Tec Transp 207 214

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5.5Capacidadee nívelde serviço de auto-estradas 207
oprocessopartedeumavelocidadedefluxolivreideal,queoBCM
sugereser130km/hpara'freewaysrurais'e 120kmlhpara'freeways'
urbanas.Dessavelocidadeidealsãodeduzidosos efeitos,expressos
emkm/h,derestriçõespresentesna 'freeway'comrelaçãoà largura
defaixas,larguradeacostamentos,númerodefaixasedistânciamédia
entretrevos.
A larguraidealdasfaixasdetráfegoé 3,6 m (12 pés);quandoa
larguramédiadasfaixasdetráfegofor inferiora 3,6m,a velocidade
de fluxo livredeveserajustada.O ajusteparalarguradasfaixasde
tráfego,fuv, variaentreO km/h,parafaixasde3,60mde largura,a
10,6km/hparafaixasde3,0m,comomostraaTabela5.11.
O númerodefaixasdetráfegotambémtemimportância,poisnuma
'freeway'commaisfaixas,osmotoristaspodemposicionar-semelhor
paraultrapassarveículosmaislentos.As condiçõesideaisestipulam
cincofaixasde tráfego;quandoexistemmenosfaixas,a velocidade
defluxolivredeveserajustadapararefletiressedesviodascondições
ideais.O ajusteparanúmerodefaixasdetráfegovariaentre0,0(5 fai-
xas)e7,3km/h(2 faixas),conforinemostradonaTabela5.12.
O BCM estipulaqueo fatordeajusteparao númerodefaixasde
tráfegonãodeveserlevadoemconsideraçãoquandouma 'freeway'
situadaemumazonaruralestiversendoanalisadae,nessescasos,fN
deveserzero.
Fonte: IIC/&I2000: l/ix/nmy Crlfmô'J' Manual. TRIl. NRC,
W,,<hinglnn.De. EUA. 2111111,p. 2:\·6.
Fonte: IIC,\I2000: lIiKJnmy Cflf?flÔfy Manua': TRR. NRC.
W,,,hingllm. De. EUA. 21l0ll,p. 23·5.
fN (km/h)
7,3
4,8
2,4
0,0
2
3
4
2:5
Númerodefaixas
(~3 0,0
0,5 2,1
0,6 2,5
0,8 6,0
0,9 8,1
1,1 10,2
1,2 12,1
Tab.5.13:Fatoresdeajustcparadensida-
dedecntroncamcntos,fi D
Entnmcamelltos/kmfi [) (km/h)
Tab. 5.12:Ajustc paranúmerode fnixas
detráfego
Tab. 5.11:Ajuste paralargurade faixas
detrárcgo
Larguradafaixa(m) hw (km/h)
3,0 10,6
3,2 5,6
3,4 2, I
3,6 0,0
velocidadedefluxolivre[kmlh];
velocidadeidealdefluxolivre(120ou 130km/h);
(~illstcparalarguradasfaixasdetráfegolkll1/hJ;
ajusteparalarguradeacostamentos[km/h];
ajusteparanúmerodefaixasdetráfego[km/h];e
ajusteparadensidadedetrevos[km/h].
FFS:
FFSj:
hw:
!te:
fN:
hn:
emque
F(llllt': IICM2000. lIighll'flY CtllJ(láry Mm/llal. TRB. NH.C.
O espaçamentoidealentredispositivosdeacessoé 3,2 km(2 mi- Wa,hi"~lnll.lJC. EUA. 2000.!,. 21-7.
lhas),já queasentradas,saídase áreasdeentrelaçamentoexistentes
emtrevosafetamsignificativamenteo fluxodeveículos.Assimsendo,
a densidademínimaidealé 0,3 entroncamentos/kme valoressupe-
rioresimplicamem ajusteà velocidadede fluxo livre. O HCM consideraque
o espaçamentomínimoaceitávelentreentroncamentosnuma'freeway'é 800m,
A densidadedeentroncamentosdevesercalculadaconsiderando-seo númerode
trevosao longodeumtrechode 10km (5 km antese 5 km depoisdo pontode
208 Capítulo5.Análise da capacidadee nívelde serviço de vias
interesseparaa análise).O ajusteparadensidadede entroncamentosvariaen-
tre0,0(para0,3cntroncamentos/km)e 12,I km/h,para1,2entroncamentos/km,
conformepodeservistonaTabela5.13.
O espaçolivrenaslateraistambéminterferecomo fluxode
tráfego.As condiçõesideaisestipulamumalarguralivredepe-
lo menos0,6 m ao longodo acostamentodo ladodo canteiro
centrale depelomenos1,8m ao longodo ladodireitodapis-
ta.Essalarguradeveestarlivredeobstruçõestaiscomopostes,
muros,guias,etc. O ajusteparaa larguradosacostamentosé
feitoconsiderando-seapenasa larguralivredo ladodireitoda
pista. O fatorde ajusteé determinadoem funçãodo número
de faixas,já queo efeitoé menorseexistiremmaisfaixasde
tráfego.Larguraslivresmaioresque1,8mdevemserconside-
radascomosendoiguaisaessevalor.O ajusteparalargurados
acostamentosdependeda largurado acostamentoe do número
defaixasdetráfegoevariaentre0,0e5,8km/h(apenas2faixas,
semacostamento),comomostradonaTabela5.14.Fume: I/CM1000: fJixhway Cap'KÍly MmullIl. TI<'B.NRC. Wi1shíll~1UI\,
DC. EUA. 2000.p. 23·6.
Tab. 5.14:Ajuste paralargurado acostamento
livre
Fator Il.e (km/h)NlÍlIlem tlejili.w.\'
--". __ ..-------Acostamento(m) 234::::5
0,0
5,83,91,91,3
0,3
4,83,21,61,1
0,6
3,92,61,30,8
0,9
2,91,91,00,6
1,2
1,91,30,70,4
1,5
1,O0,70,30,2
1,8
0,00,00,00,0
A aplicaçãodométodoébemsimples,comomostraoexem-
ploaseguir,bastandoobterosajustesparacadafatorecalcul~lr
a velocidadedefluxolivre.Deve-seusarinterpolaçãolinearparaobterfatoresde
ajusteparavaloresnãotabelados.
Exemplo5.6 Numtrechourbanodeumaj'reeway',existem2fai-Ulsdetráfegoemcada
sentido.A larguramédiadasfaixas é 3,5m e o acostamentodo lado direitotemunia
11lIguralil'l'emédiade 1,0m. No trecho,a distânciamédiaentrecruzamentosé 1.250nI.
Estimara velocidadedefluxo livre.
Solução: Como a 'freeway'estásituadaem zonaurbana,a velocidadede !luxo
livre idealé 120km/h. Os fatoresde ajustepodemserohtidosdasTabelas5.11
a 5.14,usando-seinterpolaçãolinear,senecessário.
Os ajustesnecessáriossãofi.w =1,03km/h(faixasde3,5m); fN =7,3 km/h(2
faixasporsentido);fi D =6,0km/h(0,8entroncamenlos/km);e .hc=2,57km/h
(larguralivrede 1,0m noacostamento).Assim,a velocidadede/luxolivreé:
FFS =120- 1,03- 2,75-7,3 - 6,0 =102,92km/h.
5.5.4Determinaçãodo nívelde serviço
Oprocedimentoparadeterminaçãodoníveldeserviçodeuma'freeway'temquatro
passos:
5.5Capacidadee nívelde serviço de auto-estradas
Passo1: Dividir a 'freeway'emsegmentosdecaracterísticasuniformes.
Passo2: Construir a curvafI.: \o-velocidadeapropriadaparacadasegmento,a
partirdascurvasdaFigura5.17e davelocidadedefluxolivreFFS quefoi
medidano localouestimadapeloprocedimentodescritoanteriormente.A
funçãofluxo-velocidadedevecruzaro eixo y navelocidadede fluxo livre
FFS do segmento.
Passo3: Determinara taxadefluxo vp e,a partirdela,determinar,nacurvavo-
lume-velocidadeobtidano passoanterior,a velocidadeS da correntede
tráfegoeo níveldeserviçocorrespondente.
Passo4: Determinara densidadeD usandoa relaçãoD = v,,/S. O nívelde
serviçotambémpodeserdeterminadoa partirdasfaixasdedensidadefor-
necidasnaTabela5.6.
O BCM estabelecequatrotiposde aplicaçãoparaa análisedecapacidadee
níveldeserviçode 'freeways',sendoquecadaserveparasituaçõesdiferentes.O
HCM chamaessesquatrostiposdeanálisestipoI a tipoIV. As análisesdo tipoI
servempararespondera questõescomoQual o nívelde serviçoda 'ji-eelVay'?,
usandocomoparâmetrosdeentradaa taxadefluxohoráriov" e a velocidadede
fluxolivreFFS, fornecendocomorespostaadensidadeD e o níveldeserviço.
As análisesdotipoII produzemumaestimativadevelocidademédiadacorrente
S comoresultado,usandocomoparâmetrosde entradaa taxade fluxo VI' e a
velocidadedefluxolivreFFS. Estetipodeanálisedeveserusadaquandosedeseja
conhecero tempomédiodeviagem,comoemestudosdeviabilidadeeconômica
ou aindaemestudosde impactoambiental(ruídoe emissãode poluentes),que
dependemdavelocidademédianosegmento.
As análisesdo tipolU fornecemcomoresultadoumaestimativado fluxode
tráfego,emcpe/(h.faixa),a partirdoníveldeserviçodesejadoedavelocidadede
fluxolivreFFS. Umaaplicaçãotípicaparaestetipodeanáliseéadeterminaçãoda
épocaemquesedeveinvestirnaampliaçãodacapacidadedavia,pelacomparação
detaxasdefluxodeserviçocomeS(Ímativasdademandaparaosanosfuturos.
As análisesdo tipo IV fornecemcomoresultadoo númerode faixasN que
fornecemumceltoníveldeserviço,apattirdataxadefluxoVI" davelocidadede
fluxolivreFFS edo níveldeserviçodesejado.Esteéo tipodeanáliseusadapara
projetodevias,quandosedesejadeterminaro númerodefaixasnecessáriaspara
suportarumcertotráfegodiáriomédioanual(TOMA), queéobtidodeestimativas
do tráfego.Os exemplosa seguir,adaptadosdo HCM, explicitamcomoaplicar
209
210
Capítulo5.AnálisE!da capacidadee nívelde serviço de vias
essesquatro tipos de análisea problemascomumenteencontradosna operaçãode
rodovias.
Exemplo5.7 Qualo níveldeserviçonahorapicodeumaji-eeway'urbana,comseveras
restriçõesgeométricas,na qual o limitede velocidadeé 110km/h? A 'freeway'tem4
faixas (2 emcadadireção)de 3,30m de largura,acostamentosdireitoe esquerdode
0,6m, tráfegona horapicode 2.000veic/h(unidirecional),5% de caminhõese ônibus
no tráji:gulia horapico,fator dehorapicode0,92,distânciamédiaentredispositivosde
acessode1,67kmetréifegoformadopor motoristashabituadosà via.A regiãotemrelevo
ondulado.
Solução: Como todosos parâmetrosnecessáriossãoconhecidos,nãoé preciso
adotarnenhumvalorpredefinidono manual.Deve-secalculara taxade fluxo v"
emcpe/(h.faixa)eestimaravelocidadedefluxolivreFFS para,apartirdessesdois
parâmclros,dderminaradensidadeD, numaanálisedo tipoI.
A demandav" podesercalculadaapartirdo f1uxoobservadonahorapico.Assim,
V 2000
v" = =
PHF.N·fllv·f" O,92.2.fl1v.I,O
UsandoaTabela5.7(pág.202),pode-seencontraro fatordeequivalênciaET =3,
para1''1' = 5% decaminhõese ônibus.Como"nãoexistemveículosderecreação
nacorrente(PR =O),
. 1 1
fllv = ------- -------- =0,930eentão
1+PT(ET - 1) 1+0,05(2,5 - 1)
2000 2000
v" = ------- =------- = 1169cpe/(h.faixa).
0,92.2. fllv, 1,0 0,92.2.0,930.1,0
A velocidadedefluxolivrepodesercalculadaa partirdavelocidademáximaper-
mitida, 110km/h-,que seriaa velocidadede /luxo livrc ideal, e dos valoresde
ajusle:
I larguradasfaixas:larguradosacostamentos:númcrodefaixas:densidadedeentroncamentos:
fLw
fLc
fN
flD
3,1 km/h(Tab.5.11,pág.207);
3,9 km/h(Tab.5.14,pág.208);
7,3km/h(Tab.5.12,pág.207);e
3,9km/h(Tab.5.13,pág.207).
Assim,a velocidadede/luxolivreda 'freeway'é
F FS =FFS i- fL IV - ft.c - f N - !J J) = 110- 3,I - 3,9- 7,3- 3,9 =91,8km/h.
Comataxadefluxodetráfegov" =1170cpe/(h.faixa)ecomavelocidadeFFS =
92 km/h,pode-severificar,no gráfieoda Figura5.17(pág. 196),queo níveldc
serviçoéC.
5.5Capacidadee nívelde serviço de auto-estradas
Ou,pode-secalcularadensidadeD e,pelaTabela5.6,determinaro níveldeserviço
correspondente.Parauma'freeway'develocidadedefluxolivrede92km/h,ataxa
de fluxo a partirda qual a velocidadeda correntepassaa diminuir é cercade
1700cpe/(h.faixa).Cornoli"=1169cpc/(h.faixa)é menorqueessataxadefluxo,
adensidadepodesercalculadapor
Vp 1169
D =- =-- =12,7cpe/(km.faixa).
FFS 91,8
Consultando-seaTahela5.5(pág.196),pode-severificarqueessadensidadecor-
respondeaoníveldeserviçoC.
~xemplo5.8 Quantasfaixas de tráfegosãonecessáriaspara garantirnívelde serviço
D na horapico para umanova 'jreeway'suburbanaqueestáselldoprojetada? Prevê-
se umfluxo na hora pico de 4.000veic/h(unidirecional),J 5% de camin/u}es,3% de
veículosde recreação,ofator dehorapico é 0,85•.A densidadedeentroncamentoséde
0,9elltroncamentos/km,asfaixaseacostamentostútIo a larguraidealindicada110 fieM
eo relevoéplano.
Solução:A análiscédo tipoIV, segundooHCM. Devc-secalcularataxadefluxoli"
emcpe/(h.faixa)parao níveldeserviçoD, supondo-se2,3e4 faixasderolamento
emcadasentido,ecompararo valorcalculadocomademanda.
Quantosaosparâmetrosneccss{jriosparaa análise,seráprecisousarvalorespre-
definidosparaa velocidadede fluxo livrec parao fatorde ajusteparao tipo de
motorista,já queessasinformaçõesnãoestãodisponíveis.Cornoa freewayé su-
burbana,pode-seadmitirquea FFS seja 110km/he adotarfp = 1,0,já queos
motoristasdevemestarhabituadosà via.As etapasdasoluçãosão:
I. Convertero tráfegoV [veic/hlparavI' [cpe/(h.faixa)):
V V
v" =------- =------- cpe/(h.faixa).
PHF. N . fllv . I" 0,85.N . lliV . 1.0
2. CalcularfllV, usandoDr =1,5e ER = 1,2,queforamobtidosdaTab.5.7
(pág.202),terrenoplano:
211
fI/V
fliV
fllv
1
1+PT(ET - 1)+PR(ER - I)
I
1+0,15(1,5-1)+0,03(1,2-1)
0,925.
212
Capítulo 5. Análise da capacidade e nível de serviço de vias
3. Determinara taxadefluxovp para2,3 e4 faixasdetráfego:
v
------- :=}
0,85. N. fllv. J,O
4000 .
------- =2.544cpe/(h.faixa),para2 faixas;
0,85.2.0,925.1,0
4000 . . 3 (o.------- =1.696cpe/(h.hllxa),para. mxas;e
0,85.3.0,925.1,0
4000
------- =1.272l:(x:/(h.faixa),para4 faixas.
0,85.4.0,925.1,0
4. Como 2.544cpe/(h.faixa)é rhaisquea capacidadede umafaixade tráfego
numa'freeway',2.400cpe/(h.faixa),a opçãocomduaspistaséinviável.
5. Computaravelocidadedefluxolivreparaasopçõescom3e4 faixas,usando
os fatoresdecorreçãoparao númerodefaixas,fN (Tab.5.12,pág.207),e
paraa densidadedeentroncamentos,!J D (1àb.5.13,pág.5.13).Os fatores
decorreçãoparaa larguradasfaixasdetráfegoedosacostamentossãozero,
pois as faixase acostamentosterãoa larguraideal. A velocidadede /luxo
livrepara3 e4 faixasé:
FFS =
FFS
FFSi -!Lw - fLC - fN - flD :=}
{ 110- O - O - 4,8 - 8,I =97,1km/h,para3 faixas;e110- O - O - 2,4 - 8,I =99,5km/h,para4 faixas.
6. Pode-secalcularadensidadeD paracadaumadasduasopçõesedeterminar
adensidade,usando-seaTabela5.5:
D
D
[1.696 . o •
-- =17,5cpe/(kmJalxa),NS D (3 /,lIxas);e
97, I
1.272 8 k' . S C 4 .. )-- =12, cpe/('m.Jmxa),N. (hllxas. .
99,5
Ouseja,aopçãodeconstruiruma'freeway'com3I~lixasdetráfegoemcadasentido
forneceráníveldeserviçoD nahorapico.
Exemplo5.9 Qllal ()lIíl'eldeserviço,nahorapico.lia subidaeliadescidadelimarampa
IOCl/lizada/lllma ,/reeway'rural com2 faixas de tráfegoemcadadireção? A rampaé
5.5Capacidadee nívelde serviço de auto-estradas
compostapor dois trechosde inclinaçãodiferellte:umacliveinicial de300m e 3%, ao
qualsesegueumaclivede800li!com5%deinclinação.O tráfegormidirecionaldepico
éde2.300veic/h,comJ 5%decaminhões.Ofator dehorapico é0,90ea veloâdadede
fluxo livrefoi medidano localeé J J 5 km/hnoaclivee J 20km/hnodeclive.
Solução: Corno a extensãototal da rampa é menor que 1,2km, a rampacomposta
deve ser transformada numa rampa equivalente,atravésda diferença total de cotas
e do comprimento total da rampa:
0,03.300+0,05.800
i= 1100' = 0,0445.
A demandadeve ser transformadaem cpe.h-I .faixa-I e o nível de serviço é deter-
minado a partir da velocidade de nuxo livre e da taxade nuxo de tráfego, por meio
do usodo gráfico da Figura 5. 17. Pode-se suporque fI' =n,95,já queos motoristas
não devemestarmuito familiarizados com a 'freeway' por ela locali/,ar-sc em zOlla
rural. Os passos para a solução são:
I. Encontrar o fator de ajuste fllv para o aclive e o declive:
• Para um aclive de 4,45% e I, I km de comprimento, com 15% dc cami-
nhões, ET =3 (Tabela 5.8) e
I I
fllv = I + Pr(ET - 1)= I +0,15(3_ I) = 0,769.
• Para um declive de 4,45% e 1,1 km de comprimento, com 15% de
caminhões, ET =1,5 (Tabela 5.10) e
213
I
fllv =------
1+PT(ET - 1)
I
1+0,15(1,5-1) =0,930.
2. Converter o tráfego observado V no aclive para taxa de /luxo v" que ocorre
nos 15 min mais congestionadosda hora pico:
V 230n
vp = ------- = -------- = 1.749cpc.h--I.faixa--I .
FI-/P. N. fllv . fp 0,90.2.0,769.0,95
3. Determinar v" no declive:
V
v" =
F/lP. N . fllv . f"
2300 _I . _I-------- =1.446 cpc.h .falxa .
0,90.2.0,930.0,95
4. Por meio do gráfico da Figura 5.17,determinar os níveis de serviço para o
aclive e o declive:
214
Capítulo5.Análise da capacidadee nívelde serviço de vias
1120
t 100
~ 80
~
.!! 60
i
•• 40i20
...... . ...
: 1300 :
i :/
....: .':' ..... . .... . , . .
.~:- - - - - - ~-- - - - .~.-~- - -:- - - - - -:. . . .
o
o 400 800 1200 2000 24 o
Taxade fluxo de tráfego t cpel(h.taixa)1
Pode-senotarqueo NS éC, tantoparao aclive(FFS = 115km/h)comopara
o declive,ondeFFS = 120km/h.
Para aprendermais
HCM2000: Highway Capacity Manual, TransportationResearchBoard,V.S. National
Resean;hCouncil,Washington,DC, EUA, 2000.
É afonteprimordialdaanálisedecapacidadeeníveldeserviçoderodovias,c esta-
beleceosprocedimentosparaosestudosdecapacidade.É revistoperiodicamente,
paraincorporarosavançosobtidosnessaáreadoconhecimento.
Exercícios
Problema5.1 Qual o nível de serviço,na h(li"a pico, numa'freeway'com 6 faixasde
tráfego(nosdoissentidos)e tráfegounidirecionaldepicode5.000veic/h?Qual o nível
deserviçodaquia 3 anos,quandoo tráfegodeveráser5.600veidh no períododepico?
Se a taxade crescimentoda demandaé 4% ao ano,quandodeveráserconstruídaumà
faixaadicional? O relevoé plano;a 'freeway'estánumaáreaurbana;existem10%de
caminhõesnacorrente;ofalordehorapicoé0,95;eavelocidadedefluxolivreé 110km/h,
medidaporUlll estudodevelocidades.