Tec Transp 191 198

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1915.5Capacidadee nível de serviço de auto-estradas------------- ._-----~-------_._-----------------------
Área de entrelaçamento Junções
--- ---
~- - - - - - - - - -~----------------- ---
-----~~---~.----- convergente
Fig. 5.14:Componentesdeauto-estradas:áreasdeentrelaçamentosejunções
• Conexõesde 'freeways'comarteriais'('interchangerampterminaIs'):sãos
osdispositivosdeentrocamentode'freeways'comviasarteriais,particular-
menteos do tipo"diamante"('diamondinterchanges')e "parelo"('partial
eloverleaf'),quesãoformadosporduasinterseçõessemaforizadas,através
dasquaisse controlao acessoe saídada 'freeway'. O métodoparaaná-
lise de nívelde serviçoe capacidadedestesdispositivosaindaestásendo
desenvolvidoeo capítulo26doHCM2000discuteosconceitosenvolvidos.
Os elementosqueconlpõemuma'freeway'devemserconsidcradosisoladamente
no estudoda capacidadee nívelde serviço,pois podemapresentarcapacidades
diferentes.O capítulo22 do HCM2000 explicacomoanalisar'freeways'como
umsistemaformadoporsegmentosbásicos,áreasdeentreJaçamcntocjunções.
5.5.1 Característicasdo fluxo de veículos emauto-estradas
Conformediscutidono Capítulo3, os fluxosde tráfegocontínuosobedecemà
relaçãofundamcntaldo tráfego(Equação3.7,pág.89):
fluxo=velocidadex densidade.
Como tambémvisto naquelecapítulo,pode-seestudaro fluxo de veículosem
auto-estradaspor meiode modelosmacroscópicos.O HCM tambémusauma
relaçãomacroscópicapara'freeways'que,porserbaseadaemdadosempíricos10,
coletadosemdiversas'freeways'norte-americanas,difereligeiramentedomod~lo
I
deGreenshields.
Em 'freeways',ascaracterísticasascondiçõesdo fluxopodemseraltamente
variáveis,dependendodascondiçõesajusanteeamontantedepontosdeestrangtl-
lamento,quepodemsercausadosporáreasdeentrelaçamento,rampasdeacesso,
IOSchoen,1.: May. A.; Reilly. W. e Urhanik, T. (1995). Speed-FlolI'RelaliollS!zipsfor l1asic
Freell'aySecliolls. Final Report,NCHRP Project3-45.1HK &Associates,Tucson,Ariz., EUA.
_1_9_2 ._._c_a_p._ít_u_lo_5_.~n!iIise da_c_a._p_a__Ci_d_ad_e_e_n_ív_e_l_de_s_er_v_lç_o_d_e_v_l_as
reduçãodonúmerodefaixasdetráfego,atividadesdeconstruçãooumanutenção,
acidcntesou objetosnapista. Um incidentenãoprecisabloqucarumafaixapa-
ra causaro aparecimentodeum pontodeestrangulamento;veículosparadosno
acostamentoounocanteirocentralpodemafetaro fluxonasfaixasdetráfego.
Reg/mede
fluxo livre
o
O
Reg/mede I
desCarg~da fila I
, .,...,...J
.,...,
Reg/mede fluxo -Al.""""""
congest/ona~.....-
.,...,"""
.,...,"""
400 800 1200 1600 2000
Volume de tráfego
[ cpe/(h. faixa) 1
2400
Num segmentode freeway,o fluxo de veículospodeser
categorizadoemtrêsregimesqueocorrememcondiçõesdife-
rentesdetráfego,comoilustradonaFigura5.15.O regimede
fluxo livre representao tráfegoquandonãoé influenciadopor
congestionamentoajusanteou a montantedaseçãoe é defi-
nidodentrodeumafaixadevariaçãodevelocidadesquevaria
entre90a 130km/h,parataxasdefluxomaisbaixas,e entre
70e 110km/h,parataxasdefluxomaisaltas.A velocidadede
.fI/lxo/il're corresponde,naprática,aoqueGreenshieldsdefiniu
tcoricamcntecomoa I'clocidade livre, queseriaa velocidade
médiadacorrentequandoo fluxotendea zero,
Fig.5.15:Regimesdefluxocm'frceways' O regimededescargadafi Ia representaotráfegoqueacaba
depassarporumpontodeestrangulamentoe estáacelerando
pararetomaràvelocidadedefluxolivreda'freeway'.A taxadefluxonoregimede
descargadafilaéconstante,desdequenãoh,\iaa influênciadeumoutropontode
estrangulamentoajusante.Estetipoderegimeédefinidoporumafaixarelativa-
menteestreitadefluxos,de2.000a2.300veic/(h.faixa),comvelocidadesvariando
entre60km/heavelocidadedefluxolivredosegmento,comasvelocidadesmais
baixassendoobservadasimediatamentea jusantedo pontoemquea fila estáse
dissipando.A velocidademédiado fluxodedescargadafilaalcançaavelocidade
livre do segmentomaisou menosI km ajusantedo pontode estrangulamento,
dependcndodo alinhamcntoverticale horizontalda 'freeway'. O HCM afirma
queexistemevidênciasempíricasqueo fluxodedescargada fila é cercade 5%
menorqueo fluxomáximoobservadoantesdaformaçãodo congestionamento.
O regimedefluxo congestionado ocorrenumtrechoa montantedeumponto
de estrangulamento,ou seja,na fila formadano congestionamento,quepodese
estenderporcentenasdemetrosajusantedopontodeestrangulamento.As taxas
defluxoeavelocidadevariamdentrodeumaamplafaixa,dependendodograude
ohstrução.Deve-seressaltarqueasfiIas,numa'freeway',nãosão'estáticascomo
numcruzamentosemaforizado,masos veículosmovem-selentamenteao longo
dafiIa,alternandoperíodosdeparadacomperíodosdemovimento.
Os níveisde serviçoA a E estãodentrodo regimede fluxo livre, os outros
dois regimesestãodentrodo níveldeserviçoF. O procedimentoparaanálisede
5.5Capacidadee nível de serviço de aut~-estrada_s . l_9_3
capacidadec nívelde serviçodo HCM trataapenasdassituaçõesemqueexiste
umregimedefluxolivre.
Condiçõesideaispara freeW:IYs
A relaçãofluxo-velocidadequedescreveo tráfegonumsegmentode 'freeway'
dependedascondiçõeslocais,quepodemserinferioresàscondiçõesideaisesti-
puladasno HCM. As condiçõesideaispara'freeways'incluem:
• Faixasdetráfegocom3,6m (12pés)delargura;
• Umadistâncialivrede 1,8m(6pés)entreahordadasfaixasderolamentoe
asobstruçõesouohjetosmaispróximosno ladodo acostamentoe de0,6m
(2 pés)no ladodocanteirocentral;
• Velocidadedeprojetode 120km/h(70mph);
• Motoristasfamiliarizadoscomavia, istoé,apenasusuáriosregulares;
• Para 'freeways',pelo menos10faixasde tráfegonostrechossituadosem
zonasurbanas
• Distânciamínimade3 kmentredispositivosdeacesso;
• Correntedetráfegoformadaapenasporautomóveis;e
• Relevoplano(rampasinferioresa 2%).
Umafreewaynessascondiçõesapresentavelocidadedefluxolivrede120km/hou
maiserepresentaasmelhorescondiçõespossíveiscomrelaçãoaofluxodetráfego.
A relaçãofluxo-velocidadepara freeways
Todosos estudosmaisrecentesindicamquea velocidade,numa'freeway',não
variaem funçãodo fluxo, se a taxade fluxo for haixaou moderada.Isto pode
serverificadonaFigura5.16,quemostraa relaçãofluxo-velocidadeadotadapelo
HCM para'freeways'.Para'freeways'comvelocidadedefluxolivrede 120km/h,
a velocidadenãoé afetadapelo fluxoatéquetaxasde fluxo maioresou iguaisa
1.300veic/(h.faixa)ocorram. Para 'freeways'com velocidadeslivres menores,
essataxacríticacresce,chegandoaté1.750veic/(h.faixa)paraascomvelocidade
de fluxo livre de 90 km/h. A capacidadede umafaixa de tráfegovariacom a
velocidadedefluxolivre,sendomaiorondeavelocidadeémaisalta,comomostra
aTabela5.4.
194 Capítulo 5.Análise da capacidadee nível de serviço de vias
Tllb. 5.4:Taxasmáximasde fluxo
para'freeways'
.........··········r··
120 Velo idede nuxoli r6= 12 kmlh
Velo idade nuxoli =11 km/IJ
Ul 100 Velo Idade nuxoli Te= 10 kmll,
O ~ Velo idade nuxoli re =90' mlh~I8OFlllrl •••·••••+llll
i'~60 ·········I·········~········r·······t + +· ·t·········L..·····t·········t······l
I~::•••••••••••••••••••••••••••1•••••••••1•••••••[••••••••1•••••••••[••••••••1••······.1•••••••••[••··•••••1 .
O I i I I', ..... i" ···t
O 400 BOO 1200 1600 2000 2400
Taxadefluxodetráfego
[ cpe/(h .faixa) J
Fig. 5.16:Relaçãofluxo-velocidadepara'freeways'
Velocidade
defluxo lil're
(km/h)
120
I I ()
100
90
Capacidade
(cpe.h-1.faixa-I)
2.400
2.350
2.300
2.250
ográficodaFigura5.16trataapenasdo regimedefluxolivre,dentrodo qual
sesituamos níveisdeserviçoA aE. Os outrosdoisregimesdefluxo,quecorres-
pondemaofluxocongestionadoeaoregimededescargadafila,correspondemao
nívelde serviçoF e. porconseguinte,nãosãoconsideradosno procedimentode
análisedecapacidadee níveldeserviço.
o HCM estipulaquea velocidadede fluxo livre devesermedidano local,
comoa velocidademédiados automóveisquandoa taxade fluxo for inferiora
1300veic/(h.faixa).A velocidadede fluxo livre podeserobtidflmedindo-sea
velocidadenumpontoou fazendo-seumapesquisadetempodeviagem.
oHCM tambémressaltaque.emboraapenasquatrocurvassejammostradasna
Figura5.16,pode-seobterumarelaçãofluxo-velocidadeparaqualquervelocidadedefluxolivreno intervaloentre90e 130km/hfazendoumainterpolaçãoentreas
curvasdaFigura5.16.
OutroaspectoquepodesernotadonaFigura5.16é a velocidademédiados
automóveisnacapacidade.Pode-seperceberquea quedanavelocidademédiaé
maiorpara'freeways'commaiorvelocidadedefluxo livre. A velocidademédia
na capacidadeé 85 km/h parauma 'freeway'com velocidadede fluxo livre de
120km/he 80km/hparaurnacomvelocidadedefluxolivrede90km/h.
Os fatoresqueinfluenciamavelocidadedefluxolivre,deacordocomo HCM,
são:
5.5Capacidadee nível de serviço de auto-estradas
• Largura dasfaixas de tl"(~regoe do acostamento:faixasde tráfegocom
menosde 3,6 m e acostamentoscom menosde 1,8m (no ladodireitoda
pista)e0,6m(noladoesquerdodapista)causamreduçãodavelocidadede
fluxo livre.
• Númerodefaixas de tráfego:conformeo númerode faixasaumenta,os
motoristaspodemseposicionarmelhorparaevitaros efeitosdosveículos
maislentos.quecostumamseposicionarnasfaixasmaisà direita.Assim
sendo,numa'freeway'de6,8ou 10faixas,osveículoslentostemumefeito
menorquenumade4 faixas.
• Densidadede dispositivosde acesso:as manobrasde entrelaçamentoas-
sociadascomtrevosafetamo fluxodetráfegoe 'freeways'comentradase
saídaspoucoespaçadas(normalmentesituadasemzonasdensamenteurba-
nizadas)operamcom velocidadesde fluxo livre inferioresàsencontradas
em'freeways'suburbanasoururais.O espaçamentoidealentredispositivos
de acessoé 3 km ou mais;o espaçamentomínimorecomendadono HCM
para'freeways'éde800m.
• Outrosfatores:velocidadedeprojetoeosalinhamentosverticalehorizont.al
podeminterferirnavelocidadedefluxolivre. O HC~ sugereque,noscasos
emquesesuspeitaqueessesfatorespossaminfluir navelocidadedefluxo
livre,deve-sefazerumestudodadistribuiçãodevelocidadesdosautomóveis
emfluxosbaixos,evitando-seousodométodoparaestimaçãodavelocidade
livrepropostonoseuCapítulo3.
Fatoresdeequivalênciaveicular
A presençadecaminhõese outrosveículospesadosnacorrentedetráfegoprovo-
caumadeterioraçãonascondiçõesoperacionais,já queessesveículos,porterem
desempenhoinferioraodosautomóveis,provocamo aparecimentode 'gaps'ex-
cessivosnacorrentede tráfego.Além disso,essesveículosocupamum espaço,
nafaixadetráfego,quecOlTespondeaoocupadopordoisoutrêsautomóveis.No
métodoadotadopeloHCM, cadaveículopesadoé convertidonumnúmeroequi-
valentede automóveis,a fim de queo métodopossausarumamedidade fluxo
baseadaemautomóveis.O fatordeconversãousadodependedaporcentagemde
veículospesadosno fluxo,no comprimentoe na inclinaçãoda rampa(acliveou
declive).
195
196 Capítulo 5.Análise da capacidadee nível de serviço de vias
5.5.2Medidas de desempenho para freeways
Sãotrêsasmedidasdedesempenhousadasparaaanálisede 'frceways':a densi-
dade(cpe.km-).faixa-1], a velocidademédiadosautomóveis[km/h],e a relação
v/c (fluxo/capacidade).A medidadedesempenhoprimáriaparaestabelecimento
do níveldeserviçoé adensidade.
A Tabela5.5mostraasfaixasdevariaçãodadensidadeparaosníveisdeserviço.
O HCM ressaltaque,emboraaespecificaçãodadensidademáximaparaosníveis
de serviçodeA a D tenhasido baseadanojulgamentodosmembrosdo Comitê
de Capacidadee Qualidadede Serviçodo TRB, o limite máximoparao nível
de serviçoE, 28 cpe/(km.faixa),foi estabelecidoa partirda densidademáxima
observadanaqualo regimedeHuxolivrepodesermantidonuma'freeway'.
A Figura 5.17ilustraas faixasde variaçãoda densidadeparacadanívelde
serviço;a velocidadee o fluxosãoos correspondentesaosvaloresdadensidade
emcondiçõesideais.A Tabela5.6 forneceos critériosparaestabclecimentodos
níveisdeserviçopara'freeways'.O BCM rcssaltaqueasvelocidadese taxasde
fluxodeserviçosãoparâmetrossecundáriosestabelecimentodo níveldeserviço
em'freeways'equeo parâmetrofundamentaléadensidade.Os valorestabelados
davelocidadeedotaxadefluxosãoapenasindicativosdosquedevemOCOITercom
a densidademáximaparacadaníveldeserviçoe variaçõesnessesvalorespodem
seresperadas,seascondiçõesda 'freeway'foremdiferentesdasideais.
Taxade fluxo de tráfego [cpel(h.faixa) 1
A O<k:::7
B 7<k:::1l
C II <k::: 16
D 16<k:::22
E 22 < k .':':28
F 28 < k
Nívelde DellSidade
sen'iço [veic/(klllJaixa)1
l:lJllLC; 11CH2UUU: I/it{hllll)' CtllhltUY A1tl1I1UlI.
TRU. NRC. WiI.,IJingloll. De I:UI\,20(10.p.2]-
\
Tab.5.5:Critérioparaestabele-
cimentodosníveisdeserviçopa-
ra 'freeways'
24 o20001600
· . .. . . .
~__ .L ~ .: .: .:· . .· . .
1200800400
1120
CIl
1100i 80
~
.li 60I
•• 40I
.S! 20
-j
Fig.5.17:Critériosparadeterminaçãodoníveldeserviçopara'freeways'
5.5Capacidadee nível de serviço de auto-estradas
Observando-seaTabela5.6pode-senotarque,paraum mesmonível deserviço,
a relação v/c diminui, à medida em que a velocidade de fluxo livre reduz-se. Isso
pode ser explicado porque urna redução na velocidade de fluxo livre é causada
por condições geométricas(tais como rampasmáximas, raios mínimos de curva,
largura de faixas de tráfego e de acostamentos,etc.) menos favoráveis e, numa
rodovia de projeto geométrico inferior, o limite do nível de serviço é alcançado
com uma taxade fluxo menor. Usando como exemplo a Rodovia dos Bandeirantes
Tab. 5.6:Critl{riosparadeterminaçãodo níveldeserviçoem 'frceways'
VelocidadeTaxadefluxoRelação
Nível de
Densidademíllimamáximav/c
serviço
[vcic/(krn.faixa)](km/h)[cpc/(h.faixa)Jmáxima
Velocidadede fluxolivre= 120km/hA
0<k-::::.7120,08400,35
B
7 < k -::::.11120,01.3200,55
C
11< k -::::.16 114,61.8400,77
D
16< k -::::.2299,62.2000,92
E
22 < k -::::.2885.72.4001,00
Velocidadedefluxo livre= I 10km/h
.-----_._- _,_o __ • ____ .. _~_._. ________ ~~ ________ • ___ •. __ .~ _________ • __ .~ _____________ . _____ ~ _____
A o <k-::::.7110,0
7700,33
B
7 < k -::::.11110,01.2100,51
C
11 < k -::::.16108,51.7400,74
D
16 < k -::::.2297,22.1350,91
E
22 < k -::::.2883,92.3501,00._----
----------
Velocidadedefluxo livre= 100km/h
A
o <k-::::.7100,07000,30
B
7 < k -::::.11100,01.1000,48
C
1I< k -::::.16 100,01.6000,70
D
16< k :s 2293,82.0650,90
E
22 < k :s 2882,I2.3001,00
Velocidadedefluxo livre=90km/hA
O<k:s790,06300,28
B
7<k:sll90,09900,44
C
11< k -::::.16 90,01.4400,64
D
16 < k-::::.2289,11.9550,87
E
22 <k-::::.28'80,42.2501,00
Fonte: llCM2nOO: l1ighll'ay ("aflnei'.,-Mnlllwl. TRIl, NRC. Wa-:hinf!(lln.De. EUA. 2000, p. 21-.'.
197
_1_9_8 ~ ._. ~. .__ .__ cap!~_~~o5.Análise da capacidadee nível de serviço de vias
c aViaAnhangiiera,110estadodeSãoPaulo,aprimeiraconsegueoperarnomesmo
níveldeserviçodasegundacomfluxosbemmaiores,já queseuprojetogeométrico
possuicaracterísticasmuitosuperiores,comorampasmenosÍngremes,curvascom
raiosmaiores,distânciasdevisibilidademaiores,canteirocentrale acostamentos
maislargos,etc.
Aindaqueoparâmetroprimordialparaadeterminaçãodoníveldeserviçoseja
adensidade,o HCM fornecedescriçõesdascondiçõesoperacionaisemcadanível
deserviçoe umconjuntodefotosparailustrá-Ias.Essasfotossãomostradasnas
Figuras5.18a 5.23queilustramosníveisdeserviçoparaapistadaesquerda.As
descriçõesdosníveisdeserviçosãoasseguintes:
Nível deserviçoA: correspondeà operaçãoemregimede fluxo livre,noquala
velocidademédiada correnteé a velocidadede fluxo livre. Os veículos
têmliberdadecompletade manohradentrodacorrente,podendoviajarna
velocidadeescolhidapejosmotoristas.Mesmonadensidademáximaparao
NS A, oespaçamentomédioentreveículosémaisde160m(26comprimen-
tosmédiosde autom6veis),o quegaranteumexcelenteníveldeconforto·
psicológicoparaosusuáriosefazcomqueosefeitosdeincidentese·estran-
gulamentoslocaissejamirrelevantes.
Nível deserviçoB: a operaçãoaindaocorredentrodo regimedefluxo'livree a
velocidadede fluxo livreaindaé mantida.O espaçamentomédiomínimo
enlreveículosé cercade 100 m,ou 17 carros,o quegarantefacilidadede
manohranacorrenteeumaltoníveldeconfol10psicológicoparaosusuários,
ao mesmotempoemqueos efeitosde incidentese restriçõesao fluxosão
absorvidossemimpactosnoregimedefluxo.
Nível deserviçoC: a velocidademédiadacorrenteé igualou muitopróximaàvelocidadede fluxo livre, O espaçamentomédiovariaentre67 e 100 m
(11 a 17 comprimentosde automóvel),o quesignificaquea facilidadede
manobradentroda correnteé bemmenore as queas mudançasde faixa
exigematençãoe cuidado,Pequenosincidentesaindasãoabsorvidossem
aformaçãodecongestionamentos,masqualquerbloqueiodefaixascausaa
formaçãodepequenasfiIas,
Nível deserviçoD: a velocidademédiada correntecomeçaa diminuircom o
aumentodo fluxode tráfegoe a densidade,a aumentarmaisrapidamente
à medidaem queo fluxo cresce. A liberdadede manobrana correnteé
limitadaeosusuárioscomeçamaexperimentarumcertograudedesconforto
psicológico,Comoo espaçamentomédiovariaentreI I e 8 comprimentos
de automóvel(67 a 50 m), qualquerincidenteprovocao aparecimentode
filas,quepodemdegradaraindamaiso níveldeserviço,