trem. O licenciamento pelo 'staff' elétrico requerpostosde licenciamentonasextremidadesdo trechoque autorizam o trem a entrarno segmento,depois de verificar seele está livre. Como o custode méullltençãoe operaçãodl' uma l'st,l<,;ãoésignificativo, asestaçõesestãoseparadas de algumasdezenasde quiI(lllll'tros e a densidadede trensé sempremuito baixa. No sistemade sinalização por blocos, o licl'nciamento é realizado a partir de umlínicoponto, o centrode controle, disf1l'nsando··seos postosde licenciamento. Resumo o controlador de tráfego no centro de controle é capaz de acionar ~Idistância os aparelhos de mudança de via nos pátios de manobra ao longo da via e observa o progressodos trens num painel ou display de computador,que tambémmostra as indicações dos sinais e o estadodos aparelhosde mudançade via. Esse siste- ma é conhecido por CTC (controle de tráfegocentralizado) e permite uma maior densidade de trens na via, já que o comprimento dos blocos é de apenasalguns quilômetros e entreduasestaçõespodemexistir diversos blocos. O sistemaATO (operação automáticados trens), que é usado no controle de trensde metrô,é maisevoluído que o CTC, pois o mecanismode controle do trem recebeindicações diretamentedo computadordo centro de controle, dispensando a intervençãodo condutor, permitindo maiores velocidadese menoresseparações entre os trens. No metrô de São Paulo, o sistemade controle permite separação mínima entre os trens de apenas90 segundos. se a operação for automática. A separaçãoé maior quando os trensestãosendooperadospelos condutores,apesar da monitoração constantedo sistema pelos computadoresdo centro de controle operacional, que impede erros humanos. Resumo • O diagramaespaço-tempopermitereprescntargraficamentefluxosde veículosao longo de um segmentode via. A velocidadeinstantâneados veículospodeser determinadaatravésdadeclividadedacurvaquerepresentaseuprogressoaolongo do trecho,enquantoquea velocidauemédianumtrechoqualqueré a deelividade daretaqueligaospontosiniciale finaldo trecho. • Os fluxosde tráfegorodoviáriopodemsercontínuos,comoos queexistemnum trechoentreinterseçõesnumarodovia,ou interrompidos.como os que existem em vias arteriaisurhanasnasquaisa correntesorre interJ"upç<ksperiódicasnos crUl,alllentosselllar()rizad()s. • Existemdois tiposh,ísicosde modelosparacorrentesde tráfego:os modelosma- croscópicos,queconsiderama correntecomoumtodo.e os modelosmicroscópi- cos,queprocuramrepresentaracorren!cdetráfegoapartir dcrcspostnsindividuais de cadaveículo. Os modelosmacrosnípicossão mais usadospararepresentar situaçõesem queexisteum equilíhrionncorrente.enquantoqueos modelosmi- croscópicospermitemincluirvari:H;õcsaleatóriasnascaracterísticasdosveículose seuscondutores. • Os parfimctrosm:ll'roscópicosqllc dl'sLTl'VCIlllIlllacorrcnlcdetr:ífegoinintcrrupta sãotr0s:o volumclI. avelocidadcnll~diaii., l' a(knsidadck. 1\ re1:H;ãolúndamenlal do tnífcgo1/:::: Ü, .k estahelca rela~';jllcntlc essastr0svali,íveis. Modelospara reprcscnlnras relaçtiesentrevlllullll', velocidadc11ll~diae dcnsidadepodcmscr 123 124 Capítulo3. Fluxos de veículos e seu controle estabelecidos a partir da relação fundamental e da relação entre a densidade e a veloeidade. O modelo mais simples pode ser obtido pressupondo-se uma relação linear entre a velocidade média e a densidade. • As correntesde tráfegopodemestudadaspela teoriadas filas. Uma fila écaracteriza- da pelo padrão elechegadas(a distribuição de headways entrechegadassucessivas), pelo padrão de partidas (a distribuição de headways entrepartidas sucessivas), pelo número de canais de atendimentoe pela disciplina da fila. No estudo dos fluxos de tráfego, a disciplina é sempre FIFO. ou seja, os veículos partem na ordem em que chegam ao sistema. • Os modelos de rila podem ser dctertllinísticos ou estocásticos. Nos modelos deter- minísticos, os headwayssão constantesenquantoque nos estocásticos,os headways são variáveis aleatórias. Nos modelos determinísticos, pode-se representaro fenô- meno por meio de um gráfico que mostre a variação no lllÍmero acumulado de chegadas e de partidas em função do tempo decorrido. Diversas medidas de de- sempenho - fila média. tempo médio de espera. etc. - podem ser obtidas desse grá{jco. Nos modelos estocásticos. usam-se fórtnulas para determinação dos va- lores das medidas de desempenho. que são bascadas nas distribuições estatísticas usadaspara representaros processos de chegadae de partida. • Os fluxos de tráfego interrompidos são observados em locais onde pcríodicamente a corrente é interrompida, como num semáforo. O fluxo de saturaçãocorrcspondc à taxa de fluxo máxima que pode ser veriricada no cruzamento durante a descarga da {jlaque se forma durante o vermelho. () fluxo de saturação c o tempo de verde que efetivamentepode ser usado para descargada rila determinam a capacidade da aproximação. • O controle do tráfego rodoviário l: feito por meio de placas, sinais luminosos e mar- cas no pavimento. () controle do tráfego ferrovi;írio éfeito atravésdo licenciamcnto dos trens. que pode ser feito atravésde ordens escritas ou sinais. Para controle de tráfego ferrovi;írio. pode-se usar o "staIT" ell:trieo. atravésdo qual os trcns são li- cenciados para circular de lima estaçãopara outra. ou o sistema dc sinalização por blocos. em que os trenssão licenciados paratrafegarde bloco parabloco. O sistcma de sinali/.ação por blocos permite um melhor aproveitamento do sistema,já que as separaçõesentre trens são menores. Para aprender mais Trnflk 11I1clllighwny ElIgilll'l"'illg. N . .I. (;;lIber e I" 1\. Ilocl. West Publishing COllJpa- ny, SI. Paul.MN. EUA. Il)XX. No capftulo 5 tratado fluxo de tráfego rodovi:írio e da aplicação de !llodc!os de filas no cstudo do thíl"egorodovi;írio.
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