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Universidade Federal de Santa Catarina Centro Tecnológico Departamento de Engenharia Civil ECV – 5129 Engenharia de Tráfego Engenharia de Tráfego 3° Módulo Análise de Capacidade de Vias com base no HCM 2010 Professora: Lenise Grando Goldner ECV 5129 - Engenharia de Tráfego Análise de Capacidade de Vias (HCM 2010) Professora Lenise Grando Goldner 2 Apoio – PET ECV SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO .............................................................................................................. 4 1.1 Definições............................................................................................................... 4 1.2 Princípios Básicos do Fluxo de Tráfego ................................................................. 5 2 RODOVIAS DE DUAS FAIXAS ..................................................................................... 7 2.1 Definição ................................................................................................................ 7 2.2 Função ................................................................................................................... 7 2.3 Classificação .......................................................................................................... 7 2.4 Condições Básicas ................................................................................................. 9 2.5 Relações Básicas ................................................................................................... 9 2.6 Nível de Serviço – Level of Service (LOS) ............................................................. 9 2.7 Capacidade .......................................................................................................... 11 2.8 Metodologia .......................................................................................................... 12 2.8.1 Passo 1: Dados de Entrada .................................................................................... 13 2.8.2 Passo 2: Velocidade de fluxo livre estimada (FFS) ................................................. 13 2.8.3 Passo 3: Ajustamento do fluxo de demanda para velocidade média de viagem(ATS) 1 2.8.4 Passo 4: Estimar ATS (aplicado somente nas rodovias de classe I e III) ................. 17 2.8.5 Passo 5: Ajustamento da demanda para cálculo:.................................................... 18 2.8.6 Passo 6: Estimar PTSF........................................................................................... 20 2.8.7 Passo 7: Estimar PFFS (somente usado em rodovias classe III) ............................. 21 2.8.8 Passo 8: Determinação do nível de serviço (LOS) e da capacidade: ....................... 22 3 FAIXAS MÚLTIPLAS ................................................................................................... 23 3.1 Características ..................................................................................................... 23 3.2 Capacidade .......................................................................................................... 23 3.3 Velocidade de Fluxo Livre .................................................................................... 23 3.4 Condições básicas ............................................................................................... 23 3.5 Características do fluxo ........................................................................................ 24 3.6 Nível de serviço (LOS) – Modo automóvel ........................................................... 25 3.7 Dados de entrada ................................................................................................. 26 3.7.1 Dados do segmento .......................................................................................... 26 3.7.2 Dados de demanda .......................................................................................... 26 3.7.3 Comprimento ou período de análise ................................................................. 26 3.8 Metodologia .......................................................................................................... 27 3.8.1. Dados de Entrada................................................................................................... 28 3.8.2. Computar FFS ........................................................................................................ 28 3.8.3. Selecionar a curva FFS .......................................................................................... 29 3.8.4. Ajustamento do volume da demanda ....................................................................... 29 3.8.5. Estimar velocidade e densidade .............................................................................. 32 3.8.6. Determinação do nível de serviço (LOS)................................................................. 32 ECV 5129 - Engenharia de Tráfego Análise de Capacidade de Vias (HCM 2010) Professora Lenise Grando Goldner 3 Apoio – PET ECV 4 FREEWAYS ................................................................................................................ 33 4.1 Segmento Básico de Freeway.............................................................................. 33 4.2 Características e Tipos de Fluxo .......................................................................... 33 4.3 Condições básicas ............................................................................................... 33 4.4 Curvas velocidade – fluxo para condições básicas .............................................. 34 4.5 Nível de Serviço (LOS) ......................................................................................... 35 4.6 Critério para obter nível de serviço ....................................................................... 36 4.7 Dados de entrada necessários ............................................................................. 36 4.7.1 Da Freeway ...................................................................................................... 36 4.7.2 Da Demanda..................................................................................................... 36 4.8 Metodologia .......................................................................................................... 37 4.8.1 Dados de entrada ............................................................................................. 38 4.8.2 Computar FFS .................................................................................................. 38 4.8.3 Seleção da curva FFS ...................................................................................... 39 4.8.4 Ajustamento do volume da demanda ............................................................... 39 4.8.5 Estimar velocidade e densidade ....................................................................... 41 4.8.6 Determinação do nível de serviço (LOS) .......................................................... 41 5 ENTRELAÇAMENTO .................................................................................................. 42 5.1 Definição .............................................................................................................. 42 5.2 Comprimento do segmento de entrelaçamento.................................................... 42 5.3 Largura de Entrelaçamento ..................................................................................42 5.4 Configuração do segmento de entrelaçamento .................................................... 43 5.4.1 Segmento de entrelaçamento de uma lado (one sided)(unilateral) .................. 43 5.4.2 Segmento de entrelaçamento de dois lados (two sided)(bilateral) ................... 43 LCrf = n◦ mínimo de troca de faixas que um veículo que entrelaça da rampa para a freeway deve fazer para completar o movimento com sucesso. ..................................... 44 5.5 Metodologia .......................................................................................................... 46 Parâmetros ............................................................................................................................ 47 6 RAMPAS E JUNÇÕES DE RAMPAS .......................................................................... 53 ECV 5129 - Engenharia de Tráfego Análise de Capacidade de Vias (HCM 2010) Professora Lenise Grando Goldner 4 Apoio – PET ECV 1 INTRODUÇÃO 1.1 Definições Fluxo Ininterrupto: Não tem elementos fixos (semáforos) que causam interrupção do tráfego. Condições do tráfego resultam da interação entre veículos, das características geométricas e do meio ambiente da rodovia. Fluxo Interrompido: Existem elementos fixos que causam interrupções no fluxo (semáforos, pare). Forma mais pura de fluxo ininterrupto: Freeway acesso controlado. Faixas múltiplas fluxo ininterrupto apenas em segmentos. Capacidade: Máxima taxa horária de fluxo de tráfego que pode ser esperada numa seção da via, por sentido (ou nos 2 sentidos para o caso de vias de sentidos opostos), durante um dado período de tempo (normalmente 1 hora), nas condições prevalecentes da via e do tráfego. Condições prevalecentes para definição de capacidade: Aquelas que são fixadas pelas características físicas da via (ex: largura e greide). Aquelas que são dependentes da natureza do tráfego da via (ex: composição do tráfego). Nível de serviço: É a medida qualitativa da influência de vários fatores nas condições de funcionamento de uma via, sujeita a diversos volumes de tráfego. São elas: velocidade, tempo de percurso, interrupção do tráfego, liberdade de manobras, etc. Quantitativamente: medido pela relação volume / capacidade (v/c), variando de 0 a 1. Níveis de serviço são 6 A, B, C, D, E e F Capacidade corresponde ao nível “E” v/c = 1 Nível de serviço A: Corresponde a uma situação de fluidez do tráfego, com baixo fluxo de tráfego e velocidades altas, somente limitadas pelas condições físicas da via. Os condutores não se vêem forçados a manter determinada velocidade por causa de outros veículos. Nível de serviço B: Corresponde a uma situação estável, quer dizer, que não se produzem mudanças bruscas na velocidade, ainda que esta começa a ser condicionada por outros veículos, mas os condutores podem manter velocidades de serviço razoável e em geral escolhem a faixa de tráfego por onde circulam. ECV 5129 - Engenharia de Tráfego Análise de Capacidade de Vias (HCM 2010) Professora Lenise Grando Goldner 5 Apoio – PET ECV Os limites inferiores de velocidade e fluxo que definem este nível são análogos aos normalmente utilizados para o dimensionamento de vias rurais. (relação 0,35 < v/c 0,50) Nível de serviço C: Corresponde a uma circulação estável, mas a velocidade e a manobrabilidade estão consideravelmente condicionadas pelo resto do tráfego. Os adiantamentos e a troca de faixa são mais difíceis, mas as condições de circulação são toleráveis. Os limites inferiores de velocidade e fluxo são análogos aos normalmente utilizados para o dimensionamento de vias urbanas (relação 0,75 v/c > 0,50). Nível de serviço D: Corresponde a uma situação que começa a ser instável, quer dizer, em que se produzem trocas bruscas e imprevistas na velocidade e a manobrabilidade dos condutores está muito restringida pelo resto do tráfego. Nesta situação aumentos pequenos no fluxo obrigam a trocas importantes na velocidade. Ainda que a situação não seja cômoda, pode ser tolerada durante períodos não muito longos. A relação v/c é maior que 0,75 e menor que 0,90. Nível de serviço E: Supõe que o tráfego é próximo a capacidade da via e as velocidades são baixas. As paradas são frequentes, sendo instáveis e forçadas as condições de circulação. (relação 1,0 v/c > 0,90) Nível de serviço F: O nível F corresponde a uma circulação muito forçada, com velocidades baixas e filas frequentes que obrigam a detenções que podem ser prolongadas. O extremo do nível F é um absoluto congestionamento da via (que se alcança nas horas de pico em muitas vias centrais nas grandes cidades). 1.2 Princípios Básicos do Fluxo de Tráfego Medidas do fluxo de tráfego: Velocidade Volume e/ou taxa de fluxo Densidade. ECV 5129 - Engenharia de Tráfego Análise de Capacidade de Vias (HCM 2010) Professora Lenise Grando Goldner 6 Apoio – PET ECV Fator de pico horário (PHF): MÁXIMO hora) da (dentro pico no fluxo de (V) Horário Volume 15 V4 V PHF taxa PHF onde: PHF= varia de 0,25 a 1,0 V Volume horário (veículos por hora). 15V Volume durante o pico de 15 minutos do pico da hora, em veículos / 15 minutos. PHF V v v taxa de fluxo para o pico do período de 15 minutos, em vph. V volume de pico horário, em vph. PHF fator de pico horário. OBS: 1ft (pé) = 0,305m 1mi (milha) = 1,61km ECV 5129 - Engenharia de Tráfego Análise de Capacidade de Vias (HCM 2010) Professora Lenise Grando Goldner 7 Apoio – PET ECV 2 RODOVIAS DE DUAS FAIXAS 2.1 Definição Via não dividida, com duas faixas, cada uma usada pelo tráfego em uma direção. Manobras de ultrapassagem são limitadas através de brechas (vazios) na corrente de tráfego oposta e também pela avaliação de distância suficiente e segura para ultrapassagem. Como a rodovia pista simples com duas faixas possui restrições de geometria, com acréscimo do fluxo de tráfego, as oportunidades de ultrapassagem diminuem. Então acontece a formação de pelotões na corrente de tráfego, com veículos em comboio, sujeitos a atraso adicional devido à falta de condições para ultrapassar outros veículos. 2.2 Função Rodovias de duas faixas são elementos chave nos sistemas rodoviários de muitos estados e cidades. Elas estão localizadas em diferentes áreas geográficas e possuem inúmeras funções de tráfego. As rodovias de duas faixas também são utilizadas para viagens de bicicletas e viagens recreacionais. Mobilidade eficiente – é a principal função de rodovias de duas faixas principal, que conecta pólos geradores de viagens ou que é usada como ligação primária em redes rodoviárias estaduais ou federais. Velocidade de operação alta e constante, além de pouco atraso de ultrapassagem, são desejáveis neste tipo de instalação. Acessibilidade – principalmente em rodovias usadas como ligação primária, conectando áreas remotas e pouco povoadas. Embora a velocidade alta seja benéfica,este não é o principal objetivo. Atrasos, indicando a formação de veículos em pelotão, é a medida da qualidade de serviço mais relevante. Rodovias de duas faixas também são usadas com fins turísticos e recreacionais, onde a vista e o ambiente são apreciados sem interrupção do tráfego ou atraso. Neste caso, não é relevante alta velocidade de operação. Podem ocorrer atrasos de ultrapassagem e de distração ao longo do percurso. Rodovias de duas faixas podem passar ou servir pequenas cidades e comunidades. Essas áreas têm uma densidade de desenvolvimento maior do que o esperado para uma rodovia rural, com velocidades limites muitas vezes inferior. Nesses casos, o motorista espera ser capaz de manter velocidades próximas ao limite exigido. 2.3 Classificação CLASSE I relativa alta velocidade; principais rotas entre cidades; arteriais primárias conectando os geradores de tráfego principais; rotas de uso diário; ligações primárias estaduais ou federais; viagens de longa distância. ECV 5129 - Engenharia de Tráfego Análise de Capacidade de Vias (HCM 2010) Professora Lenise Grando Goldner 8 Apoio – PET ECV CLASSE II expectativa do motorista não é de viajar em alta velocidade; servem de acesso para rodovias de classe I; usadas como rotas turísticas e recreacionais (e não como arterial principal); que passa por terreno acidentado (impossível alta velocidade de operação); viagens curtas, começando ou terminando em pontos de viagens longas; CLASSE III rodovias que servem áreas de desenvolvimento moderado; podem ser segmentos de rodovias classe I ou classe II que passam por pequenas cidades ou áreas recreacionais desenvolvidas; neste caso, o tráfego local se mistura ao tráfego de passagem, e a densidade de pontos de acesso é visivelmente superior que em uma área exclusivamente rural; podem ser segmentos longos que passam por áreas recreacionais espalhadas, aumentando também a densidade local; esses segmentos de rodovias são muitas vezes acompanhados pela redução do limite de velocidade, que reflete no aumento do nível de atividade. ECV 5129 - Engenharia de Tráfego Análise de Capacidade de Vias (HCM 2010) Professora Lenise Grando Goldner 9 Apoio – PET ECV 2.4 Condições Básicas largura da faixa ≥ 12 ft (± 3,66 m); largura do acostamento ≥ 6 ft (± 1,83 m); não existir zonas de não ultrapassagem; somente carros de passeio na corrente de tráfego; terreno em nível (relevo plano); nenhum impedimento no fluxo de tráfego (ex: sinais de trânsito, retorno de veículos). 2.5 Relações Básicas 2.6 Nível de Serviço – Level of Service (LOS) Para Classe I: % do tempo esperando para ultrapassar (PTSF) + velocidade média de viagem (ATS); Para Classe II: % do tempo esperando para ultrapassar (PTSF); Para Classe III: % da velocidade de fluxo livre (PFFS). Representa a capacidade dos veículos viajarem próximo da velocidade limite determinada. ECV 5129 - Engenharia de Tráfego Análise de Capacidade de Vias (HCM 2010) Professora Lenise Grando Goldner 10 Apoio – PET ECV LOS “A” Classe I velocidade de viagem alta; facilidade de ultrapassagem; pelotões de 3 veículos ou mais, são raros. Classe II velocidade controlada principalmente pelas condições da rodovia; pequenos pelotões são esperados. Classe III velocidade de viagem próxima ou igual a velocidade de fluxo livre (FFS). LOS “B” A demanda por ultrapassagem e a capacidade de ultrapassagem são equilibradas. Classe I Classe II pelotões tornam-se visíveis; algumas reduções de velocidade podem ocorrer na classe I Classe III dificuldade para manter a velocidade de fluxo livre (FFS), mas a redução de velocidade ainda é pequena. LOS “C” A maioria dos veículos trafega em pelotões, esperando para ultrapassar; As velocidades são visivelmente reduzidas nas três classes de rodovias. LOS “D” Acréscimo significante de pelotões em todas as classes. Classe I Classe II demanda por ultrapassagem é alta, mas a capacidade de ultrapassagem se aproxima de zero; uma alta porcentagem de veículos viaja em pelotões e o PTSF é significativo. Classe III A diminuição na velocidade de fluxo livre (FFS) agora é significante. LOS “E” A demanda se aproxima da capacidade. Classe I Classe II ultrapassagem é praticamente impossível e o PTSF (% de tempo esperando para ultrapassar) é mais de 80%. velocidades muito baixas Classe III Velocidades de viagem menor que 2/3 da velocidade de fluxo livre (FFS). ECV 5129 - Engenharia de Tráfego Análise de Capacidade de Vias (HCM 2010) Professora Lenise Grando Goldner 11 Apoio – PET ECV O limite inferior do nível de serviço “E” representa a capacidade da rodovia. LOS “F” O fluxo de demanda em uma ou ambas as direções excedem a capacidade do segmento. As condições de operação são instáveis. Existem grandes congestionamentos em todas as classes de rodovias de duas faixas. 2.7 Capacidade 1700 pc/h por direção; não deve exceder a 3200 pc/h em ambas as direções em trechos longos; em trechos curtos (túneis ou pontes) não deve exceder a 3200-3400 pc/h em ambas as direções. ECV 5129 - Engenharia de Tráfego Análise de Capacidade de Vias (HCM 2010) Professora Lenise Grando Goldner 12 Apoio – PET ECV 2.8 Metodologia ECV 5129 - Engenharia de Tráfego Análise de Capacidade de Vias (HCM 2010) Professora Lenise Grando Goldner 13 Apoio – PET ECV 2.8.1 Passo 1: Dados de Entrada 2.8.2 Passo 2: Velocidade de fluxo livre estimada (FFS) FFS é a medida em baixos volumes, menores que 200 pc/h; métodos de medida: o medidas de campo; o estimativa a partir de um valor básico. Medidas de campo: períodos de baixo volume (<200 veic/h) e por amostragem (uma cada 10 veículos), com amostra de 100 veículos; no caso de as amostras serem obtidas com volumes > 200 veic/h, usar a equação 15-1: Equação 15-1 Onde: FFS velocidade de fluxo livre estimada (km/h); SFM velocidade média da amostra (mi/h); v fluxo de tráfego observado, nas duas direções, durante o período de medição (veic/h); fHV,ATS fator de ajustamento de veículos pesados, para ATS (equação 15-4 ou 15-5). Estimativa de FFS: quando os dados de campo não estão disponíveis; analisar as condições de operação para definir a velocidade de fluxo livre básica (BFFS). Adota-se como BFFS a velocidade de projeto. De maneira grosseira, também se pode adotar como BFFS a velocidade limite da rodovia, acrescida de 10 mi/h; ATSHV FM f v SFFS , 00776,0 ECV 5129 - Engenharia de Tráfego Análise de Capacidade de Vias (HCM 2010) Professora Lenise Grando Goldner14 Apoio – PET ECV depois corrigir através da equação 15-2: faflsBFFSFFS Equação 15-2 onde: FFS velocidade de fluxo livre (mi/h); BFFS FFS básica (mi/h); fls ajustamento para largura de faixa e largura de acostamento – tabela 15-7; fa ajustamento devido aos pontos de acesso – tabela 15-8. 2.8.3 Passo 3: Ajustamento do fluxo de demanda para velocidade média de viagem(ATS) Equação 15-3 onde: vi,ATS equivalente em carros de passeio para a taxa de fluxo do período de pico de 15 minutos (pc/h); i “d” (direção da análise) ou “o” (direção oposta); fg,ATS fator de ajustamento de greide (a partir de PHF V ) (tabela 15-9 ou 15-10); Vi volume da demanda para o pico horário completo, na direção i (veic/h); fHV,ATS fator de ajustamento para veículos pesados (equação 15-4 ou 15-5); PHF fator de pico horário, que representa a variação do fluxo de tráfego dentro da hora. FATOR DE AJUSTAMENTO DE GREIDE: Depende do tipo de terreno. Pode ser constituído de: Segmentos com extensão ≥ 2mi de terreno em nível. Segmento com extensão ≥ 2mi de terreno ondulado. Greide específico de subida. Greide específico de descida. ATSHVATSg i ATSi ffPHF V v ,, , ECV 5129 - Engenharia de Tráfego Análise de Capacidade de Vias (HCM 2010) Professora Lenise Grando Goldner 15 Apoio – PET ECV “Deve” ser considerado greide específico: Um greide de 3% ou + por 0,6mi ou + de extensão. “Pode” ser considerado greide específico: Um greide de 3% ou + por 0,25mi ou + de extensão. Para entrar nas tabelas dividir o volume horário pelo PHF. ECV 5129 - Engenharia de Tráfego Análise de Capacidade de Vias (HCM 2010) Professora Lenise Grando Goldner 16 Apoio – PET ECV FATOR DE AJUSTAMENTO DEVIDO AOS VEÍCULOS PESADOS: PT = proporção de caminhões e ônibus no fluxo de tráfego (decimal). PR = proporção de RV´s no fluxo de tráfego (decimal). ET = Equivalente em carros de passeio para caminhões e ônibus – Tabela 15-11 ou 15-12. ER = Equivalente em carros de passeio para RV´s – Tabela 15-11 ou 15-13. 111 1 , RRTT ATS EPEP fhv ECV 5129 - Engenharia de Tráfego Análise de Capacidade de Vias (HCM 2010) Professora Lenise Grando Goldner 17 Apoio – PET ECV Para descidas onde os caminhões viajam em velocidade lenta (caminhões engrenados) 11*11*1 1 , RRTTTCTCTTC ATS EPEPPEPP fhv PTC = Proporção de caminhões operando em velocidade lenta (caminhões engrenados). ETC = Equivalente em carros de passeio caminhões operando em velocidade lenta (caminhões engrenados). Tabela 15-14 2.8.4 Passo 4: Estimar ATS (aplicado somente nas rodovias de classe I e III) ATSATSoATSdd fnpvvFFSATS ,),,(00776,0 Onde: ATSd = Velocidade média de viagem na direção de análise(mi/h) FFS = Velocidade de fluxo livre(mi/h) vd,ATS = Taxa de fluxo de demanda na direção de análise (pc/h) vo,ATS = Taxa de fluxo de demanda na direção de oposta (pc/h) fnp, ATS = Fator de ajustamento para ATS devido a porcentagem de zonas de não ultrapassagem na direção de análise – Tabela 15-15 ECV 5129 - Engenharia de Tráfego Análise de Capacidade de Vias (HCM 2010) Professora Lenise Grando Goldner 18 Apoio – PET ECV Observar que vo é dado em carros de passeio / hora. 2.8.5 Passo 5: Ajustamento da demanda para cálculo do FFS: Onde: vi,PTSF = Taxa de fluxo de demanda i para determinação de PTSF(pc/h) i = “d” (na direção de análise) ou i = “o” (na direção de oposta). fg,PTSF = Fator de ajustamento de greide para determinação do PTSF – Tabela 15-16 ou 15-17 fhv,PTSF = Fator de veículo pesado para determinação do PTSF – Tabela 15-18 ou 15-19. PTSFPTSF i PTSFi fhvfgPHF V v ,*,* , ECV 5129 - Engenharia de Tráfego Análise de Capacidade de Vias (HCM 2010) Professora Lenise Grando Goldner 19 Apoio – PET ECV ECV 5129 - Engenharia de Tráfego Análise de Capacidade de Vias (HCM 2010) Professora Lenise Grando Goldner 20 Apoio – PET ECV 2.8.6 Passo 6: Estimar PTSF PTSCoPTSCd PTSCd PTSFdd vv v fnpBPTSFPTSF ,, , , Onde: PTSFd = Percentagem de tempo em pelotão na direção de análise (decimal) BPTSFd = Percentagem básica de tempo em pelotão na direção de análise, dado pela equação: )]1[100 )v(( e b daBPTSFd Onde: a e b são dados na tabela 15-20; vd,PTSF = taxa de fluxo de demanda na direção de análise para determinação de PTSF(pc/h). vo,PTSF = taxa de fluxo de demanda na direção oposta para determinação de PTSF(pc/h). fnp,PTSF = Ajustamento para PTSF devido a percentagem de zonas de não ultrapassagem, na direção de análise. Tabela 15.21. v = vd + v0 ECV 5129 - Engenharia de Tráfego Análise de Capacidade de Vias (HCM 2010) Professora Lenise Grando Goldner 21 Apoio – PET ECV 2.8.7 Passo 7: Estimar PFFS (somente usado em rodovias classe III) FFS ATSd PFFS ECV 5129 - Engenharia de Tráfego Análise de Capacidade de Vias (HCM 2010) Professora Lenise Grando Goldner 22 Apoio – PET ECV 2.8.8 Passo 8: Determinação do nível de serviço (LOS) e da capacidade: LOS: Usar tabela 15-3 Para classe I – Com ATS e PTSF. Para classe II – Com PTSF. Para classe III – Com PFFS. CAPACIDADE: Em condições básicas = 1700pc/h por direção Em condições prevalecentes – Usar as equações: Cd,ATS = 1700 * fg,ATS * fhv,ATS Cd,PTSF = 1700 * fg,PTSF * fhv,PTSF Para as rodovias Classe I pode-se calcular os dois valores e adotar o menor. Para as rodovias Classe II adotar Cd,PTSF Para as rodovias Classe III adotar somente Cd,ATS ECV 5129 - Engenharia de Tráfego Análise de Capacidade de Vias (HCM 2010) Professora Lenise Grando Goldner 23 Apoio – PET ECV 3 FAIXAS MÚLTIPLAS 3.1 Características limites de velocidade de 44 a 55 mi/h; (70km a 88km) 4 a 6 faixas em ambas as direções; com canteiro central ou TWLTL (faixa de giro à esquerda); pode ser não dividida; normalmente localizadas em áreas suburbanas, conduzindo para áreas entrais, ou corredores de alto volume de tráfego rural, ou duas atividades importantes que geram um tráfego diário substancial; semáforos espaçados de, no mínimo, 2 mi; (3,20km) volumes de tráfego entre 15.000 e 40.000 veículos/dia. 3.2 Capacidade Sob condições básicas: 60mi/h (97 km/h)→ 2200 pc/h/ln55mi/h (88 km/h)→ 2100 pc/h/ln 50mi/h (80 km/h)→ 2000 pc/h/ln 45mi/h (72 km/h)→ 1900 pc/h/ln 3.3 Velocidade de Fluxo Livre Velocidade do tráfego em baixos volumes e baixas densidades (<1400 pc/h/ln) 3.4 Condições básicas Bom tempo; Boa visibilidade; Não acidentes ou incidentes; Não “obras na pista”; Não defeitos no pavimento que afetam operação; Não veículos pesados; Motoristas rotineiros; ECV 5129 - Engenharia de Tráfego Análise de Capacidade de Vias (HCM 2010) Professora Lenise Grando Goldner 24 Apoio – PET ECV 3.5 Características do fluxo ECV 5129 - Engenharia de Tráfego Análise de Capacidade de Vias (HCM 2010) Professora Lenise Grando Goldner 25 Apoio – PET ECV 3.6 Nível de serviço (LOS) – Modo automóvel ECV 5129 - Engenharia de Tráfego Análise de Capacidade de Vias (HCM 2010) Professora Lenise Grando Goldner 26 Apoio – PET ECV 3.7 Dados de entrada 3.7.1 Dados do segmento FFS → 45 a 60mi/h (72 a 97 km/h); Numero de faixas por direção: 2 ou 3; Largura de faixa = 10ft até >12ft; Desobstrução lateral a direita = 0ft até > 6ft; Pontos de acesso = 0 a 40 pontos/ mi; Terreno: nível, ondulado, montanhoso ou comprimento e % de greide para greide específico; Tipo de divisor central: dividida, TWLTL ou não dividida; 3.7.2 Dados de demanda Demanda durante a hora de análise ou demanda diária, k-fator ou d-fator; Presença de veículos pesados (caminhões e ônibus, trailers (RV´s)) 0 a 100% terreno genérico; 0 a 25% greide específico; Fator de pico horário (PHF); Fator população motorizadas(fp): 0,85 a 1,0; 3.7.3 Comprimento ou período de análise 15 minutos críticos devido à hora de pico, entretanto pode ser aplicado para qualquer dos 15min; Quando o volume da demanda é usada, a taxa de fluxo é medida com uso do PHF; Quando o volume dos 15 minutos é diretamente medido, o pior período de análise dentro da hora é selecionada, e a taxa de fluxo é o volume dos 15 minutos multiplicados por 4; ECV 5129 - Engenharia de Tráfego Análise de Capacidade de Vias (HCM 2010) Professora Lenise Grando Goldner 27 Apoio – PET ECV 3.8 Metodologia ECV 5129 - Engenharia de Tráfego Análise de Capacidade de Vias (HCM 2010) Professora Lenise Grando Goldner 28 Apoio – PET ECV 3.8.1. Dados de Entrada 3.8.2. Computar FFS 3.8.2.1 Medidas de Campo diretamente de medidas de campo em baixos volumes (1400 pc/h/ln): não é preciso ajustar; medidas de campo: 1 a cada 10 veículos (sempre o décimo veículo), pelo menos 100 veículos medidos. 3.8.2.2 Estimação de FFS fafmflcflwBFFSFFS onde: BFFS FFS básica (mi/h); FFS FFS estimada (mi/h); flw fator de ajustamento devido a largura de faixa (km/h) - tabela 14-8; flc fator de ajustamento devido a desobstrução lateral - tabela 14-9; fm fator de ajustamento devido ao tipo de divisor central - tabela 14-10; fa fator de ajustamento devido aos pontos de acesso - tabela 14-11; 3.8.2.3 FFS básica (BFFS) - é aproximadamente 5 mi/h mais alta que os limites de velocidade de 50 mi/h ou mais, e - 7 mi/h mais alta que os limites de velocidade menores que 50 mi/h; TLC = LCR + LCL TLC = Desobstrução lateral total (valor máx = 12ft) LCR = Desobstrução lateral à direita (valor máx = 6ft) TCL = Desobstrução lateral à esquerda (valor máx = 6ft) ECV 5129 - Engenharia de Tráfego Análise de Capacidade de Vias (HCM 2010) Professora Lenise Grando Goldner 29 Apoio – PET ECV Observações gerais: 1 – Quando a rodovia de faixas múltiplas é “não dividida”, não se assume obstrução lateral à esquerda e se adota o valor de 6 ft (pés). O mesmo ocorre quando temos TWLTW (faixa de giro à esquerda). 2 – Após a Tabela 14-15 para caminhões: No caso de RV’s adotar o equivalente para carros de passeio Er sempre igual a 1,2 para descida. 3.8.3. Selecionar a curva FFS 42,5 mi/h ≤ FFS < 47,5 mi/h → Use FFS = 45 mi/h; 47,5 mi/h ≤ FFS < 52,5 mi/h → Use FFS = 50 mi/h; 52,5 mi/h ≤ FFS < 57,5 mi/h → Use FFS = 55 mi/h; 57,5 mi/h ≤ FFS < 62,5 mi/h → Use FFS = 60 mi/h; 3.8.4. Ajustamento do volume da demanda onde: Pv taxa de fluxo de demanda sob condições básicas, em equivalentes em carros de passeio (pc/h/ln); V volume horário (veic./h), sob condições prevalecentes; N número de faixas por sentido; PHF fator de pico horário; (normalmente entre 0,75 e 0,95); fhv fator de ajustamento devido a veículos pesados; fp fator devido a população motorizada. onde: Et equivalente em carros de passeio para um caminhão ou ônibus. Er equivalente em carros de passeio para um veículo recreativo (RV); Pt proporção de caminhões e ônibus (decimal); Pr proporção de Rv’s no fluxo de tráfego (decimal); )( fpfhvNPHF V vP )1Pr()1(1 1 ErEtPt fhv ECV 5129 - Engenharia de Tráfego Análise de Capacidade de Vias (HCM 2010) Professora Lenise Grando Goldner 30 Apoio – PET ECV Et e Er - para trechos genéricos de rodovia: tabela 14-12; - para greide específico: tabelas 14-13, 14-14 (para subida) e tabela 14-15 (para descida); - considera-se um greide entre 2% e 3% trecho mais longo que 0,5mi ou de 3% ou mais para trechos mais longo que 0,25mi como segmento separado. ECV 5129 - Engenharia de Tráfego Análise de Capacidade de Vias (HCM 2010) Professora Lenise Grando Goldner 31 Apoio – PET ECV - equivalentes para greides compostos: computar greide médio definido como o aumento total desde o inicio do greide composto até o ponto de interesse, dividido pelo comprimento entre esses pontos. ECV 5129 - Engenharia de Tráfego Análise de Capacidade de Vias (HCM 2010) Professora Lenise Grando Goldner 32 Apoio – PET ECV Ajustamento para população motorizada: - varia de 0,85 a 1,00, sendo 1,00 para usuários costumeiros e familiarizados com a via. 3.8.5. Estimar velocidade e densidade Com a equação da figura 14-3, a velocidade média esperada pode ser computada (S). - A densidade é dada por: D = densidade (pc/mi/ln), Pv = taxa de fluxo de demanda (pc/h/ln), e S =velocidade média do fluxo (mi/h) 3.8.6. Determinação do nível de serviço (LOS) A partir da densidade(D), entrar na tabela 14-4 e tirar o LOS. S v D P ECV 5129 - Engenharia de Tráfego Análise de Capacidade de Vias (HCM 2010) Professora Lenise Grando Goldner 33 Apoio – PET ECV 4 FREEWAYS 4.1 Segmento Básico de Freeway 4.2 Características e Tipos de Fluxo Não saturado (regime de fluxo livre): fluxo não afetado por fluxos posteriores ou anteriores (a montante e a jusante); Regime de descarga de fila: tráfego que passa através de um ponto de estrangulamento e está acelerando para retornar a FFS; Super saturado (regime de fluxo congestionado): congestionado, com filas extensas, veículos se movem lentamente através da fila, com períodos de parada e de movimento. 4.3 Condições básicas largura de faixa ≥ 12ft; acostamento lateral direito ≥ 6ft ; somente carros de passeio; bom tempo; boa visibilidade; NÃO acidentes ou incidentes; NÃO “obras na pista”; NÃO pavimento deteriorado que afeta operação; motoristas rotineiros. ECV 5129 - Engenharia de Tráfego Análise de Capacidade de Vias (HCM 2010) Professora Lenise Grando Goldner 34 Apoio – PET ECV 4.4 Curvas velocidade – fluxo para condições básicas Pontos de Quebra FFS = 75mi/h : 0 -1000 pc/h/ln FFS = 70mi/h : 0 -1200 pc/h/ln FFS = 65mi/h : 0 -1400 pc/h/ln FFS = 60mi/h : 0 -1600 pc/h/ln FFS = 55mi/h : 0 -1800 pc/h/ln Arredondamentos: 72,5mi/h ≤ FFS < 77,5mi/h : use FFS = 75mi/h 67,5mi/h ≤ FFS < 72,5mi/h : use FFS = 70mi/h 62,5mi/h ≤ FFS < 67,5mi/h : use FFS = 65mi/h 57,5mi/h ≤ FFS < 62,5mi/h : use FFS = 60mi/h 52,5mi/h ≤ FFS < 57,5mi/h : use FFS = 55mi/h ECV 5129 - Engenharia de Tráfego Análise de Capacidade de Vias (HCM 2010) Professora Lenise Grando Goldner 35 Apoio – PET ECV Capacidade nas condições básicas Para: 70 e 75mi/h → 2400 pc/h/ln 65mi/h → 2350 pc/h/ln 60mi/h → 2300 pc/h/ln 55mi/h → 2250 pc/h/ln 4.5 Nível de Serviço (LOS) LOS A - operação em fluxo livre LOS B - razoável fluxo livre LOS C - liberdade de manobras restrita, troca de faixas com cuidado, incidentes secundários são facilmente absorvidos, podem ser esperadas filas atrás de uma obstrução. LOS D – velocidade começa a declinar com o incremento de fluxo; densidade crescendo rapidamente; liberdade de manobras muito limitada; incidentes secundários criam filas. LOS E - operação na capacidade, veículos próximos uns dos outros, incidentes produzem filas e congestionamento. LOS F- fluxo instável e interrompido; congestionamento. ECV 5129 - Engenharia de Tráfego Análise de Capacidade de Vias (HCM 2010) Professora Lenise Grando Goldner 36 Apoio – PET ECV 4.6 Critério para obter nível de serviço 4.7 Dados de entrada necessários 4.7.1 Da Freeway 1) FFS: 55 a 75mi/h 2) N◦ de faixas por sentido: mínimo 2 3) Largura de faixa: de 10 a 12 ft ou mais 4) Desobstrução lateral: de 0 a 6 ft ou mais 5) Densidade total de rampa: 0 a 6 rampas/mi 6) Terreno: Nível, ondulado, montanhoso ou greide específico (comprimento e percentagem) 4.7.2 Da Demanda 1) Demanda durante a “hora” de análise, ou demanda diária e fator-k e fator-D 2) Proporção de veículos pesados (caminhões, ônibus e trailers (Rv´s)) 3) PHF → Fator de pico horário = até 1,00 4) Fator de população motorizada = 0,85 a 1,00 ECV 5129 - Engenharia de Tráfego Análise de Capacidade de Vias (HCM 2010) Professora Lenise Grando Goldner 37 Apoio – PET ECV 4.8 Metodologia ECV 5129 - Engenharia de Tráfego Análise de Capacidade de Vias (HCM 2010) Professora Lenise Grando Goldner 38 Apoio – PET ECV 4.8.1 Dados de entrada Volume da demanda n◦ e larguras de faixas desobstrução lateral à direita densidade de rampas porcentagem de veículos pesados tipo de terreno fator população motorizada 4.8.2 Computar FFS 1) FFS medida em campo: Medida em baixos volumes (<1000pc/h/ln); Por amostra – cada 10o carro por faixa – no mínimo 100 medidas; 2) Estimar FFS: FFS = 75,4-flw – flc – 3,22TRD 0,84 FFS = Velocidade de fluxo livre no segmento básico (mi/h) flw = Fator de ajustamento para largura de faixa (tabela 11-8) (mi/h) flc = Fator de ajustamento para desobstrução lateral à direita (tabela 11-9) (mi/h) TRD = Densidade total de rampa (rampas/mi) ECV 5129 - Engenharia de Tráfego Análise de Capacidade de Vias (HCM 2010) Professora Lenise Grando Goldner 39 Apoio – PET ECV Calculo do TRD – Densidade total de rampa - n◦ de rampas ((on e off), por sentido) localizadas entre 3 mi a montante e 3 mi a jusante do ponto médio do segmento básico em estudo dividido por 6 mi. 4.8.3 Seleção da curva FFS Selecionar 1 curva entre as 5 do gráfico, com arredondamento segundo critérios já citados. 4.8.4 Ajustamento do volume da demanda fpfhvNPHFVvp *** onde: vp = taxa de fluxo equivalente sob condições básicas (pc/h/ln); V = volume de demanda sob condições vigentes (veic/h); PHF = Fator de Pico Horário (típico entre 0,85 a 0,93); N = número de faixas por sentido; fhv = fator de ajustamento devido a veículos pesados; fp = fator de ajustamento devido ao tipo de população motorizada; Fator de ajustamento devido a veículos pesados (fhv) )1Pr()1(11 ErEtPtfhv Pt = proporção de caminhões e ônibus (decimal) Pr = proporção de RV´s Et = equivalente em carros de passeio para um caminhão ou ônibus (tabela 11-10 ou 11-11) Er = equivalente em carros de passeio para um RV (tabela 11-10 ou 11-12) As tabelas 11-11 e 11-12 são para greide específico de subida. A tabela 11-13 é para greide específico de descida. Greide específico: trata-se de um greide entre 2% e 3% mais longo que 0,5mi ou 3% ou + mais longo que 0,25mi. ECV 5129 - Engenharia de Tráfego Análise de Capacidade de Vias (HCM 2010) Professora Lenise Grando Goldner 40 Apoio – PET ECV ECV 5129 - Engenharia de Tráfego Análise de Capacidade de Vias (HCM 2010) Professora Lenise Grando Goldner 41 Apoio – PET ECV 4.8.5 Estimar velocidade e densidade A partir do gráfico da figura 11-2, utilizando o gráfico ou as equações da tabela 11-3, conforme o caso, obtém-se o valor da velocidade média do trêfego(S). S D vp D = densidade(pc/mi/ln), vp = taxa de fluxo (pc/h/ln), e S = velocidade média (mi/h) 4.8.6 Determinação do nível de serviço (LOS) A partir da densidade (D) entra-se a tabela 11-5 e tira-se o “LOS”. PARA O CALCULO DO N◦ DE FAIXAS NECESSÁRIAS: Calcular v fpfhvPHF V v ** Determinar MSF na tabela 11-17. O n◦ de faixas necessárias será: MSFi v N ou fpfhvPHVMSFi V N *** ECV 5129 - Engenharia de Tráfego Análise de Capacidade de Vias (HCM 2010) Professora Lenise Grando Goldner 42 Apoio – PET ECV 5 ENTRELAÇAMENTO 5.1 Definição É definido como o cruzamento de duas ou mais correntes de tráfego viajando na mesma direção ao longo de um comprimento significativo da rodovia, sem o auxílio de planos de controle. Ver figura 12-1. 3 características geométricas afetam a operação em um segmento de entrelaçamento. Comprimento Largura Configuração 5.2 Comprimento do segmento de entrelaçamento Ls = comprimento curto, a distância em pés entre o ponto final da barreira de sinalização (linhas brancas sólidas) que proíbem ou desencorajam a troca de faixas. LB = comprimento básico, a distância em pés entre pontos nas respectivas áreas de pintura onde a margem esquerda da faixa de tráfego da rampa e a margem direita da faixa de tráfego da freeway se encontram. 5.3 Largura de Entrelaçamento Compreende o número de faixas de tráfego dentro do comprimento de entrelaçamento. As faixas de aceleração ou desaceleração que se estendem particularmente dentro do segmento de entrelaçamento não se incluem na contagem. ECV 5129 - Engenharia de Tráfego Análise de Capacidade de Vias (HCM 2010) Professora Lenise Grando Goldner 43 Apoio – PET ECV 5.4 Configuração de um segmento de entrelaçamento 5.4.1 One Sided Segments (Segmento de entrelaçamento de um lado) São a maioria dos segmentos de entrelaçamento. As rampas de entrada e saída estão de um mesmo lado da freeway – ambas a direita ou ambas a esquerda. One sided segments são aqueles em que as manobras de entrelaçamento não requerem mais do que 2 trocas de faixas para serem completadas com sucesso. A figura 12-3(a) mostra um segmento de entrelaçamento one sided típico, uma rampa de entrada a direita próxima a uma rampa de saída à direita. As duas são conectadas por uma faixa contínua auxiliar. Cada veículo entrelaçado deve fazer uma troca de faixa e a turbulência devido à troca de faixas é claramente do lado direito da freeway. A figura 12-3(b) mostra um segmento one sided no qual a rampa de saída tem 2 faixas. Um movimento de entrelaçamento (da rampa para freeway) requer uma troca de faixa. O outro movimento (freeway para rampa) não necessita fazer troca de faixa. 5.4.2 Two Sided Segments (Segmento de entrelaçamento de dois lados) Pelo menos uma das manobras de entrelaçamento requer três ou mais trocas de faixa para serem completadas com sucesso ou na qual uma rampa de entrada é próxima de uma rampa de saída, do lado oposto da freeway. A figura 12-4(a) é a forma mais comum de entrelaçamento two-sided. Uma rampa de entrada localizada próxima a uma rampa de saída, do lado oposto da freeway. Ainda que o movimento rampa para rampa requeira somente 2 trocas de faixas, o movimento é classificado como “two sided” porque a geometria do movimento que atravessa a freeway é tecnicamente qualificado como um fluxo de entrelaçamento. A figura 12-4(b) é menos típica, porque uma das rampas tem múltiplas faixas. Como o movimento de entrelaçamento rampa para rampa necessita de 3 trocas de faixas é também classificado como “two sided”. ECV 5129 - Engenharia de Tráfego Análise de Capacidade de Vias (HCM 2010) Professora Lenise Grando Goldner 44 Apoio – PET ECV 5.4.3 Parâmetros de configuração LCRF = nº mínimo de troca de faixas que um veículo que entrelaça da rampa para a freeway deve fazer para completar o movimento com sucesso. LCFR = nº mínimo de troca de faixas que um veículo que faz o movimento freeway para rampa deve fazer para completar este movimento com sucesso. Nwl = nº de faixas nas quais a manobra de entrelaçamento pode ser completada com uma troca de faixas ou nenhuma troca de faixas. Estas definições são aplicadas para segmentos de entrelaçamento unilaterais (one sided) A figura 12-5(a) tem uma configuração de 5 faixas. O motorista deve fazer uma única troca de faixa para entrar ou sair da freeway. Então: LCFR = 1 e LCRF = 1. As figuras 12-5(b) e 12-5(c) são ambas configurações de 4 faixas. Elas diferem apenas na configuração dos narizes de entrada e saída. Um dos narizes tem pista balanceada e outro não. A faixa balanceada existe quando o número de faixas saindo na área divergente é maior do que o número de faixas entrando e vice-versa. As figuras 12-5 (b) e 12-5(c) tem faixa balanceada. Na figura 12-5(b) o movimento de entrelaçamento rampa para freeway (direita para esquerda) requer pelo menos uma troca de faixa. Portanto LCRF = 1,00. O movimento de entrelaçamento freeway para rampa pode ser feito sem troca de faixa, neste caso LCFR = 0. Na figura 12-5(c) o movimento rampa para freeway pode ser feito sem troca de faixas, portanto LCRF = 0. O movimento freeway para rampa requer uma única troca de faixa, portanto LCFR = 1,00. ECV 5129 - Engenharia de Tráfego Análise de Capacidade de Vias (HCM 2010) Professora Lenise Grando Goldner 45 Apoio – PET ECV Na figura 12-5(a) há somente 2 faixas nas quais o movimento de entrelaçamento pode ser feito com não mais do que 1 troca de faixas, portanto Nwl = 2. Na figura12-5(b), Nwl = 2, e na figura 12-5(c) Nwl = 3. Para Two-Sided Weaving Segment Nwl = 0 sempre. Figura 12-4(a) LCRR = 2,00. Figura 12-4(a) LCRR = 3,00. ECV 5129 - Engenharia de Tráfego Análise de Capacidade de Vias (HCM 2010) Professora Lenise Grando Goldner 46 Apoio – PET ECV 5.5 Metodologia Passo 1: DADOS DE ENTRADA Geometria, volume entrelaçado e não entrelaçado, FFS do segmento ECV 5129 - Engenharia de Tráfego Análise de Capacidade de Vias (HCM 2010) Professora Lenise Grando Goldner 47 Apoio – PET ECV Parâmetros One – Sided Segments vFF = Fluxo da freeway para freeway (pc/h); vRF = Fluxo da rampa para freeway (pc/h); vFR = Fluxo da freeway para rampa (pc/h); vRR = Fluxo da rampa para rampa (pc/h); vW = Fluxo de entrelaçamento (pc/h); vW = vRF + vFR vNW = Fluxo de não entrelaçamento (pc/h); vNW = vFF + vRR v = Fluxo total; v = vW + vNW VR = Taxa de volume; VR = vW / v N = n◦ de faixas dentro da seção de entrelaçamento; NWL = n◦ de faixas nas quais a manobra de entrelaçamento pode ser feita com um ou nenhuma troca de faixas; SW= Velocidade média dos veículos que entrelaçam (mi/h); SNW = Velocidade média dos veículos que não entrelaçam (mi/h); S = Velocidade média para todos os veículos dentro do segmento (mi/h); FFS = Velocidade de fluxo livre (mi/h); D = Densidade média de todos os veículos dentro do segmento (pc/mi/h); W = Fator intensidade de entrelaçamento; LS = Comprimento do segmento de entrelaçamento (ft), baseado no comprimento “curto”, definido na figura 12-2; LS = LSHORT LCRF = n◦ mínimo de troca de faixas que deve ser feita por um veículo que entrelaça da rampa de entrada para a freeway; LCFR = n◦ mínimo de troca de faixas que deve ser feita por um veículo que entrelaça da freeway para a rampa de saída; LCMIN = Taxa mínima de troca de faixas que deve existir para que todos os veículos que entrelaçam completem seus movimentos de entrelaçamento com sucesso, em troca de faixas por hora. (lc/h); LCMIN = (LCRF * vRF) + (LCFR * vFR) LCW = Taxa total de troca de faixas pelos veículos que entrelaçam (lc/h); LCNW = Taxa total de troca de faixas pelos veículos que não entrelaçam (lc/h); LCALL = Taxa total de troca de faixas para todos os veículos LCALL = LCW + LCNW ID = Intensidade de trocas, o n◦ de trocas dentro de ± 3mi do centro do segmento de entrelaçamento em estudo, dividido por 6, expresso em trocas por milha (int/mi); ILC = Intensidade de trocas de faixas, LCALL / LS, expresso em troca de faixas por pés (lc/ft); ECV 5129 - Engenharia de Tráfego Análise de Capacidade de Vias (HCM 2010) Professora Lenise Grando Goldner 48 Apoio – PET ECV Two – Sided Segments vW = Fluxo de entrelaçamento total (pc/h) vW = vRR; vNW = Fluxo de não entrelaçamento total (pc/h); vNW = vFR + vRF + vFF LCRR = n◦ mínimo de troca de faixas que deve ser feita de rampa a rampa, para completar a manobra de entrelaçamento; LCMIN = Taxa mínima de troca de faixas que deve existir para que todos os veículos que entrelaçam completem seus movimentos de entrelaçamento com sucesso, em troca de faixas por hora. (lc/h); LCMIN = LCRR * vRR; ETAPAS DA METODOLOGIA Passo 1. Dados de Entrada Número de faixas, largura de faixas, desobstrução lateral (acostamento), o detalhe das áreas de entrada e saída em termos de projeto, a existência e extensão de linhas barreiras, o comprimento do segmento. O volume da demanda é expresso em volume da hora pico, sob as condições prevalecentes. Passo 2. Ajustamento do Volume fpfhvPHF Vi vi ** vi = taxa de fluxo em condições ideais (pc/h); Vi = volume horário sob condições prevalecentes (veic/h); PHF = fator de pico horário; fhv = ajustamento de veículos pesados; fp = ajustamento para a população motorizada; Onde i significa: FF = de freeway para freeway; FR = de freeway para rampa; RF = de rampa para freeway; RR = de rampa pra rampa; W = entrelaçamento; NW = não entrelaçamento; ECV 5129 - Engenharia de Tráfego Análise de Capacidade de Vias (HCM 2010) Professora Lenise Grando Goldner 49 Apoio – PET ECV Passo 3.Determinar características da configuração Determinar as variáveis chaves: LCMIN e NWL. (para determinar verifique antes se o segmento é unilateral ou bilateral) 3.1 - Para segmento unilateral: LCMIN = (LCRF * vRF) + (LCFR * vFR) O valor de NWL neste caso é 2 ou 3. Verificar no processo. 3.2 - Para segmento bilateral: LCMIN = LCRR * vRR Neste caso o valor de NWL é sempre zero. Passo 4.Determinar o Comprimento Máximo de Entrelaçamento LMÁX = [5.728(1+VR) 1,6 ] – [1.566NWL] Se Ls < Lmax continue no passo 5 dessa metodologia. Se Ls ≥ Lmax calcule como junção de rampas, metodologia do capítulo 13 do HCM2010. Passo 5. Determinação da Capacidade do Segmento de Entrelaçamento O ponto de quebra acontece quando a densidade média é de 43pc/mi/ln. O ponto de quebra acontece quando a taxa de fluxo exceder: 2400pc/h para NWL = 2 faixas. 3500pc/h para NWL = 3 faixas. 5.1 - A capacidade de um segmento de entrelaçamento, com base na densidade de 43pc/mi/ln é dada por: CIWL = CIFL - [438,2(1+VR) 1,6 ] + [0,0765 LS] + [119,8NWL] CIWL = capacidade do segmento de entrelaçamento em condições ideais, por faixa (pc/h/ln); CIFL = capacidade do segmento básico de freeway com a mesma FFS do segmento de entrelaçamento sob condições ideais, por faixa (pc/h/ln). Encontra-se na página 3 do capítulo Freeway Segment ECV 5129 - Engenharia de Tráfego Análise de Capacidade de Vias (HCM 2010) Professora Lenise Grando Goldner 50 Apoio – PET ECV Para converter CIWL na capacidade sob condições prevalecentes usa-se: CW = CIWL* N* fhv * fp 5.2 - A capacidade de um segmento de entrelaçamento dada pelos fluxos de entrelaçamento é: CIW = 2400/ VR para NWL = 2 faixas. CIW = 3500/ VR para NWL = 3 faixas. Para converter em capacidade nas condições prevalecentes usa-se: CW = CIW* fhv * fp 5.3 - A capacidade final é a menor entre os valores dos itens 5.1 e 5.2. Calcula-se a relação v/c pela fórmula: Cw fpfhvv cv ** / v / c ≤ 1,00 continua-se o cálculo (não é nível F) Nível de serviço F: Se v/c > 1,00 a demanda excede a capacidade e o LOS é “F”. Passo 6. Determinar taxas de trocas de faixa Medida direta de turbulência. Indicam a turbulência e antecipam o nível de serviço. São dadas com trocas de faixas em equivalentes em carro de passeio. Podem ocorrem 3 tipos de troca de faixas: Requerida troca de faixas pelos veículos entrelaçados (a troca necessita ser feita); Opcional troca de faixas feitas pelos veículos entrelaçados (quando entram em outras faixas); Opcional troca de faixas feitas pelos veículos não entrelaçados (são feitas quando o motorista escolhe esta opção); 6.1 - Estimação da taxa total de troca de faixas para veículos entrelaçados: LCW = LCMIN + 0,39[(LS – 300) O,5 – N 2 *(1+ ID) 0,8 ] LCW = Taxa horária equivalente na qual os veículos entrelaçados realizam trocas de faixas dentro do segmento de entrelaçamento (lc/h); LCMIN = Taxa horária equivalente mínima na qual os veículos entrelaçados devem fazer trocas de faixas dentro do segmento de entrelaçamento para completar as manobras de entrelaçamento com sucesso (lc/h); LS = Comprimento da seção de entrelaçamento, usado a definição de comprimento “curto” (ft), (300ft é o valor mínimo); N = numero de faixas dentro da seção de entrelaçamento; ID = Densidade de trocas (int/mi); ECV 5129 - Engenharia de Tráfego Análise de Capacidade de Vias (HCM 2010) Professora Lenise Grando Goldner 51 Apoio – PET ECV 6.2 - Estimação da taxa de troca de faixas para veículos não entrelaçados: Definição do “índice de veículos não entrelaçados ( 10000 v** NWIDLsInw ) Para INW ≤ 1300 (maioria dos casos), usa-se: LCNW1 = (0,206 vNW) + (0,524 Ls) – (192,6N) Para INW > 1950, usa-se: LCNW2 = 2135 + 0,223 (vNW - 2000) Para INW entre 1300 e 1950, usa-se: LCNW3 = LCNW1 + (LCNW2 - LCNW1)* [(INW-1300)/650] Quando LCNW1 ≥ LCNW2, usa-se: LCNW = LCNW2 6.3 - Taxa Total: LCALL = LCW + LCNW Resumindo: Se INW ≤ 1300 → LCNW = LCNW1 Se INW ≥ 1950 → LCNW = LCNW2 Se 1300 < INW < 1950 → LCNW = LCNW3 Se LCNW1≥ LCNW2→ LCNW = LCNW2 Passo 7. Determinação das velocidades médias de veículos entrelaçados e não entrelaçados 7.1 - Velocidade média de veículos entrelaçados: W SS SSw 1 minmax min Sw = velocidade média; Smin = velocidade mínima; (15mi/h) Smax = velocidade máxima; (FFS) W = fator intensidade de entrelaçamento W FFS Sw 1 15 15 789,0 226,0 Ls LC W ALL 7.2 - Velocidade média dos veículos não entrelaçados: N v LCFFSSnw 0048,0min0072,0 ECV 5129 - Engenharia de Tráfego Análise de Capacidade de Vias (HCM 2010) Professora Lenise Grando Goldner 52 Apoio – PET ECV 7.3 - Velocidade média para todos os veículos: NW NW W W NWW S v S v vv S Passo 8. Determinação do “LOS” S N v D A partir da densidade (D) tira-se o LOS na tabela 12-10. ECV 5129 - Engenharia de Tráfego Análise de Capacidade de Vias (HCM 2010) Professora Lenise Grando Goldner 53 Apoio – PET ECV 6 RAMPAS E JUNÇÕES DE RAMPAS A rampa faz a conexão entre duas rodovias. Os movimentos são e entrada e saída. Em freeways são denominadas “junção de rampas” Foco: segmento convergente ou divergente de freeway. Área de influência da rampa: Condições básicas: Não existir veículos pesados; Faixa de 12ft; Desobstrução lateral ≥ 6ft; Usuários rotineiros; Critério de nível de serviço LOS A – Operação não forçada, densidade é baixa o suficiente para que os movimentos de entrada e saída ocorram com muito pouca turbulência no tráfego. LOS B – Os movimentos de entrada e saída são notados pelo tráfego direto. Ocorre turbulência mínima. LOS C – A velocidade dentro da área de influência de rampa começa a declinar, os níveis de turbulência são mais notados. LOS D – Os níveis de turbulência tornam-se intrusivos e observa-se que todos os veículos diminuem para acomodar os movimentos de entrada e saída. Pode haver fila na rampa, mas a operação na freeway permanece estável. LOS E – Representa a operação próxima ou na capacidade. Pequenas trocas na demanda ou distúrbios no fluxo de tráfego podem formar fila na freeway e na rampa. LOS F – A demanda é maior que a capacidade, opera com filas na freeway e na rampa. ECV 5129 - Engenharia de Tráfego Análise de Capacidade de Vias (HCM 2010) Professora Lenise Grando Goldner 54 Apoio – PET ECV Dados de entrada requeridos da freeway: FFS: 55-75mi/h. N° de faixas na freeway: 2 a 5. Presença de veículos pesados: caminhões e ônibus, RV´s. Fluxo da demanda imediatamente à montante da junção de rampa. PHF: 0 a 1,00. Fator População motorizada: 0,85 – 1,00. Dados sobre a Rampa: Tipo de rampa: ON – OFF. Lado da junção: esquerda, direita. N° de faixas na rampa: 1 ou 2 faixas. Comprimento da faixa de aceleração e desaceleração FFS na rampa: SFR = n20-50mi/h Terreno na rampa: em nível, ondulado, montanhoso ou percentagem e comprimento do greide, no caso de greide específico. Fluxo de demanda na rampa Presença de veículos pesados PHF Fator população motorizada Para rampas adjacentes à montante ou à jusante: Distância à montante e à jusante; Fluxo na rampa à montante e à jusante; PHF e FHV para rampas à montante e à jusante; ECV 5129 - Engenharia de Tráfego Análise de Capacidade de Vias (HCM 2010) Professora Lenise Grando Goldner 55 Apoio – PET ECV METODOLOGIA ECV 5129 - Engenharia de Tráfego Análise de Capacidade de Vias (HCM 2010) Professora Lenise Grando Goldner 56 Apoio – PET ECV Variáveis envolvidas: Definição das variáveis: vF = Fluxo na freeway imediatamente à montante da área de influência da rampa em estudo. v12 = Fluxo nas faixas 1 e 2 imediatamente à montante da área de influência de rampa. vF0 = Fluxo na freeway imediatamente à jusante de uma área convergente ou divergente. vR = Fluxo na rampa de entrada ou saída. vR12 = Soma dos fluxos nas faixas 1 e2 com o fluxo da rampa (somente convergente). DR = Densidade na área de influência de rampa (pc/mi/ln). SR = Velocidade média na área de influência de rampa (mi/h). ETAPAS DA METODOLOGIA Passo 1. Entrada e conversão do volume em taxa de fluxo fpfhvPHF Vi vi ** vi = Fluxo de demanda para o movimento i (pc/h) Vi = Volume da demanda para o movimento i (veic/h) PHF = Fator de pico horário fhv = Fator de ajustamento para veículos pesados. fp = Fator de ajustamento para a população motorizada. Passo 2. Estimar taxa de fluxo nas faixas 1 e 2 de uma freeway imediatamente à montante de uma área de influência de rampa. 2.1 - Para rampa de entrada (área convergente) FMF Pvv *12 ECV 5129 - Engenharia de Tráfego Análise de Capacidade de Vias (HCM 2010) Professora Lenise Grando Goldner 57 Apoio – PET ECV FMP = Proporção de veículos da freeway imediatamente à montante da rampa de entrada. Para rodovia de 6 faixas (3 por sentido) é necessário calcular LEQ = distância de equilíbrio. Para rampa de saída adjacente à montante: 2403*32,52444,0214,0 FRARFEQ SLvvL LUP ≥ LEQ → Equação 13-3 LUP < LEQ → Equação 13-4 ou 13-5 Para rampa de saída adjacente à jusante: A D EQ L v L 000107,01096,0 LDOWN ≥ LEQ → Equação 13-3 LDOWN < LEQ → Equação 13-5 No caso OFF-ON-OFF – Usar o maior valor de PFM LA = Comprimento da faixa de aceleração ECV 5129 - Engenharia de Tráfego Análise de Capacidade de Vias (HCM 2010) Professora Lenise Grando Goldner 58 Apoio – PET ECV 2.2 - Estimar fluxo nas faixas 1 e 2 de uma rampa de saída (área divergente). FDRFR Pvvvv12 PFD = Proporção de tráfego divergente nas faixas 1 e 2 imediatamente à montante de uma faixa de desaceleração. Para rampa de entrada adjacente à montante RF u EQ vv v L 000076,0000023,0071,0 L ≥ LEQ → Equação 13-9 L < LEQ → Equação 13-10 vu = taxa de fluxo na rampa adjacente à montante Para rampa de saída adjacente à jusante. RF D EQ vv v L 000369,0000032,015,1 L ≥ LEQ → Equação 13-9 L < LEQ → Equação 13-11 vD = taxa de fluxo imediatamente à jusante. ON-OFF-OFF – Adotar o maior valor de PFD ECV 5129 - Engenharia de Tráfego Análise de Capacidade de Vias (HCM 2010) Professora Lenise Grando Goldner 59 Apoio – PET ECV Limitações no cálculo de v12 O fluxo médio por faixa nas faixas externas da freeway não deve ser maior que 2700pc/h/ln O fluxo médio nas faixas externas nãodeve ser 1,5 vezes mais alto que os da faixa 1 e 2. (Faixas Externas) – outras faixas da freeway que não as faixas 1 e 2. Para freeways de 6 faixas (3 por sentido) 123 vvv F v3 = fluxo na faixa 3 da freeway Quando v3 > 2700pc/h calcula-se: 270012 Fa vv Quando v3 > 1,5(v12÷2) usa-se: 75,1 12 F a v v Para freeways de 8 faixas (4 por sentido) 2 12 34 vv v Fav vav34 = taxa de fluxo nas faixas 3 e 4 (pc/h/ln) Quando vav34 > 2700pc/h usa-se: 540012 Fa vv Quando vav34 > 1,5(v12÷2) usa-se: 50,2 12 F a v v ECV 5129 - Engenharia de Tráfego Análise de Capacidade de Vias (HCM 2010) Professora Lenise Grando Goldner 60 Apoio – PET ECV Passo 3. Estimar capacidade para a junção rampa – freeway e comparar com os fluxos. Pontos de checagem de capacidade rampa – freeway Imediatamente à jusante de uma rampa de entrada (vF0). Imediatamente à montante de uma área de influencia de uma rampa de saída (vF). Passo 4. Estimar densidade na área de influência de rampa e determinar LOS. Densidade de uma área de influência de uma rampa de entrada ARR LvvD 00627,00078,000734,0475,5 12 Densidade de uma área de influência de uma rampa de saída DR LvD 009,00086,0252,4 12 Determinar LOS: Figura 13-2. Passo 5. Estimar velocidade na junção rampa – freeway Dois tipos de velocidade podem ser estimados: Velocidade média dos veículos dentro da área de influência de rampa(mi/h) Velocidade média dos veículos em todas as faixas dentro de um comprimento de 1500ft. ECV 5129 - Engenharia de Tráfego Análise de Capacidade de Vias (HCM 2010) Professora Lenise Grando Goldner 61 Apoio – PET ECV DEFINIÇÕES: SR = Velocidade média dos veículos dentro da área de influência de rampa (mi/h); S0 = Velocidade média dos veículos nas faixas externas da freeway (mi/h); S = Velocidade média de todos os veículos em todas as faixas (mi/h); N0 = Número de faixas externas; MS = Índice para área convergente; DS = Índice para área divergente; C = Roadways – vias coletoras –distribuidoras SFR = FFS na rampa no ponto de junção LA = comprimento na faixa de aceleração LD = comprimento na faixa de desaceleração FFS = velocidade de Fluxo Livre na Freeway
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