Interseções Semaforizadas: Operação e Impactos dos Sistemas de Transportes

INTERSEÇÕES SEMAFORIZADAS Operação dos Sistemas de Transportes Introdução Dispositivo de controle de tráfego que alterna o direito de passagem 1º Semáforo 1868 Londres Objetivo principal reduzir o número de pontos de conflito significantes Movimentos conflitantes convergentes e divergentes Semáforos Impactos Positivos Melhorar o fluxo para todos os usuários fluidez e ordem Aumentar a capacidade e o nível de serviço de interseções redução do atraso médio Permitir estratégias de controle em corredores através da operação coordenada Reduzir a frequência de certos tipos de acidentes colisões transversais Permitir o direito de passagem para veículospedestresciclistas em correntes secundárias Semáforos Impactos Negativos Aumento da frequência de certos tipos de acidentes Custos adicionais para o órgão gestor Introdução de impedância na via principal Decisão de Implantar CUIDADO Atraso excessivo Rotas alternativas Poluição atmosférica e sonora Desrespeito à sinalização Semáforos Critérios para Implantação Regra Instalar somente quando resultar em um benefício para a área em estudo Impactos positivos Impactos negativos MUTCD Manual on Uniform Traffic Control Devices for Streets and Highways Alternativas antes do semáforo Melhoria da visibilidade na interseção Sinalização horizontalvertical nas aproximações Relocação da faixa de retenção Mudança na geometria canalização Algo mais Iluminação controle das velocidades etc etc Semáforos Critérios MUTCDDENATRAN Critérios não são definitivos experiência profissional deve complementálos Quantificam interações veículoveículo veículooutros usuários Antes de aplicar os critérios precisamos saber quais informações a coletar Semáforos Critérios DENATRAN 1 Volumes veiculares mínimos 2 Interrupção do tráfego contínuo 3 Volumes conflitantes em interseções com 5 ou mais aproximações 4 Volumes mínimos de pedestres 5 Índice de acidentesdiagrama de colisão 6 Melhoria do sistema progressivo 7 Controle de áreas congestionadas 8 Combinação de critérios 9 Situaçõeslocais específico 1 Volumes Veiculares Mínimos Média das oito horas mais carregadas 2 Interrupção do tráfego contínuo Média das oito horas mais carregadas 3 Volumes conflitantes em interseções com 5 ou mais aproximações É possível mudar a geometria SimVerificar critérios 1 e 2 Nãoimplantar se o volume total for maior que 800vph 4 Volumes mínimos de pedestres 250 pedestres por hora em ambos os sentidos 600 vph nos dois sentidos em pista de mão dupla sem canteiro central 1000 vph quando há canteiro central de pelo menos 1 metro de largura 5 Índice de acidentes Ocorrem acidentes que podem ser evitados pelo semáforo Outras tentativas para redução não funcionaram Ocorreram pelo menos 5 acidentes com vítimas nos últimos 12 meses 6 Melhoria do sistema progressivo Diagrama espaçotempo 7 Controle de áreas congestionadas Interseções complexas Operações acima da capacidade com formação de fila e bloqueio de interseções 8 Combinação de Critérios Quando dois dos critérios de 1 a 5 forem observados em pelos menos 80 Quando três dos critérios de 1 a 5 forem observados em pelo menos 70 Critério adicionais Situações específicas e condição política Semáforos Informações Necessárias Número de veículos aproximando por hora dia típico 12 horas mais carregadas Distribuição dos movimentos Pesquisa direcional 4hrs Distribuição do tipo de veículo em cada aproximação Pesquisa classificatória 4hrs Volume de pedestres no mesmo horário classificar quando necessário Limite de velocidade ou 85º percentil Geometria detalhada do local Análise dos acidentes diagrama de colisão Detalhes adicionais nas 4 horas de pico próximo slide Semáforos Informações Necessárias Atraso veicular total em cada aproximação Frequência e distribuição das brechas Tamanho da fila na via secundária Atraso dos pedestres em pelos menos 30 minutos pico Estratégias de Operação Controle isolado Fixo Controle isolado atuado pelo tráfego Controle por área rede fechada Controle centralizado CTA Elementos de um Plano Semafórico 19 Ciclo C tempo total para a completa sequência de sinalização Fase sequência verdeamarelovermelho aplicada a uma ou mais correntes de tráfego Estágio ou Intervalo período de tempo dentro do ciclo no qual as indicações luminosas do cruzamento não mudam Período Entreverdes tempo decorrido entre o fim de verde de uma fase que está perdendo o direito de passagem e o início de uma outra que o está ganhando tempo de amarelo vermelho total FASE 1 FASE 2 Elementos de um Plano Semafórico Tempo perdido intervalo de tempo no qual nenhum movimento utiliza efetivamente a interseção Componentes No início de verde reação à mudança de indicação Final do amarelo liberação completa da interseção Vermelho total Critérios p a Escolha dos Estágios 1 Número de estágios deve ser o menor possível reduzir o tempo perdido 2 Maximizar a quantidade de movimentos não conflitantes que ocorrem em cada estágio 3 Observar a ordem dos estágios no ciclo para produzir maior segurança e eficiência 4 Analisar a criação de estágios extras para pedestres e fluxos de conversão à esquerda quando necessário Análise preliminar de Conflitos Interseção Tabela de conflitos e diagrama de movimentos concordantes convergente divergente cruzamento 1 2 3 4 Mov 1 2 3 4 x x 1 x 2 3 x 4 x x 1 2 3 4 Diagrama de Estágios e de Tempo 23 Representação esquemática da sequência de movimentos permitidos e proibidos para cada intervalo do ciclo convergente divergente cruzamento 1 2 3 4 Estágio 1 Estágio 2 MovEst 1 2 1 Sim Grupo Focal 1 2 Sim 3 Sim Grupo Focal 2 4 Sim FASE 1 FASE 2 Diagrama de tempo 24 Uma opção de 3 estágios para o cruzamento Estágio 1 Estágio 2 Estágio 3 Movimentos x Estágios 1 convergente divergente cruzamento 2 3 4 25 Uma opção de 3 estágios para o cruzamento 1 convergente divergente cruzamento 2 3 4 MovEst 1 2 3 1 Sim G1 2 Sim Sim G2 3 Sim Sim G3 4 sim G4 Estágio 1 Estágio 2 Estágio 3 Movimentos x Estágios 1 2 3 FASE 1 FASE 2 FASE 3 FASE 4 ESTÁGIOS Dimensionamento de Planos Semafóricos Precisamos especificar 1 Número de fases e estágios 2 Ciclo ótimo 3 Tempos de verde por fase Tendo em vista o que Dimensionamento de Planos Semafóricos Webster e Cobbe 1966 Inglaterra Pignataro HCM 1985 EUA Akcelik ARRB Austrália Webster Método do DENATRAN Minimizar o atraso total dos veículos no cruzamento Webster Considera aspectos sobre demanda capacidade e fluxo de saturação Fluxo de Saturação S o fluxo que seria obtido se houvesse uma fila de veículos na aproximação e a ela fosse alocado 100 do tempo de verde escoamento ininterrupto Unidade veículoshora de tempo verde veichtv Webster Fluxo de Saturação é função de Geometria da interseção largura Porcentagem de conversões à esquerda e à direita Declividade da aproximação Uso do solo lindeiro estacionamentos Presença de veículos pesados Interseção padrão Sem veículos estacionados Sem conversão à esquerda Até 10 de conversão à direita S 525L veic htv L largura total da aproximação Webster Capacidade Número máximo de veículos capazes de atravessar o cruzamento durante um certo período de tempo Capacidade C versus Fluxo de Saturação S C S gef veic h c c tempo de ciclo gef tempo de verde efetivo Webster Verde efetivo tempo efetivamente disponível para os veículos atravessarem a interseção gef g I p g tempo em que a luz verde está acessa s I tempo de entreverdes amarelo vermelho total s p tempo perdido no início de verde e no entreverdes s 3 a 4 segundos 01 02 Webster Taxa de Ocupação e Grau de Saturação Taxa de ocupação Yi relação entre a demanda de tráfego e o fluxo de saturação qi fluxo horário demanda da aproximação i veich Grau de Saturação Xi relação entre a demanda de tráfego e a capacidade de atendimento de uma aproximação i i i S q Y i ef ef i i i i g q qi C S g c Y c X Webster Atraso Médio em uma Aproximação 2 25 065 X q c c12 X 2 21X 2q1 X d Websters expression consists of three separate terms The first term A represents the average delay that would be experienced if arrivals were deterministic The second term B is the delay experienced as a result of the randomness of arrivals The last term C is an empirical correction factor that ranges from 515 of d and was arrived at through simulation Chegadas D Chegadas aleatórias 515d empírico onde d atraso médioveic na aproximação s relação gefc q demanda veích X grau de saturação c tempo de ciclo Webster Ciclo Ótimo Atraso total na interseção é mínimo onde co duração ótima do ciclo segs Tp tempo perdido total por ciclo segs Yi relação volumefluxo de saturação na para a aproximação crítica taxa de ocupação número de fases p o 1Yi i1 c 15T 5 Tp pi i1 Etapas Necessárias 1 Obter o fluxo de saturação das aproximações 2 Determinar a demanda horária de tráfego nas aproximações 3 Definir a quantidade de fases e estágios 4 Calcular a taxa de ocupação Yi para cada aproximação e determinar a taxa de ocupação crítica para cada fase Etapas Necessárias 5 Calcular o tempo total perdido Tp durante um ciclo estimando o tempo perdido para em cada fase 6 Determinar o tempo de ciclo ótimo 7 Calcular os tempo de verde p fase 8 Ajustar os tempos de verde para cada fase em função do verde mínimo Sistemas de Cruzamentos Controlados por Semáforos Maior benefício entre 500 e 800m Atraso número de paradas consumo de combustível emissão de poluentes Controle das velocidades menores filas aumento da capacidade Sistemas de Cruzamentos Controlados por Semáforos Ciclos devem ser de preferência iguais Na prática podem ser a metade ou ¼ do ciclo principal Controladores devem ser ligados via cabo relógios internos sincronizados ou através de controle centralizado Coordenação de Sistemas Complexos Nestes casos utilizamse softwares de otimização redução do atraso número de paradas etc Simulação microscópica Mais utilizados Transyt Synchro Microssimuladores Vissim AIMSUM Integration Paramics etc Capacidade e Nível de Serviço Nadja Dutra Universidade Federal do Ceará Capacidade Nadja Dutra DSc Operação dos Sistemas de Transportes 4 1 Capacidade representa uma medida da oferta em seu limite Nível de Serviço Nadja Dutra DSc Operação dos Sistemas de Transportes 4 2 Nível de serviço medida que procura expressar a relação entre a demanda e a oferta capacidade do ponto de vista do usuário Medidas de desempenho indicador que pode ser usado para representar o nível de serviço Exemplos velocidade tempo de viagem interrupções no tráfego liberdade de manobra no tráfego percentual de tempo seguindo outros veículos etc Análise de Capacidade Rodoviário Flávio Cunto PhD Operação dos Sistemas de Transportes Ruas e vias urbanas Interseções semaforizadas ou não Pedestres Bicicletas Rodovias de pista simples ou dupla Vias expressas freeways e seus componentes Transporte público Capacidade Rodoviária Pontos importantes Flávio Cunto PhD Operação dos Sistemas de Transportes Condições predominantes de tráfego e controle Estimativa da capacidade ponto ou segmento Expressa pela taxa de fluxo de veículos e de pessoas nos 15 minutos de pico Expectativa razoável de ocorrência Qualidade do Serviço Nível de Serviço Qualidade do serviço ponto de vista do usuário Nível de serviço NS é uma estratificação quantitativa de medidas de desempenho do sistema que representa a qualidade do serviço Escala vai e A melhor para Fpior 6 níveis Medidas de desempenho indicador que pode ser usado para representar a qualidade do serviço Exemplos velocidade tempo de viagem interrupções no tráfego liberdade de manobra no tráfego segurança conforto conveniência 18 Medidas de Desempenho 19 Componente Medida de desempenho densidade veickmfaixa densidade veickmfaixa taxa de fluxo veich Freeways segmentos básicos áreas de entrelaçamento junções Rodovias pista dupla pista simples Vias arteriais Interseções semaforizadas não semaforizadas densidade veickmfaixa velocidade livre kmh atraso percentual velocidade média kmh atraso parado sveic atraso parado sveic Fonte Setti 2010 Nadja Dutra DSc Operação dos Sistemas de Transportes Relação vc volumecapacidade 20 v c taxa de fluxo de tráfego capacidade vc090 significado SFi capacidade i vc Para o nível de serviço E que corresponde à capacidade tem se sempre que vcE 100 ao passo que para os níveis de serviço de A a D a relação vc varia entre 0 e 10 Fonte Setti 2010 Nadja Dutra DSc Operação dos Sistemas de Transportes Tab 56 Critérios para determinação do nível de serviço em freeways Nível de serviço Densidade veickmfaixa Velocidade mínima kmh Taxa de fluxo máxima cpehfaixa Relação vc máxima Velocidade de fluxo livre 120 kmh A 0 k 7 1200 840 035 B 7 k 11 1200 1320 055 C 11 k 16 1146 1840 077 D 16 k 22 996 2200 092 E 22 k 28 857 2400 100 Níveis de serviço A e B Nível de serviço A corresponde à operação em regime de fluxo livre Os veículos têm liberdade completa de manobra dentro da corrente podendo viajar na velocidade escolhida pelos motoristas Nível de serviço B operação ainda ocorre dentro do regime de fluxo livre e a velocidade de fluxo livre ainda é mantida Facilidade de manobra na corrente e um alto nível de conforto psicológico para os usuários Highway Capacity Manual 2000 Níveis de serviço C e D Nível de serviço C a velocidade média da corrente muito próxima à velocidade de fluxo livre Facilidade de manobra dentro da corrente bem menor as mudanças de faixa exigem atenção Nível de serviço D a velocidade média da corrente começa a diminuir e a densidade começa a aumentar à medida em que o volume cresce Liberdade de manobra limitada desconforto psicológico Highway Capacity Manual 2000 Níveis de serviço E e F Nível de serviço E no limite superior da densidade 28 cpekmfaixa Operação na capacidade da rodovia Fluxo instável qualquer ocorrência pode causar a formação de congestionamento Nível de serviço F colapso no fluxo de veículos quando a demanda taxa de fluxo de tráfego excede a oferta capacidade da via Highway Capacity Manual 2000