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Sistema de Transporte Aula 01 Demanda de Transportes OFERTA • Conjunto de vias e de serviços de transporte tais como taxis e transporte coletivo DEMANDA • Procura, desejo de uso. É consequência da necessidade de deslocamento para se realizar alguma atividade. RELAÇÃO ENTRE OFERTA E DEMANDA NO SISTEMA DE TRANSPORTES • Necessita de um planejamento prévio da estrutura regional e urbana (leis de uso do solo) e dos sistemas de transportes (flexitime, controle sobre tráfego de caminhões, taxas de estacionamento, tarifas, pedágios urbanos), para se evitar o caos: alta incidência de congestionamentos e de acidentes. ➥Objetivo Investigar novas estratégias gerenciais, tais como mudanças no preço, ou planejar grandes investimentos que requerem previsões de longo prazo. › Para avaliar novas estratégias gerenciais ou operacionais pode-se utilizar: curvas de demanda e conceito de elasticidade - modelos diretos › Para avaliação grandes investimentos em toda uma região: modelos sequenciais ANÁLISE E PROJEÇÃO DA DEMANDA • O procedimento clássico para planejamento de Transportes para uma região compreende a etapa de coleta de dados. • De posse dos dados coletados parte- se para fase de identificação da demanda futura utilizando-se para isto, modelos de demanda direta ou o modelo sequencial de demanda. Modelo Direto PROJEÇÃO LINEAR • Considera que a demanda cresce segundo uma progressão aritmética, em que o primeiro termo é a demanda inicial e a razão é a taxa estimada de crescimento por ano. Vn = V0 × (1 + a × n) ➥Onde: › Vn = demanda no ano “n” › Vo = demanda no ano base › a = taxa de crescimento anual (em decimal) › n = número de anos decorridos após o ano base Normalmente este método é usado para períodos inferiores a cinco anos. PROJEÇÃO GEOMÉTRICA OU EXPONENCIAL • Considera que a demanda cresce segundo uma progressão geométrica Vn = V0 × (1+a)^n Modelo Direto Projeção com o Emprego da Curva Logística • Utilizada quando se estuda a variação de volume de tráfego através de dados históricos. Considerando o nível de saturação da via onde: Modelo Sequencial • Etapa 1: Modelos de Geração de Viagens - determinam a quantidade de viagens geradas (produzidas e atraídas) em cada zona de tráfego. • Etapa 2: Modelos de Distribuição de Viagens - determinam a partir do total de viagens geradas em cada zona, a distribuição das mesmas entre as demais zonas de tráfego, chegando a uma matriz de origem e destino das viagens. • Etapa 3: Modelos de Divisão Modal - definem a distribuição das viagens nos vários modos de Transporte. • Etapa 4: Modelos de Alocação de Fluxo - fazem a distribuição do fluxo de viagens na rede de transporte. ETAPA 1 - GERAÇÃO DE VIAGENS • Procedimentos básicos › 1 – Identificação dos fatores determinantes do ano base; › 2 – Determinação do modelo a ser utilizado; › 3 – Calibração do modelo; › 4 – Projeção dos dados socioeconômicos para o ano de projeto; › 5 – Aplicação do modelo calibrado; › 6 – Determinação das viagens futuras. • Modelos mais utilizados › Modelo de Fator de Crescimento - Determina o número de viagens futuras por zona de tráfego em função de variáveis que têm influência na geração das viagens, tais como: população, renda, propriedade de veículos, densidade residencial ou comercial etc. Portanto, é um modelo que trabalha com dados agregados. 𝑇𝑖 = 𝑡𝑖 𝑥 𝐹 ➥Onde: › Ti = n° de viagens futuras produzidas na zona de tráfego i › ti = n° de viagens do ano base. › F = fator de crescimento - O maior problema deste método é a estimativa de F que vai depender da escolha das variáveis que melhor definem este fator. ➥Onde: › Pf: população futura › Pa: população atual › C é o coeficiente que depende das variáveis escolhidas, pode ser em relação a renda, taxa de veículos/domicílio › Modelo de Taxas de Viagem - Este método determina o número de viagens pelo tipo de ocupação do solo. - Para cada tipo de atividade define-se uma taxa de produção e/ou atração de viagens › Modelo de classificação cruzada - Neste modelo, a estrutura familiar é relacionada com à condição econômica dessa família. - As viagens são agrupadas de acordo com um conjunto de categorias de residências e do conjunto de categorias que representem a situação econômica, como renda familiar ou número de veículos. - Nas tabelas resultantes destes modelos, cada célula (categoria) apresenta por exemplo, a taxa diária de produção de viagens por residência. 𝑡𝑖,𝑗 = 𝑅𝑖,𝑗 𝑥 𝐻𝑖,𝑗 ➥Onde: › ti,j: Taxa de viagens/dia › Ri,j: Taxa de geração de viagens por categoria i,j › Hti,j: Número de unidades familiares por categoria i,j › Modelo de regressão linear - Objetivo de construir uma relação linear entre o número de viagens existentes (variável dependente) e os vários fatores que influenciam as viagens (variáveis independentes); ➥Onde: › y: variável dependente (número de viagens) › a0, a1, a2, an: parâmetros estimados pelo modelo › x: variáveis independentes (fatores socioeconômicos e de uso do solo) › Obs.: normalmente, utiliza-se, no máximo, 4 variáveis independentes. - Fator de ajuste: Normalmente, utiliza-se modelos diferentes para calcular as viagens produzidas e atraídas. Ao final do processo o total de viagens atraídas pode ser diferente dos total de produzida: - Nestes casos toma-se a produção como sendo a base correta e faz-se a correção considerando um fator de ajuste f tal que: - e multiplica-se os valores de atração por este fator. ETAPA 2 – DISTRIBUIÇÃO DE VIAGENS • Objetivo: Estimar o número de viagens entre pares de zonas de tráfego, criando uma matriz O/D de viagens futuras a partir dos dados obtidos na etapa de geração de viagens. • Matriz de viagens • A distribuição é feita com base no potencial de cada zona de gerar viagens, na atratividade das zonas de destino e na distancia, tempo ou custo de transporte entre cada par de zonas de origem e destino. • tij = f (variáveis sócio-econômicas entre i e j; viagens produzidas em i; atraídas para j; separação espacial ou custo entre i e j) • Onde tij representa o número de viagens entre i e j no intervalo de tempo considerado. • Modelos › Modelo de Fator de Crescimento uniforme - Fácil entendimento e faz uso direto da matriz de viagens observadas e de projeções de viagens produzidas e atraídas. - Restrito a análises simples. - Indicados para planejamento de curto prazo. - Exige a determinação preliminar de uma matriz de origem e destino das viagens no ano base (viagens atuais). - Os modelos de fator de crescimento têm a seguinte forma geral: 𝑇′𝑖𝑗 = 𝑡𝑖𝑗 𝑥 𝑓𝑖𝑗 ➥Onde: › T'ij: N° de viagens futuras entre as zonas › i e j tij: N° de viagens atuais entre as zonas i e j › fij: Fator de expansão - Método do fator uniforme ou constante - Método do fator médio de crescimento - Método de Fratar - Obs.: o que diferencia estes métodos é o cálculo do fator de crescimento. › Método do fator uniforme ou constante - Por este método todas as zonas de tráfego crescerão uniformemente e o padrão de viagens existente atualmente será o mesmo no futuro, considerando o crescimento do número de viagens. - Assume-se que todas as zonas crescerão do mesmo modo, ou seja, o fator Fc é considerado único para todas as zonas de tráfego. - Este método tem a desvantagem de tender a superestimar as viagens no futuro entre zonas que hoje já são desenvolvidas e que provavelmente terão pouco crescimento no período considerado. - Tende a subestimar as viagens futuras entre zonas pouco ou não desenvolvidas que possivelmente experimentarão algum grau de desenvolvimento no mesmo período. › Método do fator médiode crescimento - O fator Fc é tomado como a média crescimento de duas zonas interligadas. aritmética do fator de 2 Em que: - Ao aplicarmos este processo verifica-se que a partir da primeira iteração o total de viagens produzidas ou atraídas para cada zona não se ajusta à estimativa original de viagens produzidas e atraídas no futuro. - Para ajustar estes valores, aplica-se um procedimento iterativo até que os valores obtidos sejam equivalentes aos projetados. ✓ O processo é iterativo, terminando quando os fatores relativos de crescimento fiquem próximos a 1. ✓ Quando são necessárias muitas iterações para atingir uma aproximação desejada, o resultado final pode ser questionado. › Método de Fratar - Este método representa um aprimoramento dos dois métodos anteriores e consequentemente um aumento na complexidade dos cálculos necessários. - Também como o método anterior requer um procedimento iterativo. - A expressão matemática para esse método é: ➥Onde: › tij é o número de viagens futuras entre as zonas i e j; › Tij é o número de viagens presentes entre as zonas i e j; › Fk é o fator de crescimento (atração ou produção) da zona i; › Li é a recíproca da força de atração média de todas as outras zonas em relação a i; › Lj é a recíproca da força de geração média de todas as outras zonas em relação a j. › Modelos gravitacionais - A base conceitual deste modelo é a lei gravitacional de Newton ➥Onde: › F é a força de iteração existente entre as massas › Mi é a massa representativa do ponto i › d12 é a distância entre 1 e 2 › k é a constante de proporcionalidade - Massa: Sendo i e j duas localidades, a massa deverá ser uma grandeza que as represente. Por exemplo: população, número de carros, frota, volume de vendas, etc. - Distância: Força de oposição ao deslocamento entre as massas. Por exemplo: distância, custo de transporte, tempo de viagem, ou qualquer outra medida que indique as forças que são contrárias aos deslocamentos de pessoas e cargas. Para a distribuição de viagens o modelo apresenta, então, a seguinte forma: ➥Onde: › tij é o volume interzonal (variável dependente) › Pi é o volume de viagens produzidas pela zona i › Aj é o volume de viagens atraídas pela zona j › Wij é a medida de resistência ao deslocamento entre as zonas i e j › k e c são parâmetros a serem estimados através de calibração com base nos dados automáticos. Aula 02 ETAPA 3 – DIVISÃO MODAL • Objetivo: determinar a quantidade de viagens por modo de transporte entre as zonas de tráfego. •A divisão modal do tráfego poderá ser realizada: › 1) Em paralelo com a etapa de geração de viagens › 2) Entre as etapas de geração e distribuição de viagens › 3) Em paralelo com a etapa distribuição de viagens; › 4) Entre as etapas de distribuição de viagens e alocação de tráfego. • Como continuação do processo de distribuição de viagens, utiliza-se os modelos de divisão modal para “dividir” a matriz de O/D de viagens em matrizes de O/D por modo de transporte. › Fatores que influenciam a escolha modal - Atributos do deslocamento: distância, motivo da viagem, período de realização. - Atributos do usuário: propriedade de veículos, renda, estrutura familiar. - Atributos do sistema de transporte: custo e tempo de viagem, tempo de espera, de transbordo ou andando, frequência, conforto e acessibilidade. • Atributos do sistema de transporte: - - Quantitativos: Tempo dentro e fora do veículo (tempo de viagem) Custo da viagem Disponibilidade e custo de estacionamento - Qualitativos: Conforto e conveniência Confiabilidade e regularidade Segurança • A inclusão desses atributos na formulação de modelos de escolha modal é limitada pelo tipo, quantidade e qualidade das informações disponíveis de calibração. • O elemento mais restritivo é a necessidade de se obter dados com os quais se possa fazer projeções consistentes. › Modelos de divisão modal: - Determinístico: Regressão linear, classificação cruzada, curva logística. - Probabilístico: Modelo logit. › Modelo Probabilístico Logit - Estima a probabilidade (Pi) do usuário escolher determinado meio de transporte para realizar os seus deslocamentos. - Divide os usuários entre vários modos de transportes de acordo com a utilidade relativa de cada modo. - Um modo é mais útil do que os outros se é mais rápido, mais barato, ou possui outras características mais favoráveis quando comparadas com os demais modos competitivos. › Função Utilidade - A função utilidade representa o nível de satisfação que os usuários atribuem ao modo de transporte. ➥Onde: › V: utilidade de um modal › Xi: variáveis que influenciam na escolha (tempo, custo, renda....) › ai: coeficiente de regressão - A probabilidade (Pi) de uso do modo i é dada por: ➥Onde: › Pi: probabilidade de escolher o modo i e: base do logaritmo neperiano › Vi: utilidade do modo i › Vj: utilidade do modo j › n: número de modos de transportes. ETAPA 4 – ALOCAÇÃO DO TRÁFEGO • Objetivo: avaliar a distribuição do fluxo de viagens nos sistemas de transporte existentes e/ou em novas alternativas de transporte e determinar as rotas do sistema viário de transportes. • Objetivos Específicos: › Avaliar as deficiências do atual sistema de transporte pela alocação dos movimentos futuros ao sistema existente. ] › Avaliar os efeitos de melhoramento no sistema de transporte pela alocação de movimentos futuros a uma rede de transporte que inclua tais melhoramentos. › Formular programas de prioridade pela alocação de futuros movimentos ao sistema de transporte proposto. › Testar propostas alternativas. › Determinar volumes de tráfego para fins de projeto. • Tipos De Alocação Do Tráfego: › Alocação do tráfego atual na rede atual: verifica a adequação do procedimento utilizado, reprodução dos padrões de viagens atuais. › Alocação do tráfego futuro à rede atual: determina as deficiências da rede atual e identifica os melhoramentos necessários a esta rede. › Alocação do tráfego futuro à rede futura: analisa o efeito de distribuição do solo e dos sistemas de transportes propostos. • Etapas Do Processo: › Codificação da rede viária › Determinação do caminho mínimo › Alocação do tráfego • Codificação da rede viária: › Transformar a rede viária em uma sequência de arcos e nós. - Arco: Trecho unidirecional da rota entre duas interseções. - Nó: Ponto em que dois ou mais ramos se encontram. • Codificação da rede viária: Informações associadas a cada arco ou nó (dependendo da técnica de alocação): › Comprimento do trecho › Velocidade › Volume de tráfego Capacidade › Tipo de pavimento, etc. • Determinação do caminho mínimo (fluxo livre) ➥Onde: › tp: tempo/custo da origem do caminho p para o seu destino; › Lp: conjunto de ligações ou arcos no caminho p; › tij: tempo/custo na ligação ou arco (i,j); › (ij Є Lp): significa que ij está incluído no conjunto Lp. › O caminho escolhido é o de menor tempo total ou menor custo. ETAPA 4 – ALOCAÇÃO • Alocação do tráfego método “tudo ou nada” - Procedimento › 1. Obtenção da árvore de caminhos mínimos usando o tempo de viagem correspondente ao tráfego com fluxo livre (Q=0); › 2.) O tráfego entre cada par de zonas é alocado pelo método “Tudo ou Nada”; › 3) Cálculo do tempo de viagem para volume alocado: ➥Onde: › TQ é o tempo de viagem no trecho com um volume alocado Q em minutos; › Q é o volume alocado ao trecho (veic/h); › Qmax é a capacidade prática (veic/h) e; › T0 é o tempo de viagem considerando o volume do trecho igual a zero › 4) Determinação de nova árvore de caminhos mínimos com base na expressão: › 5) Constrói-se um novoconjunto de árvores, utilizando em cada trecho os tempos ajustados; › 6) Retorna-se à etapa 2 e repete-se o procedimento até que haja convergência entre os valores das iterações; › 7) Recomenda-se até 4 iterações com o volume final em cada trecho sendo definido pela média dos volumes registrados. Aula 03 Geometria das vias urbanas • Os projetos geométricos das vias urbanas devem estar de acordo com o planejamento do sistema viário. • O projeto geométrico deve: › Ter configuração geométrica simples › Eliminar o maior número possível de movimentos conflitantes › Reduzir ao máximo a exposição dos usuários ao perigo Classificação das Vias Urbanas VIAS EXPRESSAS E VIAS ARTERIAIS NO MÍNIMO 2 FAIXAS DE ROLAMENTO POR SENTIDO. • Recomendável: › Mão única › Uma ou nenhuma faixa de estacionamento (preferencialmente do lado direito) VIAS COLETORAS • 2 faixas de rolamento por sentido faixa de estacionamento apenas de um lado (preferencialmente do lado direito) • Em regiões com maior demanda por estacionamento (regiões centrais) pode-se colocar estacionamento dos dois lados. VIAS LOCAIS • Sentido duplo • Baixa velocidade • Faixa de estacionamento dos dois lados • Em geral, não há motivos para não permitir o estacionamento em ambos os lados da via. TRECHOS EM CURVA • Superlargura: Largura adicional para trechos em curva em relação aos trechos em tangente (trechos retos) TRECHOS EM TANGENTE (RETOS) • Declividade transversal: entre 2,0 e 3,0% • Inclinações inferiores causam empoçamento de água. • Lado de caimento é em função das condições de drenagem • Mais comum é o caimento para ambos os lados com o centro da pista alinhado com a altura das guias TRECHOS EM CURVA • Superelevação: inclinação mais acentuada nas curvas com objetivo de criar uma componente do peso do veículo que junto com a força de atrito produzirão a força centrípeta. ➥ Observação: na prática, com exceção das áreas de interseções viárias, os raios de curvatura nas vias urbanas raramente serão inferiores a 30 m. Desta forma os valores mais elevados da superlagura serão de 0,60 m. PERFIL LONGITUDINAL • Áreas planas: declividade mínima não inferior a 0,8%. Ideal acima de 1,0% Interseções INTERSEÇÕES • Gargalos do sistema viário. PONTOS CRÍTICOS DE SEGURANÇA • Áreas que concentram grande número de conflitos entre fluxos de tráfego- grande potencial de acidentes; PONTOS CRÍTICOS DE CAPACIDADE DE TRÁFEGO • Áreas limitadas em que os diferentes fluxos de tráfego se cruzam, cada um de uma vez; • Há controles para otimizar a operação dos cruzamentos em termos de segurança e capacidade. Controles de ordem no tempo e espaço. Tipos: ➥Cruzamento em nível não semaforizada › Podem ser simples ou com canalização de tráfego (ilhas ou rotatórias); › Baixa média de capacidade de tráfego; › Permite a organização dos diversos fluxos no espaço horizontal; › Baixo custo de implantação. ➥Cruzamento em nível semaforizada › Simples ou com canalização de tráfego › Organização do fluxo de média capacidade no TEMPO › Baixo-médio custo ➥Cruzamento em desnível › Viadutos e dispositivos com canalizações complexas › Alta capacidade de tráfego › Permitem a organização dos diversos fluxos no espaço vertical › Custos elevados CRUZAMENTO: • Um fluxo de tráfego atravessa o outro, com a possibilidade de acidentes mais graves. (Exceto no cruzamento em desnível) • Em interseções simples com 3 ou 4 aproximações, é desejável que os ângulos entre as vias seja o mais próximo possível do ângulo reto. • Mão dupla nas duas vias: 6 pontos de conflito; • Mão dupla em uma via e mão única em outra: 3 pontos de conflito; • Mão única nas duas vias: 1 ponto de conflito. • Mão dupla nas duas vias: 28 pontos de conflito; • Mão dupla em uma via e mão única em outra: 10 pontos de conflito; • Mão única nas duas vias: 3 ponto de conflito. • Alto número de pontos de conflito • Difícil estabelecer fluxos preferenciais • Condições geométricas adversas • Indicado mão única em uma ou mais aproximações • Ou ainda indicado uma rotatória • Uso de ilhas ou canteiros para separar e direcionar os movimentos dos veículos de cada aproximação em trajetórias mais definidas • Melhor fluidez e segurança para o motorista, pedestres e ciclistas (em travessias) • Não há uma padronização, pois varia de acordo com cada caso, porém há algumas diretrizes: › 1. Separação dos pontos de conflito (travessia em etapas) › 2. Otimização das condições de visibilidade › 3. Controle da velocidade › 4. Redução das áreas de pavimento para não confundir as manobras › 5. Proteção do pedestre › 6. Impedimentos de movimentos proibidos › 7. Separação de diferentes movimentos de tráfego › 8. Implantação de paisagismo. ➥Ilhas Direcionais: Induzem o movimento de tráfego ➥Ilhas Divisionais: Separam o movimento do tráfego, alertam o motorista do cruzamento e regulam o tráfego. ROTATÓRIAS • Dispositivos viários de interseção em nível em que os veículos trafegam no sentido anti-horário ao redor de uma ilha central utilizada para garantir todos os movimentos • Circulação contínua • Redução da velocidade e dos pontos de conflito • Indicada para cruzamentos de 2 ou mais vias de mão dupla com muita demanda por conversões à esquerda • Redução de 28 para 8 pontos de conflito (cruzamento de 2 vias de M.D.) com manobras divergentes, convergentes e entrelaçamentos, com severidade baixa • O motorista precisa olhar apenas para a esquerda • Com fluxos muito elevados podem possuir sinalização semafórica OS PRINCIPAIS CRITÉRIOS PARA SE AVALIAR A COLOCAÇÃO OU NÃO DE SEMÁFOROS NUMA INTERSEÇÃO SÃO: › Indicação 1 - Volume médio de veículos nas duas vias que se cruzam › Indicação 2 – Volume pequeno na via secundária mas alto na principal › Indicação 3 - Volume alto de veículos e volume significativo de pedestres › Indicação 4 - Conjugação das indicações 1, 2 e 3 › Indicação 5 - Necessidade de agrupamento dos veículos na via principal para facilitar a travessia de veículos e/ou pedestres. › Indicação 6 - Redução da frequência de acidentes ➥Estágio: Diferentes configurações de movimentos no cruzamento. ➥Fase: Diversas configurações de indicações luminosas do semáforo no cruzamento. ➥Grupo focal: Conjunto de lentes coloridas que controlam cada conjunto de movimento na interseção semaforizada. letra V > grupo focal para veículos letra P > grupo focal para pedestres Exemplo 1: Semáforo em cruzamento de duas vias de mão única Período de entreverdes (I) é a soma do amarelo (Y) com o vermelho total (Rt): COMO CALCULAR OS TEMPOS SEMAFÓRICOS › 1. Definir o plano de operação (diagrama de fases) › 2. Calcular o fluxo de saturação de cada faixa de tráfego › 3. Calcular a taxa de ocupação de cada faixa de tráfego e definir a taxa de ocupação de cada fase semafórica › 4. Calcular o ciclo ótimo › 5. Calcular o tempo de verde efetivo › 6. Calcular o tempo de verde real › 7. Definir o diagrama final com os tempos calculados.
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