Engenharia de Infraestrutura de Transportes: Uma Integração Multimodal

Engenharia Engenharia de de infraestrutur infraestruturaa de transportes de transportes Uma integração multimodal Lester A Hoel Nicholas J Garber Adel W Sadek Hoel Garber Sadek Engenharia Engenharia de de infraestrutur infraestruturaa de transportes de transportes Uma integração multimodal Para suas soluções de cursos e aprendizado visite wwwcengagecombr wwwcengagecombr A característica peculiar deste livro é a sua abordagem multimodal e integrada dos sistemas de transporte fundamentada na engenharia de transportes A seleção dos tópicos dos capítulos engloba as áreas profissionais mais importantes incluindo o transporte na sociedade os modelos de sistemas as características dos condutores dos veículos e da via a análise da capacidade o planejamento e a avaliação o projeto geométrico das vias o projeto estrutural do pavimento a segurança e a tecnologia da informação Engenharia de Infraestrutura de Transporte fornece uma visão geral do transporte em vez de enfatizar um modo específico em detalhes Este livrotexto destinase aos cursos de Engenharia de Transportes que enfatizam os sistemas de transporte a partir de uma perspectiva global Pode ser adotado como manual para um curso introdutório ou de nível superior avançado e para o primeiro ano dos cursos de pósgraduação ISBN 13 9788522113934 ISBN 10 8522113939 9 788522 113934 Engenharia de Engenharia de infraestrutura infraestrutura de transportes de transportes Dados Internacionais de Catalogação na Publicação CIP Dados Internacionais de Catalogação na Publicação CIP Câmara Brasileira do Livro SP Brasil Câmara Brasileira do Livro SP Brasil Lester A Hoel Engenharia de infraestrutura de transportes Hoel Lester A Nicholas J Garber Adel W Sadek tradução All Tasks revisão técnica Carlos Alberto Bandeira Guimarães São Paulo Cengage Learning 2011 Título srcinal Transportation infrastructure engineering a multimodal integration Bibliografa ISBN 978852211 1 Engenharia de transportes I Garber Nicholas J II Sadek Adel W III Título 1111946 CDD62904 Índices para catálogo sistemático Índices para catálogo sistemático 1 Engenharia de transportes 62904 Engenharia de Engenharia de infraestrutura infraestrutura de transportes de transportes Lester A Hoel Lester A Hoel University of Virginia Nicholas J Garber Nicholas J Garber University of Virginia Adel W Sadek Adel W Sadek University of Vermont Revisor Técnico Revisor Técnico Carlos Alberto Bandeira Guimarães Formado em Engenharia Civil e Mestre em Transportes pela Escola de Engenharia de São Carlos da USP e Doutor em Engenharia Mecânica pela UNICAMP Professor da Área de Estradas e Aeroportos do Departamento de Geotécnica e Transportes da Faculdade de Engenharia Civil Arquitetura e Urbanismo da UNICAMP Tradução Tradução All Tasks Austrália Brasil Japão Coreia México Cingapura Espanha Reino Unido Estados Unidos Uma integração multimodal Uma integração multimodal Engenharia de infraestrutura de transportes Uma integração multimodal Dedicatória Dedicatória Este livro é dedicado às nossas esposas Unni Ada e Marianne e às nossas filhas Sonja Lisa e Julie Valerie Elaine e Allison Maria Raphaela com profundos agradecimentos pelo apoio ajuda e incentivo que recebemos durante a composição deste livro Sumário Sumário Prefácio Prefácio à ediçã à edição SI o SI xi xi Capítulo Capítulo Visão Visão geral do geral do transporte transporte 11 Transporte e sociedade 1 Oportunidades de carreira no setor de transportes 6 História do transporte 8 Resumo 17 Capítulo 2 Capítulo 2 Modelos de sistemas Modelos de sistemas de transporte de transporte 21 21 Sistemas e suas características 21 Componentes dos sistemas de transporte 22 Ferramentas e técnicas para análise dos sistemas de transporte 24 Resumo 67 Capítulo 3 Capítulo 3 Características Características dos us dos usuários do uários dos veículos s veículos e da e da via via 75 75 Características dos usuários 76 O processo de resposta humana 77 Características do comportamento do passageiro nos terminais de transporte 80 Características do veículo 81 Características das vias 104 Resumo 120 Capítulo 4 Capítulo 4 Análise da ca Análise da capacidade do tra pacidade do transporte nsporte 125 125 Conceito de capacidade 125 Conceito de nível de serviço 126 Capacidade das rodovias 127 Capacidade do transporte público 149 Engenharia de infraestrutura de transportes viii viii Infraestrutura para pedestres 179 Infraestruturas para bicicletas 189 Capacidade das pistas de pouso e decolagem de um aeroporto 196 Resumo 204 Capítulo Capítulo Planejamento e ava Planejamento e avaliação do trans liação do transporte porte 215 215 Contexto para o planejamento de transporte multimodal 216 Fatores na escolha de uma modalidade de transporte de cargas ou de passageiros 218 Processo de planejamento do transporte 225 Estimativa da demanda futura de viagens 235 Avaliação das alternativas de transporte 244 Resumo 248 Capítulo 6 Capítulo 6 Projeto geométrico da Projeto geométrico das vias de s vias de transporte transporte 253 253 Classicação das vias de transporte 253 Sistema de classicação de rodovias e de vias urbanas 253 Classicação das pistas de pouso e decolagem de aeroportos 256 Classicação das pistas de rolamento de aeroportos 258 Classicação das vias férreas 261 Padrões de projeto para as vias de transporte 262 Padrões de projeto de pistas de pousodecolagem e de rolamento de aeroportos 272 Padrões de projeto de vias férreas 281 Projeto de alinhamento vertical 285 Projeto de alinhamento horizontal 300 Determinação da orientação e do comprimento de uma pista de pouso e decolagem de aeroportos 328 Resumo 343 Capítulo Capítulo Projeto estrutural Projeto estrutural das vias de das vias de transporte transporte 349 349 Componentes estruturais das vias de transporte 349 Princípios gerais do projeto estrutural das via de transporte 352 Resumo 457 Capítulo 8 Capítulo 8 Segurança Segurança no transpor no transporte te 465 465 Questões envolvidas na segurança do transporte 466 Coleta e análise de dados de colisões 471 Melhorias de segurança de alta prioridade 487 Segurança rodoviária quem está em risco e o que pode ser feito 497 Segurança no transporte comercial uma abordagem de equipe 499 Resumo 506 Sumário ix ix Capítulo Capítulo Transporte inteligente e Transporte inteligente e tecnologia da inf tecnologia da informação ormação 511 511 Sistemas de gerenciamento de incidentes e de via expressa 512 Sistemas de controle avançado de tráfego ATC 547 Sistemas de transporte público avançados 559 Sistemas de informações ao viajante multimodal 562 Tecnologias avançadas para ferrovias 563 Resumo 563 Impresso no Brasil Printed in Brazil Prefácio à edição SI Prefácio à edição SI Esta edição de Engenharia de Infraestrutura de Transporte uma integração multimodal foi adaptada para incorporar o Sistema Internacional de Unidades Le Système International dUnités ou SI ao longo do livro Le Système International dUnités Le Système International dUnités O Sistema Tradicional dos Estados Unidos USCS utiliza as unidades FPS pélibrasegundo também conhe cidas como Unidades Inglesas ou Imperiais As unidades do SI são principalmente as do sistema MKS metro quilogramasegundo No entanto as unidades CGS centímetrogramasegundo são frequentemente aceitas como as do SI especialmente em livros didáticos Utilização das unidades do SI Utilização das unidades do SI Neste livro utilizamos as unidades MKS e CGS As unidades USCS ou FPS da edição americana foram conver tidas em unidades do SI em todo o texto e problemas No entanto no caso de dados provenientes de manuais normas governamentais e manuais de produto além de ser extremamente difícil converter todos os valores no SI a propriedade intelectual da fonte também é invadida Além disso algumas quantidades como o número do tamanho de grão ASTM e as distâncias Jominy são geralmente calculadas em unidades FPS e perderiam sua relevância se convertidas no SI Alguns dados em figuras tabelas exemplos e referências portanto permane cem em unidades FPS Para os leitores não familiarizados com a relação entre os sistemas FPS e SI tabelas de conversão foram disponibilizadas na parte interna da capa e contracapa do livro Para resolver problemas que exigem o uso de dados da fonte os valores da fonte podem ser convertidos das unidades FPS em unidades do SI um pouco antes de serem utilizados em um cálculo Para obter as quantidades padronizadas e os dados dos fabricantes em unidades do SI os leitores podem contatar as agências ou as auto ridades do governo em seus paísesregiões Introdução Introdução Este livro destinase a ser um recurso para os cursos de Engenharia de Transportes que enfatizam o transpor te em uma perspectiva global do sistema Pode servir como manual para um curso introdutório ou de nível Engenharia de infraestrutura de transportes xii xii superior avançado e para o primeiro ano dos cursos de pósgraduação O aspecto peculiar deste livro é a sua característica multimodal e integrativa que abrange amplamente os sistemas de transporte Seu objetivo é fornecer uma visão geral dos transportes do ponto de vista multimodal em vez de detalhar um modo específico Este livro também difere dos outros que reivindicam o domínio da engenharia de trans portes Alguns textos incluem a Engenharia de Transportes em seus títulos mas tratam de rodovias com algumas menções sobre o transporte público Outros dedicam capítulos separados ou seções a vários modos como o tráfego aéreo e o transporte de massa com pouca integração ou demonstração das semelhanças e di ferenças que possam existir de um para outro Alguns deixam de fornecer um contexto que inclui a história do transporte o seu papel na sociedade e a sua vocação Este livro ressalta a explicação do ambiente em que o transporte funciona e assim apresenta a visão ma cro para ajudar os alunos a compreender por que os sistemas de transporte funcionam dessa forma e os seus papéis em uma sociedade global A abordagem aqui utilizada é discutir os conceitos básicos no transporte e como eles foram aplicados aos vários modos Como cada modalidade inclui veículos e a via em que trafegam referimonos a essa rota seja rodovia ferrovia pista de voo ou rota marítima como a via de percurso Assim por exemplo o capítulo sobre geometria da via de percurso descreve as semelhanças e diferenças nos princípios de projeto para o transporte aéreo ferroviário e rodoviário e explica como eles são usados na prática O livrotexto está organizado em torno dos fundamentos no campo da engenharia de transportes A seleção dos tópicos do capítulo é destinada a cobrir as áreas profissionais importantes da engenharia de transportes Essas áreas incluem uma visão geral do transporte na sociedade modelos de sistemas de transporte caracte rísticas do condutor do veículo e da via de percurso análise da capacidade planejamento e avaliação projeto geométrico das vias de percurso projeto estrutural dos pavimentos segurança e tecnologia da informação no transporte A abordagem pedagógica utilizada neste livro é o uso extensivo de exemplos resolvidos em cada capítulo que ilustram o material de texto um conjunto de problemas de lição de casa disponibilizado no final de cada capítulo bem como um resumo e uma lista de sugestões para outras leituras A conclusão deste livrotexto não teria sido possível sem a ajuda e o apoio de muitos indivíduos e organiza ções Em primeiro lugar os nossos agradecimentos aos que serviram como revisores dos rascunhos de manus critos Murtaza Haider Stephen P Mattingly Carroll J Messer e outros que preferiram permanecer anônimos Agradecemos também a ajuda de John Miller e Rod Turochy que apresentaram comentários em capítulos específicos Agradecimentos especiais a Jane Carlson e Hilda Gowans que serviram como nossas editoras e trabalharam conosco durante todo o projeto Estamos gratos também às organizações profissionais que per mitiram que incluíssemos materiais de seus manuais e publicações assegurando assim que os profissionais de transportes emergentes aprendessem o que há de mais moderno sobre transportes tanto teoricamente como na prática Essas organizações são American Association of State Highway and Transportation Officials Institute of Transportation Engineers Portland Cement Association Eno Transportation Foundation Transportation Research Board of the National Academies American Railway Engineering and MaintenanceofWay Associa tion Association of American Railroads e US Department of Transportation 1 CAPÍTULO CAPÍTULO Visão geral Visão geral do transporte do transporte O objetivo deste capítulo é descrever o contexto para o transporte em termos de sua importância para a sociedade e as questões levantadas pelos impactos criados quando novos sistemas de transporte e serviços são ornecidos O capítulo também descreve o tipo de oportunidades de emprego disponíveis na indústria do transporte com ênase no setor de inraestrutura Visto que a popularidade e o uso das modalidades de transporte como hidro viário erroviário aéreo rodoviário automóveis e caminhões mudarão ao longo do tempo sua história também é resumida com ênase na revolução dos transportes desde o início dos anos 1800 até os dias de hoje Transporte e sociedade Transporte e sociedade A finalidade do transporte é ornecer um mecanismo para a troca de bens de inormações deslocamento de pessoas e para apoiar o desenvolvimento econômico da sociedade O transporte ornece os meios para viagens de negócios exploração ou realização pessoal e é uma condição necessária para as atividades humanas como comércio recreação e deesa Ele é definido como o movimento de pessoas e bens para atender às necessidades básicas da sociedade que demandam mobilidade e acessibilidade Há muitos exemplos de deslocamentos que ocorrem diariamente uma amília viaja para outro país buscando uma vida melhor uma emergência médica requer a transerência imediata de um paciente para o hospital um executivo de vendas atravessa o país para participar de uma conerência sobre gestão de negócios uma carga de produtos rescos é entregue a um super mercado trabalhadores viajam de suas casas para os seus locais de trabalho A qualidade do transporte aeta a capacidade de a sociedade utilizar seus recursos naturais de mão de obra eou materiais O transporte também influencia a posição competitiva em relação a outras regiões ou nações Sem a capacidade de transportar com acilidade seus produtos uma região pode se tornar incapaz de oerecer bens e serviços a um preço competitivo e portanto reduzir ou perder sua participação de mercado Por meio da prestação de serviços de transporte segura confiável rápida com capacidade suficiente e a um preço 11 Engenharia de infraestrutura de transportes 2 competitivo um estado ou nação poderão expandir sua base econômica entrar em novos mercados e importar mão de obra qualificada odas as nações e regiões desenvolvidas com uma orte base econômica têm investido em serviços de transporte de alta qualidade Nos séculos XVIII e XIX países como Inglaterra e Espanha com orte presença marítima tornaramse os governantes de vastos impérios coloniais e estabeleceram o comércio internacional com as rotas de comércio para a América do Norte Índia Árica e ExtremoOriente No século XX os países que se tornaram líderes na indústria e no comércio como Estados Unidos Canadá Japão e Alemanha contaram com modernas redes de transporte marítimo terrestre e aéreo Esses sistemas reorçam a capacidade de suas indústrias para transportar bens manuaturados matériasprimas e conhe cimentos técnicos e assim maximizar a vantagem comparativa sobre os outros concorrentes No século XXI a tecnologia da inormação e a integração das modalidades terrestres marítimas e aéreas ajudaram a criar uma economia global Para os países sem recursos naturais o transporte é essencial para garantir a importação de matériasprimas necessárias para a abricação de automóveis eletrônicos e outros produtos de exportação Sistemas de transporte integrados e modernos são uma necessidade mas não a garantia de desenvolvi mento e prosperidade econômica Sem os serviços competitivos de transporte o potencial econômico de uma região tornase limitado Para ter sucesso uma região deve ser dotada de recursos naturais ou humanos in raestrutura como instalações de água energia e esgoto capital financeiro habitação adequada e orte deesa militar Quando essas condições estiverem adequadas o crescimento econômico dependerá da qualidade do sistema de transporte interno que consiste em rodovias errovias companhias aéreas transportes marítimos e portos Além disso dependerá da qualidade das ligações multimodais com o resto do mundo incluindo todos os serviços de transporte Um bom sistema de transporte oerece muitos beneícios à sociedade além de seu papel no desenvolvimento econômico Os avanços nos transportes têm contribuído para a qualidade de vida e expandido as oportunida des na busca da elicidade um direito dos norteamericanos declarado por Tomas Jefferson na Proclamação da Independência Os sistemas modernos de transporte têm proporcionado ao mundo um grau de mobilidade sem precedentes Em contraste com o passado hoje podemos viajar de automóvel trem navio ou avião para qualquer parte do país ou do mundo a fim de visitar amigos e parentes ou a turismo Podemos também alterar nossas condições atuais de vida deslocandonos para outro lugar Em decorrência do bom sistema de transporte os cuidados com a saúde melhoraram drasticamente por exemplo os medicamentos transplantes e equi pamentos médicos podem ser transportados em situações de emergência a um hospital remoto ou os pa cientes podem ser removidos rapidamente para centros médicos especializados As melhorias no transporte têm contribuído para o declínio mundial da ome pois quando há escassez de alimentos em decorrência da miséria guerras ou do clima os transportes aéreo e marítimo são undamentais para o reabastecimento Outros beneícios para a sociedade abrangem a extensão da expectativa de vida melhores oportunidades para a educação superior e de ormação técnica o aumento da renda e dos padrões de vida maiores opções de recreação redução das desigualdades na educação e no emprego e maior participação em experiências multiculturais em todo o mundo Os beneícios de oerecer à sociedade melhores condições de transporte quer sejam justificados com base no desenvolvimento econômico ou na mobilidade não são obtidos sem um preço Os custos para a sociedade são diretos e indiretos Os primeiros incluem as despesas operacionais e de capital o direito de passagem de instalações e de manutenção Os segundos compreendem os impactos ambientais congestionamento danos materiais lesões e mortes Nos Estados Unidos a construção dos 75140 km do Sistema Nacional de Rodovias Interestaduais e de Deesa chamado Sistema Interestadual Dwight D Eisenhower começou em 1956 e levou 40 anos para ser concluída ao custo total de 130 bilhões de dólares Outros projetos importantes são o Canal Visão geral do transporte Capítulo 1 Capítulo 1 3 do Panamá concluído em 1914 Figura 11 e a errovia transcontinental concluída em 1869 Figura 12 Am bos exigiram o gasto de vastas somas de dinheiro e a contratação de milhares de trabalhadores Em tempos mais recentes o Big Dig em Boston1 que substituiu uma horrorosa via elevada por um sistema de túneis custou mais de 14 bilhões de dólares e levou dez anos para ser concluído Figura 11 Figura 11 USS Arizona nas eclusas do Canal do Panamá 1921 Os viajantes arcam com os custos de transporte quando ocorrem acidentes ou desastres Esses eventos ten dem a ser pouco requentes mas quando acontecem servem como um lembrete dos riscos envolvidos Cada modalidade de transporte traz à memória um grande desastre Exemplos são o naurágio do itanic em 1912 Figura 13 que vitimou 1500 pessoas um assunto que ascina até hoje e o acidente com o zepelim Hinden burg que explodiu em chamas enquanto atracava após um voo transatlântico da Alemanha a Lakehurst Nova Jersey EUA em 1936 Os desastres aéreos dos tempos modernos embora raros são dramáticos e catastrófi cos como os voos United 718 e WA 2 de Los Angeles que colidiram no Grand Canyon em 1956 matando 128 passageiros e tripulantes e a explosão e queda do voo 800 da WA em 1996 durante a decolagem de Nova York para Paris em que 230 vidas oram perdidas Os desastres aéreos são investigados pelo Conselho de Segu rança de ransporte Nacional do Departamento de ransporte dos Estados Unidos para determinar a causa e aprender como tais tragédias podem ser evitadas Os acidentes rodoviários também têm um custo significativo e nos Estados Unidos resultam na perda de mais de 40 mil vidas a cada ano 1 Big Dig é o nome não oficial do Central Arteryunnel Project CA um grande empreendimento para direcionar a Central Artery Interestadual 93 rodovia principal de acesso controlado que cruza o coração de Boston Massachusetts para um túnel sob a cidade substituindo uma antiga via elevada O projeto também inclui a construção do túnel ed Williams ampliação da Interestadual 90 para o Aeroporto Internacional Logan e da ponte Zakim Bunker Hill sobre o rio Charles Engenharia de infraestrutura de transportes 4 Figura 12 Figura 12 Conclusão da ferrovia transcontinental 1869 Os impactos ambientais causados pelo transporte incluem ruído poluição do ar e da água eeitos climáticos de longo prazo do monóxido de carbono e de outros poluentes gerados pelos motores de combustão interna transtornos às áreas pantanosas proanação da beleza natural e desmembramento dos habitats naturais Esses impactos são proundos e têm estimulado a legislação ambiental no sentido de atenuar os danos potenciais O impacto dos transportes sobre a sociedade pode ser ilustrado com as seguintes afirmações Os gastos relacionados ao transporte representam aproximadamente 175 do Produto Interno Bruto PIB dos Estados Unidos Quase 100 da energia utilizada para tração dos veículos de transporte é derivada de recursos petro líeros Mais de 50 de todos os produtos do petróleo consumidos nos Estados Unidos são para ns de transporte Mais de 80 dos motoristas qualicados são licenciados para operar um veículo motorizado Cada pessoa nos Estados Unidos viaja uma média de 19300 km por ano Mais de 10 da força de trabalho dos Estados Unidos estão empregadas em uma atividade relacionada com o transporte Nos Estados Unidos existem mais de 6 milhões de quilômetros de rodovias pavimentadas das quais cer ca de 12 milhão de quilômetros são utilizados para viagens intermunicipais Existem aproximadamente 177000 km de estradas de ferro 10 mil aeroportos 42000 km de hidrovias e 343000 km de dutovias O uso do solo que é a organização das atividades no espaço está intimamente interrelacionado com o trans porte pois a viagem acontece de um tipo de uso de solo para outro por exemplo da residência para o trabalho Visão geral do transporte Capítulo 1 Capítulo 1 5 Figura 13 Figura 13 Titanic construído em 1911 ou da ábrica para um armazém Diversas opções de transporte que oram dominantes no passado ilustram as relações entre o uso do solo e o transporte e como eles mudaram ao longo do tempo Quando caminhadas e o deslocamento em cavalos eram as modalidades de transporte predominantes os usos do solo localizavamse próximos uns dos outros e muros cercavam muitas cidades Quando as estradas de erro e o transporte erroviário de massa dominavam as ormas deste uso assumiram um padrão em ormato radial O centro da cidade com sua atividade comercial e industrial era o ponto ocal e as residências ficavam ao longo das vias radiais Surgiram padrões de uso do solo altamente concentrados e densos em cidades como Nova York Filadélfia Boston e Chicago a partir do momento em que o transporte erroviário oi nelas dispo nibilizado Quando o automóvel surgiu os padrões de uso do solo poderiam ser menos densos e mais diusos tendo em vista que as estradas podiam ser construídas quase em qualquer lugar Com a construção do Sistema Nacional de Rodovias Interestaduais surgiram os subúrbios e o desenvolvimento comercial já não era mais confinado às regiões centrais da cidade Hoje o padrão típico de uso do solo é espalhado de baixa densidade e homogêneo Da mesma orma as cidades que já oram confinadas em locais ao longo do litoral lagos rios e terminais erroviários podem estar localizadas quase que em qualquer lugar no país Novas ormas de transporte como o transporte aéreo e o rodoviário interestadual criaram acessibilidade por toda a parte e permitiram a criação de cidades em locais onde antes eram inviáveis Nos Estados Unidos os governos municipais e os cidadãos são responsáveis pelas decisões sobre o uso do solo em nível local As decisões de investimentos em instalações de transporte são normalmente de responsa bilidade dos governos estaduais e ederais e de grandes empresas Consequentemente a alta de coordenação do uso do solo e do planejamento do transporte muitas vezes resulta em ineficiências na alocação de recursos tanto para um como para o outro Engenharia de infraestrutura de transportes 6 Oportunidades de carreira no setor de Oportunidades de carreira no setor de transportes transportes Os quatro principais modos de transporte são o aéreo o hidroviário o erroviário e o rodoviário Cada modo ou modalidade tem um mercado estabelecido e as modalidades competem entre si mas também cooperam uma com a outra O mundo soreu alterações proundas no tempo de viagem ao longo dos séculos passados No início do XIX uma viagem de 500 km levava 12 dias por diligência Com a tecnologia de transporte de senvolvida os tempos de viagem oram sucessivamente reduzidos para sete dias por via fluvial oito horas por via érrea cinco horas de automóvel e 50 minutos por via aérea No século XXI os profissionais de transporte terão de enrentar novos desafios incluindo o desenvolvimento de novas tecnologias comunicações a busca por opções de energia para substituir os combustíveis ósseis e as questões complexas do meio ambiente fi nanciamento e desregulamentação Assim as oportunidades profissionais que existirão na área de transportes neste século são muito promissoras Os aspectos gerenciais do transporte de mercadorias conhecidos comologística empresarial ou pesquisa operacional estão relacionados à movimentação e à armazenagem de mercadorias entre a principal onte de matériasprimas e a localização do produto acabado Essa área de especialização profissional considerada um elemento da administração de empresas tem crescido em importância à medida que os armadores e as trans portadoras procuram minimizar seus custos de transporte utilizando combinações de modalidades e serviços que oereçam a melhor combinação de atributos incluindo o tempo de viagem custo confiabilidade requên cia e segurança Normalmente gerentes de logística são ormados em um ambiente de negócios mas também podem sêlo em programas acadêmicos de sistemas e operações de transporte Um grande segmento da indústria do transporte trata de projeto e fabricação de veículos incluindo aviões automóveis e caminhões locomotivas adiesel ônibus e vagões erroviários navios e dutos Esse segmento da indústria é especializado e várias grandes empresas americanas como Boeing General Motors e Westinghouse desempenham papéis de liderança Muitas outras nações como França Japão Alemanha Itália GrãBreta nha Suécia e Canadá para citar algumas também abricam veículos de transporte O design e a abricação de veículos envolvem a aplicação de sistemas mecânicos elétricos e proficiência em engenharia de computação Exigem também o emprego de mecânicos tecnicamente treinados e trabalhadores da produção de diversas ou tras áreas O setor de transportes emprega muitos trabalhadores nas indústrias de serviço Para as modalidades de passageiros os empregos são para assistentes de voo condutores de trem comissários de navio agentes de viagens carregadores técnicos de manutenção e agentes de bilheteria Nas modalidades de carga os empregos são para despachantes caminhoneiros trabalhadores em pátios de errovias marinheiros estivadores e guardas de segurança A manutenção e a prestação de serviços para uma vasta rota de veículos exigem mão de obra técnica e qualificada para servir desde um automóvel pessoal até um Boeing 747 O abastecimento de milhões de veículos automotores bem como de aviões navios e trens exige uma rede de instalações de armazenamento e distribuição além de pessoal para operála A indústria de infraestrutura de transporte também é uma importante onte de geração de emprego para os profissionais que aborda todos os aspectos do desenvolvimento da inraestrutura Os profissionais que trabalham nessa área são contratados por agências governamentais empresas de consultoria de construção autoridades de transporte e empresas privadas Os profissionais que trabalham na solução de problemas de transporte são engenheiros advogados economistas cientistas sociais urbanistas e ambientalistas Entre suas atribuições estão a elaboração da legislação acilitação para a aquisição do direito de passagem monitoração dos eeitos do transporte sobre a economia preparação das declarações de impacto ambiental desenvolvimen to de estratégias de marketing e desenvolvimento dos planos de uso do solo e previsões de demanda Engenharia de transporte é a área responsável pelo planejamento concepção construção operação e ma nutenção das suas inraestruturas O campo abrange rodovias aeroportos pistas de pousodecolagem de aero portos estações erroviárias e vias érreas pontes e vias fluviais dispositivos de drenagem portos e sistemas Visão geral do transporte Capítulo 1 Capítulo 1 7 de transporte erroviário ou rodoviário Existem oportunidades de emprego nessas áreas em agências de transporte ederais no governo estadual autarquias especiais de transporte empresas de consultoria com panhias erroviárias e aéreas indústria privada e associações profissionais Embora esse setor esteja asso ciado à engenharia civil os profissionais do transporte muitas vezes têm ormação acadêmica em outras disciplinas de engenharia como mecânica elétrica aeroespacial e de tecnologia da inormação Além de uma compreensão dos princípios básicos de transporte o engenheiro de transporte deve possuir amplos conhecimentos sobre os undamentos de engenharia ciência estatísticas comunicação oral e escrita com putadores economia história e ciências sociais Normalmente o engenheiro de transporte moderno obtém um grau de bacharel em engenharia e mestrado ou doutorado em uma especialidade de transporte como descrito nas seções seguintes O planejamento de transporte envolve planos e programas de desenvolvimento que melhoram as condições atuais de viagem Os planejadores azem perguntas como Um aeroporto existente deve ser expandido ou um novo deve ser construído Uma via expressa deve ter sua largura aumentada Uma errovia deve ser constru ída O processo envolve a definição do problema estabelecendo metas e objetivos coleta de dados de viagens e instalações previsão de demanda de tráego e a avaliação das opções disponíveis O planejador também deve avaliar os impactos ambientais o eeito do projeto sobre o uso do solo e os beneícios do projeto em relação ao custo A viabilidade ísica e as ontes de financiamento também são consideradas O produto final é uma comparação das dierentes alternativas com base em objetivos e critérios estabelecidos e uma análise de como cada opção cumprirá as metas e os objetivos desejados Um plano é então recomendado para apreciação por parte dos tomadores de decisão e do público O projeto de transporte envolve a especificação dos recursos que compõem as instalações para que ele un cione de orma eficiente e de acordo com critérios adequados e modelos teóricos O projeto final oerece um conjunto de desenhos para uso do proprietário e do contratante que estabelece as especificações detalhadas para seu desenvolvimento O processo do projeto envolve a seleção das dimensões para as características geo métricas de alinhamento e de nível bem como os elementos estruturais de pontes e da pavimentação No caso de rodovias ou pistas de pousodecolagem de aeroportos a espessura do pavimento deve ser determinada Se as estruturas das pontes ou de drenagem orem necessárias por exemplo em um cruzamento erroviário ou na adaptação da altura livre do túnel para acomodar dois contêineres empilhados um projeto estrutural deve ser realizado A provisão para dispositivos de drenagem incluindo canaletas bueiros e dispositivos subterrâ neos está incluída no projeto Os dispositivos de controle de tráego também são especificados por exemplo em cruzamentos erroviários e nos terminais marítimos Os centros de controle de tráego para os sistemas de transportes aéreos erroviários ou rodoviários exigirão instalações de monitoramento e modificação dos padrões de tráego conorme as condições exigirem Os engenheiros de projeto devem ser proficientes em assuntos como mecânica dos solos e undações hidráulica topografia pavimentação e projeto geométrico O processo de projeto resulta em um conjunto de planos detalhados que pode ser usado para estimar o custo da instalação e realização da construção A construção do sistema de transporte envolve todos os aspectos do processo de construção Normalmente uma empreiteira de obras é escolhida por sua experiência disponibilidade de trabalhadores qualificados e uma proposta de preço competitiva Algumas empreiteiras especializamse em um aspecto específico de transporte como rodovias aeroportos portos marítimos ou errovias Para um projeto muito grande em geral várias empreiteiras se organizam em um consórcio e subdividem o trabalho em segmentos Essas empresas também se especializam como subcontratadas para tareas tais como instalações elétricas undações estaqueamen tos pontes perurações de túneis estruturas instalações hidráulicas e terraplenagem O papel do engenheiro de transporte na construção é representar o contratante para assegurar que o projeto está sendo construído de acor do com as especificações aprovar os pagamentos parciais inspecionar o trabalho em andamento e repr esentar o contratante em negociações para mudanças no trabalho ou em disputas que possam surgir Esse profissional Engenharia de infraestrutura de transportes 8 também pode ser empregado pela contratada e nessa qualidade responsabilizase pela estimativa dos custos gestão do trabalho do dia a dia tratando com as empresas subcontratadas e representando a empresa nas ne gociações com o órgão ou empresa contratante As operações e o gerenciamento do transporte envolvem o controle dos veículos em tempo real para garantir que eles estejam viajando em rotas que são seguras em relação às intererências de outros veículos ou pedestres Enquanto cada modalidade de transporte tem procedimentos únicos de controle de tráego é de responsabili dade do engenheiro de transporte idealizar sistemas e procedimentos que garantam tanto a segurança como a capacidade Em rodovias cada motorista está no controle de seu veículo e assim o sistema de controle de tráego consiste em sinais marcas e sinalizações que se destinam a advertilos e direcionálos O engenheiro de trans porte aplica a mais recente tecnologia para monitorar o tráego ornecer inormações aos motoristas e prestar assistência no caso de acidentes O controle de tráego aéreo é um processo individual com um controlador mo nitorando a localização de cada aeronave e dando orientações sobre a altitude de cruzeiro velocidade decolagem e aterrissagem Os sistemas erroviários são controlados em um centro de tráego e por sinais da via érrea que automaticamente atribuem o direito de passagem e ajustam a velocidade O maquinista pode operar sob controle visual ou por rádio Em cada caso o engenheiro de transporte é responsável pelo desenvolvimento de um sistema de controle que seja consistente com o ornecimento do mais alto nível de segurança e serviço A manutenção da infraestrutura do transporte envolve o processo de assegurar que o sistema de transporte do país permaneça em excelente condição Muitas vezes a manutenção é negligenciada como uma tática de redução de custos e o resultado pode ser catastrófico A manutenção não é politicamente atraente assim como novas construções porém os eeitos da manutenção protelada se não detectados podem resultar em tragé dia e por fim investigações públicas das causas e dos responsáveis pela negligência A manutenção envolve a substituição de rotina de peças a programação regular dos serviços o reparo das superícies desgastadas em pavimentos e outras ações necessárias para manter o veículo ou a instalação em condições de uncionamento Envolve ainda o gerenciamento de dados para as atividades de trabalho e o cronograma do projeto bem como a análise das atividades de manutenção para garantir que elas sejam realizadas de orma adequada e econô mica O engenheiro de transporte é responsável por selecionar estratégias de manutenção e horários prever seus ciclos gerenciar riscos tratar da responsabilidade civil avaliar os custos econômicos dos programas de manutenção testar novos produtos e azer a escala do pessoal de manutenção e dos equipamentos História do transporte História do transporte Por milhares de anos antes do século XIX o meio pelo qual as pessoas viajavam não se alterava Por terra a via gem era a pé ou em veículos de tração animal Por mar os barcos eram movidos pelo vento ou por homens A viagem era lenta cara e perigosa Como resultado as nações mantiveramse relativamente isoladas e muitas so ciedades cresceram prosperaram e decaíram sem o conhecimento de pessoas que viviam em outros lugares Em 1790 ano do primeiro censo ederal 4 milhões de pessoas viviam nos Estados Unidos O raco serviço de trans porte manteve as comunidades isoladas Por exemplo em 1776 passouse quase um mês para que os cidadãos de Charleston Carolina do Sul soubessem que a Declaração de Independência ora ratificada em Filadélfia a uma distância de menos de 1200 km No alvorecer do século XIX novas tecnologias que tiveram uma prounda influência sobre o transporte oram sendo introduzidas Em 1769 James Watt um engenheiro escocês patenteou um projeto revolucioná rio de motor a vapor e em 1807 Robert Fulton engenheiro civil demonstrou a viabilidade comercial da viagem de barco a vapor Desde então livros oram escritos em comemoração à história de cada uma das modalidades de transporte que se seguiram a Watt e Fulton descrevendo os pioneiros inventores e empreendedores com visão e coragem para desenvolver uma nova tecnologia e assim mudar a sociedade Visão geral do transporte Capítulo 1 Capítulo 1 9 Entre os principais marcos da história do transporte estão a construção de rodovias pedagiadas para aco modar viagens a pé e a cavalo a construção de navios a vapor e canais nos rios e hidrovias a expansão do oeste possibilitada pela construção de errovias o desenvolvimento do transporte de massa nas cidades a invenção do avião e o sistema de transporte aéreo resultante dos aviões a jato aeroportos e navegação aérea a introdução do automóvel e a construção de rodovias a evolução do transporte intermodal considerando as modalidades como um sistema integrado e a aplicação da tecnologia da inormação No século XIX as primeiras estradas eram primitivas e não pavimentadas A viagem era a cavalo ou em veículos de tração animal Em 1808 o secretário do esouro americano Albert Gallatin que serviu à presi dência de Tomas Jefferson elaborou um relatório ao Congresso sobre a necessidade nacional de instalações de transporte O relatório desenvolveu um plano de transporte nacional envolvendo estradas e canais Apesar de o plano não ter sido adotado oficialmente houve muita pressão para que o governo ederal investisse em transportes O relatório de Gallatin impulsionou a construção da primeira rodovia nacional também conheci da como Cumberland Road que ligou Cumberland Maryland a Vandalia Illinois Já em 1827 a manutenção da rodovia tornouse um problema porque a superície de pedra estava se desgastando e não havia undos disponíveis para sua conservação A construção de estradas não era uma alta prioridade no século XIX pois a maioria do tráego era realizada por embarcações e mais tarde por estradas de erro A construção de rodovias pedagiadas era requentemente financiada por undos privados e sua manutenção era realizada por cidadãos locais Melhorias no projeto de veículos tais como o carroção Conestoga construído pela primeira vez em meados dos anos 1700 transpor tavam a maior parte das mercadorias e pessoas no sentido oeste pelos Alleghenies2 até aproximadamente 1850 Figura 14 Esses carroções cobertos tracionados por parelhas de quatro a seis cavalos eram chamados de camels of the prairies camelos das pradarias Eles oram projetados com rodas removíveis de aro largo para evitar o atolamento na lama e tinham undo curvado para estabilizar a carga contra deslocamentos 2 Montes Allegheny parte da cordilheira dos Apalaches no norte dos Estados Unidos Figura 14 Figura 14 Carroção Conestoga de tração animal cavalos 1910 Engenharia de infraestrutura de transportes 10 Figura 15 Figura 15 Clermont barco a vapor de Fulton 1807 O transporte por hidrovia transporte por hidrovia desenvolveuse com a introdução do transporte em barco a vapor nos Estados Unidos após a viagem bemsucedida do North River Steamboat também chamadoClermont Figura 15 Pela primeira vez na história os passageiros viajaram sobre o rio Hudson da cidade de Nova York até Albany em um barco não movido a velas Nos anos subsequentes o transporte em barcos a vapor prosperou nos principais rios e lagos e prestou serviços de transporte de passageiros para as cidades localizadas em Long Island Sound às margens do rio Mississippi seus afluentes outros rios no Oeste e nos Grandes Lagos Para ampliar o sistema fluvial canais oram construídos com o objetivo de ligar os rios e os lagos e desbravar o Oeste O transporte fluvial teve um papel undamental na localização das cidades Assentamentos eram mais propensos a ocorrer em locais com acesso a portos rios lagos e córregos Ainda hoje a maioria das grandes cidades nos Estados Unidos e no mundo está localizada próxima a hidrovias ou a grandes lagos Os canais canais eram uma modalidade dominante durante o período de 18001840 quando cerca de 6400 km deles oram construídos para ligar várias hidrovias na região nordeste dos Estados Unidos O sistema de hi drovias e canais atendeu tanto às necessidades do transporte de carga como à de passageiros e proporcionou transporte a baixo custo entre muitos locais antes inacessíveis Um dos projetos mais proeminentes o Canal de Erie oi concluído em 1825 e ligou Albany em Nova York ao Lago Erie em Buffalo Figura 16 Esse projeto de 581 km gerou uma nova indústria da construção bem como a profissão de engenheiro civil As técnicas de senvolvidas na construção desse projeto oram seguidas em todo o mundo em outros projetos principalmente o do Canal de Suez concluído em 1869 e o Canal do Panamá iniciado pelos ranceses em 1882 e concluído pelos norteamericanos em 1914 Os canais oram utilizados para encurtar as distâncias das viagens de rotas sinuosas por rios ou por carroça No entanto os tempos de viagem em canais eram limitados pela velocidade das mulas que rebocavam os barcos ou pelos atrasos nas eclusas Não era incomum a ormação de longas filas ou as lutas entre as tripulações dos barcos para definir qual direção tinha prioridade para passar O transporte ferroviário transporte ferroviário lentamente emergiu como nova modalidade durante o mesmo período em que os canais estavam sendo construídos O uso de trilhos como superície de rolamento diminuía as orças de atrito Visão geral do transporte Capítulo 1 Capítulo 1 11 e permitia que os cavalos puxassem cargas mais pesadas do que havia sido possível no passado Os bondes de tração a cavalo oram introduzidos nas cidades em 1832 e a errovia de Baltimore e Ohio BO inaugurou o serviço em 1830 A introdução de motores a vapor na Inglaterra abriu uma nova era de transporte e a lo comotiva substituiu os cavalos como onte de orça de tração Figura 17 Os norteamericanos demoraram a aceitar essa nova tecnologia pois estavam empenhados nos rios e nos canais e a nação tinha uma onte de energia barata com a água As errovias oram introduzidas gradualmente primeiro pela Companhia Ferroviá ria e de Canais da Carolina do Sul no final dos anos 1820 com uma locomotiva a vapor chamada Best Friend of Charleston A errovia de BO começou as atividades com o vapor quando adquiriu a om Tumb3 Em uma corrida contra um cavalo e uma carruagem em 1830 a om Tumb perdeu porque uma correia de transmissão se partiu transormando essa história em um mito do transporte até hoje Em 1850 as errovias tinham provado que poderiam ornecer um serviço superior com relação a tempo custo e confiabilidade quando comparadas aos rios canais ou rodovias pedagiadas Consequentemente os undos para construir estradas para carruagens de tração a cavalos ou canais não estavam mais disponíveis e a nação se mobilizou em um esorço maciço para a construção de vias pontes e estações Em 1840 havia 6400 km de errovias nos Estados Unidos enquanto somente no ano de 1887 21000 km oram concluídos Figura 18 O projeto mais grandioso oi a construção da errovia transcontinental concluída em 1869 com a cavilha de ouro sendo batida em Promontory Point estado de Utah No início do século XX as errovias tornaramse a modalidade de transporte dominante tanto para passageiros como para carga com uma vasta rede de linhas erroviárias que atingiu seu pico de 416000 km em 1915 Os Estados Unidos transormaramse por causa das errovias que abriram o Oeste para a colonização No vas erramentas de gestão oram desenvolvidas pelas companhias erroviárias e adotadas por outras indústrias Em 1883 as companhias erroviárias estabeleceram o sistema de uso horário que vigora até hoje No final 3 om Tumb a primeira locomotiva a vapor projetada e abricada por Peter Cooper em 1830 NR Figura 16 Figura 16 Canal de Erie 1825 Engenharia de infraestrutura de transportes 12 do século XIX as errovias tinham controle do monopólio do comércio de carga interestadual e usavam esse poder para levar a eeito cobranças abusivas aos clientes principalmente aos azendeiros que se rebelaram e fizeram lobby no Congresso para obter ajuda Como resultado o governo ederal por meio da criação da Co missão de Comércio Interestadual ICC em 1887 começou a regular as errovias Hoje esses poderes já não existem mais e a importância das errovias diminuiu não tendo mais o monopólio sobre os expedidores de carga Assim a lei ederal Staggers Act de 1980 desregulamentou as errovias e outras modalidades de trans porte Em 1996 muitas das unções da ICC oram interrompidas A introdução da conteinerização ocorreu em 1956 quando Malcolm McLean modificou um naviotanque para permitir o transporte de 58 contêineres Essa inovação motivou o setor erroviário a se tornar uma das principais modalidades de movimentação de carga Com o crescimento do tráego deste tipo de carga e a cons trução de portos para grandes contêineres como o de Long Beach em Los Angeles Caliórnia as errovias tornaramse um elo vital para o transporte de carga internacional As errovias transportavam as mercadorias entre os portos marítimos e os destinos em terra ou serviam como uma ponte em terra para ligar as costas leste e oeste O setor expandiu suas atividades de pesquisa e desenvolvimento nas áreas de manutenção operações e segurança Neste século os projetos de trens de passageiros de alta velocidade estão sendo desenvolvidos para atender a pares de cidades com alto tráego de viagens a fim de aliviar o congestionamento aéreo em rotas com menos de 800 km apesar de o transporte erroviário de passageiros não ser mais uma modalidade dominante como era no início do século XX O transporte público urbano transporte público urbano tem uma unção dierente em comparação com as modalidades interurbanas Este tipo de transporte é parte integrante da inraestrutura urbana que impacta o uso do solo e a qualidade de vida A expansão dos limites da cidade só pode ocorrer com o aumento da velocidade de deslocamento Além das características da viagem como custo tempo e conveniência as modalidades de transporte urbano que são silenciosas e não poluentes são as preeridas Assim é ácil entender por que os bondes de tração animal oram Figura 17 Figura 17 Trem movido a vapor 1915 Visão geral do transporte Capítulo 1 Capítulo 1 13 substituídos por bondes puxados por cabos na década de 1870 e mais tarde por bondes elétricos que oram introduzidos na década de 1880 Além de maior velocidade e menor custo a redução da poluição animal nas ruas da cidade com seu odor e potencial para causar doenças e morte oi considerada um grande avanço para a melhoria da qualidade de vida A introdução do bonde elétrico oi um avanço revolucionário no transporte urbano que influenciou o de senvolvimento urbano no século XX Frank Sprague que trabalhou com Tomas Edison em seu laboratório em Menlo Park no estado de Nova Jersey recebeu os créditos da criação dessa nova modalidade de transporte Figura 19 Em 1884 ele undou a Sprague Electric Railway and Motor Company e em 1888 eletrificou uma linha de tração animal de 19 km em Richmond no estado da Virgínia Sprague não inventou o bonde elétrico para ruas mas oi o primeiro a montar com êxito os elementos necessários para o uncionamento do sistema que abrange a rede aérea para coletar a energia elétrica um sistema de controle apereiçoado para acilitar a operação do bonde e um sistema de suspensão livre de vibrações para os motores O bonde provou ser popular tendo atingido um pico de 172 bilhões de passageiros por ano em 1926 Várias cidades construíram linhas de bonde e em 1916 havia 72000 km em operação As cidades desenvolveram um padrão de uso do solo em ormato radial em que as linhas se espalhavam a partir do centro da cidade e ligavam as comunidades residenciais e os parques de diversão localizados ao longo e no final das linhas Figura 18 Figura 18 Trabalhadores instalando novas vias ferroviárias 1881 Engenharia de infraestrutura de transportes 14 O ônibus gradualmente substituiu os bondes tendo em vista que o número de passageiros de bondes decli nou acentuadamente na década de 1920 Em 1922 os ônibus transportavam apenas cerca de 400 milhões de passageiros por ano em comparação com os 135 milhões anuais do bonde mas em 1929 aumentou drastica mente para 26 bilhões de passageiros por ano O setor de bondes esorçouse para reverter a tendência de que da por meio do desenvolvimento de um novo veículo mais avançado chamado bonde do Presidents Conference Committee PCC Comitê de Conerência do Presidente Mesmo assim o declínio oi contínuo e muitos abandonaram este serviço A primeira cidade a azêlo oi San Antonio no estado do exas em 1933 Após a Segunda Guerra Mundial as grandes cidades como Nova York Detroit Kansas City e Chicago aderiram às linhas de ônibus Ironicamente hoje muitas dessas cidades e outras como Portland San Jose e San Diego implementaram novas linhas de bonde que agora são chamadas de light rail veículo leve sobre trilhos A passagem rápida do bonde para o ônibus criou uma polêmica chamada conspiração do transporte Críticos alegaram que a General Motors a abricante de ônibus dominante na década de 1930 adquiriu as empresas de bondes e em seguida os substituiu por ônibus Essas acusações podem ter algum undamento mas na realidade os ônibus eram mais econômicos e flexíveis do que os bondes Os motoristas viam os bondes como um entrave para uma condução rápida e segura Além disso evidências apontavam claramente que o desenvolvimento do automóvel continuaria a crescer e o resultado inevitável disso seria o declínio da utilização dos bondes Figura 19 Figura 19 Subida em um bonde para troca de roldana 1939 No final do século XIX os sistemas de transporte público por trilhos oram construídos em elevados ou túneis Grandes áreas urbanas precisavam de maior capacidade e velocidade do que eram ornecidas pelas linhas de bonde ou de ônibus A primeira linha de metrô oi inaugurada em Londres em 1863 No início do século XX as linhas de metrô começaram a ser construídas nas grandes cidades dos Estados Unidos como Nova York Chicago Filadélfia Cleveland e Boston Após um período de cerca de 50 anos sem que nenhum novo sistema de metrô osse construído ocorreu um interesse renovado pelo transporte urbano sobre trilhos Durante as décadas de 1970 e 1980 os sistemas de metrô oram novamente construídos em cidades como São Visão geral do transporte Capítulo 1 Capítulo 1 15 Francisco Washington DC Baltimore e Atlanta e a construção das linhas de veículo leve sobre trilhos ocor reu em várias cidades nos Estados Unidos Considerase que o início do transporte aéreo transporte aéreo se deu a partir do voo histórico dos irmãos Wright em 17 de dezembro de 1903 quando Wilbur e Orville dois abricantes de bicicletas de Dayton estado de Ohio demons traram que uma máquina automotora mais pesada do que o ar poderia voar O percurso de 37 m sobre as areias de Kitty Hawk no estado da Carolina do Norte deu a largada para uma nova modalidade de transporte que mudaria completamente a orma como as pessoas viajavam Apenas 24 anos depois em 1927 um jovem piloto Charles Lindbergh ascinaria a nação com seu voo solo de Nova York a Paris em 335 horas percorrendo uma distância de mais de 5760 km Um cruzeiro sem parada entre óquio e a Costa Oeste uma distância de 7813 km oi realizado com êxito em 1933 Esses acontecimentos marcaram o início de uma nova era no transporte aéreo reconhecido pela sua im portância militar e como um meio de transporte de passageiros domésticos e internacionais Antes da Primeira Guerra Mundial 19141918 o transporte aéreo estava em uma ase pioneira com os pilotos viajando por áreas rurais apresentando espetáculos e demonstrando o novo pássaro de erro enquanto a concepção e o desenvolvimento das aeronaves principalmente na Europa estavam azendo grandes progressos Na Primeira Guerra Mundial os aviões oram utilizados tanto para combate quanto para reconhecimento e no período pósguerra demonstraram ser úteis na prestação de serviços aéreos como a entrega de correspondências e o transporte de passageiros A indústria aeronáutica recebeu ajuda do governo ederal na década de 1920 por meio de contratos para transportar correio aéreo Novas companhias aéreas oram ormadas como a Pan American World Airways Pan Am em 1927 e a rans World Airways WA em 1930 que passaram a oe recer serviços para o transporte de passageiros internacionais e intercontinentais Durante a Segunda Guerra Mundial 19391945 o poder aéreo oi amplamente utilizado e se tornou a arma estratégica principal para a Alemanha o Japão e os Estados Unidos Em 1940 o avião a hélice atingiu seu pico de desempenho e embora esses aviões a hélice ainda estivessem em uso em 1950 o desenvolvimento do primeiro motor a jato por um projetista britânico Frank Whittle em 1938 inaugurou uma nova era no transporte aéreo A Boeing Aircraf Company entregou o primeiro jato comercial abricado nos Estados Unidos à Pan Am em 1958 e a velocidade da viagem aérea aumentou de 576 para 912 kmh O primeiro voo a jato de Nova York a Miami levou menos de três horas e os tempos de via gem de costa a costa oram reduzidos para menos de seis horas Essa melhoria surpreendente nos serviços de transporte teve um proundo impacto nas viagens internacionais Os passageiros começaram a mudar para o novo Boeing 747 apresentado em 1970 o que acelerou o declínio do transporte intermunicipal de passageiros por trem Os serviços de carga por via aérea não se tornaram um grande concorrente para o transporte marí timo e erroviário representando uma pequena ração do total de toneladamilha transportada No entanto em termos de porcentagem de dólarkm a carga aérea é significativa já que as mercadorias transportadas são bens de alto valor agregado Empresas como a Federal Express e a United Parcel Service UPS que entregam pacotes em até de um dia para vários destinos em todo o mundo são exemplos da importância do transporte aéreo na movimentação de cargas O transporte rodoviário transporte rodoviário a invenção do automóvel e o desenvolvimento de técnicas de produção em série criaram uma revolução nos transportes nos Estados Unidos durante o século XX e um desafio para que se ex plorassem tecnologias inteligentes para o século XXI Em 1895 apenas quatro automóveis oram produzidos e essa nova invenção era vista como um brinquedo para a classe muito rica Figura 110 Em 1903 Henry Ford undou a Ford Motor Company e apereiçoou um processo para produzir automóveis em série que poderiam ser comprados a um preço que a maioria dos norteamericanos poderia pagar Em 1901 havia apenas 8 mil automóveis registrados nos Estados Unidos mas em 1910 esse número tinha aumentado para 450 mil Em 1920 mais pessoas viajavam de automóvel particular do que de trem e em 1930 23 milhões de automóveis de passageiros e 3 milhões de caminhões oram registrados Engenharia de infraestrutura de transportes 16 No início do século XX as rodovias não oram capazes de atender ao crescimento explosivo de viagens de veículos automotores As estradas estavam em condições tão ruins no começo do século XX que durante mui tos anos a League of American Wheelmen uma ederação de ciclistas ormada em 1894 pressionou o Congres so e os estados por melhores estradas Até mesmo o setor erroviário promoveu a construção de estradas com seus trens Good Roads Boas Estradas percorrendo todo o país para demonstrar as vantagens das estradas com superícies sólidas Os executivos do setor erroviário acreditavam que as estradas deveriam ser construí das para que os produtos agrícolas pudessem ser transportados mais acilmente para as estações erroviárias Em 1893 o governo ederal instituiu o US Office of Road Inquiry com um orçamento aprovado de dez mil dólares no âmbito do Departamento da Agricultura para investigar e divulgar inormações sobre as rodovias Em 1916 a primeira lei ederal de auxílio às estradas oi aprovada proporcionando apoio ederal para as rodo vias concedendo aos estados a competência para iniciar projetos e administrar a construção de rodovias por meio de seus Departamentos de Estradas de Rodagem Assim começou uma parceria de longo prazo entre os estados e o governo ederal para organizar projetar e construir o sistema nacional de estradas de rodagem Em 1956 o Congresso autorizou a construção de um sistema de estradas interestadual e de deesa de 67200 km A ideia de uma rede de estradas de acesso limitado tinha sido desenvolvida antes da Segunda Guerra Mundial e os estudos realizados durante a administração do presidente Franklin D Roosevelt 19321945 concluíram que essas estradas não deveriam ser financiadas por pedágios Era previsto que o novo sistema rodoviário ligaria as principais cidades do Oceano Atlântico ao Oceano Pacífico e entre o México e o Canadá A Rodovia Interestadual oi divulgada como sendo a solução para o congestionamento das estradas uma vez que seria possível os deensores argumentaram dirigir de Nova York para a Caliórnia sem nunca parar em Figura 110 Figura 110 Limusine Packard 1912 Visão geral do transporte Capítulo 1 Capítulo 1 17 um semáoro Esperavase também que esse sistema atendesse às necessidades de deesa O coronel Dwight Eisenhower que havia terminado uma turnê nas rodovias nacionais antes da Segunda Guerra Mundial acre ditava no valor militar de um sistema nacional de estradas de alta qualidade O presidente Eisenhower assinou a legislação que aprovava a implementação do Sistema Interestadual em 29 de junho de 1956 desencadeando um programa maciço de construção que terminou em meados de 1990 O Sistema de Estradas Interestadual causou proundo impacto sobre o transporte de passageiros e de carga no século XX O transporte de passageiros por ônibus substituiu o erroviário em quase todas as cidades ex ceto as maiores e os caminhões que transportavam menos que 1 da tonelagemquilômetro em 1920 agora transportam quase 25 e detêm 75 das receitas de frete Resumo Resumo A explosão de invenção inovação e construção que ocorreu durante os últimos 200 anos criou um sistema de transportes altamente desenvolvido nos Estados Unidos Hoje existe um complexo conjunto de modalidades de transporte instalações e opções de serviços que ornecem às transportadoras e ao público viajante uma ampla gama de opções para o transporte de mercadorias e passageiros Cada modalidade oerece um conjunto exclusivo de características de serviço em termos de tempo de viagem requência conorto confiabilidade conveniência e segurança O termo nível de serviço é usado para definir a percepção desses atributos pelo usuá rio O viajante ou a transportadora compara o nível relativo de serviço oerecido por cada modalidade com o custo da viagem e az trocas entre os atributos na escolha de uma Além disso a transportadora ou o viajante podem escolher uma empresa de transporte público ou usar recursos próprios Por exemplo um abricante pode optar por contratar uma empresa para transportar mercadorias ou usar seus próprios caminhões Da mesma orma um proprietário de imóvel pode optar por contratar uma empresa de mudança para ajudar na realocação ou alugar um caminhão e convocar os amigos e a amília para azer o trabalho O automóvel particular representa uma opção de escolha para o viajante habitual ou viajante de érias que pode dirigir ou viajar de ônibus trem ou avião Cada uma dessas decisões é complexa e envolve atores importantes do nível de serviço que refletem as preerências pessoais Problemas Problemas 11 11 Qual é o propósito de um sistema de transporte em uma região ou nação 12 12 Se lhe pedissem para definirtransporte o que você diria Dê três exemplos para ilustrar sua definição 13 13 Como a qualidade ou o nível de serviço de um sistema de transporte aeta a vantagem competitiva de uma área geográfica em detrimento de outra como uma cidade estado ou nação Até que ponto um bom sistema de transporte é suficiente para garantir que o potencial econômico de uma região será maximizado 14 14 Qual é a característica das nações que possuem bons sistemas de transporte nacional e internacional Cite três nações com bons sistemas de transporte Engenharia de infraestrutura de transportes 18 15 15 Além de proporcionar beneícios econômicos para a sociedade liste cinco exemplos de outras vantagens oerecidas pela disponibilidade de um bom sistema de transporte 16 16 Explique a afirmação de que meios de transporte modernos são necessários mas não suficientes para garantir que uma região ou país prospere 17 17 Embora seja verdade que um bom sistema de transporte oereça enormes beneícios para a sociedade há um preço a ser pago Quais são os custos diretos e indiretos do transporte 18 18 Liste três grandes projetos de transporte dos Estados Unidos que oram concluídos nos últim os 150 anos 19 19 Cada modalidade de transporte passou pela experiência de um grande desastre que vitimou muitas vidas e bens Use os recursos da internet para ornecer um exemplo de desastres aéreo marítimo erroviário e rodoviário 110 110 Liste seis impactos ambientais do transporte 111 111 Forneça cinco exemplos para convencer alguém da importância do transporte na sociedade na política e na vida cotidiana 112 112 O transporte aeta os padrões de uso do solo Respalde sua resposta com exemplos da influência da cami nhadatração animal transporte erroviário marítimo rodoviário e aéreo 113 113 Os avanços na tecnologia e serviços de transporte podem ser mensurados pela redução do tempo de via gem entre as cidades Considere uma viagem de 450 km entre duas cidades Compare o tempo de viagem por diligência hidrovia errovia e de automóvel endo em vista que esses dados são ornecidos no texto aça uma análise semelhante para uma viagem de 750 km entre duas cidades no seu estado 114 114 Defina as quatro áreas profissionais no setor de transportes nas quais existem oportunidades de emprego logística empresarial projeto e abricação de veículos setor de serviços e engenharia de inraestrutura 115 115 Defina aengenharia de infraestrutura de transporte Descreva os cinco elementos desse campo profissional 116 116 Descreva a contribuição que cada um dos indivíduos a seguir oereceu para a melhoria do transporte nos Estados Unidos Dwight Eisenhower Henry Ford Robert Fulton Albert Gallatin Charles Lindbergh Frank Sprague Harley Staggers James Watt Frank Whittle e Wilbur e Orville Wright 117 117 Quais oram as modalidades de transporte dominantes nos séculos XIX e XX Em sua opinião qual será a do século XXI 118 118 Quando a conteinerização oi introduzida Como esse desenvolvimento alterou o transporte de carga em todo o mundo 119 119 Em quais cidades norteamericanas você pode andar pelo sistema de metrô Quais desses sistemas oram construídos na segunda metade do século XX 120 120 O que se entende pornível de serviço e como este conceito influencia a probabilidade de novas modalida des de transporte serem desenvolvidas no uturo Visão geral do transporte Capítulo 1 Capítulo 1 19 Referências Referências CAVENDISH Marshall Te encyclopedia of transport sd ISBN 0 85685 1760 COYLE J J Bardi E J Novack R A ransportation 6 ed Mason OH TompsonSouthwestern 2006 DAVIDSON J F Sweeney M S On the move transportation and the american story sl National Geogra phic Society and Smithsonian Institution 2003 ENO RANSPORAION FOUNDAIONransportation in America 19 ed sl 2002 National transportation organizations sl 2005 LAMBER M Insley J Communications and transport Londres Orbis Publishing Limited 1986 ROGERS aylor G Te transportation revolution 18151860 Nova York Harper orchbooks Harper Row Publishers 1968 RANSPORAION RESEARCH BOARD ransportation history and RBs 75th anniversary ransporta tion Research Circular 461 ago 1996 RANSPORAION RESEARCH BOARD OF HE NAIONAL ACADEMIES Te interstate achievement getting there and beyond R News maiojun 2006 US DEPARMEN OF RANSPORAION Americas highways 17761976 Washington DC Federal Highway Administration 1976 Moving America new directions new opportunities Washington DC 1990 Função objetivo equação matemática que representa a medida de desempenho por exemplo o lucro ou o custo que será maximizada ou minimizada E uma função das variáveis de decisão e a solução do programa matemático procura os valores ótimos para as variáveis de decisão que maximizaram ou minimizaram a função objetivo Restrições restrições impostas sobre os valores que podem ser atribuídos às variáveis de decisão Elas são normalmente expressas na forma de desigualdades ou equações um exemplo x1 x2 10 Um modelo de otimização portanto pode ser referido como um processo para a escolha de valores das variáveis de decisão de modo que maximize ou minimize a função objetivo satisfazendo as restrições impostas ao problema 21 CAPÍTULO CAPÍTULO Modelos de sistemas Modelos de sistemas de transporte de transporte Este capítulo descreve os princípios undamentais e as características dos sistemas de transporte e de seus com ponentes e apresenta uma série de erramentas e modelos básicos de análise que podem ser utilizados para abordar os problemas relacionados aos sistemas de transporte que incluem 1 erramentas undamentais de análise de tráego 2 técnicas de regressão 3 princípios básicos da teoria das probabilidades 4 teoria de fi las e 5 erramentas de otimização A descrição de cada erramenta é acompanhada por exemplos que ilustram como ela é utilizada na resolução dos problemas de sistemas de transporte Sistemas e suas Sistemas e suas característic características as Um sistema é definido como um conjunto de componentes interrelacionados que desempenham várias un ções para alcançar um objetivo comum portanto é uma entidade que mantém sua existência e unções como um todo por meio da interação de suas partes O comportamento dos dierentes sistemas depende de como as partes estão relacionadas e não das partes em si Os sistemas têm diversas características básicas Primeiro para que um sistema uncione corretamente todos os seus componentes devem estar instalados e organizados de uma orma específica Posto isto os sistemas possuem propriedades acima e além dos componentes de que são constituídos Além disso quando um elemento do sistema é alterado pode haver eeitos colaterais Por exemplo melhorar o transporte público em uma determinada cidade pode ajudar a reduzir o número de ve ículos no sistema viário de seu entorno pois mais pessoas usarão o transporte público em vez do automóvel O alargamento de uma rua pode aliviar o congestionamento por um tempo mas a longo prazo pode resultar na atração de novos motoristas e no aumento do tráego por essa rua o que em alguns casos pode até piorar a situação Segundo os sistemas tendem a ter fins específicos dentro de um sistema mais amplo no qual estão inseridos e é isto que determina sua integridade para os sistemas de transporte o objetivo óbvio é transportar pessoas e mercadorias de orma eficiente e segura Terceiro os sistemas são dotados de feedback o que permite 22 Engenharia de infraestrutura de transportes 22 a transmissão e o retorno de inormações crucial para a operação dos sistemas e para sua reflexão Para os sistemas de transporte há uma relação de feedback entre sistemas de transporte e uso do solo O zoneamento urbano impulsiona a demanda de viagens que dependerá da distribuição espacial das dierentes atividades de uso do solo ou seja onde as pessoas vivem trabalham azem compras etc Por outro lado o sistema de transporte aeta o padrão de uso do solo pois a construção de novas estradas linhas de transporte e aeroportos muitas vezes atrai o desenvolvimento Componentes dos sistemas de transporte Componentes dos sistemas de transporte Um sistema de transporte consiste em três componentes 1 elementos ísicos 2 recursos humanos e 3 normas operacionais Elementos físicos Elementos físicos Os elementos ísicos abrangem 1 inraestrutura 2 veículos 3 equipamentos e 4 sistemas de controle comunicação e localização Infraestrutura reerese às partes fixas de um sistema de transporte ou seja partes que são estáticas não se movem que incluem as vias os terminais e as estações Asvias variam de acordo com o meio de transporte ou modalidade Por exemplo as rodovias são vias para automóveis e caminhões O transporte erroviário exige errovias e o aéreo utiliza corredores aéreos específicos chamados aerovias Osterminais são necessários para ônibus trens aviões caminhões e navios exercem as unções de expedição e armazenagem regulando a entra da e a saída de veículos e armazenando tanto veículos como carga Representam os pontos em que os usuários podem entrar ou sair do sistema e servem como pontos de transerência entre uma modalidade e outra As estações cumprem apenas uma parte das unções dos terminais são os principais pontos de entrada ou saída do sistema Exemplos são as estações de ônibus metrô e trem Um estacionamento ou um aeroporto regional também servem como estação Veículos são os elementos de um sistema de transporte que se movem ao longo da via Esta categoria abran ge automóveis ônibus locomotivas vagões navios e aviões A maioria dos veículos é automotor por exem plo automóveis locomotivas navios e aviões e alguns não possuem propulsão por exemplo vagões barcos e trailers Equipamentos são os componentes ísicos cuja principal unção é acilitar o processo de transporte Exem plos são veículos para remoção de neve de manutenção das errovias e as esteiras de bagagens nos aeroportos Controle envolve os elementos necessários para atribuir o direito de passagem Esta atribuição requer cen tros de controle de tráego aéreo semáoros e dispositivos de sinalização nas vias Sistemas de comunicação conectam os centros de controle de tráego aos equipamentos de sinalização nas vias como os painéis de mensagens semáoros veículos de transporte público controladores de tráego aéreo e pilotos Ossistemas de localização identificam veículos individuais em tempo real utilizando sistemas de posi cionamento global GPS1 para rastreálos por exemplo veículos de transporte público caminhões e veículos de emergência aumentando assim a eficiência de sua roteirização Recursos humanos Recursos humanos Recursos humanos essenciais para o uncionamento dos sistemas de transporte abrangem os motoristas de caminhões e ônibus engenheiros erroviários pilotos de avião trabalhadores da manutenção e construção gerentes de transporte e profissionais que utilizam seu conhecimento e inormação para propiciar o avanço da 1 Em inglês global positioning system Modelos de sistemas de transporte Capítulo 2 Capítulo 2 23 indústria do transporte Entre os gerentes de transporte encontramse planejadores estratégicos profissionais de gestão de marketing e de manutenção analistas de pesquisa operacional e de sistemas de inormação e os administradores Normas operacionais Normas operacionais As normas operacionais compreendem a programação de horários alocação da tripulação padrões de cone xão relação custonível dos serviços e planos de contingência A programação de horários define os horários de chegada e partida dos veículos nos distintos terminais e estações de transporte Além disso o estabelecimento desta programação adequada é importante para determi nar a qualidade do serviço de uma determinada modalidade de transporte A alocação da tripulação envolve atribuir operadores aos dierentes veículos por exemplo alocar motoristas aos dierentes veículos em uma rota de empresa de transporte público atribuir pilotos e comissários de bordo aos voos etc É uma tarea desafiadora uma vez que uma série de restrições precisa ser atendida para cada atribuição Isto inclui o número máximo de horas contínuas que uma pessoa pode trabalhar a necessidade de combinar os opera dores com o tipo de veículo que estão habilitados a operar e a necessidade de minimizar custos Padrões de conexão reeremse a como o serviço está organizado em relação ao sistema ou rede de trans porte Exemplo é o sistema do tipohubandspoke Figura 21 em que os passageiros e a carga partem de várias cidades para um ponto central onde as viagens são redistribuídas de acordo com o destino final Este sistema apresenta uma série de desafios operacionais como a necessidade de considerar o tempo de trans erência entre um veículo e outro o cumprimento rigoroso da programação dos horários assim como a sensi bilidade do sistema a perturbações externas como acidentes ou intempéries A relação custonível do serviço envolve o estabelecimento de normas operacionais para os sistemas de trans porte mas para azer isto existe a necessidade de considerar um equilíbrio entre o custo e o nível do serviço que será oerecido aos usuários do sistema Por exemplo para uma empresa de transporte público operar mais ônibus ao longo de um itinerário significaria um maior nível de serviço para os passageiros mas a um custo operacional mais elevado Para o departamento rodoviário estadual a construção de uma rodovia de oito aixas versus uma de quatro aixas se traduziria em um serviço de alto nível para os motoristas mas a um custo mais elevado para o departamento e a sociedade Para uma companhia aérea prestar serviço direto entre duas cida des em vez de azer conexão em um hub significaria um nível de serviço mais elevado para os viajantes mas a um custo alto especialmente se a demanda entre as duas cidades não or grande o suficiente para justificar o voo direto A relação entre custo e qualidade do serviço é um conceito undamental na operação dos sistemas de transporte Figura 21 Figura 21 Sistema do tipo hubandspoke Ponto central Origem 1 Origem 2 Origem 3 Origem 4 Destino 1 Destino 2 Destino 3 Engenharia de infraestrutura de transportes 24 Planos de contingência são aplicados quando algo errado ocorre com o sistema de transporte Por exemplo um plano de contingência para desvio de tráego deve existir quando uma rodovia principal estiver echada por causa de um acidente ou obras para a evacuação das zonas costeiras durante um uracão e para tratar dos picos de demanda do tráego como por exemplo durante eventos especiais A elaboração de um bom plano de contingência muitas vezes exige a alocação de recursos adicionais e este é outro exemplo da relação custo nível de serviços Ferramentas e técnicas para análise Ferramentas e técnicas para análise dos sistemas de transporte dos sistemas de transporte O restante deste capítulo é dedicado à introdução de cinco erramentas básicas e técnicas que são amplamente utilizadas na análise dos sistemas de transporte Estas são as erramentas de análise das operações de tráego análise de regressão probabilidade teoria de filas e otimização Ferramentas de análise das operações de tráfego Ferramentas de análise das operações de tráfego Esta seção descreve duas erramentas de operações de tráego diagramas de espaçotempo e gráficos cumula tivos Diagramas de espaçotempo são utilizados nos casos em que muitos veículos interagem enquanto com partilham uma via comum e os gráficos cumulativos tratam dos problemas que envolvem o fluxo de tráego por meio de uma ou mais restrições ao longo da via Figura 22 Figura 22 Diagrama de espaçotempo Diagramas de espaçotempo são uma erramenta de análise de tráego simples mas eficaz que rastreia a posição de um único veículo ao longo do tempo em uma via unidimensional Podem ser usados para rastrear a posição de um veículo em uma via expressa um avião em uma pista de pousodecolagem ou um ônibus em um itinerário A Figura 22 ilustra um exemplo desse diagrama o eixo vertical é a distância x ao longo de uma via e o eixo horizontal é o tempo t gasto para percorrer essa distância rajetória de um veículo é uma represen tação gráfica de sua posição x em unção do tempo t Matematicamente a trajetória pode ser representada por uma unção xt O diagrama de espaçotempo também pode ser usado para ornecer um resumo completo do movimento veicular em uma dimensão e ainda inormações sobre os padrões de aceleração eou desaceleração Como a Trajetória do veículo D i s t â n c i a x Tempo t x Modelos de sistemas de transporte Capítulo 2 Capítulo 2 25 velocidade em qualquer tempot é ornecida pela inclinação da trajetória do veículo ela pode ser expressa como u dxdt que é a primeira derivada da unção xt em relação ao tempo t Exemplo 21 Exemplo 21 Descrição do movimento de um veículo utilizando o diagrama de espaçotempo A Figura 23 é uma trajetória no espaçotempo para três veículos identificados como 1 2 e 3 Descreva o mo vimento de cada veículo Figura 23 Figura 23 Trajetória no espaçotempo para o Exemplo 21 Solução A Trajetória 1 retrata um veículo movendose a uma velocidade constante pois é representada por uma linha reta com inclinação constante Observe também que o veículo 1 está viajando em apenas uma direção A Trajetória 2 retrata o veículo 2 que viaja em velocidade constante até o ponto A percorrendo uma dis tância X A no tempo A No ponto A o veículo inverte a direção ainda viajando em velocidade constante porém mais lentamente do que quando estava indo no sentido contrário visto que a inclinação da trajetória da viagem de volta é menor que a da viagem de ida No tempo retorno o veículo está de volta ao ponto de partida A Trajetória 3 retrata o veículo 3 movendose à rente mas com a velocidade variando ao longo do tempo Para a primeira parte da viagem até o pontoB ele está em aceleração conorme indicado pelo aumento na inclina ção velocidade da trajetória ao longo do tempo Entre os pontosB e C a velocidade é constante Finalmente acima do pontoC o veículo desacelera até parar Aplicações dos diagramas de espaçotempo Os diagramas de espaçotempo são usados para analisar as situações em que os veículos interagem entre si enquanto se movem na mesma via Exemplos podem ser aviões com dierentes velocidades de planeio que compartilham a mesma pista de pousodecolagem respeitando as exigências mínimas de separação entre as aeronaves a programação de trens de carga e passageiros ao longo de uma única via e estimativa de distâncias de visibilidade seguras para ultrapassagens em rodovias de pista simples Na maioria dos casos a análise pode ser concluída sem um diagrama de espaçotempo No entanto como os exemplos a seguir demonstram a uti lização do diagrama ajuda a identificar e corrigir erros na ormulação do problema T A D i s t â n c i a x Tempo t T retorno Trajetória 1 Trajetória 3 Trajetória 2 A C B X A Engenharia de infraestrutura de transportes 26 Exemplo 22 Exemplo 22 Pátios de desvio para o transporte ferroviário de passageiros e de cargas na mesma via Um trem de passageiros e outro de carga compartilham uma mesma via A velocidade média do trem de carga é de 65 kmh e a do de passageiros é de 130 kmh A previsão de saída da mesma estação do trem de passageiros é de 30 minutos após a partida do trem de carga Determine 1 A localização do pátio de desvio onde o trem de carga aguardará para que o trem de passageiros possa prosseguir sem interrupções Como medida de precaução o intervalo de separação entre os dois trens no pátio de desvio deve ser de pelo menos 6 minutos 2 O tempo que leva para o trem de carga chegar ao pátio de desvio Solução Este problema é resolvido com o uso do diagrama de espaçotempo apresentado na Figura 24 Figura 24 Figura 24 Diagrama de espaçotempo para o Exemplo 22 Parte 1 A Figura 24 mostra as trajetórias dos trens de carga e de passageiros A inclinação de cada trajetória é igual à velocidade média de cada trem ou seja 65 kmh para o trem de carga e 130 kmh para o de passagei ros A figura também mostra que o trem de passageiros sai 30 minutos depois do de carga De acordo com os requisitos do problema o intervalo de tempo entre os dois trens no pátio de desvio deve ser de pelo menos 6 minutos Com relação à Figura 24 use X para se reerir à localização do desvio ao longo da via medida a partir do local de onde os trens partem Use também c e p para designar o momento em que os trens de carga e de passageiros chegam ao local do desvio respectivamente A dierença entre c e p é de 6 minutos Uma vez que as velocidades dos dois trens são ornecidas c e p podem ser expressas como segue c X h 65 30 minutos T r e m d e p a s s a g e i r o s D i s t â n c i a x Tempot T c T p X T r e m d e c a r g a Modelos de sistemas de transporte Capítulo 2 Capítulo 2 27 p 05 X h 130 A dierença entre c e p deve ser igual a 6 minutos ou seja 010 hora Portanto p c 010 05 X X 010 130 65 X 04 130 X 52 km O primeiro desvio deve estar localizado a 52 km da primeira estação Parte 2 O tempo para o trem de carga alcançar o desvio é c Portanto c X 65 5265 08 hora 480 minutos resposta Exemplo 23 Exemplo 23 Cálculo da velocidade média para uma viagem multimodal Um grupo de três amigos A B e C az uma longa viagem em uma bicicleta tandem para duas pessoas Como a bicicleta não pode acomodar a terceira pessoa os amigos se revezam na caminhada Quando estão na bicicleta a velocidade média é de 24 kmh e quando estão caminhando é de 6 kmh Para o cenário de viagem a seguir determine a velocidade média do grupo para iniciar a viagem dois amigos A e B vão de bicicleta e o terceiroC vai a pé depois de um tempo B desce da bicicleta e começa a andar enquanto A continua de bicicleta sozinho na direção inversa para pegar C quando A e C se encontram retornam e seguem adiante até alcançarB Quando o azem esta parte da viagem é concluída Solução Resolver este problema sem o auxílio de um diagrama de espaçotempo pode ser muito desafiador Assim comece desenvolvendo um diagrama de espaçotempo para representar a maneira como os três amigos com pletaram esta parte da viagem veja a Figura 25 Desenhe uma linha cuja inclinação corresponda a 24 kmh para representar a trajetória de A e B andando de bicicleta Ao mesmo tempoC está caminhando e é representado por uma trajetória cuja inclinação é igual a 6 kmh Suponhamos que A e B andam juntos durante o período de tempo X 1 Engenharia de infraestrutura de transportes 28 Figura 25 Figura 25 Diagrama de espaçotempo para o Exemplo 23 Depois de um tempo X 1 B desce da bicicleta e começa a caminhar como representado pela linha cuja inclinação corresponde a 6 kmh trajetória B caminha A então pedala sozinho na direção oposta a uma velocidade de 24 kmh conorme mostrado na figura enquantoC continua caminhando a 6 kmh A encontra C depois de um intervalo de tempo X 2 A distância medida a partir do ponto inicial da viagem até o ponto onde A e C se encontram é indicada porY 1 Depois que A e C se encontram eles pedalam juntos como representado pela trajetória cuja inclinação é de 24 kmh Finalmente A e C que estão pedalando juntos se encontram comB que está caminhando Isso ocorre em uma distânciaY 2 do ponto de partida veja a Figura 25 e após um período X 3 do momento em que o encontro dos amigos A e C ocorreu Nesse ponto essa parte da viagem é concluída A velocidade média do grupo é determinada graficamente pela inclinação de uma linha tracejada que co meça no cruzamento dos eixosx e y e termina no ponto X 1 X 2 X 3 Y 2 como mostrado na Figura 25 Essa inclinação é igual a Y 2 X 1 X 2 X 3 Alternativamente o problema pode ser solucionado analiticamente com a ajuda do diagrama de espaço tempo relacionando as variáveis desconhecidas de X 1 X 2 X 3 Y 1 e Y 2 uma à outra como segue Com relação à Figura 25 a distância Y 1 pode ser calculada de duas ormas dierentes usando a expressão D u t Y 1 6 X 1 X 2 1 Y 1 24 X 1 24 X 2 2 Igualando 1 a 2 resulta em X 2 060 X 1 Da mesma orma a distânciaY 2 pode ser calculada de ormas dierentes como segue Y 2 24 X 1 6 X 2 X 3 3 Y 2 6 X 1 X 2 24 X 3 4 Igualando 3 a 4 resulta em X 1 X 3 D i s t â n c i a x Tempot A e B a n d a m d e b i c i c l e t a B c a m i n h a C c a m i n h a A e C a n d a m d e b i c i c l e t a A a n d a d e b i c i c l e t a n a d i r e ç ã o o p o s t a Y 1 Y 2 X 1 X 2 X 3 Modelos de sistemas de transporte Capítulo 2 Capítulo 2 29 Também Y 2 24 X 1 6 X 2 X 3 24 X 1 6x 06 X 1 6 X 1 336 X 1 A velocidade média S Y 2 X 1 X 2 X 3 Substituindo os valores para X 2 e X 3 conorme determinado anteriormente resulta em S 336 X 1 X 1 06 X 1 X 1 1292 kmh Figura 26 Figura 26 Aproximação do gráfico acumulativo Grácos acumulativos Gráficos acumulativos representam o númeroacumulado de pessoas ou veículos que passam em um determina do local no tempot expresso comoN t A contagem cumulativa é geralmente composta de unidades discretas por exemplo automóveis ônibus pessoas PortantoN t assume a orma de uma unção degrau No entanto na prática da análise de tráego em muitas situações esta unção é aproximada assumindo a orma de uma unção contínua Ñ t principalmente quando um grande número de objetos em movimento está envolvido veja a Figura 26 Uma vez queN t é o número de veículos ou de pessoas durante um intervalo de tempo t 1 t 2 o número de observações que ocorrem entre os tempos t 1 e t 2 é N t 2 N t 1 A taxa de fluxo de tráego q durante um determinado intervalo t 1 t 2 é q N t 2 N t 1 21 t 2 t 1 Assim o fluxo de tráego ou volumeq é a inclinação da unção N t Os gráficos acumulativos são úteis para analisar as situações que envolvam o fluxo de tráego em uma ou mais restrições ao longo de uma via Exemplos são 1 Fluxo de tráego em um gargalo onde existe uma redução do número de aixas 2 Fluxo de tráego em uma área em obras quando uma ou mais aixas estão echadas 3 Fluxo de tráego no local de um acidente que está bloqueando uma ou mais aixas 4 Fluxo de tráego em um cruzamento sinalizado onde o semáoro restringe o fluxo de tráego durante determinados intervalos de tempo N Ñ t 6 5 4 3 2 1 T Engenharia de infraestrutura de transportes 30 Essas situações são analisadas usandose dois gráficos acumulativos um para um ponto a montante ou antes da restrição e outro para a jusante ou depois da restrição O gráfico acumulativo a montante representa o padrão de chegada dos veículos no local da restrição e é chamado de curva de chegadas At enquanto o gráfico a jusante representa o padrão da partida chamado de curva de partidasDt O procedimento é des crito no exemplo a seguir Exemplo 24 Exemplo 24 Desenvolvimento de um gráco acumulativo para representar o fechamento de uma faixa Uma via expressa de seis aixas três em cada sentido tem volume de tráego intenso pela manhã com cerca de 4800 veículosh o número máximo de veículos que a aixa pode acomodar em uma hora é 2000 Às 8h15 ocorre um acidente que bloqueia completamente uma das aixas Às 8h45 o local é desobstruído e a aixa blo queada aberta para o tráego Desenvolva um gráfico acumulativo para a situação descrita mostrando tanto a curva de chegada quanto a de partida Solução Comece traçando a curva de chegada Uma vez que os veículos atingem uma taxa constante de 4800 veículosh a curva se transorma em uma linha reta cuja inclinação representa essa taxa veja a Figura 27 Antes das 8h15 as três aixas estavam abertas e cada uma delas possuía uma capacidade igual a 2000 veículosh ou um total de 6000 veículosh nas três aixas Assim antes do acidente os veículos partiram na mesma taxa que chegaram pois 4800 é inerior a 6000 Dessa orma as curvas de chegada e partida são idênticas Figura 27 Figura 27 Curvas acumuladas de chegada e de partida para o Exemplo 24 Às 8h15 ocorreu um acidente que resultou no echamento de uma aixa e reduziu a capacidade para 4000 veículosh 2 aixas 2000 veículoshaixa Assim enquanto a aixa estiver bloqueada a capacidade disponível será inerior ao número de veículos que chegam 4000versus 4800 Como resultado os veículos se acumula rão ormando uma longa fila de espera para atravessar o gargalo Este enômeno é chamado formação de filas 4800 4000 3200 2400 1600 800 N T C E D A F G X B Y 800 815 830 845 900 AM Curva de chegada At Curva de partida D t 4 8 0 0 v e í c u l o s h 4 0 0 0 v e í c u l o s h 6 0 0 0 v e í c u l o s h 2000 veículos Modelos de sistemas de transporte Capítulo 2 Capítulo 2 31 O número de veículos na fila em um determinado momentot é mostrado na Figura 27 como a distância verti cal entre as curvas de chegada At e de partida Dt Isto ocorre porque a dierença entre o número de veículos que chegam e o número dos que partem é igual ao de veículos que aguardam na fila Às 8h45 a área do acidente é desobstruída e a capacidade total restabelecida Agora os veículos na fila começarão a partir à taxa anterior de 6000 veículosh Eles continuarão a sair do local do acidente à taxa de 6000 veículosh até que todos que estavam no congestionamento passem pelo local do acidente e a fila se dissipe Neste momento os veículos que chegam serão imediatamente atendidos e partirão na mesma taxa em que chegaram e as curvas de chegada e partida na Figura 27 mais uma vez se tornarão idênticas Exemplo 25 Exemplo 25 Utilizando grácos acumulativos para avaliar congestionamentos de tráfego Utilize o gráfico acumulativo desenvolvido no Exemplo 24 para determinar o seguinte 1 O número máximo de veículos na fila 2 O tempo máximo de espera de um veículo no local do acidente 3 O atraso total do veículo resultante do acidente Solução Parte 1 O comprimento do congestionamento em um determinado ponto é dado pela distância vertical entre as curvas de chegada e de partida Como pode ser observado na Figura 27 o comprimento máximo do conges tionamento é dado pela distânciaBD que pode ser calculada utilizandose as curvas de chegada e partida O número total de chegada entre 08h15 e 08h45 05 h é de 2400 veículos O número total de partida entre 08h15 e 08h45 05 h é de 2000 veículos Assim o número máximo de veículos no congestionamento às 08h45 é BD 4800 050 4000 05 400 veículos Parte 2 O tempo que um veículo aguarda no congestionamento é dado pela distância horizontal entre as cur vas de chegada e de partida uma vez que essa distância é a dierença de tempo entre o momento em que um determinado veículon chega ao congestionamento e o momento em que sai da área congestionada Assim o atraso máximo é a distânciaBE mostrada na Figura 27 Este valor representa o atraso na saída do veículo quando a área do acidente é liberada Do momento do acidente às 8h15 até a liberação das aixas às 8h45 um total de 2000 veículos calcu lado como a taxa de partida de 4000 veículosh multiplicada pela duração da ocorrência de 050 h partiu O último veículo a chegar durante o echamento da aixa é o 2000o Uma vez que a taxa de chegada é igual a 4800 veículosh o 2000o veículo chegou em 20004800 ou 041667 h 25 minutos após o echamento da aixa No entanto enquanto o 2000 o veículo entrou na fila 25 minutos após o echamento da aixa ele saiu 30 minutos após o acidente ter ocorrido Em outras palavras o atraso para esse veículo oi de 5 minutos que é o atraso máximo Parte 3 O atraso total medido em veículos h é dado pela área do triângulo ABC na Figura 27 Para calcular a área desse triângulo determine o tempo necessário para a fila se dissipar após a área do acidente ter sido liberada A letra X na Figura 27 indica esse tempo Para calcular X calcule a distância Y que representa o número de Engenharia de infraestrutura de transportes 32 veículos que chegaram ou partiram a partir do momento em que o acidente ocorreu até aquele em que as condições de tráego voltaram ao normalY pode ser calculado como segue A partir da curva de chegada Y 4800 050 X A partir da curva de partida Y 4000 050 6000 X Portanto 4800 050 X 4000 050 6000 X 2400 4800 X 2000 6000 X 1200 X 400 ou X 4001200 13 h X o tempo para a fila se dissipar após a abertura das aixas é de 13 h ou 20 minutos Portanto Y 4000 050 6000 13 4000 veículos A área do triângulo ABC pode então ser calculada da seguinte orma Área do triângulo ACG área do triângulo ABF área do trapézio BCGF 050 050 0333 4000 050 050 2000 050 2000 4000 0333 O atraso total do veículo é 16766 veículo h Técnicas de análise de Técnicas de análise de regressão regressão Em muitas aplicações em engenharia as relações entre as variáveis são determinadas com base em observações empíricas e dados coletados em experimentos controlados ou de eventos em tempo real observados direta mente no local Normalmente uma variável é denominadadependente quando seu valor depende dos valores de outras variáveis estas denominadasindependentes Assim a coleta de dados serve para determinar a exis tência de uma relação que pode ser expressa matematicamente entre as variáveis dependentes e independentes Se os resultados indicarem uma relação que se encaixa nos dados a expressão matemática pode ser usada em análises adicionais de problemas de transporte Figura 28 Figura 28 Gráfico de dispersão Exemplo de um gráfico de dispersão V a r i á v e l d e p e n d e n t e Y Variável independente X 20 16 12 8 4 0 0 2 4 6 8 Modelos de sistemas de transporte Capítulo 2 Capítulo 2 33 Quando há apenas uma variávelindependente para analisar a relação com a variáveldependente pode ser representada como um gráfico de dispersão Esta variável é assinalada ao longo do eixo y e a independente ao longo do eixox conorme ilustradas na Figura 28 Nesta figura podese ver acilmente que parece existir uma relação linear entre as variáveisY e X da seguinte orma Y a bX 22 em que Y valor da variável dependente X valor da variável independente a constante que representa a intercepção da linha ajustada com o eixo y b inclinação da linha ajustada Quando há duas ou mais variáveisindependentes e uma maior quantidade de dados o processo gráfico é substituído por técnicas computadorizadas A análise de regressão é uma técnica útil quando lidamos com inúmeras variáveisindependentes Para usar a análise de regressão considere um modelo matemático ou seja linear quadrático exponencial etc para a relação entre a variáveldependente e as variáveisindependentes O método dos mínimos quadrados é utilizado para determinar os valores dos coeficientes para cada variável independente de modo que minimize a soma dos quadrados das dierenças entre os valoresobservados da variável dependente Y e os estimadospelo modelo matemático A soma do quadrado das dierenças entre os valoresobservados e os estimados da variável dependenteY pode ser expressa como S Y i Ŷ i 2 23 em que Y i valor observado de Y ou seja correspondente ao valor de X i Ŷ i valor estimado para Y correspondente ao valor de X i Regressão linear O caso mais simples de regressão linear entre duas variáveis uma dependenteY e outra independente X é a relação Y a bX Para estimar os valores para os dois parâmetrosa e b use as Equações 23 e 22 substituindo a bX i da Equação 22 para Ŷ i na Equação 23 a fim de obter a Equação 24 S Y i a bX i 2 24 As derivadas parciais deS em relação a a eb são determinadas e igualadas a 0 como mostrado nas Equações 25 e 26 S 2Y i a bX i1 0 25 a N i 1 N i 1 N i 1 Engenharia de infraestrutura de transportes 34 S 2Y i a bX i X i 0 26 b Resolva as Equações 25 e 26 simultaneamente para obter as seguintes expressões para os parâmetrosb e a b X i X Y i Y 27 X i X 2 e a Y bX 28 em que X e Y valores médios para as variáveis X e Y A determinação dos valores do numerador e do denominador da Equação 27 requer que os valores médios de X e Y sejam calculados para os valores observados das duas variáveis X e Y e em seguida X é subtraído de cada valor observado de X i para resultar em X i X Da mesma ormaY é subtraído de cada valor observado Y i para resultar em Y i Y Com esses cálculos concluídos o valor de b pode ser determinado com o uso da Equação 27 e em seguida o valor de a pela Equação 28 O Exemplo 26 ilustra a técnica de análise de regressão por meio de uma planilha de cálculos Exemplo 26 Exemplo 26 Regressão linear com uma variável independente Uma das tareas mais comuns para os engenheiros de transporte é avaliar o impacto que um novo complexo residencial ou comercial criará para a rede de transportes O primeiro passo para esta avaliação é estimar o número de viagens que o empreendimento gerará Modelos empíricos desenvolvidos com a utilização de dados coletados em locais similares podem ser usados As técnicas de análise de regressão são muitas vezes utilizadas para desenvolver esses modelos relacionando a variável dependenteY viagens geradas pelo novo complexo a uma ou mais variáveis independentes X 1 área do empreendimento em metros quadrados e X 2 número de uncionários Estabeleça uma relação entre o número total de viagens geradas por um ediício comercial e seu número de uncionários Os dados consistem no número de viagens de e para o local observado durante o horário de pico e o número de uncionários Vinte ediícios comerciais oram selecionados para a pesquisa e os dados estão apresentados na Tabela 21 Desenvolva um modelo de regressão que relacione o número total de viagens geradas por um ediício co mercial Y com o número de uncionários que nele trabalham X Solução Determine os valores dea e b em um modelo de regressão linear utilizando as Equações 27 e 28 A variá vel dependente Y é o número de viagens gerado e a variável independente X é o número de uncionários Calcule o valor médio Y o valor médio X o produto da soma n i 1 Y i Y X i X e a soma dos quadrados n i 1 X i X2 Os cálculos são realizados com a ajuda do Microsof Excel como mostrado na Figura 29 N i 1 N i 1 N i 1 Modelos de sistemas de transporte Capítulo 2 Capítulo 2 35 Tabela 21 Tabela 21 Dados do Exemplo 26 Nú Núme merro d o do e o edidifífícicioo Vi Viaage gens ns de de ve veícícululos os Nú Núme merro d o de f e fun unccioioná náririos os 1 331 520 2 535 770 3 542 1050 4 261 380 5 702 1150 6 367 380 7 433 820 8 763 1720 9 586 1350 10 1034 1870 11 1038 2260 12 1358 2780 13 890 1760 14 308 580 15 601 1320 16 578 780 17 1310 2320 18 1391 2670 19 1467 3300 20 807 1450 Figura 29 Figura 29 Cálculos do Exemplo 26 Com as quantidades necessárias calculadas o próximo passo é aplicar as Equações 28 e 29 para encontrar os parâmetrosb e a como segue b X i X Y i Y 6102162 0438 X i X 2 13932255 a Y bX 765 0438 1462 1249 n i 1 n i 1 Engenharia de infraestrutura de transportes 36 Portanto a relação necessária é viagens de veículo 1249 0438 número de uncionários Regressão linear múltipla com a utilização do Microsoft Excel Os cálculos para o Exemplo 26 teriam sido tediosos se eitos manualmente principalmente se o conjunto de observações osse extenso Para este modelo e outros mais complexos com muitas variáveis o mercado disponibiliza pacotes de sofwares de análise de regressão como o Microsof Excel Para mais de uma variável independente o Microsof Excel possui o suplemento Ferramentas de Análise Analysis oolPak cujo uso é explicado no Exemplo 27 Exemplo 27 Exemplo 27 Análise de regressão linear com duas ou mais variáveis independentes A orça e a durabilidade de um trecho de pavimento são expressas por um índice chamado Índice de Condição do Pavimento em inglêsPavement Condition Index PCI que varia de 0 a 100 em que 0 é muito raca e 100 é excelente OPCI está relacionado a diversas variáveis independentes X 1 idade em anos do trecho de pavimento desde a construção ou recapeamento X 2 volume diário médio de tráego VDM X 3 número estrutural NE uma medida de capacidade do pavimento para suportar as cargas decorrentes do tráego Os dados da Tabela 22 oram obtidos com base no levantamento das condições de 20 trechos de pavimento individuais que também incluem o número de anos desde a construção ou reconstrução o volume diário médio do tráego e o número estrutural Utilize as técnicas de análise de regressão para desenvolver um modelo ma temático que poderia ser usado como uma erramenta para prever a condição utura dos trechos de pavimento nesta região Solução O Microsof Excel ornece um suplemento chamado Ferramentas de Análise Analysis oolPak para ser usado na realização de vários procedimentos estatísticos de análise incluindo a de regressão Para verificar se esse recurso está ativo vá ao menu Ferramentas e verifique no menu suspenso se a opção Análise de Dados está listada e ativa Caso não esteja selecione Suplementos no menu Ferramentas e marque a caixa Ferramentas de Análise como mostrado na Figura 2102 2 A versão do Excel utilizada nos exemplos deste livro é a de 2003 Para ativar as Ferramentas de Análise na versão 2007 clique no botão Office e escolha Opções do Excel Em seguida na aba Suplementos clique em Ir na opção Gerenciar Suplementos do Excel na parte inerior da janela Será aberta a janela Suplementos Marque a opção Ferramentas de Análise e clique em OK Após a instalação a erramenta poderá ser acessada no menu Dados do sofware Modelos de sistemas de transporte Capítulo 2 Capítulo 2 37 Tabela 22 Tabela 22 Dados do Exemplo 27 Número do Número do trecho trecho Índice de condição do Índice de condição do pavimento PCI pavimento PCI Idade Idade anos anos VDM VDM 1000 veículosdia 1000 veículosdia NE NE 1 100 12 27 42 2 93 25 15 50 3 79 92 9 51 4 94 29 8 53 5 79 108 12 39 6 85 63 14 43 7 100 01 23 49 8 97 22 17 50 9 82 81 16 31 10 81 94 6 50 11 88 56 27 44 12 79 100 17 52 13 83 76 20 46 14 76 114 13 42 15 93 40 8 40 16 81 93 29 54 17 100 03 5 55 18 76 104 8 38 19 77 105 7 32 20 84 63 17 44 Figura 210 Figura 210 Ativação das Ferramentas de Análise no menu Ferramentas Engenharia de infraestrutura de transportes 38 Figura 211 Figura 211 Seleção da opção de análise de regressão Depois de adicionar as Ferramentas de Análise digite os dados do problema como mostrado na planilha do Excel Figura 212 Há colunas distintas para a variável independente do índice de condição do pavimento PCI e para cada uma das três variáveis independentes idade VDM e NE No suplemento das Ferramentas de Análises será exibida uma janela contendo os procedimentos de análise dos dados Escolha a opção Regressão como mostrado na Figura 211 Decida qual coluna conterá a variável dependente e quais conterão as variáveis independentes e nomeie cada coluna de orma adequada Especifique os intervalos de entrada de Y e X e de saída para exibir o resultado conorme ilustrado na Figura 212 Para o Intervalo Y de entrada especifique o intervalo das células B1 B21 que conterá os valores da variável dependente PCI A Linha 1 é usada para identificar cada coluna O Intervalo X de entrada especifica as célu las que contêm os valores das variáveis independentes Idade VDM e NE Esse intervalo é C1E21 das colunas C D e E e células 121 Marque a caixa Rótulos para indicar que a primeira célula em cada coluna contém o rótulo ou o nome dessa variável Finalmente o intervalo de saída mostra onde deve ser a saída neste exemplo a saída começará na célula I1 Outros recursos podem ser selecionados conorme desejado como os itens da opção Resíduos por exemplo Os resultados para este exemplo estão ilustrados na Figura 213 Duas seções desses resultados são de particular interesse conorme destacado na Figura 213 A primeira seção está ligada a um dos coeficientes da regressão denominado coeficiente de determinação ou simplesmente R 2 que varia entre 0 e 1 É uma medida de até que ponto os resultados do modelo correspondem aos dados Figura 212 Figura 212 Utilização da opção de análise de regressão no Excel Modelos de sistemas de transporte Capítulo 2 Capítulo 2 39 Um modelo pereito é aquele que se encaixa exatamente nos dados e tem valor de R 2 igual a 1 enquanto um modelo que não se encaixa absolutamente tem valor de R 2 igual a 0 Os valores normais estão dentro da aixa entre 0 e 1 com valores próximos a 1 indicando um ajuste razoavelmente bom como é o caso deste exemplo em que R 2 0973 A segunda seção destacada lista os coeficientes do modelo que especificam os parâmetros do modelo linear que oi ajustado aos dados Neste exemplo o modelo ajustado descreve a deterioração dos trechos de pavimen to como segue PCI 9887 218 Idade 002 VDM 028NE 29 em que PCI índice de condição do pavimento Idade número de anos desde a construção VDM volume diário médio de tráego em termos de 1000 veículosdia NE número estrutural Exemplo 28 Exemplo 28 Determinação da condição de um pavimento utilizando um modelo de regressão Utilize o modelo desenvolvido no Exemplo 27 para mostrar como a condição de um trecho de pavimento pode mudar ao longo do tempo Suponhamos que o trecho tenha um número estrutural NE igual a 50 e o VDM seja de 25000 veículosdia Solução Use a Equação 29 e substitua os valores de 50 para NE e 25 para o VDM A relação entre o PCI e a idade é PCI 9887 218 Idade 002 25 028 5 Figura 213 Figura 213 Resultados da análise de regressão do Exemplo 27 Engenharia de infraestrutura de transportes 40 Ou seja PCI 9977 218 Idade A Figura 214 traça esta relação para mostrar a tendência de deterioração da seção de pavimento ao longo do tempo Figura 214 Figura 214 Tendência de deterioração para o trecho de pavimento do Exemplo 28 Regressão com a utilização de variáveis transformadas A premissa básica das equações de regressão consideradas nas seções anteriores é que a relação entre as va riáveis dependentes e independentes é linear Em alguns casos uma relação não linear pode ter uma melhor adequação aos dados e ainda pode ser possível a utilização da regressão linear para desenvolver o modelo por meio de uma transormação adequada da relação não linear adotada O exemplo a seguir ilustra como os coe ficientes de um modelo não linear podem ser determinados com o uso da regressão linear Exemplo 29 Exemplo 29 Utilizando a regressão linear para modelar a relação entre a velocidade e a densidade do tráfego Presumese que a velocidade média de tráego em um via expressa em kmh u e a densidade de tráego pre dominante em veículoskm k sejam descritas pela Equação 210 u ae k b 210 em que u velocidade média em kmh k densidade do tráego em veículoskm a b parâmetros de modelo e logaritmo natural e 2718 Os dados mostrados na Tabela 23 oram coletados por meio da medição da velocidade média de tráego em dierentes períodos do dia e do registro da densidade correspondente Determine os valores dos parâmetrosa e b na Equação 210 Solução Para converter a Equação 210 da orma não linear em linear utilize o log basee resultando em ln u lnae k b 100 90 80 70 60 Mudança na condição do pavimento ao longo do tempo Idade anos 0 2 4 6 8 10 Í n d i c e d e c o n d i ç ã o d o p a v i m e n t o P C I Modelos de sistemas de transporte Capítulo 2 Capítulo 2 41 Portanto ln u ln a lne k b ln u ln a k ln e b ln u ln a k b Tabela 23 Tabela 23 Dados do Exemplo 29 Velocidade u em kmh Densidade k em veículoskm 48 98 96 22 64 71 40 110 64 74 80 40 84 39 104 11 108 10 92 32 84 42 69 68 51 104 76 57 84 39 60 73 113 2 64 73 88 33 93 24 A Equação 210 agora é uma relação linear entre as variáveis transormada lnu ek Para calcular a eb con sidere ln u como a variável dependente ek a independente A Figura 215 representa a órmula do Excel com o uso das Ferramentas de Análise para calcular a e b A coluna A é a velocidade B a densidade e C a velocidade do log base e O Excel é utilizado para executar a análise de regressão especificando as células C2C21 como a variável dependente e as células B2B21 como a independente O valor da intersecção neste caso é equivalente a ln a enquanto o coeficiente de Densidade resultante é equivalente a 1 b Assim ln a 4769 e a e4769 1178 Engenharia de infraestrutura de transportes 42 Figura 215 Figura 215 Solução do Exemplo 29 Também 1 000874 b e b 1000874 1144 O modelo pode ser expresso como segue u 1178e k 1144 ilustrado na Figura 216 Figura 216 Figura 216 Relação de velocidade desenvolvida e densidade 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Relação entre a velocidade e densidade Densidade k 0 50 100 150 200 V e l o c i d a d e u Modelos de sistemas de transporte Capítulo 2 Capítulo 2 43 Teoria das probabilidades Teoria das probabilidades Em várias situações de transporte o resultado é desconhecido ou incerto Por exemplo é impossível prever o número exato de veículos que chegarão a um cruzamento durante um determinado período ou o número de pessoas que optarão por uma rota específica de viagem em detrimento de outra A teoria das probabilidades é um ramo da matemática que trata das incertezas dos acontecimentos Tudo co meçou quando o notável cientista rancês Pascal 16231652 inventou essa teoria e previu o resultado provável de jogos de azar a fim de ajudar os amigos a elaborar suas apostas Desde então a teoria das probabilidades tem sido aplicada em uma série de áreas incluindo a engenharia de tráego e dos transportes Um modelo de incerteza A teoria das probabilidades descreve a incerteza reerindose aos resultados e suas probabilidades de ocorrên cia Resultados reeremse a eventos que podem acontecer ao passo que probabilidades indicam a possibilidade da ocorrência de um resultado Os resultados devem sermutuamente exclusivos e coletivamente exaustivos Mutuamente exclusivo limita o re sultado a um único evento Por exemplo ao jogar uma moeda aparecerá ou cara ou coroa não ambas ao mesmo tempoColetivamente exaustivo estipula que um dos resultados especificados deve ocorrer Por exemplo ao jogar uma moeda há apenas doisresultados uma cara ou uma coroa Assim a probabilidade de umresultado é um número entre 0 e 1 e a soma das probabilidades de todos os resultados é igual a 1 Ummodelo de probabilidades é basicamente a enumeração de todos os resultados possíveis e a probabilidade de ocorrer cada resultado Exemplos de modelos de probabilidade simples Esses exemplos podem ser jogar cara ou coroa ou rolar dados Como já observado o lançamento de uma moeda tem apenas dois resultados cara ou coroa com a mesma probabilidade de resultado de 050 O outro exemplo rolar um dado é pereitamente balanceado Há seis resultados possíveis o dado pode cair mostrando os números 1 2 3 4 5 ou 6 A probabilidade associada a cada resultado é de 16 Um modelo de probabilidade é algumas vezes denominadoexperimento Em um experimento o conjunto de todos os resultados possíveis é chamado deespaço amostral representado pela letra grega maiúscula ômega Eventos e suas probabilidades Na teoria das probabilidades evento reerese a um conjunto de resultados Em outras palavras evento é um subconjunto do espaço amostral Por exemplo no experimento do dado há três probabilidades de obter um número ímpar se o dado mostrar 1 3 ou 5 A probabilidade de um evento A é definida como a soma das probabilidades de cada resultado Ao rolar um dado a probabilidade de obter um número ímpar é igual a P A 1 1 1 1 211 6 6 6 2 O complemento de um evento Ā é definido como o subconjunto de que contém todos os resultados que não pertencem a A No exemplo do dado Ā reerese ao evento de obter 2 4 ou 6 ao rolar o dado A probabili dade de Ā é igual a 1 PA Em se tratando de dois eventos A eB a probabilidade de A eB reerese à proba bilidade de resultados que estão tanto em A como em B que por sua vez se reere à interseção de dois conjun tos normalmente descrita como A B em que é o símbolo da interseção usado na teoria dos conjuntos A probabilidade de A ou B reerese à probabilidade de resultados que estão em A B ou em ambos Isto é expresso como A B em que é o operador da união A probabilidade de A ou B é dada pela seguinte expressão P A B P A P B P A B 212 Engenharia de infraestrutura de transportes 44 Como pode ser observado na Figura 217 a expressão P A P B inclui a probabilidade de cada resultado do evento A B ocorrer duas vezes AssimP A B é subtraído deP A P B Figura 217 Figura 217 Cálculo da probabilidade de A ou B Variáveis aleatórias discretas e suas distribuições de probabilidade Variável aleatória é um tipo especial de modelo de probabilidade que atribui um valor numérico para cada resultado É representada por uma letra maiúscula ou seja X e o valor correspondente que ela pode tomar é representado por uma letra minúscula ou sejax Por exemplo uma variável aleatória X poderia presumir até n valores numéricos dierentes x 1 x 2 x n com probabilidades associadas de p1 p2 pn conorme mostrado na Figura 218 A característica dierencial de um modelo de probabilidade de variável aleatória é o ato de que os valores de x 1 x 2 x n são numéricos As variáveis aleatórias podem ser discretas ou contínuas As discretas têm valores especificados com intervalos entre eles enquanto as contínuas podem ter qualquer valor sem inter valos entre eles Figura 218 Figura 218 Árvore de probabilidades A B A B A B X X X X 1 X X 2 X X n n P P 2 P P 1 P P n n Modelos de sistemas de transporte Capítulo 2 Capítulo 2 45 Variáveis aleatórias discretas A distribuição de probabilidade de uma variável aleatória discreta lista todos os valores possíveis para a variável com suas probabilidades associadas conorme ilustrado na Figura 218 A distribuição de probabilidade de uma variável aleatória discreta é muitas vezes denominada função massa de probabilidade px P X x que associa cada valor de uma variável aleatória discreta à sua probabilidade Os valores de px devem atender às duas condições a seguir 0 px 1 213 px 1 214 Além da unção massa de probabilidade de uma variável aleatória discreta outra útil é a função distribuição acumulada fda definida como F x P X x 215 Em outras palavras a unção distribuição acumulada adiciona esses valores de probabilidade que são in eriores ou iguais ax à variável aleatória X Para variáveis aleatórias discretas a fda assume a orma de uma unção degrau com um aumento em cada um dos valores que a variável aleatória assume Os limites ineriores e superiores desta unção são 0 e 1 Medidas resumo para variáveis aleatórias Uma variável aleatória tem dois tipos de medidas resumo A primeira mede o centro ou a média de sua dis tribuição de probabilidade e a segunda sua dispersão ou variância A medida mais usada para descrever o centro de uma distribuição de probabilidades é a média µ ou a expectativa E X definida como segue E X ou µ x px 216 x A média ou expectativa de uma variável aleatória não revela se os valores são semelhantes uns aos outros ou totalmente dierentes Por exemplo os números 10 20 e 30 e os 20 20 e 20 dispõem de médias idênticas mas a dispersão da média é bem dierente Assim uma medida de dispersão é necessária A variância é a medida de dispersão de distribuições de probabilidade mais comumente utilizada e é a expectativa do quadrado da dierença entre X e a média X µ2 A variância é expressa como Var X X µ2 px 217 x A raiz quadrada da variância é chamada de desvio padrão Este termo ornece uma medida da dispersão que possui as mesmas unidades que a média e a variável aleatória O desvio padrão é calculado por meio da Equação 218 X Var X 218 Engenharia de infraestrutura de transportes 46 Exemplo 210 Exemplo 210 Cálculo da média e da variância de velocidades de caminhada A Tabela 24 lista as velocidades de caminhada observadas de pedestres que cruzam uma interseção Determine os seguintes valores para as velocidades observadas a velocidade média b variância c desvio padrão Solução Uma vez que cada observação é equiprovável de ocorrer px para todos os valores de velocidade observados x é igual a 1n em que n o número de observações é 20 A órmula para a média µ a variância e o desvio pa drão σ neste caso pode ser expressa da seguinte orma os cálculos podem ser realizados no Microsof Excel como mostrado na planilha da Figura 219 µ 1 x i n Tabela 24 Tabela 24 Dados do Exemplo 210 ID do pedestre Velocidade ms 1 110 2 141 3 105 4 112 5 105 6 119 7 124 8 133 9 116 10 125 11 113 12 119 13 113 14 115 15 126 16 156 17 138 18 101 19 119 20 141 n i 1 Modelos de sistemas de transporte Capítulo 2 Capítulo 2 47 Figura 219 Figura 219 Cálculo da média variância e desvio padrão com o Excel VarX 1 X i µ2 n σ X Var X a Para calcular a média os valores observados são somados na célula B24 Esse total é dividido por 20 na célula B26 para ornecer o valor médio de 1216 ms b Para calcular a variância e o desvio padrão uma terceira coluna C oi criada para conter os valores de X µ2 Os valores de X µ2 oram somados na célula C24 totalizando 03817 A variância oi calculada na cé lula C27 dividindo o valor da C24 por 20 observe que a rigor deveríamos ter dividido por n 1 e não por n pois esta é uma variância da amostra e não uma variação da população Para simplificar vamos utilizar aquin O desvio padrão é calculado na célula B28 Exemplos de distribuições de probabilidade discreta Distribuição binomial A distribuição binomial descreve um experimento com uma sequência de tentativas com apenas dois resul tados ou o resultado acontece ou não acontece por exemplo o sucesso ou o racasso A probabilidade de qualquer um dos dois resultados é p sucesso e 1 p racasso a mesma para cada tentativa Uma variável aleatória com distribuição binomial resulta na probabilidade dex sucessos emn tentativas independentes Por exemplo no experimento de jogar a moeda a variável poderia descrever o número de caras que aparecem dez lançamentos de uma moeda Adistribuição binomial tem dois parâmetros o número de experimentosn e a n i 1 Engenharia de infraestrutura de transportes 48 probabilidade p de sucesso para cada tentativa A distribuição de probabilidade de x sucessos emn tentativas é dada na Equação 219 px P X x n px 1 pnx 219 kn k em quen é definido comonn 1n 2 1 O Microsof Excel pode calcular a distribuição binomial A unção BINOMDIST x n p 0 ornece a probabilidade deP X x para uma distribuição binomial com parâmetrosn e p Para a mesma variável mu dando de 0 para 1 ou seja BINOMDISTx n p 1 é eito o cálculo da unção distribuição acumulada da Para ilustrar a Figura 220 usa o Excel para calcular a distribuição binomial para uma variável aleatória com parâmetros n 10 e p 03 A coluna B enumera a unção densidade de probabilidade e a coluna C a unção distribuição acumulada Figura 220 Figura 220 Cálculos de distribuição binomial utilizando o Excel Distribuição geométrica A distribuição geométrica também está baseada em uma sequência de tentativas independentes Ela representa a probabilidade de que o primeiro sucesso ocorra nax ésima tentativa por exemplo ao jogar a moeda em uma série de tentativas para obter cara apósx 1 2 3n Isso significa que a primeira tentativa x 1 resulta em coroa e ax ésima tentativa em cara A distribuição geométrica expressa essa probabilidade como segue px P X x 1 px 1 p 220 Exemplo 211 Exemplo 211 Cálculo da probabilidade de pousos de aeronaves Um aeroporto atende três tipos dierentes de aeronaves pesada grande e pequena Durante uma hora típica o número de cada tipo de aeronave que pousa é igual a 30 para as pesadas 50 para as grandes e 120 para as pequenas Modelos de sistemas de transporte Capítulo 2 Capítulo 2 49 Determine as probabilidades de os seguintes pousos ocorrerem 1 A próxima aeronave é pesada 2 Exatamente três de cada dez aeronaves são pesadas 3 Pelo menos três de cada dez aeronaves são pesadas 4 A primeira aeronave pesada será a terceira a pousar Solução Parte 1 A probabilidade de a próxima aeronave a pousar ser pesada pode ser calculada dividindose o número de aeronaves pesadas que pousam em uma hora 30 pelo número total de pousos de aeronaves 30 50 120 200 P aeronave que pousa ser pesada 30 015 200 Parte 2 A probabilidade de exatamente três de cada dez aeronaves que pousam serem pesadas pode ser calcu lada utilizando a distribuição binomial O número de tentativasn é 10 o de sucessos x é igual a 3 e a probabi lidade de sucesso p é igual a 015 Assim a probabilidade é calculada usando o Excel como segue P 3 de 10 aeronaves serem pesadas BINOMDIST3 10 015 0 013 Parte 3 A probabilidade de pelo menos três aeronaves pesadas pousarem de um total de dez aeronaves é P X 3 Isso pode ocorrer se três ou mais pousos orem de aeronaves pesadas Por outro lado é igual à probabilidade 1 P X 2 P X 2 pode ser calculada usando o Excel como segue P X 2 BINOMDIST2 10 015 1 082 P X 3 1 P X 2 1 082 018 Parte 4A probabilidade de que o pouso do primeira aeronave pesada seja a terceira aeronave pode ser calcu lada usando a distribuição geométrica A probabilidade de que o primeiro sucesso ocorra na terceira tentativa pode ser calculada como P X 3 1 px1 p 1 015 2 015 0108 Distribuição de Poisson Esta é uma distribuição de probabilidade discreta com aplicações na análise de tráego e de transportes É utilizada para estimar a probabilidade de que o númerox de eventos ocorra dentro de um intervalo de tempo indicado t Por exemplo a distribuição de Poisson pode ser usada para descrever o padrão de chegada dos clientes a um posto de atendimento de um dado serviço Aplicada ao transporte esses clientes são os veí culos em um fluxo de tráego pedestres atravessando na aixa ou quando os navios chegam a um porto É ormulada como px λt x e λt xt 221 Engenharia de infraestrutura de transportes 50 em que px probabilidade de que exatamentex unidades chegarão no intervalo de tempo t t duração do intervalo de tempo λ taxa média de chegada de passageiros ou veículounidade de tempo e base do logaritmo natural e 2718 A distribuição de Poisson é mais confiável onde o trânsito está fluindo livremente Se estiver muito conges tionado ou localizado a jusante de uma interseção semaorizada ela não é precisa O Microsof Excel ornece uma unção para o cálculo da distribuição de probabilidade de Poisson que é POISSONx λt 0 Como oi o caso da distribuição binomial quando 0 é substituído por 1 uma solução para a unção distribuição acumulada é ornecida Exemplo 212 Exemplo 212 Utilizando a distribuição de Poisson para analisar a chegada de passageiros no balcão de checkin de um aeroporto Os passageiros chegam ao balcão decheckin a uma taxa igual a 450 passageirosh Qual é a probabilidade de 0 1 2 3 e 4 ou mais passageiros chegarem ao longo de um período de tempo de 15 segundos se o padrão de chegada pode ser descrito usando uma distribuição de Poisson Solução Determine a taxa de chegada λ em passageiross Uma vez que a taxa de chegada é de 450 passageirosh isto é equivalente a 4503600 0125 passageiross Durante o intervalo de 15 segundos λt é igual a 0125 15 1875 passageiros por 15 segundos Para calcular a probabilidade da chegada de 0 1 2 ou 3 pessoas use a un ção do Excel POISSONx 1875 0 como mostrado na Figura 221 Calcule a probabilidade da chegada de quatro ou mais passageiros como 1 P 0 1 2 3 P X 4 10 P X 0 P X 1 P X 2 P X 3 10 0153 0288 0270 0168 0121 Figura 221 Figura 221 Cálculos da distribuição de Poisson Exemplo 213 Exemplo 213 Cálculo da capacidade de acúmulo de veículos em uma faixa exclusiva para conversão à esquerda Uma aixa exclusiva para conversão à esquerda na aproximação de uma interseção semaorizada pode acomo dar no máximo cinco veículos O volume de tráego é de 900 veículosh e 20 deles convertem à esquerda Modelos de sistemas de transporte Capítulo 2 Capítulo 2 51 O tempo necessário para completar um ciclo do semáoro é de 60 s e o tempo de verde alocado para a conver são à esquerda permite o acúmulo de no máximo cinco veículos Determine a probabilidade de que haverá um excedente de veículos esperando para converter à esquerda bloqueando assim a aixa de passagem direta Solução Se seis ou mais veículos chegarem para a conversão à esquerda durante um ciclo de 60 segundos um ou mais deles se acumularão na aixa da direita Assumimos que a distribuição de Poisson seja utilizável Calcule λ a taxa de chegada de veículoss para a conversão à esquerda λ 020 900 005 veículoss para a conversão à esquerda 3600 Uma vez que a duração do ciclo é de 60 s e há 005 veículoss para a conversão à esquerda o número de veículosciclo para a conversão à esquerda λt 005 60 30 A probabilidade de chegada de seis ou mais veículos em um ciclo é equivalente a 10 menos a probabilidade de chegada de cinco ou menos Assim P X 6 10 P X 5 P X 5 pode ser calculado usando a unção Excel POISSON 5 3 1 para encontrar o valor da unção distribuição acumulada correspondente a X 5 e λt 3 Observação o número 1 substitui o zero na unção do Excel pois o cálculo é para da Usando a unção do Excel temos P X 5 0916 e P X 6 10 0916 0084 A interpretação do resultado é que em 84 dos ciclos é esperado que ocorra um acúmulo de veículos Distribuições contínuas Variáveis aleatórias contínuas assumem qualquer valor dentro de um determinado intervalo e não estão limitadas a valores discretos Por exemplo o intervalo de tempo entre as chegadas sucessivas de veículos ou pedestres em uma interseção pode assumir qualquer valor dentro de um determinado intervalo e portanto é uma variável contínua Para as variáveis aleatórias contínuas a probabilidade de a variável assumir um valor específico é inexpres siva Em vez disso esta probabilidade é determinada para intervalos específicos Além disso as unções massa de probabilidade são substituídas por unções densidade de probabilidade f x Conorme ilustrado na Figura 222 a probabilidade de uma variável assumir valores entrea e b corresponde à área entre os valoresa e b sob a unção densidade de probabilidade Figura 222 Figura 222 Variáveis aleatórias contínuas e cálculos de probabilidade a b x f x Engenharia de infraestrutura de transportes 52 Matematicamente isso é igual à integral da unção f x de a até b P a X b f x dx 222 Se a unção distribuição acumulada F x P X x or conhecida a probabilidade dex estar entrea e b pode ser calculada como P a X b F b F a 223 Distribuições normais As distribuições normais são modelos úteis para descrever uma série de enômenos naturais e têm desempe nhado um papel importante no desenvolvimento da teoria estatística Os parâmetros da distribuição normal são a média µ e o desvio padrão σ A equação é f x 1 exp 1 x µ 2 224 σ 2 2 σ A notação para a distribuição normal éN µ σ e esta distribuição é definida pelos parâmetrosµ e σ A Figura 223 ilustra uma distribuição normal com um valor médio deµ 0 e um desvio padrão deσ 1 N 0 1 A dis tribuição normal tem ormato de sino de modo que os valores próximos da média têm maior probabilidade de ocorrência do que aqueles mais distantes A área sob a curva entre os valores µ σ e µ σ é igual a 06826 indi cando que se uma variável aleatória é normalmente distribuída 68 das observações estarão dentro de um desvio padrão da média Aproximadamente 95 de todas as observações estão dentro de dois desvios padrão da média Figura 223 Figura 223 Distribuição normal Cálculos da distribuição normal utilizando o Microsoft Excel O Microsof Excel possui uma unção que permite calcular os valores de probabilidade para a distribuição nor mal ornecidos na Equação 224 A unção é especificada como f x NORMDISTx µ σ 0 b x a 68 das observações 95 das observações 05 04 03 02 01 0 f x 4 3 2 1 0 1 2 3 4 x Modelos de sistemas de transporte Capítulo 2 Capítulo 2 53 Figura 224 Figura 224 Cálculos da distribuição normal O Excel também pode ser utilizado para calcular a unção densidade acumulada F x como F x NORMDISTx µ σ 1 Há também uma unção que calcula o percentil da distribuição normal que é o número g de modo que a probabilidade de X ser inerior a g P X g é igual a p Essa probabilidade é a área à esquerda da linha mostra da na Figura 224 Esta unção é expressa como g percentil de X NORMINV p µ σ Exemplo 214 Exemplo 214 Utilizando a distribuição normal para garantir a disponibilidade de gasolina A demanda diária de um posto de gasolina possui distribuição normal com valor médio de 8000 litrosdia com um desvio padrão igual a 1600 litrosdia O posto é abastecido diariamente com 10000 litros Determine 1 A probabilidade p de que alguns clientes tenham de ir embora do posto em decorrência da alta de combustível 2 O número de litros em estoque de modo que a demanda média seja excedida somente em 1 a cada 20 dias Solução Parte 1 A probabilidade de que alguns clientes não sejam atendidos no posto é equivalente à probabilidade de que a demanda excederá o ornecimento diário de 10000 litrosdia Isso pode ser calculado usando o Excel como segue P X 10000 10 P X 10000 10 NORMDIST10000 8000 1600 1 10 0894 0106 Parte 2 A demanda exceder a oerta uma vez a cada 20 dias é equivalente a uma probabilidade de 120 005 Se a probabilidade deP X g or 005 a probabilidade de P X g será 095 Assim o percentil de 095 de X g pode ser determinado usando o Excel como segue Engenharia de infraestrutura de transportes 54 g NORMINV095 8000 1600 10632 litros ou o posto precisa de mais 632 litros diários adicionais Teoria de filas Teoria de filas Fila é uma série de pessoas ou veículos em espera Pode ser composta por clientes aguardando por serviço ou pessoas esperando para embarcar em uma aeronave Um sistema de filas consiste de dois elementos básicos 1 clientes e 2 servidores Exemplos de sistemas de filas são encontrados nos setores da indústria e de serviços e em transporte Veículos aguardando para passar pelo pedágio aviões para pousar ou decolar em uma pista de pousodecolagem veículos para passar por um trecho em obras caminhões ou navios para serem descarre gados em um terminal marítimo ou pessoas esperando para renovar suas carteiras de motorista são exemplos de sistemas de filas em transportes Um cliente estána fila a partir do momento em que entra na espera até começar a ser atendido e estáno sistema desde quando entra na fila de espera até o momento em que o serviço seja concluído A teoria das filas é um ramo da matemática dedicado ao estudo das filas e suas propriedades e é uma erra menta útil para calcular as medidas de desempenho a fim de avaliar como unciona um sistema de filas Essas medidas incluem estimativas do número de clientes na fila o tempo gasto em fila e no sistema Na engenharia de inraestrutura de transportes essas medidas são essenciais para o projeto das vias por exemplo determinar o comprimento necessário para uma aixa de conversão à esquerda e para as operações e controle do tráego como a concepção de planos semaóricos Por que as las se formam Essa ormação se dá quando a taxa de chegada é maior do que a de partida Por exemplo em um trecho em obras de uma via expressa os veículos chegam à taxa de 40 veículosmin mas o trecho só pode atender 30 veí culosmin Assim 10 veículos a mais chegarão a cada minuto Estes ormarão uma fila que continuará a crescer até que a taxa de chegada seja menor do que a de partida As filas sempre se ormam quando a taxa de chegada ultrapassa a de partida No entanto isso também acon tece quando a taxa de chegada é menor do que a de partida pois a natureza aleatória do padrão de chegadas provoca picos na taxa de chegada dos veículos A Figura 225 ilustra este enômeno a taxa média de chegada é de 58 veículosmin que é inerior à taxa máxima de serviço de 62 veículosmin No entanto por causa das flu tuações na taxa de chegada as filas na verdade se ormam durante os períodos em que a taxa eetiva de chegada é maior do que a capacidade máxima de 62 veículosmin Eventualmente entretanto essas filas se dissipariam porque a taxa de chegada média é inerior à taxa do serviço Figura 225 Figura 225 Natureza estocástica da chegada do tráfego veicular T a x a d e c h e g a d a v e í c u l o m i n 9h00 9h05 9h10 9h15 9h20 9h25 9h30 Tempo Taxa máx de serv 62 veículosmin Taxa média de chegada 58 veículosmin 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Modelos de sistemas de transporte Capítulo 2 Capítulo 2 55 Tipos de las Os sistemas de fila podem ser classificados com base em várias condições padrões de chegada dos clientes padrões de partida ou serviço e as disciplinas da fila Para o padrão de chegada podese esperar que os clientes cheguem de acordo com uma das seguintes opções 1 A uma taxa uniorme ou em intervalos de tempo iguais Esta opção é uma chegada determinística Em decorrência de ser determinística é representada pela letra D 2 Os tempos entre chegadas são exponencialmente distribuídos por causa da suposição de que as chega das estão de acordo com uma distribuição de Poisson e representados pela letra M markovianos 3 Podese assumir que os tempos entre chegadas seguem uma distribuição de probabilidade geral e são representados pela letra G geral Podese assumir também que o tempo do serviço ou o tempo necessário para que o veículo parta segue uma distribuição uniorme D uma distribuição exponencial negativa M ou uma distribuição de probabi lidade geral G Na teoria de filas as filas e seus modelos são indicados por três valores alanuméricos x y z em que x distribuição dos tempos entre chegadas D M ou G y distribuição dos tempos do serviço D M ou G z número de servidores ou de canais de atendimento Com relação à disciplina da fila os dois tipos mais comuns são primeiro que entra primeiro que sai PEPS e último que entra primeiro que sai UEPS Nas filas PEPS a primeira pessoa ou veículo que chega é também o primeiro que sai Para as UEPS o último veículo que chega é o primeiro que sai Para aplicações de transporte o comportamento PEPS é o predominante As seguintes hipóteses e notações são utilizadas para os modelos de filas 1 A taxa de chegada é a de clientesunidade de tempo 2 O número de servidores c pode significar um ou mais trabalhando em paralelo 3 A taxa do serviço µ é o número de clientesunidade de tempo 4 Tanto a taxa de chegada como a do serviçoµ possuem a mesma unidade de medida por exemplo veículominuto 5 A relação entre a taxa de chegada e a do serviçocµ ρ λcµ é denominada índice de congestiona mento 6 Q e W denotam o número médio de clientes que aguardam pelo serviço e o tempo médio de espera por cliente respectivamente 7 O tempo médio gasto no sistema de filast é igual ao tempo de espera na fila mais o tempo do serviço Dois casos para análise de las O primeiro é quando a taxa de chegada não ultrapassa a capacidade do sistema ou ρ 1 conhecido como uma fila estável O segundo quando a taxa de chegada ultrapassa a capacidade do sistema pelo menos temporaria mente Para este caso os gráficos acumulativos descritos no Exemplo 24 são a melhor erramenta de análise principalmente se os tempos entre chegadas e de serviço orem determinísticos As seções seguintes descre vem as filas estáveis e as equações para o cálculo de Q W e t nos problemas mais requentemente encontrados em transporte Engenharia de infraestrutura de transportes 56 A fla MD1 Está entre os modelos de filas mais requentemente utilizados em transporte e na análise de tráego Este modelo pressupõe que os tempos entre as chegadas dos veículos sejam exponencialmente distribuídos ou seja chega das Poissonianas os do serviço sejam determinísticos e que exista um servidor Para essas condições e supon do que ρ 1 as equações a seguir podem ser utilizadas para calcular Q W e t Q ρ2 225 21 ρ W ρ 226 2μ1 ρ t 2 ρ 227 2μ1 ρ em que Q número médio de clientes que aguardam pelo serviço exceto o que está sendo servido W tempo médio de esperacliente t tempo médio gasto no sistema µ taxa de chegada clientesunidade de tempo ρ relação entre as taxas de chegada e do serviço Exemplo 215 Exemplo 215 Determinação das características de um modelo de las MD1 Os passageiros chegam ao balcão decheckin de um aeroporto à taxa de 70 passageirosh O tempo médio do ser viço é constante e igual a 45 s Pressupõese que os intervalos de tempo entre as chegadas sejam exponenciais Determine 1 O número médio de clientes que esperam na fila 2 O tempo médio de espera na fila 3 O tempo médio gasto no sistema Solução Calcule as taxas de chegada λ e do serviço µ Tanto λ como µ devem ter as mesmas unidades λ 70 clientesh60 minh 116667 clientesmin µ 60 smin45 scliente 13333 clientesmin A relação entre a taxa de chegada e do serviço ρ é igual a ρ 11666713333 0875 Considerando que ρ 1 as Equações 225 a 227 são utilizadas nesta situação Os cálculos são apresentados a seguir Modelos de sistemas de transporte Capítulo 2 Capítulo 2 57 1 Comprimento médio da fila Q ρ2 08752 306 passageiros 21 ρ 21 0875 2 Tempo médio de espera na fila W ρ 0875 2625 minpassageiro 2μ1 ρ 2 1333 1 0875 3 Tempo médio gasto no sistema t 2 ρ 2 0875 3375 minpassageiro 2μ1 ρ 2 1333 1 0875 A fla MM1 Os tempos de serviço seguem uma distribuição exponencial negativa assim como os entre chegadas Para algumas aplicações em transportes a hipótese de uma distribuição exponencial para os tempos de serviço é mais realista do que o caso determinístico Por exemplo em uma cabine de pedágio os tempos do serviço podem variar depen dendo se o motorista tiver o valor exato ou não Para uma fila MM1 aplicamse as seguintes equações Q ρ2 228 1 ρ W λ 229 μμ λ t 1 230 μ λ Para um sistema de fila MM1 a probabilidade em regime que exatamenten clientes estão no sistema pode ser acilmente calculada como pn 1 ρ ρn 231 Exemplo 216 Exemplo 216 Determinação das características de um modelo de las MM1 Para os dados no Exemplo 215 supomos que os tempos do serviço variam e são representados por uma dis tribuição exponencial negativa com um valor médio de 45 spassageiro Determine 1 O número médio de passageiros que aguardam na fila 2 O tempo médio de espera na fila 3 O tempo médio gasto no sistema Engenharia de infraestrutura de transportes 58 Solução A única dierença entre este e o Exemplo 215 é a hipótese de um sistema de filas MM1 Aplicamse as Equa ções 228 a 230 Os valores da taxa de chegadas λ da do serviço µ e da relação entre a taxa de chegada e do serviço ρ são os mesmos do Exemplo 215 1 O comprimento médio da fila Q ρ2 08752 6125 passageiros 1 ρ 1 0875 2 Tempo médio de espera na fila W λ 116667 525 minpassageiro μμ λ 1333 1333 116667 3 Tempo médio gasto no sistema t 1 1 600 minpassageiro μ λ 1333 116667 Técnicas de otimização e de tomada de decisão Técnicas de otimização e de tomada de decisão Otimização é o processo que visa determinar a melhor solução ou curso de ação para um problema O pro cesso ornece uma orma de análise objetiva e sistemática das dierentes decisões encontradas no tratamento de problemas complexos do mundo real Como se pode imaginar os problemas de otimização são onipresentes no campo da engenharia de inraestrutura em transportes Eles são requentemente encontrados no planejamento projeto construção operações gestão e manutenção da inraestrutura de transportes No processo de planejamento por exemplo o planejador de transportes normalmente busca a alocação ou a utilizaçãoótima dos undos disponíveis Durante a ase de concepção do projeto uma das tareas mais importan tes para o engenheiro de transporte é identificar o alinhamento ótimo para uma via de transporte proposta o que minimizaria os custos de construção e terraplanagem A otimização também é uma erramenta muito poderosa para o gerenciamento e a operação do tráego Nos projetos de semaorização o engenheiro de tráego geralmente tenta chegar a um plano ótimo de ases isto é a sequência ideal e a duração das dierentes indicações do semáoro que minimizaria o tempo total ou o atraso da viagem Finalmente nos campos da manutenção e gerenciamento em inraestrutura de transportes as técnicas de otimização são comumente usadas para determinar as melhores políticas e o tempo ideal para a implementação dessas políticas Um processo de otimização requer um modelo matemático adequado para o problema que é então resolvi do produzindo uma solução ótima A técnica utilizada para resolver o modelo depende da orma do modelo por exemplo se ele é linear ou se contém unções não lineares Entre as técnicas de otimização estão as progra mações linear dinâmica inteira e não linear Independente da ormulação que é utilizada no modelo matemático do problema em análise ela envolve três etapas básicas 1 identificação das variáveis de decisão 2 ormulação da unção objetivo e 3 ormulação das restrições do modelo Variáveis de decisão estas representam as decisões a serem tomadas Portanto para um determinado pro blema se houvern decisões quantificáveis elas serão representadas como as variáveis de decisão x 1 x 2 x 3 xn cujos respectivos valores são determinados pela solução do modelo de otimização Exemplo 217 Utilizando a programação linear para maximizar as estratégias de produção Uma pequena fábrica produz dois interruptores de microondas A e B O lucro por unidade do interruptor A é de 20 dólares enquanto o do interruptor B é de 30 dólares Em decorrência de obrigações contratuais a empresa fabricou pelo menos 25 unidades do interruptor A por semana Considerando a dimensão da força de trabalho na fábrica ainda 250 horas de tempo de montagem estão disponíveis por semana O interruptor A exige 4 horas de montagem enquanto o B 3 Formule uma estratégia de produção que maximize o lucro da empresa Engenharia de infraestrutura de transportes 60 2 Horas de montagem disponíveis 4 x A 3 x B 250 o interruptor A requer 4 horas de montagem e o B 3 horas 3 Valores admissíveis x A x B 0 A terceira restrição é chamada de não negatividade e é comum na maioria dos problemas O modelo matemático completo é ormulado da seguinte orma Maximizarz 20x A 30x B sujeito a x A 25 4 x A 3 x B 250 x A x B 0 Algoritmo de solução O modelo de otimização ormulado acima é um exemplo de programação linear PL Chamase linear pois todas as equações e restrições para a unção objetivo são lineares nas variáveis de decisão Várias técnicas estão disponíveis para a solução dos modelos de PL Para pequenos problemas com duas ou três variáveis de decisão uma técnica gráfica simples pode ser utilizada Para aqueles maiores e mais realistas com mais de três variáveis a técnica gráfica é impraticável Para estes um algoritmo de solução poderoso é o método Simplex desenvol vido por George Dantzig em 1947 Não é necessário estar amiliarizado com esse algoritmo para resolver o problema de PL pois ele oi codificado em vários sofwares disponíveis no mercado como o Microsof Excel A seção a seguir ilustra como usar o Excel para resolver este problema Solução com o uso da ferramenta Solver do Microsoft Excel O Microsof Excel vem com um suplemento chamado Solver que pode ser usado para problemas de progra mação matemática incluindo os de PL Para verificar se o Solver oi ativado acesse o menu Ferramentas e selecione Solver Se não estiver listado selecione Suplementos no menu Ferramentas e marque a caixa ao lado do Solver conorme ilustrado na Figura 2263 Com o Solver ativado o procedimento de resolução dos problemas de otimização consiste nas quatro etapas seguintes Etapa 1 Entrada de dados Abra uma nova planilha do Excel e insira os dados do problema como mostra do na Figura 227 Nomeie duas colunas B e C para os Interruptores A e B respectivamente As linhas 2 e 3 são para os valores de parâmetros para o número mínimo e restrições das horas de montagem ou seja as restrições de x A 25 e de 4x A 3x B 250 respectivamente Os parâmetros a serem multiplicados por x A o são na coluna do Interruptor A e aqueles a serem multiplicados porx B são inseridos na coluna B A linha 4 contém os parâmetros da unção objetivo 20 e 30 A linha 5 contém os valores das duas 3 Para ativar o Solver na versão 2007 do Excel clique no botão Office e escolha Opções do Excel Em seguida na aba Suplementos clique em Ir na opção Gerenciar Suplementos do Excel na parte inerior da janela Será aberta a janela Suplementos Marque a opção Solver e clique em OK Após a instalação a erramenta poderá ser acessada no menu Dados do sofware Modelos de sistemas de transporte Capítulo 2 Capítulo 2 61 variáveis de decisão Por fim as células B5 e C5 contêm os valores ótimos para x A e x B respectivamente Inicialmente essa linha podia ser deixada em branco ou uma estimativa poderia ser inserida Os sinais e nas células E2 e E3 são um lembrete não aetam o processo de busca da solução Finalmente as células D2 D3 e D4 são intencionalmente deixadas em branco Inseriremos uma expressão linear em cada célula na etapa 2 Etapa 2 Insirir as expressões lineares Estas expressões do modelo de PL são ormuladas e incluem a unção objetivo e o lado esquerdo das restrições A unção SOMARPRODUTO do Excel é usada para calculá las A sintaxe para essa unção é SOMARPRODUTOvetor 1 vetor 2 O vetor 1 poderia ser um grupo de células disposto em uma coluna linha ou mesmo células em um ormato de vetorm n ou seja ocupa as linhas m em n colunas A unção prossegue primeiro multiplicando cada célula do vetor 1 pela célula correspondente do vetor 2 e em seguida adiciona esses produtos Figura 226 Figura 226 Adicionando o suplemento Solver no Excel Figura 227 Figura 227 Entrada de dados do Exemplo 217 A Figura 228 mostra como a unção SOMARPRODUTO pode ser usada para calcular as expressões lineares para o modelo de PL Como observado valores arbitrários oram assumidos para as variáveis de decisão nas células B5 e C5 Na etapa 4 o Solver é utilizado para calcular os valores das variáveis que maximizam a unção objetivo Engenharia de infraestrutura de transportes 62 A órmula para a célula D2 é SOMARPRODUTOB2C2 B5 C5 Essa órmula é em seguida copiada para as células D3 e D4 A utilização da reerência absoluta para o vetor B5C5 permite que a órmula em D2 seja copiada para D3 e D4 Os valores assumidos das variáveis de decisão estão nas células B5 e C5 A célula D2 contém o número de interruptores do tipo A com base nos valores assumidos das variáveis de decisão A célula D3 é o número de horas de montagem gasto para produzir um interruptor A e um interruptor B neste caso A célula D4 é o retorno total da venda de um interruptor A e um interruptor B Etapa 3 Utilize o Solver para formular o problema de PL Use o Solver para direcionar o programa para as células que contenham as variáveis de decisão a unção objetivo e as restrições Para isto basta acessar o menu Fer Figura 229 Figura 229 Formulação do modelo de PL Figura 228 Figura 228 Uso da função SOMARPRODUTO do Excel Figura 230 Figura 230 Especificação das restrições Modelos de sistemas de transporte Capítulo 2 Capítulo 2 63 ramentas e selecionar a erramenta Solver A janela representada na Figura 229 é apresentada e o usuário é solicitado especificar as células que contenham as variáveis de decisão a unção objetivo e as restrições Especifique a Célula de Destino que contém a expressão a ser maximizada que é a D4 neste exemplo Para maximizar esse valor acione o Solver para alterar as variáveis de decisão das células B5 e C5 Especifique os três grupos de restrições clicando no botão Adicionar que produz a janela mostrada na Figura 230 Clicando no botão Adicionar mais uma vez o usuário poderá inserir mais restrições Etapa 4 Resolver o problema de PL Clique no botão Solve Resolver mostrado na Figura 229 para que o Solver resolva o modelo A solução aparecerá na planilha mostrada na Figura 231 Para manter a me lhor solução selecione a opção Keep Solver Solution Manter Solução do Solver Relatórios adicionais também podem ser solicitados Exemplo 218 Exemplo 218 Otimização dos estoques de materiais de construção Um ornecedor oerece pedra britada para vários locais de construção de inraestruturas de transportes Ele compra o material de três ontes dierentes A B e C por 140 dólarest 180 dólarest e 170 dólarest respectiva mente e tem um contrato para atender à demanda de pedra britada semanalmente em quatro locais dierentes de construção O custo de transporte do material para cada local a disponibilidade do material e a demanda semanal são apresentados na Tabela 25 Observe que o símbolo t se reere a tonelada Para entender a Tabela 25 considere que o ornecedor A pode oerecer no máximo 1000 toneladas de pedra britada por semana a 140 dólarest O custo para transportar uma tonelada do ornecedor A para o local 1 é de 30 dólares A demanda total do local 1 é de 600 toneladas Determine uma política ótima que atenderia às necessidades nos quatro locais mas a um custo mínimo de transporte para o ornecedor Tabela 25 Tabela 25 Dados do Exemplo 218 Fornecedor Local 1 Local 2 Local 3 Local 4 Fornecimento A 30 22 37 43 1000 B 35 27 34 26 1200 C 19 41 33 29 800 Demanda 600 700 500 800 Figura 231 Figura 231 Solução do modelo PL Solução Formule o problema matematicamente e resolvao no Microsoft Excel Formulação matemática A formulação de um modelo matemático envolve três etapas básicas 1 identificar quais são as variáveis de decisão 2 formulação da função objetivo 3 formulação das restrições do modelo Cada uma dessas etapas está descrita abaixo VARIÁVEIS DE DECISÃO Neste problema duas decisões precisam ser tomadas a produção semanal de interruptores do tipo A e a produção semanal do tipo B Duas variáveis de decisão são necessárias x1 número de interruptores do tipo A produzidos por semana e x2 número de interruptores do tipo B produzidos por semana FUNÇÃO OBJETIVO O objetivo é maximizar o lucro da empresa Partindo do pressuposto de que o lucro da venda de um interruptor A é de 20 dólares e do B 30 dólares a função objetivo pode ser formulada matematicamente da seguinte forma Maximizar z 20x1 30x2 RESTRIÇÕES Representam todas as restrições dos valores que podem ser atribuídos às variáveis de decisão Modelos de sistemas de transporte Capítulo 2 Capítulo 2 65 O modelo de PL pode ser resumido conorme abaixo Minimizarz pi x ij cijx ij Sujeito a x ij si para i 1 2 e 3 x ij d i para j 1 2 3 e 4 x ij 0 para i 13 e j 14 Solução no Excel Para concluir este problema utilize o Solver do Excel conorme apresentado nas etapas a seguir Etapa 1 Entrada de dados Insira os dados do problema Conorme mostrado na Figura 232 os dados da Tabela 25 são copiados para o intervalo de células A1F5 Em seguida crie um vetor 3 4 no intervalo das células B10E12 para conter os valores das 12 variáveis de decisão como mostrado na Figura 232 Inicialmente assumimos o valor 1 para essas variáveis e as células conterão a solução ótima quando o processo para obtenção da solução estiver concluído Etapa 2 Insirir as expressões lineares Insiraas do lado esquerdo das restrições e da unção objetivo Com base nas equações de restrição de ornecimento observe que o lado esquerdo é a soma das variáveis de decisão que ocupam uma determinada linha na planilha Por exemplo para o ornecedor 1 o número total de toneladas de pedra britada ornecido é dado pela soma dos valores das células B10E10 Insira a órmula SOMAB10E10 na célula F10 Copiea para as células F11 e F12 Da mesma orma para as restrições de demanda o lado esquerdo representa a soma das variáveis de decisão em uma determinada coluna Para o local 1 o número total de toneladas transportado é dado pela soma das variáveis de decisão nas células B10B12 Insira a órmula SOMAB10 B12 na célula B13 e em seguida copiea para as células C13 D13 e E13 Figura 232 Figura 232 Entrada de dados do Exemplo 218 3 i 1 4 j 1 3 i 1 4 j 1 4 j 1 3 i 1 Engenharia de infraestrutura de transportes 66 Para a unção objetivo o custo de compra está na célula B16 e o custo de transporte na célula B17 A expressão da célula B16 SOMARPRODUTOF10F12 H10H12 multiplica a quantidade total ornecida isto é as cé lulas F10F12 pelo custo de compra unitário das células H10H12 Para o custo de transporte a expressão da célula B17 SOMARPRODUTOB2E4 B10E12 multiplica as variáveis de decisão pelo custo de transporte unitário e soma o produto ou seja ela calcula a quantidade 3 i 1 4 j 1 cijx ij Adicione os valores nas células B16 e B17 para obter o valor da unção objetivo na célula B19 Etapa 3 Usar o Solver para resolver o problema de PL Especifique as células que contêm as variáveis de de cisão as células que variam a unção objetivo a célula alvo que deve ser maximizada ou minimizada e as restrições Isso é apresentado na Figura 233 A célula alvo é a B19 Minimize o valor para minimizar o custo total As células variáveis são B10E12 e as seguintes restrições são especificadas 1 restrições de ornecimento F10 F12 F2 F4 2 restri ções de demanda B13E13 B5E5 e 3 restrições de não negatividade B10E12 0 Etapa 4 Resolver o modelo de PL O modelo de PL é então resolvido clicando sobre o Solver A solução ótima obtida é mostrada na Figura 234 O resultado é 600 toneladas do ornecedor C para o local 1 700 toneladas do ornecedor A para o local 2 300 toneladas do ornecedor A 200 toneladas do ornecedor C para o local 3 e 800 toneladas do ornecedor B para o local 4 Figura 233 Figura 233 Uso do Solver do Exemplo 218 Figura 234 Figura 234 Solução final do Exemplo 218 Modelos de sistemas de transporte Capítulo 2 Capítulo 2 67 Resumo Resumo Este capítulo apresentou uma visão geral resumida dos sistemas de transportes e seus componentes e descreveu as erramentas matemáticas undamentais e os modelos que podem ser utilizados para resolver problemas de sistemas de transporte Entre as técnicas apresentadas estão 1 as erramentas de análise de tráego tais como diagramas de espaçotempo e gráficos acumulativos 2 as técnicas de análise de regressão que podem ser utilizadas para desenvolver modelos empíricos para aplicações em transportes 3 as distribuições de probabi lidade que podem ser utilizadas para uma série de problemas de operação de tráego e de projeto 4 modelos de filas e 5 técnicas de otimização Nos próximos capítulos estas erramentas serão empregadas para resolver uma série de problemas de sistemas de transporte e de engenharia de inraestrutura Problemas Problemas 21 21 Descreva algumas das características básicas dos sistemas 22 22 Resumidamente liste os dierentes componentes dos sistemas de transporte 23 23 Que tipos de problemas são tratados da melhor orma com o uso dos diagramas de espaçotempo Quais são os problemas tratados com o uso dos gráficos acumulativos 24 24 Um trem de carga e outro de passageiros dividem a mesma via A velocidade média do trem de carga é de 72 kmh enquanto a do de passageiros é de 112 kmh O trem de passageiros está previsto para sair 20 mi nutos depois da partida do de carga ambos saindo da mesma estação Determine o local onde um desvio precisará ser instalado para permitir que o trem de passageiros ultrapasse o de carga Determine também o tempo que leva para o trem de carga chegar até o desvio Como medida de precaução o intervalo de separação entre os dois trens no desvio deve ser de pelo menos 6 minutos 25 25 Três amigos embarcam em uma viagem usando uma bicicleta tandem que pode transportar dois deles de cada vez Para completar a viagem eles fizeram o seguinte primeiro dois amigos A e B pedalam a uma ve locidade média de 24 kmh por exatamente 15 minutos Enquanto isso o terceiro amigo C caminha a uma velocidade média de 6 kmh Após 15 minutos o amigo A deixa o amigo B e pedala de volta para encontrar o amigo C a uma velocidade média de 27 kmh Quando o amigo A encontra o amigo C eles pedalam juntos a uma velocidade média de 255 kmh até encontrarem o amigo B O ciclo que acabamos de descrever é então repetido até que a viagem seja concluída Determine a velocidade média dos três amigos 26 26 Um trem de carga outro trem de passageiros dividem a mesma via O trem de carga sai da estação A às 8h00 Ele viaja a uma velocidade de 45 kmh durante os primeiros 10 minutos e depois continua a uma velocidade de 60 kmh Às 8h35min o trem de passageiros sai da estação A Ele viaja inicialmente a uma velocidade de 75 kmh por 5 minutos e depois continua a uma velocidade de 105 kmh Determine a lo calização do desvio onde o trem de carga terá de parar para permitir que o de passageiros mais rápido o ultrapasse Como medida de precaução o intervalo de tempo entre os dois trens não deve ficar abaixo de 5 minutos Engenharia de infraestrutura de transportes 68 27 27 Os passageiros que se dirigem até o balcão decheckin de uma determinada companhia aérea em um aeroporto chegam de acordo com o padrão mostrado abaixo Estimase que se leve em média 45 segundos para atender cada passageiro no balcão Durante os primeiros 30 minutos ou seja das 9h00 às 9h30 a companhia aérea só tem dois balcões abertos Às 9h30 porém um terceiro balcão é aberto e permanece assim até as 10h30 Período de tempo Contagem de 15 minutos Contagem cumulativa 9h00 9h15 45 45 9h15 9h30 60 105 9h30 9h45 55 160 9h45 10h00 40 200 10h00 10h15 35 235 10h15 10h30 55 290 a Construa um gráfico acumulativo mostrando os padrões de chegada e de partida para os passageiros nos balcões de checkin da companhia aérea b Qual é o comprimento da fila às 9h30 c Qual é o comprimento máximo da fila d Qual é a hora em que não existe mais ninguém na fila e Qual é o tempo de espera total para todos os passageiros em unidades de clientesminuto 28 28 Um acidente ocorre em uma via expressa que tem uma capacidade de 4400 veículosh na direção norte e uma taxa de fluxo constante de 3200 veículosh durante o período da manhã antes do acidente Às 7h30 da manhã um acidente ocorre e echa totalmente a via expressa isto é reduz sua capacidade para zero Às 7h50 a via expressa é parcialmente aberta com uma capacidade de 2000 veículosh Finalmente às 8h10 os destroços são removidos e a via expressa é restabelecida à sua plena capacidade ou seja 4400 veículosh a Construa as curvas de chegada e de partida dos veículos para o cenário descrito b Determine a magnitude total do atraso em unidades de veículos h a partir do momento em que o acidente ocorre até o momento em que a fila ormada se dissipa totalmente 29 29 Uma via expressa de seis aixas três em cada sentido tem uma capacidade de 6000 veículoshaixa sob condi ções normais Certo dia um acidente ocorre às 16h O acidente inicialmente pro voca o echamento de duas das três aixas da via expressa e consequentemente reduz a capacidade para apenas 2000 veículosh para aquele sentido Às 16h30 a capacidade da via expressa é parcialmente restabelecida para 4000 veículosh Finalmente às 17h o local do acidente é totalmente liberado e a capacidade plena da via expressa é restabelecida Conside rando que a demanda de tráego do local do acidente é dada pela tabela a seguir determine a o comprimento máximo da fila ormada no local do acidente b a hora em que a fila se dissipa e c o atraso total Período de tempo Volume em 15 minutos 16h00 16h15 700 16h15 16h30 900 16h30 16h45 1100 16h45 17h00 1200 17h00 17h15 800 17h15 17h30 700 17h30 17h45 1100 17h45 18h00 900 Modelos de sistemas de transporte Capítulo 2 Capítulo 2 69 210 210 Para avaliar a condição de ciclovias oi desenvolvido um índice de condição que classifica o estado da super ície de cada segmento da ciclovia em uma escala de 0 a 100 sendo 100 aquele em melhores condições A tabela abaixo mostra os dados de inspeção de vários segmentos da ciclovia em termos de índice de condição IC para cada segmento com a sua idade ou seja o número de anos desde a sua construção Índice de condição CI Idade anos 100 0 98 05 96 12 93 3 100 0 93 2 88 4 86 7 100 0 95 2 90 4 83 8 100 0 92 3 85 6 82 9 81 10 Exigese que a deterioração das superícies das ciclovias possa ser expressa pela seguinte equação IC a bIdade cIdade2 Utilizando técnicas de regressão desenvolva uma curva de previsão de deterioração para as ciclovias Trace a curva resultante para mostrar a tendência típica de deterioração para as ciclovias 211 211 Você é convidado a desenvolver uma relação entre o número total de viagens geradas por uma loja de pneus e a área bruta da loja Para azer isto você compila um conjunto de dados mostrando o número médio de viagens por dia que partem e chegam de várias lojas de pneus A área bruta das lojas é de 100 m2 Os dados compilados são mostrados abaixo Como o seu modelo se encaixa nos dados Loja Viagens finalizadas por dia Área bruta em m 2 1 170 9 2 300 145 3 250 12 4 350 17 5 340 18 6 200 11 7 230 14 8 250 16 9 100 6 10 400 19 11 150 8 12 380 175 13 220 115 14 270 125 15 280 14 Engenharia de infraestrutura de transportes 70 212 212 Supõese que a relação entre a velocidade média em kmh de um fluxo de tráegou e a densidade que ornece o número de veículos por unidade de comprimentok em veículoskm para uma determinada instalação de transporte possa ser expressa como segue u c ln k j k em que c e k j são parâmetros Para ajustar a equação acima as velocidades médias e a densidade oram coletadas na instalação em dierentes horários do dia e a dierentes níveis de utilização Os dados cole tados são os mostrados abaixo Utilize uma regressão para ajustar a equação acima aos dados Quais são os valores para os dois parâmetrosc e k j Velocidade u kmh Densidadek veículosh 85 14 65 28 59 32 16 78 40 44 32 53 77 17 72 22 43 40 24 56 21 60 56 36 55 37 59 32 213 213 No contexto da teoria das probabilidades explique o significado de uma variável aleatória 214 214 Dê alguns exemplos de variáveis aleatórias que surgem no contexto dos problemas de sistemas de trans porte e que seguem cada uma das distribuições de probabilidade 1 distribuição binomial 2 distri buição geométrica 3 distribuição de Poisson e 4 distribuição normal 215 215 Dierencie a unção distribuição de probabilidade dp da unção distribuição acumulada da 216 216 No contexto das unções densidade de probabilidade o que a unção do percentil calcula Ilustre usan do um diagrama simples 217 217 A tabela a seguir lista as velocidades observadas de uma série de trens que passam em um determinado ponto intermediário entre duas estações Determine 1 a velocidade média 2 a variância e 3 o desvio padrão Modelos de sistemas de transporte Capítulo 2 Capítulo 2 71 ID do trem Velocidade kmh 1 114 2 111 3 117 4 88 5 100 6 85 7 108 8 72 9 87 10 101 11 108 12 66 13 121 14 77 15 69 16 88 17 93 18 95 19 101 20 108 218 218 Os pedestres chegam a uma interseção semaorizada a uma taxa de 600 pedestresh A duração do sinal vermelho para os pedestres nessa interseção é de 45 segundos Assumindo que o padrão de chegada dos pedestres pode ser descrito usando uma distribuição de Poisson qual é a probabilidade de que haverá mais de dez pedestres esperando para atravessar ao final do sinal vermelho 219 219 Aeronaves chegam a um aeroporto a uma taxa média de 10 aeronavesh Supondo que a taxa de chega da siga uma distribuição de Poisson calcule a probabilidade de que mais de quatro aviões pousariam durante 15 minutos 220 220 A aproximação de uma interseção tem um volume médio de 1000 veículosh com 15 deles desejando azer uma conversão à esquerda A duração do ciclo no cruzamento é de 75 segundos A preeitura gostaria de construir uma aixa para conversões à esquerda na interseção a fim de que os veículos que desejam azêla não bloqueiem a pista Você é solicitado para determinar o comprimento mínimo da aixa à esquerda de modo que a probabilidade de um veículo que deseja azer a conversão não encontrar espaço suficiente seja inerior a 10 Suponhamos que o comprimento médio do veículo seja igual a 6 m Assuma que as chegadas estão de acordo com uma distribuição de Poisson 221 221 Uma empresa transportadora tem capacidade suficiente para transportar 2000 toneladas de um deter minado material por semana Se a demanda semanal para o transporte desse material or normalmente distribuída com uma média de 1750 toneladas e um desvio padrão de 300 toneladas determine a a probabilidade de que no prazo de uma semana a empresa tenha de recusar os pedidos de trans porte do material b a capacidade que a empresa deveria manter para que a probabilidade de recusar pedidos de transpor te osse inerior a 5 Engenharia de infraestrutura de transportes 72 222 222 Uma determinada empresa opera balsas entre uma pequena ilha e o continente Cada balsa pode trans portar no máximo seis veículos Estimase que eles chegam ao cais da balsa a uma taxa de 12 veículosh A empresa está interessada em determinar a requência com que as balsas devem ser operadas de modo que a probabilidade de um veículo ficar para trás no cais por alta de espaço na balsa não ultrapasse 10 Assumir que os veículos cheguem de acordo com a distribuição de Poisson 223 223 Um aeroporto atende quatro tipos dierentes de aeronaves pesada grande média e pequena Durante uma hora típica 40 aeronaves pesadas 50 grandes 60 médias e 70 pequenas pousam Determine a pro babilidade de que a o próximo avião a pousar seja pequeno b em um fluxo de 20 aeronaves pousariam pelos menos cinco aeronaves pequenas c a primeira aeronave média a pousar seria a quinta aeronave 224 224 No contexto da teoria de filas qual é a dierença entre o tempo que um cliente passa na fila e o tempo que ele passa no sistema 225 225 Dê alguns exemplos de sistemas de filas nos sistemas de transporte 226 226 Com base em que os dierentes tipos de filas se dierenciam 227 227 Por que as filas se ormam 228 228 Em um determinado aeroporto os aviões chegam a uma taxa média de oito aeronavesh seguindo uma distribuição de Poisson O tempo médio de pouso de uma aeronave é de cinco minutos No entanto esse tempo varia de uma aeronave para outra Essa variação pode ser considerada exponencialmente distribuída Determine a o número médio de aeronaves que aguardam autorização para pousar b o tempo médio que uma aeronave gasta no sistema c a probabilidade de haver mais de cinco aeronaves à espera de autorização para pousar 229 229 Os passageiros chegam ao balcão de checkin de um determinado aeroporto a uma taxa de 90 clientesh O tempo médio de atendimento por passageiro é mais ou menos fixo e igual a 30 segundos Determine o comprimento médio da fila o tempo médio de espera e o tempo médio gasto no sistema 230 230 Os passageiros chegam à bilheteria de uma estação de trem da Amtrak a uma taxa de 100 passageirosh Estimase que leve em média 30 segundos para atender cada passageiro na bilheteria Considerando que as chegadas podem ser descritas usando uma distribuição de Poisson determine o tempo médio de espera na fila e o número médio de clientes que aguardam 231 231 Os passageiros de um aeroporto chegam a um determinado ponto de verificação de segurança à taxa de 120 passageirosh Os tempos de checkin dos passageiros variam de acordo com uma distribuição exponencial negativa com um valor médio de 25 segundos por passageiro Determine a o número médio de passageiros que aguardam na fila em rente ao ponto de verificação de segurança b o tempo médio de espera dos passageiros c o tempo médio que um passageiro gasta no sistema Modelos de sistemas de transporte Capítulo 2 Capítulo 2 73 232 232 No problema anterior a limitação da probabilidade de que haja mais de sete passageiros na fila para um valor inerior a 5 é desejável Determine a taxa máxima de chegada que deveria ser permitida 233 233 Dê alguns exemplos de problemas de otimização que surgem no campo da engenharia de inraestrutura de transportes 234 234 Quais são as três etapas básicas na ormulação de modelos de otimização 235 235 A companhia do metrô deve consertar 120 carros por mês Ao mesmo tempo deve reormar 60 carros Cada uma dessas tareas pode ser eita em suas próprias oficinas ou ser contratada mão de obra exter na A contratação privada aumenta o custo em 1000 dólares por carro consertado e em 1500 dólares por carro reormado O reparo e a reorma dos carros ocorrem em três oficinas de montagem mecânica e de pintura O reparo de um único carro consome 2 da capacidade de montagem da oficina e 25 da capacidade da oficina mecânica Por outro lado a reorma de um único carro consome até 15 da capacidade da oficina de montagem e 3 da capacidade da oficina de pintura Formule um problema de minimização do custo mensal para a contratação externa como um programa linear e resolvao usando a erramenta Solver do Microsof Excel 236 236 Apresente o melhor plano para o transporte de produtos prontos de três ábricas para quatro supermer cados As capacidades de produção das três ábricas são de 2 mil 35 mil e 4 mil unidades Ao mesmo tempo a demanda que deve ser suprida em cada supermercado é de 32 mil unidades no mercado 1 28 mil unidades no mercado 2 2 mil unidades no mercado 3 e 15 mil unidades no mercado 4 Os custos unitários de transporte são apresentados na tabela abaixo Mercado 1 Mercado 2 Mercado 3 Mercado 4 Fábrica 1 45 65 4 7 Fábrica 2 11 4 12 3 Fábrica 3 5 7 8 4 Referências Referências DAGNAZO C FFundamentals of transportation and traffic operations Oxord Reino Unido Elsevier Science 1997 DENARDO E VTe science of decision making a problembased approach using Excel Nova York John Wiley Sons 2002 GARBER N J HOEL L Araffic and highway engineering Pacific Grove CA BrooksCole 2002 HILLIER F S LIEBERMAN G JIntroduction to mathematical programming Nova York McGrawHill 1995 IGNIZIO J P CAVALIER T M Linear programming Upper Saddle River NJ Prentice Hall 1994 KHISTY C J MOHAMMADI JFundamentals of systems engineering with economics probability and statis tics Upper Saddle River NJ Prentice Hall 2001 OSSENBRUGGEN PSystems analysis for civil engineers Nova York John Wiley Sons 1984 REVELLE C S WHITLATCH E E WRIGHT J RCivil and environmental systems analysisUpper Saddle River NJ Prentice Hall1997 WASHINGTON S P KARLAFTIS M G MANNERING F LStatistical and econometric methods for trans portation data analysis Boca Raton FL Chapman HallCRC 2003 75 CAPÍTULO CAPÍTULO Características Características dos usuários dos dos usuários dos veículos e da via veículos e da via Os principais componentes de qualquer modalidade de transporte são usuários veículos e via No modo ro doviário os usuários são os motoristas e os pedestres o veículo é o automóvel e a via é a rodovia Da mesma forma no modo ferroviário os usuários são os condutores de trens e os passageiros o trem é o veículo e a via é a ferrovia Para fornecer um sistema de transporte eficiente e seguro é essencial que o engenheiro de transporte tenha um conhecimento adequado das características e limitações desses componentes que são importantes para a operação do sistema A percepção da interrelação entre esses componentes também é importante para determinar os efei tos caso existam que têm uns sobre os outros Essas características também se tornam críticas quando o controle da operação de qualquer sistema de transporte está em análise Tratandose de medidas de enge nharia de tráfego tais como os dispositivos de controle que devem ser utilizados certas características dos motoristas por exemplo a rapidez com que reagem a um estímulo dos veículos por exemplo que distância percorrem durante uma manobra de frenagem e das condições da via como a declividade são de extrema importância Devese notar no entanto que conhecer as limitações médias pode não ser sempre adequado Às vezes pode ser necessário obter informações sobre toda a gama de limitações Nos Estados Unidos por exemplo a idade dos motoristas de automóveis varia entre 16 e 70 anos podendo inclusive ultrapassar os 80 anos e a dos pilotos de avião varia entre 18 e 70 anos A visão e a audição variam consideravelmente entre as faixas etárias e podem variar até mesmo entre indivíduos da mesma faixa etária Da mesma forma a frota de automóveis consiste em uma vasta gama de veículos que variam de carros com pactos a caminhões articulados assim como a frota de aviões que vai de monomotores a jatos de fuselagem larga como os Boeing 747 Figura 31 As características desses diferentes tipos de avião alteramse significativa mente A aceleração máxima os raios de giro e a capacidade de subir rampas diferem consideravelmente entre os diversos tipos de automóveis assim como as distâncias de pouso e decolagem e as alturas máximas de voo entre diferentes tipos de aviões Portanto a via deve ser projetada para atender a uma gama variada de características e 33 Engenharia de infraestrutura de transportes 76 ao mesmo tempo permitir sua utilização por motoristas e pedestres com características físicas e psicológicas distintas Uma pista de pousodecolagem de um aeroporto deve ser projetada para atender aos requisitos de decolagem e pouso de todos os aviões que a utilizam Da mesma forma as instalações de um porto e de um atracadouro devem ser projetadas para atender às características dos navios que as utilizarão Este capítulo discute as características dos usuários dos veículos e das vias e como elas se relacionam às modalidades de transporte rodoviário aéreo ferroviário e hidroviário Característic Características dos as dos usuários usuários Na concepção dos sistemas de transporte um dos principais problemas que os engenheiros de transporte enfren tam quando consideram as características ou fatores dos usuários geralmente referidos como ergonomia são as diferentes habilidades e as percepções dos usuários que utilizam eou operam o sistema Isto é demonstrado na ampla gama de habilidades que as pessoas têm de reagir à informação Estudos têm demonstrado que essas habilidades podem variar em um indivíduo sob diferentes condições tais como sob a influência de álcool sob Airbus 320 Airbus 380 Boeing 737 Boeing 747 B767 B777 SAAB340 ERJ145 DASH8 Figura 31 Figura 31 Diferentes tipos de aviões utilizados na aviação civil Fonte Sites da United Airlines e da Airbus Características dos usuários dos veículos e da via Capítulo 3 Capítulo 3 77 fadiga estresse e período do dia Portanto é importante que os critérios utilizados para fins de projeto sejam compatíveis com as capacidades das pessoas que utilizam eou operam o sistema de transporte Os engenheiros de transporte devem ter algum conhecimento de como os seres humanos se comportam A utilização de um valor médio como tempo de reação pode não ser adequada para um grande número de usuários ou operadores do sistema Tanto o 85o quanto o 95o percentis têm sido utilizados para selecionar os critérios de projeto e em geral quanto maior o percentil escolhido maior o leque coberto O processo de resposta humana O processo de resposta humana As ações tomadas pelos operadores e usuários dos sistemas de transporte são resultados da forma como avaliam e reagem às informações que obtêm com base em determinados estímulos que veem ou ouvem Percepção visual Percepção visual A recepção de estímulos pelo olho é a mais importante fonte de informações tanto para os usuários como para os operadores de qualquer sistema de transporte e alguns conhecimentos gerais da visão humana portanto ajudarão na concepção e operação da maioria dos sistemas de transporte As principais caracterís ticas da visão são acuidade visual visão periférica visão das cores ofuscamento e recuperação e percepção de profundidade Acuidade visual Acuidade visual é a capacidade de perceber em detalhes a forma e o contorno dos objetos Ela pode ser representada como o inverso do ângulo visual medido em minutos de arco definido como o menor ângulo que permite a discriminação de dois pontos como separados O ângulo visual de um determinado alvo é dado como 2 arctg L 31 2D em que L diâmetro de um alvo letra ou símbolo D distância do olho em relação ao alvo nas mesmas unidades deL Em geral um observador terá a mesma resposta para os diversos objetos que supostamente tenham o mes mo ângulo visual se todos os outros fatores visuais forem os mesmos Esta premissa fundamental é um fator usado para definir padrões de legibilidade em engenharia de transporte como as indicadas no Manual on Uniorm Traffic Control Devices publicado pela Federal Highway Administration Observe que os motoristas geralmente têm várias outras pistas prováveis tais como a forma ou o comprimento da palavra que podem alterar seu desempenho visual A extrapolação direta dos tamanhos de legibilidadereconhecimento de letras ou símbolos para os sinais verbais pode portanto ser ilusória Por exemplo um estudo de campo e dados laboratoriais obtidos por Greene determinaram que um ângulo visual médio de 000193 rad 66 minutos de arco foi necessário para um sinal de passagem de animais enquanto um de passagem de ciclistas mais complexo exigiu um ângulo visual médio de 000345 rad 118 minutos de arco Dois tipos de acuidade visualestáticae dinâmica são de grande importância nos sistemas de transporte ter restre Acuidade estática é a capacidade de uma pessoa decifrar os detalhes de um objeto quando tanto ela como o objeto estiverem parados Fatores que influenciam esta acuidade incluem brilho e contraste do fundo e o tempo de exposição que pode ser definido como o período que um observador terá para ler e compreender Engenharia de infraestrutura de transportes 78 uma determinada mensagem À medida que o brilho de fundo aumenta e todos os outros fatores permanecem constantes a acuidade estática tende a aumentar até um brilho de fundo de cerca de 30 candelas cd m 2 pés e em seguida permanece constante mesmo com um aumento na iluminação Quando outros fatores visuais são mantidos constantes a um nível aceitável o tempo necessário ideal para a identificação de um objeto sem mo vimento relativo é de 05 a 10 s O tempo de exposição pode no entanto variar significativamente dependendo de quão complicado eou incomum um sinal é A capacidade dos indivíduos de decifrar os detalhes de um objeto que tem movimento angular relativo depende de suas acuidades visuais dinâmicas um fator importante que deve ser considerado na concepção dos sistemas de transporte Por exemplo os sinais exibidos em rodovias e ferrovias devem ser devidamente legí veis para que os motoristas possam ler e compreender facilmente as informações exibidas Da mesma forma o painel do automóvel e a cabine do piloto de avião devem ter um padrão mínimo de legibilidade Isto é de grande importância para os condutores mais velhos que tendem a ter menor acuidade visual do que aqueles mais jovens Os painéis de mensagem variável PMVs agora são comumente utilizados para fornecer informações em tempo real sobre as condições de tráfego e a disponibilidade de estacionamento Os fatores que influenciam a legibilidade desses dispositivos são resolução luminosidade contraste e proteção do brilho A interação entre esses diversos fatores é complexa e há muitas publicações sobre os padrões recomendados de acordo com os fatores humanos Por exemplo Boff e Lincoln desenvolveram padrões de legibilidade para aplicações em aero naves e Kimura et al desenvolveram diretrizes para os níveis adequados de cor contraste e luminosidade que podem ser utilizados nos painéis de veículos Visão periférica Visão periférica é a capacidade de um indivíduo ver objetos além do cone de visão mais clara A maioria das pessoas tem uma visão clara dentro de um cone de visão com um ângulo entre 3 e 5 e visão bastante clara 10 e 12 Embora os objetos possam ser vistos além dessa zona os detalhes e as cores não são claros O cone de visão para a visão periférica poderia ser estendido até 160 mas este valor é afetado pela velocidade relativa do objeto A visão periférica também é afetada pela idade Por exemplo mudanças significativas ocorrem a partir dos 60 anos o que deve ser considerado para decidir a localização de painéis dentro e fora do veículo Por exemplo se um painel estiver localizado longe do campo de visão normal frontal do motorista ele pode não ser capaz de compreender as informações mostradas pois estão fora de sua visão periférica Isso é de suma importância para os painéis dos automóveis pois os motoristas tenderão a alternar seu olhar entre a via e o painel Dingus et al determinaram que essa mudança ocorre aproximadamente a cada intervalo com valor entre 10 e 15 s Um estudo realizado por Pop e Faber definiu que o desempenho ao volante de um indivíduo é melhor quan do um painel está posicionado diretamente na frente do motorista Além disso Weintraub et al determinaram que para placas na estrada o tempo de alternância do olhar aumente de acordo com a distância da placa Por tanto quanto mais distante a placa estiver menor será o tempo que o motorista lhe dedicará Visão de cores Visão de cores é a capacidade de um indivíduo diferenciar uma cor da outra e a deficiência desta capaci dade é normalmente denominadadaltonismo Entre 4 e 8 da população sofrem desta deficiência Por isso não é aconselhável a utilização de somente uma cor para divulgar informações críticas relativas ao transporte Devemse utilizar portanto meios adicionais para facilitar o reconhecimento dos sistemas de informação de transporte Por exemplo a fim de compensar o daltonismo os sinais de trânsito são geralmente padronizados em tamanho forma e cor A padronização não só auxilia na estimativa da distância mas também na identifica ção de sinais pelo indivíduo daltônico como mostrado na Figura 32 Ofuscament Ofuscamento e o e recuperação recuperação são geralmente classificados em dois tipos direto e especular O ouscamento direto ocorre quando uma luz relativamente brilhante aparece no campo de visão do indivíduo e o especular ocorre como resultado de uma imagem refletida por uma luz relativamente brilhante que aparece no campo de visão Características dos usuários dos veículos e da via Capítulo 3 Capítulo 3 79 do indivíduo A visibilidade é reduzida quando um ofuscamento direto ou especular ocorre e ambos os tipos de ofuscamento provocam desconforto nos olhos A sensibilidade ao ofuscamento aumenta à medida que en velhecemos com uma mudança significativa por volta dos 40 anos A recuperação dos efeitos do ofuscamento ocorre algum tempo depois que o indivíduo passa pela fonte de luz causadora um fenômeno geralmente denominadorecuperação Estudos têm demonstrado que a recu peração leva em média três segundos quando o movimento é do escuro para o claro e aproximadamente seis segundos quando o movimento é o inverso Ao questão do ofuscamento da visão é de suma importância durante a condução noturna principalmente para os motoristas idosos que em geral tendem a enxergar menos à noite Portanto um atenção especial deve ser dada ao projeto e localização da iluminação pública para que os efeitos do ofuscamento sejam reduzidos ao mínimo especialmente em áreas com uma porcentagem relativamente alta de motoristas idosos Os princípios básicos que podem ser utilizados para minimizar os efeitos do ofuscamento incluem a dimi nuição da intensidade da luz e o aumento da luz de fundo no campo de visão do indivíduo para que haja uma interferência mínima na visibilidade do condutor Por exemplo ações específicas incluem postes mais altos com luz menos intensa e posicionados mais distantes das vias Figura 32 Figura 32 Sinais de trânsito D e n a t r a n D i v u l g a ç ã o Engenharia de infraestrutura de transportes 80 Percepção de profundidade Percepção de profundidade é a habilidade de um indivíduo estimar a velocidade e a distância Esta caracte rística é muito importante nas rodovias de pistas duplas durante as manobras de ultrapassagem quando a falta de precisão nas estimativas da velocidade exata e da distância pode resultar em colisões frontais A percepção de proundidade também influencia a habilidade de o indivíduo distinguir entre objetos O olho humano não é confiável para estimar valores absolutos de velocidade distância tamanho e aceleração Percepção auditiva Percepção auditiva ocorre quando o ouvido recebe estímulos sonoros é importante quando sons de alerta são dados A perda de alguma capacidade auditiva não é de grande importância na concepção e operação dos sistemas de transportes já que normalmente pode ser corrigida por um aparelho auditivo As velocidades de caminhada velocidades de caminhada dos indivíduos são importantes na concepção de diversos sistemas de trans porte Por exemplo uma velocidade de caminhada representativa dos pedestres é necessária no projeto das in terseções sinalizadas Da mesma forma os terminais ferroviários e aéreos são projetados principalmente para os pedestres que estão ou caminhando ou esperando A observação dos movimentos de pedestres indicou que as velocidades de caminhada variam entre 09 e 18 ms Diferenças significativas também foram observadas entre as velocidades de caminhada dos homens e das mulheres Em interseções a velocidade média de caminhada do homem foi determinada como sendo igual a 15 ms contra 14 ms das mulheres O Manual on Uniorm Traffic Control Device MUTCD Manual sobre dispositivos de controle de tráfego uniformes sugere o uso de um valor mais conservador de 12 ms para o projeto Estudos têm mostrado que a velocidade de caminhada tende a ser maior no meio do quarteirão do que nas interseções e que a velocidade das pessoas mais velhas geralmente estará no extremo inferior da faixa de velocidade Os fatores que afetam a velocidade dos pedestres incluem hora do dia temperatura do ar presença de neve ou gelo e o motivo da caminhada A idade é o fator que mais causa redução nessa velocidade O valor mínimo da faixa de velocidade 09 ms é utilizado como padrão para a velocidade de caminhada no projeto de insta lações de transporte que serão amplamente utilizadas por pessoas mais velhas O tempo de percepção e reação tempo de percepção e reação é o período de tempo entre o momento em que um motorista percebe uma obstrução e o instante em que uma ação é tomada para evitar o choque Esse tempo depende de vários fatores incluindo a distância do objeto a acuidade visual do motorista a capacidade de reação do motorista e o tipo de obstrução e varia consideravelmente de um indivíduo para outro Os tempos de percepção e reação são consideravelmente maiores para os motoristas idosos Devese estabelecer uma tolerância de tempo para que um condutor possa ler um sinal antes de tomar as ações necessárias Os fatores que influenciam esse tempo incluem tipo de texto número de palavras estrutura da frase e se o motorista está envolvido com outra ativi dade Pesquisa realizada por Dudeck demonstrou que uma palavra curta de quatro a oito caracteres exige um tempo mínimo de exposição tempo de leitura de um segundo enquanto para cada unidade de informação são necessários 2 segundos Assim um sinal que tem de 12 a 16 caracteres por linha exigirá um mínimo de dois segundos para leitura A American Association o State Highway and Transportation Officials AASHTO recomenda utilizar 25 segundos para o tempo de percepção e reação o que ultrapassa o 90o percentil do tempo de reação para todos os condutores Característic Características do as do comportamen comportamento do to do passageiro passageiro nos terminais de transporte nos terminais de transporte Os terminais de transporte constituemse em um importante componente do sistema pois fornecem facilidades para que os passageiros mudem de um veículo para outro dentro de um mesmo modo de transporte ou de um modo para outro Por exemplo o terminal de passageiros do aeroporto permite aos passageiros mudar do modo Características dos usuários dos veículos e da via Capítulo 3 Capítulo 3 81 terrestre para o aéreo enquanto um terminal ferroviário permite que os passageiros possam mudar de um automóvel para um trem Os terminais devem ser projetados levandose em conta as características comportamen tais dos passageiros e considerar as características que já foram discutidas tais como a percepção visual e velocidade de caminhada Por exemplo a percepção visual é de suma importância no posicionamento de sinais de modo que forneçam informações adequadas para que os passageiros possam fazer bom uso das instalações do termi nal As diferentes velocidades de caminhada serão utilizadas para definir a necessidade de uma esteira rolante Características fisiológicas Características fisiológicas referemse principalmente ao conforto percebido pelo passageiro A tempera tura dentro de um terminal é um exemplo típico e deve variar entre 21 C e 24 C O nível de ruído não deve exceder o de inteligibilidade de fala que é entre 60 e 65 dBA Outros fatores incluem disponibilidade de lojas e instalações sanitárias Características psicológicas Características psicológicas referemse à segurança percebida pelos passageiros que devem se sentir se guros caso eventualmente utilizarem o terminal de transporte O maior nível de segurança é alcançado pela presença de policiais uniformizados ou por um ambiente que disponibilize fácil comunicação com os policiais em casos de emergência Característic Características do as do veículo veículo Um componente importante de qualquer sistema de transporte é o veículo O engenheiro de transporte por tanto deve estar familiarizado com as características do veículo que utilizará o sistema que por sua vez in fluenciará o projeto da via As características do veículo de projeto influenciam o alinhamento geométrico e a estrutura do pavimento da via As características da aeronave de projeto influenciam as configurações das pistas de taxiamento e das pistas de pouso e decolagem de um aeroporto Analisaremos a seguir as características estáticas e dinâmicas dos veículos Característic Características estáticas as estáticas dos veículos dos veículos automotore automotoress Os componentes físicos de uma rodovia são projetados para ser compatíveis com o tamanho do maior e mais pesado veículo que se espera utilize a via Esses componentes incluem a largura das faixas a largura do acos tamento o comprimento e a largura das áreas de estacionamento e das curvas verticais Os pesos por eixo dos veículos que se espera trafeguem na rodovia são importantes para o projeto da estrutura do pavimento e para a determinação das declividades máximas Com a aprovação do Surace Transportation Assistance Act legislação federal americana de 1982 os tamanhos e os pesos máximos de caminhões nas rodovias interestaduais e em outras qualificadas para receber auxílio federal foram estabelecidos incluem 360 kN de peso bruto com cargas por eixo de 90 kN para eixos simples e 150 kN para eixos duplos 259 cm de largura para todos os caminhões 146 m de comprimento para semirreboques e reboques 85 m de comprimento para cada reboque duplo Os estados com maiores limites de peso antes de a lei ter sido decretada estão autorizados a mantêlos para via gens interestaduais Além disso os limites do comprimento total dos caminhões não podem mais ser estabelecidos Tendo em vista que as características estáticas dos veículos predominantes são utilizadas para estabelecer determinados parâmetros geométricos da rodovia os veículos foram classificados em função de suas caracte rísticas estáticas A AASHTO classificou os veículos automotores em quatro classes veículos de passageiros ônibus caminhões e veículos recreacionais Os veículos incluídos na classe dos de passageiros são os carros de Engenharia de infraestrutura de transportes 82 passeio os veículos esportivoutilitários minivans vans e as camionetes Os da classe ônibus incluem os inter municipais urbanos escolares e articulados Os veículos da classe dos caminhões são os do tipo leves com binações de cavalo mecânicosemirreboque carretas e caminhões ou cavalos mecânicos com semirreboques em combinação com reboques Os veículos da classe dos recreativos são osmotor homes carros comtrailers carros com reboques de barcomotor homes com reboques de barco emotor home puxando carros A Tabela 31 fornece as dimensões físicas de 19 veículos de projeto e a 32 os raios mínimos de giro dos veículos de projeto que representam os diversos veículos dentro de cada uma das quatro classes O maior veículo e com maior trá fego previsto que mais frequentemente deverá utilizar a instalação é escolhido como o veículo de projeto cujas diretrizes abaixo podem ser utilizadas na sua seleção Para estacionamentos ou uma série destes a classe de veículos de passageiro poderia ser considerada Para cruzamentos de ruas residenciais e estradas de parques uma classe de caminhões leves poderia ser considerada Para cruzamentos de rodovias estaduais com ruas urbanas utilizadas por ônibus mas relativamente pou co por caminhões de grande porte uma classe de ônibus urbano poderia ser considerada Para cruzamentos de rodovias municipais com baixo volume de tráfego e estradas locais com volume diário médio VDM de tráfego abaixo de 400 um ônibus escolar de grande porte 84 passageiros ou um ônibus escolar convencional 65 passageiros poderia ser considerado Para outros cruzamentos de rodovias estaduais e ruas industriais com altos volumes de tráfego eou que fornecem acesso a caminhões de grande porte para as fábricas locais o veículo de projeto mínimo é o WB20 WB65 ou WB67 consulte a Tabela 31 Para as interseções entre terminais de saída de vias expressas e uma via arterial transversal do tipo dia mante convencional o veículo de projeto mínimo é o WB20 WB65 e WB67 consulte a Tabela 31 As características das categorias de veículos que influenciam o projeto das interseções quando as velocida des são iguais a 15 kmh ou menos são 1 o raio de giro mínimo do eixo 2 a largura da via de uma extremi dade a outra 3 a bitola e 4 a trajetória do pneu traseiro interno do veículo ao fazer uma curva na interseção Quando as curvas são feitas a 10 kmh ou menos o raio e a trajetória de giro dependem principalmente do ta manho do veículo que está fazendo a curva Esses parâmetros foram estabelecidos para cada veículo de projeto Por exemplo as trajetórias mínimas de giro para veículo de passageiro e os veículos de projeto WB20 WB65 e WB67 são mostrados nas Figuras 33 e 34 Para os demais veículos de projeto esses parâmetros podem ser encontrados emPolicy on Geometric Design o Highways and Streets Essas trajetórias de giro são baseadas em um estudo com modelos em escala para cada veículo representante de uma classe A Tabela 32 fornece os raios mínimos de giro para diversos veículos de projeto Devese ressaltar no entanto que esses raios mínimos de giro são para curvas feitas a velocidades de 15 kmh ou inferiores Quando são feitas em velocidades mais altas os raios dependem principalmente das velocidades com que as curvas são feitas Característic Características estáticas das as estáticas das aeronaves aeronaves As características estáticas das aeronaves também variam consideravelmente Dependendo do tipo de aerona ve o peso máximo de decolagem pode variar de 7 kN para o Cessna150 até 3800 kN para o Boeing 747400 Essas aeronaves podem ser classificadas em duas categoriasde transporte e da aviação geral Uma aeronave também pode ser classificada com base em sua certificação de aeronavegabilidade e nas normas de operações de aeronaves do Título 14 do Código de Regulamentos Federais Eles são descritos pela GRA Incorporated no relatórioEconomic Values or FAA Investment and Regulatory Decisions a Guide Valores eco nômicos para decisões de investimento e de regulamentação daFAA um guia A classificação de aeronavega bilidade baseiase na aprovação dada pela Federal Aviation Administration FAA para o projeto da aeronave Características dos usuários dos veículos e da via Capítulo 3 Engenharia de infraestrutura de transportes 84 T a b e l a 3 2 R a i o s m í n i m o s d e g i r o d o s v e í c u l o s d e p r o j e t o V e í c u l o d e p r o j e t o V e í c u l o d e p a s s a g e i r o C a m i n h ã o l e v e Ô n i b u s i n t e r m u n i c i p a l Ô n i b u s u r b a n o Ô n i b u s e s c o l a r c o n v e n c i o n a l 6 5 p a s s a g e i r o s Ô n i b u s e s c o l a r d e g r a n d e p o r t e 2 8 4 p a s s a g e i r o s Ô n i b u s a r t i c u l a d o S e m i r r e b o q u e i n t e r m e d i á r i o S í m b o l o P S U B U S 4 0 B U S 4 5 C I T Y B U S S B U S 3 6 S B U S 4 0 A B U S W B 4 0 W B 5 0 R a i o m í n i m o d e g i r o d e p r o j e t o p é s 2 4 4 2 4 5 4 5 4 2 0 3 8 9 3 9 4 3 9 8 4 0 4 5 R a i o d e g i r o d o e i x o p é s 2 1 3 8 4 0 8 4 0 8 3 7 8 3 4 9 3 5 4 3 5 5 3 6 4 1 R a i o i n t e r n o m í n i m o p é s 1 4 4 2 8 3 2 7 6 2 5 5 2 4 5 2 3 8 2 5 4 2 1 3 1 9 3 1 7 0 V e í c u l o d e p r o j e t o S e m i r r e b o q u e i n t e r e s t a d u a l C o m b i n a ç ã o d e f u n d o d u p l o S e m i r r e b o q u e r e b o q u e t r i p l o S e m i r r e b o q u e r e b o q u e d u p l o p a r a r o d o v i a d e a l t a v e l o c i d a d e M o t o r h o m e C a r r o e r e b o q u e d e c a m p i s t a C a r r o e r e b o q u e d e b a r c o M o t o r h o m e e r e b o q u e d e b a r c o T r a t o r a g r í c o l a 3 c o m u m v a g ã o S í m b o l o W B 6 2 W B 6 5 o u W B 6 7 W B 6 7 D W B 1 0 0 T W B 1 0 9 D M H P T P B M H B T R W R a i o m í n i m o d e g i r o d e p r o j e t o p é s 4 5 4 5 4 5 4 5 6 0 4 0 3 3 2 4 5 0 1 8 R a i o d e g i r o d o e i x o p é s 4 1 4 1 4 1 4 1 5 6 3 6 3 0 2 1 4 6 1 4 R a i o i n t e r n o m í n i m o p é s 7 9 4 4 1 9 3 9 9 1 4 9 2 5 9 1 7 4 8 0 3 5 1 1 0 5 V e í c u l o d e p r o j e t o c o m r e b o q u e d e 4 8 p é s c o n f o r m e a p r o v a d o n a S u r f a c e T r a n s p o r t a t i o n A s s i s t a n c e A c t S T A A d e 1 9 8 2 V e í c u l o d e p r o j e t o c o m r e b o q u e d e 5 3 p é s c o n f o r m e d i r e i t o a d q u i r i d o n a S u r f a c e T r a n s p o r t a t i o n A s s i s t a n c e A c t S T A A d e 1 9 8 2 1 R a i o d e g i r o a d o t a d o p o r u m p r o j e t i s t a a o i n v e s t i g a r p o s s í v e i s t r a j e t ó r i a s d e g i r o é d e n i d o c o m o a m e t a d e d o e i x o d i a n t e i r o d e u m v e í c u l o S e a t r a j e t ó r i a d e g i r o m í n i m a f o r a d o t a d a o r a i o d e g i r o d o e i x o é a p r o x i m a d a m e n t e i g u a l a o r a i o d e g i r o m í n i m o d e p r o j e t o m e n o s a m e t a d e d a l a r g u r a d i a n t e i r a d o v e í c u l o 2 O s ô n i b u s e s c o l a r e s s ã o f a b r i c a d o s c o m t a m a n h o s q u e v a r i a m e n t r e o s c o m c a p a c i d a d e p a r a 4 2 p a s s a g e i r o s a t é o s p a r a 8 4 p a s s a g e i r o s I s s o c o r r e s p o n d e a o s c o m p r i m e n t o s d a s d i s t â n c i a s e n t r e e i x o s d e 1 1 0 p é s a 2 0 p é s r e s p e c t i v a m e n t e P a r a e s s e s t a m a n h o s d i f e r e n t e s o s r a i o s m í n i m o s d e g i r o d e p r o j e t o v a r i a m d e 2 8 8 p é s a 3 9 4 p é s e o s r a i o s m í n i m o s i n t e r n o s d e 1 4 0 p é s a 2 5 4 p é s 3 R a i o d e g i r o p a r a t r a t o r d e 1 5 0 2 0 0 c v c o m u m a c a r r e t a d e 1 8 5 p é s d e c o m p r i m e n t o p r e s a a o p o n t o d e e n g a t e A t r a ç ã o d i a n t e i r a e s t á d e s e n g a t a d a e o s f r e i o s n ã o e s t ã o s e n d o a c i o n a d o s F o n t e A P o l i c y o n G e o m e t r i c D e s i g n o f H i g h w a y s a n d S t r e e t s A m e r i c a n A s s o c i a t i o n o f S t a t e H i g h w a y a n d T r a n s p o r t a t i o n O f fi c i a l s W a s h i n g t o n D C 2 0 0 4 U s a d o c o m p e r m i s s ã o O b s e r v a ç ã o 1 p é 0 3 m Características dos usuários dos veículos e da via Capítulo 3 Capítulo 3 85 Esta aprovação é necessária para cada tipo de aeronave que voará nos Estados Unidos O Título 14 contém quatro partes que tratam das normas de aeronavegabilidade Parte 23 Inclui aeronaves simples utilitárias acrobáticas e aeronaves de transporte regional Essas aerona ves são limitadas a um máximo de nove passageiros e a um peso máximo de decolagem de 55 kN enquanto os aviões de transporte regional limitamse a um máximo de 19 passageiros e um peso máximo de decola gem de 85 kN Parte 25 Inclui aeronaves de transporte São as aeronaves de asa fixa que não atendam às normas da Parte 23 Em geral inclui aeronaves de asa fixa movidas a motor a pistão e turboélices com menos de 20 assentos Este grupo também inclui turboélices maiores e todos os aviões a jato Figura 33 Figura 33 Trajeto mínimo de giro para veículos de passageiro Fonte A Policy on Geometric Design of Highways and Streets American Association of State Highway and Transportation Officials Washington DC 2004 Usado com permissão 152 m 335 m 091 m 579 m 3 pés 19 pés 0 5 pés 10 pés 0 1 m 25 m Escala Trajeto da roda dianteira esquerda Trajeto da projeção dianteira G i r o m í n i m o R a i o 7 3 1 m 2 4 p é s M í n 4 3 9 m 1 4 4 p é s M á x 7 7 7 m 2 5 5 p é s R a i o d e g i r o d o e i x o 6 4 0 m 2 1 p é s 0 5 pés 10 pés 0 1 m 25 m Trajeto da projeção traseira direita Ângulo de direção presumido é de 316 Raio de giro da linha divisória centerline turning radius no eixo dianteiro 183 m 213 m 6 pés 7 pés 5 pés 11 pés Engenharia de infraestrutura de transportes 86 Parte 27 Inclui aeronaves de asas rotativas simples Inclui ainda os helicópteros a turbina ou com motor a pistão que têm um peso máximo de decolagem de 27 kN e um máximo de nove assentos para passageiros Parte 29 Inclui todas as aeronaves de asas rotativas de categoria de transporte que não atendem aos re quisitos da Parte 27 O Título 14 também contém várias partes relacionadas às normas para a operação de aeronaves civis nos Estados Unidos Figura 34 Figura 34 Trajeto de giro mínimo para veículos de projeto WB20 WB65 e WB67 Fonte A Policy on Geometric Design of Highways and Streets American Association of State Highway and Transportation Officials Washington DC 2004 Usado com permissão Reboque de 1615 m 53 pés Distância entre eixos de 1981 m 65 pés 196 m 65 pés 1326 m 435 pés 091 m 3 pés 457 m 15 pés 122 m 4 pés 128 m 42 pés 530 m 174 pés 595 m 195 pés 0 5 pés 10 pés 0 1 m 25 m Escala 2241 m 735 pés Trajetória da roda dianteira esquerda Trajetória da projeção dianteira Raio mí nimo de gir o 1372 m 45 pés M á x d e 1 4 1 4 m 4 6 4 p é s Mín de 134 m Trajeto da roda traseira direita Observação O WB20 WB65 é mostrado Um veículo com maior distância entre os eixos o WB20 pode ser criado movendose o conjunto de roda em tandem na parte traseira do reboque em 061 m 2 pés Ângulo de direção presumido de 284 Ângulo do tratorreboque presumido de 685 Raio de giro do eixo centerline turning radius no eixo dianteiro 244 m 8 pés 259 m 85 pés R a i o d e g i r o d o e i x o 1 2 5 0 m 4 1 p é s 0 5 pés 10 pés 0 25 m 44 pés Características dos usuários dos veículos e da via Capítulo 3 Capítulo 3 87 Parte 91 Referese às operações da aviação geral incluindo as de aeronaves motorizadas que não pos suam atividades que exijam regulamentação em qualquer uma das outras partes Esta parte é portanto menos restritiva Uma operadora que pretenda realizar a operação comercial nesta categoria também deve obter o certificado de transportadora aérea ou algum outro certificado de operação Parte 121 Fornece as normas para as operações domésticas e de bandeira conduzidas pelos detentores dos certificados de transportadora aérea ou de operações Isto inclui o uso de aeronaves de transporte de passa geiros com mais de nove assentos ou de transporte de carga com capacidade superior a 335 kN A maioria das companhias aéreas opera sob esta configuração Parte 125 Contém normas para operações não comerciais que utilizem aeronaves de asa fixa com 20 ou mais lugares e não se encaixem nas partes 135 ou 137 Observe que essas aeronaves não estão incluídas na Parte 91 Parte 133 Contém normas para operação de aeronaves de asa rotativa que carregam uma carga externa Parte 135 Contém normas para operações como o transporte de correio alguns voos de lazer ou turísticos e voos regionais Estes últimos são descritos como voos comuns que operam de forma regular mas são rea lizados com aeronave de asa rotativa ou aeronave de asa fixa com nove ou menos assentos para passageiros ou com uma capacidade útil de 335 kN ou inferior Parte 137 Contém regras que regem a aplicação de substâncias por aeronaves para apoiar as atividades como agricultura bombeiros saúde pública e semeadura de nuvens Com base nesse sistema de classificação chegamos às seguintes categorias 11 Fuselagem estreita com dois motores 22 Fuselagem larga com dois motores 33 Fuselagem estreita com três motores 44 Fuselagem larga com três motores 55 Fuselagem estreita com quatro motores 66 Fuselagem larga com quatro motores 77 Jato regional com menos de 70 lugares 88 Jato regional com 70 a 100 lugares 99 Turboélices com menos de 20 lugares Parte 23 10 10 Turboélices com menos de 20 lugares Parte 25 11 11 Turboélices com 20 ou mais lugares 12 12 Motor a pistão Parte 23 13 13 Motor a pistão Parte 25 A FAA também classificou as aeronaves em duas categorias grupo de aeronaves e categoria de aeronaves para efeito de seleção dos padrões adequados de projeto de aeroportos como os critérios de projeto para aero portos com base nos aviões destinados a nele operar O grupo de aeronaves é baseado na envergadura da aerona ve e indicado por um algarismo romano I II III IV ou V A categoria de aeronave designada por uma letra A B C ou D é baseada na velocidade de aproximação da aeronave Engenharia de infraestrutura de transportes 88 Tabela 33 Tabela 33 Código de referência do aeroporto características estáticas e velocidades de aproximação de diversos aviões Aeronave Aeronave Código de Código de referência do referência do aeroporto aeroporto Velocidade de Velocidade de aproximação aproximação nós nós Envergadura Envergadura das das asas pés asas pés Comprimento Comprimento pés pés Altura Altura da cauda da cauda pés pés Decolagem Decolagem máxima máxima libras libras Cessna150 AI 55 327 238 80 1600 Beech Bonanza A 36 AI 72 335 275 86 3650 Beech Baron 58 BI 96 378 298 98 5500 Cessna Citation I BI 108 471 435 143 11850 Beech Airliner 1900C BII 120 545 578 149 16600 Cessna Citation III BII 114 535 555 168 22000 Bae 146100 BIII 113 864 858 283 74600 Antonov AN24 BIII 119 958 772 273 46305 Airbus A320100 CIII 138 1113 1233 391 145505 Boeing 727200 CIII 138 1080 1532 349 209500 Boeing 707320 CIV 139 1424 1529 422 312000 Airbus A310300 CIV 125 1441 1532 523 330693 MDC863 DIV 147 1484 1874 430 355000 Boeing 747200 DV 152 1957 2318 647 833000 Boeing 747400 DV 154 2130 2318 643 870000 Observação 1 nó 185 kmh 1 pé 03 m Fonte Adaptado deAdvisory Circular AC No 150530013 US Department of Transportation Federal Highway Administration Washington DC 2004 Um sistema de codificação para aeroportos conhecido comoCódigo de reerência do aeroporto Airport Reerence Code ARC consulte a Tabela 33 referese a critérios de projeto para as categorias de aeronaves destinadas a operar regularmente naquele aeroporto tendo como base o grupo e a categoria de aeronaves A Tabela 33 fornece exemplos de códigos de referência do aeroporto para diversas aeronaves Os códigos para outras aeronaves podem ser obtidos emFAA Advisory Circular 150530013 Por exemplo se um aeroporto foi projetado para atender ao Boeing 747200 com uma envergadura de asa de 5965 m e uma velocidade de aproximação de 152 nós o código de referência do aeroporto é DV A Tabela 33 mostra que as características estáticas dos aviões variam consideravelmente Importantes ca racterísticas estáticas que influenciam o projeto dos aeroportos são o peso máximo de decolagem e a enverga dura das aeronaves que deverão utilizar o aeroporto Em geral quanto maior o peso máximo de decolagem da aeronave maiores serão os comprimentos de pista para pouso e decolagem Característic Características estáticas das as estáticas das locomotivas ferroviárias locomotivas ferroviárias As locomotivas podem ser classificadas em cinco categorias com base principalmente no tipo de propulsão utilizada Elétrica Dieselelétrica Vapor Levitação magnética Maglev Outros tipos gás turbinoelétrica Características dos usuários dos veículos e da via Capítulo 3 Capítulo 3 89 Locomotivas elétricas A fonte de alimentação de uma locomotiva elétrica é obtida ou por meio de um sistema de corrente contínua CC ou de um sistema de corrente alternada CA A potência é transmitida de uma fonte externa de alimentação e a capacidade da locomotiva não é portanto limitada internamente A corrente é transmitida pelo uso de sapatas coletoras que passam sobre um terceiro trilho ou através de cabos aéreos O sistema do terceiro trilho é utilizado principalmente quando muita potência e baixa tensão são empregadas enquanto cabos aéreos são uti lizados quando alta tensão é necessária principalmente por razões de segurança Os motores elétricos podem ser acoplados a unidades múltiplas com um controlador ou ser utilizados em unidades individuais Locomotivas dieselelétricas A fonte de alimentação de uma locomotiva dieselelétrica consiste em um motor primário a diesel que está diretamente ligado a um gerador formando assim uma estação geradora completa Essas locomo tivas são portanto independentes com cada uma tendo sua própria estação geradora e motor de tração Isto dá às dieselelétricas uma vantagem sobre a locomotiva elétrica já que a rede de distribuição de ener gia necessária para as locomotivas elétricas não é necessária para as dieselelétricas As locomotivas diesel elétricas também podem ser utilizadas em unidades individuais ou acopladas controladas por um condutor na cabine As unidades individuais são utilizadas principalmente em operações no pátio ferroviário enquanto as acopladas o são em operações de longas distâncias Locomotivas a vapor Estas recebem energia de motores a vapor alternativos muito menos eficientes que o sistema dieselelétrico e por isso foram substituídas pelas locomotivas dieselelétricas Atualmente esse sistema é utilizado principal mente nos países em desenvolvimento por causa de seu custo de capital relativamente mais baixo por unidade de potência Trens de levitação magnética Maglev Neste tipo de locomotiva não há contato entre a estrutura da via e o veículo A potência é obtida de conjuntos de magnetos e bobinas posicionados de uma forma apropriada que produzem a força necessária para a levitação propulsão e direção A Figura 35 ilustra o princípio básico da levitação magnética Figura 35 Figura 35 Princípios básicos da levitação magnética Fonte Railway Engineering VA Profillidis Avebury Technical 1995 Veículo Bobinas para propulsão e direção Magnetos Bobina para levitação Estrutura de apoio Engenharia de infraestrutura de transportes 90 Testes demonstraram que esses trens são capazes de viajar a velocidades muito altas e podem passar por trechos com declividades longitudinais relativamente mais elevadas Por exemplo uma via de teste de levita ção magnética foi construída como uma seção superelevada de 5 m de altura e uma velocidade de projeto de cerca de 400 kmh Os carros tinham 54 m de comprimento pesavam 108 toneladas e eram capazes de trans portar 200 passageiros A via tinha raio mínimo de curvatura de mais de 4000 m e declividade longitudinal máxima de 10 Característic Características estáticas das as estáticas das embarcações marítimas embarcações marítimas As embarcações marítimas podem ser classificadas em embarcações de passageiros e de carga As primeiras po dem ser classificadas em balsas e navios de passageiros enquanto as segundas podem sêlo em navios tanques e embarcações para cargas secas A Figura 36 mostra exemplos de embarcações marítimas Navios de passageiros Um navio de passageiros é definido como aquele que tem acomodação para mais de 12 passageiros Por este motivo é comum os navios de carga terem alojamentos para no máximo 12 passageiros assim não estarão sujeitos aos regulamentos mais rigorosos dos navios de passageiros A principal diferença entre as balsas e os navios de passageiros é que as primeiras normalmente transportam passageiros automóveis e algumas mercadorias por distâncias mais curtas enquanto os segundos principal mente passageiros por distâncias relativamente mais longas Atualmente existem poucos navios de passageiros em operação com o objetivo primário de apenas transportálos Isto se deve principalmente à concorrência com o transporte aéreo que é muito mais rápido e mais barato A maioria dos navios de passageiros atua agora como navios de cruzeiro utilizados principalmente durante o período de férias A Tabela 34 mostra as carac terísticas estáticas de alguns navios de cruzeiro Tabela 34 Tabela 34 Características estáticas de alguns navios de cruzeiro Nome Nome Comprimento Comprimento pés pés Boca Boca pés pés Tone Tonelagem lagem bruta bruta toneladas toneladas Capacidade de Capacidade de passageiros passageiros Velocidade de Velocidade de cruzeiro nós cruzeiro nós Grandeur of the Seas 916 106 74000 1950 22 Rhapsody of the Seas 915 1056 75000 2000 22 Splendour of the Seas 867 105 70000 1804 24 Majesty of the Seas 880 106 73941 2354 19 Nordic Express 692 100 45563 1600 195 Observação 1 pé 03 m 1 tonelada 091 tonelada métrica 1 nó 185 kmh Fonte wwwenwikipediaorgwikipassengership Característic Características dinâmicas dos as dinâmicas dos veículos de transporte veículos de transporte As forças que atuam sobre um veículo enquanto ele está em movimento são resistências do ar de rampa ao rolamento e de curva As técnicas para estimar quantitativamente essas forças são apresentadas nesta seção Resistência do ar em veículos automotores O ar na frente e ao redor de um veículo em movimento provoca resistência ao seu movimento e a força necessária para superar essa resistência é conhecida comoresistência do ar A magnitude dessa força depende do quadrado da velocidade em que o veículo está se deslocando e da área da seção transversal medida em um plano perpendicular à direção do movimento Claffey tem demonstrado que essa força pode ser estimada pela Equação 32 Características dos usuários dos veículos e da via Capítulo 3 Capítulo 3 91 Figura 36 Figura 36 Exemplos de três tipos de embarcações Navio de carga Cruzeiro de passageiros Balsa F o n t e R P e t e r k i n S h u t t e r s t o c k F o n t e G a r y B l a k e l e y S h u t t e r s t o c k F o n t e N a t a l i a B r a t s l a v s k y S h u t t e r s t o c k Engenharia de infraestrutura de transportes 92 F a 05 00772 p C D Au2 32 g em que F a resistência do ar na força N p densidade do ar 1227 kgm3 no nível do mar menor em altitudes mais elevadas C D coeficiente de resistência aerodinâmica o valor médio atual para automóveis de passageiros é de 04 para caminhões esse valor varia de 05 a 08 mas um valor representativo é 05 A área da seção transversal m2 u velocidade do automóvel kmh g aceleração da gravidade 981 ms2 Exemplo 31 Exemplo 31 Determinando a resistência do ar em veículos em movimento Determine a diferença em termos de resistência do ar entre um automóvel e um caminhão leve se ambos estão a uma velocidade de 965 kmh Assuma que a área da seção transversal do automóvel é igual a 279 m 2 e a do caminhão 1070m2 Solução Determine a resistência do ar para o automóvel com base na Equação 32 F a 05 00772 pC D Au2 g 05 00772 1227 04 279 965 965 lb 981 5017 N Determine a resistência do ar para o caminhão com base na Equação 32 F a 05 00772 1227 05 107 965 965 981 24053 N Determine a diferença nas resistências do ar A diferença nas resistências do ar é 24053 5017 19036 N Resistência do ar em trens A equação para a resistência do ar em trens é semelhante àquela para os veículos automotores exceto que como os trens são muito mais longos a resistência de atrito ao longo do seu comprimento também deve ser considerada É dada como F at C t 1 Au2 C t 2 pLu2 33 Características dos usuários dos veículos e da via Capítulo 3 Capítulo 3 93 em que F at resistência do ar em trens N A área da seção transversal do trem em m2 u velocidade do trem kmh L comprimento do trem m p perímetro parcial m do material rodante para baixo do nível do trilho C t1 e C t2 constantes A constanteC t1 depende da forma das partes dianteira e traseira do trem e a C t2 da condição da superfície do trem Várias autarquias ferroviárias portanto têm desenvolvido fórmulas empíricas para a resistência ao rolamento que também servem para a resistência do ar consulte a Equação 37 para a resistência ao rolamento dos trens Resistência de rampa Resistência de rampa Um veículo que trafega em uma subida sofre a resistência de uma força que age no sentido oposto isto é para baixo Essa força é o componente do peso do veículo que age para baixo ao longo do plano da trajetória do veículo chamadaresistência de rampa que tenderá a reduzir a velocidade do veículo se não for aplica uma força de acele ração A velocidade alcançada em qualquer ponto ao longo da rampa para uma determinada taxa de aceleração dependerá do grau de inclinação e do tipo de veículo A resistência de rampa é dada como Resistência de rampa peso inclinação em decimal 34 O impacto da resistência de rampa é mais significativo na modalidade rodoviária do que nas ferroviária e aérea A razão disso é que as declividades são muito mais restritas nos transportes ferroviário e aéreo pois os pesos dos veículos utilizados nessas modalidades são bem maiores do que os dos veículos automotores Por exemplo como será discutido no Capítulo 6 as declividades máximas dos aeroportos não excedem a 2 nas ferrovias a 4 mas nas rodovias podem chegar a 9 Resistência de rolamento Resistência de rolamento São forças existentes dentro do próprio veículo que oferecem resistência ao movimento Entre elas estão as forças resultantes principalmente do efeito do atrito nas partes móveis outras resistências mecânicas e aquelas geradas pelo atrito entre as rodas do veículo e a via O efeito total dessas forças sobre o movimento é conheci do como resistência de rolamento Os fatores que influenciam essa resistência são a velocidade do veículo e a condição da via Por exemplo um veículo que viaja a 80 kmh em uma rodovia com uma superfície de asfalto trincada e malconservada sofrerá uma resistência ao rolamento de 255 Ntonelada de peso enquanto na mes ma velocidade em uma superfície de areia solta esta resistência é de 380 Ntonelada de peso Resistência de rolamento em veículos automotores Fórmulas diferentes foram desenvolvidas para automóveis e caminhões A resistência de rolamento para automóveis em um pavimento liso pode ser determinada pela Equação 35 F r C rs 00772C rv u2W 35 em que F r força da resistência de rolamento N C rs constante normalmente 0012 para automóveis Engenharia de infraestrutura de transportes 94 C rv constante normalmente 699 106 s2m2 para automóveis u velocidade do veículo kmh W peso bruto do veículo N Para caminhões a resistência de rolamento é dada como F rt C a 147C bu2W 36 em que F rt força da resistência de rolamento libras C a constante normalmente 02445 para caminhões C b constante normalmente 000044 spés para caminhões u velocidade do veículo mph W peso bruto do veículo libras Exemplo 32 Exemplo 32 Determinando a resistência de rolamento em um automóvel Determine a resistência de rolamento em um automóvel que está se deslocando a 105 kmh se seu peso for igual a 9000 N Solução Use a Equação 35 para determinar a resistência de rolamento F r C rs 00772C rv u2900 C rs 0012 C rv 699 106 F r 0012 00772 699 106 105 105900 0012 000599000 N 00179 9000 N 1611 N Resistência de rolamento em trens A American Railway and Engineering and MaintenanceoWay Association propõe que a resistência de rola mento para os trens possa ser estimada pela Equação 37 F rT 03 907 00031u k u2 37 m mn em que F rT força de resistência de rolamento Ntonelada m carga média por eixo em toneladas u velocidade do veículo mph Características dos usuários dos veículos e da via Capítulo 3 Capítulo 3 95 n número de eixos mn peso médio da locomotiva ou vagão em toneladas k coeficiente de resistência do ar 00123 para equipamento convencional 0028 para vagões tipo piggy back 00164 para vagões de contêineres A fórmula utilizada para determinar a resistência de rolamento na Equação 37 é conhecida como fórmula modificada de Davis Concluiuse que a fórmula srcinal dava resultados satisfatórios para as velocidades entre 8 kmh e 65 kmh e a modificada dada na Equação 37 foi desenvolvida para considerar as operações mo dernas com velocidades superiores Essa equação também calcula a resistência do ar e portanto é comumente denominada resistência inerente ao movimentoou resistência básica Exemplo 33 Exemplo 33 Resistência em um trem Determine a resistência de rolamento em um trem com equipamento convencional que viaja a 130 kmh sobre um trecho retilíneo e em nível se a carga por eixo for igual a 1814 toneladas e o trem formado por 16 vagões com quatro eixos em cada um Solução Determine a resistência como o trem está sobre um trecho retilíneo e em nível com a ferrovia a resistência é a inerente ou básica Use a Equação 37 para determinar essa resistência F rt 03 907 0003u ku2 m mn 03 907 0003 130 00123 130 130 1814 1814 4 407 Ntonelada Resistência de curva Resistência de curva Quando um veículo viaja em um trecho de curva da via forças externas agem sobre ele Determinados compo nentes dessas forças tendem a retardar o movimento do veículo à frente O efeito da soma desses componentes é a resistência de curva Resistência de curva em veículos automotores O raio da curva a velocidade na qual o veículo está se deslocando e o peso bruto do veículo são os fatores que determinam a magnitude da resistência de curva que pode ser estimada pela Equação 38 F c 05 00772u2W 38 gR em que F c resistência de curva N u velocidade do veículo kmh Engenharia de infraestrutura de transportes 96 W peso bruto do veículo kg g aceleração da gravidade R raio de curvatura m Exemplo 34 Exemplo 34 Determinando a resistência de curva em um veículo automotor Um caminhão leve de três eixos que viaja em uma rodovia a uma velocidade de 885 kmh aproximase de uma curva horizontal com raio de 27425 m Determine a resistência do ar que atua sobre o caminhão ao passar pela curva se o peso por eixo for de 22675 N Solução Determine o peso bruto do veículo Peso bruto do veículo caminhão 3 22675 68025 N Determine a resistência de curva usando a Equação 38 F c 05 00772u2W gR F c 05 00772 885 885 68025 N 981 27425 76441 N Resistência de curva em trens Esta resistência depende do atrito entre o friso da roda e a lateral do trilho do deslizamento das rodas sobre os trilhos e do raio de curvatura Com base nos resultados dos testes realizados com trens reais nos Estados Unidos a American Railway Engineering Association AREA adotou um valor recomendado de 4 Ntonelada grau de curva para um truck ferroviário de três peças sem lubrificação entre a roda e o trilho nas vias de bitola padrão Isto se expressa na Equação 39 que é recomendada pelaCanadian National Railway e pode ser utiliza da para determinar a resistência de curva em qualquer via F c 0279 bitola 39 em que F c resistência de curva sobre os trens Ntonelada por grau de curvatura bitola bitola da via em m Devese observar que a resistência de curva desenvolvida no início do movimento de um trem é aproxima damente o dobro do valor para o trem já em movimento Isto deve ser levado em consideração no projeto de uma curva caso haja a expectativa de que os trens possam nela parar Resistência ao movimento Resistência ao movimento A força que deve ser aplicada para superar as diversas resistências é a de tração determinada pela soma dos valores de todas as resistências obtidas pela utilização das equações adequadas Características dos usuários dos veículos e da via Capítulo 3 Capítulo 3 97 Requisitos de potência Requisitos de potência A capacidade de desempenho de um veículo é medida em termos da potência que o motor pode produzir me dida em HP para superar as diversas resistências e colocar o veículo em movimento Potência é a taxa na qual o trabalho é feito 1 HP equivale a 746 Nms A potência fornecida pelo motor é P 0278Fu 310 7604 em que P potência fornecida HP F somatória das resistências ao movimento kg u velocidade do veículo kmh Exemplo 35 Exemplo 35 Determinando a potência necessária para conduzir um trem ao longo de uma curva Determine a potência que é necessária para operar um trem de 16 vagões que viaja ao longo de uma curva de 2 a 1125 kmh em um trecho em nível se o peso total incluindo o da locomotiva é aplicado sobre um total de 64 eixos que transportam uma média de 1814 toneladas por eixo Solução Neste problema precisamos encontrar as resistências básica e de curva para obtermos a resistência ao movimento Determine a resistência básica com base na Equação 37 F rt 03 907 00031u ku2 m mn Número de eixosvagão 6416 4 03 907 00031 1125 00123 1125 1125 1814 1814 4 03 05 035 215 33 Ntonelada Determine a resistência de curva utilizando 4 Ntonelada conforme recomendado no texto Para uma curva de 2 resistência 2 4 8 Ntonelada Determine a resistência totaltonelada Resistência total resistência básica resistência de rampa resistência de curva 33 0 8 Ntonelada 41 Ntonelada Engenharia de infraestrutura de transportes 98 Determine a potência com a Equação 310 P 0278Fu 7604 em que F resistência total Resistênciatonelada peso do trem em toneladas 41 16 4 1814 47599 N P 0278 47599 1125 7604 19577 hp ou 14605 kW Exemplo 36 Exemplo 36 Determinando a potência necessária para um automóvel de passageiro superar a resistência ao movimento Um automóvel de passageiros de 13600 N está viajando a 885 kmh em um trecho em nível de uma estrada com uma curva horizontal de raio igual a 300 m Se a área transversal do veículo for de 27 m2 determine a potência em HP necessária para superar a resistência ao movimento que atua sobre o veículo Solução Resistência total resistência do ar resistência de rolamento resistência de rampa resistência de curva Determine a resistência do ar utilizando a Equação 32 F a 05 00772 p C D Au2 g 05 00772 1227 04 27 885 885 981 4084 N Determine a resistência de rolamento com a Equação 35 F r C rs 00772C rv u2W 0012 00772 699 106 885 88513600 0012 00042313600 2207 N Características dos usuários dos veículos e da via Capítulo 3 Capítulo 3 99 Determine a resistência de rampa A rodovia é em nível portanto a resistência de rampa é igual a zero Determine a resistência de curva utilizando a Equação 38 F c 05 00772u2W gR 05 00772 885 885 13600 981 300 13971 N Determine a resistência total Resistência total 4084 N 2207 N 13971 N 20262 N Utilizando a Equação 310 determine a potência em HP necessária para superar a resistência P 0278Fu 7604 P 0278 20262 885 550 6556 hp ou 4891 kW Distância de frenagem Distância de frenagem A ação das forças sobre um veículo em movimento desempenha uma parte importante na determinação da distância necessária para o veículo parar com base em uma determinada velocidade Outros fatores importan tes incluem a taxa de desaceleração o coeficiente de atrito entre os pneus e o pavimento da estrada no caso de veículos automotores ou entre as rodas e os trilhos no caso dos trens W peso do veículo f coeficiente de atrito g aceleração da gravidade a desaceleração do veículo Figura 37 Figura 37 Forças que atuam sobre um veículo freando em uma descida D b x W ag u W f cos G W sen W 10 u velocidade quando os freios são acionados D b distância de frenagem ângulo de inclinação G tan inclinação100 x distância percorrida pelo veículo ao longo da rodovia durante a frenagem Engenharia de infraestrutura de transportes 100 Distância de frenagem para veículos automotores Considere um veículo viajando em um trecho em declive com uma velocidade inicialu em mph como mos trado na Figura 37 Sejam W peso do veículo coeficiente de atrito entre os pneus e o pavimento da rodovia γ ângulo entre a rampa e a horizontal a desaceleração do veículo quando os freios são acionados Db componente horizontal de distância percorrida durante a frenagem isto é do momento em que o freio é acionado ao momento em que ele para Observe que a distância de frenagem Db é a componente horizontal da distância ao longo da rampa A razão disto é que as distâncias da rodovia são medidas no plano horizontal de acordo com os padrões de medição da topografia Considere o seguinte Força de atrito sobre o veículo W cos γ Força que age sobre o veículo por causa da aceleração W a g 311 em que g aceleração da gravidade a desaceleração que traz o veículo até uma posição estacionária Se u for a velocidade inicial então a u2 2x assumindo uma desaceleração uniforme em quex distância percorrida ao longo do plano da rampa durante a frenagem O componente do peso do veículo W sen Substituindo emF ma obtemos W sen W cos W a 312 g Substituindoa na Equação 312 obtemos W sen W cos W u2 313 2 gx No entantoDb x cos Substituindox na Equação 313 obtemos W u2 cos W cos W sen 2 gDb que resulta em u2 tan 314 2 gDb e Db u2 315 2 g tan Observe no entanto que tanγ é a inclinaçãoG da rampa ou seja o percentual de inclinação100 conforme mostrado na Figura 37 Características dos usuários dos veículos e da via Capítulo 3 Capítulo 3 101 Portanto a Equação 315 pode ser escrita como Db u2 2 g G Se assumirmos g como sendo 981 ms2 e u expressa em kmh a Equação 315 se torna Db u2 316 2543 G e Db é dado em metros Além disso o coeficiente de atrito pode ser representado comoag em quea é a taxa de desaceleração em ms2 A AASHTO recomenda que uma taxa de desaceleração a de 341 ms2 seja utiliza da pois tratase de uma taxa de desaceleração confortável para os motoristas A Equação 316 então se torna Db u2 317 2543035 G Observe que a Equação 317 é utilizada quando o veículo estiver percorrendo um trecho em declive Quan do o veículo estiver percorrendo um trecho em aclive a equação é Db u2 318 2543035 G Portanto uma equação geral para a distância de frenagem pode ser escrita como Db u2 319 2543035 G O sinal de mais é para os veículos que percorrem aclives e o de menos para os que percorrem declives e G o valor absoluto de tan Do mesmo modo a distância percorrida ao reduzir a velocidade de um veículo automotor deu1 para u2 em kmh é dada como Db u21 u22 320 2543035 G Devese observar também que a distância percorrida entre o momento em que o motorista percebe um objeto no caminho do veículo e o tempo em que este para é maior que a distância de frenagem calculada pela Equação 319 A distância adicional considera a distância percorrida durante o tempo de percepção e reação A distância total percorrida durante uma manobra de frenagem é denominada distância de parada e é dada como Sin m 028ut u2 321 2543035 G O primeiro termo da Equação 321 calcula a distância percorrida durante o tempo de percepção e reação t s e u é a velocidade em kmh em que o veículo estava viajando quando os freios foram acionados Engenharia de infraestrutura de transportes 102 Exemplo 37 Exemplo 37 Determinando a distância de parada para diversas condições de declividade Se a velocidade de projeto de uma rodovia de duas pistas for de 90 kmh determine a distância de parada de um veículo que está viajando na rodovia no limite de velocidade para os seguintes trechos da estrada i Um trecho em nível ii Um trecho em aclive de 5 iii Um trecho em declive de 5 Solução Use a Equação 321 para determinar a distância mínima de visibilidade de parada S 028ut u2 2543035 G Determine a distância de parada para o trecho em nível G 0 S 028 90 25 902 2543035 0 63 91 154 m Determine a distância de parada para o trecho em aclive de 5 G 005 S 028 90 25 902 2543035 005 63 7963 14263 m Determine a distância de parada para o trecho em declive de 5 S 028 90 25 902 2543035 005 63 10617 16917 m Distância de frenagem para trens Esta distância é semelhante à dos veículos automotores uma vez que corresponde à distância percorrida pelo trem até a parada após o acionamento dos freios É no entanto diferente no sentido de que a distância de fre nagem de um determinado trem pode ser significativamente diferente da de outro A distância de frenagem do trem é de grande importância no projeto do sistema de sinalização de ferrovia e pode ser calculada pelas equações empíricas ou por meio da realização de testes dinâmicos com um tipo específico de trem na ferrovia de interesse Características dos usuários dos veículos e da via Capítulo 3 Capítulo 3 103 Várias fórmulas empíricas foram desenvolvidas na Europa para a distância de frenagem de trens Elas de pendem do tipo de trem e portanto do tipo de sistema de frenagem utilizado Dois tipos de freios são nor malmente utilizados em veículos ferroviáriosde sapatasou a disco Os reios de sapatas funcionam por meio da pressão aplicada sobre sapatas metálicas resultando em uma força de atrito aplicada às rodas Essas sapatas são disponibilizadas em ambas as rodas do eixo Os reios a disco funcionam por meio da ação da fricção sobre discos de aço ou de ferro fundido fixados ao eixo Segue uma breve descrição dos métodos utilizados para con duzir a força de frenagem Freio a ar a pressão do ar nos condutos especiais é alterada por meio da operação de uma válvula na cabi ne do condutor A desvantagem deste sistema é que a força de frenagem não é aplicada simultaneamente a todos os vagões do trem Eletropneumático neste sistema um sinal elétrico é transmitido sobre a linha ao longo do trem e modifica a pressão de ar simultaneamente em todas as rodas por meio de válvulas de ar acionadas eletricamente em cada freio Freio eletromagnético neste sistema a força de frenagem é aplicada diretamente aos trilhos por sapatas eletromagnéticas especiais que conduzem uma corrente elétrica durante a frenagem Este sistema pode operar de forma independente ou em combinação com outros Freio eletrodinâmico a desaceleração é obtida pela conversão dos motores de tração elétrica em geradores elétricos eliminando assim o problema de desgaste da sapata de freio Estão disponíveissofwares que podem ser utilizados para determinar a distância de frenagem dos trens Por exemplo o módulo de distância de frenagem dosofware RailSim V7 desenvolvido pela Systra Consulting Inc pode ser utilizado para determinar a distância de frenagem de um dado trem para fins de projeto de sinalização Entre outros recursos incorporados aosofware estão incluídos composições de trem especificadas pelo usuá rio tais como vários comprimentos de trem configurações e parâmetros definidos pelo usuário e a distância da roda traseira até o engate com capacidade de processar múltiplas velocidades para um único local Os re sultados indicaram que a distância de frenagem de um trem pode variar de cerca de 79 m para uma velocidade inicial de 19 kmh até 2900 m para uma velocidade inicial de 160 kmh As ferrovias alemãs desenvolveram duas equações empíricas uma para trens de passageiros e outra para trens de carga Elas são denominadas fórmulas Minden apresentadas a seguir Para trens de passageiros Lm 38u2 322 61 1 10 i Para trens de carga Lm 385u2 323 51 5 i em que Lm distância de frenagem m u velocidade do trem kmh percentuais de frenagem ou seja a relação da força de frenagem necessária para frear uma tonelada do peso total do veículo uma constante que depende das características do tipo de freio Os valores variam de 05 a 125 Engenharia de infraestrutura de transportes 104 Distância de parada dos trens de passageiros As ferrovias belgas também desenvolveram a fórmula empírica dada na Equação 324 Lm 424u2 324 λ575u u 20 005u i em que Lm λ e u possuem as mesmas definições das equações 322 e 323 Característic Características das as das vias vias As características básicas das vias de qualquer modalidade de transporte dependem do veículo e das caracte rísticas humanas associadas àquela modalidade Por exemplo a distância mínima de visibilidade que pode ser estabelecida em uma rodovia depende do tempo de percepção e reação do motorista e das forças que atuam sobre o veículo em frenagem Da mesma forma as ferrovias são projetadas para inclinações relativamente menores do que as das rodovias pois o peso de um trem é muito maior do que o de um automóvel resultando em um grau de resistência muito maior Convém no entanto notar que as características importantes das vias de percurso diferem de modalidade para modalidade e portanto são discutidas separadamente para rodovia ferrovia e pistas de pousodecolagem e de taxiamento de aeroportos Característic Características das as das rodovias rodovias As características das rodovias que proporcionam segurança nas paradas e ultrapassagens e as curvaturas de estradas são apresentadas aqui pois têm uma relação mais direta com o que foi discutido anteriormente Este material será referência no Capítulo 6 que discutirá o projeto geométrico das vias Distância de visibilidade É o comprimento da via que o motorista pode ver à frente a qualquer momento Existem dois tipos de distância de visibilidade de parada e de ultrapassagem Distância de visibilidade de parada DVP É a distância mínima de visibilidade que a rodovia deve proporcionar de modo que quando um motorista viaja à velocidade de projeto da estrada e percebe uma obstrução na estrada ele será capaz de parar o veículo sem colidir com a obstrução Corresponde à soma da distância percorrida durante o tempo de percepção e reação e a distância percorrida durante a frenagem É portanto o mesmo que a distância de parada dada na Equação 321 A DVP para o veículo viajando a u kmh portanto é dada como DVP 028ut u2 325 2543035 G em que DVP distância de visibilidade de parada u velocidade de projeto da estrada kmh G rampa da via ou seja porcentagem de inclinação100 Características dos usuários dos veículos e da via Capítulo 3 Capítulo 3 105 A distância de visibilidade em qualquer ponto da rodovia deve ser pelo menos igual à DVP A Tabela 35a apresenta valores de DVP para diferentes velocidades de projeto em nível G 0 Os valores para aclives são mais curtos e para declives são mais longos como mostra a Tabela 35b Tabela 35 Tabela 35 Distâncias de parada para diferentes velocidadespadrão Distância de visibilidade de parada Distância de visibilidade de parada Velocidade de projeto Velocidade de projeto mph mph Distância percorrida durante o Distância percorrida durante o tempo de percepção pés tempo de percepção pés Distância de frenagem Distância de frenagem em nível pés em nível pés Ca Calc lcul ulad ada a p pés és De De pr proj ojet eto o pé pés s 15 551 216 767 80 20 735 384 1119 115 25 919 600 1519 155 30 1103 864 1967 200 35 1286 1176 2462 250 40 1470 1536 3006 305 45 1654 1944 3598 360 50 1838 2400 4238 425 55 2021 2903 4924 495 60 2205 3455 5660 570 65 2389 4055 6444 645 70 2573 4703 7276 730 75 2756 5399 8155 820 80 2940 6143 9083 910 a Inclinações de zero por cento Distância de visibilidade de parada pés Distância de visibilidade de parada pés Velocidade de projeto mph Velocidade de projeto mph DDeecclliivveess AAcclliivveess 33 66 99 33 66 99 15 80 82 85 75 74 73 20 116 120 126 109 107 104 25 158 165 173 147 143 140 30 205 215 227 200 184 179 35 257 271 287 237 229 222 40 315 333 354 289 278 269 45 378 400 427 344 331 320 50 446 474 507 405 388 375 55 520 553 593 469 450 433 60 598 638 686 538 515 495 65 682 728 785 612 584 561 70 771 825 891 690 658 631 75 866 927 1003 772 736 704 80 965 1035 1121 859 817 782 b Inclinações de diferentes porcentagens Observação 1 mph 161 kmh 1 pé 03 m Fonte Adaptado deA Policy on Geometric Design of Highways and Streets American Association of State Highway and Transportation Officials Washington DC 2004 Usado com permissão Engenharia de infraestrutura de transportes 106 Distância de visibilidade de tomada de decisão DVTD As distâncias de visibilidade de parada obtidas com a Equação 325 são geralmente apropriadas para as condi ções normais quando o motorista espera o estímulo Essas distâncias no entanto podem não ser apropriadas para situações em que o estímulo é inesperado ou quando os motoristas devem fazer manobras incomuns Nes te caso uma distância de visibilidade maior é necessária e isto é normalmente denominado distância de visibi lidade de tomada de decisão Esta distância de visibilidade maior proporcionará ao motorista a opção de fazer manobras evasivas que em alguns casos pode ser uma opção melhor do que parar Nestes casos os tempos de percepção e reação são mais longos resultando em distâncias de visibilidade maiores Exemplos de locais onde as distâncias de visibilidade de tomada de decisão são preferíveis incluem trevos e interseções que exigem manobras incomuns ou inesperadas trechos de estrada onde há uma mudança na seção transversal da via tais como praças de pedágio e faixas de desaceleração e trechos onde estão localizadas várias fontes de informações que concorrem pela atenção do motorista Dados empíricos têm sido utilizados pela AASHTO para determi nar as distâncias de visibilidade de tomada de decisão para diversas manobras evasivas e velocidadespadrão conforme mostrado na Tabela 36 Tabela 36 Tabela 36 Distância de visibilidade de tomada de decisão para diferentes velocidades de projeto Distância de visibilidade de tomada de Distância de visibilidade de tomada de decisão pés decisão pés Velocidade de projeto mph Velocidade de projeto mph Manobra evasiva Manobra evasiva AA BB CC DD EE 30 220 490 450 535 620 35 275 590 525 625 720 40 330 690 600 715 825 45 395 800 675 800 930 50 465 910 750 890 1030 55 535 1030 865 980 1135 60 610 1150 990 1125 1280 65 695 1275 1050 1220 1365 70 780 1410 1105 1275 1445 75 875 1545 1180 1365 1545 80 970 1685 1260 1455 1650 Fonte A Policy on Geometric Design of Highways and Streets American Association of State Highway and Transportation Officials Washington DC 2004 Observação 1 mph 161 kmh 1 pé 03 m Manobra evasiva A Parar em estrada rural t 30 s Manobra evasiva B Parar em estrada urbana t 91 s Manobra evasiva C Mudança de velocidadetrajetóriadireção em estrada rural t varia entre 102 e 112 s Manobra evasiva D Mudança de velocidadetrajetóriadireção em estrada suburbana t varia entre 121 e 129 s Manobra evasiva E Mudança de velocidadetrajetóriadireção em estrada urbana t varia entre 140 e 145 s Distância de visibilidade de ultrapassagem DVU Esta é a distância de visibilidade mínima exigida em uma rodovia de pista simples de duas faixas uma faixa em cada sentido que permitirá que o motorista complete uma manobra de ultrapassagem sem colidir com um veículo em direção oposta nem fechar o que está sendo ultrapassado O motorista também deve ser capaz de abortar a manobra de ultrapassagem ou seja retornar para a pista da direita atrás do veículo que iria ultrapas sar dentro dessa distância se assim desejar Características dos usuários dos veículos e da via Capítulo 3 Capítulo 3 107 Somente ultrapassagens únicas ou seja um único veículo que ultrapassa um único veículo são considera das no desenvolvimento da expressão para a distância de ultrapassagem Embora seja possível a realização de múltiplas manobras ou seja mais do que um veículo ultrapassa ou é ultrapassado em uma manobra elas não são práticas para os critérios mínimos a serem considerados As hipóteses feitas na determinação da distância de visibilidade de ultrapassagem são as seguintes 1 O veículo que está sendo ultrapassado impedidor está viajando a uma velocidade uniforme 2 A velocidade do veículo que ultrapassa foi reduzida e ele segue a do veículo que está impedindo a passa gem no começo da zona de ultrapassagem 3 No começo do trecho de ultrapassagem o motorista do veículo que ultrapassa rapidamente observa o trecho disponível para a ultrapassagem e decide iniciar sua ação 4 Se a decisão de ultrapassagem for tomada o veículo que ultrapassa acelera durante a manobra de ultrapas sagem e atinge uma velocidade média de aproximadamente 10 mph maior que a do veículo impedidor 5 Há espaço suficiente entre o veículo que ultrapassa e qualquer veículo em direção oposta quando o que ultrapassa volta à faixa da direita Um procedimento para determinar a distância mínima de visibilidade de ultrapassagem para rodovias de pista simples foi desenvolvido pela AASHTO com essas hipóteses envolvendo a determinação de quatro dis tâncias mostradas na Figura 38 que somadas resultam na distância de visibilidade de ultrapassagem São elas d 1 distância percorrida durante o tempo de percepção e reação e durante a aceleração inicial até o ponto onde o veículo que ultrapassa apenas entra na faixa da esquerda d 2 distância percorrida durante o tempo em que o veículo que ultrapassa está viajando na faixa da esquerda Figura 38 Figura 38 Elementos e distância total de visibilidade de ultrapassagem em rodovias de pista simples Fonte A Policy on Geometric Design of Highways and Streets American Association of State Highway and Transportation Officials Washington DC 2004 Usado com permissão 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 E l e m e n t o s d i s t â n c i a d e v i s i b i l i d a d e d e u l t r a p a s s a g e m p é s Velocidade média veículo em ultrapassagem mph 10 20 30 40 50 60 70 80 90 Observação 1 mph 161 kmh 1 pé 03 m Total d 1 d 2 d 3 d 4 d 1 d 3 d 4 d 2 Engenharia de infraestrutura de transportes 108 d 3 distância entre o veículo que ultrapassa e o veículo oposto no final da manobra de ultrapassagem d 4 distância percorrida pelo veículo oposto durante dois terços do tempo em que o veículo que ultrapassa está na faixa da esquerda geralmente considerado como 2 3d 2 A distância d 1 é obtida com a expressão d 1 028t 1 u m at 1 326 2 em que d 1 distância em m t 1 tempo de manobra inicial em s a taxa média de aceleração kmhs u velocidade média do veículo que ultrapassa kmh m diferença de velocidades dos veículos que ultrapassam e que impedem em kmh A distânciad 2 é obtida de d 2 028ut 2 em que d 2 distância em m t 2 tempo em que o veículo que ultrapassa está viajando na faixa da esquerda s estudos têm demonstrado que esse tempo varia entre 93 e 104 s u velocidade média do veículo que ultrapassa kmh A distância de folga ao completar a manobra entre o veículo que ultrapassa e o veículo oposto varia entre 335 e 915 m Os valores para esses diferentes componentes calculados para velocidades diferentes estão apresentados na Tabela 37 Devese observar que esses valores são apenas para fins de projeto e não são utilizados para a marcação de zonas de ultrapassagem e não ultrapassagem de rodovias de pista simples Diversas hipóteses são utilizadas para a determinação dos comprimentos das zonas de ultrapassagem e não ultrapassagem de rodovias de pista simples e estes são muito mais curtos A Tabela 38 apresenta valores sugeridos de comprimentos de zonas de ultrapassagem para rodovias de pista simples Raio mínimo de uma curva circular de uma rodovia O raio mínimo de curva horizontal em uma rodovia pode ser determinado considerando o equilíbrio das forças dinâmicas que atuam sobre o veículo que percorre a curva As principais forças que atuam em um veículo que percorre uma curva são a força radial externa centrífuga e a força radial interna que é causada pelo efeito do atrito entre os pneus e a pista Se o veículo está viajando a uma velocidade elevada essa força de atrito pode não ser suficiente para contrabalançar a força radial externa o que torna necessário que a estrada seja inclinada em direção ao centro da curva Isso proporciona uma força adicional ao componente de peso do veículo para bai xo da inclinação veja a Figura 39 O ângulo de inclinação da via em direção ao centro da curva é conhecido como superelevação Características dos usuários dos veículos e da via Capítulo 3 Capítulo 3 109 Tabela 37 Tabela 37 Componentes da distância segura de visibilidade de ultrapassagem em rodovias de pista simples Componente Componente Faixa de velocidade em mph velocidade média Faixa de velocidade em mph velocidade média de ultrapassagem em mph de ultrapassagem em mph 3040 3040 349 349 4050 4050 438 438 5060 5060 526 526 6070 6070 620 620 Manobra inicial a aceleração média mphs a 140 143 147 150 t 1 tempo sa 36 40 43 45 d 1 distância percorrida pés 145 215 290 370 Ocupação da faixa da esquerda t 2 tempo sa 93 100 107 113 d 2 distância percorrida pés 475 640 825 1030 Comprimento da folga d 3 distância percorrida pésa 100 180 250 300 Veículo oposto d 4 distância percorrida pés 315 425 550 680 Distância total d 1 d 2 d 3 d 4 pés 1035 1460 1915 2380 a Para uma relação de velocidade consistente os valores observados foram ajustados ligeiramente Observação 1 mph 161 kmh 1 pé 03 m Fonte Adaptado deA Policy on Geometric Design of Highways and Streets American Association of State Highway and Transportation Officials Washington DC 2004 Usado com permissão Tabela 38 Tabela 38 Exigências mínimas sugeridas de zona de ultrapassagem e de distância de visibilidade de ultrapassagem para rodovias de pista simples em áreas montanhosas Velocidade de 85 Velocidade de 85 oo percentil mph percentil mph Distância de visibilidade Distância de visibilidade disponível pés disponível pés Zona de ultrapassagem mínima Zona de ultrapassagem mínima Distância mínima de Distância mínima de visibilidade de ultrapassagem visibilidade de ultrapassagem SSuuggeerriidda a ppééss M MUUTTCCDD ppééss SSuuggeerriidda a ppééss M MUUTTCCDD ppééss 30 600800 490 400 630 500 8001000 530 690 10001200 580 750 12001400 620 810 35 600800 520 400 700 550 8001000 560 760 10001200 610 820 12001400 650 880 40 600800 540 400 770 600 8001000 590 830 10001200 630 890 12001400 680 950 45 600800 570 400 840 700 8001000 610 900 10001200 660 960 12001400 700 1020 50 600800 590 400 910 800 8001000 630 970 10001200 680 1030 12001400 730 1090 Manual on Uniform Traffic Control Devices publicado pela FHWA Observação 1 mph 161 kmh 1 pé 03 m Fonte Adaptado de NJ Garber e M Saito Centerline Pavement Markings on TwoLane Mountainous Highways Relatório de pesquisa n o VHTRC 84R8 Virginia Highway and Transportation Research Council Charlottesville VA março de 1983 Engenharia de infraestrutura de transportes 110 Sejam o raio mínimo de curva R m e a inclinação da via α O componente de peso para baixo da inclinação é W sen α e a força de atrito para baixo da inclinação éW s cos α A força centrífuga é dada como F c Wac 327 g em que ac aceleração do movimento curvilíneo u2R R raio de curva W peso do veículo N g aceleração da gravidade Quando o veículo está em equilíbrio em relação à inclinação ou seja o veículo movese para a frente não para cima nem para baixo do plano inclinado as três forças mais importantes podem ser equacionadas para obter Wu2 cos α W sen α W s cos α gR em que s coeficiente de atrito lateral u2 g Rtan α s que resulta R u2 328 g tan α s Tanα é a tangente do ângulo de inclinação da via conhecida como taxa desuperelevação Portanto a Equação 328 pode ser escrita como R u2 329 g e s Figura 39 Figura 39 Forças que atuam sobre um veículo que percorre um trecho de curva horizontal W peso do veículo f s coeficiente de atrito lateral g aceleração da gravidade Wv 2 gR R H W f s cos α e W s e n α W α 10 T u velocidade quando os freios são acionados R raio da curva α ângulo de inclinação e tan α taxa de superelevação T largura da via H altura do centro de gravidade W cos α Características dos usuários dos veículos e da via Capítulo 3 Capítulo 3 111 Se g é considerado como 981 ms2 u é medida em kmh ee é dada em porcentagem o raio mínimoR em m é dado como R u2 330 127001e s Pode ser visto com base na Equação 330 que para reduzirR para uma determinada velocidade e s ou ambos devem ser aumentados No entanto existem valores máximos especificados que podem ser utilizados para e ou s Por exemplo o valor máximo para a superelevação e depende das condições climáticas como a ocorrência de neve da distribuição de veículos lentos no fluxo de tráfego e se a rodovia está localizada em uma área urbana Para rodovias localizadas em áreas rurais sem neve ou gelo um valor máximo para a supere levação é de 10 Já para as situadas em áreas com neve ou gelo são utilizados valores máximos que variam de 8 a 10 Para vias expressas em áreas urbanas uma taxa de superelevação máxima de 8 é utilizada As vias urbanas locais geralmente não são superelevadas pois as velocidades são relativamente baixas O coeficiente de atrito lateral s varia com a velocidade de projeto Em geral os fatores de atrito lateral são menores nas vias projetadas para altas velocidades do que nas viaspadrão de baixa velocidade A Tabela 39 apresenta os valores máximos para s recomendados pela AASHTO para diversas velocidades de projeto Tabela 39 Tabela 39 Coeficientes máximos de atrito lateral para diversas velocidades de projeto VVel eloc ocid idad adeep paadr drão ão m mph ph CCoe oefic ficie ient ntees d s de a e atrtritito l o laate tera rall f s 30 020 40 016 50 014 60 012 70 010 80 008 Observação 1 mph 161 kmh Fonte Adaptado deA Policy on Geometric Design of Highways and Streets American Association of State Highway and Transportation Officials Washington DC 2004 Usado com permissão Exemplo 38 Exemplo 38 Determinando o raio de uma curva horizontal Uma curva horizontal deve ser projetada para um trecho de uma via expressa com velocidade de projeto de 95 kmh Determine i o raio de curva se a superelevação for de 65 ii o raio mínimo se a via expressa estiver localizada em uma área urbana e a taxa de superelevação máxima puder ser utilizada Solução Utilize a Equação 330 para determinar o raio de curva para e 001 65 R u2 127001e s Engenharia de infraestrutura de transportes 112 Para uma velocidade de projeto de 95 kmh s 012 consulte a Tabela 39 R 952 1270065 012 384 m Utilize a Equação 330 para determinar o raio mínimo que será obtido com o uso da superelevação máxima permitida Para vias expressas urbanas oe máximo 8 R 952 127001 8 012 R 355 m Característic Características das as das ferrovias ferrovias As características das ferrovias que podem ser comparáveis àquelas discutidas para a modalidade rodoviária são a distância de parada e os requisitos de superelevação em curvas horizontais Este material também será referência no Capítulo 6 Em geral as vias férreas não são projetadas para fornecer uma distância de visibilidade mínima que permitirá que um trem em alta velocidade pare se o condutor observar um objeto na via A razão disso é que as distâncias de frenagem dos trens podem ser muito altas em comparação com as dos veículos automotores e não é possível prever as distâncias de visibilidade em curvas que permitam parar o trem antes de colidir com um objeto percebido na via Curvas horizontais e verticais acentuadas portanto são evitadas no projeto ferroviário conforme será mostrado no Capítulo 6 na discussão sobre o projeto da via No entanto nas interseções em nível entre ferrovia e rodovia com dispositivos de alerta que permitem que o motorista de um veículo que se aproxima determine a existência de um perigo iminente pela aproximação de um trem controle passivo a decisão de parar ou prosseguir a travessia é de responsabilidade total do motorista do veí culo Devese portanto providenciar uma distância de visibilidade suficiente para os motoristas dos veículos atravessarem de forma segura a interseção em nível quando virem a aproximação do trem Requisitos das distâncias de visibilidade em interseções de ferrovias de controle passivo Quando os motoristas de veículos automotores se aproximam de uma interseção de ferrovia de controle passivo têm duas opções Parar na linha de parada ao ver a aproximação do trem Ao ver o trem continuar a atravessar os trilhos de forma segura antes que ele chegue A Figura 310 ilustra as distâncias mínimas de visibilidade necessárias para as duas opções disponíveis ao motorista do veículo automotor A distância mínima distância de parada necessária para o motorista parar na linha de parada é dada pela Equação 321 como S 028ut u2 2543035 G Portanto a distância mínima d H que os olhos do motorista devem estar da via é a soma da distância de parada da distância entre a linha de parada e os trilhos e da distância entre os olhos do motorista e a frente do veículo Isto é dado como Características dos usuários dos veículos e da via Capítulo 3 Capítulo 3 113 d H 028uv t u2 v D d e 331 2543035 G Se partirmos da hipótese de que a estrada que chega à interseção com a via férrea tem rampa igual a zero d H é obtido como d H 028uv t u2 v D d e 332 89 em que uv velocidade do veículo kmh t tempo de percepção e reação do motorista D distância da linha de parada ou entre a frente do veículo e o trilho mais próximo que deve ser de 45 m d e distância entre o motorista e a frente do veículo que deve ser de 24 m Obstrução Linha de visibilidade Linha de parada Linha de parada L D D W d H d e V V V d T T Figura 310 Figura 310 Condições para um veículo em movimento parar ou prosseguir em uma interseção entre ferrovia e rodovia de forma segura Fonte A Policy on Geometric Design of Highways and Streets American Association of State Highway and Transportation Officials Washington DC 2004 Usado com permissão Engenharia de infraestrutura de transportes 114 Se o motorista continuar a atravessar a estrada de ferro pode ser visto na Figura 310 que a distância total percorrida para desobstruir a via férrea é a soma de d H da largura da ferrovia W da distância entre os trilhos e a linha de parada do outro lado dos trilhos D e do comprimento do veículo L O trecho da distância de vi sibilidade d T sobre a via férrea é a distância percorrida pelo trem durante o tempo em que o veículo automotor estiver percorrendo essa distância total e é dado como d T uT 028uv t u2 v 2D L W 333 uv 89 Da mesma forma se o veículo estiver parado na linha de parada uma distância de visibilidade ao longo do comprimento da via férrea deverá ser providenciada para permitir que o motorista acelere e atravesse os trilhos de forma segura antes da chegada de um trem que aparece justamente quando o motorista inicia sua manobra conforme mostrado na Figura 311 Pode ser mostrado que a distância de visibilidade ao longo da via férrea é dada por d T 028uT u g L 2D W d a J 334 a1 u g Figura 311 Figura 311 Condições para um veículo parado partir e atravessar com segurança uma via férrea simples Fonte A Policy on Geometric Design of Highways and Streets American Association of State Highway and Transportation Officials Washington DC 2004 Usado com permissão Linha de parada Linha de parada L D D W V V d T T Características dos usuários dos veículos e da via Capítulo 3 Capítulo 3 115 em que d T trecho da distância de visibilidade ao longo das vias férreas para permitir que o veículo atravesse os trilhos de uma condição parada uT velocidade do trem kmh u g velocidade máxima do veículo em primeira marcha estimada em 268 ms a1 aceleração do veículo em primeira marcha estimada em 045 ms 2 L comprimento do veículo estimado em 198 m D distância do sinal de parada ao trilho mais próximo estimada em 45 m J soma do tempo de percepção e do tempo de acionamento da marcha manual ou automática estimada em 2 s W distância entre os trilhos externos para uma via simples este valor é de 152 m d a distância percorrida pelo veículo ao acelerar até a velocidade máxima na primeira marcha d a u2 g 2682 798 m 2a1 2045 A Tabela 310 apresenta distâncias aconselhadas para diversas velocidades de aproximação de um trem e um caminhão de 20 m de comprimento que permitirão que o caminhão prossiga a travessia do cruzamento de nível com segurança Além disso o programaIntelligent Grade Crossings Cruzamentos em nível inteligentes da Federal Railroad Administration fornece informações continuadas sobre as localizações e velocidades dos trens Essas informações são integradas ao sistema de gestão de tráfego rodoviário com o objetivo de avisar antecipadamente os motoristas sobre a aproximação de trens nas interseções em nível O sistema também avisa o engenheiro da ferrovia sobre obstáculos ou veículos presos nas interseções Tabela 310 Tabela 310 Distância de visibilidade de projeto necessária para a combinação de velocidades de veículos rodoviários e ferroviários Caminhão de 20 m 65 pés atravessando uma via férrea simples a 90 graus CCaasso o BB CCaasso o A A VVeeííccuullo o eem m m moovviim meennttoo Velocidade do trem mph Velocidade do trem mph PPaarrttiidda a ddeessdde e a a ppaarraaddaa VVeelloocciiddaadde e m mpphh 00 1100 2200 3300 4400 5500 6600 7700 8800 Distância ao longo da ferrovia a partir do cruzamento d T pés 10 240 146 106 99 100 105 111 118 126 20 480 293 212 198 200 209 222 236 252 30 721 439 318 297 300 314 333 355 378 40 961 585 424 396 401 419 444 473 504 50 1201 732 530 494 501 524 555 591 630 60 1441 878 636 593 601 628 666 709 756 70 1681 1024 742 692 701 733 777 828 882 80 1921 1171 848 791 801 838 888 946 1008 90 2162 1317 954 890 901 943 999 1064 1134 Distância ao longo da rodovia a partir do cruzamento d H pés 69 135 220 324 447 589 751 931 Observação 1 mph 161 kmh 1 pé 03 m Fonte A Policy on Geometric Design of Highways and Streets American Association of State Highway and Transportation Officials Washington DC 2004 Usado com permissão Engenharia de infraestrutura de transportes 116 Exemplo 39 Exemplo 39 Determinando a velocidade máxima segura em uma interseção rodoferroviária rural Uma via de pista simples atravessa uma via férrea também simples a 90 graus Determine i a velocidade máxima que você recomendará para ser colocada na placa da estrada de modo que os veículos atravessem de forma segura a via férrea quando uma aproximação de trem é observada por um motorista ii a distância máxima na estrada a partir da via férrea em que o motorista deve inicialmente avistar o trem Às seguintes condições se aplicam i a velocidade dos trens que atravessam a rodovia 130 kmh ii o veículo de projeto é um automóvel iii a distância de visibilidade nas vias férreas no momento em que o motorista do veículo na estrada observa um trem 245 m Solução Determine a velocidade do automóvel para a condição segura utilize a Equação 333 d T uT 028uv t u2 v 2D L W uv 89 Neste caso d T 245 m D 45 m L 57 m consulte a Tabela 31 W 15 m para uma via férrea simples t 25 s 245 130 028uv 25 u2 v 2 45 57 15 uv 89 u2v 1185uv 162 0 89 que resulta em u2 v 105465uv 14418 Resolvendo a equação do segundo grau temos uv 105465 1054652 4 14418 2 uv 105465 1112287 57672 2 8932 kmh ou 1614 kmh Características dos usuários dos veículos e da via Capítulo 3 Capítulo 3 117 Observe que dois valores são obtidos para uv tendo em vista que assim o foram de uma equação do se gundo grau O valor razoável para este caso é 8932 kmh e um limite de velocidade de 90 kmh pode ser aplicado Determine a distância máxima a partir da via férrea em que o motorista deveria inicialmente ver o trem use a Equação 332 d H 028uv t u2 v D d e 89 d H 028 90 25 902 45 24 89 63 9101 45 24 pés 16091 m Características da via férrea em curvas horizontais Quando o trem está se deslocando ao longo de uma curva horizontal está sujeito a uma força centrífuga que atua radialmente para fora de forma semelhante ao que foi discutido para as rodovias Assim sendo é ne cessário aumentar a elevação do trilho externo da via férrea em um valor Eq que é a superelevação que proporciona uma força de equilíbrio semelhante à que ocorre nas rodovias Para qualquer elevação de equi líbrio há uma velocidade de equilíbrio Esta é a velocidade na qual o peso resultante e a força centrífuga são perpendiculares ao plano da via férrea Quando isso ocorre os componentes da força centrífuga e do peso no plano da via férrea são equilibrados Se todos os trens se deslocassem ao longo da curva na velocidade de equilíbrio obteríamos tanto uma rolagem suave e como um desgaste mínimo das vias férreas Este nem sempre é o caso pois alguns trens poderão viajar a velocidades superiores à de equilíbrio enquanto outros a velocidades inferiores Os trens que viajam a uma velocidade superior causarão mais desgaste que o normal nos trilhos externos enquanto aqueles que viajam a velocidades inferiores causarão mais desgaste que o normal nos trilhos internos Além disso quando o trem está viajando mais rápido que a velocidade de equilíbrio a força centrífuga não está totalmente equilibrada pela superelevação o que resulta na inclinação do vagão para fora da curva Consequen temente em condições normais a inclinação do vagão em relação à vertical é menor que a inclinação da via férrea em relação à vertical A diferença entre a inclinação do vagão em relação à verticalângulo do vagão e a da via férrea em relação à vertical ângulo da via érrea é conhecida comoângulo de rolagem Quanto maior este ângulo menor é o conforto obtido quando o trem percorre a curva Asuperelevação teórica Eq é no entanto raramente utilizada na prática por duas razões principais Primeiro a utilização de uma superelevação teórica pode exigir curvas de transição longas curvas espirais que conectam trechos reto e circular da via férrea Segundo a superelevação de equilíbrio pode resultar em desconforto para os passageiros de um trem que viaja a uma velocidade muito inferior à de equilíbrio ou se o trem estiver parado ao longo de uma curva altamente superelevada A parte da superelevação teórica utilizada no projeto da curva é conhecida como superelevação prática Ea e a diferença entre esta e asuperelevação teórica é conhecida comosuperelevação não compensada As equações relacionadas com a superelevação de curvas velocidade de projeto e raio da curva foram desen volvidas separadamente para o transporte público baseado nos veículos leves sobre trilhos VLT e para as vias férreas de passageiros e de carga Essas equações são apresentadas no Capítulo 6 subsequentemente à discussão sobre a classificação das vias Engenharia de infraestrutura de transportes 118 Característic Características as dos a dos aeroportos eroportos As características específicas discutidas nesta seção são aquelas relacionadas às vias utilizadas pelas aeronaves quando estão no aeroporto como as pistas de taxiamento e de pouso e decolagem As características relaciona das aos aeroportos são um pouco diferentes daquelas para rodovias e ferrovias e são tratadas no Capítulo 6 uma vez que estão diretamente relacionadas com o projeto de via para diversas classes de aeroportos É no entanto necessário que o leitor tenha uma compreensão geral de como os aeroportos são classificados para entender as características das pistas de taxiamento e de pouso e decolagem Os aeroportos são classificados pelo tipo de atendimento que oferecem e para finalidades de projeto em função da aeronave predominante que se espera venha ali a operar Uma breve descrição da classificação do ae roporto com base nos tipos de atendimento é dada aqui e a classificação com relação à aeronave predominante é dada no Capítulo 6 Com base nos tipos de atendimento os aeroportos são geralmente classificados nas seguintes categorias Serviço comercial primário Serviço comercial outros Aviação geral Público básico BU Público geral GU Transporte Aeroportos de apoio Serviço comercial primário aeroportos com pelo menos 001 dos embarques anuais dos Estados Uni dos Os aeroportos nessa categoria também devem ser servidos por pelo menos uma operadora regular de serviço de passageiro com um mínimo de 2500 embarques anuais Serviço comercial outros aeroportos que têm pelo menos 001 dos embarques anuais dos Estados Uni dos mas não satisfazem ao critério do serviço de passageiros Aviação geral um aeroporto com qualquer uma das seguintes características recebe correios dos Estados Unidos considerado de grande interesse local regional ou nacional possui importantes atividades milita res um heliporto de aviação geral que serve mais de 400 operações contínuas de táxi aéreo ou mais de 810 operações contínuas Público básico de aviação geral BU aeroportos que acomodam a maioria dos aviões monomotores e muitos bimotores menores Público geral da aviação geral GU aeroportos que atendem a quase todos os aviões da aviação geral com pesos de decolagem não superiores a 56300 N Transporte de aviação geral aeroportos servem principalmente a jatos de transporte de carga e executivos e geralmente são capazes de atender a aviões turbojatos Eles são normalmente projetados para servirem a aviões com velocidade de aproximação de 120 nós Observação 1 nó 185 kmh Aeroportos de apoio aeroportos normalmente localizados em áreas metropolitanas com o objetivo princi pal de aliviar o congestionamento dos grandes aeroportos Classifcação da FAA dos aeroportos internacionais A FAA também desenvolveu um sistema de classificação para os aeroportos internacionais que são aqueles que atendem ao tráfego aéreo internacional designados como portos de entrada nos Estados Unidos a partir de Características dos usuários dos veículos e da via Capítulo 3 Capítulo 3 119 locais no exterior e prestam serviços de alfândega e imigração Este sistema de classificação está em conformi dade com o artigo 68 da Convention on International Civil Aviation Organization ICAO que exige que cada país signatário especifique a rota que um serviço aéreo internacional deverá seguir dentro do seu território e os aeroportos que poderão ser utilizados por esses serviços Existem quatro categorias de aeroportos internacio nais dentro deste sistema de classificação a Aeroportos internacionais de entrada designados Designated international airport of entry AOE estes estão abertos a todas as aeronaves internacionais para entrada e possuem serviços aduaneiros Os voos internacionais não precisam obter autorização prévia para pousar mas um aviso antecipado de chegada deve ser feito de modo que os inspetores possam ser disponibilizados Um aero porto nesta categoria deve ser capaz de gerar tráfego internacional suficiente e proporcionar espaço e instalações adequadas para as inspeções aduaneiras e federais Exemplos desses aeroportos incluem Juneau Harbor SPB em Juneau Alasca San Diego International Longfield em San Diego Califórnia e o internacional de Houlton no Maine b Aeroportos com direit os de aterrissagem Landing rights airports LRAs voos internacionais pre cisam de prévia autorização para aterrissar nesses aeroportos O aviso antecipado de chegada também deve ser fornecido pela alfândega dos Estados Unidos Para aeroportos onde Advise Customs Service ADCUS é disponibilizado o aviso de chegada pode ser transmitido pelos planos de voo conside rados como pedidos de permissão para aterrissar Em alguns casos os agentes aduaneiros podem conceder direitos de aterrissagem em branco para indivíduos ou empresas por um determinado período de tempo Esse tipo de autorização em branco é normalmente concedido a voos regulares de companhias aéreas em aeroportos desse tipo com muito tráfego intenso Nesta categoria se incluem muitos dos grandes aeroportos internacionais dos Estados Unidos tais como os de Los Angeles e Washington Dulles c Aeroportos com taxa de utilização um aeroporto dentro desta categoria não atende aos requisitos adua neiros para a prestação de serviços de liberação mas um requerimento foi feito em termos de direitos de aterrissagem como um aeroporto de atendimento ao usuário Os custos das inspeções nesses aero portos são reembolsáveis ou seja as operadoras das aeronaves devem reembolsar os custos associados à prestação de serviços federais à operadora do aeroporto Exemplos de aeroportos dentro desta categoria são o Blue Grass Airfield em Lexington Kentucky e Ft Wayne Internacional em Ft Wayne Indiana d Aeroportos americanos designados pela ICAO que servem às operações internacionais d Aeroportos americanos designados pela ICAO que servem às operações internacionais são os que servem às operações internacionais fornecendo serviços de tráfego ou de reabastecimento Incluem os aeroportos que servem regularmente ao serviço aéreo internacional regular e não regular aos designa dos como alternativas e aos que atendem aos voos internacionais da aviação geral Devese observar que esta categoria não é exclusiva em relação às outras três pois um aeroporto pode estar nas categorias a b ou c e ser classificado nesta categoria como regular substituto ou de aviação geral Por exemplo o Aeroporto Internacional de Juneau Alaska está na categoria a mas também está classificado como um aeroporto regular nesta categoria Características das pistas de taxiamento e pistas de pouso e decolagem de um aeroporto As pistas de taxiamento e as de pouso e decolagem são os dois principais componentes do aeroporto que atendem diretamente à aeronave Muitas características específicas das pistas de taxiamento e das de pouso e decolagem são portanto baseadas nas características estáticas da aeronave que deve utilizar o aeroporto As tabelas que fornecem as dimensões mínimas para os itens específicos do projeto de pistas de taxiamento e de pouso e decolagem de um aeroporto estão incluídas no Capítulo 6 na seção de discussão do projeto geométrico das vias Engenharia de infraestrutura de transportes 120 Resumo Resumo Os engenheiros de transporte precisam estudar e compreender os elementos fundamentais necessários à con cepção dos diversos componentes da modalidade de transporte com a qual estão lidando Este capítulo apresentou as características básicas que são de grande importância no projeto geométrico e estrutural das vias de percurso das modalidades rodoviária aérea e ferroviária Devese notar que uma pesquisa extensiva foi realizada sobre os aspectos específicos dessas características especialmente sobre as dos seres humanos O material apresenta do neste capítulo no entanto limitase ao que é diretamente relacionado com o material incluído nas seções de projeto deste livro Entre os principais pontos de interesse incluemse Percepção visual dos seres humanos Tempo de percepção e reação Velocidades de caminhada Características estáticas dos veículos automotores das aeronaves e das locomotivas ferroviárias Potência necessária para os veículos automotores e as locomotivas ferroviárias em movimento superarem as forças de resistência Distâncias de frenagem para veículos automotores e locomotivas ferroviárias Superelevação em curvas para rodovias e ferrovias Requisitos de distância de visibilidade Alguns dos temas aqui discutidos serão utilizados no Capítulo 6 na discussão do projeto geométrico das vias e no Capítulo 7 na discussão do projeto estrutural das vias Problemas Problemas 31 31 Descreva as duas principais características dos seres humanos que afetam o projeto dos terminais de transporte 32 32 Por que o daltonismo não é de grande importância na operação de um veículo automotor 33 33 Selecione pelos menos dez interseções em sua região e determine o seguinte a A velocidade média de caminhada de todos os pedestres em cada interseção b A velocidade média de caminhada em cada interseção para homens e mulheres separadamente c A velocidade média de caminhada de todos os pedestres para todas as interseções em conjunto d A velocidade média de caminhada de homens e mulheres separadamente para todas as interseções em conjunto Discuta seus resultados com relação ao valor dado no texto para a velocidade média de caminhada e quaisquer fatores identificados por você que influenciam as velocidades de caminhada dos pedestres 34 34 Descreva as principais diferenças entre as características de veículos automotores locomotivas e aeronaves que são de grande importância para o engenheiro de transporte Características dos usuários dos veículos e da via Capítulo 3 Capítulo 3 121 35 35 Descreva como os veículos de transporte marítimos são classificados e compare o sistema de classificação com os automotores 36 36 Descreva o sistema de classificação de aeronaves daFederal Aviation Administration FAA para a finalidade de escolher os padrões de projeto adequados para aeroportos Mostre como este sistema de classificação é utilizado no projeto de aeroportos 37 37 Um automóvel sendo conduzido em um trecho em nível e reto de uma rodovia a uma velocidade de 105 kmh atinge um trecho em curva com uma inclinação de 5 e um raio de 450 m Determine a a força de tração adicional que será necessária para manter a velocidade srcinal de 105 kmh b a porcentagem de aumento na força total de tração para manter a velocidade original de 105 kmh Suponha que o peso do carro seja de 907 kg a área transversal seja de 315 m2 e o carro esteja sendo diri gido no nível do mar 38 38 Repita o Problema 37 para um caminhão de eixo duplo com uma área transversal de 576 m 2 e carregando uma carga de 81630 Neixo 39 39 Dois automóveis estão viajando a 885 kmh O peso do automóvel A é de 9000 N e o do B é de 18000 N A área transversal de A é 315 m2 e a de B é de 36 m2 Determine a rampa máxima em que A pode viajar sem que sua resistência total ultrapasse a de B que viaja em um trecho reto e em nível da rodovia 310 310 Um caminhão e um automóvel que viajam em um trecho da rodovia a uma velocidade de 80 kmh entram em um trecho curto e em curva com uma inclinação de 5 e um raio de 270 m Determine a relação entre a força adicional necessária pelo caminhão e a força necessária pelo automóvel para que ambos os veículos mantenham suas velocidades srcinais de 80 kmh Suponha que o peso do automóvel seja de 11250 N e o do caminhão de 54000 N 311 311 Determine a potência necessária para operar um trem de 32 vagões em um trecho em nível se a carga total incluindo a locomotiva for distribuída por 128 eixos que transportam uma média de 2265 toneladas por eixo com equipamentos convencionais que viajam a 153 kmh 312 312 Se um trem convencional composto por dez vagões estiver viajando a 137 kmh em uma curva de 2 determine a resistência total sobre o trem se a carga por eixo for de 2265 toneladas com 4 eixoscarro Suponha que a bitola da via férrea seja de 137 m 313 313 Um trecho sinuoso de uma rodovia tem um raio de 180 m que restringe o limite de velocidade para este segmento a 75 do limite de velocidade Caso este trecho deva ser melhorado de forma que o limite de velocidade seja igual ao do restante da rodovia determine o raio do trecho melhorado A superelevação máxima permitida é de 8 314 314 Um trem está programado para viajar em uma ferrovia com uma curva horizontal máxima de 35 e uma inclinação de 3 Se a carga em cada eixo for de 1814 toneladas com 4 eixos por vagão determine o número máximo de vagões que pode ser tracionado ao longo da via férrea por uma única locomotiva que possui uma força de tração de 405000 N viajando a 105 kmh com uma bitola igual a 137 m Engenharia de infraestrutura de transportes 122 315 315 Um trem de carga composto por 75 vagões com 4 eixos em cada um e cada eixo transportando uma carga de 225 toneladas em uma bitola de 137 m está programado para viajar a uma velocidade de 137 kmh em um trecho da via em nível com uma curva horizontal máxima de 3 Determine o número de locomotivas convencionais que será necessário se as locomotivas disponíveis tiverem uma força de tração máxima de 225000 N cada 316 316 Repita o Problema 315 se a força de tração da locomotiva for de 360000 N a inclinação máxima for de 4 e a curva horizontal máxima for de 35 Discuta seus resultados em relação aos obtidos para o Problema anterior 317 317 Um engenheiro decidiu construir um desvio temporário partindo de uma via arterial principal em decor rência do grande serviço de reabilitação a ser realizado em um trecho da rodovia Se a velocidade na via arterial for de 105 kmh determine a distância máxima a partir do desvio para a colocação de uma placa para informar aos motoristas sobre o limite de velocidade no desvio Velocidade de projeto do desvio 55 kmh Altura da letra da placa da estrada 75 cm Tempo de percepção e reação 25 s Rampa no trecho da via arterial que leva ao desvio 3 Suponha que um motorista possa ler uma placa rodoviária dentro de sua área de visão a uma distância de 48 m para cada centímetro de altura da letra 318 318 Uma curva horizontal deve ser projetada para um trecho de uma rodovia com velocidade de projeto de 110 kmh Se as condições físicas restringem o raio da curva para 285 m determine a A superelevação mínima exigida nessa curva b Se essa superelevação obtida é viável ou não Se não quais mudanças você sugeriria para executar este projeto 319 319 Um trecho de uma estrada possui uma superelevação de 06 e uma curva de 180 m de raio Que limite de velocidade você recomendará para este trecho da rodovia 320 320 Um desvio temporário foi construído em uma rodovia com rampa de 3 em decorrência das grandes obras que estão sendo realizadas Determine o limite de velocidade que deve ser imposto no desvio se os motoristas puderem ver a placa informandoos sobre o desvio a uma distância de 120 m do local e se o limite de velocidade determinado para a rodovia for de 95 kmh 321 321 Um trecho de estrada com uma rampa negativa ligando uma rodovia a um conjunto habitacional deve ser melhorado para proporcionar um aumento esperado do limite de velocidade de 80 kmh para 90 kmh Para qual percentual deve ser reduzida a inclinação nesse trecho da rodovia se a distância de visibilidade disponível de 159 m for apenas suficiente para a velocidade de 80 kmh e não puder ser aumentada em decorrência das restrições físicas existentes 322 322 Uma rodovia de pista simples com uma velocidade de projeto de 65 kmh cruza uma via férrea singela que opera trens que viajam a 150 kmh A rodovia atende a um novo empreendimento com uma porcentagem significativa de crianças em idade escolar o que demanda a escolha de um ônibus escolar de grande porte 68 passageiros como veículo de projeto Se o cruzamento for controlado por uma placa de PARE determine a A distância de visibilidade mínima ao longo da rodovia de pista simples que garantirá a parada de todos os veículos na linha de parada 323 Uma interseção rodoviária com controle passivo é constituída por uma rodovia de pista simples com uma velocidade de projeto de 70 kmh e uma via férrea com trens que operam a uma velocidade igual a 150 kmh Deve manter a distância mínima e que um edifício deverá ser colocado em relação ao viaduto de forma que garanta a passagem segura de um veículo que se aproxima ao edifício estiver localizado a 45 m do eixo da faixa direita da rodovia Engenharia de infraestrutura de transportes 124 POPP M M FABER B Advanced display technologies route guidance systems and the position of displays in cars In Gale A G Ed Vision in vehicles Amsterdã North Holland Elsevier Science Publishers 1991 PROFILLIDISV ARailway engineeringAldershot Inglaterra Avebury Technical 1995 ROLAND G MORETTI E S PATTON M L Evaluation o glare rom ollowing vehicles headlightPrepa rado para U S Department of Transportation National Highway Traffic Safety Administration Washington DC 1981 RAILSIM V7 Systra Consulting and Engineering Disponível em httpwwwsystconsultingcom US DEPARTMENT OF TRANSPORTATION Federal Aviation Administration Advisory circular AC no 15050005C dez 1996 Federal Aviation Administration Advisory circular AC no 150530013 Incorporating Changes 18 set 2004 Federal Highway Administration Manual on uniorm traffic control devices MUTCD Washington DC 2003 Visual characteristics o navy driversGroton CT Naval Submarine Medical Research Laboratory 1981 WEINTRAUB D J HAINES F F RANDLE R JRunway to headup display transition monitoring eye ocus and decision times proceedings of the human factors society 29th Annual Meeting Santa Monica CA 1985 125 CAPÍTULO CAPÍTULO Análise da capacidade Análise da capacidade do transporte do transporte O oco deste capítulo é a compreensão dos conceitos básicos associados à determinação da capacidade e do nível de serviço de vários tipos de inraestrutura de transporte A análise da capacidade busca responder às várias questões importantes da quantidade de tráego por exemplo veículos pedestres aeronaves etc que uma determinada inraestrutura pode acomodar em uma condição operacional específica Por um lado a ideia básica por trás da análise da capacidade é desenvolver um conjunto de modelos ou equações analíticas que relacionem os níveis de fluxo a geometria as condições ambientais e as estratégias de controle e por outro as medidas que descrevem a operação resultante ou a qualidade do serviço Esses modelos ou equações permitem determinar a capacidade máxima de tráegotransporte de uma inraestrutura e a qualidade esperada ou nível de serviço em graus dierentes de fluxo Neste capítulo concentraremonos nos conceitos básicos undamentando os procedimentos de análise da capacidade para uma série de inraestruturas de transporte incluindo 1 rodovias 2 transportes de massa 3 ciclovias 4 inraestrutura para pedestres e 5 pistas de pousodecolagem de aeroportos O objetivo é pro porcionar ao leitor uma compreensão da natureza multimodal e ampla da área de transportes endo em vista que consideraremos várias modalidades de transporte neste capítulo nosso oco será sobre os procedimentos e conceitos gerais sem aproundar muito os detalhes dos diversos procedimentos de análise No entanto ten taremos orientar os leitores interessados sobre as reerências adequadas sempre que possível para que possam obter mais detalhes sobre os diversos procedimentos Conceito de capacidade Conceito de capacidade O Highway Capacity Manual HCM uma das reerências mais importantes para os profissionais de transporte define a capacidade de uma inraestrutura como segue A capacidade de uma instalação é a máxima taxa horária esperada de orma razoável em que pessoas ou veículos cruzam um ponto ou uma seção uniorme de uma aixa ou pista durante um determinado período de tempo em uma dada condição de pista tráego e operação 44 Engenharia de infraestrutura de transportes 126 rês importantes observações devem ser eitas quanto à definição do HCM decapacidade Primeiro devese observar que o manual definecapacidade em termos de veículos ou pessoas A capacidade das rodovias por exemplo é geralmente definida em termos de veículos Para a inraestrutura do transporte de massa ou de pedestres ela deverá ser expressa em termos de pessoas Segundo a definição especifica que a capacidade é estabelecida para um ponto ou para uma seção uniforme de uma instalação A capacidade de uma instalação varia de acordo com suas características geométricas a variedade de veículos que a utilizam e todas as ações de controle aplicadas a ela por exemplo semáoros Diante disso a capacidade só pode ser definida para trechos uniormes ou homogêneos onde os diversos atores que a aetam permaneçam inalterados Finalmente o HCM define capacidade como o número máximo de veículos ou pessoas que uma instalação poderazoavelmente aco modar O uso da palavrarazoavelmente implica que se deve esperar que o valor da capacidade de uma determi nada instalação varie ligeiramente de um local para outro ou de um dia para outro Isto significa que os valores da capacidade que normalmente utilizamos em nossa análise não são os mais altos já registrados ou esperados para ocorrer em uma instalação mas sim um nível de fluxo que pode ser razoavelmente atingido repetidamente em uma determinada instalação Conceito de nível de serviço Conceito de nível de serviço Intimamente associado ao conceito de capacidade está o de nível de serviço NS Para inraestruturas de trans porte nosso interesse não está apenas na determinação do número máximo de veículos passageiros ou pedes tres que uma instalação pode acomodar mas igualmente em quantificar a qualidade ou o nível de serviço em termos de medidas tais como atraso conveniência etc A qualidade da operação ou o nível de serviço de uma determinada instalação é uma unção direta do fluxo ou do nível de utilização da instalação Considere o caso de uma rodovia quando há apenas alguns veículos na estrada os motoristas ficam livres para traegar em qualquer velocidade considerando as condições do veículo e as características geométricas da estrada À medida que o nível de fluxo ou volume aumenta os veículos ficam mais próximos uns dos outros surgem os congestionamentos e as velocidades em que os motoristas podem viajar são reduzidas Em casos extremos congestionamentos podem ocorrer quando as velocidades dos veículos se aproximam de zero As sim os níveis de fluxo impactam claramente a qualidade das operações de uma inraestrutura de transporte Em níveis de baixo fluxo as condições operacionais são avoráveis À medida que estes aumentam a qualidade do serviço se deteriora Tabela 41 Tabela 41 Medidas de desempenho que definem o nível de serviço MMooddaalliiddaadde e dde t e trraannssppoorrttee IInnffrraaeessttrruuttuurra a dde t e trraannssppoorrttee MMeeddiiddaas s dde d e deesseemmppeennhhoo Rodovia Vias expressas Rodovias de pistas duplas Rodovias de pista simples Densidade de tráfego veículokmfaixa Densidade de tráfego veículokmfaixa Velocidade média de viagem kmh Porcentagem de tempo em pelotão Transporte de massa Interseções semaforizadas Ruas urbanas Transporte público Atraso no semáforo sveículo Velocidade média de viagem kmh Frequência do serviço veículodia Intervalo entre veículos minutos Passageirosassentos Bicicletas Ciclovias Frequência de eventos conflitantes eventosh Pedestres Infraestruturas para pedestres Espaço m 2 pedestre Aéreo Pistas de pousodecolagem Atraso ou tempo de espera da aeronave Para muitas inraestruturas de transporte o nível de serviço ao longo de um trecho da instalação é descrito por meio da atribuição de uma letra variando de A a F para cada trecho sendo NS A equivalente às melhores Análise da capacidade do transporte Capítulo 4 Capítulo 4 127 condições operacionais e NS F às piores Esta descrição qualitativa de NS é normalmente baseada em medidas quantitativas de desempenho tais como velocidade atraso e densidade de tráego entre outras A abela 41 apresenta algumas medidas de desempenho que podem ser utilizadas para quantificar o NS para várias inra estruturas de transporte É importante notar contudo que o NS é definido atualmente na orma de uma unção degrau como mos trado na Figura 41 em que cada NS cobre uma aixa de condições operacionais Esta característica de unção degrau utilizada nesta definição pode levar a alguns problemas Duas instalações semelhantes com o mesmo NS poderiam variar mais do que outras duas instalações com NS dierentes dependendo de onde elas estão em relação à escala definida Na Figura 41 tanto a instalação 1 como a 2 têm um NS B enquanto a C um NS C No entanto a dierença entre as instalações 1 e 2 é mais significativa do que a dierença entre as 2 e 3 Diante disso a descrição qualitativa do NS ou seja a designação da letra deve ser sempre usada com cuidado e em conjunto com o valor real da medida de desempenho em que o sistema de designação por letra está baseado Figura 41 Figura 41 A natureza degrau da definição do nível de serviço Taxa de uxo de Taxa de uxo de serviço serviço Outro conceito relacionado ao de NS é o da taxa de fluxo de serviço que representa a taxamáxima que pode ser provida mantendose um determinado NS eríamos uma taxa de fluxo de serviço para NS A outra para NS B e assim por diante até NS E A taxa correspondente a NS E é definida como sendo igual à capacidade da instalação Não há taxa de fluxo de serviço definida para NS F porque este corresponde às condições de fluxo instáveis e de colapso das operações Vamos nos concentrar na descrição dos procedimentos de análise da capacidade das rodovias transporte público ciclovias inraestruturas para pedestres e pistas de pousodecolagem de aeroportos Capacidade das rodovias Capacidade das rodovias Do ponto de vista de análise do fluxo de tráego as rodovias podem ser divididas em duas grandes catego rias 1 com fluxo ininterrupto e 2 com fluxo interrompido As primeiras são aquelas em que não há con troles externos interrompendo o fluxo do tráego Um bom exemplo de rodovia de fluxo ininterrupto é uma via expressa onde não há interseções em nível semáoros nem sinais de pare e de dê a preerência Nas vias expressas as condições de fluxo são o resultado de interações entre os veículos entre si e com o ambiente da rodovia F E D C B A N í v e l d e s e r v i ç o Medida de desempenho Engenharia de infraestrutura de transportes 128 Os controles externos desempenham um papel importante na definição do tipo de operações de tráego para as rodovias de fluxo interrompido Aqui o fluxo de tráego é regularmente interrompido como resul tado de semáoros sinais de pare e de dê a preerência interseções não semaorizadas entradas e saídas de veículos e outros tipos de interrupções Quase todas as ruas urbanas em nível enquadramse na categoria de de fluxo interrompido A análise de tráego de rodovias de fluxointerrompido é mais complexa e mais intrincada do que a das de fluxo ininterrupto pois o impacto dos controles externos deve ser considerado Aqui discutiremos os princípios básicos da análise da capacidade tanto das rodovias de fluxointerrompido como das de fluxoininterrupto Nosso oco principal porém será a descrição dos procedimentos gerais para a determinação da capacidade de interseções se maorizadas como um exemplo representativo das rodovias de fluxo interrompido Os leitores interessados em aprender mais sobre os detalhes dos procedimentos de análise de ambos os fluxos interrompido e ininterrupto podem consultar reerências e livros clássicos na área de engenharia de tráego e de rodovias como Highway and Traffic Engineering de Garber e Hoel Antes de descrever este procedimento de análise vamos examinar mais detalhadamente as correntes de tráego e suas características básicas bem como outros conceitos relevan tes para a análise da capacidade em geral Característic Características do as do uxo de tráfego uxo de tráfego Um fluxo de tráego rodoviário é constituído de motoristas e veículos que interagem entre si no ambiente da rodovia Para analisar os fluxos de tráego primeiro precisamos descrever o comportamento da corrente de tráego No entanto um problema com este comportamento ao contrário do de uma corrente de água é que estamos lidando com motoristas individuais cuja resposta ou comportamento exato é imprevisível Apesar disso normalmente há um intervalo de valores dentro do qual o comportamento da maioria dos motoristas se encai xaria e é isto o que é considerado na análise e no projeto Para descrever o comportamento da corrente de tráego os profissionais de transporte idealizaram um con junto de parâmetros macro e microscópicos Os parâmetrosmacroscópicos descrevem o comportamento do flu xo de tráego como um todo enquanto osmicroscópicos reeremse ao dos veículos individualmente Entre os parâmetros macroscópicos mais importantes estão 1 o fluxo 2 a velocidade e 3 a densidade Os intervalos de tempo e os espaçamentos entre os veículos estão entre os parâmetrosmicroscópicos mais importantes Breve definição destes cinco importantes parâmetros de fluxo de tráego encontrase a seguir Parâmetros de uxo de tráfego Parâmetros de uxo de tráfego Fluxo q Fluxo ou volume é o número de veículos que passa em um determinado ponto de uma rodovia durante um determinado período de tempo normalmente uma hora veículosh Um importante parâmetro é o valor máximo de fluxo que se pode razoavelmente esperar que uma determinada instalação consiga acomodar Isso é requentemente denominado como capacidade qm de uma seção de uma rodovia Velocidade u Velocidade é a distância percorrida por um veículo durante uma unidade de tempo É normalmente expressa em kmh ou ms Podese calcular a média das velocidades dos veículos individuais ao longo do tempo isto é pela média de velocidade daqueles que passam por um observador ou no espaço isto é pela média de veloci dade dos veículos que ocupam um determinado trecho de uma rodovia em um determinado ponto no tempo Isto leva ao que chamamos de velocidade média do tempo ut e de velocidade média no espaço us respecti vamente A velocidade média no espaço é normalmente utilizada para a modelagem do tráego Análise da capacidade do transporte Capítulo 4 Capítulo 4 129 Densidade k A densidade de tráego é definida como o número de veículos presentes em um comprimento unitário da ro dovia em um determinado instante A densidade é normalmente expressa em veículokm Intervalo entre veículos h O intervalo entre veículos é definido como a dierença de tempo entre o momento em que a rente de um veícu lo chega a um ponto da rodovia e aquele em que a rente do veículo seguinte chega ao mesmo ponto O tempo de intervalo entre veículos é normalmente expresso em segundos O fluxo de uma corrente de tráego é igual ao inverso do tempo médio de intervalo entre veículos q lhmédia 41 Por exemplo se o intervalo de tempo médio entre veículos para uma corrente de tráego or de 2 segundos isto é você espera ver um veículo passando pelo seu ponto de observação a cada 2 segundos o valor do fluxo horário correspondente seria igual a 36002 1800 veículosh consideramos aqui 3600 porque 3600 segun dos totalizam uma hora Espaçamento d O intervalo entre veículos no espaço d é definido como a distância entre a rente de um veículo e a rente do seguinte em metros O espaçamento médio entre veículos em uma corrente de tráego é inversamente propor cional à densidade Se o espaçamento médio em um trecho viário or de 100 m o número de veículoskm isto é a densidade de tráego naquele trecho é 1000100 10 veículoskm Por isso k ld média 42 Relações entre os parâmetros de uxo de tráfego macroscópicos Relações entre os parâmetros de uxo de tráfego macroscópicos Os três parâmetros macroscópicos básicos de uma corrente de tráego isto é fluxo velocidade e densidade estão relacionados entre si por meio da seguinte equação q uk 43 Esta equação afirma que o fluxo ou o volume de tráego é igual ao produto da velocidade pela densidade Portanto se um trecho de 1 km de uma rodovia contém 15 veículos ou sejak 15 e a velocidade média dos 15 veículos é de 60 kmh após uma hora 900 veículos 60 15 terão passado O valor do fluxo q ou o volume de tráego neste caso seria igual a 900 veículosh Exemplo 41 Exemplo 41 Cálculo dos parâmetros macroscópicos de tráfego Os dados obtidos com base em otografias aéreas mostraram oito veículos em um trecho de rodovia de 250 m de comprimento Os dados de tráego coletados ao mesmo tempo indicaram um intervalo de tempo médio entre os veículos de 3 segundos Determine a a densidade na rodovia b o fluxo na rodovia e c a velocidade média no espaço Engenharia de infraestrutura de transportes 130 Solução De acordo com as otografias aéreas a densidade pode ser calculada como segue Densidade k 8250 0032 veículom 001 1000 32 veículoskm Fluxo q 1intervalo de tempo médio entre os veículos 13 3600 1200 veículosh Finalmente com base na Equação 43 temos q uk Portanto 1200 u 32 ou u velocidade média no espaço 120032 375 kmh A relação entre a densidade e o fluxo Equação 43 é normalmente denominada diagrama undamental do fluxo de tráego As seguintes hipóteses podem ser admitidas a respeito dessa relação 1 A um valor de densidade igual a 0 ou seja não existem veículos na rodovia o fluxo também será igual a 0 2 À medida que aumenta a densidade o fluxo também aumenta 3 Quando a densidade atinge seu valor máximo isto é normalmente denominado densidade de congestio namento k j o fluxo deve ser igual a zero 4 Segue assim de acordo com 2 e 3 que conorme aumenta a densidade o fluxo inicialmente aumenta até um valor máximo qm Um aumento adicional na densidade conduzirá a uma redução do fluxo que chegará a zero quando a densidade or igual à de congestionamento Assim a relação entre o fluxo e a densidade assume a orma geral mostrada na Figura 42a A densidade em que o fluxo atinge seu valor máximo qm é comumente denominada densidade ótima ko O valor da densida de ótima ko pode ser considerado como a divisão do diagrama undamental em duas regiões A região à es querda da ko é a de fluxo estável onde as velocidades são relativamente altas e as condições de tráego avoráveis A região à direita da ko no entanto é caracterizada por condições instáveis volumes mais baixos velocidades mais baixas e colapso nas operações de tráego Na operação das inraestruturas de transporte os engenheiros de tráego azem o possível para se certificarem de que as instalações operem em densidades menores do que a densidade ótima ko a fim de evitar o colapso das condições operacionais Figura 42a Figura 42a Relação entre fluxo e densidade F l u x o v e í c u l o h q m 0 k j Fluxo estável Fluxo instável u 0 Densidade veículokm k 0 Análise da capacidade do transporte Capítulo 4 Capítulo 4 131 Uma vez que pela Equação 43 a velocidade u pode ser expressa pela relação fluxodensidade qk seguese que as velocidades em um determinado ponto na Figura 42a poderiam ser representadas por linhas radiais desde a srcem até esse ponto conorme apresentado Hipóteses semelhantes poderiam ser tecidas sobre a relação entre a velocidade e a densidade e aquela entre velocidade e fluxo Para a relação velocidadedensidade quando esta se aproxima de zero ou seja há pouca interação entre os veículos individualmente os motoristas ficam livres para escolher as velocidades que dese jam e assim a velocidade correspondente é o que comumente denominamos velocidade de fluxo livre u f À medida que aumenta a densidade a velocidade diminui até atingir um valor igual a zero quando a rodovia fica completamente congestionada ou seja quando a densidade é igual à de congestionamentok j A Figura 42b mostra esta relação geral entre a velocidade e a densidade Da mesma orma para a relação entre a velocidade e o fluxo supõese que a velocidade seria igual àquela de fluxo livre u f quando a densidade e consequentemente o fluxo ossem igual a zero O aumento contínuo no fluxo resultará então em uma redução contínua na velocidade Haverá um ponto entretanto em que novas inclusões de veículos resultarão em uma redução no número de veículos que passa em um determinado ponto da rodovia ou seja redução no fluxo A inclusão de veículos além desse ponto resultaria em congestionamento e tanto o fluxo como a velocidade diminuiriam até que ambos se tornassem zero Assim a relação entre a velocidade e o fluxo poderia ser representada como mostrado na Figura 42c Figura 42b Figura 42b Relação entre velocidade e densidade Figura 42c Figura 42c Relação entre velocidade e fluxo Com base nas Figuras 42a a 42c deveria ser óbvio que para evitar congestionamento é desejável operar o sistema viário em densidades que não excedam a que ocorre quando a rodovia opera em sua capacidade 0 k j u f k 0 u 0 Densidade veículoskm V e l o c i d a d e k m h V e l o c i d a d e k m h Fluxo veículosh 0 q m u f u 0 Engenharia de infraestrutura de transportes 132 Modelos de uxo de tráfego Modelos de uxo de tráfego Greenshields oi um dos primeiros pesquisadores a tentar desenvolver modelos para descrever o fluxo de tráe go Ele admitiu que existe uma relação linear entre velocidade e densidade por meio da seguinte órmula u u f u f k 44 k j em que todos os termos já oram definidos previamente Essa equação indica que conorme a densidade k se aproxima de zero a velocidade u se aproxima da de fluxo livreu f Além disso conorme a velocidade u se aproxima de zero a densidade se aproxima da de congestiona mento ouk j Com base na Equação 43 sabemos que q uk Portanto usando a equação de Greenshields Equação 44 o fluxoq pode ser expresso como q u f k u f k2 45 k j Além disso com base na Equação 43 sabemos que k qu Portanto substituindoqu por k a relação entre a velocidade u e o fluxo q pode ser expressa como u2 u f u u f q 46 k j As Equações 44 a 46 descrevem os três diagramas represen tados nas Figuras 42a a 42c respectivamen te As três equações ou diagramas são bastante redundantes pois se apenas uma relação or conhecida as outras duas podem ser obtidas acilmente utilizando a relação básica de q uk No entanto cada um dos três diagramas tem sua própria finalidade Para o trabalho teórico a relação entre velocidade e densidade é a normalmente utilizada uma vez que existe apenas um valor de velocidade para cada valor de densidade Este não é o caso com os outros dois diagramas A relação entre fluxo e densidade é utilizada em vias ex pressas e sistemas de controle em vias arteriais para controlar a densidade em um esorço para otimizar a produtividade fluxo Finalmente a relação entre velocidade e fluxo poderia ser utilizada no projeto para definir compensações entre os níveis de serviço em uma rodovia conorme será abordado mais adiante neste capítulo Volume por hora volume por subhora e taxas de uxo Volume por hora volume por subhora e taxas de uxo Para fins de análise de tráego e de projeto não se pode ter como base apenas o volume diário esperado Os volumes de tráego variam consideravelmente ao longo das 24 horas do dia Por exemplo geralmente temos um período de pico do fluxo de tráego ou a hora dorush de manhã quando a maioria das pessoas está indo para o trabalho e outro pico à noite quando as pessoas estão voltando para casa Se alguém osse projetar com base no volume médio diário a instalação alharia em acomodar a demanda de tráego durante os períodos de pico da manhã e da noite Os engenheiros de transporte portanto normalmente consideram a demanda de pico para fins de análise e projeto Além disso especificamente para análise de capacidade a variação de tráego dentro de uma determinada hora também é de interesse Para entender isso vamos supor que as contagens de tráego ossem registradas a cada período de 15 minutos entre 8h00 e 9h00 As contagens registradas são apresentadas na abela 42 Neste caso o volume real por hora é igual a 120 90 110 80 400 veículosh Análise da capacidade do transporte Capítulo 4 Capítulo 4 133 Tabela 42 Tabela 42 Contagem de veículos Pe Perío ríodo do de de tem tempo po Con Contag tagem em ve veícu ículos lospe perío ríodo do de de 15 15 min minuto utoss 8h00 8h15 120 8h15 8h30 90 8h30 8h45 110 8h45 9h00 80 No entanto se projetarmos somente para o volume de 400 veículosh significaria que teríamos problemas de congestionamento durante o primeiro e o terceiro períodos de 15 minutos ou seja entre 8h00 e 8h15 e novamente entre 8h15 e 8h30 Isso ocorre porque na projeção de um volume de 400 veículos em uma hora supõese que a inraestrutura não seria capaz de controlar mais de 100 veículos a cada 15 minutos 4004 100 e como pode ser acilmente visto na abela 42 esse volume é ultrapassado durante o primeiro e o ter ceiro períodos de tempo Para superar esse problema ficou convencionado que para a maioria das análises operacionais de tráego devese considerar a contagem do período de pico de 15 minutos e converter essa contagem na taxa equivalente de fluxo por hora Assim para o exemplo anterior a contagem de pico de 15 minutos é de 120 veículos15 min o que corresponde a 120 4 480 veículosh Esta é a taxa equivalente de fluxo por hora com base no período de pico de 15 minutos este volume seria utilizado para fins de projeto e análise operacional Para acilitar a aplicação deste conceito a comunidade de transporte definiu o que chamamos de ator de pico horário FPH que é utilizado para levar em consideração a variação do fluxo de tráego dentro da própria hora de pico definido da seguinte orma Fator de pico horário volume real por hora 47 taxa máx de fluxo Assim para o exemplo anterior o FPH seria computado como 400480 que é igual a 083 O FPH é sempre inerior a 1 Para uma determinada instalação se o volume horário V e o FPH orem conhecidos a taxa má xima de fluxo v pode ser calculada acilmente da seguinte orma v V FPH 48 em que v taxa máxima de fluxo dentro da hora veículoh V volume por hora veículoh FPH ator de pico horário A taxa máxima de fluxov seria então utilizada para fins de projeto e análises Exemplo 42 Exemplo 42 Cálculo do fator de pico horário FPH A abela 43 apresenta as contagens de 15 minutos que oram registradas para uma determinada rodovia a Determine o FPH b O volume horário de uma instalação semelhante é igual a 6000 veículosh Determine o volume de projeto para a estrutura Engenharia de infraestrutura de transportes 134 Solução Com base na abela 43 o volume real por hora V é V 1200 1400 1100 1300 5000 veículosh A taxa máxima de fluxov é calculada como segue v 1400 4 5600 veículosh Portanto FPH 5000 0893 5600 Para a outra instalação V 6000 veículosh Portanto o volume de projeto ou a taxa máxima de fluxo v para a qual a instalação deve ser projetada pode ser calculada como segue v V FPH 6000 0893 6720 veículosh resposta A razão entre VC A razão entre VC Outro conceito undamental para a análise da capacidade de rodovias é a razão entre o volume e a capacidade vc Isto é definido pela divisão da demanda atual ou projetada pela capacidade da rodovia A razão entre vc indica quanta capacidade está sendo ou oi utilizada por uma determinada rodovia em decorrência da deman da O conceito devc está intimamente ligado ao de taxas de fluxo de serviço previamente definido Dividindo a taxa de fluxo de serviço para um determinado NS pela capacidade resulta no valor máximo para a razão entre vc para aquele NS específico Se a taxa de fluxo de serviço correspondente ao NS C de uma determinada rodo via or igual a 1300 veículosh e a capacidade desta rodovia or de 2000 veículosh a razão máxima entre vc seria de 13002000 065 A razão máxima entre v c de um NS E é sempre igual a 1 pois a taxa de fluxo de serviço de NS E é igual à capacidade da rodovia Tabela 43 Tabela 43 Contagem de veículos do Exemplo 42 Pe Perío ríodo de te do de tempo mpo Con Contag tagem ve em veícu ículos lospe perío ríodo de 15 m do de 15 minu inutos tos 4h30 4h45 1200 4h45 5h00 1400 5h00 5h15 1100 5h15 5h30 1300 Análise da capacidade de Análise da capacidade de interseçõ interseções semaforizadas es semaforizadas Nesta seção discutiremos os procedimentos de análise e de projeto de interseções semaorizadas como um exemplo de rodovias de fluxo interrompido em que o controle externo desempenha um papel primordial na definição das características do fluxo de tráego As interseções em nível são locais onde diversas modalidades de transporte interagem tais como automóveis caminhões ônibus bicicletas e pedestres Isto ocorre porque correntes de tráego conflitantes concorrem pelo direito de passagem em uma interseção Quando os volumes de tráego são baixos o tráego em uma interseção pode ser regulado por meio das regras gerais de circulação ou com o uso de sinais de pare e dê a preerência Entretanto conorme aumentam os volumes de tráego tornase extremamente diícil para os motoristas escolherem as brechas apropriadas nas Análise da capacidade do transporte Capítulo 4 Capítulo 4 135 correntes de tráego conflitante para executar suas manobras Quando isso acontece a semaorização da inter seção tornase mandatória Os semáoros desempenham um papel primordial na determinação do nível de desempenho geral de um sistema de vias arteriais Semáoros mal projetados podem resultar em atrasos desnecessários e excessivos Se projetado adequadamente pode proporcionar movimentos ordenados de tráego e aumentar a capacidade de controle de tráego de uma interseção Os semáoros geralmente podem ser divididos em dois grupos sinais préprogramados e sinais atuados Os primeiros são geralmente indierentes quanto aos volumes vi gentes bem como quanto a duração de seus ciclos que é fixa A operação dos controladores atuados varia de acordo com o volume observado Estes precisam estar conectados aos detectores de tráego para determinar a demanda de tráego Ainda que a operação dos semáoros préprogramados não seja sensível aos volumes vigentes por si sós podese ainda obter uma série de programas para diversos períodos de tempo durante o dia com a utilização de um controlador préprogramado Normalmente obtémse uma programação para controlar os horários de pico da manhã ou hora dorush e da noite e um terceiro para o período ora de pico O controlador pré programado seria configurado para utilizar uma programação entre 6h30 e 8h30 outra entre 16h30 e 18h30 e a programação para o período ora de pico durante o resto do dia Dentro de cada um desses períodos os parâmetros da programação do semáoro préprogramado permanecem inalterados Diante disso a utilização de controladores préprogramados é mais adequada quando as condições de tráego não variam significativa mente nos diversos períodos de pico Nesta seção vamos nos concentrar sobretudo nos semáoros préprogra mados uma vez que a plena compreensão da sua operação é crucial para o entendimento de outros tipos de controladores mais avançados Denições importantes Antes de discutirmos os detalhes da metodologia de análise das interseções semaorizadas alguns termos pre cisam ser definidos Ciclo e duração do ciclo Ciclo do semáoro é uma rotação completa de todas as indicações em uma deter minada interseção Cada movimento permitido geralmente recebe uma indicação verde somente uma vez durante um determinado ciclo O tempo que leva para o sinal passar por um ciclo de indicações é a duração do ciclo Intervalo Período de tempo durante o qual todas as indicações ou luzes permanecem inalteradas Um ciclo geralmente inclui vários intervalos como o verde transição ou amarelo desobstrução ou vermelho total e o intervalo do vermelho Fase Conjunto de indicações isto é intervalos verdes e amarelos durante os quais o direito de passagem é atribuído a um determinado conjunto de movimentos O número de ases para as interseções semaori zadas normalmente varia entre dois e quatro Para um semáoro de duas ases normalmente temse uma ase dedicada aos deslocamentos de tráego das aproximações de leste e oeste e outra aos deslocamentos norte e sul Defasagem ermo utilizado em combinação com os sistemas de coordenação de semáoros Reerese à dierença de tempo entre o início da indicação de verde de dois semáoros adjacentes Normalmente a dea sagem é medida em termos de tempo de início do verde do sinal a jusante t d em relação ao sinal a montante t u isto é a deasagem é igual a t d t u Engenharia de infraestrutura de transportes 136 Princípios de programação semafórica A fim de avaliar os undamentos por trás da metodologia de análise e projeto das interseções semaorizadas primeiro precisamos discutir as seguintes questões 1 o mecanismo pelo qual os veículos se dispersam de uma fila de espera em um semáoro 2 o tempo perdido no processo e 3 o conceito de capacidade de dada apro ximação de uma interseção Cada uma dessas questões é brevemente discutida a seguir Intervalo entre veículos e taxa de fluxo de saturação As observações da maneira como os veículos saem de uma fila isto é uma linha de veículos revelaram que se os intervalos registrados entre as dispersões de veículos isto é o intervalo entre o tempo que um veículo cruza a placa de pare e o tempo que o seguinte leva para cruzála orem traçados em um gráfico contra a posição do veículo na fila um gráfico semelhante ao da Figura 43 será obtido Essa figura explica o mecanismo pelo qual os veículos partem de uma interseção semaorizada quando temos a indicação de verde Os primeiros intervalos entre veículos são relativamente longos mas em seguida depois do quarto ou quinto veículo esse intervalo nor malmente converge para um valor constante Esse valor é conhecido como intervalo de saturação e representa o intervalo médio entre veículos que pode ser atingido por uma fila de veículos em movimento saturado e estável ou a taxa máxima em que os veículos podem partir de uma aixa de retenção desde que existam outros aguardando na fila O intervalo de saturação é requentemente indicado por h e varia normalmente entre 2 e 3 sveículo Figura 43 Figura 43 Intervalos entre as dispersões de veículos em interseções semaforizadas Se assumirmos que a indicação de verde permanece o tempo todo que temos veículos suficientes aguar dando na fila e que cada um deles gasta h segundos para entrar no cruzamento ou seja o intervalo de satu ração o número total de veículos que entram em uma hora isto é a taxa de fluxo de saturação pode ser acilmente calculado como s 3600 49 h em que s taxa de fluxo de saturação em unidades de veículoshora de verdeaixa veículoshvaixa h intervalo de saturação sveículo Discutiremos mais adiante como levar em consideração o ato de que em uma interseção semaorizada cada aproximação recebe a indicação de verde somente durante uma ração da duração total do ciclo Mecanismo de dispersão de veículos I n t e r v a l o e n t r e v e í c u l o s s Posição do veículo 1 2 3 4 5 6 7 8 d i h 5 4 3 2 1 0 Análise da capacidade do transporte Capítulo 4 Capítulo 4 137 Tempo perdido total e tempo de verde efetivo Na Equação 49 assumimos que os veículos entram na interseção a cadah segundos Na realidade porém o intervalo médio entre veículos é maior do queh Como mostra a Figura 43 para os primeiros quatro ou cinco veículos o intervalo entre eles é realmente maior do queh uma vez que os motoristas desses veículos geralmente precisam de um tempo de reação maior para acelerar Vamos designar a dierença entre o intervalo real para os primeiros veículos e o de saturação comd i consulte a Figura 43 A soma desses d i nos daria o que chamamos de tempo perdido no início do tempo de verdel 1 Isto representa o tempo perdido no início de cada ase ou seja quando o semáoro indica verde como resultado do tempo adicional de reação necessário dos primeiros quatro ou cinco veículos da fila Poderíamos calcular o tempo total necessário para uma fila de n veículos dispersar de uma interseção semaorizada da seguinte orma T n l 1 nh 410 em que T n tempo de sinal verde necessário para dispersarn veículos segundos l 1 tempo perdido no início do tempo de verde sase h intervalo de saturação sveículo Além do tempo perdido no início do verde que ocorre cada vez que uma fila começa a se dispersar existe um outro que ocorre quando se aproxima o final da ase quando o semáoro está prestes a indicar vermelho Esse tempo é chamado tempo perdido no final do verde indicado com l 2 Para entender por que precisamos considerar l 2 vamos rever o que normalmente acontece quando uma ase está prestes a terminar Normal mente um sinal para uma determinada aproximação passa pela seguinte sequência de intervalos 1 verde 2 amarelo 3 vermelho total isso geralmente é um intervalo de 1 segundo em que as indicações do semá oro para todas as aproximações em uma interseção são vermelhas para garantir a desobstrução da interseção antes do início da indicação de verde para uma segunda aproximação e 4 vermelho Os veículos de uma determinada interseção normalmente circulariam durante todo o verde e parte do amarelo ou tempo de transição A parte do tempo de amarelo que não é utilizada pelos veículos mais o intervalo de vermelho total no qual todos estão parados representa um tempo perdido e é este tempo que l 2 deve capturar Portanto o tempo perdido totalase t L é igual ao tempo perdido no ínício do tempo de verde mais o tempo perdido no seu final como segue t L l 1 l 2 411 Para acilitar a contabilização do tempo perdidoase na análise e modelagem do semáoro oi definido o tempo em verde eetivo g i Isto representa o tempo durante o qual os veículos estão eetivamente se movendo à taxa de 1 veículoh segundo Este tempo é obtido da seguinte orma g i Gi Y i t Li 412 em que g i tempo em verde eetivo para a asei Gi tempo em indicação de verde para a asei Y i duração do intervalo em amarelo t Li tempo perdido total durante a asei Engenharia de infraestrutura de transportes 138 Capacidade de uma determinada faixa A taxa de fluxo de saturação s conorme definido na Equação 49 nos ornece a capacidade de uma única ai xa em determinada aproximação à interseção supondo que essa aproximação tem indicação de verde o tempo todo Para uma interseção semaorizada cada aproximação normalmente recebe a indicação de verde somente durante determinada ração da duração total do ciclo Portanto se determinada aproximação tiver um período de tempo de verde eetivo igual a g i e se a duração total do ciclo or de C segundos a capacidade deste acesso será igual a ci si g i 413 C em que ci capacidade da aixai veículoh si taxa de fluxo de saturação para a aixai veículohv g i tempo de verde eetivo para a aixai s C duração do ciclo s A capacidade da aixa calculada poderia então ser multiplicada pelo número de aixas para obter a capa cidade para todo o grupo ou seja grupo de aixas que se movem juntas durante uma determinada ase e que possuem características operacionais semelhantes A Equação 413 é útil para o cálculo da capacidade de uma determinada aproximação ou de um grupo de aixa mas não trata da orma de calcular a capacidade para uma interseção sinalizada como um todo A questão da capacidade de uma interseção semaorizada será abordada na próxima seção Exemplo 43 Exemplo 43 Cálculo da capacidade de uma aproximação semaforizada A aproximação leste de uma interseção semaorizada com um tempo de ciclo de 80 segundos tem 37 segundos de indicação de verde Estudos mostram que o intervalo de saturação para este acesso é igual a 22 segundos o tempo perdido no início do tempo de verde é igual a 2 segundos e o tempo perdido no final do verde é igual a 1 segundo Se a duração do amarelo ou tempo de transição or de 35 segundos determine a capacidade para esta aproximação partindo do princípio de que ela consiste de duas aixas de tráego Solução A taxa de fluxo de saturação para este acesso é calculada primeiro pela Equação 49 da seguinte orma s 3600 1636 veículoshaixa 22 Com a Equação 411 o tempo perdido totalase para esta aproximação é calculada da seguinte orma t L l 1 l 2 20 10 3 s Em seguida o tempo de verde eetivo para a aproximação é calculada pela Equação 412 como g i Gi Y i t Li 370 35 30 375 s Análise da capacidade do transporte Capítulo 4 Capítulo 4 139 Finalmente a capacidade da aproximação pode ser calculada pela Equação 413 como segue ci si g i C 1636 375 767 veículoshaixa 80 Portanto a capacidade da aproximação ou do grupo de aixas é dada pela multiplicação do valor anterior por 2 uma vez que a aproximação tem duas aixas como segue c 767 2 1534 veículosh Conceitos de taxa de ocupação crítica e taxa de ocupação de faixa crítica O desenvolvimento de planos de programação semaórica baseiase em dois conceitos taxa de ocupação crítica e taxa de ocupação de aixa crítica O primeiro está voltado para a alocação do tempo disponível entre as cor rentes veiculares e de pedestres conflitantes em uma interseção O segundo diz que durante uma dada ase do semáoro quando várias aproximações de tráego são autorizadas a se mover um movimento específico exigirá maior quantidade de tempo Esse movimento específico é denominado aixa crítica para esta ase Satisazer as necessidades de circulação da aixa crítica automaticamente satisaria as necessidades de todos os outros movimentos que a acompanham Considerando a interseção semaorizada mostrada na Figura 44 suponhamos que temos uma ase dedi cada aos movimentos de tráego para leste L e oeste O ou seja estes seis movimentos ocorrem ao mesmo tempo e uma segunda dedicada aos movimentos de tráego norte N e sul S Além disso suponhamos que temos uma aixa disponível para cada um desses 12 movimentos ou seja uma aixa para movimentos de con versão à esquerda outra para tráego direto e uma terceira para a direita a partir de cada aproximação e que estas três aixas sejam semelhantes em termos de suas capacidades para acomodar volumes de tráego Neste Figura 44 Figura 44 O conceito de taxa de ocupação de faixa crítica Norte 500 veículosh 500 veículosh 150 veículosh 200 veículosh 220 veículosh 170 veículosh 4 5 0 v e í c u l o s h 1 2 0 v e í c u l o s h 1 8 0 v e í c u l o s h 4 0 0 v e í c u l o s h 1 2 0 v e í c u l o s h 2 5 0 v e í c u l o s h Engenharia de infraestrutura de transportes 140 caso a ase que serve os movimentos L e O precisa ser dimensionada de modo que satisaça as necessidades do movimento mais pesado ou mais intenso isto é deve ser suficientemente longa para acomodar este volume que neste caso é o volume de 550 veículosh Ao azer isso as necessidades dos outros volumes menores seriam automaticamente satiseitas As ases N e S precisam ser projetadas para a aixa de 450 veículosh uma vez que este é o volume mais intenso que se desloca nesta segunda ase A aixa crítica para a ase 1 é a que transporta o volume de 550 veículosh e a da ase 2 é aquela com o volume de 450 veículosh Esses dois movimentos são mostrados em destaque na Figura 44 Portanto para a interseção mostrada na Figura 44 o tempo disponível deve ser alocado para os veículos na aixa crítica da ase 1 e para aqueles na da ase 2 considerando o tempo perdido em cada ase Capacidade da interseção semaforizada Com os conceitos de taxa de ocupação crítica e taxa de ocupação de aixa crítica definidos enocamos agora uma versão simplificada do conceito de capacidade de uma interseção semaorizada Em certo sentido a soma dos volumes máximos das aixas críticas que uma interseção semaorizada pode acomodar pode ser conside rada uma medida para a capacidade do cruzamento Esta é uma medida simplificada em comparação com os métodos mais elaborados descritos no HCM mas ainda assim é bastante útil Para determinar a soma dos volumes máximos das aixas críticas que uma interseção semaorizada pode acomodar primeiro é preciso determinar o tempo disponível para alocar esses movimentos em uma hora pois existe algum tempo perdido em cada ciclo do semáoro que não é utilizado pelos veículos Após o tempo disponível para alocação ser determinado dividindoo pelo intervalo de dispersão obtémse imediatamente o montante máximo de volumes da aixa crítica Os cálculos prosseguem da seguinte orma primeiro o tempo perdido totalciclo é calculado como L N t L 414 em que L tempo perdido totalciclo sciclo N número de ases no ciclo t L tempo perdido totalase conorme definido previamente sase O número de ciclos em uma hora é dado como ciclos de 3600C em queC é a duração do ciclo em segun dos Portanto o tempo perdido total em uma horaLH é dado por LH N t L 3600 415 C Portanto o tempo disponível para alocaçãoT G é igual a T G 3600 N t L 3600 416 C Dividindo esse tempo pelo intervalo de saturaçãoh teríamos então a soma máxima de volumes críticos que o cruzamento poderia acomodarV c que pode ser expresso como V c 1 3600 N t L 3600 417 h C Análise da capacidade do transporte Capítulo 4 Capítulo 4 141 Aplicações A Equação 417 pode ser utilizada de diversas maneiras dierentes Primeiro pode ser usada para definir os máximos volumes de aixa crítica que uma dada interseção com uma determinada duração de tempo de ciclo pode acomodar Segundo para determinar o número de aproximações de aixasaproximação da interseção ne cessário se certa duração de tempo de ciclo or desejada E inalmente para determinar a duração mínima do tempo de ciclo necessária para acomodar um determinado conjunto de volumes em uma interseção específica Os seguintes exemplos ilustram essas aplicações da metodologia Exemplo 44 Exemplo 44 Determinando a soma máxima de volumes críticos em uma interseção Uma interseção semaorizada com três ases tem duração de ciclo igual a 90 segundos Determine a soma má xima de volumes críticos que a interseção pode acomodar considerando que o tempo perdidoase é de 350 segundos e o intervalo de saturação é de 2 segundos Solução Com base na Equação 417 a soma máxima de volumes críticos pode ser calculada como V c 1 3600 N t L 3600 h C V c 1 3600 3 35 3600 1590 veículosh 20 90 Exemplo 45 Exemplo 45 Determinando o número de faixas em uma interseção Considere a interseção de duas ases mostrada na Figura 45 Ela tem um ciclo de 60 segundos e o tempo per didoase é igual a 4 segundos Os volumes críticos são apresentados na figura Determine o número de aixas necessário para cada movimento crítico Considere um intervalo de saturação de 220 segundos Solução O primeiro passo é determinar a soma máxima dos volumes críticos que a interseção com seu tempo de ciclo atual pode acomodar Este valor é então comparado com os volumes críticos observados apresentados na Fi gura 45 para determinar o número de aixas A solução prossegue abaixo V c 1 h 3600 N t L 3600 C V c 1 3600 2 4 3600 1418 veículosh 220 60 Engenharia de infraestrutura de transportes 142 V c 600 900 1500 veículosh V c 600 450 1050 veículosh Figura 45 Figura 45 Interseção do Exemplo 45 Figura 46 Figura 46 Solução do Exemplo 45 De acordo com a Figura 45 a soma dos volumes críticos é igual a 1200 900 2100 veículosh Isso signi fica que esses volumes devem ser distribuídos por um número de aixas de orma que o montante dos volumes críticos observados seja inerior à soma máxima de volumes críticos que a interseção pode controlar conorme determinado pela Equação 417 Começamos com duas aixasdireção para o sentido lesteoeste e uma aixadireção para nortesul como apresentado na Figura 46 Isto nos ornece a soma de volumes críticos de 1500 veículosh que ainda é maior do que a interseção pode controlar ou seja 1418 veículosh Continuamos então a dividir também o volume crítico nortesul em duas aixas o que resulta em uma soma de volumes críticos de 1050 veículosh Uma vez que 1050 veículosh é inerior a 1418 veículosh o dimensionamento é aceitável Exemplo 46 Exemplo 46 Determinando a duração mínima do ciclo Determine a duração mínima do ciclo para a interseção de duas ases apresentada na Figura 47 Os volumes críticos do cruzamento são apresentados na figura Considere um intervalo de saturação de 210 segundos e um tempo perdidoase de 350 segundos 1200 veículosh 9 0 0 v e í c u l o s h 600 veículosh 9 0 0 v e í c u l o s h 600 veículosh 4 5 0 v e í c u l o s h 4 5 0 v e í c u l o s h 600 veículosh 600 veículosh Análise da capacidade do transporte Capítulo 4 Capítulo 4 143 Solução Para este problema a Equação 417 é rearranjada a fim de obter a duração do cicloC Isto nos ornece a seguin te equação C mín Nt L 1 V c 3600h em que todos os termos são os mesmos já utilizados anteriormente Figura 47 Figura 47 Problema do Exemplo 46 A soma dos volumes críticosV c para a interseção mostrada na Figura 46 é 800 700 1500 veículosh Portanto a duração mínima do ciclo é C mín 2 35 56 s 1 1500 360021 Duração desejada do ciclo No Exemplo 46 encontramos por meio da Equação 417 a duração mínima do ciclo necessária para aco modar uma determinada soma de volumes críticos Essa equação entretanto não leva em consideração as variações horárias do volume de tráego que são consideradas utilizandose o ator de pico horário Além disso a maioria dos semáoros é programada de orma que entre 80 e 95 da capacidade disponível seja utilizada a Equação 417 pressupõe que 100 da capacidade é utilizada O ornecimento de algum excesso de capacidade é importante para os sistemas de transporte por causa das incertezas associadas com a previsão da demanda de tráego Para considerar esses dois atores isto é as variações horárias e a porcentagem de utilização da capacidade a Equação 417 é modificada como segue C des Nt L 1 V c 3600h FPH v c 418 800 veículosh 7 0 0 v e í c u l o s h Engenharia de infraestrutura de transportes 144 em que C des duração desejada do ciclo em oposição à duração mínima do ciclo da Equação 417 FPH ator horário de pico vc razão desejada entre volume e capacidade Modelo de espera de Webster Ao dimensionar a programação de um semáoro o engenheiro de tráego normalmente tenta atender às ne cessidades do movimento de aixa crítica de cada ase enquanto maximiza o desempenho da interseção Para interseções isoladas atraso é normalmente a medida utilizada para caracterizar como está o desempenho da interseção Os sistemas de semáoros coordenados normalmente tentam minimizar a unção de penalida de que representa uma combinação ponderada do número de paradas e a espera total Um dos primeiros pesquisadores de transporte a desenvolver um modelo para a espera em interseções se maorizadas oi Webster em 1958 Seu modelo baseiase no desenvolvimento de um gráfico cumulativo como abordado no Capítulo 2 para a orma de como os veículos chegam a e partem da interseção conorme mos trado na Figura 48 que traça um gráfico do número cumulativo de veículos que chegam ao e partem do cru zamento em relação ao tempo A linha do tempo é dividida em períodos de verde eetivo quando os veículos estão autorizados a circular e de vermelho eetivo quando todos os veículos estão parados Supõese que os veículos chegam a uma taxa de fluxo uniorme ou seja v veículosunidade de tempo Isto resulta em uma linha reta com uma inclinaçãov para a curva de chegada de veículos Para a partida durante o período de vermelho eetivo nenhum veículo pode partir e portanto a curva cumulada de partidas durante esse período toma a orma de uma linha horizontal 0 veículo partindo Assim que o semáoro indica verde a fila de veículos ormada durante o período em vermelho começa a se dispersar a uma taxa igual ao intervalo de dispersão ou à taxa de fluxo de saturaçãos veículosh A dispersão à taxa de fluxo de saturação continua até que a fila se dissipe ou seja o ponto onde a curva de chegada se encontra com a de partida ponto A na Figura 48 Após esse ponto os veículos começam a se dispersar a uma taxa igual à taxa de chegada Figura 48 Figura 48 Modelo de espera uniforme de Webster Veículos cumulativos Curva de chegada Fila do ponto A se dissipa Inclinação v Inclinação s Curva de partida Tempo Q t W i R C 1 gC T C Verde Vermelho Verde Análise da capacidade do transporte Capítulo 4 Capítulo 4 145 Com base na Figura 48 deveria ser óbvio que a distância vertical entre as curvas de chegada e de partida no tempot Qt nos dá o número de veículos que aguardam em fila na interseção e que a dierença horizontal entre as duas curvas W i nos ornece o tempo que um veículoi passa esperando na fila Diante disso a espera total ou agregada de todos os veículos processados pelo semáoro é dada pela área sombreada do triângulo na Figura 48 Portanto para determinar a espera agregada ou média o primeiro passo é definir a área sombreada do tri ângulo da Figura 48 da seguinte orma A área do triângulo é igual à metade da base multiplicada pela altura ou Espera agregada 1 RV 2 em queR é a duração do período em vermelho eetivo eV é o número total de veículos em espera na interseção Por uma questão de convenção os modelos de tráego são normalmente expressos em termos de verde eetivo e não de vermelho Em termos de verde o período em vermelho pode ser expresso como R C 1 gC em que C é a duração do ciclo e g a duração do período de verde eetivo A fim de determinar o número de veículos na fila V primeiro precisamos encontrar o tempo que decorre entre o momento em que o semáoro indica verde e o tempo em que a fila se dissipa ou sejaT c na Figura 48 Uma vez queT c é determinado o número de veículosV pode ser acilmente calculado multiplicandose a taxa de fluxo de saturaçãos por T c A determinação de T cocorre da seguinte orma A partir da Figura 48 temos V v R T c sT c Portanto R T c sv T c R T csv 1 T c R s v 1 Logo V sT C sR R vs C 1 g vs s v 1 s v C s v Assim a espera agregada é dada como Espera agregada 1 RV 1 C 2 1 g 2 vs 2 2 C s v 419 A espera médiaveículo pode então ser calculada pela Equação 419 dividindose a espera agregada pelo número de veículos processadosciclo ou sejav C Isto resulta Engenharia de infraestrutura de transportes 146 Espera média 1 C 1 g C 2 2 1 v s 420 A Equação 420 também pode ser expressa em termos da capacidade de uma aproximação da interseçãoc em vez da taxa de fluxo de saturaçãos observando que c s gC Equação 420 Isto nos dá a seguinte expressão Espera média 1 C 1 g C 2 2 1 g C v s 421 Observe que na equação acima C maiúsculo reerese à duração do ciclo em segundos enquantoc minús culo reerese à capacidade da aproximação em veículosh Conorme mostrado na abela 41 o cálculo da espera média dos diversos movimentos de tráego em uma interseção sinalizada constitui a base para a determinação do NS para os diversos movimentos bem como para toda a interseção A abela 44 mostra como o manual HCM define os diversos NS para as interseções semao rizadas NS C por exemplo corresponde aos valores de espera na aixa de 20 a 35 segundos Tabela 44 Tabela 44 NS para interseções semaforizadas NS NS EEsp sper era a no no se semá máffor oro o ssvveeícícululo o A 010 B 1020 C 2035 D 35v55 E 5580 F 80 Exemplo 47 Exemplo 47 Cálculo da espera média para uma aproximação da interseção Determine a espera média em sveículo para uma aproximação de uma interseção que recebe 40 segundos de verde em um ciclo com duração total de 90 segundos A aproximação registra um volume horário de 600 veícu los e uma taxa de fluxo de saturação igual a 1700 veículosh Determine também o NS correspondente Solução A espera média da aproximação pode ser determinada diretamente pelas Equações 420 ou 421 Utilizando a Equação 420 a espera média é dada por Espera média 1 C 1 g C 2 2 1 v s 1 90 1 40 90 2 2150 sveículo resposta 2 1 600 1700 Análise da capacidade do transporte Capítulo 4 Capítulo 4 147 Da abela 44 isto corresponde ao NS C Fórmula de Webster para a duração de ciclo ótima Com base na minimização da espera na aproximação de uma interseção semaorizada Webster deduziu uma órmula para determinar a duração ótima do tempo de cicloC o que minimiza a espera na aproximação A equação para determinar a duração de ciclo ótima C o é como segue C o 15L 5 422 1 Y i em que C o duração de ciclo ótima em segundos N número de ases L tempo perdido totalciclo que é igual ao número de ases N multiplicado pelo tempo perdidoase t L Y i valor máximo das razões entre os fluxos das aproximações e as taxas de fluxo de saturação de todos os grupos de aixa que utilizam a ase i PortantoY i ornece as razões entre a taxa de ocupação de aixa crítica e a taxa de fluxo de saturação e é calculado por Y i máxv ij s j 423 em que v ij volume de tráego no grupo de aixa j que tem o direito de passagem durante a asei s j taxa de fluxo de saturação no grupo de aixa j Com a duração do ciclo determinada o tempo disponível em verde ou sejaC L é alocado entre as diver sas ases na proporção de suas respectivas razões Y i Portanto o tempo de verde eetivo para a asei é calculado da seguinte orma g i Y i C L 424 Y i em que todos os termos são os mesmos já utilizados anteriormente Exemplo 48 Exemplo 48 Dimensionamento de uma interseção semaforizada A interseção apresentada na Figura 49 tem três ases a ase A atende somente às conversões lesteoeste a B o tráego no sentido lesteoeste e conversões à direita e a C os movimentos no sentido nortesul em conversões à esquerda em passagem direta e em conversões à direita Considerando os tempos perdidos de 35 sase um intervalo amarelo de 3 segundos e as seguintes taxas de fluxo de saturação s passagem direta conversão à direita 1700 veículosh sconversão à esquerda 1600 veículosh N i 1 N i 1 Engenharia de infraestrutura de transportes 148 a Utilizando o modelo de Webster determine a duração de ciclo ótima para a interseção b Determine o tempo de verde eetivo para a ase A Solução a O primeiro passo é calcular as razões entre os fluxos das aproximações e as taxas de fluxo de saturação para cada uma das três ases dividindo esses fluxos por essas taxas para todos os grupos de aixa utilizando cada ase Os cálculos são organizados da seguinte orma FFaasse e AA FFaasse e BB FFaasse e CC v v ij ij 150 250 550 450 50 420 70 400 s s j j 1600 1600 1700 1700 1600 1700 1600 1700 v v ij ij s s j j 009 00116 6 00332 2 026 003 025 025 004 024 Com base nesses cálculos o Y i de cada ase é determinado como segue Y 1 016 Y 2 032 Y 3 025 Y 073 O tempo perdido totalcicloL neste exemplo é calculado multiplicandose o número de ases isto é três ases pelo tempo perdidoase ou seja 350 sase como segue L 3 350 1050 sciclo A duração do ciclo ótima C o pode então ser determinada pela Equação 429 como segue C o 15L 5 15 105 5 769 segundos que é arredondado para 80 s 1 Y i 1 073 Figura 49 Figura 49 Fluxos horários equivalentes na interseção 400 420 50 150 550 450 250 Norte 70 N i 1 Análise da capacidade do transporte Capítulo 4 Capítulo 4 149 b O verde eetivo da ase A é então calculado utilizando a Equação 430 como segue g A Y A C L 016 80 1050 152 s Y i 073 Breve introdução ao método do HCM Na discussão anterior fizemos uma série de simplificações tendo em vista que nosso objetivo principal era apresentar o modelo mais amplo de análise da capacidade nas interseções semaorizadas Entre as principais negligenciamos a abordagem dos movimentos de conversão à esquerda nos cruzamentos e o papel importante que exercem sobre o impacto da capacidade da interseção O HCM contém uma metodologia detalhada que leva isto em consideração assim como vários outros atores que ignoramos na discussão anterior O leitor inte ressado pode consultar as reerências clássicas em engenharia de tráego incluindo o livro Highway and Traffic Engineering de Garber e Hoel para mais detalhes Capacidade do transporte público Capacidade do transporte público Do ponto de vista da capacidade existem algumas dierenças básicas entre o transporte público e o automóvel Por exemplo enquanto a capacidade rodoviária está geralmente disponível 24 horas por dia sete dias por semana a capacidade e a disponibilidade do transporte público dependem da política operacional da agência gestora por exemplo número de veículos horário de uncionamento etc Além disso a capacidade do transporte pú blico trata do movimento tanto de pessoas como deveículos Isto significa que para o transporte público temos de tratar acapacidade veicular bem como acapacidade em termos de pessoas A capacidade veicular reerese ao número de unidades de transporte público ônibus ou trens que pode ser atendido por uma determinada inraestrutura de transporte público Normalmente ela é definida para três locais 1 áreas de embarque ou plataormas 2 pontos de parada e estações e 3 aixas de ônibus e linhas de transporte público Como será discutido mais adiante começando com as áreas de embarque cada um desses locais aeta diretamente o próximo local A capacidade veicular de uma estação de transporte público por exemplo é uma unção direta das capacidades veiculares das áreas de embarque dessa estação Além disso a capacidade de uma linha de transporte público é controlada pela capacidade dos pontos de parada críticos ao longo dessa linha Um dos atores mais importantes que aetam a capacidade veicular é o tempo de parada do veículo que é o período necessário para atender aos passageiros mais o necessário para abrir e echar as portas A capacidade em termos de pessoas reerese ao número de pessoas que podem ser transportadas após um local específico durante um dado período de tempo sob condições operacionais especificadas e sem atrasos excessivos perigo ou restrição Essa capacidade é normalmente definida para os pontos de parada e estações de transporte público bem como para o ponto de embarque mais carregado ao longo de uma linha de transporte público ou aixa de ônibus Os três atores básicos a seguir controlam a capacidade de pessoas Política do operador A política da agência gestora de transporte público exerce um impacto direto nacapa cidade em termos de pessoas do transporte público Por exemplo a política da agência com relação a permitir ou não passageiros em pé impactaria diretamente no número de passageiros que um determinado veículo de transporte público poderia transportar Características da demanda de passageiros A distribuição espacial e temporal da demanda de passageiros impacta diretamente no número de passageiros que podem ser transportados Em decorrência da distribuição 3 i 1 Engenharia de infraestrutura de transportes 150 espacial da demanda de passageiros acapacidade de passageiros é geralmente definida para o ponto de embarque mais carregado ao longo de uma linha de transporte público e não para a linha como um todo Além disso um sistema de transporte deve ser projetado para oerecer uma capacidade adequada durante os períodos de pico de demanda Na análise isto é geralmente considerado utilizandose o FPH Capacidade veicular Esta também tem um impacto direto sobre a capacidade de passageiros uma vez que estabelece um limite superior para o número de passageiros que podem utilizar um ponto de parada do transporte público ou ser transportados além do ponto de embarque mais carregado As seções seguintes descrevem resumidamente os processos de análise que podem ser utilizados para de terminar a capacidade veicular e em termos de pessoas e o nível de serviço do transporte público Enquanto há várias tecnologias de transporte público por exemplo ônibus bondes veículos leves sobre trilhos trens rápidos e ônibus com dirigibilidade automática estas diversas modalidades do ponto de vista da análise da capacidade geralmente podem ser classificadas em 1 ônibus 2 tecnologias sobre trilhos na via tais como bondes e veículos leves sobre trilhos e 3 tecnologias sobre trilhos ora de via ou em níveis separados As se ções seguintes descrevem os procedimentos de análise da capacidade para esses diversos grupos Iniciaremos no entanto discutindo alguns conceitos gerais que são aplicáveis a todos os três grupos Conceitos de capacidade do transporte público Conceitos de capacidade do transporte público A capacidade veicular do transporte público é normalmente definida para três tipos de locais 1 áreas de em barquedesembarque ou plataormas 2 pontos de parada e terminais de transporte público e 3 aixas de ônibus ou trechos sobre trilhos Cada um desses três tipos de locais é descrito resumidamente a seguir Áreas de embarquedesembarque Para ônibus a área de embarquedesembarque por vezes chamada plataorma reerese ao espaço destinado para o ônibus parar para embarque e desembarque de passageiros Parada de ônibus como será abordado mais adiante consiste em uma ou mais áreas de embarquedesembarque As paradas de ônibus ao longo das guias das calçadas são o tipo mais comum de áreas de embarquedesembarque que podem ser tanto na própria aixa de tráego isto é na própria via ou na orma de uma baia lateral ora da aixa de tráego rês atores primordiais determinam a capacidade das áreas de embarquedesembarque 1 tempo de pa rada 2 variabilidade do tempo de parada e 3 tempo de liberação empo de parada é o período necessário para atender aos passageiros mais o necessário para abrir e echar as portas do veículo empo de parada é uma unção de uma série de atores incluindo 1 o número de passageiros que embarcam e desembarcam de um veículo 2 a distância entre as paradas distâncias mais longas resultariam em um grande número de passagei ros em cada parada o que por sua vez aumentaria o tempo de parada 3 os procedimentos de pagamento de taria ou seja se o pagamento é eito em dinheiro fichas passes ou cartões inteligentes 4 o tipo de veículo para ônibus de piso baixo por exemplo o tempo necessário para embarque e desembarque de passageiros é reduzido principalmente para os idosos e pessoas com deficiências 5 circulação de passageiros a bordo e 6 embarque de cadeiras de rodas e bicicletas A variabilidade do tempo de parada considera o ato de que o tempo de parada em um determinado ponto provavelmente pode variar dependendo da demanda real de passageiros existente Na análise essa variabilidade é levada em consideração pela utilização de um coeficiente de variação do tempo de parada calculado dividindo o desvio padrão dos tempos de parada observados no ponto pelo valor médio do tempo de parada Tempo de liberação é o período que decorre após o momento em que o veículo echa suas portas até sair do ponto de parada Durante esse tempo a área de embarquedesembarque não está disponível para utilização por outro veículo Para pontos de ônibus na via e estações de trens metropolitanos o tempo de liberação é igual Análise da capacidade do transporte Capítulo 4 Capítulo 4 151 ao necessário para o veículo iniciar o movimento e percorrer um trecho igual ao seu comprimento liberando assim o ponto de parada Para os pontos de parada de ônibus em baias é necessário um tempo adicional igual ao necessário para que o ônibus parado encontre uma oportunidade adequada na corrente de tráego da aixa adjacente que lhe permita voltar novamente ao tráego Estações e terminais Estes são o segundo local onde a capacidade veicular é determinada e para os ônibus geralmente consistem em uma ou mais áreas de embarquedesembarque Assim a capacidade de um ponto de ônibus está direta mente relacionada às capacidades das áreas de embarquedesembarque individuais que o compõem Os pontos de ônibus geralmente podem ser divididos em dois grupos 1 terminais de ônibus e 2 paradas de ônibus na via Os terminais de ônibus estão geralmente localizados ora da via enquanto os pontos de ônibus na via localizamse nas calçadas de um de três locais a no final da quadra ou seja os ônibus param imediatamente antes do cruzamento b no início da quadra os ônibus param após o cruzamento e 3 no meio da quadra Do ponto de vista da capacidade os pontos no final da quadra têm impacto negativo menor sobre a capacidade seguido pelos pontos no meio da quadra e os no início da quadra Faixas de ônibus e trechos sobre trilhos Faixas de ônibus reeremse a quaisquer aixas em uma via em que eles circulam Essas aixas podem ser de uso exclusivo dos ônibus ou estes podem ter de compartilhálas com os outros veículos Os trechos sobre trilhos são dedicados ao uso exclusivo de um veículo de transporte público Normalmente a capacidade veicular de uma aixa de ônibus ou trecho sobre trilhos é determinada pela capacidade do ponto de ônibus ou estação críticos localizados ao longo da aixa ou do trecho sobre trilhos As aixas de ônibus são divididas em três tipos 1 2 e 3 Para o tipo 1 os ônibus não azem uso da aixa adjacente enquanto os do tipo 2 azem uso parcial da aixa adjacente que normalmente poderiam compartilhar com o restante do tráego Para o tipo 3 duas aixas são destinadas ao uso exclusivo de ônibus Para os tipos 1 e 2 os ônibus podem ou não compartilhar a aixa junto à calçada com o restante do tráego Além do tipo existem outros atores que aetam a capacidade das aixas de ônibus Por exemplo a capacida de pode ser aumentada por meio da dispersão dos pontos de parada de modo que apenas um subconjunto de ônibus na aixa utiliza um determinado conjunto de paradas Isto é requentemente denominado operação de paradas alternadas e pode ajudar a aumentar a capacidade bem como permitir viagens mais rápidas A eficácia do padrão da operação de paradas alternadas é maximizada quando os ônibus são organizados em pelotões e a cada pelotão é atribuído um grupo de pontos Além disso a localização do ponto pode impactar a capaci dade da aixa de ônibus pois os pontos no final da quadra podem oerecer a maior capacidade da aixa de ônibus seguidos pelos do meio da quadra e finalmente os do início da quadra Essas duas questões isto é operação de paradas alternadas e localização dos pontos de ônibus não são aplicáveis às vias sobre trilhos em níveis separados Conceitos de qualidade de serviço Conceitos de qualidade de serviço Diversos indicadores estão disponíveis para avaliar o desempenho do transporte público Eles podem refletir o ponto de vista do operador ou dos usuários O primeiro é normalmente avaliado por meio do que é comumente denominado indicadores de produtividade que incluem o número anual de passageiros viagens de passageiro milha renumerada despesas operacionaismilha e assim por diante Esses indicadores no entanto não medem diretamente a satisação do usuário com a qualidade do serviço de transporte público A qualidade do serviço de transporte público é definida de modo que reflita o desempenho percebido do ponto de vista do usuário Em geral os indicadores de qualidade do serviço de transporte público podem ser divididos em duas categorias principais 1 avaliação da disponibilidade do serviço de transporte público e Engenharia de infraestrutura de transportes 152 2 avaliação do conorto e da conveniência do transporte público Além disso esses indicadores dependeriam de um elemento específico do sistema de transporte público sendo avaliado Como mencionado considerase que um sistema de transporte público consiste dos seguintes três elementos básicos 1 pontos de parada 2 trechos de linha e 3 sistemas Para os pontos de parada a qualidade dos indicadores do serviço precisa avaliar a disponi bilidade e a conveniência do transporte público em um único local Para os trechos de linha os indicadores devem abordar a disponibilidade e a conveniência ao longo de um trecho que seria composto por duas ou mais paradas Finalmente os indicadores são necessárias para descrever a disponibilidade e a conveniência de todo o sistema de transporte público que tipicamente consiste de várias linhas que cobrem uma região geográfica específica A abela 45 mostra a estrutura da qualidade de serviço do transporte público e enumera os diversos indica dores que são utilizados para avaliar a disponibilidade e a conveniência dos três dierentes elementos de um sis tema de transporte público Os indicadores com um sobrescrito são aqueles utilizados para definir o NS e são quatro requência horário volume de passageiros e confiabilidade Tabela 45 Tabela 45 Estrutura da qualidade de serviço do transporte público Medidas de serviço e desempenho Medidas de serviço e desempenho Categoria Pontos de parada Segmento de rota Sistema Disponibilidade Frequênciaa Acessibilidade Volume de passageiros Horáriosa Acessibilidade Cobertura do serviço Percentual de pessoas atendidas por minuto Conforto e conveniência Volume de passageirosa Amenidades Conabilidade Conabilidadea Velocidade de viagem Relação entre tempo de viagem por automóvel e por transporte público Relação entre tempo de viagem por automóvel e por transporte público Tempo de viagem Segurança Observação a Medida do serviço que define o NS correspondente Fonte Adaptado do HCM 2000 Com os conceitos gerais relevantes à capacidade do transporte público e do NS abordados discutiremos agora os detalhes dos procedimentos de análise para três grupos de tecnologias de transporte público ônibus sobre trilhos na via e sobre trilhos em níveis separados Metodologi Metodologia de análise a de análise da capacidade de ônibus da capacidade de ônibus A capacidade de transporte público por ônibus é calculada para três locais áreas de embarquedesembarque pontos de ônibus e aixas de ônibus Vários atores aetam a capacidade das inraestruturas de transporte públi co 1 tempo de parada 2 coeficiente de variação do tempo de parada 3 tempo de liberação 4 índice de alha 5 volume de passageiros e 6 operação com paradas alternadas Uma discussão desses atores é apre sentada antes dos detalhes dos procedimentos de análise da capacidade para diversos tipos de inraestruturas de transporte público Tempo de parada empo de parada reerese ao período que decorre enquanto o ônibus está parado em um ponto atendendo aos passageiros Especificamente é o tempo necessário para atender aos passageiros na porta mais movimentada mais o tempo de abertura e echamento das portas O HCM recomenda um valor que varia entre 2 e 5 segundos para abrir e echar a porta em operações normais A melhor maneira de determinar o tempo de parada é medilo diretamente em campo Este método no entanto só é aplicável quando há interesse em determinar a capacidade e o NS para uma linha de ônibus que Análise da capacidade do transporte Capítulo 4 Capítulo 4 153 já está em operação Se o tempo de parada não puder ser medido em campo por exemplo quando precisamos avaliar a capacidade de uma linha nova proposta valores típicos com base em práticas comuns são presu midos Por exemplo para pontos de ônibus em distritos comerciais centrais de uma cidade ou para grandes pontos de transerência um valor de tempo de parada de 60 segundos pode ser assumido Para grandes pontos aastados 30 segundos é o assumido ou 15 segundos para os pontos aastados típicos A Equação 425 também pode ser utilizada para calcular o tempo de parada t d P at a P bt b t oc 425 em que t d tempo de parada em segundos P a desembarque de passageirosônibus pela porta mais movimentada durante o pico de 15 minutos t a tempo de desembarque dos passageiros segundospessoa P b embarque de passageirosônibus pela porta mais movimentada durante o pico de 15 minutos t b tempo de embarque de passageiros segundospessoa t oc tempo de abertura e echamento da porta segundos Observe que a Equação 425 assume que o embarque e o desembarque de passageiros ocorrem na mesma porta motivo pelo qual os tempos de embarque e desembarque são adicionados A abela 46 apresenta valores típicos para os tempos de embarque e desembarque que podem ser utilizados juntamente com a Equação 425 No entanto notese que os tempos mostrados devem ser aumentados em 050 segundos se houver passageiros em pé Tabela 46 Tabela 46 Tempos de embarque e desembarque para o transporte público DDiissppoonniibbiilliiddaadde e dde e ppoorrttaas s oou u ccaannaaiiss TTeemmppoos s ttííppiiccoos s dde e eemmbbaarrqquue e sspp Tipo de ônibus Número Localização Prépagamento b Tarifa de moeda única Tempos típicos de desembarque s p Convencional corpo rígido 1 Dianteira 20 26 a 30 17 a 20 1 Traseira 20 NA 17 a 20 2 Dianteira 12 18 a 20 10 a 12 2 Traseira 12 NA 10 a 12 2 Dianteira traseirac 12 NA 09 4 Dianteira traseirad 07 NA 06 Articulado 3 Dianteira traseira central 09 d NA 08 2 Traseira 12e NA 2 Dianteira central c 06 6 Dianteira traseira central c 05 NA 04 Ônibus especiais 6 3 portas triplas f 05 NA 04 Observações NA dados não disponíveis a Intervalo típico em segundos entre embarque e desembarque sucessivos de passageiros Não leva em consideração os tempos de liberação suces sivos entre os ônibus ou o tempo perdido na parada Se houver pessoas em pé 05 segundo deve ser adicionado aos tempos de embarque b Também se aplica a soluções de pagamento na saída ou de transferência livre c Cada um d Menor uso de portas separadas para embarque e desembarque simultâneos e Porta dupla próxima ao embarque com saída única típico design europeu Fornece fluxo unidirecional dentro do veículo reduzindo o congestiona mento interno Desejável para longas distâncias principalmente se a operação com duas pessoas for viável Pode não ser a melhor configuração para a operação de ônibus f Exemplos Denver 16th Street Mall shuttle ônibus de aeroporto utilizado para transportar passageiros até os aviões Normalmente são ônibus de piso baixo com poucos lugares que servem a curtas viagens com altos volumes de passageiros Fonte Adaptado do HCM 2000 Engenharia de infraestrutura de transportes 154 O tempo de parada deve ser ajustado se usuários cadeirantes utilizam regularmente um ponto de ônibus pois a porta normalmente é bloqueada para uso quando um elevador de cadeira de rodas estiver em uso Neste caso o tempo de elevação da cadeira de rodas entre 60 e 200 segundos deve ser adicionado ao tempo de pa rada que também deve ser ajustado se os sistemas de transporte público permitirem o embarque de bicicleta normalmente utilizando umrack dobrável no ônibus Exemplo 49 Exemplo 49 Determinação do tempo de parada e do ponto de parada crítico Estão em andamento planos para uma linha de ônibus que atenda ao distrito comercial central e terá dez pontos de parada A linha utilizará ônibus com 42 lugares e exigirá taria de moeda única no embarque O tempo de abertura e echamento da porta é de 4 segundos e todos os passageiros serão obrigados a embarcar no ônibus pela porta dianteira e desembarcar pela traseira Prevêse que o número potencial de usuários para a linha se guirá o padrão apresentado abaixo Número do ponto Número do ponto 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Desembarque de passageiros Desembarque de passageiros 0 5 8 10 12 9 14 17 15 5 Embarque de passageiros Embarque de passageiros 25 20 15 16 10 4 3 2 0 0 Estudos têm mostrado que o tempo de embarque é de 3 spassageiro quando não há passageiros em pé e que a presença destes aumenta o tempo de embarque para 350 spassageiro O tempo de desembarque é estimado em 2 spassageiro Determine o tempo de parada no ponto crítico Solução O primeiro passo para a solução é calcular o número de passageiros no ônibus ao chegar a cada ponto a fim de determinar os pontos onde algumas pessoas estariam em pé Isto é necessário pois a presença de passageiros em pé aumenta o tempo de embarque em 050 segundo Os números de passageiros no ônibus nos dierentes pontos são apresentados abaixo Número do ponto Número do ponto 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Número de passageiros quando o ônibus Número de passageiros quando o ônibus chega ao ponto chega ao ponto n n 0 25 40 47 53 51 46 35 20 5 endo em vista que o ônibus só pode acomodar 42 passageiros haverá passageiros em pé ao chegar aos pontos 4 5 6 e 7 Com isto definido determinamos os tempos de embarque e desembarque multiplicando o número de passageiros pelo tempo determinado de embarque e desembarque por passageiros Para os pontos 4 ao 7 o tempo de embarque para o caso em que houver passageiros em pé é utilizado Finalmente o tempo de parada do ônibus é calculado adicionandose o tempo de abertura e echamento das portas 4 segundos ao maior dos tempos de embarque e desembarque uma vez que o ônibus tem duas portas uma dedicada ao desembarque e outra ao embarque Os resultados são apresentados abaixo Número do ponto Número do ponto 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Tempo de desembarque s Tempo de desembarque s 0 10 16 20 24 1 18 8 228 8 334 4 330 0 110 0 Tempo de embarque s Tempo de embarque s 775 6 5 6 0 0 445 5 5 5 6 6 335 5 14 105 6 0 0 Tempo de parada s Tempo de parada s 79 64 49 60 39 22 32 38 34 14 Análise da capacidade do transporte Capítulo 4 Capítulo 4 155 Os tempos de embarque regem os pontos de 1 a 5 e os de desembarque os de 6 a 10 O ponto 1 é o ponto de ônibus crítico que exige o maior tempo de parada Coefciente de variação do tempo de parada Este coeficiente é calculado dividindose o desvio padrão dos tempos de parada observados em um ponto de ôni bus pelo tempo médio de parada A experiência tem demonstrado que esse coeiciente varia entre 40 e 80 Um valor igual a 60 pode ser assumido na ausência de observações em campo Tempo de liberação Este tempo consiste em dois componentes 1 o tempo necessário para o ônibus iniciar o movimento e percor rer um trecho igual ao seu comprimento deixando o ponto de ônibus e 2 o tempo necessário para o ônibus vol tar para a aixa de tráego no caso de saída de baias Estudos demonstraram que o tempo para o ônibus iniciar seu movimento é geralmente na aixa de 2 a 5 segundos e que o necessário para o percorrer o trecho igual ao seu comprimento varia entre 5 e 10 segundos Portanto para os pontos de ônibus na aixa o tempo de liberação pode ser assumido como igual a 10 segundos No caso da baia o tempo necessário para o ônibus voltar para a corrente de tráego deve ser adicionado ao de iniciar o movimento e ao necessário para percorrer o trecho igual ao seu comprimento O atraso da reentrada na corrente de tráego dependerá do volume de tráego na aixa adjacente Na ausência de outras inormações a abela 47 pode ser utilizada para estimar o tempo da volta à corrente de tráego Índice de falha Este índice reerese à probabilidade de que uma fila de ônibus se orme no ponto de parada Essa probabilidade pode ser deduzida de estatísticas básicas No procedimento de análise essa probabilidade é considerada utilizando a variável aleatória normal do lado esquerdo da distribuiçãoZ a que representa a área sob a curva de distribuição normal para além dos níveis aceitáveis de probabilidade de que uma fila se ormará Figura 410 A abela 48 apresenta alguns dos valores típicos paraZ a para diversos índices de alha Os valores para Za também podem ser determinados usando a unção NORMINV do Microsof Excel descrita no Capítulo 2 Tabela 47 Tabela 47 Atraso médio de volta à corrente de tráfego VVolume de tráfego misto na olume de tráfego misto na faixa faixa adjacente à calçada veículosh adjacente à calçada veículosh Atraso médio de reentrada s Atraso médio de reentrada s 100 0 200 1 300 2 400 3 500 4 600 5 700 7 800 9 900 11 1000 14 Fonte Adaptado do HCM 2000 Em geral para os pontos de ônibus em áreas centrais um valor deZ a entre 104 e 144 é escolhido o que cor responde a um índice de alha entre 75 e 15 Para pontos aastados um valor de 196 é assumido o que corresponde a um índice de alha de menos de 250 Engenharia de infraestrutura de transportes 156 Figura 410 Figura 410 Curva de distribuição normal Tabela 48 Tabela 48 Valores de porcentagem de falha associados a Z a Índice de falha Índice de falha Z Z a a 10 2330 25 1960 50 1645 75 1440 100 1280 150 1040 200 0840 250 0675 300 0525 500 0000 Fonte Adaptado do HCM 2000 Volume de passageiros Este volume reerese ao número de passageiros em uma única unidade de transporte público Volumes de pas sageiros são requentemente expressos em termos do que é conhecido como um ator de carga que ornece a razão entre o número de passageiros e o de assentos no veículo de transporte público ou seja um valor do ator de carga igual a 1 significaria que todos os assentos estão ocupados Em geral para distâncias longas devese tentar manter o ator de carga inerior a 1 Para serviços na área central da cidade no entanto os atores de carga podem se aproximar de 150 ou até mesmo de 2 o que significa que o número de passageiros no ônibus é igual ao dobro do número de assentos No transporte público sempre nos reerimos ao que é chamado de lotação máxima prevista e de superlo tação A lotação máxima prevista representa um limite superior para eeitos de previsão e é equivalente à ca pacidade dos veículos presumindo um número razoável de passageiros em pé atores de carga normalmente variam entre 125 e 150 As superlotações correspondem a atores de carga superiores a 150 Nessas circuns tâncias os passageiros em pé estão sujeitos a desconorto excessivo e a circulação dentro do ônibus tornase diícil situação que por sua vez aumenta o tempo de parada e reduz a capacidade veicular Operação com paradas alternadas Esta operação reerese a um tipo em que os pontos de parada estão espalhados e um padrão alternativo é im plementado por exemplo padrões de pontos de parada de duas ou três quadras Como mencionado este tipo de padrão reduz o tempo total de viagem e o número de ônibus que param em cada ponto Com o padrão de pontos de parada alternativo por quadras a capacidade de uma aixa de ônibus é quase igual à soma das capa cidades dos dois pontos críticos de ônibus a Z a Análise da capacidade do transporte Capítulo 4 Capítulo 4 157 Capacidade da área de embarque O primeiro local onde a capacidade de transporte público precisa ser determinada é a área de embarque ou plataorma O número máximo de ônibusplataormahBbb pode ser determinado pela Equação 426 Bbb 3600 g C 426 t c g C t d Z acv t d em que Bbb número máximo de ônibusplataormah ônibush gC tempo eetivo de verde dividido pela duração do ciclo t c tempo de liberação entre ônibus sucessivos segundos t d tempo médio de parada segundos Z a variável aleatória normal correspondente ao índice de alha admissível para ormação de fila cv coeficiente de variação dos tempos de parada Capacidade do ponto de parada de ônibus Esta capacidade é uma unção direta das capacidades individuais das áreas de embarque que ela contém No entanto o aumento da capacidade do ponto de parada não é uma unção linear do número de áreas de embar que ou seja a duplicação do número de áreas de embarque não resultará na duplicação da capacidade Isso ocorre porque as áreas de embarque das múltiplas plataormas não são utilizadas igualmente o que significa que a eficiência de múltiplas áreas de embarque diminui conorme o número dessas áreas aumenta A capacidade de um ponto de parada de ônibus é portanto calculada multiplicandose a capacidade indivi dual da área de embarque pelo número de áreas de embarqueefetivas N eb O númeroefetivo será sempre ine rior ao número real de áreas de embarque para refletir o eeito da eficiência reduzida mencionado A abela 49 ornece o valor de N eb para dierentes áreas de embarque lineares múltiplas A capacidade do ponto de parada de ônibus é então dada por Bs N ebBbb 427 em que Bs número máximo de ônibusponto de parada de ônibush N eb número eetivo de áreas de embarque Capacidade da faixa de ônibus Para as aixas de ônibus consideramos dois casos 1 aixas de ônibus urbanos exclusivas e 2 aixas de ônibus com tráego misto Faixas de ônibus urbanos exclusivas Em geral a capacidade de veículos de uma aixa de ônibus exclusiva é igual à do ponto de parada de ônibus crítico ao longo dessa aixa No entanto diversos atores que aetam a capacidade veicular das aixas de ônibus devem ser considerados nos cálculos Esses atores incluem 1 o tipo de aixa de ônibus ou seja se é do tipo 1 2 ou 3 2 se a operação com paradas alternadas é implementada 3 a razão entre volume e capacidade de tráego na aixa adjacente para as aixas de ônibus tipo 2 e 4 localização do ponto de parada de ônibus e veículos em conver são à direita a partir da aixa de ônibus Normalmente esses atores são considerados por meio da introdução de atores de ajuste adequados Engenharia de infraestrutura de transportes 158 Tabela 49 Tabela 49 Número efetivo de áreas de embarque para pontos de parada de ônibus lineares múltiplos N eb ÁÁrreeaas s dde e eemmbbaarrqquue e nna a vviiaa ÁÁrreeaas s dde e eemmbbaarrqquue e ffoorra a dda a vviiaa No da área de embarque Eficiência No acumulado de áreas efetivas de embarque Eficiência No acumulado de áreas efetivas de embarque 1 100 100 100 100 2 85 185 85 185 3 60 245 75 260 4 20 265 65 325 5 5 270 50 375 Fonte Adaptado do HCM 2000 Fator de ajuste para conversões à direita Veículos que arão conversão à direita em uma interseção competem fisicamente por espaço com os ônibus na aixa de ônibus pois esses veículos geralmente azem a conversão nessa aixa Além disso eles podem ormar filas e consequentemente bloquear a chegada do ônibus no pon to A localização do ponto de ônibus em relação à interseção ou seja se no início no meio ou no final da quadra desempenha um papel importante na determinação do impacto dos veículos que arão a conversão à direita sobre a operação de ônibus bem como do impacto dos ônibus sobre a operação dos veículos que arão a conversão O impacto das conversões à direita sobre a capacidade da aixa de ônibus é obtido multiplicandose a ca pacidade veicular da aixa de ônibus sem conversões à direita pelo ator de ajuste de conversão à direita que é dado por f r 1 f l v r 428 cr em que f r ator de ajuste de conversão à direita f l ator de localização do ponto de ônibus v r volume de conversões à direita em uma interseção específica veículosh cr capacidade de conversões à direita em uma interseção específica veículosh Os valores para o ator de localização do ponto de ônibus f l podem ser obtidos da abela 410 Este ator depende da localização do ponto de ônibus ou seja se no início no meio ou no final da quadra e do tipo de aixa de ônibus tipos 1 2 ou 3 Ajuste para a operação com paradas alternadas O número de ônibus que podem ser acomodados por uma série de paradas alternadas deveria ser teoricamente igual à soma das capacidades das linhas de ônibus que utilizam cada ponto Um ator de impedância f k no entanto é apresentado de modo que reflita os eeitos das chegadas de ônibus não organizadas em pelotões bem como o impacto do tráego na aixa adjacente sobre a operação de ônibus com paradas alternadas O ator de impedância f k é calculado da seguinte orma f k 1 Ka N s 1 429 N s em que f k ator de ajuste da capacidade para operações com paradas alternadas K ator de ajuste da capacidade de utilizar plenamente os pontos de ônibus em uma operação com pa radas alternadas Análise da capacidade do transporte Capítulo 4 Capítulo 4 159 a ator de impedância da aixa adjacente N s número de paradas alternadas em sequência Tabela 410 Tabela 410 Fator de localização do ponto de parada de ônibus f l Tipo de faixa de ônibus Tipo de faixa de ônibus Localização do ponto de ônibus Tipo 1 Tipo 2 Tipo 3 Início da quadra 10 09 00 Meio da quadra 09 07 00 Final da quadra 08 05 00 Fonte Adaptado do HCM 2000 A operação com paradas alternadas é mais eficiente quando os ônibus chegam em pelotões Para levar isto em consideração o ator de ajuste K é apresentado na Equação 429 Esse ator depende do padrão de chegada dos ônibus Um valor de 050 é assumido para as chegadas aleatórias 075 para as normais e 100 para as em pelotões O valor do ator de impedância da aixa adjacente a pode ser calculado pela Equa ção 430 a 1 08 v 3 430 c em que vc é a razão entre o volume e a capacidade na aixa adjacente Com os atores de ajuste calculados a capacidade veicular da aixa de ônibus urbano pode ser calculada pela Equação 431 para a operação sem paradas alternadas e pela Equação 432 para operação com paradas alternadas Operação sem paradas alternadas B B1 Bbb N eb f r 431 em que B capacidade veicular da aixa de ônibus ônibush Bbb capacidade veicular na área de embarque de ônibus em um ponto de ônibus crítico ônibush N eb número de áreas de embarque eetivas em um ponto de ônibus crítico abela 49 f r ator de ajuste para conversão à direita Equação 428 Operação com paradas alternadas B f kB1 B2 Bn 432 em que B1 Bn capacidades veiculares de cada conjunto de linhas em seus respectivos pontos de ônibus críticos que utilizam o mesmo padrão de paradas alternadas ônibush f k ator de ajuste da capacidade para as operações de paradas alternadas Equação 429 Faixas de ônibus com tráfego misto Com exceção das grandes cidades com alta demanda de transporte de massa as aixas de ônibus com tráego misto são mais comuns comparadas às aixas exclusivas A capacidade é calculada essencialmente da mesma Engenharia de infraestrutura de transportes 160 orma para as aixas de ônibus com tráego misto como para as aixas exclusivas No entanto a intererência de outros veículos nas operações dos ônibus deve ser considerada Essa intererência é mais evidente quando as baias são utilizadas e os ônibus têm de aguardar por uma abertura adequada na corrente de tráego da aixa adjacente para voltar para ela Para aixas de ônibus com tráego misto seus diversos tipos isto é tipos 1 2 ou 3 descrevem as variadas configurações de aixa em comparação com aquelas das aixas exclusivas de ônibus A aixa com tráego misto tipo 1 possui uma aixa de tráego na direção da viagem do ônibus O tipo 2 possui duas ou mais aixas e não há aixas do tipo 3 para as aixas com tráego misto Em geral o impacto do tráego sobre as operações de ônibus em aixas com tráego misto pode acontecer em uma de duas ormas Primeiro pode intererir com as operações dos ônibus principalmente perto de uma inter seção onde as filas de veículos podem impedir que um ônibus alcance seu ponto de parada Segundo para baias um ônibus parado teria de esperar até encontrar uma abertura adequada na corrente de tráego antes de reentrar na aixa Esta segunda orma de intererência ou seja o atraso de reentrada na aixa é considerada incluindose o tempo de liberação do ônibus no cálculo do tempo de parada consulte a abela 47 Para considerar a primeira orma de intererência um ator de ajuste de tráego misto f m é utilizado Ele é calculado de orma muito semelhante ao cálculo do ator de ajuste do veículo em conversão à direita Especifi camente f m é dado pela seguinte equação f m 1 f l v 433 c em que f m ator de ajuste de tráego misto f l ator de localização do ponto de ônibus obtido da abela 410 v volume de tráego da aixa adjacente à calçada em um ponto de ônibus crítico veículosh c capacidade da aixa adjacente à calçada em um ponto de ônibus crítico veículosh A capacidade veicular da aixa de ônibus com tráego misto é então calculada como segue B BbbN eb f m 434 em queB é a capacidade veicular para aixas de ônibus com tráego misto e todos os outros termos são conor me definidos anteriormente Exemplo 410 Exemplo 410 Cálculo da capacidade da faixa de ônibus Uma linha de transporte público opera com seus veículos em aixas de tráego misto A linha possui um total de oito pontos de ônibus O ponto de ônibus crítico que restringe a capacidade dos veículos é o 3 que se localiza na aixa antes de uma interseção semaorizada As seguintes inormações sobre o uncionamento da linha de ônibus oram compiladas Tempo de parada no ponto de ônibus 3 40 s Volume da faixa adjacente à calçada 450 carros de passageiro equivalentesh cph Capacidade da faixa à direita da adjacente à calçada 700 cph Análise da capacidade do transporte Capítulo 4 Capítulo 4 161 O semáforo no ponto de ônibus 3 tem uma duração de ciclo de 90 segundos que indica verde por 40 segundos na aproximação dos ônibus O número de áreas de embarque no ponto de ônibus 3 é limitado a duas plataformas Os ônibus podem usar a faixa adjacente Determine a capacidade da aixa de ônibus considerando que é desejável que a probabilidade de ormar uma fila de ônibus no ponto de parada não exceda 750 Solução Passo 1 Calcule a capacidade da área de embarqueB bb Para isto usamos a Equação 426 como segue Bbb 3600 g C t c g C t d Z acv t d No nosso caso gC 4090 0444 Para pontos na via presumese que o tempo de liberação t c é igual a 10 segundos O tempo de parada t d 40 s Uma vez que o índice de falha não deve ultrapassar 750 o valor de Z a da abela 48 é igual a 144 Assumese que o coeciente de variação do tempo de parada cv é igual a 060 na ausência de observações de campo Portanto a capacidade da área de embarqueBbb é igual a Bbb 3600 0444 25 ônibus 10 0444 40 144 060 40 Passo 2 Calcule a capacidade do ponto de ônibus Com base na Equação 427 a capacidade do ponto de ônibus Bs é dada como Bs N ebBbb Para duas áreas de embarque lineares na via o número eetivo de áreas de embarqueN eb utilizandose a Equação 49 é igual a 185 Portanto Bs 185 25 46 ônibus Passo 3 Calcule a capacidade da aixa de ônibus com tráego misto Para esse tipo de aixa o primeiro passo é calcular o ator de ajuste de tráego misto f m utilizando a Equação 433 f m 1 f l v c O ator de localização do ponto de ônibus f l pode ser encontrado na abela 410 Para aixas de ônibus do tipo 2 tendo em vista que os ônibus podem usar a aixa adjacente à da calçada e para pontos de ônibus locali zados no início da quadra f l 090 Engenharia de infraestrutura de transportes 162 Portanto f m 1 090 450 042 700 A capacidade de veículos da aixa de ônibus com tráego mistoB é então calculada pela Equação 434 multiplicandose a capacidade do ponto de ônibus pelo ator de ajuste de tráego misto f m Portanto B 042 46 19 ônibush Exemplo 411 Exemplo 411 Avaliação do impacto da utilização de pontos de ônibus depois da interseção No Exemplo 410 qual seria o impacto sobre a capacidade veicular da aixa de ônibus ao utilizar os pontos de ônibus localizados no final da quadra em vez de os no início da quadra Solução A principal dierença nos cálculos para este exemplo em relação ao anterior seria o valor para o ator de locali zação de ônibus f l utilizado no cálculo do ator de ajuste de tráego misto f m na Equação 433 Para pontos de parada no final da quadra e aixas de ônibus do tipo 2 o ator de localização de ônibus f l é igual a 050 abela 410 Portanto f m 1 050 450 068 700 A capacidade de veículos da aixa de ônibus de tráego mistoB é então calculada como antes multiplican dose a capacidade do ponto de ônibus que oi previamente determinada como igual a 46 ônibush pelo ator de ajuste de tráego misto f m como segue B 068 46 31 ônibush Exemplo 412 Exemplo 412 Impacto da operação de paradas alternadas Para o problema descrito no Exemplo 410 a agência gestora de transporte público gostaria de tentar as opera ções de paradas alternadas em que os ônibus param a cada dois pontos Determine o aumento da capacidade veicular da aixa de ônibus resultante da implementação desse tipo de operação A aixa adjacente à calçada comporta um total de 600 cph e tem uma capacidade de 1100 cph Considere as chegadas dos ônibus no ponto como aleatórias e os pontos localizados no final da quadra como no Exemplo 411 Para as operações de paradas alternadas o primeiro passo para calcular a capacidade é determinar o ator de impedância f k usando a Equação 429 Análise da capacidade do transporte Capítulo 4 Capítulo 4 163 f k 1 Ka N s 1 N s No nosso caso K 050 chegadas aleatórias N s 20 a cada dois pontos de parada Usando a Equação 430a é calculado como a 1 08 v 3 c em que vc é a razão entre o volume e a capacidade da aixa adjacente à calçada Portanto a 1 08 600 3 087 1100 Assim o ator de impedância f k é dado como f k 1 050 087 2 1 072 2 Finalmente a capacidade da aixa de ônibus é calculada pela Equação 432 como segue B f k B1 B2 em queB1 B2 31 ônibush como determinado pela Equação 411 Portanto B 072 31 31 41 ônibush Procedime Procedimento de análise da nto de análise da capacidade de tecnologias sobre trilhos na via capacidade de tecnologias sobre trilhos na via O transporte público sobre trilhos na via inclui bondes e veículos leves sobre trilhos Essas tecnologias operam em vias urbanas compartilhando o direito de passagem com os automóveis Os bondes requentemente operam em tráego misto e portanto compartilham várias características com os ônibus Os modernos veículos leves sobre trilhos normalmente usam uma combinação de tipos de direito de passagem que podem incluir operação na via requentemente em aixas reservadas bem como corredores exclusivos com cruzamentos em nível Similarmente aos ônibus o primeiro passo na determinação da capacidade dos bondes e dos veículos leves sobre trilhos é calcular o intervalo mínimo entre os veículos No entanto enquanto no caso dos ônibus o inter valo mínimo é em grande parte uma unção do tempo de parada no ponto de ônibus crítico juntamente com o tempo de liberação para os veículos leves sobre trilhos a situação é complicada pelo ato de que a maioria das linhas dessa tecnologia utiliza uma combinação de tipos de direito de passagem Nesses casos a capacidade da aixa é determinada pelo elo mais raco que em alguns casos poderia ser o trecho na via principalmente se houver um semáoro com uma duração de ciclo excepcionalmente longa Em outros casos a capacidade poderia ser restringida pelos requisitos de separação da sinalização por bloco do trecho ora da via sistemas de sinalização por bloco são sistemas de segurança destinados a impedir a colisão de um trem com outro Engenharia de infraestrutura de transportes 164 Além disso a capacidade poderia ser limitada pelas exigências de intervalos entre veículos nos trechos em via singela em um terceiro caso O intervalo entre veículos utilizado para o cálculo da capacidade é portanto o maior dos três de controle potenciais a seguir 1 Intervalo de trecho na via que de orma similar aos ônibus é principalmente uma unção do tempo de parada dos veículos nas estações 2 Intervalo do trecho com sinalização por bloco e 3 Intervalo em via única As seções seguintes descrevem como cada um desses três tipos de intervalos entre veículos pode ser calcu lado para os veículos leves sobre trilhos Intervalo entre veículos nos trechos na via Similarmente aos ônibus o intervalo mínimo para o trecho na via dos veículos leves sobre trilhos ou bondes é primariamente uma unção do tempo de parada nas estações O tempo de parada é igual à soma de 1 tempo necessário para atender aos passageiros por meio da porta mais movimentada dividido pelo número de canais disponíveis por porta geralmente dois canaisporta e 2 o tempo necessário para abrir e echar as portas que normalmente se assume ser igual a 5 segundos para os veículos leves sobre trilhos modernos O tempo de parada portanto pode ser expresso da seguinte orma t d P d t pf t oc 435 N cd em que t d tempo de parada em segundos N cd número de canais por porta para passageiros em movimento t oc tempo de abertura e echamento das portas em segundos P d passageiros desembarcando pela porta mais movimentada durante o pico de 15 minutos t pf tempo de fluxo de passageiros segundospassageiro como ornecido pela abela 411 Tabela 411 Tabela 411 Tempo de fluxo de passageiros Tempo de fluxo de Tempo de fluxo de passageiros passageiros t t pf pf para o tipo de fluxo sp para o tipo de fluxo sp Entrada do vagão Principalmente embarque Principalmente desembarque Fluxo misto Nível 20 15 25 Degraus 32 37 52 Fonte Adaptado do HCM 2000 Deve ficar claro no entanto que o cálculo do tempo de permanência descrito aqui não pode levar em con sideração todas as variáveis que provavelmente impactarão o tempo de parada Por exemplo os volumes de passageiros podem variar dentro do período de pico de 15 minutos ou os veículos podem operar mais rápido ou mais devagar do que o esperado resultando em mais passageiros por veículo do que o estimado Para con siderar essas variações é prática comum acrescentar algum tempo extra comumente denominado margem operacional ao intervalo entre veículos da aixa de transporte público para permitir a operação irregular e assegurar que um veículo não atrase outro A margem operacional geralmente varia entre 15 e 25 segundos Análise da capacidade do transporte Capítulo 4 Capítulo 4 165 Com o tempo de permanência adequadamente determinado o intervalo mínimo entre veículos pode então ser calculado pela seguinte órmula hos t c gC t d Z acv t d gC 436 em que hos intervalo mínimo para o trecho em via s g tempo de verde eetivo para o semáoro no ponto com o maior tempo de parada s C duração do ciclo para o semáoro no ponto com maior tempo de parada s t d tempo de parada no ponto de parada crítico s t c tempo de liberação entre veículos consecutivos que é igual à soma da separação mínima entre veículos mais o tempo para o veículo liberar a estação A separação mínima geralmente varia entre 15 e 20 se gundos enquanto o tempo necessário para liberar uma estação é geralmente em torno de 5 segundos O tempo necessário para o veículo liberar a estação também pode ser calculado pelo comprimento e aceleração do veículo Devese notar que alguns agentes de transporte público utilizam a duração do ciclo do semaóro C como o tempo mínimo de liberação Z a variável aleatória normal correspondente à probabilidade de que as filas de veículos se ormarão da abela 48 ou utilizando a unção NORMINV do Excel cv coeficiente de variação dos tempos de parada geralmente assumido como 040 para a operação de veículos leves sobre trilhos em uma aixa exclusiva e 060 para a operação de bondes em tráego misto A equação anterior é semelhante à utilizada para calcular a capacidade das áreas de embarque de ônibus Equação 426 Para veículos leves sobre trilhos no entanto em que o comprimento de dois trens excede uma quadra da cidade o intervalo entre veículos não deve ser inerior a duas vezes a duração do tempo de ciclo se maórico mais longo C máx Este intervalo entre veículos minimizaria o risco de dois trens adjacentes bloquea rem uma interseção Intervalo entre veículos do trecho com sinalização por bloco O intervalo entre veículos para o trecho ora da via é principalmente determinado pelo sistema de sinalização por bloco Os sistemas de sinalização por bloco são sistemas de segurança projetados para evitar a colisão de um trem com o outro como será descrito em detalhes na próxima seção que aborda a capacidade das vias sobre trilhos em níveis separados De um modo geral as linhas de veículos leves sobre trilhos não são sinalizadas com o intervalo mínimo possível mas com o intervalo mínimo planejado que normalmente gira em torno de 3 minutos Isso pode acilmente azer que os segmentos sinalizados sejam a restrição da capacidade dominante Intervalo em via única rechos curtos de vias singelas são algumas vezes utilizados por veículos leves sobre trilhos como uma medida de redução de custos Nesses casos esses trechos poderiam impor severas restrições à capacidade desses veículos principalmente se orem de comprimento superior a 04 km O cálculo do intervalo mínimo nestes casos equivale primeiro a calcular o tempo necessário para percorrer o trecho de via singela mais o comprimento do veículo O intervalo mínimo é em seguida determinado como sendo o dobro do tempo de percurso O cálculo do tempo de percurso deve considerar o tempo perdido durante a aceleração desaceleração e as paradas na estação Devese incluir também uma margem de velocidade para levar em consideração os equipa mentos que não uncionam dentro do desempenho esperado ou os condutores que não dirigem na velocidade máxima permitida A seguinte equação pode ser utilizada para calcular o tempo necessário para percorrer o trecho em via singela Engenharia de infraestrutura de transportes 166 t st SM N s 1 3Smáx t jl t br Lst L N st d t om 437 2 d s Smáx em que t st tempo para cobrir o trecho em via singela s Lst comprimento do trecho em via singela m L comprimento do veículo m N s número de estações no trecho em via singela t d tempo de parada da estação s S máx velocidade máxima alcançada ms d s taxa de desaceleração valor padrão 13 ms2 t jl tempo limite de arranque valor padrão 05 s t br tempo de reação do operador e do sistema de renagem valor padrão 15 s SM margem de velocidade comumente assumida como 110 t om tempo de margem operacional s O intervalo mínimo entre veículos é então considerado como igual ao dobro do tempo de percurso em via singela calculado anteriormente como segue hst 2 t st 438 Capacidade veicular Com o intervalo mínimo para cada um dos segmentos calculados o intervalo de controle isto é o valor má ximo dos três intervalos entre veículos calculados é determinado Este valor é então utilizado para calcular a capacidade veicular como segue T 3600hmín 439 em que T número máximo de veículosh hmín intervalo mínimo de controle em segundos Exemplo 413 Exemplo 413 Cálculo da capacidade de uma linha de veículo leve sobre trilhos Uma linha de veículo leve sobre trilhos tem dois tipos de direito de passagem Primeiro o veículo opera no meio de uma via arterial com uma velocidade de 55 kmh e atravessa suas interseções semaorizadas Esse tre cho é seguido por outro em via singela que tem 06 km de comprimento e uma parada intermediária O tempo de parada pode ser assumido como 35 segundos para todas as estações O veículo tem 27 m de comprimento e uma aceleração de serviço inicial igual a 1 ms2 As quadras da cidade são de 120 m de comprimento e a razão entre gC para o semáoro no ponto crítico é de 050 A duração máxima do ciclo ao longo do trecho da via é de 90 segundos Determine a capacidade veicular da linha de veículos leves sobre trilhos Solução Para determinar a capacidade veicular neste problema precisamos primeiro calcular o intervalo mínimo entre veículos para 1 o trecho de rua e 2 o trecho em via singela Uma vez que nenhuma inormação oi ornecida Análise da capacidade do transporte Capítulo 4 Capítulo 4 167 pelo problema com relação a eventuais restrições causadas por um trecho com sinalização por bloco teremos de assumir que isto não se aplica a este exemplo Intervalo mínimo entre trens para trechos de rua Para calcular o intervalo mínimo entre trens para o trecho de rua devemos usar a Equação 436 tal como definido anteriormente hos t c gC t d Z acv t d gC Conorme especificado no problema gC 050 t d 35 s C máx 90 s Para veículos leves sobre trilhos que operam em uma aixa exclusivacv pode ser assumido como 040 am bém assumimos que a probabilidade de ormação de filas de veículos deve ser limitada a 10 Assim Z a da abela 48 é igual a 128 O que nos resta portanto é determinar o tempo de liberaçãot c Como discutido anteriormente o tempo de liberaçãot c é igual à soma 1 da separação mínima entre veí culos e 2 do tempo para o veículo sair da estação A separação mínima será assumida como 20 segundos neste caso O tempo necessário para o veículo sair da estação é igual àquele que o veículo precisa para percorrer uma distância igual ao seu comprimento ou seja 27 m a partir do estado em repouso e aceleração a uma taxa de 1 ms2 conorme especificado no problema Para calcular esse tempo usamos a órmula conhecida x 1 at 2 uot 2 em que x distância percorrida a taxa de aceleração uo velocidade inicial t tempo de percurso Portanto 27 1 1 t 2 2 e t 27 212 735 s Sendo assim o tempo de liberação t c é igual a 20 735 2735 s Substituindo na Equação 436 hos 2735 05 35 128 04 3505 12554 s Arredondaremos este valor para 140 segundos para incluir uma margem operacional adequada Devese observar que pelo ato de as quadras da cidade poderem acomodar mais de dois trens a utilização de um intervalo entre trens que seja pelo menos igual ao dobro da maior duração de tempo de ciclo aqui não é um problema Engenharia de infraestrutura de transportes 168 Intervalo mínimo entre veículos para o trecho em via singela Em seguida calculamos o intervalo mínimo entre veículos para este trecho utilizando a Equação 437 para encontrar o tempo de percurso como segue t st SM N s 1 3Smáx t jl t br Lst L N st d t om 2 d s Smáx Neste exemplo temos SM 11 valor padrão N s 10 estação S máx 55 kmh ou 153 ms d s 13 ms2 valor padrão t jl 05 s valor padrão t br 15 s valor padrão Lst 055 km ou 550 m L 27 m t d 35 s t om 20 s margem operacional assumida Substituindo na Equação 437 temos t st 1375 s O intervalo mínimo entre veículos para o trecho em via singela é igual ao dobro do tempo de percurso nela t st Portanto hst mín 2 1375 275 s O intervalo mínimo entre veículos para os controles da via singela e portanto a capacidade veicular da linha podem ser estimados pela Equação 439 da seguinte orma T 3600275 13 trensh Sistemas sobre trilhos em níveis separados Sistemas sobre trilhos em níveis separados O transporte público sobre trilhos em níveis separados reerese a trens elétricos de múltiplas unidades que correm sobre vias érreas duplas totalmente segregadas e sinalizadas Para estas o sistema de controle de si nalização por bloco desempenha um papel importante na determinação da capacidade do sistema Esta seção portanto começa com uma breve introdução aos sistemas de controle por bloco e suas diversas características Depois disso descreveremos o processo de análise da capacidade Sistemas de controle de sinalização por bloco Os trens ao contrário dos automóveis uncionam sobre trilhos fixos Assim há sempre um grande potencial para colisões porque os trens não podem se desviar de situações perigosas como os automóveis Além disso a taxa de desaceleração para trens é muito menor do que para automóveis e consequentemente a parada ou a distância de renagem de trens é muito mais longa Quando o condutor erroviário visualiza um obstáculo ele geralmente não tem tempo suficiente para parar o trem antes que ocorra uma colisão Análise da capacidade do transporte Capítulo 4 Capítulo 4 169 Por todas estas razões os sistemas de sinalização por blocos oram introduzidos logo na década de 1850 A ideia básica por trás desses sistemas é dividir a rede erroviária em trechos conhecidos como blocos Dois trens não estão autorizados a estar no mesmo bloqueio ao mesmo tempo Além disso um trem não pode entrar em um bloco até obter permissão para azêlo por meio de um sinal de que o bloco adiante pode ser ocupado Para fins de análise da capacidade os sistemas erroviários de controle de transporte público podem ser classificados em 1 blocos fixos 2 sinalização de cabine e 3 blocos móveis A capacidade erroviária aumenta do sistema de blocos fixos para o de sinalização de cabine e deste para o sistema de blocos móveis Sistemas por blocos fixos Estes consistem em trechos eletricamente isolados da errovia conhecidos como blocos A presença de um trem dentro de um determinado bloco é detectada por suas rodas que causam um curto de corrente elétrica de baixa tensão Estes sistemas só podem indicar que um trem está ocupando um determinado bloco mas não especificar exatamente onde está o trem ao longo dele Além disso nos limites do bloco um único trem ocupará dois blocos por um curto período de tempo Os sistemas de sinalização por blocos fixos podem ser classificados de acordo com o número mínimo de blocos a jusante que um trem deve manter desocupado bem como o número de diversas indicações de sinal ou luzes empregadas comumente chamado aspectos no contexto dos sistemas de sinalização por blocos No sistema mais simples de bloco de dois aspectos apenas duas indicações são utilizadas vermelho para parar e verde para seguir Neste caso um mínimo de dois blocos deve ser deixado desocupado à rente do trem e cada um deles deve ser pelo menos igual à distância de renagem mais uma distância de segurança Isso poderia limitar significativamente a capacidade da via érrea Para alcançar maior capacidade eou operações mais seguras os sistemas por blocos fixos mais complexos e com mais aspectos poderiam ser empregados Por exemplo um sistema de três aspectos e três blocos empre garia três indicações vermelho para parar amarelo para reduzir a velocidade e estar preparado para parar no próximo sinal e verde para seguir a toda velocidade e usaria três blocos para separar os trens A adição de um bloco extra permite a implantação de um dispositivo de parada automática do trem como um recurso de segu rança adicional Esse dispositivo ativaria automaticamente os reios de um trem no segundo sinal vermelho atrás de um trem se seu condutor por algum motivo não iniciasse a renagem no primeiro sinal vermelho Com este sistema a segurança é melhorada mas a capacidade é reduzida em decorrência do aumento na distância de separação dos trens Figura 411a Figura 411 Figura 411 Sistemas de controle de transporte público por blocos fixos b Sistema de quatro aspectos e quatro blocos Direção da viagem a Sistema de três aspectos e três blocos Vd Vd Vd Vd Vm Vm Vm Vm Vm Vm Vm Am Am Am Engenharia de infraestrutura de transportes 170 Além disso é possível implantar um sistema de quatro aspectos e quatro blocos Os quatro aspectos ou in dicações podem ser planejados utilizando luzes duplas como mostrado na Figura 411b De acordo com esse sistema uma indicação de vermelho duplo é para parar verde duplo para seguir a toda velocidade um sinal vermelhoamarelo para se preparar para parar e um amareloverde para seguir em velocidade média Nestes sistemas quatro blocos separariam os trens mas a distância de renagem somada à de segurança teria de ser menor ou igual à distância de dois blocos e não apenas de um Isso pode ajudar a aumentar a capacidade em relação ao sistema de três aspectos e três bloqueios Sistemas de sinalização de cabine Estes sistemas utilizam códigos integrados em cada circuito de via que podem ser detectados e lidos por uma antena em cada trem Os códigos comunicam a velocidade máxima permitida do bloco para o trem Essa velocidade comumente chamada velocidade de reerência com requência é exibida na cabine do condutor do trem daí o nomesinalização de cabine A velocidade de reerência pode ser alterada enquanto um trem estiver em um bloco dependendo da locali zação do trem que estiver à rente Isso permite alcançar velocidades próximas à ideal Além disso a sinalização de cabine permite atenuar os problemas de visibilidade do sinal externo principalmente ao longo de curvas e durante condições climáticas severas Ela também permite o aumento do número de aspectos em relação ao típico para sinais de bloco fixos Em geral os sistemas de sinalização de cabine implementam o equivalente a um sistema de cinco aspectos com as seguintes velocidades de reerência 80 65 50 35 e 0 kmh Sistemas por blocos móveis Estes sistemas utilizam computadores para calcular uma zona segura atrás de cada trem em movimento em que nenhum outro trem pode entrar O sistema é baseado em cálculos contínuos da distância da zona segura de acordo com as localizações dos trens e a comunicação da velocidade aceleração ou desaceleração adequada de cada trem O sistema pode assim ser considerado como um de blocos fixos com blocos muito pequenos e um grande número de aspectos embora fisicamente o sistema não os tenha Para o uncionamento do siste ma é necessário o conhecimento preciso de cada localização e velocidade do trem bem como a comunicação contínua bidirecional com os trens Os computadores que controlam um sistema de blocos móveis podem estar localizados em cada trem em uma localização central ou estar dispersos ao longo da margem da via A sinalização por blocos móveis tem a vantagem de aumentar a capacidade da via e permitir a circulação de trens muito próximos uns dos outros Procedimento de análise da capacidade do sistema sobre trilhos em nível separado Assumindo que a capacidade não seja limitada por entroncamentos ou retornos o que é quase sempre o caso na maioria dos sistemas modernos a combinação do tempo de aproximação nas estações do tempo de parada e da margem operacional determinará a restrição da capacidade O processo de análise da capacidade portanto consiste das seguintes três etapas 1 Determinação do tempo de aproximação na estação mais carregada 2 Determinação do tempo de parada nesta estação e 3 Seleção de uma margem operacional adequada Tempo por aproximação na estação mais carregada Esta estação é geralmente central No entanto se um modelo de planejamento regional de transporte estiver disponível e com dados do número de passageiros que utilizam o transporte público por estação ele pode ser utilizado para identificar com mais precisão a estação mais carregada O tempo de aproximação é definido Análise da capacidade do transporte Capítulo 4 Capítulo 4 171 como aquele entre um trem que está saindo de uma estação e o próximo que está entrando nela O tempo de apr oxi mação é às vezes definido como o de separação segura e é basicamente uma unção do sistema de controle do trem do seu comprimento sua velocidade de aproximação e seu desempenho Devese notar contudo que curvas acentuadas ou declives nas imediações da estação tenderiam a reduzir a velocidade do trem e consequente mente levariam a um aumento no tempo de aproximação e uma correspondente redução da capacidade A melhor abordagem para a determinação do tempo de aproximação vem da experiência existente de ope rar na ou perto da capacidade ou com base em um modelo de simulação computadorizado No entanto se os dados operacionais ou um modelo de simulação não estiverem disponíveis equações analíticas poderiam ser utilizadas para calcular o tempo de aproximação O procedimento analítico se dierenciará dependendo do tipo de sistema de controle de transporte público implementado No entanto a ideia básica é determinar primeiro a velocidade de aproximação para o trem mais longo que resultará no tempo mínimo por aproximação ou se paração Em seguida o analista verifica a existência de quaisquer restrições de velocidade por exemplo curvas ou desvios que estão dentro da distância de aproximação do trem Se houver restrições de velocidade a velo cidade mais restritiva é utilizada junto com seu tempo de separação correspondente Os parágraos seguintes apresentam os detalhes do procedimento dos três tipos de sistemas de controle descritos 1 sinalização por blocos fixos com três aspectos fixo 2 sinalização de cabine e 3 sistemas de sinalização por blocos móveis Sinalização por blocos fixos com três aspectos e sinalização de cabine A Equação 440 pode ser utilizada para calcular o tempo mínimo de separação de controle do trem tanto para o sistema de blocos fixos quanto para o de sinalização de cabine t cs 2Lt d eb Lt 100 b v a at 2 os 1 v a t os t jl t br 440 a v a f br 2d 2v a v máx em que t cs separação de controle do trem em segundos a ser calculado Lt comprimento do trem mais longo valor padrão 200 m d eb distância desde a parte dianteira do trem parado até o começo do bloco de saída da estação valor padrão 105 m v a velocidade de aproximação da estação em ms a velocidade de aproximação que corresponde ao tempo mínimo de separação deve ser calculada v máx velocidade máxima da linha valor padrão 27 ms ou 97 kmh f br ator de segurança de renagem expresso em porcentagem valor padrão 75 da taxa normal b ator de segurança de separação que é igual ao número de blocos que separam os trens 24 para blocos fixos com três aspectos e 12 para sinalização de cabine a taxa inicial de aceleração de serviço padrão 13 ms 2 d taxa de desaceleração de serviço padrão 13 ms2 t os tempo para o regulador de excesso de velocidade operar nos sistemas automáticos ou tempo de percepção e reação do condutor nos sistemas manuais padrão 3 s t jl tempo perdido com a limitação em decorrência do arranque de renagem padrão 05 s t br tempo de reação do sistema de renagem padrão 15 s A Equação 440 deve ser resolvida para o valor mínimo de t cs A maneira mais ácil de azêlo é assumir uma série de valores para a velocidade de aproximaçãov a e calcular t cs que corresponde a cada um dos valores as sumidos dev a Os cálculos podem ser mais bem desenvolvidos utilizandose o Microsof Excel ou uma planilha semelhante como será ilustrado nos próximos exemplos Engenharia de infraestrutura de transportes 172 Blocos móveis A Equação 441 pode ser utilizada para calcular o tempo de separação seguro para um sistema de sinalização por blocos móveis t cs Lt P e 100 b v a at 2 os 1 v a t os t jl t br 441 v a f br 2d 2v a v máx Essa equação apresenta um novo parâmetro em relação à 440 ou seja o erro de posicionamento P e cujo valor padrão é 625 m Devese observar também que para os sistemas por blocos móveis o parâmetro b das equações que se reere ao ator de segurança de separação ou ao número de distâncias de renagem ou blocos que separam os trens é igual a 10 ao contrário de 24 para blocos fixos e 12 para sinalização de cabine odas as outras variáveis seguem o que oi definido em relação à Equação 440 Tempo de parada na estação mais carregada Pelo ato de o tempo de aproximação do trem ser principalmente uma unção do seu desempenho ísico com outras características fixas oi possível desenvolver modelos analíticos para calcular seu valor com alguma precisão O tempo de parada na estação é uma unção de variáveis que estão sujeitas a um certo grau de incer tezas Como discutido em relação aos ônibus e veículos leves sobre trilhos o tempo de parada é uma unção do número de passageiros à espera na estação e de seus tempos de fluxo Sendo assim é muito diícil estimar o tempo de parada no mesmo nível de precisão como oi o caso com o tempo de aproximação da estação Para o sistema sobre trilhos em níveis separados a prática comum é simplesmente atribuir um valor definido para o tempo de parada na estação A experiência tem mostrado que o tempo médio de parada para os sistemas erroviários de transporte público que operam na ou perto da capacidade durante o horário de pico varia entre 30 e 50 segundos Os valores nessa aixa podem ser utilizados em conjunto com o tempo de aproximação da estação previamente determinado Margem operacional O último componente para o cálculo do intervalo mínimo entre trens para o sistema sobre trilhos em níveis separados é a margem operacional utilizada para considerar as situações de serviço irregular Essa margem geralmente varia entre 15 e 25 segundos Capacidade de veículos Com os tempos de aproximação da estação e de parada determinados e uma margem operacional adequada selecionada o intervalo mínimo h gs para uma linha sobre trilhos em nível separado é calculado como a soma desses três valores conorme segue h gs t cs t d t om 442 A capacidade veicular da linha em termos do número máximo de trensh pode então ser acilmente cal culada como T 3600h gs 443 Exemplo 414 Exemplo 414 Capacidade veicular de um sistema pesado sobre trilhos com sinalização de cabine Uma agência de transporte público está planejando desenvolver um projeto para um sistema pesado sobre tri lhos de transporte público Ela está interessada em determinar a capacidade veicular de uma linha de transporte Análise da capacidade do transporte Capítulo 4 Capítulo 4 173 público para um sistema de sinalização de cabine O trem mais longo deve ter aproximadamente 200 m de comprimento e operará a uma velocidade máxima de 100 kmh A distância desde a parte dianteira de um trem parado até o bloco de saída da estação é de 105 m Nenhuma restrição limita a velocidade de aproximação a níveis ineriores aos ideais Solução A fim de determinar a capacidade veicular de um sistema sobre trilhos em nível separado precisamos encon trar 1 o tempo de aproximação da estação ou de separação de controlet cs 2 o tempo de parada t d e 3 a margem operacionalt om Tempo de aproximação Para a sinalização de cabine a Equação 440 deve ser resolvida para o tempo de separa ção mínimo Isso será eito com a ajuda do Microsof Excel t cs 2Lt d eb Lt 100 b v a at 2 os 1 v a t os t jl t br a v a f br 2d 2v a v máx Para este exemplo Lt 200 m d eb 105 m v máx 100 kmh 278 ms f br 75 b 12 para sinalização de cabine a 13 ms2 assumido d 13 ms2 assumido t os 3 s t jl 05 s t br 15 s A Equação 440 é programada em Excel e um intervalo de valores para a velocidade de aproximação v a é assumido o tempo de separação de controle correspondente é determinado como mostra a abela 412 Os valores do tempo de separação de controle são então traçados no gráfico em relação à velocidade de aproximação conorme mostrado na Figura 412 e essa velocidade que resulta no tempo de separação mí nimo é determinada conorme mostrado a seguir A velocidade de aproximação que resulta no tempo de separação mínimo é de aproximadamente 14 ms 50 kmh e o tempo de separação correspondente é de aproximadamente 51 segundos Tempo de parada O tempo de parada geralmente varia entre 30 e 50 segundos Assumiremos um valor de 40 segundos Margem operacional Assumimos um valor de 20 segundos para a margem operacional Capacidade veicular Considerando as inormações anteriores o intervalo mínimo entre trens 51 40 20 111 s A capacidade veicular é portanto dada por T 3600111 32 trensh Engenharia de infraestrutura de transportes 174 Tabela 412 Tabela 412 Velocidade de aproximação versus tempo de separação de controle do Exemplo 414 Velocidade de aproximação Velocidade de aproximaçãov v a a ms ms TTeemmppo o dde e sseeppaarraaççããoo t t cs cs s s 2 12766 4 7815 6 6294 8 5631 10 5311 12 5163 14 5113 16 5124 18 5176 20 5256 22 5358 24 5475 26 5604 Figura 412 Figura 412 Tempo de separação de controle versus velocidade de aproximação Exemplo 415 Exemplo 415 Capacidade veicular de um sistema de controle de sinal de bloqueio móvel Para a linha de transporte público descrita no Exemplo 414 determine a capacidade veicular com um sistema de controle de sinalização por blocos móveis em vez de sinalização de cabine Solução Para um sistema de controle por blocos móveis a Equação 441 deve ser resolvida para o tempo de separação mínimo por meio de um procedimento semelhante ao descrito no Exemplo 414 t cs Lt P e 100 b v a at 2 os 1 v a t os t jl t br v a f br 2d 2v a v máx Para o controle por blocos móveis o parâmetrob é igual a 10 e o erro de posicionamento pode ser assumi do como 625 m A abela 413 lista o tempo de separação de controle para uma série de velocidades de apro ximação e a Figura 413 traça o gráfico do tempo em relação à velocidade Utilizando a Equação 413 pode ser visto que a velocidade de aproximação que resulta no tempo mínimo é aproximadamente de 16 ms e o tempo mínimo de separação de controle é de 324 segundos Tempo de separação de controleversus velocidade de aproximação Velocidade de aproximação ms T e m p o d e s e p a r a ç ã o d e c o n t r o l e s 14000 12000 10000 8000 6000 4000 2000 000 0 5 10 15 20 25 30 Análise da capacidade do transporte Capítulo 4 Capítulo 4 175 Tabela 413 Tabela 413 Velocidade de aproximação versus tempo de separação de controle do Exemplo 415 Velocidade de aproximação Velocidade de aproximaçãov v a a ms ms TTeemmppo o dde e sseeppaarraaççããoo t t cs cs s s 2 11263 4 6140 6 4552 8 3848 10 3497 12 3323 14 3250 16 3240 18 3273 20 3334 22 3417 24 3517 26 3628 Figura 413 Figura 413 Tempo de separação de controle versus velocidade de aproximação Assumindose um tempo de parada de 40 segundos e uma margem operacional de 20 segundos o intervalo mínimo entre trens neste caso é de 324 40 20 924 s A capacidade veicular correspondente é igual a 3600924 39 trensh Isso é um aumento significativo em relação à capacidade do Exemplo 414 Capacidade em termos de pessoas no transporte público Capacidade em termos de pessoas no transporte público Nosso oco até agora tem sido o cálculo da capacidade veicular dos sistemas de transporte público que envolve a determinação do número máximo de ônibus ou trens que podem ser acomodados por hora em uma estação ou ao longo de uma linha Para sistemas de transporte público além da determinação dacapacidade veicular estamos também interessados na determinação dacapacidade em termos de pessoas Para os ônibus isso pode ser acilmente calculado multiplicandose a capacidade veicular da aixa de ônibus no ponto mais carregado pelo número de passageiros permitido a bordo de um ônibus individualmente e pelo ator de pico horário geralmente assumido como 075 para ônibus Para veículos leves sobre trilhos ou em níveis separados a capacidade máxima em termos de pessoas P é normalmente calculada multiplicandose a capacidade veicular em termos de número máximo de trensh T pelo comprimento do trem L pelo ator linear da carregamento de passageiros P m que ornece o número de passageiros por metro de comprimento estabelecido pela política da agência gestora do transporte público e pelo ator de pico horário FPH Isto pode ser expresso como P TLP mFPH 444 Tempo de separação de controleversus velocidade de aproximação Velocidade de aproximação ms T e m p o d e s e p a r a ç ã o d e c o n t r o l e s 12000 10000 8000 6000 4000 2000 000 0 5 10 15 20 25 30 Engenharia de infraestrutura de transportes 176 em que P capacidade de pessoas pessoash T capacidade de veículos trensh L comprimento do trem m P m nível da carregamento de passageiros pessoasm FPH ator de pico horário O ator de pico horário é geralmente assumido como 080 para o transporte sobre trilhos pesado 075 para veículos leves sobre trilhos e 060 para o transporte sobre trilhos suburbano O nível de carregamento de passa geiros linear é de aproximadamente 59 passageirosm de comprimento para o transporte sobre trilhos pesado e 49 passageirosm de comprimento para os veículos leves sobre trilhos Exemplo 416 Exemplo 416 Cálculo da capacidade de transporte em termos de pessoas Determine a capacidade de transporte em termos de pessoas para a linha descrita no Exemplo 412 odos os ônibus têm uma capacidade para 43 passageiros A agência gestora do transporte público tem 10 ônibus ex pressos nos quais não são permitidos passageiros em pé Para o restante da rota até 50 de passageiros em pé é permitido Assuma um FPH 075 Solução Conorme determinado no Exemplo 412 a linha de ônibus tem capacidade para 41 ônibush Desses 41 ôni bus passageiros em pé não são permitidos apenas em 10 os ônibus expressos enquanto nos 31 restantes eles o são Portanto Capacidade de passageiros 10 43 31 43 150 075 1822 passageirosh Indicadores de qualidade de serviço Indicadores de qualidade de serviço Como discutido os indicadores de qualidade de serviço do transporte público podem ser divididos em duas categorias principais 1 avaliação da disponibilidade do serviço de transporte público e 2 avaliação do con orto e da conveniência do transporte público A abela 45 também mostra que para a designação do NS quatro indicadores de qualidade de serviço são empregados 1 requência 2 período de serviço 3 nível de lotação e 4 confiabilidade Esta seção define esses quatro indicadores e descreve como podem ser utilizados para determinar o NS para os pontos de parada e linhas do transporte público Frequência Frequência do serviço é o indicador utilizado para avaliar o NS da disponibilidade de transporte público nos pontos de parada Ela determina o número de vezes por hora que um usuário tem acesso à modalidade de transporte público assumindo que o ponto de parada esteja dentro de uma distância aceitável para o usuário ir a pé A abela 414 mostra os diversos limiares da requência de serviço que são utilizados para definir os diversos NS Por exemplo NS A corresponde a uma requência de mais de 6 veículosh ou intervalos entre ônibus que são ineriores a 10 minutos Devese observar que uma agência gestora de transporte público pode decidir operar seus veículos em dierentes NS ao longo do dia Por exemplo durante o horário de pico o serviço pode operar em NS B enquanto poderia operar em NS D no meio do dia Análise da capacidade do transporte Capítulo 4 Capítulo 4 177 Tabela 414 Tabela 414 NS da frequência de serviço NNSS IInntteerrvvaallo o eennttrre e vveeííccuulloos s mmiinn VVeeííccuulloosshh CCoommeennttáárriiooss A 10 6 Passageiros não precisam de horários B 1014 56 Serviço frequente passageiros consultam os horários C 1420 34 Tempo máximo de espera desejável se o ônibustrem não passou D 2030 2 Serviço pouco atraente para a escolha dos usuários E 3060 1 Serviço disponível durante a hora F 60 1 Serviço pouco atraente para todos os usuários Fonte Adaptado do HCM 2000 Tabela 415 Tabela 415 NS das horas de serviço NNSS HHoorraas s ppoor r ddiiaa CCoommeennttáárriiooss A 1824 Serviços prestados no horário noturno ou de madrugada B 1618 Serviços prestados até tarde da noite C 1316 Serviços prestados até o início da noite D 1113 Serviços prestados no horário diurno E 311 Serviços no horário de picoserviço limitado do meio do dia F 03 Serviços muito limitados ou sem serviço Observações Linha fixa número de horas por dia em que o serviço é prestado pelo menos uma vez Transporte alternativo número de horas por dia em que o serviço é oferecido Fonte Adaptado do HCM 2000 Horário de serviço Este indicador define o número de horas durante o dia em que o serviço de transporte público está disponível ao longo de uma linha e portanto é o indicador de disponibilidade das linhas de transporte público A abela 415 mostra como o indicador pode ser usado para determinar o NS de uma linha de transporte público al como acontece com a requência o NS do horário de serviço pode variar ao longo do dia Nível de lotação Do ponto de vista do passageiro os níveis de lotação ajudam a determinar o nível de conorto para encontrar um assento ou ficar em pé de orma conortável O indicador utiliza a área disponível para cada passageiro como uma medida para o NS Os limiares de espaço correspondentes aos diversos NS são apresentados na abela 416 Conabilidade do trecho de linha Uma série de indicadores pode ser utilizada para medir a confiabilidade do serviço de um trecho de linha de transporte público incluindo 1 desempenho no tempo 2 aderência ao intervalo entre veículos 3 viagens perdidas e 4 distância viajada entre panes mecânicas Do ponto de vista dos passageiros o desempenho do tempo é a medida que mais reflete de orma precisa sua percepção com relação à confiabilidade do serviço No entanto quando os veículos operam em intervalos requentes entre eles a aderência a este intervalo tornase mais importante Engenharia de infraestrutura de transportes 178 Tabela 416 Tabela 416 NS do nível de lotação ÔÔnniibbuuss TTrreemm NS ft 2 p m 2 p a p assentoa ft2 p m2 p p assentoa Comentários A 1290 116 000050 1990 179 000050 Nenhum passageiro precisa se sentar ao lado de outro B 8601289 077116 051075 14001990 126 179 051075 O passageiro pode escolher onde se sentar C 650859 059077 076100 10201399 092126 076100 Todos os passageiros podem se sentar D 540649 049059 101125 5401019 049092 101200 Lotação confortável para passageiros em pé E 430539 039049 126150 320539 029049 201300 Lotação máxima do horário F 430 039 150 320 029 300 Superlotação Observações a Valores aproximados para comparação O NS é baseado na área por passageiro b ft 2 p 0093 m 2 p Fonte Adaptado do HCM 2000 Tabela 417 Tabela 417 Confiabilidade do NS para o desempenho no tempo NNSS PPoorrcceennttaaggeem m nno o tteemmppoo CCoommeennttáárriiooss aa A 9751000 1 ônibus atrasado por mês B 950974 2 ônibus atrasados por mês C 900949 1 ônibus atrasado por semana D 850899 1 ônibus atrasado por direção por semana E 800849 F 800 Observações Aplicamse a rotas com frequências inferiores a 6 ônibus programadosh a Perspectiva do usuário com base em cinco viagens de ida e volta por semana em uma rota específica de transporte público sem baldeações No tempo 05 minutos de atraso no horário de saída publicado linha fixa chegada dentro de 10 minutos do horário previsto de passagem linha fixa desviada chegada dentro de 20 minutos do horário previsto de passagem transporte público alternativo Fonte Adaptado do HCM 2000 Tabela 418 Tabela 418 Confiabilidade do NS da aderência prevista NNSS CCooeefificciieenntte e dde e vvaarriiaaççããoo A 000010 B 011020 C 021030 D 031040 E 041050 F 050 Observação Aplicamse a linhas com frequências superiores ou iguais a 6 ônibus programadosh Fonte Adaptado do HCM 2000 Análise da capacidade do transporte Capítulo 4 Capítulo 4 179 Para desempenho no tempo é prática comum definir um veículo de transporte público como estando em atraso quando com mais de cinco minutos além do programado Saídas antecipadas são geralmente conside radas como equivalentes a um veículo atrasado pelo tempo igual a um intervalo uma vez que os passageiros teriam de esperar pelo próximo veículo A abela 417 lista os limiares de confiabilidade do NS dos veículos de transporte público que operam com requências ineriores a 6 veículosh Para o serviço de transporte público com requências superiores a 6 veículosh o NS é definido em termos de aderência ao intervalo entre veículos ou mais especificamente sobre o coeficiente de variação dos intervalos entre veículoscv conorme mostrado na abela 418 O coeficiente de variaçãocv é calculado dividindose o desvio padrão dos intervalos entre veículos pelo intervalo médio entre eles Infraestrutura para pedestres Infraestrutura para pedestres Nesta seção discutiremos a análise da capacidade e os procedimentos de determinação do NS para a inraestru tura para pedestres que inclui passarelas e calçadas caminhos compartilhados ora da via aixas de pedestre e demais inraestruturas ao longo das vias urbanas Características do uxo de pedestres Características do uxo de pedestres Semelhantemente aos parâmetros de fluxo de tráego utilizados em conjunto com o de veículos os seguin tes parâmetros são definidos para o estudo da capacidade e do NS para a inraestrutura para pedestres Velocidade do pedestre Esta é a média de velocidade de caminhada do pedestre que em geral é de aproxima damente 12 ms mas varia com a idade e o propósito da caminhada Fluxo de pedestre Reerese ao número de pedestres que cruzam uma linha visada em toda a largura de uma inraestrutura perpendicular ao percurso dos pedestres por unidade de tempo pmin O fluxo de pedestre largura unitária é igual ao de pedestres dividido pela largura eetiva da inraestrutura para pedestres em unidades de pedestresminm pmmm Densidade de pedestre É calculada como o número médio de pedestresárea unitária da inraestrutura para pedestres pm2 Espaço para pedestre Reerese à área média disponibilizada para cada pedestre É igual ao inverso da den sidade expresso em unidades de metros quadradospedestre m2p Relações uxovelocidad Relações uxovelocidadedensidade para o edensidade para o tráfego de tráfego de pedestres pedestres Os parâmetros que acabamos de definir estão relacionados entre si de orma semelhante às relações undamen tais entre os parâmetros de fluxo de tráego de veículos Figura 42 De modo similar ao fluxo de tráego de veículos o fluxo a densidade e a velocidade dos pedestres estão relacionados entre si pela seguinte equação v ped Sped Dped 445 em que v ped taxa de fluxo de pedestres pminm Sped velocidade do pedestre mmin Dped densidade de pedestre pm2 Engenharia de infraestrutura de transportes 180 Essa equação também pode ser expressa em termos de espaço de pedestre M que conorme já definido é igual ao inverso da densidade como segue v ped Sped 446 M Figura 414 Figura 414 Relação entre a velocidade e a densidade de pedestre Fonte Adaptado do HCM 2000 em que M espaço para pedestre m2p A Figura 414 mostra a relação entre a velocidade e a densidade de pedestres De modo similar ao tráego de veículos a velocidade dos pedestres parece diminuir com o aumento da densidade Conorme aumenta a densi dade o espaço disponível para cada pedestre diminui e por sua vez o grau de mobilidade oerecido também A Figura 415 mostra a relação entre o fluxo e o espaço de pedestres Ela é semelhante à relação de fluxo densidade anteriormente desenvolvida para veículos Figura 42 O fluxo máximo mostrado na figura anterior corresponde à capacidade da inraestrutura para pedestres Essa capacidade parece corresponder às densidades ou espaço no intervalo entre 05 e 08 m2p ou 5 e 9 pés2p Com a ajuda da Figura 415 podese definir as variações das taxas de fluxo ou espaço que correspondem aos diversos NS V e l o c i d a d e p é s m i n Densidade ppés2 Estudantes Navin Wheeler Caminhantes habituais Fruin Compradores Older 1 pémin 03 mmin 1 ppés2 108 pm2 01 02 03 04 500 400 300 200 100 Figura 415 Figura 415 Relação entre o fluxo e o espaço para pedestres Fonte Adaptado do HCM 2000 F l u x o p m i n p é s Espaço pés2 p Compradores Older Caminhantes habituais Fruin Deslocamento urbano Deding Estudantes Navin e Wheeler Faixa externa de observação 1 pminpé 33 pminm 1 pés2 p 009 m2 p 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 50 40 30 20 10 0 Análise da capacidade do transporte Capítulo 4 Capítulo 4 181 Finalmente a Figura 416 mostra a relação entre a velocidade e o fluxo que mais uma vez é muito seme lhante à relação de tráego de veículos À medida que aumenta o fluxo ou seja mais pedestres nas passarelas a velocidade diminui porque os pedestres se aproximam uns dos outros e sua capacidade de escolher velocida des mais elevadas para caminhar é reduzida Após atingir o nível crítico de aglomeração o que corresponde à capacidade da inraestrutura tanto a velocidade como o fluxo são reduzidos Figura 416 Figura 416 Relação entre velocidade e fluxo Fonte Adaptado do HCM 2000 Análise da capacidade e os conceitos de níveis de serviço Análise da capacidade e os conceitos de níveis de serviço Na ausência de outros dados a capacidade de uma inraestrutura ou passarela de pedestre pode razoavelmen te ser assumida como 75 pminm ou 4530 phm No entanto nessa capacidade a velocidade do pedestre é severamente prejudicada e em geral seria de aproximadamente 075 ms que é muito inerior ao valor médio normal de 12 ms ou 15 ms Diante disso as inraestruturas viárias para pedestres são normalmente projeta das para operar bem abaixo do nível da capacidade de operação Para a determinação do NS a ideia básica é definir intervalos para as taxas de espaçofluxo de pedestres e ou velocidades que correspondam a diversos NS A velocidade é importante pois pode ser acilmente medida em campo A velocidade da capacidade normalmente gira em torno de 075 ms ou 45 mmin A Figura 417 apresenta uma ilustração gráfica e uma descrição dos diversos NS para uma passarela e a variação de valores para as taxas de espaço e fluxo de pedestres que correspondem a cada NS Os critérios do NS mostrados na Figura 417 são baseados nas condições de fluxo médio e não consideram as condições de caminhar em pelotão No entanto para as inraestruturas viárias para pedestres tais como calçadas por exemplo a interrupção do fluxo e a ormação de filas em semáoros podem resultar em picos de demanda de tráego e na ormação de pelotões de pedestres Dentro do grupo em geral o NS será um nível in erior ao que é baseado nas condições da média A decisão sobre projetar ou não a inraestrutura para as condi ções da média ou para pelotões depende do espaço disponível do custo e da política adotada para pedestres Metodologi Metodologia de a de análise análise De orma similar às rodovias a inraestrutura para pedestres a partir de um ponto do fluxo de tráego também pode ser dividida em inraestruturas de fluxo ininterruptos e interrompidos Além disso várias inraestruturas V e l o c i d a d e p é s m i n Fluxo pminpés Compradores Older Caminhantes habituais Fruin Estudantes Navin Wheeler Faixa externa de observação 1 pémin 03 mmin 1 pminpé 328 pminm 10 20 30 40 50 500 400 300 200 100 Engenharia de infraestrutura de transportes 182 NS A NS A Espaço para pedestre 60 pés2 p Taxa de fluxo 5 pminpé Em uma passagem de NS A os pedestres se movem nos caminhos que desejarem sem alterar seus movimentos em resposta a outros pedestres As velocidades de cami nhada são escolhidas livremente e os conflitos entre pedestres são improváveis NS B NS B Espaço para pedestre 4060 pés2 p Taxa de fluxo 57 pminpé Em NS B há espaço suficiente para os pedestres escolherem livremente sua veloci dade de caminhada para desviar de outros pedestres e evitar conflitos de passagem Neste nível os pedestres começam a se conscientizar da presença de outros pedestres e a responder às suas presenças ao selecionar um caminho para caminhar NS C NS C Espaço para pedestre 2440 pés2 p Taxa de fluxo 710 pminpé Em NS C o espaço é suficiente para velocidades normais de caminhada e para desviar de outros pedestres principalmente nas correntes unidirecionais Os movimentos em direção contrária e de ultrapassagem podem causar pequenos conflitos e as taxas de velocidade e de fluxo são um pouco inferiores NS D NS D Espaço para pedestre 1524 pés2 p Taxa de fluxo 1015 pminpé Em NS D a liberdade para escolher a velocidade de caminhada individual e para se desviar de outros pedestres é restrita Os movimentos de ultrapassagem e no senti do contrário em decorrência da grande probabilidade de conflitos exigem alterações constantes de velocidade e de posição O NS prevê fluxo razoável de pessoas mas o atrito e a interação entre os pedestres são prováveis NS E NS E Espaço para pedestre 815 pés2 p Taxa de fluxo 1523 pminpé Em NS E praticamente todos os pedestres restringem sua velocidade normal de cami nhada ajustando frequentemente sua marcha No intervalo inferior o movimento para frente é possível somente arrastandose os pés O espaço não é suficiente para ultra passar pedestres mais lentos Os movimentos de ultrapassagem ou no sentido contrário são possíveis apenas com extrema dificuldade Os volumes de projeto aproximamse do limite da capacidade de passarela com paralisações e interrupções do fluxo NS F NS F Espaço para pedestre 8 pés2 p Taxa de flux o varia pminpé Em NS F todas as velocidades de caminhada são severamente restritas e qualquer progresso para a frente só é feito arrastandose os pés Há contato frequente e inevi tável com outros pedestres Os movimentos de ultrapassagem e no sentido contrário são praticamente impossíveis O fluxo é esporádico e instável Caracterizase mais com pedestres movendose em filas do que em correntes Observação 1 pé2 p 009 m2 p 1 pminpé 33 pminm Figura 417 Figura 417 NS de passagens para pedestres Fonte Adaptado do HCM 2000 Análise da capacidade do transporte Capítulo 4 Capítulo 4 183 para pedestres podem ser distinguidas incluindo passarelas e calçadas caminhos compartilhados ora da via passagens para pedestres em interseções semaorizadas e inraestruturas viárias para pedestres ao longo das vias urbanas Os procedimentos de análise e os limiares do NS para essas inraestruturas para pedestres variam portanto cada uma é tratada separadamente nesta seção Passarelas e calçadas ratase de inraestruturas para pedestres que são separadas do tráego de veículos motorizados Destinamse exclusivamente a pedestres e seu uso por ciclistas e outros usuários normalmente não é permitido Os trechos de passarelas e calçadas longe das interseções semaorizadas ou não podem ser considerados inraestruturas para pedestres de fluxo ininterrupto Conorme mostrado na Figura 417 o espaço disponível por pedestre é a medida principal para avaliar o NS de uma passarela ou uma calçada Isto pode ser determinado em campo dividindose o número de pedestres que ocupam uma determinada área da inraestrutura em um determinado tempo pela área A velocidade do pedestre também pode ser observada em campo e utilizada como um indicador de desempenho suplementar Para acilitar a determinação do NS a metodologia de análise também permite utilizar a taxa de fluxo por unidade de pedestre que pode ser acilmente determinada pelas observações em campo como um indicador de desempenho Para determinar a taxa de fluxo unitária de pedestres é necessário azer uma contagem de pedestres durante o período de pico de 15 minutos e medir a largura eetiva da passarela ou seja largura final excluindose as larguras e as distâncias de recuo das obstruções sobre a passarela Com essas medições a taxa de fluxo unitária de pedestre pode ser determinada pela Equação 447 como segue v p v 15 447 15 W E em que v p taxa de fluxo unitária de pedestre pminm v 15 taxa de fluxo durante o pico de 15 minutos p15 min W E largura eetiva da passarela m A abela 419 resume os diversos critérios para o NS nas passarelas Ela permite usar o espaço a taxa de fluxo unitária a velocidade ou a razãovc para determinar o NS Para o cálculo da razão vc assumese um valor de 76 pminm para a capacidade Devese observar que no caso de ormação significativa de grupos na passarela a determinação do NS deve ser baseada na abela 420 em vez da 419 Tabela 419 Tabela 419 Critérios do NS para o fluxo médio NNSS EEssppaaçço o ppééss 22 p p Tax Taxa de fluxo pminpé a de fluxo pminpé Velocidade pés Velocidade pésss Razão Razão v v c c A 60 5 425 021 B 4060 57 417425 021031 C 2440 710 400417 031044 D 1524 1015 375400 044065 E 815 1523 250375 06510 F 8 variável 250 variável Observação 1 pé2 p 009 m2 p 1 pminpé 33 pminm 1 pés 03 ms Fonte Adaptado do HCM 2000 Engenharia de infraestrutura de transportes 184 Tabela 420 Tabela 420 Critérios do NS ajustados a pelotões NNSS EEssppaaçço o ppééss 22 p p Taxa Taxa de fluxo de fluxoaa pminpé pminpé A 530 05 B 90530 053 C 4090 36 D 2340 611 E 1123 1118 F 11 18 Observação 1 pé2 p 009 m2 p 1 pminpé 33 pminm Fonte Adaptado do HCM 2000 Exemplo 417 Exemplo 417 Cálculo do NS de uma calçada Considere um trecho de calçada de 35 m delimitado por guia de um lado e lojas com vitrines de outro O fluxo de pedestres durante o pico de 15 minutos na calçada é de 1200 p15 minutos A largura eetiva da calçada após considerar a largura da guia e do lugar ocupado pelas vitrines das lojas é de 25 m Determine o NS du rante o pico des 15 minutos em média e dentro dos pelotões Solução O primeiro passo é determinar a taxa de fluxo unitária de pedestre o que pode ser eito com a Equação 447 como segue v p v 15 1200 32 pminm 15 W E 15 25 O NS então pode ser determinado pela Equação 419 dentro das condições médias e pela abela 420 dentro dos pelotões Portanto para as condições médias o NS é C com base na abela 419 Ao passo que dentro dos grupos o NS é D com base na abela 420 Infraestruturas compartilhadas entre pedestres e bicicletas Uma grande variedade de usuários pode ser encontrada em inraestruturas compartilhadas entre pedestres e bicicletas incluindo pedestres ciclistas e skatistas As bicicletas por causa de suas altas velocidades tendem a ter um impacto negativo sobre a capacidade de pedestres e sobre o NS Enquanto uma série de procedimen tos de análise de capacidade usa atores de equivalência para considerar os impactos negativos de um tipo de veículo sobre a capacidade dos sistemas viários no que diz respeito a inraestruturas para pedestresbicicletas os pesquisadores descobriram que era diícil estabelecer atores de equivalência para bicicletas em relação aos pedestres e um procedimento de análise alternativo era necessário para a avaliação do NS de pedestres em inraestruturas compartilhadas por eles e bicicletas A ideia era basear o NS no conceito de impedimento O NS para um pedestre em um caminho compartilhado é baseado na requência de ultrapassagem na mesma direção e de encontro na direção oposta com outros usuários Uma vez que os pedestres raramente ultrapassam outros usuários o LOS é realmente dependente da requência que o pedestre é ultrapassado por ciclistas tanto na ultrapassagem como no encon tro A Equação 448 pode ser utilizada para determinar o número total de ocorrências de bicicletas que ultrapassam e que se encontram por hora Análise da capacidade do transporte Capítulo 4 Capítulo 4 185 F P Qsb 1 S p Sb F m Qob 1 S p 448 Sb em que F p número de ocorrências de ultrapassagemh F m número de ocorrências no sentido contrário ou encontrosh Qsb taxa de fluxo de bicicletas na mesma direção bicicletash Qob taxa de fluxo de bicicletas em direção contrária bicicletash S p velocidade média do pedestre no caminho ms Sb velocidade média da bicicleta no caminho ms O número total de ocorrências é então calculado como segue F F p 05F m 449 O número de ocorrências de encontros é multiplicado por 05 porque essas ocorrências consideram o con tato visual direto e portanto as bicicletas em direção contrária tendem a causar menos impedimentos para os pedestres Com o número total de ocorrências definido o NS para pedestres pode ser determinado pela abela 421 Tabela 421 Tabela 421 Critério do NS para pedestres para caminhos compartilhados nos dois sentidos NNS d S de p e peeddeessttrreess NNúúmmeerro d o de o e occoorrrrêênncciiaasshh A 38 B 3860 C 60103 D 103144 E 144180 F 180 Fonte Adaptado do HCM 2000 Exemplo 418 Exemplo 418 Determinação do NS para uma infraestrutura compartilhada por pedestres e bicicletas Uma inraestrutura compartilhada nos dois sentidos por pedestres e bicicletas tem uma largura de 25 m O fluxo de pico de pedestres na inraestrutura é de 150 p15 minutos A taxa de fluxo de bicicletas é de 100 bicicletash no mesmo sentido que os pedestres e de 150 bicicletash no sentido contrário Determine o NS para os pedestres Qual seria o NS se a inraestrutura osse convertida em uma voltada exclusivamente para pedestres isto é sem permissão de bicicletas com uma largura eetiva de 15 m Suponha que a velocidade dos pedestres seja de 12 ms e a das bicicletas de 48 ms Solução O primeiro passo é determinar o número de ocorrências de bicicletas ultrapassando F p e encontrando F m na inraestrutura por hora utilizando a Equação 48 como se segue Engenharia de infraestrutura de transportes 186 F P Qsb 1 S p 100 1 12 75 ocorrênciash Sb 48 F m Qob 1 S p 150 1 12 1875 ocorrênciash Sb 48 O número total de ocorrências F pode então ser calculado pela Equação 449 como segue F F p 05F m 75 051875 169 ocorrênciash Com base na abela 421 o NS correspondente é E Se a inraestrutura osse convertida em uma voltada exclusivamente para pedestres com uma lar gura eetiva de 15 m a taxa de fluxo unitária de pedestres poderia ser determinada pela Equação 447 como segue v p v 15 150 66 pminm 15 W E 15 15 Com base nas abelas 419 e 420 esta resposta corresponde a um NS A para as condições médias e a um NS B para as condições em pelotão Infraestruturas para pedestres em interseções semaforizadas Nas passarelas e calçadas as interseções semaorizadas ou não tendem a interromper o fluxo de pedestres Nes ta seção descrevemos os procedimentos para a determinação do NS das inraestruturas voltadas para pedestres nas imediações das interseções semaorizadas com uma aixa para eles em pelo menos uma aproximação como um exemplo de inraestruturas para pedestres de fluxo ininterrupto A análise das travessias nas interseções semaorizadas é complicada pelo ato de que envolve fluxos de calçadas cruzados pedestres que atravessam a rua e outros que esperam em fila pela mudança do sinal A determinação do NS para pedestres em interseções semaorizadas é normalmente baseado na espe ra média experimentada por um pedestre Essa espera média d p pode ser calculada pela Equação 450 como segue d p 05C g 2 450 C em que d p espera média do pedestre em segundos C duração do ciclo g tempo de verde eetivo para pedestres em segundos Devese observar que o tempo de verde eetivo para uma ase de pedestre seria normalmente igual ao verde exibido para o veículo em paralelo Devese também observar que conorme a Equação 450 a espera média dos pedestres não depende do nível do fluxo de pedestres Isto é realmente verdade até os níveis de fluxo pró ximos de 5000 ph Com a espera média de pedestres determinada a abela 422 pode ser utilizada para determinar o NS cor respondente Essa tabela também mostra a probabilidade da não observância dos pedestres ou seja sua alta de respeito em relação às indicações do semáoro em unção da espera média Estes valores prováveis aplicamse Análise da capacidade do transporte Capítulo 4 Capítulo 4 187 a interseções com volumes de veículos conflitantes baixos ou moderados Em interseções com altos volumes de veículos os pedestres não têm outra escolha senão aguardar pela indicação de verde Devese observar que o HCM inclui os procedimentos para a determinação do NS de pedestres nas esquinas das ruas e ao longo da aixa de pedestres O leitor interessado pode obter mais detalhes no Highway Capacity Manual Tabela 422 Tabela 422 Critérios do NS para pedestres em interseções semaforizadas NNSS EEssppeerra a mmééddiiaappeeddeessttrre e ss PPrroobbaabbiilliiddaadde e dde e ccoommppoorrttaammeenntto o dde e rriissccoo aa A 5 Baixo B 510 C 1020 Moderado D 2030 E 3045 Alto F 45 Muito alto Observação a Probabilidade da aceitação de brechas curtas para atravessar Fonte Adaptado do HCM 2000 Exemplo 419 Exemplo 419 Determinação do NS para infraestruturas viárias para pedestres em cruzamentos semaforizados Determine o NS para pedestres em uma interseção semaorizada de duas ases com um ciclo de duração de 100 segundos A ase que atende ao tráego veicular da via principal fica 60 segundos no verde enquanto a ase que serve à via secundária fica 30 segundos no mesmo estágio Solução A fim de determinar o NS primeiro precisamos calcular a espera média para os pedestres que atravessam as vias principais e secundárias por meio da Equação 450 Devese observar no entanto que o tempo do verde para os pedestres que atravessam a via principal é igual ao tempo do verde exibido para os veículos da via se cundária pois os pedestres atravessariam a via principal quando os veículos da via secundária estivessem se movimentando Da mesma orma o tempo do verde para pedestres que atravessam a via secundária é igual ao tempo do verde exibido para os veículos da via principal Portanto pela Equação 450 d p para pedestres que atravessam a via principal 05C g 2 05100 302 245 sp C 100 d p para pedestres que atravessam a via secundária 05C g 2 05100 602 8 sp C 100 Portanto pela abela 422 O NS para os pedestres que atravessam a rua principal é D e O NS para os pedestres que atravessam a rua secundária é B Engenharia de infraestrutura de transportes 188 Tabela 423 Tabela 423 Critérios de NS para calçadas de pedestres em vias urbanas NNSS VVeelloocciiddaadde e dde e ppeerrccuurrsso o ppééssss A 436 B 384436 C 328384 D 272328 E 190272 F 190 Observação 1 pés 03 ms Fonte Adaptado do HCM 2000 Infraestruturas para pedestres em vias urbanas Para extensas inraestruturas para pedestres ao longo das vias urbanas existem ao longo de sua extensão tanto inraestruturas com fluxo ininterrupto como interrompido Para estas inraestruturas a velocidade média de percurso do pedestre que leva em conta tanto as condições de fluxo ininterrupto como interrompido é o in dicador de desempenho utilizado para determinar o NS A via urbana em análise é primeiro segmentada com cada trecho constituindose de uma interseção semaorizada e um segmento a montante da calçada de pedes tres começando imediatamente após a interseção mais próxima a montante A velocidade média de percurso em todo o trecho pode ser calculada pela Equação 451 como segue S A LT 451 Li Si d j em que S A velocidade média dos pedestres em ms LT extensão total da via urbana sendo analisada m Li comprimento do trechoI em m Si velocidade de caminhada do pedestre ao longo do trecho i em ms d j atraso de cruzamento na interseção j em segundos calculado pela Equação 450 O NS pode então ser determinado com a utilização da abela 423 Exemplo 420 Exemplo 420 Determinação do NS para infraestruturas para pedestres em vias urbanas Determine o NS de uma calçada proposta para pedestres com 25 km de extensão em uma via urbana com três interseções semaorizadas A calçada é segmentada em três trechos com as seguintes distâncias 975 m 610 m e 915 m Os semaóros têm um ciclo de 90 segundos e a duração da ase verde para pedestre é igual a 35 segun dos Suponha que a velocidade dos pedestres seja de 12 ms Solução O primeiro passo é determinar a espera média do pedestre nas três interseções semaorizadas utilizando a Equação 450 conorme abaixo d p 05C g 2 0590 352 1680 sp em cada cruzamento C 90 Análise da capacidade do transporte Capítulo 4 Capítulo 4 189 A velocidade média pode então ser calculada pela Equação 451 como segue S A LT 2500 117 ms Li Si d j 2500 12 3 168 Pela abela 423 isto corresponde a um NS B Infraestruturas para bicicletas Infraestruturas para bicicletas Existem vários tipos de inraestruturas para bicicletas incluindo ciclovias exclusivas ora da via ciclovias com partilhadas ora da via e cicloaixas na via Da mesma orma que nas rodovias as inraestruturas para bicicletas podem ser divididas em inraestruturas ininterruptas e interrompidas As ciclovias ora da via geralmente per tencem ao grupo das inraestruturas ininterruptas O tráego de bicicletas nas ciclovias junto às vias é geralmen te interrompido pelos semáoros e pelos sinais de pare Característic Características do as do uxo de tráfego de uxo de tráfego de bicicletas bicicletas Embora dierentes dos veículos as bicicletas ainda tendem a operar em aixas distintas e portanto a capacidade da inraestrutura para bicicletas depende do número de aixas eetivas em uso A melhor maneira de determinar o número de aixas eetivas é por meio de uma avaliação em campo No entanto se houver um planejamento de uturas inraestruturas a largura padrão de uma aixa para bicicletas pode ser assumida como 12 m Estu dos têm mostrado que as inraestruturas com três aixas voltadas para bicicletas operam com maior eficiência em comparação com as de duas Isto porque as inraestruturas de três aixas ornecem mais oportunidades de ultrapassagem e manobras Capacidade e conceitos de níveis de serviço Capacidade e conceitos de níveis de serviço Ao contrário de outros tipos de inraestruturas viárias aquelas para bicicletas experimentam uma orte dete rioração no NS em níveis de fluxo bem abaixo da capacidade Por isso o conceito de capacidade não é tão im portante para o projeto e análise de inraestruturas voltadas para bicicletas Para as inraestruturas nos Estados Unidos sob condições de fluxo ininterrupto um valor de 2000 bicicletashaixa pode ser assumido para a taxa de fluxo de saturação Para a determinação do NS os indicadores de desempenho utilizados em conjunto com o tráego de veícu los não são muito apropriados para as inraestruturas para bicicletas Por exemplo estudos têm mostrado que A B C D E F Capacidade V e l o c i d a d e m é d i a Fluxo F Figura 418 Figura 418 Capacidade e NS para bicicletas Fonte Adaptado do HCM 2000 Engenharia de infraestrutura de transportes 190 as velocidades das bicicletas não são tão sensíveis à taxa de fluxo Além disso é diícil determinar a densidade para essas inraestruturas principalmente quando consideram a utilização compartilhada Como medida alternativa o NS das inraestruturas para bicicletas é baseado no conceito de impedimentos você deve se lembrar que usamos esse mesmo conceito para avaliar o NS de vias compartilhadas por pedestres e bicicle tas Na maioria dos casos o número de ocorrências isto é ultrapassagem e encontro de veículos é utilizado como um substituto para o impedimento Com o impedimento utilizado como indicador de desempenho o NS EF é atingido em um nível de fluxo bem abaixo da capacidade da inraestrutura conorme mostrado na Figura 418 Metodologi Metodologia de a de análise análise As inraestruturas de fluxo ininterrupto incluem ciclovias exclusivas e compartilhadas ora da via Aquelas na via que são interrompidas por interseções semaorizadas representam um exemplo de inraestrutura para bici cletas de fluxo interrompido As metodologias de análise para esses três tipos são abordadas a seguir Ciclovias exclusivas fora da via As inraestruturas exclusivas ora da via preveem a separação do tráego de veículos e não permitem o uso por outros usuários senão ciclistas Para estes elas proporcionam o melhor NS comparado a outros tipos de inraes truturas para bicicletas A determinação do NS para ciclovias exclusivas ora da via é baseada na determinação do número de ocorrências vivenciadas por ciclistas utilizando as Equações 452 a 454 F p 0188v s 452 F m 2v o 453 F 05F m F p 454 em que F p número de ocorrências de ultrapassagem com ciclistas na mesma direção ocorrênciash F m número de ocorrências de encontros com ciclistas na direção contrária ocorrênciash F número total de ocorrências na via v s taxa de fluxo de ciclistas na direção em análise ciclistash v o taxa de fluxo de ciclistas na direção contrária ciclistash Com o número de ocorrências determinado a abela 424 pode ser utilizada para determinar o NS corres pondente Tabela 424 Tabela 424 NS para ciclovias exclusivas NS NS Fr Freequ quên êncicia a de de oc ocor orrê rênc nciaiass vviaias s de de do doisis sentidos duas faixas sentidos duas faixasaa ocorrênciash ocorrênciash Frequência de ocorrências vias de Frequência de ocorrências vias de dois sentidos dois sentidos três faixas três faixasbb ocorrênciash ocorrênciash A 40 90 B 4060 90140 C 60100 140210 D 100150 210300 E 150195 300375 F 195 375 Observações a vias com 80 pés de largura Também utilizado para ciclofaixas na via b vias de 10 pés de largura Fonte Adaptado do HCM 2000 Análise da capacidade do transporte Capítulo 4 Capítulo 4 191 Exemplo 421 Exemplo 421 Determinação do NS de uma ciclovia exclusiva Determine o NS de uma ciclovia exclusiva nortesul com um volume de 160 bicicletash durante o período de pico As observações em campo determinaram que 65 das bicicletas movimentamse na direção de pico que é a norte durante o período de pico A via tem 24 m de largura e podese assumir que tenha duas aixas eetivas Solução O primeiro passo é encontrar o fluxo direcional tanto nas direções norte como sul v bnorte 160 065 104 bicicletash v bsul 160 035 56 bicicletash Em seguida calculamos o número de ocorrências de ultrapassagens e de encontros para cada direção e o número total de ocorrências com as Equações 452 a 454 como segue Para o norte F p 0188v s 0188 104 20 ocorrênciash F m 2v o 2 56 112 ocorrênciash F 05F m F p 05 112 20 76 ocorrênciash Com base na abela 424 para vias de duas aixas esse número de ocorrênciash corresponde ao NS C Para o sul F p 0188v s 0188 56 11 ocorrênciash F m 2v o 2 104 208 ocorrênciash F 05F m F p 05 208 11 115 ocorrênciash De acordo com a abela 424 para vias de duas aixas esse número de ocorrênciash corresponde ao NS D Vias compartilhadas fora da via A dierença entre as vias compartilhadas e as exclusivas ora da via é que as compartilhadas estão abertas para ou tras modalidades não motorizadas tais como pedestres skatistas patinadores e assim por diante A metodologia de análise para as inraestruturas para bicicleta e pedestre concentrase no conceito de impedimento e em seu indicador substituto isto é as manobras de ultrapassagem e de encontro As Equações 455 456 e 457 podem ser utilizadas para determinar o número de ocorrências de ultrapassagem F p e de ocorrências de encontro F m bem como o número total de ocorrências F para situações compartilhadas entre bicicletas e pedestres F p 3v ps 0188v bs 455 F m 5v po 2v bo 456 F 05F m F p 457 Engenharia de infraestrutura de transportes 192 em que v ps taxa de fluxo de pedestres na direção em análise ph v bs taxa de fluxo de bicicletas na direção em análise bicicletash v po taxa de fluxo de pedestres na direção contrária ph v bo taxa de fluxo de bicicletas na direção contrária bicicletash O NS pode então ser estabelecido pela abela 425 Tabela 425 Tabela 425 NS para ciclovias compartilhadas fora da via NS NS Fr Freequ quên êncicia d a de o e oco corrrê rênc nciaiass vviaias d s de d e doiois s s sen entitido doss duas faixas duas faixasaa ocorrênciash ocorrênciash Frequência de ocorrências vias de Frequência de ocorrências vias de dois sentidos dois sentidos três faixas três faixasbb ocorrênciash ocorrênciash A 40 90 B 4060 90140 C 60100 140210 D 100150 210300 E 150195 300375 F 195 375 Observações a Vias de 80 pés de largura b Vias de 10 pés de largura 1 pé 03 m Fonte Adaptado do HCM 2000 Exemplo 422 Exemplo 422 Determinação do NS de uma infraestrutura compartilhada para bicicletas e pedestres Considere uma inraestrutura compartilhada voltada para bicicletas e pedestres que opera no sentido leste oeste A inraestrutura tem 3 m de largura e podese assumir que tenha eetivamente três aixas A taxa de flu xo de pico para as bicicletas é de 180 bicicletash com uma distribuição direcional de 6040 lesteoeste Para pedestres a taxa de fluxo de pico é de 70 ph com uma distribuição direcional de 5050 Solução O primeiro passo é calcular os fluxos direcionais tanto para bicicletas como para pedestres como segue Leste Bicicletas 180 060 108 bicicletash Pedestres 70 050 35 pedestresh Oeste Bicicletas 180 040 72 bicicletash Pedestres 70 050 35 pedestresh Em seguida calculamos o número de ocorrências de ultrapassagem e de encontros para cada direção e o número total de ocorrências utilizando as Equações 455 a 457 como segue Para leste F p 3v ps 0188v bs 3 35 0188 108 126 ocorrênciash F m 5v po 2v bo 5 35 2 72 319 ocorrênciash F 05F m F p 05 319 126 286 ocorrênciash Análise da capacidade do transporte Capítulo 4 Capítulo 4 193 Da abela 425 para vias de três aixas isto corresponde ao NS D Para oeste F p 3v ps 0188v bs 3 35 0188 72 126 ocorrênciash F m 5v po 2v bo 5 35 2 108 391 ocorrênciash F 05F m F p 05 391 126 322 ocorrênciash Da abela 425 para vias de três aixas isto corresponde ao NS E Tabela 426 Tabela 426 NS para bicicletas em interseções semaforizadas NNSS EEssppeerra a nno o sseemmaaffóórro o ssbbiicciicclleettaa A 10 B 1020 C 2030 D 3040 E 4060 F 60 Fonte Adaptado do HCM 2000 Ciclovias em interseções semaforizadas Estas interseções possuem uma ciclovia designada na via com pelo menos uma aproximação O HCM reco menda o uso de um valor de taxa de fluxo de saturação de 2000 bicicletash assumindo que os veículos que arão a conversão à direita concederão o direito de passagem aos ciclistas Com o valor da taxa de fluxo de saturação determinado a capacidade para bicicletas de aproximação a uma interseção semaorizada pode ser determinada de orma semelhante ao que oi eito com relação à capacidade veicular para aproximações a in terseções semaorizadas utilizando a Equação 413 como segue ci si g i 2000 g 458 C C em que g é o tempo de verde eetivo para bicicletas eC a duração do ciclo O NS é então baseado na espera média no semaóro Essa espera também pode ser determinada de orma semelhante ao discutido anteriormente em relação aos veículos utilizandose a Equação 421 A abela 426 apresenta os critérios com base na espera para o NS das bicicletas em interseções semaorizadas Exemplo 423 Exemplo 423 Determinação do NS para uma infraestrutura voltada para bicicletas em uma interseção semaforizada Determine o NS de uma cicloaixa com 12 m de largura em uma interseção semaorizada com ciclo de 110 segundos A cicloaixa fica 50 segundos no verde e possui uma taxa de fluxo de pico de 120 bicicletash Solução O primeiro passo é calcular a capacidade da aproximação de bicicletas com a Equação 458 como segue ci 2000 2000 50110 909 bicicletash Engenharia de infraestrutura de transportes 194 A espera média no semaóro é então calculada pela Equação 421 como segue Espera média 1 C 1 g C 2 2 1 g C v c 1 110 1 50 110 2 1740 sbicicleta 2 1 50 110 120 909 Da abela 426 isto corresponde ao NS B Ciclofaixas Da mesma orma como nas inraestruturas voltadas para pedestres ao longo das vias urbanas as cicloaixas tam bém experimentam tanto condições de fluxo ininterrupto como interrompido O NS para as cicloaixas é portanto baseado na velocidade média de percurso da bicicleta que considera tanto as condições de fluxo ininterrupto como interrompido A cicloaixa é dividida em trechos da mesma orma que oi eito com as inraestruturas para pedestres ao longo das vias urbanas e a velocidade média é calculada pela seguinte equação Sats LT 459 Li Si d j 3600 em que Sats velocidade de percurso da bicicleta em kmh LT extensão total da via urbana sob análise em km Li extensão do trechoi em km S i velocidade de corrida da bicicleta em kmh um valor de 25 kmh pode ser assumido d j espera média da bicicleta na interseção j calculado com a Equação 421 O NS pode então ser determinado pela abela 427 Tabela 427 Tabela 427 Critérios do NS para ciclofaixas NS NS VVeleloc ocididad ade d e de p e per ercu curs rso d o da b a bicicicicleleta ta m mph ph A 14 B 914 C 79 D 57 E 45 F 4 Observação 1 mph 161 kmh Fonte Adaptado do HCM 2000 Exemplo 424 Exemplo 424 Determinação do NS para uma ciclofaixa Determine o NS de uma cicloaixa de 25 km de comprimento com três interseções semaorizadas e quatro trechos odas as três interseções têm ciclos de 90 segundos A razão gC para as interseções é de 040 030 e Análise da capacidade do transporte Capítulo 4 Capítulo 4 195 050 respectivamente e a extensão dos quatro trechos é de 07 05 10 e 03 quilômetros A taxa de fluxo de pico é de 300 bicicletash Solução Primeiro a espera média no semáoro é calculada para cada interseção com as Equações 458 e 421 como segue Cruzamento 1 c1 2000 gC 2000 040 800 bicicletash Espera média 1 C 1 gC 2 2 1 g C v c 1 90 1 0402 191 sbicicleta 2 1 040 300 800 Cruzamento 2 c1 2000 gC 2000 030 600 bicicletash Espera média 1 C 1 g C 2 2 1 g C v c 1 90 1 0302 276 sbicicleta 2 1 030 300 600 Cruzamento 3 c1 2000 gC 2000 050 1000 bicicletash Espera média 1 C 1 g C 2 2 1 g C v c 1 90 1 0502 128 sbicicleta 2 1 050 300 1000 A velocidade média é então calculada pela Equação 459 assumindose uma velocidade média de corrida da bicicleta de 25 kmh como segue Sats LT Li Si d j 3600 25 215 kmh 07 05 10 03 191 276 128 25 3600 Da abela 427 isto corresponde ao NS B Engenharia de infraestrutura de transportes 196 Capacidade das pistas de pouso e Capacidade das pistas de pouso e decolagem de um aeroporto decolagem de um aeroporto Os sistemas aeroportuários são compostos de vários componentes incluindo pistas de pouso e decolagem pis tas de taxiamento pátios terminais de passageiros passarelas e sistemas de manipulação de bagagens Em qualquer aeroporto determinado cada um dos componentes mencionados teria sua própria capacidade e NS Nesta seção nosso oco será principalmente sobre a capacidade das pistas de pouso e decolagem que é de suma importância para o planejamento e o projeto do aeroporto Do ponto de vista da capacidade a das pistas de pouso e decolagem pode ser considerada o principal gargalo do sistema de controle de tráego aéreo e o ator que normalmente determina a capacidade final de todo o aeroporto Além disso um aumento significativo da capacidade das pistas de pouso e decolagem de um aeroporto é extremamente diícil A construção de novas pistas requer uma quantidade substancial de terreno e pode causar impactos ambientais significativos que exi gem longos processos de revisão e aprovação que podem levar anos para ser concluídos Esta seção é dividida em três partes Primeiro examinaremos as diversas definições de capacidade das pistas de pouso e decolagem e ilustraremos as dierenças entre elas Em seguida discutiremos os diversos atores que impactam a capacidade de uma pista de pouso e decolagem e finalmente voltaremos nossa atenção para os modelos e procedimentos computacionais que poderiam ser utilizados para calcular a capacidade das pistas de pouso e decolagem do aeroporto Indicadore Indicadores da capacidade das pistas s da capacidade das pistas de pouso e decolagem de pouso e decolagem Embora existam vários indicadores para expressar a capacidade de uma pista de pouso e decolagem de um aeroporto em uso todos eles tentam estabelecer o número de movimentos de aeronaves isto é pousos eou decolagens que pode ser acomodado por um sistema de pista de pouso e decolagem de um aeroporto durante um determinado período de tempo Antes de discutirmos esses indicadores deve ficar claro para o leitor que a capacidade de uma pista de pouso e decolagem é de ato uma quantidade probabilística ou uma variável alea tória conorme discutido no Capítulo 2 Devese esperar que a capacidade de uma pista de pouso e decolagem varie ao longo do tempo dependendo das condições de vento visibilidade da habilidade dos controladores de tráego aéreo e da composição da rota de aeronaves que utiliza a pista Portanto o número dado para a capa cidade das pistas de pouso e decolagem de um aeroporto específico deve ser sempre considerado como uma média ou mais especificamente o número esperado de movimentos realizados durante um período de tempo especificado Entre os indicadores mais comuns da capacidade das pistas de pouso e decolagem estão 1 a ca pacidade máxima operacional 2 a capacidade prática por hora PHCAP 3 a capacidade sustentada e 4 a capacidade declarada Cada um desses indicadores é discutido em detalhes a seguir A capacidade máxima operacional ou capacidade de saturação é o número esperado de movimentos de aeronaves que pode ser executado em uma hora em um sistema de pista de pouso e decolagem sem violar as regras de controle de tráego aéreo e assumindo uma demanda contínua de aeronaves A definição da capaci dade máxima operacional não az nenhuma reerência ao NS associado A única questão no que diz respeito a essa definição é estabelecer o número máximo de movimentos que não violaria as regras do controle de tráego aéreo como os requisitos de separação entre aeronaves a alocação dos movimentos entre as pistas de pouso e decolagem etc mas não estamos preocupados com a espera associada à acomodação desse número de aero naves na pista de pouso e decolagem Em oposição à capacidade máxima por hora a capacidade prática por hora que oi inicialmente proposta pela Federal Aviation Administration FAA em 1960 preocupase com o NS resultante A capacidade prática é definida como o número esperado de movimentos que podem ser executados em uma hora em um sistema de pista de pouso e decolagem com uma espera média por movimento de quatro minutos Um valor limite para o Análise da capacidade do transporte Capítulo 4 Capítulo 4 197 NS aceitável é especificado Uma pista de pouso e decolagem atingiria sua capacidade prática logo que esse li mite osse excedido Normalmente a capacidade prática é igual a 8090 da capacidade máxima operacional Atualmente os sistemas de pista de pouso e decolagem na maioria dos aeroportos em todo o país realmente experimentam valores de espera acima de 4 minmovimento Isso indica que atualmente a maioria dos aero portos está operando sob um NS que teria sido inaceitável na década de 1960 quando a capacidade prática oi definida pela primeira vez A capacidade sustentada de uma pista de pouso e decolagem é outro indicador que tenta incorporar o NS na definição de capacidade embora ele seja definido de orma bastante ambígua A capacidade sustentada é de finida como o número de movimentos por hora que podem ser razoavelmente sustentados por um período de várias horas Esta noção de razoavelmente sustentado é bastante ambígua Reerese principalmente à carga de trabalho do sistema de controle de tráego aéreo e de seus controladores Em geral a capacidade sustentada é igual a 90 da capacidade máxima operacional e pode se aproximar de 100 para configurações com baixa capacidade máxima operacional A capacidade declarada é ainda um quarto indicador da capacidade da pista de pouso e decolagem do aero porto que está intimamente relacionado ao conceito de capacidade sustentada A capacidade declarada é defi nida como o número de movimentos de aeronaves por hora que um aeroporto pode atender a um NS razoável Para pistas de pouso e decolagem de aeroporto a espera é normalmente o indicador de desempenho principal utilizado para estabelecer o NS Com requência a capacidade declarada é utilizada em aeroportos congestiona dos em que um deles com problemas de congestionamento declararia uma capacidade que define um limite para o número de movimentos que seria permitido naquele local Inelizmente não existe uma metodologia padrão para definir essa capacidade e portanto sua definição é principalmente deixada para o aeroporto e para as organizações da aviação civil Fatores que afetam a capacidade de um Fatores que afetam a capacidade de um sistema sistema de pistas de pouso e decolagem de aeroporto de pistas de pouso e decolagem de aeroporto Há uma série de atores que impactam a capacidade de um sistema de pistas de pouso e decolagem incluindo os seguintes 1 O número e a disposição das pistas de pouso e decolagem 2 Exigências de separação entre as aeronaves impostas pelo sistema de controle de tráego aéreo 3 Condições meteorológicas incluindo a visibilidade o teto de nuvens e a precipitação 4 Direção e orça do vento 5 Composição da rota de aeronaves que utiliza o aeroporto ou seja pesadas grandes ou pequenas 6 Composição dos movimentos nas pistas de pouso e decolagem ou seja pousos decolagens ou mistas 7 ipo e localização das saídas das pistas 8 A condição e o desempenho do sistema de controle do tráego aéreo 9 Considerações relacionadas ao ruído e outras considerações ambientais Esses atores são discutidos resumidamente a seguir Número e características geométricas das pistas de pouso e decolagem Este é talvez o ator mais importante que aeta a capacidade das pistas de pouso e decolagem de um aeroporto Para este tipo de inraestrutura precisamos distinguir entre o número real de pistas ísicas de pouso e decola gem e o número das que estão ativas em um dado momento Um aeroporto por exemplo pode ter cinco ou seis pistas de pouso e decolagem mas somente três ou quatro estar disponíveis em um dado momento A razão para esta dierença pode ser atribuída ao ato de que algumas pistas de pouso e decolagem podem não ser utilizadas sob Engenharia de infraestrutura de transportes 198 determinadas condições meteorológicas ou ambientais O número de pistas ativas simultaneamente é o ator principal na definição da capacidade do lado aéreo Além disso as características geométricas precisas dessas pistas também aetam essa capacidade uma vez que estabelece a interdependência entre as dierentes pistas de pouso e decolagem em um aeroporto Requisitos de separação impostos pelo controle de tráfego aéreo A fim de garantir a segurança das operações qualquer sistema de controle de tráego aéreo deve estabelecer uma série de separações mínimas necessárias entre os diversos tipos de aeronaves Esses requisitos de separação têm um impacto direto sobre o número de movimentos que podem ser atendidos em um determinado perío do de tempo e consequentemente sobre a capacidade das pistas de pouso e decolagem Para fins de definição desses requisitos as aeronaves são normalmente classificadas em três ou quatro classes de acordo com seu tamanho e peso ou seja pesada P grande G e pequena M Os requisitos de separação são então especifi cados em unidades de distância ou de tempo para cada par de classes possível e para cada sequência possível de movimentos pela sequência de movimentos queremos dizer se temos pouso seguido de pouso PP ou decolagem seguida de pouso DP e assim por diante A abela 428 lista os requisitos de separação para uma pista simples de pouso e decolagem nos Estados Unidos Há uma classe separada para o B757 por causa dos ortes eeitos de turbulência gerados por esse tipo de aeronave Tabela 428 Tabela 428 Requisitos de separação para uma pista simples de pouso e decolagem nos Estados Unidos Tre Trecho I Pouso seguido de cho I Pouso seguido de pouso PP pouso PP a Ao longo da aproximação final as aeronaves devem estar no mínimo separadas por distâncias em milhas náuticas listadas nas tabelas abaixo Aeronave de trás Aeronave de trás Aeronave da frente PP G G BB775577 MM P 4 5 56 B757 4 4 5 G 253 253 34 M 253 253 253 Distâncias necessárias no momento em que a aeronave da frente está na cabeceira da pista de pouso e decolagem b A aeronave de trás não deve tocar o solo antes que a aeronave da frente esteja totalmente fora da pista de pouso e decolagem Tre Trecho II Pouso seguido de cho II Pouso seguido de decolagem PD decolagem PD Só é concedida autorização para a aeronave de trás decolar após a aterrissagem anterior liberar totalmente a pista de pouso e decolagem Tre Trecho III Decolagem seguida de cho III Decolagem seguida de decolagem DD decolagem DD As aeronaves devem no mínimo estar separadas por um período de tempo em segundos como indicado abaixo Aeronave de trás Aeronave de trás Aeronave da frente PP G G BB775577 MM P 90 120 120 B757 90 90 120 G 60 60 60 M 45 45 45 Tre Trecho IV Decolagem seguida de cho IV Decolagem seguida de pouso DP pouso DP A aeronave de trás que chega deve ficar a pelo menos 2 milhas náuticas de distância da pista de pouso e decolagem quando a da frente começar a decolar Esta aeronave também deve estar totalmente fora da pista de pouso e decolagem antes que a de trás possa tocar o solo Observação 1 milha náutica 185 km Fonte De Neufville R Odoni O R Airport systems planning design and management Nova York McGrawHill 2003 Análise da capacidade do transporte Capítulo 4 Capítulo 4 199 Além dos requisitos de separação longitudinal especificados normalmente há outros adicionais de separa ção para a aterrissagem ou decolagem de aeronaves em um par de pistas de pouso e decolagem paralelas bem como para aeronaves que operam em pistas em interseção convergentes ou divergentes Condições meteorológicas As condições meteorológicas podem ter um impacto significativo sobre a capacidade de uma pista de pouso e decolagem de um aeroporto Especificamente o teto de nuvens e a visibilidade são os dois parâmetros que de terminam a categoria meteorológica na qual o aeroporto opera em um determinado momento Para cada cate goria meteorológica dierentes procedimentos de aproximação separação e sequenciamento seriam usados pelo controle de tráego aéreo Isto significa que a capacidade do aeroporto é significativamente aetada pelas condições meteorológicas Além do teto e da visibilidade a chuva e o gelo normalmente impactam negativamente na capacidade das pistas de pouso e decolagem Isso ocorre porque a chuva e a ormação de gelo resultam requentemente em con dições de má visibilidade com menor aderência superficial diminuindo a capacidade de renagem Além disso as aeronaves precisariam ser descongeladas o que exige mais tempo antes da decolagem Em casos extremos nevascas e tempestades podem levar ao echamento temporário do aeroporto Direção e força do vento Desempenham um papel importante na definição da capacidade do lado aéreo de um aeroporto Conorme es pecificado pela Organização da Aviação Civil Internacional OACI uma pista de pouso e decolagem não pode ser utilizada se o componente do vento cruzado componente do vento superficial que é perpendicular ao eixo da pista de pouso e decolagem ultrapassar certo limite Assim sendo a direção e a orça do vento realmente determinam quais pistas de pouso e decolagem podem estar ativas em um determinado momento Portanto para aeroportos que enrentam ortes ventos vindos de dierentes direções pode haver uma grande variação no intervalo da capacidade disponível do sistema das pistas de pouso e decolagem Composição da frota de aeronaves O tipo de aeronave que utiliza uma pista de pouso e decolagem também pode ter um impacto significativo sobre a capacidade das pistas de pouso e decolagem Isso ocorre porque as exigências de separação do controle de tráego aéreo dependem do tipo de aeronave ou seja pesada grande ou pequena Na abela 428 podese ver acilmente que uma pista de pouso e decolagem que atende principalmente aeronaves de grande porte teria uma capacidade maior do que aquela em que há uma grande porcentagem de aeronaves pesadas seguida de pequenas Isto porque a distância de separação para este segundo caso é de aproximadamente 6 milhas náuticas uma milha náutica corresponde a 185 quilômetro que é significativamente maior que a distância de separa ção exigida para aeronaves de grande porte entre si ou seja 25 milhas náuticas Geralmente uma composição de rota de aeronaves homogênea é preerível a uma composição não homogênea do ponto de vista da capaci dade bem como do ponto de vista do controle de tráego aéreo Composição e sequência de movimentos Além do tipo de aeronave outro ator que impacta a capacidade das pistas de pouso e decolagem é a composição dos próprios movimentos das aeronaves isto é pousos versus decolagens De um modo geral a pista de pouso e decolagem pode controlar mais decolagens por hora do que pousos supondo que em ambas as situações a compo sição de aeronaves seja a mesma Os controladores de tráego aéreo normalmente preerem utilizar pistas separadas para pousos e para decolagens se esta disponibilidade existir Isto é comum em aeroportos com duas pistas de pou so e decolagem paralelas No entanto não é o ideal do ponto de vista da capacidade uma vez que elas podem estar subutilizadas quando os números de pousos e de decolagens não estiverem equilibrados Engenharia de infraestrutura de transportes 200 A sequência de movimentos em uma pista de pouso e decolagem também tem um impacto significativo sobre a capacidade da pista principalmente quando uma pista é utilizada tanto para pousos como para decola gens Enquanto as aeronaves são requentemente atendidas por ordem de chegada os controladores de tráego aéreo têm a flexibilidade de mudar essa sequência para otimizar as operações Tipo e localização da saída das pistas de pouso e decolagem O tempo de ocupação da pista de pouso e decolagem O é aquele entre o momento em que uma aeronave toca na pista e o momento em que ela a desocupa totalmente A localização da saída de pista desempenha um papel importante na determinação deste tempo de ocupação e portanto também impacta a capacidade da pista já que como oi mostrado na abela 428 para certas combinações de movimentos de aeronaves por exemplo PD a liberação para a decolagem só é concedida após a aterrissagem da aeronave anterior ter sido concluída e a pista liberada Condição e desempenho do sistema de controle de tráfego aéreo A qualidade do sistema de controle de tráego aéreo e o nível de habilidade dos seus controladores também desempenham um papel importante na determinação da capacidade das pistas de pouso e decolagem As sepa rações apertadas entre as aeronaves por exemplo só são possíveis se o sistema de controle de tráego aéreo or altamente preciso na exibição das inormações sobre as posições das aeronaves e se seus controladores orem altamente qualificados para espaçar as aeronaves com precisão Além disso se os controladores de tráego aéreo perceberem que um determinado piloto é inexperiente ou está tendo dificuldades para entender as instruções eles devem reduzir as operações para possibilitar margens adicionais de segurança que também impactariam a capacidade Considerações sobre os níveis de ruído Por último as considerações ambientais e em particular os níveis de ruído podem aetar a capacidade das pistas de pouso e decolagem Por exemplo se mais de uma pista pudesse ser utilizada em um determinado momento do ponto de vista meteorológico e de direção do vento as considerações sobre os níveis de ruído es tariam entre os outros atores a serem considerados na decisão final sobre qual pista seria utilizada e portanto atuariam como uma restrição adicional da capacidade do aeroporto Modelos para cálculo da capacidade das pistas de Modelos para cálculo da capacidade das pistas de pouso e decolagem de um aeroporto pouso e decolagem de um aeroporto Uma série de modelos matemáticos e de simulação oi desenvolvida ao longo dos anos para permitir a es timativa da capacidade das pistas de pouso e decolagem segundo um conjunto determinado de condições especificadas Nesta seção descrevemos um exemplo desses modelos Embora este seja um modelo simples a experiência tem mostrado que ele ornece aproximações razoavelmente precisas das capacidades observadas no mundo real O modelo descrito que oi srcinalmente proposto por Blumstein em 1959 é baseado em um diagrama de espaçotempo similar ao descrito no Capítulo 2 Ele pode ser utilizado para estimar a capacidade de uma pista de pouso e decolagem que deve ser utilizada apenas para as operações de pouso No entanto os mesmos princí pios podem ser aplicados às pistas de pouso e decolagem utilizadas para as decolagens e para aquelas utilizadas em operações mistas Considere a pista simples mostrada na Figura 419 As aeronaves descem em uma fila única ao longo da aproximação final até atingir a pista de pouso e decola gem como mostrado na Figura 419 normalmente o comprimento da duração de aproximação final r varia entre 5 e 8 milhas náuticas medida da cabeceira da pista Durante a descida as aeronaves mantêm os requisitos de separação longitudinal especificada pelo sistema de controle de tráego aéreo Além disso cada aeronave Análise da capacidade do transporte Capítulo 4 Capítulo 4 201 deve liberar a pista de pouso e decolagem de orma segura antes de a próxima aterrissagem ser permitida Essas duas regras determinam a capacidade máxima operacional de a pista de pouso e decolagem como mostrado abaixo Primeiro vamos definir os seguintes termos para um tipo de aeronavei r comprimento da trajetória de aproximação final v i velocidade da aeronave i durante a aproximação final que é assumido como constante em toda a aproximação oi tempo de ocupação da pista de pouso e decolagem que estabelece o tempo do momento em que uma aeronave toca o solo até aquele em que libera a pista Figura 419 Figura 419 Uma pista simples de pouso e decolagem utilizada apenas para pousos Agora vamos considerar uma aeronave do tipoi que está aterrissando seguida por outra j e vamos indicar a distância mínima de separação requerida entre elas por sij Vamos também indicar o intervalo mínimo de tempo entre as aeronaves ou o intervalo entre os pousos sucessivos das aeronavesi e j na pista por T ij O valor de T ij é determinado pelas seguintes equações T ij máx r sij r Oi quandov i v j 460 v j v i ou T ij máx sij oi quandov i v j 461 v j O raciocínio por trás dessas duas equações é explicado a seguir Para o caso em que a velocidade da aeronave da rente é maior em relação à da de trás Equação 460 o caso crítico isto é aquele em que as duas estejam mais próximas ocorre quando a aeronave da rente estiver na entrada da aproximação veja a Figura 4 19 a uma distância r da cabeceira da pista de pouso e decolagem Isto ocorre porque a distância entre as duas aeronaves continuaria a aumentar à medida que avançassem ao longo da aproximação final uma vez que a da rente está se movendo mais rápido que a aeronave de trás esta é a razão por trás da reerência a este caso como o caso de abertura Se neste momento as duas aeronaves estivessem separadas pela distância exigidasij então a j esta ria neste momento a uma distância r sij da cabeceira da pista Portanto a dierença entre os tempos quando Pista de pouso e decolagem Aproximação final Entrada S LT L T r Engenharia de infraestrutura de transportes 202 a aeronave da rentei e a de trás j tocassem o solo na pista de pouso e decolagem neste caso seria igual a r sij r v j v i No entanto o intervalo entre os pousos sucessivos também deve ser pelo menos igual ao tempo de ocupação oi o que explica a Equação 460 Para o caso da Equação 461 o caso de echamento em que a velocidade da aeronave da rentei é inerior à da de trás j o caso crítico em que as duas aeronaves estão mais próximas acontece quando a aeronavei tiver acabado de aterrissar Neste caso a aeronave j estaria a uma distânciasij do limite da pista de pouso e decolagem o que explica a Equação 461 Se indicarmos a probabilidade da ocorrência de uma aeronave do tipoi seguida por uma do tipo j por pij então o valor esperado de T ij pode ser expresso como ET ij pij T ij 462 em que ET ij valor esperado de T ij K número de classes de aeronaves distintas Com o valor esperado de T ij estabelecido a capacidade máxima operacional é determinada uma vez que é igual à recíproca do intervalo de tempo mínimo de separação entre as aeronavesT ij Exemplo 425 Exemplo 425 Determinação da capacidade de uma pista de pouso e decolagem Para fins de definição dos requisitos mínimos de separação longitudinal as aeronaves oram classificadas em quatro grupos 1 Pesadas P 2 Grandes G 3 Pequenas 1 M1 e 4 Pequenas 2 M2 Uma pista de pou so e decolagem em um determinado aeroporto é utilizada por longos períodos de tempo somente para pousos A pista atende a uma população de aeronaves com as características apresentadas na abela 429 Os requisitos de separação longitudinal estão apresentados na abela 430 Se o comprimento da trajetória da aproximação final r pode ser assumido como 5 milhas náuticas determine a capacidade operacional máxima para a pista de pouso e decolagem Solução Passo 1 Calcule o tempo mínimo de separação T ij entre cada par de tipos de aeronaves utilizando as Equações 460 e 461 Os resultados podem ser mais bem apresentados na orma de uma matriz 4 4 em que cada célula daria o tempo de separação entre os tipos de aeronave especificada pela linha e pela coluna da matriz que se cruzam nesta célula específica Assim por exemplo começamos por calcular o tempo mínimo de separação entre uma aeronave do tipo P seguida por outra do mesmo tipo Neste caso tanto a aeronave da rente como a de trás têm a mesma velocidade e portanto as Equações 460 e 461 dariam a mesma resposta Já que é mais simples utilizamos a Equação 461 A distância de separação para uma combinação PP como mostra a abela 430 é de 4 milhas náuticas Portanto os cálculos são como segue T 11 máx s11 o1 máx 4 360080 v 1 160 máx 90 80 90 s K i 1 j 1 K Análise da capacidade do transporte Capítulo 4 Capítulo 4 203 Tabela 429 Tabela 429 Características da população de aeronaves Tipo de aeronave Tipo de aeronave i i d da p a pop opululaaçã ção t o tot otalal VVeellooccididaade de v v i i mil milhas ná has náutic uticas ash ou nós h ou nós Te Tempo de ocupaç mpo de ocupação ão o o i i segundos segundos 1 P 20 160 80 2 G 30 140 60 M1 3 30 120 50 M2 4 20 100 40 Tabela 430 Tabela 430 Requisitos de separação longitudinal AAeerroonnaavve e dda a ffrreennttee AAeerroonnaavve e dde e ttrrááss P G M1 e M2 P 4 5 6 G 3 3 4 M1 ou M2 3 3 3 Indica que a separação se aplica quando a aeronave da frente está na cabeceira da pista de pouso e decolagem Tabela 431 Tabela 431 Matriz do tempo mínimo de separação T ij AAeerroonnaavve e dda a ffrreennttee AAeerroonnaavve e dde e ttrrááss P G M1 M2 P 90 147 180 216 G 68 77 120 144 M1 68 77 90 138 M2 68 77 90 108 Observe que a razão de s11 v 1 oi multiplicada por 3600 para convertêla de horas em segundos Esse valorT 11 é em seguida gravado na primeira célula na matriz 4 4 mostrada na abela 431 Em seguida passamos para o caso em que uma aeronave pesada é seguida por uma de grande porte P G Para esse caso a distância de separação exigida é de 5 milhas náuticas e a Equação 460 deve ser usada uma vez que a velocidade da aeronave da rente v 1 é maior que a da de trás v 2 Os cálculos continuam da se guinte orma T 12 máx r s12 r o1 máx 50 50 50 360080 v 2 v 1 140 160 máx 147 80 147 s Os cálculos em seguida continuam da mesma orma para preencher as outras células da matriz mostrada na abela 431 Ao azer os cálculos utilizamos a Equação 460 somente para calcular T 12 e T 34 Para os ele mentos da diagonal a Equação 461 oi utilizada uma vez que era mais simples A Equação 461 também oi utilizada para o cálculo de T 13 T 14 T 23 e T 24 uma vez que conorme a abela 431 os requisitos de separação para esses casos se aplicam quando a aeronave da rente está na cabeceira da pista de pouso e decolagem ou seja o caso da Equação 461 Passo 2 Calcule as probabilidades de dierentes combinações de tipo de aeronaveij Como a maioria dos controladores de tráego aéreo atende às aeronaves por ordem de chegada podese supor que a probabilidade de haver uma aeronave do tipoi como a da rente é simplesmente igual à porcentagem da aeronave do tipoi na composição do tráego e haver a probabilidade de uma aeronave de trás do tipo j é da mesma orma igual à porcentagem de aeronaves do tipo j na composição da rota de aeronaves Portanto a probabilidade de uma Engenharia de infraestrutura de transportes 204 aeronave do tipoi seguida por uma aeronave do tipo j é dada por pij pi p j Essa equação simples pode ser utilizada para desenvolver outra matriz 4 4 que ornece a probabilidade de haver cada combinação de par de aeronaves A matriz desenvolvida é mostrada na abela 432 Tabela 432 Tabela 432 Matriz das probabilidades dos pares de aeronaves AAeerroonnaavve e dda a ffrreennttee AAeerroonnaavve e dde e ttrrááss P G M1 M2 P 004 006 006 004 G 006 009 009 006 M1 006 009 009 006 M2 004 006 006 004 Finalmente o valor esperadoE T ij pode ser calculado encontrandose o produto da soma dos elemen tos correspondentes das duas matrizes mostradas nas abelas 431 e 432 Isto resulta em um valor de E T ij 10667 s A capacidade máxima operacional pode em seguida ser calculada da seguinte orma 360010667 3372 ou aproximadamente 34 aeronavesh Resumo Resumo Neste capítulo os conceitos básicos das análises de capacidade e de nível de serviço oram apresentados Os procedimentos para a realização de tais análises para várias inraestruturas de transporte oram revisados Isto incluiu os procedimentos de análise de capacidade de 1 rodovias 2 transporte público 3 ciclovias 4 in raestruturas para pedestres e 5 pistas de pouso e decolagem de aeroportos Vários exemplos oram orneci dos para auxiliar na compreensão de como esses procedimentos podem ser aplicados A análise da capacidade representa um passo crucial em quase todos os exercícios de análise planejamento e projeto de transporte Os próximos capítulos abordarão com mais detalhes o planejamento e o projeto de inraestrutura de transporte Problemas Problemas 41 41 Explique as implicações do uso da palavra razoavelmente na definição de capacidade noHighway Capacity Manual HCM 42 42 Liste os indicadores de desempenho utilizados para definir o nível de serviço para os seguintes tipos de in raestruturas e modalidades de transporte 1 trecho de uma via expressa 2 interseções semaorizadas 3 transporte público 4 ciclovias 5 calçadas e 6 pistas de pouso e decolagem de aeroportos 43 43 Explique a dierença entre a capacidade de uma inraestrutura e sua taxa de fluxo de serviço Quando a capacidade é igual à taxa de fluxo de serviço 44 44 Dê exemplos de inraestruturas de fluxoininterrupto e interrompido Análise da capacidade do transporte Capítulo 4 Capítulo 4 205 45 45 Distinga entre os parâmetrosmacro e microscópico de correntes de tráego Liste os três parâmetrosma croscópicos mais importantes e os doismicroscópicos mais importantes Como os parâmetrosmacroscópi cos de fluxo de tráego se relacionam aosmicroscópicos 46 46 Os dados obtidos de uma otografia aérea mostram 12 veículos em um trecho da estrada de 275 m de com primento Para esse mesmo trecho um observador conta um total de sete veículos durante um intervalo de 15 segundos Determine a a densidade na estrada b o fluxo e c a velocidade média no espaço 47 47 Uma determinada corrente de tráego tem um intervalo de tempo médio entre veículos de 27 segundos e um espaçamento médio de 52 m Determine a velocidade média no espaço para a corrente de tráego 48 48 A relação entre a velocidade média no espaçou e a densidade k em uma determinada inraestrutura de transporte pode ser descrita como u 100 085k Determine a velocidade de fluxo livre e a densidade de congestionamento da inraestrutura 49 49 Para o Problema 48 desenvolva uma relação entre o fluxoq e a densidade k Determine também o fluxo ou a capacidade máxima da inraestrutura 410 410 Um trecho da via expressa tem uma relação de velocidadefluxo da ormaq au2 bu O trecho tem um valor de fluxo máximo ou capacidade igual a 2000 veículosh o que ocorre quando a velocidade média no espaço do tráego é de 52 kmh Determine 1 a velocidade de fluxo livre 2 a densidade de conges tionamento e 3 a velocidade quando o fluxo é igual a 900 veículosh 411 411 Uma rodovia comporta um volume médio de 1600 veículosh O echamento de algumas aixas da estra da resulta na redução de sua capacidade normal para somente 1200 veículosh dentro da zona de obras As observações indicam que o fluxo de tráego ao longo da rodovia pode ser descrito por um modelo de Greenshields que tem uma velocidade de fluxo livre de 80 kmh e uma densidade de congestionamento de 100 veículoskm Determine o percentual de redução da velocidade média no espaço na vizinhança da zona de obras 412 412 A tabela a seguir apresenta uma contagem de veículos durante 5 minutos que oi registrada para uma de terminada inraestrutura de transporte durante os horários de pico da manhã PPeerrííooddoo CCoonnttaaggeemm 8h00 8h05 212 8h05 8h10 208 8h10 8h15 223 8h15 8h20 232 8h20 8h25 241 8h25 8h30 220 8h30 8h35 205 8h35 8h40 201 8h40 8h45 185 8h45 8h50 230 8h50 8h55 197 8h55 9h00 185 Engenharia de infraestrutura de transportes 206 Determine a A taxa de fluxo máxima que considera o intervalo de pico de 5 minutos dentro da hora b A taxa de fluxo máxima que considera o intervalo de pico de 15 minutos e c O ator de pico horário FPH com base na contagem de pico de 15 minutos 413 413 Com relação às interseções semaorizadas defina resumidamente os seguintes termos 1 duração do ciclo do semaóro 2 ase do semaóro 3 intervalo do semaóro e 4 deasagem do semaóro 414 414 Determine a capacidade de uma aproximação de duas aixas até uma interseção semaorizada que indica 45 segundos de verde de um ciclo total de 100 segundos Estudos mostram que o intervalo de saturação na interseção é igual a 21 segundos Assuma que o tempo perdido no início do verde seja igual a 2 segundos o tempo perdido no seu final seja igual a 12 segundo e a duração do intervalo do amarelo seja igual a 35 segundos 415 415 Determine a soma máxima de volumes críticos que uma interseção semaorizada com quatro ases e um ciclo de 120 segundos pode acomodar Assuma que o tempo perdido por ase seja igual a 35 segundos e o intervalo de saturação seja igual a 19 segundo 416 416 Determine a duração mínima do ciclo para a interseção mostrada abaixo Ela oi projetada para ter as três ases a seguir Fase A para movimentos de conversão à esquerda das aproximações de leste e oeste Fase B para movimentos em passagem reta e conversões à direita das aproximações de leste e oeste e Fase C que atende a todos os movimentos das aproximações de norte e sul Norte 500 veículosh 500 veículosh 150 veículosh 200 veículosh 220 veículosh 170 veículosh 4 5 0 v e í c u l o s h 1 2 0 v e í c u l o s h 1 8 0 v e í c u l o s h 4 0 0 v e í c u l o s h 1 2 0 v e í c u l o s h 2 5 0 v e í c u l o s h Análise da capacidade do transporte Capítulo 4 Capítulo 4 207 Assuma que cada aproximação da interseção tenha três aixas uma para os veículos que arão conversão à esquerda uma para os veículos que seguirão em passagem direta e outra para os que arão conversão à direita O intervalo de saturação é igual a 210 segundos 417 417 Para o Problema 416 calcule a duração desejável do ciclo se or esperado que a razão entre o volume e a capacidade não ultrapasse 085 Assuma um FPH de 092 418 418 Determine o nível de serviço para a aproximação de uma interseção que recebe 55 segundos de verde de um ciclo total de 120 segundos A aproximação comporta um volume contínuo de 720 veículosh e tem uma taxa de fluxo de saturação de 1850 veículosh 419 419 A interseção mostrada abaixo tem duas ases e um ciclo de 70 segundos Dados os volumes críticos apre sentados determine o número de aixas necessário para cada movimento crítico Suponha que o intervalo de saturação seja de 21 segundos e o tempo perdido por ase seja igual a 4 segundos 420 420 A interseção mostrada abaixo tem três ases como segue A Fase A atende lesteoeste somente para conversões à esquerda E A Fase B atende ao tráfego em passagem direta lesteoeste e às conversões à direita D e A Fase C atende nortesul aos movimentos à esquerda em passagem direta e à direita EPD Os fluxos horários na interseção são mostrados abaixo LLeessttee OOeessttee NNoorrttee SSuull E EPD D E EPD D E EPD D E EPD D 300 900 200 250 1000 150 90 340 50 70 310 60 Suponha que 1 O tempo perdido por ase seja igual a 35 sase 2 As taxas de fluxo de saturação sejam como segue sPD CD 1800 veículoshaixa sPD 1900 veículoshaixa sCE 1700 veículoshaixa Determine a duração do ciclo ótimoC o utilizando o modelo de Webster bem como o tempo em verde eetivo para a ase A 1350 veículosh 1 1 0 0 v e í c u l o s h Engenharia de infraestrutura de transportes 208 421 421 A interseção mostrada a seguir tem o seguinte esquema de ases Fase A para os movimentos de conversão à esquerda nos sentidos leste e oeste Fase B para os movimentos em passagem direta e de conversão à direita nos sentidos leste e oeste Fase C para os movimentos de conversão à esquerda em passagem direta e conversão à direita nos sentidos norte e sul Os fluxos horários equivalentes na interseção são mostrados abaixo LLeessttee OOeessttee NNoorrttee SSuull E EPD D E EPD D E EPD D E EPD D 280 850 80 320 700 120 50 280 40 35 360 10 Utilizando o modelo de Webster determine a duração do ciclo ótimo para a interseção Suponha que os tempos perdidos sejam iguais a 35 sase um intervalo de amarelo igual a 3 segundos e uma taxa de fluxo de saturação de 1800 cphaixa para todos os tipos de aixa 422 422 Discuta a dierença entre capacidade em termos de passageiros e capacidade veicular 423 423 Identifique os locais para os quais é definida a capacidade do transporte público 424 424 Discuta resumidamente os três atores que aetam a capacidade das áreas de embarquedesembarque Norte Análise da capacidade do transporte Capítulo 4 Capítulo 4 209 425 425 Quais são alguns dos atores que aetam o tempo de parada de veículos de transporte público nos pontos de parada 426 426 No contexto das áreas de embarquedesembarque de ônibus qual é o tempo de liberação para as localiza das na via e ora da via 427 427 Considerase que um sistema de transporte público pode consistir de três elementos básicos 1 pontos de parada 2 trechos de linha e 3 sistemas Resumidamente explique como a qualidade dos indicadores de serviço varia dependendo de qual elemento está sendo avaliado 428 428 Uma linha de ônibus que utiliza um veículo com 42 lugares tem um total de oito pontos de parada Os tempos de abertura e echamento das portas podem ser assumidos como 5 segundos odos os passageiros devem obrigatoriamente embarcar no ônibus pela porta da rente e desembarcar pela de trás O número de passageiros que utilizam a linha é ornecido abaixo NNúúmmeerro o ddo o ppoonntto o dde e ppaarraaddaa 11 22 33 44 55 66 77 88 Desembarque de passageiros 0 10 14 25 10 15 5 40 Embarque de passageiros 35 12 18 20 14 20 15 30 Estudos têm mostrado que o tempo de embarque é de 3 segundos por passageiro quando não há pessoas em pé e que a presença destes aumenta o tempo de embarque para 35 segundos por passageiro O tempo de desembarque é estimado em 2 segundos por passageiro Determine o tempo de parada crítico no ponto de ônibus 429 429 Uma linha de ônibus que utiliza veículos com 35 lugares tem um total de sete pontos de parada Os tempos de abertura e echamento das portas podem ser assumidos como 4 segundos O ônibus só tem uma porta que é utilizada tanto para embarque como para desembarque O tempo de embarque pode ser assumido como 3 segundos por passageiro enquanto o tempo de desembarque é igual a 2 segundos A presença de passageiros em pé aumenta tanto o tempo de embarque como o de desembarque em 05 segundos Deter mine o tempo de parada crítico no ponto se o número de passageiros que utilizam transporte público or como apresentado a seguir NNúúmmeerro o ddo o ppoonntto o dde e ppaarraaddaa 11 22 33 44 55 66 77 Desembarque de passageiros 0 20 5 12 20 8 23 Embarque de passageiros 28 14 21 24 17 14 9 430 430 Para o ponto de parada crítico do Problema 428 determine a capacidade da área de embarquedesembar que sendo que O ponto de ônibus é fora da via O semáforo onde o ponto de ônibus está localizado tem um ciclo de 100 segundos e a aproximação do ônibus obtém 55 segundos de verde e A probabilidade de se formar uma la atrás do ônibus é limitada a não mais de 5 431 431 Uma linha de transporte público com que veículos operam em tráego misto tem um total de dez pontos de parada de ônibus Com base em observações do número de passageiros que utilizam transporte públi co oi determinado que o ponto de ônibus 7 é o ponto de parada crítico Este é um ponto na via localizado no final da quadra após uma interseção semaorizada As seguintes inormações são ornecidas Engenharia de infraestrutura de transportes 210 Tempo de parada no ponto de ônibus 7 35 segundos Volume da faixa adjacente à calçada 600 cph Capacidade da faixa à direita da faixa adjacente 800 cph O semafóro tem um ciclo de 80 segundos e a aproximação do ônibus obtém 50 segundos de verde O ponto de ônibus 7 tem duas áreas de embarquedesembarque Determine a capacidade da aixa de ônibus considerando que é desejável limitar a probabilidade de orma ção de uma fila atrás do ônibus para menos de 10 432 432 Reaça o Problema 431 para um ponto de parada no início da quadra após a interseção 433 433 Para o Problema 431 em uma tentativa de aumentar a capacidade da aixa de ônibus a agência gestora de transporte público está considerando a implementação de operações com paradas alternadas As obser vações mostram que a aixa adjacente possui um volume igual a 750 cph e tem uma capacidade de 1200 cph Considerando que os veículos de transporte público chegam de orma aleatória no ponto de ônibus determine o aumento de capacidade da aixa de ônibus 434 434 Para o Problema 433 determine a capacidade em termos de pessoas na linha de transporte público considerando que todos os ônibus têm uma capacidade de 43 passageiros A política da agência gestora de transporte público permite até 50 de passageiros em pé em todos os ônibus com exceção de cinco expressos nessa rota nos quais não são permitidos passageiros em pé Considere um FPH igual a 075 435 435 Um veículo leve sobre trilhos tem dois tipos de aixa de domínio O primeiro é uma linha érrea singela que tem 065 km de comprimento com dois pontos de parada intermediários O segundo encontrase no meio de uma via arterial com uma velocidade de 65 kmh A razão de tempo de verde pela duração do ciclo na interseção crítica ao longo da via arterial é de 045 e a duração máxima do ciclo dos semaóros é de 100 segundos O tempo de parada pode ser assumido como 30 segundos para todas as estações O trem tem 27 m de comprimento e uma aceleração de serviço inicial de 1 ms2 As quadras da cidade têm 135 m de comprimento Determine as capacidades veicular e em termos de pessoas do sistema de veículo leve sobre trilhos 436 436 Determine a capacidade em termos de pessoas de um sistema de veículo leve sobre trilhos que opera no meio de uma via arterial com uma velocidade de 55 kmh O sistema utiliza trens de 35 m de com primento com uma aceleração de serviço inicial de 1 ms2 A razão de tempo de verde pela duração do ciclo do semáoro no ponto crítico é de 055 de um ciclo máximo de 110 segundos As quadras da cidade são de apenas 60 m de comprimento Assuma que o tempo de parada nas estações seja igual a 35 segundos 437 437 Uma linha de transporte público sobre trilhos com um sistema de sinalização de cabine utiliza trens que têm uma velocidade máxima de 105 kmh O maior trem que utiliza a linha tem aproximadamente 180 m e a distância da parte dianteira de um trem parado até o bloco de saída da estação é de 11 m Assumindo que não haja restrições que limitem as velocidades de aproximação a níveis ineriores aos ideais determine as capacidades veicular e em termos de pessoas da linha 438 438 Reaça o Problema 437 para um sistema de sinalização por blocos móveis Análise da capacidade do transporte Capítulo 4 Capítulo 4 211 439 439 Um trecho de calçada de 3 m de largura com vitrines de loja em um lado tem um fluxo de pico de 15 minutos de 1100 p15 minutos A largura eetiva da calçada após a dedução da ocupada pelas vitrines é de 8 pés Determine o NS durante o pico de 15 minutos para as condições médias bem como para as condições em pelotões 440 440 Uma calçada de 27 m de largura tem um fluxo de pico de 15 minutos de 1400 p15 minutos Determine o NS durante o pico de 15 minutos para as condições médias 441 441 Uma inraestrutura compartilhada de dois sentidos entre pedestres e bicicletas tem largura de 3 m e fluxo de pico de pedestres de 200 p15 minutos A taxa de fluxo de bicicletas é de 120h na mesma direção que os pedestres e de 170 bicicletash na direção contrária A velocidade média dos pedestres é de 12 ms e a de bicicleta é de 18 ms Determine o NS para os pedestres 442 442 Para o Problema 441 como mudaria o NS para os pedestres se a inraestrutura osse convertida em uma inraestrutura voltada exclusivamente para pedestres com uma largura eetiva de 18 m 443 443 Uma inraestrutura compartilhada de dois sentidos entre pedestres e bicicletas tem largura de 24 m e fluxo de pico de pedestres de 140 p15 minutos A taxa de fluxo de bicicletas é de 160 bicicletash na mesma direção que os pedestres e de 130 bicicletash na direção contrária Considerando uma velo cidade média do pedestre de 12 ms e uma velocidade da bicicleta de 45 ms determine o NS para os pedestres 444 444 Determine o NS para os pedestres em uma interseção com duas ases e um ciclo de 120 segundos A ase que atende ao movimento de veículos da via principal fica 70 segundos no verde e a ase que atende ao movimento da via secundária fica 40 segundos 445 445 Determine o NS de uma calçada para pedestres em uma via urbana com quatro interseções semaorizadas A calçada é dividida em quatro trechos com os seguintes comprimentos 730 850 425 e 495 m odos os semaóros têm um ciclo de 80 segundos e a duração da ase verde para pedestres é igual a 35 segundos Assuma que a velocidade dos pedestres seja de 12 ms 446 446 Determine o NS de uma aixa exclusiva para pedestres no sentido lesteoeste que possui um volume de 2000 bicicletash durante o período de pico Observações da ciclovia indicam que 70 das bicicletas cir culam na direção leste durante o período de pico A via tem 3 m de largura e podese portanto assumir que tenha três aixas eetivas 447 447 Determine o NS de uma aixa exclusiva para bicicletas no sentido nortesul que possui um volume de 250 bicicletash com aproximadamente 65 delas circulando na direção sul A via é de 24 m de largura e podese portanto assumir que tenha duas aixas eetivas 448 448 Uma inraestrutura compartilhada entre bicicletas e pedestres com 24 m de largura opera no sentido lesteoeste A taxa de fluxo de pico para bicicletas é de 150 bicicletash com uma distribuição direcional na direção lesteoeste de 6535 A inraestrutura também comporta uma taxa de fluxo de pico de pedes tres de 80 ph com uma distribuição direcional de 5545 nas direções lesteoeste Determine o NS para as bicicletas na inraestrutura tanto para as direções leste como oeste Engenharia de infraestrutura de transportes 212 449 449 Uma inraestrutura compartilhada entre bicicletas e pedestres opera no sentido nortesul A inraestrutura tem 3 m de largura e possui uma taxa de fluxo de pico de bicicletas de 200 bicicletash com uma distri buição direcional de 6040 na direção nortesul Para pedestres a taxa de fluxo de pico é de 100 ph com uma distribuição de 4555 na direção nortesul Determine o NS para as bicicletas na inraestrutura tanto para as direções norte como sul 450 450 Determine o NS para uma cicloaixa de 12 m de largura em uma interseção semaorizada com um ciclo de 100 segundos A cicloaixa fica 45 segundos no verde e comporta uma taxa de fluxo de pico de 180 bicicletash 451 451 Determine o NS para uma cicloaixa de 42 km de comprimento com quatro interseções semaorizadas e cin co trechos com uma taxa de fluxo de pico de 350 bicicletash odas as interseções têm um ciclo de 80 segun dos As razões entre o tempo de verde e a duração do ciclo para a direção da cicloaixa nas quatro interseções são de 047 038 050 e 035 e os comprimentos dos cinco trechos são de 065 070 095 11 e 080 km 452 452 Determine o NS para uma cicloaixa de 3 km de comprimento com três interseções semaorizadas e quatro trechos com uma taxa de fluxo de pico de 400 bicicletash Os quatro trechos têm um comprimento de 1 07 05 e 08 km As três interseções têm um ciclo comum de 90 segundos e a direção da cicloaixa nas três interseções recebe os seguintes tempos no verde 40 35 e 50 segundos 453 453 Discuta as dierenças entre os seguintes indicadores de capacidade das pistas de pouso e decolagem de um aeroporto 1 capacidade máxima operacional 2 capacidade horária prática 3 capacidade sustentada e 4 capacidade declarada 454 454 Discuta resumidamente os dierentes atores que aetam a capacidade de uma pista de pouso e decolagem de aeroporto 455 455 Uma pista de pouso e decolagem de aeroporto utilizada somente para pousos atende a uma população de aeronaves com as seguintes características Se o comprimento da trajetória final de aproximação r or de 45 milhas náuticas determine a capacidade máxima operacional da pista de pouso e decolagem Características da população de aeronaves Tipo de aeronave Tipo de aeronave i i dda a ppooppuullaaççãão o ttoottaall Velocidade Velocidade v v i i milhas milhas náuticash náuticash Tempo de ocupação Tempo de ocupação o o i i s s P 1 Pesada 25 170 90 2 G Grande 40 150 65 3 M Pequena 35 110 45 Requisitos de separação longitudinal AAeerroonnaavve e dda a ffrreennttee AAeerroonnaavve e dde e ttrrááss P G M P 4 6 7 G 35 45 5 M 33 3 Análise da capacidade do transporte Capítulo 4 Capítulo 4 213 456 456 Uma pista de pouso e decolagem de aeroporto utilizada apenas para pousos atende a uma população de aeronaves com as seguintes características Se o comprimento da trajetória final de aproximação r or de 6 milhas náuticas determine a capacidade máxima operacional da pista Características da população de aeronaves Tipo de aeronave Tipo de aeronave i i dda a ppooppuullaaççãão o ttoottaall Velocidade Velocidade v v i i milhas milhas náuticash náuticash Tempo de ocupação Tempo de ocupação o o i i s s P 1 Pesada 15 170 90 2 G Grande 30 150 65 3 M1 Pequena 1 35 110 55 4 M2 Pequena 2 20 90 45 Requisitos de separação longitudinal AAeerroonnaavve e dda a ffrreennttee AAeerroonnaavve e dde e ttrrááss P G M1 M2 P 4 6 65 7 G 35 45 5 55 M1 35 35 35 35 M2 3 3 3 3 Referências Referências AMERICAN ASSOCIAION OF SAE HIGHWAY AND RANSPORAION OFFICIALSGuide for development of bicycle facilities Washington DC 1999 BLUMSEIN A Te landing capacity o a runwayOperations Research 7 p 752763 1959 BOMA H Method to determine levels o service or bicycle paths and pedestrianbicycle paths Transporta tion Research Record 1502 RB Washington DC National Research Council p 3844 1995 DE NEUFVILLE R ODONI A R Airport systems planning design and management Nova York McGraw Hill 2003 GARBER N J HOEL L A Traffic and highway engineering3 ed Pacific Grove CA BrooksCole 2002 GREENSHIELDS B D A study in highway capacityHighway Research Board Proceedings vol 14 1935 LEVINSON H S S JACQUES K R Bus capacity revisited Transportation Research Record 1618 RB Washington DC National Research Council p 189199 1998 ROESS R P PRASSAS E S MCSHANE W RTraffic engineering3 ed Upper Saddle River NJ Pearson Education 2004 RANSPORAION RESEARCH BOARD Transit capacity and level of service manual CRP Report 100 2 ed Washington DC National Research Council 2003 Highway capacity manualSpecial Report 209 4 ed Washington DC National Research Council 2000 WEBSER F raffic signal settingsRoad Research Paper 39Londres Road Research Laboratory Her Majestys Stationery Office 1958 215 CAPÍTULO CAPÍTULO Planejamento e Planejamento e avaliação do transporte avaliação do transporte Este capítulo discute o processo que os planejadores de transporte utilizam para melhorar a infraestrutura de transporte de um Estado região ou cidade O planejamento e a programação de transporte envolvem a previsão o orçamento e o cronograma das aquisições e instalações dos componentes da infraestrutura como veículos redes terminais e sistemas de controle O papel do processo de planejamento de transportes é pre ver a demanda de transporte e avaliar os sistemas as tecnologias e os serviços alternativos Cada modalidade de transporte tem características próprias e únicas a respeito de como esses componentes interagem e as sim o processo de planejamento refletirá a modalidade considerada e suas capacidades únicas para atender necessidades futuras Uma vez que planejar é uma questão de visão de futuro um elemento fundamental do processo de plane jamento é a previsão da demanda de viagens O conhecimento do número de passageiros ou de veículos que devem utilizar um aeroporto terminal ferroviário estacionamento hidrovia ou rodovia ajuda a determinar o tipo e o tamanho da infraestrutura que serão necessários Na maioria dos casos existem várias opções para atender à demanda de viagens algumas mais caras que outras Assim a escolha de uma opção entre a lista das alternativas potenciais é outra tarefa necessária do pla nejamento Quando o plano de infraestrutura de transporte tiver sido concluído as questões principais devem ser respondidas quanto custará o plano de onde virá o dinheiro e em que prioridade os projetos individuais devem ser orçados As legislações municipal estadual e federal também regem o planejamento da infraestrutura de transporte Em âmbito municipal as portarias sobre zoneamento especificam o tipo de desenvolvimento permitido e os padrões para as vias residenciais Em âmbito estadual há leis que estabelecem como os fundos de transporte são alocados e sugerem critérios de projeto para pontes ciclovias e vias para pedestres cruzamentos ferroviá rios e aeroportos Em âmbito federal o financiamento para o transporte é principalmente por modalidade Existem leis que exigem a participação dos cidadãos no processo de planejamento especificam os requisitos ambientais em relação à poluição atmosférica e da água regulam a oferta de transporte público para pessoas com deficiência e influenciam o desenvolvimento do uso do solo por meio de controles de acesso Há tanto elementos comuns como diferenças únicas para cada tecnologia de transporte incluindo históricos físico operacional de propriedade e legislação As características únicas de cada modalidade devem ser conhecidas 55 Engenharia de infraestrutura de transportes 216 e compreendidas caso devam ser incorporadas no processo de planejamento As principais características que são importantes para o processo de planejamento da infraestrutura de transporte rodoviário ferroviário e aéreo estão descritas na próxima seção Contexto para o Contexto para o planejamento planejamento de transporte multimodal de transporte multimodal As malhas de transporte rodoviário transporte rodoviário são compostas por vias urbanas e rodovias arteriais estabelecidas pelo poder público Os veículos são automotores e estão sob a posse e controle de um motorista que toma decisões voluntárias com base na experiência anterior nas informações atuais e nas sinalizações visuais localizadas ao longo das margens das rodovias e nas interseções Os terminais oferecem espaços para estacionamento que podem estar localizados em uma garagem de vários andares em uma via em uma residência ou em um local de trabalho O sistema rodoviário interestadual foi um empreendimento arrojado e de longo alcance e um exemplo úni co de plano de infraestrutura de transporte de nível nacional Esse sistema nos Estados Unidos de aproxima damente 75000 km de rodovias de acesso restrito foi pago principalmente por um imposto sobre combustível e 90 foram financiados pelo governo federal e 10 pelo governo estadual ou menos se houvesse quantidades significativas de terrenos de propriedade do governo federal Foram adotados padrões uniformes para as características geométricas tais como largura das faixas acos tamentos e canteiros bem como os semáforos e sinais A pesquisa o planejamento e a construção se tornaram um esforço conjunto entre os governos estadual e federal Posteriormente foi estabelecida a legislação que exigia um processo de planejamento contínuo abrangente e cooperativo No entanto na opinião de alguns crí ticos o planejamento do sistema interestadual não reconheceu ou considerou o impacto que esta ampla malha rodoviária teria sobre outras modalidades como o transporte público Além disso foi dada pouca atenção aos efeitos sobre o uso do solo e ao meio ambiente As ferrovias ferrovias são malhas ferroviárias que operam em uma via fixa com espaçamento que corresponde à dis tância entre as rodas do trem O controle é na direção da via fixa podendo ser por comando visual ou eletrôni co Os terminais fornecem serviços de cargadescarga de mercadorias embarquedesembarque de passageiros e outros serviços aos clientes Um terminal pode ser tão simples como uma plataforma aberta ou tão complexo como um pátio de manobras ou uma estação multiuso Nos Estados Unidos o transporte ferroviário de pro priedade privada presta serviço de frete enquanto o de passageiros é operado e subsidiado pelo governo por meio da empresa Amtrak O transporte em veículos leves sobre trilhos ou bondes e sobre trilhos rápido são os sistemas de transporte ferroviário de passageiros nas cidades Nos últimos anos o Congresso tem tentado influenciar o planejamento do transporte regional controlando as estruturas de linhas e tarifária para assim assegurar a concorrência entre as modalidades A regulação dos transportes teve início no século XIX quando as ferrovias tinham um monopólio virtual sobre o transporte interestadual de cargas e de passageiros Os proprietários das ferrovias exploravam a situação e frequentemente alteravam as tarifas de frete e os serviços a seu favor Por exemplo os agricultores que dependiam das ferrovias para transportar suas colheitas para o mercado em tempo hábil eram fiéis a elas e foram vítimas dessa injustiça Eles protestaram junto aos deputados estaduais e ao governo federal em busca de alívio para esse peso mono polístico A Interstate Commerce Commission ICC foi criada em 1887 para regular as ferrovias Como surgiram novas modalidades a autoridade da ICC foi expandida para regular os transportes rodoviá rio e hidroviário e o Civil Aviation Board CAB foi criado para regular o aéreo O objetivo da regulação era preservar as vantagens inerentes de cada modalidade e promover um serviço seguro econômico e eficiente A Planejamento e avaliação do transporte Capítulo 5 Capítulo 5 217 intenção do Congresso no uso dos poderes reguladores para controlar o mercado de transportes era desenvolver coordenar e preservar o sistema de transporte nacional O resultado não foi como desejado porque as agências reguladoras não foram capazes de implementar as diretrizes políticas tidas como vagas e muitas vezes contra ditórias que em muitos casos exigiram a interpretação e o julgamento dos tribunais Nas últimas décadas do século XX ocorreu uma reforma regulatória e as transportadoras tiveram a opor tunidade de desenvolver formas novas e inovadoras de prestação de serviços que utilizariam os melhores atributos de cada modalidade O resultado levou a esforços positivos na direção de um sistema multimodal de transporte integrado As alterações no ambiente regulatório criaram uma situação dinâmica que tem impactado o plane jamento do transporte tanto no setor privado como no público O transporte aéreo transporte aéreo não está confinado a uma malha fixa e quando os aviões estão se movendo no céu podem viajar em qualquer direção desejada Os sistemas de controle disponibilizados pelo governo são essen ciais para garantir a segurança Os pilotos normalmente são obrigados a apresentar um plano de voo antes da decolagem A infraestrutura e as pistas de pouso e decolagem de um terminal aéreo podem ser de propriedade e operadas pelo setor público ou privado Os aeroportos são planejados e projetados para o atendimento a aeronaves específicas visando uma infraestrutura adequada para pousos decolagens e estacionamento além de prestar serviços de emissão de bilhetes segurança concessões e movimentação de áreas de manipulação de bagagens para os passageiros O planejamento de aeroportos em nível nacional é de responsabilidade da Federal Aviation Administra tion FAA que preparou um plano denominado National Plan of Integrated Airport Systems NPIAS Pla no Nacional de Sistemas Aeroportuários Integrados Esse plano é na verdade uma compilação de dados fornecidos por cada Estado com relação às suas propostas de melhorias dos aeroportos que deverão ocorrer dentro de um período de dez anos O plano fornece os dados de quatro categorias de aeroportos serviço comercial primário aviação geral e de apoio As categorias baseiamse no tipo de serviço prestado e nos volumes anuais de chegadas e partidas de aeronaves Os elementos do NPIAS incluem o nível de atividade aeroportuária esperada para os períodos de planejamento para os próximos cinco e dez anos e o custo esti mado das necessidades dos aeroportos tais como terminais pistas de pouso e decolagem iluminação e área para desenvolvimento O NPIAS é mais uma lista de desejos do que um plano pois as informações forne cidas não se baseiam em um processo de planejamento que possui metas objetivos alternativas e planos de ação A lista contém apenas os itens em que há interesse federal potencial e para os quais haja disponibilidade de financiamento A criação do Department of Transportation DOT Departamento de Transportes dos Estados Unidos em 1967 concentrou as atividades das políticas de transporte em nível nacional em uma agência com per fil ministerial A maioria dos Estados seguiu o exemplo do governo federal criando um Departamento de Transportes Embora sejam semelhantes ao federal as rodovias representam o principal foco de atividade dos departamentos estaduais A organização do departamento federal é ao longo das linhas modais aérea marítima ferroviária rodoviária e de transporte de massa o que aguça a distinção modal em detrimento de suas interações Após o 11 de setembro algumas funções do DOT federal como a guarda costeira e a Trans portation Security Administration Administração de Segurança nos Transportes foram transferidas para o recémcriado Department of Homeland Security Departamento de Segurança Interna Uma tentativa de estabelecer um objetivo nacional para o transporte ocorreu durante a administração Bush de 19881992 com a publicação do relatório intitulado A statement of national transportation policy strategies for action Uma declaração da política nacional de transportes estratégias de ação Seu texto identificou seis áreas para políticas de ação voltadas para o sistema de transporte do país 1 manter e ampliar o sistema 2 promover uma sólida base financeira 3 manter a indústria forte e competitiva 4 garantir a segurança pública e a nacional 5 proteger o meio ambiente e a qualidade de vida e 6 desen volver a tecnologia de trans porte e a competência Objetivos semelhantes já foram adotados pelas administrações seguintes Engenharia de infraestrutura de transportes 218 Fatores na escolha de uma modalidade de Fatores na escolha de uma modalidade de transporte de cargas ou transporte de cargas ou de passageiros de passageiros As viagens de cargas ou de passageiros normalmente contam com mais de uma modalidade de transporte para chegar até o destino final As modalidades se completam em termos de seus atributos funcionais Uma viagem pode consistir em três elementoscoleta entrega e distribuição A coleta referese ao início da viagem que co meça do ponto de srcem até o terminal de outra modalidade mais próximo no itinerárioEntrega é a parte da viagem realizada entre dois terminais desta modalidade Distribuição envolve a viagem entre o último terminal e o destino final As modalidades de coleta e distribuição operam em baixa velocidade e capacidade e podem fazer muitas paradas ou viajar em tráfego misto Os veículos incluem táxis vans e linhas de ônibus executivos esteiras rolan tes e veículos de coleta ou de entrega As modalidades de entrega são normalmente superiores em velocidade e capacidade exceto em vias expressas congestionadas porque os veículos circulam em vias exclusivas e são projetados para transportar um grande número de pessoas ou grandes quantidades de carga Os veículos in cluem aviões a jato cavalos mecânicos e semirreboques carretas e composições ferroviárias Uma transferência é necessária entre os elementos de viagem de coleta entrega e distribuição normalmente em um terminal Por exemplo uma viagem de negócios em todo o país pode envolver vários elementos táxi de casa para o aeroporto voo de longa distância em um avião a jato e carro alugado para um endereço comercial O transporte de uma carga pode exigir um caminhão para pegar as caixas em uma cidade a transferência dos volumes para uma ferrovia a fim de serem transportados a um terminal de outra cidade e a entrega desses vo lumes por caminhão ao destino final Cada modalidade tem atributos inerentes que são refletidos em variáveis de serviço como custo tempo de viagem comodidade e flexibilidade Para planejar a modalidade mais adequada a um determinado conjunto de circunstâncias é necessário que cada modalidade seja comparada em relação às outras A modalidade com a melhor combinação de atributos para as necessidades específicas da viagem é a mais provável de ser escolhida Embora as modalidades sejam normalmente comparadas com base em indicadores como tempo de viagem custo e frequência dos serviços estes não são os únicos indicadores que explicam por que uma determinada modalidade é preferida Certas características são difíceis de medir de forma consistente em todas as modalidades tais como as convenções sindicais e a possibilidade de usar o telefone ou saborear uma bebida durante a viagem que tam bém podem influenciar na escolha da modalidade O custo marginal de uma modalidade também pode ser uma vantagem inerente Isto é as modalidades em que o custo da adição de uma tonelada de carga ou de outro passageiro diminui com cada unidade adicionada têm uma vantagem sobre aquelas em que o preço unitário permanece constante O custo marginal do frete ferroviário é inferior ao do caminhão O custo marginal da adição de outro passageiro é menor para um carro ou táxi até certo ponto do que para uma aeronave ou um trem A aparência do custo também é um fator de influência Por exemplo os custos diretos da viagem por au tomóvel são sempre evidentes na hora de colocar combustível ou pagar o pedágio mas a maioria dos motoristas não considera o valor do seguro e outros custos indiretos como relevantes quando escolhem uma modalidade A relevância do custo também pode ser um fator decisivo na escolha de uma modalidade e depender de quem toma a decisão Para uma viagem de automóvel normalmente é o proprietário do veículo Para o transporte de estudantes são os administradores da escola e para o transporte de cargas o tomador de decisão pode ser um gerente de logística A fidelidade por uma modalidade ou marca específica é mais forte entre indivíduos clientes fiéis e mais fraca quando um administrador ou gerente de logística toma a decisão As opções disponíveis para otransporte de passageiros são automóvel avião trem ônibus ou balsa O auto móvel é considerado uma forma confiável confortável flexível e onipresente de transporte Assim ele continua Planejamento e avaliação do transporte Capítulo 5 Capítulo 5 219 sendo a modalidade de escolha de muitas pessoas Como pode atender a todos os elementos de uma viagem incluindo a coleta entrega e distribuição tratase de uma modalidade que não precisa de transferências Quan do as distâncias são grandes e o tempo escasso o transporte aéreo é preferível completado por automóvel ônibus ou trem para o trecho local Se o custo for importante e o tempo não estiver escasso ou um automóvel disponível então neste caso ônibus ou trens intermunicipais são a escolha preferível As balsas são usadas em trechos de uma cidade separados por água e quando existem rotas diretas de balsas para os pontos de destino e pouca ou nenhuma opção alternativa por rodovia ou transporte ferroviário As opções para otransporte de carga são caminhão trem barconavio avião e dutovias A seleção de uma combinação de modalidades para transportar a carga será baseada principalmente em fatores de tempo e custo Os caminhões têm flexibilidade e podem fornecer serviços de porta a porta Eles têm a capacidade de transportar vários tamanhos de pacotes e geralmente podem coletar e entregar de acordo com as necessidades do cliente As hidrovias podem transportar commodities de alta densidade a baixo custo mas em velocidades baixas e somente entre dois pontos localizados no mar em um lago rio ou canal As dutovias são utilizadas prin cipalmente para transportar produtos petrolíferos Para viagens internacionais com rotas oceânicas fixas o transporte marítimo é a modalidade comum para carga complementada por trem ou caminhão de coleta ou de distribuição As ferrovias podem transportar uma grande variedade de commodities entre dois pontos onde existem li nhas férreas mas geralmente precisam de caminhões para coletar e distribuir as mercadorias até um terminal de carga ou ao destino final Assim o transportador nacional deve examinar o tempo e o custo de cada moda lidade e decidir se as mercadorias devem ser transportadas apenas por caminhão ou por uma combinação de caminhão e trem Um fator importante na escolha das modalidades caminhão ou trem é o desejo da indústria de limitar seus estoques organizando as entregas para a fábrica quando necessário em vez de ficar com mercadorias estocadas em um armazém Esta prática chamada de entrega justintime tem favorecido a utilização de caminhões uma vez que eles são capazes de fazer entregas em lotes menores do que os de cargas completas e diárias dependen do da demanda Neste caso as tarifas de frete mais baratas cobradas pelas modalidades ferroviária e hidroviária não são suficientes para competir com a flexibilidade dos caminhões Uma transportadora ou um passageiro pode optar entre várias modalidades ao planejar uma viagem Para o transporte de carga as modalidades disponíveis são normalmente trem barconavio ou caminhão Para o transporte de passageiros automóvel avião ônibus ou trem Quando as opções estão disponíveis a transporta dora ou o passageiro tem umaescolha modal Quando não o viajante é considerado umcativo da modalidade Como já observado na década de 1880 os agricultores da região CentroOeste eram cativos do transporte fer roviário e fretes exorbitantes eram cobrados deles Nas cidades as pessoas que não têm acesso a um automóvel são cativas do transporte público A escolha de uma modalidade é um processo complexo em que as transportadoras e os passageiros conside ram as suas necessidades avaliando os fatores que influenciam essa escolha Ao comparar a capacidade de cada modalidade para atender a uma determinada necessidade de viagem a transportadora ou o passageiro escolhe a modalidade que é percebida como tendo a maior ou a mais altautilidade Os passageiros valorizam fatores como custo tempo de viagem comodidade flexibilidade de horários e segurança As transportadoras também consideram fatores semelhantes mas são mais sensíveis ao tempo e ao custo de viagem Nem todas as transportadoras ou passageiros valorizarão cada fator da mesma forma Uma transportadora de carvão procura uma modalidade de baixo custo e está menos preocupada com o tempo de viagem do que uma transportadora de equipamentos eletrônicos Outra de peças de automóveis deve garantir a entrega just intime para cumprir os cronogramas de produção Outra ainda de documentos confidenciais e de suprimen tos médicos muitas vezes exigirá a entrega em domicílio Da mesma forma um viajante a negócios pode exigir o uso de um jato particular para participar de uma reunião de um dia enquanto um casal de aposentados que Engenharia de infraestrutura de transportes 220 procura uma viagem de lazer segura de baixo custo e confortável escolherá o trem para cruzar o país em uma viagem de cinco dias que levaria oito horas por via aérea Para expressar as variações em um sistema de valores do usuário o conceito de função de utilidade pode ser aplicado à escolha modal Essa função fornece um valor relativo de preferência para cada modalidade e estima a porcentagem da população total de usuários que escolherá cada uma das modalidades Para ilustrar a Equação 51 é uma função de utilidade na qual as variáveis relevantes são o tempo e o custo expressos como uma relação linear U i K C i δT i 51 em que U i utilidade da modalidade i C i custo da viagem da modalidade i T i tempo da viagem da modalidade i K constante β e δ pesos relativos de cada variável de serviço A probabilidade de que um passageiro ou transportadora escolha uma modalidade em detrimento de outra pode ser baseada em uma das regras de decisão a seguir 1 1 Escolher a modalidade com a maior utilidade 2 2 Escolher as modalidades proporcionalmente à utilidade de cada uma 3 3 Escolher as modalidades proporcionalmente a uma função exponencial de valores de utilidade Nem todos os passageiros ou transportadoras escolherão a mesma modalidade mesmo que elas tenham o mesmo valor de utilidade em termos de tempo e custo Isso acontece porque outros fatores tais como segu rança frequência confiabilidade do serviço e conforto que não estão incluídos na Equação 51 dessa função de utilidade geralmente são relevantes para a decisão da escolha da modalidade Uma função exponencial comumente utilizada é omodelo logit cuja expressão matemática é apresentada na Equação 52 P i eU i 52 eU j em que P i probabilidade de que os usuários com valores de utilidadeU i escolherão a modalidade i U i utilidade da modalidade i n número de modalidades sendo consideradas Exemplo 51 Exemplo 51 Escolha de uma modalidade de carga com base na utilização do modelo logit A função de utilidade para a escolha modal de carga para o transporte entre uma fábrica e um porto é U 005C 010T em queC é o custo tonelada eT é o tempo total de viagem porta a porta horas O volume semanal de mercadorias transportadas entre a fábrica e o porto principal é de mil contêineres Existem três modalidades possíveis disponíveis para a transportadora caminhão trem e navio n j 1 Planejamento e avaliação do transporte Capítulo 5 Capítulo 5 221 O custo e o tempo de viagem para cada modalidade é o seguinte Caminhão 30tonelada 16 horas Trem 17tonelada 25 horas Navio 12tonelada 30 horas Quantos contêineres serão enviados por cada modalidade se a Todo o tráfego utilizar a modalidade de maior utilidade b O tráfego for proporcional ao valor de utilidade e c O tráfego for proporcional com base no modelo logit Solução Calcule o valor de utilidade para cada modalidade U C 005 30 010 16 310 U T 005 17 010 25 335 U N 005 12 010 30 360 a Todo o tráfego utiliza a modalidade de maior utilidade Partindo desse pressuposto uma vez que a utilidade do caminhão é maior todos os mil contêineres serão enviados por caminhão b O tráfego é proporcional ao valor de utilidade Use a recíproca do valor de utilidade na razão P Caminhão 1310 0359 1310 1335 1360 Da mesma forma Trem 0332 Navio 0309 Assim 359 contêineres são enviados por caminhão 332 por trem 309 por navio c O tráfego é proporcional com base no modelo logit P i eU i eU j P Caminhão e310 0419 e 310 e 335 e 360 Cálculos semelhantes resultam nos seguintes valores Trem 0326 Navio 0255 Assim 419 contêineres são enviados por caminhão 326 por trem 255 por navio n j 1 Engenharia de infraestrutura de transportes 222 A quantidade de infraestrutura de transporte disponível em uma região denominadaoferta de transporte deve estar em equilíbrio com o volume de tráfego chamadodemanda A economia produz a demanda para o transporte Quando os tempos estão prósperos o volume de transporte aumenta e quando há uma desacelera ção na economia diminui A situação do sistema de transporte oferta a qualquer instante no tempo referese às infraestruturas existentes e à qualidade dos serviços prestados Ocorrerão mais viagens quando os custos para o usuário em termos de tempo de viagem e despesas desembolsadas forem reduzidos Conforme os custos de transporte diminuem a demanda por viagens aumenta Por exemplo os volumes de veículos geralmente aumentam quando uma rodovia é ampliada Os volumes de passageiros de uma ae ronave aumentam na sequência de uma redução de tarifas Se uma nova modalidade de transporte for apre sentada com custos significativamente menores em termos de tempo e dinheiro quando comparada a uma já existente essa nova modalidade obterá uma participação de mercado e provavelmente substituirá a antiga No século passado esse fenômeno ocorreu nas viagens internacionais de passageiros quando o transporte aéreo substituiu os navios e nas viagens nacionais de passageiros quando as viagens de automóveis e avião substituíram o transporte ferroviário A demanda reflete uma relação que descreve a vontade de um grupo de passageiros ou de transportadoras de pagar por um serviço específico de transporte Por exemplo as companhias aéreas cobram tarifas mais ele vadas para viagens de negócios ou em férias do que para viagens nos fins de semana O número de passageiros em trânsito tende a diminuir se as tarifas sofrem aumentos No entanto quando o preço da gasolina aumenta há pouco efeito sobre os volumes de tráfego pelo menos no curto prazo Oferta é o termo utilizado para descrever as infraestruturas de transporte e os serviços disponíveis a um usuário Por exemplo no planejamento de uma viagem por avião de Atlanta a Chicago durante a semana a oferta é o número de voos disponíveis o preço do bilhete os tempos de viagem e se os voos são diretos ou re querem uma conexão Outro exemplo de oferta é um túnel entre Nova York e Nova Jersey O pedágio e o tempo de viagem estão incluídos no custo de utilização do túnel Durante as horas de congestionamento o tráfego pode ficar intenso e o pedágio pode ser maior durante a semana do que nos fins de semana para evitar que as pessoas viajem de automóvel Exemplo 52 Exemplo 52 Cálculo do custo de viagem em decorrência de congestionamento Um caminhão faz entrega a um armazém localizado no centro de uma grande cidade O caminhão custa 30h para operar e os custos da tripulação são de 35h incluindo mão de obra e os benefícios extras Durante os períodos do meio do dia quando o tráfego é leve a viagem demora 25 minutos Durante os períodos de rush esse tempo aumenta para 55 minutos incluindo aquele gasto nas vias congestionadas da cidade Calcule o custo adicional para a transportadora entregar as mercadorias nos períodos de pico Solução O custo por hora para entregar as mercadorias é 30 35 65h O tempo adicional gasto na realização da entrega durante os períodos congestionados é 55 2560 050 hviagem O custo adicional de transporte durante os períodos de pico é consequentemente 65 h 050 hviagem 325 viagem Planejamento e avaliação do transporte Capítulo 5 Capítulo 5 223 Em algum ponto no tempo o sistema de transporte do país está em estado de equilíbrio Os volumes de tráfego transportados em cada modalidade de passageiros ou de carga baseiamse na disposição de pagar de manda e no preço da viagem oferta expressos como atributos de tempo custo frequência confiabilidade e conforto da viagem O equilíbrio é o resultado de Forças de mercado Forças de mercado como a situação da economia a concorrência e o custo do serviço Ações do governo Ações do governo como regulamentação subsídios e ações de fomento Tecnologia Tecnologia como maiores aumentos na velocidade alcance confiabilidade e segurança Como estas forças mudam ao longo do tempo o sistema de transporte mudará alterando assim a demanda volume de tráfego e a oferta infraestrutura de transporte Assim o sistema de transporte do país nunca fica estático As mudanças de curto prazo ocorrerão em decorrência das revisões dos níveis de serviço como o au mento do pedágio em uma ponte ou dos preços dos combustíveis ou das tarifas aéreas As mudanças de longo prazo ocorrerão nos estilos de vida e padrões de uso do solo como o deslocamento das pessoas do centro da cidade para os subúrbios quando as rodovias forem construídas ou a conversão da produção de automóveis de carros grandes em pequenos Essas forças externas são ilustradas como segue Forças de mercado Se os preços da gasolina aumentassem substancialmente provavelmente algumas car gas trocariam o caminhão pelo trem No entanto se os preços do petróleo se mantivessem elevados uma mudança para outras fontes de energia poderia ocorrer ou carros e caminhões econômicos poderiam ser desenvolvidos e fabricados Ações do governo A decisão do governo federal e dos Estados de construir infraestruturas de transportes afeta o equilíbrio do transporte Por exemplo o sistema de rodovias interestaduais afetou o equilíbrio do transporte rodoferroviário a favor do rodoviário Ele também encorajou as viagens de longa distância por automóvel e portanto influenciou na queda do setor de ônibus intermunicipais e do transporte ferroviário de passageiros As autoridades do transporte público podem influenciar o desenvolvimento do uso do solo proporcionando linhas de ônibus e pontos de paradas em locais estratégicos Políticas de acessibilidade podem alterar o equilíbrio entre a acessibilidade e a mobilidade por meio da colocação ou retirada de semá foros entradas e saídas de veículos e faixas de conversão Tecnologia Novas ideias também têm contribuído para mudanças significativas no equilíbrio do trans porte A mudança mais drástica ocorreu com a introdução dos aviões a jato que essencialmente elimina ram o transporte de passageiros por trem nos Estados Unidos bem como o transporte internacional de passageiros em navios a vapor A tecnologia de comunicações também mudou drasticamente o transpor te proporcionando ao usuário acesso fácil ao sistema para o planejamento e a montagem dos itinerários das viagens Exemplo 53 Exemplo 53 Cálculo do volume de tráfego com base nos princípios da oferta e da demanda Uma ponte que liga duas cidades separadas por um rio foi construída O custo para utilizála excluindo o pedágio é expresso comoC 50 050V em queV é o número de veículosh eC é o custo desembolsado por viagem do veículo As unidades estão em centavos A demanda de tráfego para um determinado período de tempo pode ser expressa comoV t 2500 10C Engenharia de infraestrutura de transportes 224 Determine a O volume de tráfego que cruza a ponte sem cobrar pedágio b O volume de tráfego que cruza a ponte cobrando um pedágio de 25 centavos c A tarifa de pedágio que produziria a maior receita e a demanda de viagem resultante Solução a Para determinar o volume de tráfego sem cobrar pedágio substitua a função de custoC na função de de manda V V 2500 10C 2500 1050 05V V 2500 500 5V 2000 5V 6V 2000 V 333 veículosh b Para o volume de tráfego se um pedágio de 25 centavos for cobrado a função da oferta é C 50 05V 25 Novamente substitua a função de custoC na função de demanda V V 2500 1075 05V 6V 1750 V 292 veículosh c Para determinar o valor do pedágio de modo que produza a maior receita fazemosT tarifa de pedágio em centavos A função da oferta é C 50 05V T A função de demanda é V 2500 1050 05V T V 2000 10T 6 Seja R receita gerada pela instalação do pedágio R VT SubstituaV na equação por R R 2000 10T 6T 2000T 10T 26 Maximize R fazendo dRdT 0 dRdT 2000 20T 0 T 100 centavos Assim a cobrança do pedágio para maximizar as receitas é de 100 Se esse valor de pe dágio for utilizado na função de oferta a demanda de equilíbrio é V 2000 10T 6 2000 101006 167 veículosh Elasticidade da demanda A demanda de transporte também pode ser determinada se a relação entre ela e uma variável de serviço como o custo for conhecida em queV t é o volume de tráfego em um determinado nível de serviço C s Assim a elasticidade da demanda EV t com relação ao C s é a variação percentual que Planejamento e avaliação do transporte Capítulo 5 Capítulo 5 225 ocorrerá no volumeV t dividida pela variação percentual no nível de serviço C s Em outras palavras essa elasticidade é a variação na demandavariação unitária de custo A relação é expressa na Equação 53 ED V 2 V 1V 1 C 1 V 53 C 2 C 1C 1 V 1 C em que ED elasticidade da demanda V 1 volume inicial de tráfego V 2 volume de tráfego após a variação de custo C 1 custo inicial C 2 novo custo V V 2 V 1 C C 2 C 1 Exemplo 54 Exemplo 54 Cálculo da queda da demanda do transporte ferroviário de passageiros em decorrência de um aumento de tarifa Estudos têm demonstrado que para certos motivos de viagem um aumento das tarifas ferroviárias na ordem de 1 resultará em uma redução de 03 no volume de passageiros O volume atual de passageiros em uma viagem programada entre duas cidades é de 1000 passageiros quando a tarifa custa 10 a Qual é o novo volume se as tarifas aumentarem para 15 b Qual é a variação líquida das receitas Solução a Utilize a Equação 53 para a elasticidade da demanda e resolva V como segue ED C 1 V V ED V 1C 0310005 150 V 1 C C 1 10 Assim o novo volume será 1000 150 850 passageiros b Receita obtida com a tarifa aumentada 850 15 12750 Receita obtida com a tarifa atual 1000 10 10000 Aumento de receita 12750 10000 2750 Processo de planejamento do transporte Processo de planejamento do transporte O planejamento do transporte é um processo que prevê a d emanda futura por viagens e avalia os sistemas as tecnolo gias e os serviços alternativos Esse processo também é aplicado a cada modalidade individualmente incl uindo ferro vias rodovias portos e aeroportos Em cada caso o processo de planejamento destinase a atender às necessidades relacionadas com operação manutenção e equipamentos e ampliação das infraestruturas existentes Engenharia de infraestrutura de transportes 226 O planejamento de aeroportos ilustra a aplicação dos processos que são utilizados no planejamento das in fraestruturas de transporte Os aeroportos são ampliados continuamente e em alguns casos substituídos para atender ao crescimento das viagens aéreas Além disso eles contêm variedade de elementos incluindo pistas de pouso e decolagem próprios para esse tipo de infraestrutura e outros como terminais rodovias e itens de acesso que devem estar incluídos no plano O processo difere de outras modalidades principalmente na tecno logia veicular e no tipo das infraestruturas para acomodar suas características O processo de planejamento de aeroportos inclui a avaliação das condições atuais e a previsão de demandas futuras de viagens a identificação de melhorias específicas para o transporte aéreo terminais que atenderão à demanda futura e serão garantia de fontes de receita para financiar a construção das melhorias propostas Os resultados do processo de planejamento são utilizados para desenvolver planos locais detalhados Esses planos incluem 1 a localização das pistas de pouso e decolagem das pistas de taxiamento e das posições de estacionamento 2 as infraestruturas dos terminais de passageiros e de cargas 3 o uso do solo no entorno do aeroporto abrangendo as áreas comerciais as de transição e os hotéis e 4 as infraestruturas de acesso ao aeroporto como o estacionamento e a área de circulação do terminal Geralmente o planejamento de aero portos é necessário por causa do crescimento esperado da demanda de viagens Assim as metas os objetivos e as definições dos problemas refletem a necessidade de reduzir o congestionamento das viagens e atender ao crescimento A avaliação das condições atuais é a primeira atividade desse processo Os resultados fornecerão informa ções sobre a situação das infraestruturas e dos equipamentos existentes no aeroporto o tráfego aéreo atual na área de atendimento e uma revisão dos acontecimentos do passado que levaram ao atual desenvolvimento das infraestruturas de transporte aéreo na região As previsões de demanda de viagens para o planejamento aeroportuário têm o intuito de fornecer as seguin tes informações 1 a quantidade e o tipo de aeronave que atenderá à futura demanda de passageiros e de carga no aeroporto 2 a quantidade de passageiros que chegarão partirão e que farão transferências no aeroporto 3 a quantidade de visitantes e funcionários que chegarão diariamente e 4 a quantidade e os tipos de veículos que chegam e saem do aeroporto Estes resultados são utilizados no planejamento das infraestruturas aeropor tuárias terminais vias de acesso e dos estacionamentos Os modelos de previsão que são utilizados para o planejamento de aeroportos são em muitos aspectos se melhantes aos utilizados para outras modalidades Os escolhidos dependerão da situação e da disponibilidade de dados históricos As previsões de demanda podem ser tão simples como uma extrapolação dos dados de tendência de séries temporais e para um horizonte de planejamento de cinco a dez anos essa abordagem geral mente é suficiente Outros modelos como uma análise de regressão múltipla são mais complexos e dependem de um amplo banco de dados do qual é feita a calibração das constantes Os tipos de variáveis dependentes que podem ser considerados em um modelo de regressão múltipla são o Produto Interno Bruto os gastos com consumo a renda a população e o nível de emprego Variáveis como a população dos Estados Unidos são relati vamente simples de prever enquanto uma variável comportamental como a demanda futura de viagens aéreas é mais complexa Tal como acontece com todas as previsões a precisão dos resultados refletirá em que extensão o passado é um guia para o futuro No setor de transportes aéreos uma vez que a mudança tecnológica e econômica é muito rápida a de manda por transporte aéreo é difícil de prever Embora se possa esperar que as tendências de longo prazo da demanda de tráfego aéreo sigam uma taxa constante de crescimento as flutuações de curto prazo podem ser significativas em decorrência de fatores como aumentos do preço do combustível crises econômicas viagens de férias clima acidentes concorrência com outras companhias aéreas questões de segurança e conflitos trabalhistas Como a previsão de demanda de viagens aéreas é especulativa na melhor das hipóteses o julga mento e a experiência de especialistas que têm um conhecimento considerável na observação das tendências do mercado de transporte aéreo podem ser um procedimento igualmente válido Os indivíduos com muitos Planejamento e avaliação do transporte Capítulo 5 Capítulo 5 227 anos de experiência no setor aéreo podem fornecer uma previsão mais válida e realista do que uma produzida por um modelo matemático Assim as duas abordagens devem ser utilizadas por fornecerem uma visão da realidade independente do resultado Quando o processo for concluído os resultados podem ser utilizados paracomparar a capacidade com a previsão de demanda Quando a atual capacidade for inadequada para atender às necessidades futuras será determinada a expansão da infraestrutura do aeroporto Quatro elementos de análise da capacidadedemanda são necessários no desenvolvimento de um plano aeroportuário aeroporto terminal espaço aéreo e vias de acesso Por exemplo se a capacidade da pista de pouso e decolagem for excedida pela demanda de aeronaves pistas adicionais podem ser necessárias Se o espaço destinado ao terminal for inadequado áreas de espera corredores e escadas rolantes adicionais serão necessários Da mesma forma se as vias de acesso que atendem ao aeroporto estiverem congestionadas melhorias podem ser proporcionadas como o aumento do número de faixas da rodovia transporte público por ônibus ou sobre trilhos e meiosfios de embarque e desembarque adicionais no terminal Todos os sistemas de transportes incluindo aeroportos criam vários problemas ambientais Assim como parte do processo de planejamento e em conformidade com a legislação federal um relatório de impacto ambiental é necessário para todos os principais aeroportos O principal impacto ambiental criado pelos ae roportos é o ruído causado pelas aeronaves que pousam ou decolam nas proximidades de áreas residenciais Existem vários métodos utilizados para reduzir o ruído a um nível aceitável por exemplo a melhoria da tecnologia das aeronaves para produzir motores mais silenciosos a criação de zonas tampão como parques e campos de golfe a utilização de materiais de construção destinados a absorver o ruído e a restrição do horário de funcionamento da pista de pouso e decolagem do aeroporto ou da extensão máxima de um voo sem escalas Outro problema ambiental é a poluição do ar causada pelas emissões das aeronaves ou a contaminação dos mananciais por derramamento de combustível ou instalações inadequadas de tratamento de esgoto Em geral esses últimos impactos são mais fáceis de mitigar ou controlar do que o ruído Assim quando novos aeroportos ou a expansão dos atuais estão sendo planejados a participação dos moradores das comunidades próximas é essencial Há diversostipos de estudos de planejamento de transportes Entre os mais comuns estão os estudos abran gentes de transporte de longo prazo os dos investimentos principais os de corredores os estudos sobre o prin cipal centro de atividade os de acesso e impacto do tráfego e sobre gerenciamento do sistema de transportes Eles diferem entre si em finalidade e objetivo mas o processo de planejamento é semelhante Estudos abrangentes de transporte de longo prazo foram necessários para que as cidades se qualificass em a receber os recursos financeiros para as rodovias federais transportes e aeroportos destinados a pro duzir planos de longo prazo às necessidades de inf raestrutura de transporte regional par a um horizonte de 20 anos Estudos sobre os investimentos principais têm sido obrigatórios desde o Intermodal Surface Tran sporta tion Efficiency Act Istea de 1991 as alterações do Clean Air Act Amendments de 1990 e o National Environmental Policy Act de 1969 Esses estudos são realizados considerando corredores ou subáreas utilizando um horizonte de planejamento de 5 a 20 anos Os elementos do estudo incluem o objetivo e a necessidade as alternativas consideradas os critérios de avaliação a participação do público a análise técnica a previsão de demanda e o impacto ambiental Apesar de esses estudos permanecerem úteis não são mais uma exigência federal Estudos de corredores concentramse em um trecho linear de uma área onde ocorrem altos volumes de tráfego por exemplo entre uma área suburbana e o centro da cidade um corredor ferroviário que liga um porto marítimo a um destino no interior ou uma rodovia ou ferrovia de acesso a um grande aeroporto Engenharia de infraestrutura de transportes 228 Esses estudos têm um horizonte de planejamento de 5 a 20 anos e se destinam a determinar a combi nação mais adequada de infraestrutura de transporte incluindo faixas de veículos com grande ocupação praças de pedágio para veículos com grande ocupação transporte público rápido por ônibus BRT 1 e liga ções ferroviárias de alta velocidade Os itens de estudo podem incluir a participação do comitê consultivo a análise de viabilidade a consideração de uma ampla gama de alternativas e a incorporação de preocupações econômicas e ambientais As operações e a gestão de tráfego também podem ser incluídas em um estudo de corredor As melhorias de curto prazo como a coordenação dos semáforos a ampliação das faixas o geren ciamento dos acessos e o controle do uso do solo podem ser consideradas Estudos do centro de atividade principal abrangem uma concentração de usos do solo comercial ou indus trial Exemplos de principais centros de atividade podem ser aeroportos distritos centrais de negócios com plexos de shopping centers e escritórios terminais ferroviários e marítimos de contêineres Esses estudos têm um horizonte de planejamento de três a dez anos Seu objetivo é investigar o fluxo de tráfego incluindo o acesso de pedestres ao centro e avaliar as opções de acesso e circulação estacionamento transporte públi co ruas rodovias padrões de entrega e as infraestruturas de carga Estudos de acesso e impacto do tráfego avaliam o potencial de impacto das novas melhorias propostas no siste ma viário de transporte Um horizonte de tempo normal é de três a cinco anos Por exemplo se um incorpo rador construir um novo shopping center ou se um aeroporto deve ser ampliado o estudo de impacto deverá prever o tráfego gerado pelo projeto proposto avaliar o impacto que esse tráfego terá sobre as vias atuais e as infraestruturas de transporte além de sugerir formas de atender novos padrões de tráfego O estudo também pode ser utilizado para determinar se há necessidade de infraestrutura adicional e para fornecer uma estima tiva de custo A aprovação para construir o projeto proposto pode ser passível de uma avaliação financeira dos proprietários ou incorporadores e de exigências que o projeto inclua melhorias específicas de transporte Estudos de gestão do sistema de transporte são de curto prazo três a cinco anos e destinamse a complemen tar os de longo prazo Geralmente as melhorias são menos intensivas em termos de capital do que aquelas consideradas em estudos abrangentes de longo prazo ou de corredores A ênfase é na melhoria da eficiência do sistema existente pela gestão da oferta e da demanda As opções de oferta incluem os sistemas inteligentes de transporte a gestão das vias expressas as faixas prioritárias e as melhorias de engenharia de tráfego As opções de demanda incluem política tarifária carona solidária implementação de programas de incentivo aos empregados horário de trabalho escalonado e a substituição dos transportes por comunicações As etapas no processo de planejamento de transporte preveem os seguintes elementos definição do pro blema identificação das alternativas análise de desempenho comparação entre as alternativas e a escolha da alternativa que será implementada Definição do problema envolve dois aspectos O primeiro é a compreensão do ambiente em que a infra estrutura de transporte funcionará com base no conhecimento do sistema de transporte atual as caracterís ticas de viagem atual e os estudos anteriores de planejamento O segundo a compreensão da natureza dos problemas traduzida em objetivos e critérios Os objetivos são afirmações que identificam o que deve ser alcançado pelo projeto como melhorar a segurança ou diminuir os atrasos das viagens Os critérios são os indicadores de eficácia que quantificam os objetivos tais como número de acidentes por milhão de quilôme tros ou tempo de atraso Entre os objetivos dos estudos de planejamento de transportes estão a preservação do meio ambiente o estímulo ao desenvolvimento econômico a melhoria do acesso ao emprego a redução dos congestionamentos e da poluição atmosférica e sonora No estágio de definição do problema é necessário concluir vários estudos de coleta de dados que ajudam a definir o estágio para os passos que se seguirão 1 BRT do inglês Bus Rapid Transit NRT Planejamento e avaliação do transporte Capítulo 5 Capítulo 5 229 A identificação das alternativasimplica a especificação das opções que poderiam melhorar as condições atuais a um custo aceitável para a agência gestora de transporte sem danos ao meio ambiente Ideias para resolver um problema de transporte podem vir de várias fontes como cidadãos funcionários públicos e quadro técnico Existem em geral muitas alternativas em qualquer situação que serão identificadas nesta fase de geração de ideias Dependendo da situação as opções podem incluir várias tecnologias malhas procedimentos operacio nais e estratégias de tarifação A análise do desempenho de cada alternativa destinase a determinar como cada uma das opções atenderá às condições atuais e futuras Para realizar esta etapa cada opção é incluída na malha de transporte existente e as mudanças no fluxo de tráfego são estabelecidas Dependendo do horizonte do projeto pode ser necessário prever a demanda futura de viagem antes de estabelecer as mudanças no sistema Para projetos que possam ser concluídos dentro de um curto período de tempo de um a três anos como modificações operacionais uma previsão de longo prazo da demanda de viagem não é necessária Para projetos de longo prazo de 5 a 15 anos a previsão futura de uso do solo e de viagens é necessária O resultado desta etapa são três conjuntos de informações para cada alternativa 1 custo incluindo o de capital operacional e de manutenção 2 fluxo de tráfego prevendo volumes de pico horários e 3 os impactos abrangendo os ambientais atmosféricos e sonoros e o deslocamento de residências e empresas existentes A comparação entre alternativasdestinase a fornecer indicadores de desempenho das várias alternativas para estabelecer como elas atingem os objetivos definidos pelos critérios Os dados de desempenho que são produzidos na etapa anterior são utilizados para calcular os benefícios e os custos que resultariam se uma deter minada opção fosse escolhida Geralmente eles são calculados em termos monetários Assim se os benefícios gerados por uma determinada alternativa forem maiores do que os custos para construir e mantêla a alterna tiva é considerada uma candidata para a seleção Uma comparação econômica pode implicar o cálculo do valor presente líquido de todos os custos para indi car o grau em que uma alternativa é um bom investimento Em alguns casos os resultados utilizados para a com paração não podem ser reduzidos a um único valor monetário e um método de classificação é utilizado para fornecer um valor numérico a cada resultado com base no valor relativo estabelecido para cada critério Em situações em que existem vários critérios os resultados podem ser exibidos em uma matriz de custobenefício que descreve a alteração de cada critério quando comparado ao custo do projeto A escolha da alternativa que será implementada implica uma decisão de prosseguir com uma das alterna tivas Neste ponto o tomador de decisão tem uma grande quantidade de informação disponível A definição do problema articulou as questões de interesse A identificação das alternativas mostrou os caminhos para a solução do problema e a análise de desempenho forneceu indicadores para cada alternativa e uma com paração entre os custos e os benefícios Para alguns tipos de projetos de transporte a tomada de decisão se dá simplesmente por meio da escolha da alternativa com menor custo total uma situação que só existe quando todos os outros fatores são iguais Por exemplo para escolher uma estrutura de pavimento consi dere os projetos que atendem de forma satisfatória e escolha aquele com o menor custo total dentro da vida útil prevista Para um projeto mais complexo podem existir outros fatores intangíveis a considerar e a escolha ser uma conciliação entre os pontos de vista expressos pela comunidade a agência gestora de transporte e os usuários Muitas vezes audiências públicas podem ser necessárias Em alguns casos uma alternativa terá um desempe nho melhor em um dado critério mas se sairá pior em outros e compensações serão necessárias A responsabilidade do engenheiro no processo de escolha é manterse justo e imparcial e garantir que as alternativas potencialmente promissoras não sejam descartadas Seu papel no processo de planejamento é auxiliar os tomadores de decisão a fazer uma escolha bem instruída e garantir que cada alternativa viável seja considerada Engenharia de infraestrutura de transportes 230 Exemplo 55 Exemplo 55 Uma aplicação do processo de planejamento do transporte As condições de tráfego tornaramse muito congestionadas ao longo de uma via arterial que leva à área central de uma cidade Bicicletas automóveis caminhões ônibus e pedestres a utilizam Existem inúmeras interseções semaforizadas ao longo de um trecho de cinco quilômetros que criam congestionamentos durante o horário de pico da manhã e da tarde A via tem 12 m de largura O Departamento de Transportes está estudando as opções que poderiam ajudar a aliviar o problema Determine como esta situação poderia ser melhorada utilizando os passos descritos no processo de planejamento Solução Etapa 1 Definição do problema Determine as características da viagem atual incluindo os volumes de tráfego para automóveis caminhões e ônibus conversões nas interseções velocidade e atraso linhas de ônibus e tráfe go de bicicletas Prepare um inventário físico da via incluindo a largura o número de faixas a localização dos pontos de parada de ônibus o tempo dos semáforos as sinalizações vertical e horizontal os locais de estacio namento as faixas de conversão e sua pintura Estabeleça os objetivos a serem alcançados por meio de entrevistas com funcionários públicos usuários empresários membros de organizações comunitárias e proprietários de imóveis Determine suas percepções do problema e estabeleça um conjunto de objetivos de comum acordo que poderiam incluir 1 melhorar o tempo de viagem para os passageiros de ônibus 2 aumentar a capacidade da via 3 melhorar a segurança para os ciclistas 4 minimizar os inconvenientes para a vizinhança e 5 manter os custos o mais baixo possível Etapa 2 Identificação das alternativas Prepare uma lista de possíveis mudanças que poderiam melhorar a situa ção atual As sugestões poderiam vir do mesmo grupo que deu sua contribuição sobre os objetivos bem como da equipe ou dos consultores que estão elaborando o estudo As experiências bemsucedidas de outros que já lidaram com um problema semelhante devem ser consideradas por meio da revisão da literatura É possível que as soluções propostas por um grupo de interesse sejam as que proporcionem alívio à custa dos outros grupos As possíveis alternativas algumas das quais podem ser combinadas são as seguintes Aumentar o número de faixas na via Aumentar o número de faixas na via Se existir faixa de domínio pode ser possível adicionar uma ou mais faixas Se fosse possível alargar a estrada em 25 m seria possível ter quatro faixas de 3 m e uma intermediária de 25 m para conversão Repintar a via existente para perm Repintar a via existente para permitir quatro faixas de 3 m itir quatro faixas de 3 m Esta opção assume que o aumento do número de faixas não é viável Entretanto sem faixas para conversões podem ocorrer congestionamentos Utilizar faixas exclusivas para ônibus nos Utilizar faixas exclusivas para ônibus nos horários de pico horários de pico Esta opção pode incentivar o uso de ônibus e reduzir o número de carros Adicionar ciclofaixas em cada lado da via Adicionar ciclofaixas em cada lado da via Elas melhorariam a segurança e incentivariam o maior uso das bicicletas para viagens em direção ao trabalho Disponibilizar faixas de conversões nas interseções e fundir as entradas e saídas dos pontos comer Disponibilizar faixas de conversões nas interseções e fundir as entradas e saídas dos pontos comer ciais ciais Se o tráfego em conversão à esquerda puder ser mantido em uma faixa separada aquele em passagem direta não será prejudicado quando o semáforo indicar verde A fusão das entradas e saídas dos pontos comerciais reduzirá os conflitos entre o tráfego e os veículos que estão entrando ou saindo desses locais Restringir a via para uso exclusivo de Restringir a via para uso exclusivo de automóveis ônib automóveis ônibus e bicicletas us e bicicletas Os caminhões são lentos gran des e barulhentos e têm características de baixa aceleração Se existir rotas alternativas para caminhões a capacidade a segurança e a qualidade ambiental da via serão melhoradas Planejamento e avaliação do transporte Capítulo 5 Capítulo 5 231 Etapa 3 Análise de desempenho de cada alternativa Determine o tráfego futuro esperado que utilizará esta via Como este é um estudo de planejamento de curto prazo cujas ações podem ser implementadas de forma relativamente rápida bastará usar os dados já existentes de tráfego modificandoos para refletir o crescimento que pode ocorrer nos próximos cinco anos As previsões de tráfego para a região podem ser disponibilizadas pelo órgão de planejamento metropolitano ou pela Divisão de Planejamento do Departamento de Transportes Determine o impacto de cada alternativa sobre custo tempo de viagem e nível de serviço NS Prepare uma matriz que liste todos os efeitos Os resultados para as seis alternativas são mostrados na tabela a seguir O nível de serviço fornece um in dicador da comodidade de viagem em que NS A é o melhor e NS D o pior Para todos os outros critérios os valores relativos são utilizados alto médio e baixo para descrever o desempenho AAlltteerrnnaattiivvaa CCuussttoo EEccoonnoom miia a nno o tteem mppo o dde e vviiaaggeem m NNíívveel l dde e sseerrvviiççoo Aumentar o número de faixas Alto Alta B Alto Repintar as faixas Baixo Baixamédia C Médio Faixas exclusivas de ônibus Médio Baixamédia D Baixo Ciclofaixas Médio Média C Médio Faixa de conversão à esquerda entradas e saídas de pontos comerciais Baixo Alta C Médio Restrição aos caminhões Baixo Média C Médio Etapa 4 Comparação entre as alternativas Alternativa 1Aumentar o número de faixas da via Aumentar o número de faixas da via Os resultados indicaram que esta alternativa é a mais cara No entanto um dos objetivos do plano é manter os custos os mais baixos possíveis Assim se os re cursos não estiverem disponíveis ou a faixa de domínio for difícil de obter e exigir a desapropriação das propriedades adjacentes esta alternativa está rejeitada No entanto se recursos estiverem disponíveis esta solução poderia ser viável Alternativa 2Repintar as faixas Repintar as faixas O delineamento das faixas de tráfego por meio de repintura não é caro e poderia melhorar o nível de serviço orientando o tráfego eliminando assim as incertezas e garan tindo que o tráfego fluirá mais suavemente Esta opção deve ser selecionada independente de outras medidas tomadas Alternativa 3 Faixas de ônibus Faixas de ônibus Esta alternativa poderia ajudar a aumentar a velocidade da viagem por ônibus mas à custa do congestionamento dos automóveis A menos que possa ser demonstrado que um grande número de motoristas passaria para o transporte público como resultado desta ação esta alternativa não seria selecionada Alternativa 4Ciclofaixas Ciclofaixas Uma ciclofaixa mede 15 m de largura Assim se as ciclofaixas fossem adiciona das a quantidade de espaço viário disponível para automóveis seria reduzida para 9 m Se as faixas fossem pintadas de modo que houvesse duas faixas de 325 m cada e uma intermediária de 25 m para as conversões à esquerda o nível de serviço poderia ser aceitável enquanto atenderia às bicicletas Alternativa 5Faixa de conversão à esquerda entradas e saídas de pontos comerciais Faixa de conversão à esquerda entradas e saídas de pontos comerciais Esta alternativa proporciona uma melhoria geral no nível de serviço a um custo relativamente baixo Se as faixas interme diárias de conversão fossem disponibilizadas conforme proposto para as alternativas 1 e 4 esta opção não seria necessária Alternativa 6Restrição aos caminhões Restrição aos caminhões Se o estudo de planejamento puder identificar rotas alternativas para os caminhões mais capacidade seria fornecida à via Os níveis de ruído e de poluição do ar também seriam reduzidos Engenharia de infraestrutura de transportes 232 Etapa 5 Escolha da alternativa que será implementada Após análise de todos os fatores implicados e conside rando os interesses das pessoas afetadas o Departamento de Transportes escolheu uma alternativa que combi na várias das opções analisadas A via permanecerá com 12 m de largura por causa do alto custo de construção e da dificuldade de aquisição da faixa de domínio adicional As faixas serão repintadas para acomodar duas de tráfego direto com 325 m de largura cada uma intermediária com 25 m para atender aos veículos que farão conversões à esquerda e ciclofaixas de 15 m em cada lado da via O tráfego de caminhões será proibido e baias serão disponibilizadas nos pontos de parada de ônibus Inventários de transporte são o ponto de partida para a maioria dos estudos de planejamento de transporte pois é essencial reunir dados sobre as características do sistema a ser estudado Na maioria dos casos as infraes truturas de transporte e serviços já existem Antes de decidir como estes podem ser melhorados é essencial que as condições existentes sejam compreendidas Somente em casos raros um estudo de planejamento de transporte começaria com um passado limpo ou seja a área de estudo é desprovida de qualquer infraestrutura de trans porte Exemplos desta raridade são as novas comunidades construídas em terras virgens à margem das grandes cidades As comunidades de Reston na Virgínia Colúmbia em Maryland e Irvine na Califórnia são exemplos O aeroporto de Denver inaugurado em 1996 estava localizado em uma área rural a 30 quilômetros da cidade Nestes casos um inventário consistiria principalmente em informações relacionadas à geografia topografia uso do solo localização de equipamentos de serviços públicos regime dos ventos e vias de acesso na área Para o planejamento rodoviário planejamento rodoviário um inventário consistiria em uma classificação das rodovias para refletir seu uso principal como vias expressas arteriais coletoras e locais Os elementos da malha rodoviária poderiam incluir a largura da faixa a condição do pavimento o tipo e localização dos dispositivos de controle de tráfego e os itens de segurança como defensas metálicas canteiros centrais e iluminação Para o planejamento ferroviário ou transporte público urbano planejamento ferroviário ou transporte público urbano o inventário incluiria um mapa mostran do todas as linhas pontos de transferência horários localização das linhas de ônibus e os estacionamentos Os ativos físicos como material rodante e as oficinas de manutenção também seriam identificados Além disso a situação das fontes administrativas organizacionais e de receita seria estabelecida Os inventários para oplanejamento aeroportuário planejamento aeroportuário incluiriam mapas da região mostrando todos os aero portos existentes as instalações de auxílio à navegação e de comunicação aérea a topografia e aeroportos já existentes dentro do novo espaço aéreo potencial e o espaço aéreo restrito por causa das regras de voo instru mental Além disso incluiriam também o uso do solo atual e planejado e leis de zoneamento pesquisas das viagens por automóvel caminhão e transporte público de e para o aeroporto as tendências para o transporte aéreo de passageiros e de carga e as históricas do crescimento da população do emprego e da renda Um método conveniente para caracterizar os elementos de um sistema de transporte existente é a mon tagem de uma rede informatizada que consiste em uma série de conexões e nós Conexão é um elemento da rede de transporte para a qual características como velocidade capacidade e dimensões da via são constan tes As informações de inventário para uma conexão rodoviária podem incluir seu comprimento e largura a condição superficial número de faixas de tráfego capacidade tempo de viagem e o histórico de acidentes Um nó representa o ponto final de uma conexão e é o local na rede em que as características de uma conexão são alteradas Exemplo 56 Exemplo 56 Seleção de dados de inventário para um estudo de planejamento de transporte Uma ferrovia cruza em nível uma rodovia de duas faixas em uma cidade de 150 mil habitantes O tráfego aumentou na ferrovia bem como na rodovia Vários acidentes têm ocorrido no último ano e um estudo de planejamento é necessário para decidir como melhorar a situação Planejamento e avaliação do transporte Capítulo 5 Capítulo 5 233 Forneça uma lista de informações de inventário necessárias para a realização do estudo Solução Este é um projeto específico e localizado A área de estudo incluiria as aproximações ao cruzamento pela ro dovia e pela ferrovia bem como o cruzamento em si Os itens de inventário que poderiam ser requeridos são indicativos e dependeriam das condições específicas do local Eles abrangem Mapa motrando o traçados da rodovia e da ferrovia Tipo e localização do inai de advertência e portõe Perl da rodovia e da ferrovia Localização do erviço público energia elétrica telefonia etc Localização do cruzamento com outra rodovia Ditância de viibilidade na aproximaçõe Iluminação do cruzamento Número de tren por dia Volume horário de tráfego Hitórico de acidente morto e ferido Tipo de uo do olo na proximidade Pesquisas de srcemdestino são utilizadas para desenvolver um entendimento completo dos padrões atuais de viagem que serão afetados pelo plano de transporte Esta pesquisa colhe dados sobre a finalidade da viagem sua srcem e destino e a modalidade de transporteutilizada Para ilustrar considere uma viagem de caminhão para transportar computadores entre San Jose na Califór nia e Chicago em Illinois ou uma viagem aérea para transportar um executivo que mora em São Francisco na Califórnia para participar de uma reunião em Atlanta na Geórgia Uma pesquisa registraria a srcem e o destino da viagem sua modalidade de transporte e finalidade A fim de organizar os dados da viagem é conve niente subdividir a área de estudo de planejamento em zonas O número e o tamanho de cada zona dependem da extensão da área de estudo em si Por exemplo se o estudo de planejamento for regional ou de âmbito na cional as zonas poderiam representar uma cidade inteira Se fosse para uma área geográfica menor como um aeroporto as zonas representariam as áreas onde os segmentos de viagem começariam ou terminariam por exemplo na área de restituição de bagagens ou o estacionamento A pesquisa de srcemdestino pode deduzir a lógica para a preferência de duas maneiras Uma delas é perguntar Por que você escolheu esta modalidade e assim confiar que os entrevistados citarão os fatores explicativos Outra maneira é analisar as decisões específicas e relacionálas às características do entrevistado Por exemplo os dados brutos da pesquisa podem mostrar que os entrevistados que ganham 60 mil ou mais anualmente fazem o dobro de viagens aéreas de férias do que aqueles que ganham entre 30 mil e 45 mil Essas pesquisas podem ser realizadas de diversas formas O método para obter informações mais precisas é a entrevista na residência ou no local de trabalho Outra técnica é entrevistar os viajantes quando estão em trânsito por meio de pesquisa dentro do veículo ou na beira de estrada As perguntas são feitas diretamente e registradas imediatamente ou o viajante pode ser convidado a preencher um questionário de pesquisa e devolvêlo antes do término da viagem Um método menos caro mas menos confiável é enviar o questionário por correio Os entrevistados são convidados a responder em tempo hábil mas muitos optam por não fazêlo enviesando assim os resultados As pesquisas por telefone podem não ser uma fonte confiável de informações pois é difícil obter uma amostra aleatória e convencer as pessoas a responder às perguntas em função da proliferação das solicitações por telefone Engenharia de infraestrutura de transportes 234 principalmente durante a noite agora ainda mais bloqueadas peloDo Not Call Registry como o Cadastro para Bloqueio do Recebimento de Ligaçõe de Telemarketing aqui no Brail A pesquisa de srcemdestino produz uma amostra de todas as viagens realizadas entre as regiões Os resul tados são então expandidos para representar toda a população por meio da aplicação de fatores que refletem o tamanho da amostra Outras adaptações podem ser feitas quando os resultados são comparados com a conta gem exata das viagens existentes O resultado final é tabulado em uma matriz de srcemdestino matriz OD que mostra o número de viagens entre cada zona Também é possível produzir matrizes para várias finalidades de viagem modalidades e períodos de tempo Além disso quando as conexões e as modalidades do sistema de transporte são incorporadas nas células da ma triz é possível registrar o uso do solo e as características econômicas de cada célula e desenvolver uma matriz de tempo de viagem de uma célula para outra As informações solicitadas em uma pesquisa de srcemdestino dependerão da finalidade da pesquisa Se a descrição do estudo de planejamento incluir uma estimativa do número de pessoas que escolherão entre uma série de modalidades como trem ônibus avião e automóvel a pesquisa então tentará descobrir as variáveis que se relacionam com a escolha modal Assim uma pesquisa de srcemdestino pode fornecer dados que são utilizados para explicar por que as pessoas viajam dessa forma As informações recolhidas podem incluir a finalidade da viagem o local de início e término hora do dia modalidade utilizada transferências idade sexo renda e propriedade de veículo Para garantir que as informações prestadas sejam coerentes é feita uma contagem de passageiros ou de veículos que passam por um trecho restrito do sistema como uma ponte túnel ou uma rodovia entre duas cidades O número obtido pela pesquisa por amostragem pode ser verificado com os volumes reais observados e se necessário ajustes podem ser feitos Exemplo 57 Exemplo 57 Tabulando e interpretando dados de viagem Dados foram coletados para viagens intermunicipais de ônibus entre quatro cidades Os resultados estão apre sentados na tabela a seguir em milhares de viagens pessoasdia da semana a Qual cidade produz a maior demanda de viagens de ou para outras cidades b Qual par de cidades tem a maior demanda de viagens Demanda de viagem milhares de viagens Demanda de viagem milhares de viagens dia dia DDeePPaarraa AA BB CC DD A 0 10 20 15 B 40 0 10 50 C 20 10 0 15 D 25 15 30 0 Solução a Calcule a demanda de viagens de ou para outras cidades O total de viagens gerado por cada cidade é a soma do número de viagens que começam e terminam naquela cidade calculado utilizando os dados fornecidos A 10 20 15 40 20 25 45 85 130 B 40 10 50 10 10 15 100 35 135 C 20 10 15 20 10 30 45 60 105 D 25 15 30 15 50 15 70 80 150 Planejamento e avaliação do transporte Capítulo 5 Capítulo 5 235 A Comunidade D produz a maior demanda entre as cidades com 150 mil viagensdia b Calcule os pares de cidade com maior demanda de viagem Se existem quatro cidades haverá seis pares possíveis de cidades como segue PPar ar de de ci cida dade dess VVia iage gens ns eent ntrre e ca cada da pa par r de de ccid idad adee AB 10 40 50 AC 20 20 40 AD 15 25 40 BC 10 10 20 BD 50 15 65 CD 15 30 45 A maior demanda de viagem é de 65 mil viagensdia entre as comunidades B e D Estimativa de demanda futura de viagens Estimativa de demanda futura de viagens A fim de determinar a infraestrutura de transporte necessária no futuro é preciso conhecer a demanda de via gens que ela atenderá durante sua vida de projeto Assim o processo de planejamento de transporte inclui uma estimativa de demanda futura de viagens Há muitos métodos utilizados para a previsão da demanda de viagens Um simples porém útil especialmente para os estudos de planejamento de curto prazo três a cinco anos éassumir uma taxa de crescimento constante do tráfego existente Neste caso assumese uma taxa de crescimento que permanecerá durante toda a vida do projeto Usando uma fórmula simples de juros compostos a taxa de crescimento é expressa como F P 1 in 54 em que P volume de tráfego atual F volume de tráfego futuro i taxa de crescimento expressa em decimais n número de anos Um método mais complexo mais caro e demorado édesenvolver um conjunto de modelos matemáticos que incorporam variáveis tais como uso do solo motivo da viagem hora do dia tempo e custo de viagem e as ca racterísticas socioeconômicas dos viajantes A escolha de um método de previsão dependerá de fatores como o horizonte do projeto a disponibilidade de dados e os recursos financeiros Por exemplo se estiver sendo considerada uma interseção em nível ou um projeto de ampliação o método da taxa de crescimento geralmente será suficiente Se uma malha de tráfego rodoviário aéreo ou ferroviário regional estiver sendo planejada com um cronograma de construção de 20 ou mais anos será necessário um esforço de previsão em larga escala Seja qual for o método escolhido devese assegurar que a previsão seja confiável e reflita com precisão as mudanças demográficas as expectativas eco nômicas e o desempenho do sistema de transporte atual As previsões não confiáveis podem levar a resultados como a subutilização das novas infraestruturas ou saturação precoce As mudanças de tráfego podem ocorrer de diversas formas O crescimento ou declínio normal do tráfego ocorre como resultado de mudanças na economia O tráfego pode ser desviado de uma infraestrutura de trans porte quando as melhorias são realizadas em uma estrutura enquanto as outras se deterioram As melhorias Engenharia de infraestrutura de transportes 236 de infraestrutura podem afetar os destinos Por exemplo alterações podem ocorrer do centro da cidade até os shoppings suburbanos em razão de uma maior disponibilidade de estacionamento As mudanças de tráfego também ocorrem quando os usuários trocam de uma modalidade para outra Por exemplo cargas desviadas dos trens para os caminhões adicionarão tráfego às rodovias interestaduais Finalmente quando a infraestrutu ra de transporte é melhorada é criado novo tráfego que até então não existia Exemplo 58 Exemplo 58 Uso de fatores de crescimento de tráfego para a previsão de futuros volumes de viagens O tráfego em uma rodovia de duas faixas tem aumentado a uma taxa de 4 ao ano O critério utilizado para aumentar uma rodovia para quatro faixas é que o tráfego médio diário na rodovia de duas faixas não ultrapasse 13 mil carros por dia O tráfego atual na rodovia de duas faixas é de 9500 carros por dia O período de tempo neces sário para projetar as rodovias adquirir as faixas de domínio e construir a rodovia é estimado em d ois anos a Quantos anos levará para o tráfego aumentar do seu valor atual para o volume que justifique uma rodo via de quatro faixas b Em que ano o processo de projeto e construção da estrada deve começar c Após a nova rodovia ser aberta ao tráfego quantos anos levará antes de ela atingir um volume diário mé dio VDM de 1500veículosfaixah Por causa dos limites de velocidade mais elevados melhor projeto geométrico e um novo sistema semafórico o crescimento do tráfego na rodovia ampliada é de 5 ao ano e o tráfego no horário de pico é de 15 do VDM Solução a O crescimento do tráfego na rodovia aumentará à taxa de 4 ao ano até que seja ampliada para quatro fai xas O número de anos para atingir um volume de 13000dia com base na quantidade atual de 9500 é F P 1 in 13000 95001 004n 130009500 1 004n n 8 anos b Uma vez que o tráfego atingirá sua capacidade para uma estrada de duas faixas em cerca de oito anos e dois anos são necessários para a concepção e construção este projeto deverá começar em 8 2 6 anos c Quando a nova estrada estiver concluída o volume por faixa pode ser determinado conhecendose a por centagem de tráfego que ocorre no horário de pico Depois de conduzir uma contagem do tráfego fica determinado que para esta área o horário de pico representa 15 do tráfego diário anual Assim quando a rodovia estiver aberta para o tráfego o volume do horário de pico é V VDM K N em que V volume da faixa no horário de pico VDM tráfego diário médio K porcentagem do VDM no horário de pico N número de faixas Planejamento e avaliação do transporte Capítulo 5 Capítulo 5 237 Assim V 130000152 975 veículosfaixa Uma vez que o crescimento de tráfego é de 5 ao ano o número de anos para atingir 1500 veículosfaixah é 1500 975 1 005n n 19 Um método de previsão de viagem utilizado em estudos de transporte regional de longo prazo é chamado pro cesso de quatro etapas O termo reflete o fato de que a demanda de viagens é segmentada em quatro aspectos dis tintos cada um com seu próprio conjunto de modelos e procedimentos matemáticos Neste processo primeiro uma viagem é gerada por um determinado uso de solo por exemplo uma residência ou um local de trabalho Em seguida a viagem gerada é distribuída para outro uso de solo por exemplo uma viagem entre uma residên cia e um shopping center A viagem distribuída é então atribuída a umamodalidade de viagem por exemplo o viajante pode escolher entre caminhão trem barconavio automóvel transporte de massa caminhada ou avião Os fatores na escolha de uma modalidade de carga ou de passageiro foram descritos na seção anterior deste capítulo Finalmente para algumas modalidades os viajantes podemescolher uma rota Por exemplo uma viagem de carro pode usar uma via expressa ou uma estrada paralela um viajante da costa leste à costa oeste pode voar diretamente entre duas cidades ou fazer escala em Denver ou Chicago e para uma viagem de carro pelo país as opções podem ser a I10 rota pelo sul ou a I80 rota pelo norte Assim o processo de previsão de quatro etapas consiste nos seguintes elementos 1geração de viagens geração de viagens 2 distribuição de viagens distribuição de viagens 3 divisão modal divisão modal e 4 alocação alocação Geração de viagens referese ao número de viagens que são produzidas por uma unidade de atividade como um shopping center aeroporto desenvolvimento habitacional ou parque industrial Os valores de geração de viagens são determinados por estudos especiais de usos individuais de solo por meio da contagem do número de pessoas ou de veículos que entram ou deixam a infraestrutura ou pelo uso de valores publicados Os dados são correlacionados com as variáveis de uso do solo tais como as propriedades ou as unidades habitacionais para uso residencial ou os empregados para as unidades comerciais e industriais Exemplo 59 Exemplo 59 Cálculo das viagens geradas para vários tipos de uso do solo Um shopping center planejado espera contar com os seguintes estabelecimentos Doi upermercado área bruta de 2000 m2 e 2500 m2 Uma loja de departamento 30 funcionário Doi retaurante fastfood 300 m2 cada Um banco 20 funcionário Um conultório médico 15 funcionário Quantas viagens de veículos de ida e volta ao shopping center serão geradas em um dia típico Solução Consulte o guiaTrip generation Geração de viagens do Institute of Transportation Engineers ITE para ob ter o valor adequado de viagensdiaempregado ou por unidade de área Os cálculos para determinar o número de viagens por dia são Engenharia de infraestrutura de transportes 238 Dois supermercados 1353 viagens100 m2 45 6089 viagensdia Loja de departamento 328 viagenempregado 30 984 viagendia Restaurantes fastfood 533 viagens100 m2 6 3198 viagensdia Banco 75 viagensempregado 20 1500 viagensdia Consultório médico 25 viagensempregado 15 375 viagensdia Total de geração de viagens 6089 984 3198 1500 375 12146 viagensdia Outros métodos de geração de viagens incluindo a análise de regressão e classificação cruzada são descritos em detalhes nas referências apresentadas no final deste capítulo A análise de regressão é semelhante ao concei to de taxas de viagens utilizado no Exemplo 59 em que a variável viagensdia está relacionada a uma ou mais variáveis dependentes tais como propriedades emprego população unidades habitacionais e propriedade de automóveis Uma equação de regressão é a melhor abordagem se uma relação estatística puder ser identificada e demonstra uma forte correlação entre as variáveis dependentes e independentes A classificação cruzada é um método no qual as taxas de viagens são obtidas dos dados de pesquisa e do cruzamento classificado com variáveis como renda propriedade de automóvel e motivo da viagem A aplicação dos valores observados a áreas residenciais específicas produzirá uma estimativa de geração de viagens Distribuição de viagens é o processo de alocação de viagens que foram geradas por um uso do solo ou zona ori gem da viagem como um shopping center um aeroporto ou um bairro residencial para outro uso de solo ou zona destino da viagem O processo visa determinar para as viagens geradas em cada zona onde elas terminam O modelo de distribuição mais utilizado é chamadomodelo de gravidade O nome vem da fórmula que usa uma analogia da gravitação física em que a força da atração de um único corpo agindo sobre outra é direta mente proporcional à massa do corpo atrator e inversamente proporcional ao quadrado da distância entre eles Assim se houver mais de um corpo agindo sobre o outro a força relativa de cada corpo atrator seria sua massa dividida pelo quadrado da distância entre ela e o corpo que está sendo atraído dividido pela soma de todas as forças que atuam sobre o corpo O número de viagens gerado pelo uso do solo representa a força atrativa daquele uso e o tempo de viagem entre este uso ou zona de geração e o uso do solo ou zona de atração representa a distância entre eles Assim o modelo gravitacional pode ser utilizado para calcular o número de viagens entre todas as zonas de atração na área de estudo Para calcular o número de viagens entre as zonasi e j o modelo gravitacional pode ser expresso como segue A j T ij T i t 2 ij 55 A j t 2 ij em que T ij número de viagens geradas na zona de srcem i que terminam na zona de atração j T i número de viagens geradas na zonai A j número de viagens geradas na zona j t ij tempo de viagem entre as zonasi e j n número de zonas Há muitas variações para essa fórmula Por exemplo o valor do tempo de viagemt ij pode ser substituído por um fator de atrito que é uma recíproca de alguma função do tempo de viagem Além disso um fator de correção K pode ser utilizado para modificar o efeito do fator de atração A j com base em efeitos sociais ou econômicos Estes e outros refinamentos no modelo tentam replicar as condições reais o mais fiéis possível n j 1 Planejamento e avaliação do transporte Capítulo 5 Capítulo 5 239 Exemplo 510 Exemplo 510 Utilizando o modelo gravitacional para prever a distribuição de viagens de caminhão Um porto marítimo que atende quatro cidades em um raio de 550 km gera 25 mil viagens de caminhão por dia A população e o tempo de viagem para cada cidade saindo do porto são mostrados na tabela a seguir Utilize o modelo gravitacional para estimar o número de caminhões esperados que deve chegar a cada cidade por dia CCiiddaaddee PPooppuullaaççãão o m miillhhaarreess TTeem mppo o dde e vviiaaggeem m hhoorraass A 40 6 B 75 4 C 120 3 D 150 7 Solução Utilize a Equação 55 para calcularT pa o número de viagens de caminhão entre o porto marítimo e a cidade A T p número de viagens geradas no porto 35000 Aa população na cidade A 40 t pa tempo de viagem do porto até a cidade A 6 T pa 25000 1111 25000 1111 1252 viagensdia 1111 4688 1333 306 22189 Da mesma forma T pb 25000 4688 5282 viagensdia 22189 T pc 25000 1333 15018 viagensdia 22189 T pd 25000 306 3448 viagensdia 22189 Assim o número de viagens de caminhão por dia saindo do porto marítimo para cada cidade é estimado como Cidade A 1252 Cidade B 5282 Cidade C 15018 Cidade D 3448 Total 25000 A alocação implica que para algumas modalidades pode haver mais de um itinerário a ser utilizado para viajar entre dois locais Em alguns casos no entanto a escolha do caminho é limitado Por exemplo as hi drovias em geral são restringidas pelas limitações da rede ou seja um único rio ou canal ou por condições operacionais tais como a profundidade máxima da água As rotas aéreas geralmente são limitadas pelos siste mas do tipo hubandspokeutilizados por grandes transportadoras como a United Airlines comhubs em São Engenharia de infraestrutura de transportes 240 Francisco Denver Chicago e WashingtonDulles A escolha do caminho para a viagem rodoviária aérea ou ferroviária é feita pelo usuário e na ausência de outras considerações é baseada no menor tempo de viagem entre os dois pontos Quando os volumes de tráfego aumentam e as vias ficam congestionadas quando ocorrem acidentes ou as condições climáticas se deterioram os viajantes procuram caminhos alternativos que levarão menos tempo do que as vias congestionadas ou intransitáveis A tecnologia da informação agora está disponível para informar os viajantes sobre atrasos e alternativas disponíveis Exemplo 511 Exemplo 511 Cálculo dos tempos de viagem do itinerário e da demanda de viagens para condições não congestionadas O tempo de viagem por ferrovia em horas entre 16 pares de cidades AP está descrito no diagrama abaixo O número de viagens diárias entre a cidade A e todas as outras cidades em milhares é a seguinte AB 10 AC 15 AD 16 AE 20 AF 25 AG 12 AH 6 AI 18 AJ 8 AK 16 AL 5 AM 14 AN 12 AO 4 AP 17 A BC D E FG H I JK L M NO P 2 6 12 4 6 4 8 6 6 8 8 8 4 4 4 8 6 6 4 2 2 2 2 2 Tempo de viagem por trem entre pares de cidade Determine o seguinte a O caminho mais curto da cidade A para todas as outras cidades b O caminho mais curto da cidade A para todas as outras cidades em um diagrama de linha reta c O número de viagens da cidade A para todas as outras cidades BP d A demanda de viagens em cada linha ferroviária que liga as cidades Planejamento e avaliação do transporte Capítulo 5 Capítulo 5 241 Solução a O caminho mínimo da cidade A para todas as outras Determine o tempo de viagem da cidade A para todas as outras de B a P Os valores estão representados na figura a seguir Observe que em alguns casos pode haver dois ou mais tempos de viagem listados pela cidade pois dois ou mais caminhos da cidade A para aquela cidade podem ser possíveis Tempo de viagem a partir da cidade A para todas as outras cidades Por exemplo existem dois caminhos possíveis da cidade A para a F O primeiro passa pela cidade E e leva 8 horas o segundo pela B e leva 10 horas Uma vez que o itinerário dos pares de cidades AEF é me nor o par de cidades BF é eliminado como observado pelas linhas duplas de um lado a outro da seta que liga BF Selecione a cidade E para determinar os tempos de viagem dela para as cidades mais próximas F e I Os tempos de viagem da cidade A para a F e da A para a J são ambos de 8 horas O tempo de viagem da cidade A para a C também é de 8 horas Selecione a cidade C para determinar os tempos de viagem para as próximas duas D e G Os tempos de viagem são de 20 horas de A para D via C 18 horas de A para D via CGH e 12 horas para G Assim CD é eliminado A cidade F é em seguida a mais próxima de A O tempo de viagem para a cidade G usando a F é de 14 horas em comparação com as 12 horas via cidade C Assim o par FG é eliminado como observado pelas linhas duplas A seguir considere a cidade I O tempo de viagem para a J passando pela I é de 16 horas e para a M 12 horas Uma vez que o tempo de viagem de A para a J via F é de 14 horas o par IJ é eliminado Continue da cidade G para H e K e da cidade M para a N Em seguida vá da cidade J para a K e N Elimine o par JK pois existe um caminho mais curto da A para a K via G Continue da cidade K para a L e O e da H para a L Elimine o par KL Proiga da cidade O para a P e eli mine o par OP Continue da cidade L para a P e elimine o par OP A BC D E FG H I JK L M NO P 4 8 12 2 8 16 20 8 14 20 20 16 20 24 10 14 2224 12 14 16 18 18 20 Engenharia de infraestrutura de transportes 242 b O caminho com menor tempo da cidade A para todas as outras em um diagrama de linha reta é representa do a seguir Itinerários mínimos de viagem entre a cidade A e todas as outras cidades c O número de viagens entre a cidade A e todas as outras BP Tratase da soma das viagens AB ACAP Com base nos dados fornecidos no enunciado do problema o resultado é de 198000 viagensdia d A demanda de viagens em cada linha ferroviária que liga as cidades Primeiro identifique as ligações en volvidas em cada combinação de viagem da cidade A para as cidades BP Elas estão apresentadas na tabela a seguir DDee PPaarraa VViiaaggeennss PPaarrees s dde e cciiddaaddees s nno o ccaam miinnhho o dde e tteem mppo o m míínniim moo A B 10 AB A C 15 AB BC A D 16 AB BC CG GH HD A E 20 AE A F 25 AE EF A G 12 AB BC CG A H 6 AB BC CG GH A I 18 AE EI A J 8 AE EF FJ A K 16 AB BC CG GK A L 5 AB BC CG GH HL A M 14 AE EI IM A N 12 AE EI IM MN A O 4 AB BC CG GK KO A P 17 AB BC CG GH HLLP Em seguida liste o número de viagens da cidade A para todas as outras AB 10 AC 15 AD 16 AE 20 AF 25 AG 12 AH 6 AI 18 AJ 8 AK 16 AL 5 AM 14 AN 12 AO 4 AP 17 A tabela a seguir lista os valores para todas as combinações de cidades MC GHL P K O D N I B J E A F Planejamento e avaliação do transporte Capítulo 5 Capítulo 5 243 PPaar r dde e cciiddaaddeess NNúúm meerro o dde e vviiaaggeenns s eennttrre e ccaadda a ppaar r dde e cciiddaaddeess AB 10 15 16 12 6 16 5 4 17 101 AE 20 25 18 8 14 12 97 BC 15 1612 616 5 4 17 91 CG 16 12 6 16 5 4 17 76 EF 25 8 33 EI 18 14 12 44 FJ 8 8 GH 16 6 5 17 44 GK 16 4 20 HD 16 16 HL 5 17 22 IM 1214 26 KO 4 4 LP 17 17 MN 12 12 O número de viagens entre cada par de cidades é a soma do número de viagens da A para todas as outras que passam entre o par de cidades Por exemplo todas as viagens entre a cidade A e as cidades B C D G H K L O e P paam pela cidade A e B Aim o número de viagen entre a cidade A e B é 10 15 16 12 6 16 5 4 17 101000 viagens Existem dois métodos para estimar o caminho provável de uma viagem 1 alocação de todas as viagens para o caminho mínimo supondo que todas as vias da infraestrutura não são tão congestionadas a ponto de al terar as opções de caminho e 2 alocação das viagens para o caminho mínimo mas considerando o congestio namento que ocorrerá à medida que os volumes de tráfego aumentam Não é possível prever quando um acidente ou atraso ocorrerá o que justifica a importância dos sistemas de informações aos motoristas em tempo real Para calcular o aumento do tempo de viagem causado pelo aumento do tráfego a Equação 56 pode ser utilizada t 1 t 0 1 015 V 4 56 C em que t 1 tempo de viagem no trecho onde existe congestionamento t 0 tempo de viagem no trecho da rodovia em condições de fluxo livre V volume no trecho onde existe congestionamento C capacidade da faixa Pacotes de programas computacionais de planejamento de transporte estão disponíveis para realizar os vá rios cálculos necessários para utilizar o processo de quatro etapas Um processo iterativo dentro do pacote pode ser utilizado para permitir que os caminhos de viagens entre cidades sejam alterados à medida que o tempo de espera aumenta O processo continua até que o equilíbrio seja alcançado de tal forma que um tempo mínimo de viagem total seja atingido Quando o processo de quatro etapas for concluído uma estimativa de demanda de tráfego e de tempos de viagem é produzida para cada conexão da rede Engenharia de infraestrutura de transportes 244 Avaliação das alternativas de transporte Avaliação das alternativas de transporte As seções anteriores descreveram o processo de planejamento incluindo os requisitos de informações e os mé todos de previsão de demanda de viagens O resultado dessas atividades é um conjunto de opções possíveis que resolve o problema de selecionar as infraestruturas de transporte e serviços que atendam às necessidades atuais e futuras de viagens Esta seção descreve como as várias opções ou alternativas que foram propostas podem ser avaliadas e portanto proporcionar aos tomadores de decisão uma base racional para escolher um curso de ação O processo de avaliação envolve vários conceitos que podem influenciar a escolha final dos projetos Você tem o que paga Por exemplo em função do aumento de tráfego ferroviário de carga o volume de trens que passam por uma pequena cidade do meiooeste aumentou consideravelmente Os cidadãos recla mam sobre a segurança e os atrasos neste cruzamento não sinalizado Um estudo de planejamento considera três alternativas para melhorar a situação 1 sinais de advertência e sinalização horizontal no pavimento 2 luzes piscantes e cancela móvel e 3 uma passarela em desnível As soluções propostas produzirão resulta dos diferentes em termos de segurança e tempos de espera A alternativa 3 uma passarela em desnível elimina rá o problema de segurança e de espera mas a um custo muito mais elevado do que as alternativas 1 e 2 Assim os dirigentes da cidade devem decidir qual alternativa fornece o melhor resultado a um custo acessível As informações utilizadas no processo de avaliação devem ser relevantes para a decisão Antes de preparar uma avaliação é essencial saber quais informações serão importantes para fazer uma opção de projeto Em alguns casos o único critério relevante é o custo do projeto e os custos para os usuários Em outros a decisão pode ser baseada em vários critérios principalmente quando aqueles que não são usuários são afetados Esses critérios podem incluir itens como a quantidade de área necessária a poluição do ar e os efeitos do ruído As avaliações podem descrever o ponto de partida ou oferecer total transparência Uma avaliação por valor simples é aquela em que o resultado final é relatado como um valor em dólar ou em termos alfanuméricos Esta é uma abordagem de ponto de partida em que é disponibilizado o custo total do projeto para o tomador de decisão ou se houver outros critérios a considerar a classificação final de cada alternativa Uma avaliação mais útil é aquela que fornece todas as informações relevantes sobre cada uma das alternativas e para as quais todos os resultados são apresentados separadamente para cada critério considerado A avaliação deve considerar o ponto de vista das principais partes interessadas Uma alternativa pode afetar uma vasta gama de grupos de interesse Quando os grupos são afetados eles se tornam as partes interessadas no resultado e muitas vezes vão procurar influenciar o tomador de decisão para escolher uma alternativa a seu favor Há muitos exemplos de grupos de interesse especiais incluindo transportadoras e passageiros sindicalis tas ambientalistas proprietários de imóveis a comunidade empresarial e o governo Normalmente o número de interessados aumenta conforme a expansão do escopo do projeto Além disso o projeto pode influenciar o desenvolvimento de negócios o emprego a atividade de construção e o uso do solo Por essas razões é impor tante conhecer de quem são as opiniões que estão sendo consideradas na avaliação Os critérios escolhidos para uma avaliação devem ser relevantes e fáceis de medir Os indicadores de eficácia são expressos em termos de um valor numérico ou relativo para cada critério No exemplo do cruzamento fer roviário em desnível citado anteriormente se o objetivo for reduzir os acidentes um dos critérios poderia ser o número de mortes por ano Se o objetivo for a redução dos tempos de espera um dos critérios poderia ser o número de veículos parados por hora ou o tempo médio que cada veículo tem de esperar Os critérios devem estar intimamente ligados ao objetivo declarado Por exemplo se o objetivo de uma empresa de transporte for prestar um melhor serviço de entrega sem atraso um dos critérios relevantes seria a porcentagem de chegadas após 15 minutos da hora estabelecida Os indicadores de eficácia podem ser representados de várias formas Uma delas é converter todas os indica dores de eficácia em uma unidade comum e em seguida juntálos para produzir um único resultado Uma uni dade comum é a monetária Se cada indicador pudesse ter um custo monetário equivalente como o por danos Planejamento e avaliação do transporte Capítulo 5 Capítulo 5 245 pessoais ou de propriedade de um acidente de automóvel e o custo do tempo de viagem para um motorista de caminhão então o número de acidentes e o tempo de espera total sentido pelos caminhoneiros poderiam ser convertidos em valores em dólares e somados Outra unidade comum é uma nota Se cada indicador puder receber uma nota dentro de um intervalo numérico digamos 110 em que 1 é ruim e 10 excelente então os indicadores podem ser somados para forne cer uma classificação final Este último sistema é usado para estabelecer notas acadêmicas Indicadores como frequência tarefa de casa exames semestrais e exames finais são avaliados com notas utilizando um fator de ponderação O resultado é a nota final dada na forma de um número alcançada no curso Finalmente cada indicador de eficácia pode ser informado para cada alternativa em forma matricial dispo nibilizando para o tomador de decisão as informações completas e uma melhor compreensão das compensa ções que serão necessárias na escolha de uma alternativa em detrimento de outra Umaavaliação econômica é realizada para determinar o custo real que incorrerá se uma determinada alterna tiva de transporte for escolhida Com informações de custos semelhantes em relação a cada uma das alternativas é possível comparálas para determinar qual fornece o maior retorno para o dinheiro investido As avaliações econômicas são baseadas no conceito devalor do dinheiro no tempo Para ilustrar se 1000 forem depositados em uma conta de poupança a uma taxa de juros de 6 ao ano então o saldo na conta no final do primeiro ano será 1 006 1000 1060 Se o valor dos juros não for sacado o saldo no final do segundo ano será 1061060 112360 Este montante é denominado valor futuro F de 1000 em dois anos a uma taxa de juros de 6 O montante de 1000 é denominado valor presenteP de 112360 em dois anos a uma taxa de juros de 6 A expressão geral para este cálculo éF P 1 in Assim 1000 no ano zero é equi valente a 112360 em dois anos com juros de 6 O conceito devalor presente fornece um mecanismo para a conversão de custos futuros em valores presentes e portanto serve como uma base comum para comparação de custos que ocorrem em diferentes momentos da vida de um projeto de transporte A expressão geral para o cálculo do valor presente de um valor futuro é VP C n 57 1 in em que C n custos incorridos pelo projeto no anon Estes podem estar relacionados com a infraestrutura como a construção a manutenção e os custos operacionais ou a usuários tais como o tempo de viagem ou os custos de acidentes N vida útil da infraestrutura anos i taxa de juros expressa em decimais Exemplo 512 Exemplo 512 Avaliação das alternativas de corredores de caminhões Uma autoridade portuária em uma grande região urbana está considerando métodos para melhorar o acesso à suas instalações portuária e de terminais Um elemento do projeto inclui a separação do tráfego de caminhões do de pedestres e o tráfego local no corredor para garantir a redução no tempo de viagem e nos acidentes Três alternativas foram propostas I Ampliação da rodovia I Ampliação da rodovia Uma vez que a rodovia atual é de duas faixas aumentando a largura para quatro faixas aumentará a capacidade e reduzirá o tempo de viagem N n 1 Engenharia de infraestrutura de transportes 246 II Instalação de um novo sistema de controle semafórico II Instalação de um novo sistema de controle semafórico Se o direito de passagem não estiver disponí vel pode ser possível melhorar o fluxo de tráfego adicionando semáforos e um sistema informatizado de controle de tráfego III Inclusão de faixas de conversão e passarelas para pedestres III Inclusão de faixas de conversão e passarelas para pedestres As opções incluem faixas separadas para conversão à esquerda e à direita canteiros para travessia de pedestres e passarelas para pedestres em vários locais de alta demanda O custo total de construção de cada alternativa e os custos anuais do tempo de viagem e de manutenção são mostrados na tabela a seguir Determine qual alternativa tem o custo total mais baixo Use uma taxa de juros de 6 e uma vida útil de projeto de cinco anos AAlltteerrnnaattiivvaa CCuusstto o dde e ccoonnssttrruuççããoo VViiaaggeem m aannuuaall M Maannuutteennççãão o aannuuaall I 1430000 42000 54000 II 928000 59000 74000 III 765000 57000 43000 Solução Calcule o valor presente de cada alternativa e escolha aquela com o menor custo A Equação 57 é utilizada para calcular o valor presente VP C n 1 in VP 1 1430000 42000 54000 1 006n Alternativa I VP I 1430000 404390 1834390 Alternativa II VP II 928000 59000 74000 1 006 n VP II 928000 560245 1488245 Alternativa III VP III 765000 57000 43000 1 006 n VP III 765000 421240 1186240 Resumo do valor presente líquido Alternativa I 1834390 Alternativa II 1488245 Alternativa III 1186240 A Alternativa III tem o menor valor presente e assim é preferível em função do custo N n 1 5 n 1 5 n 1 5 n 1 Planejamento e avaliação do transporte Capítulo 5 Capítulo 5 247 Os métodos de avaliação multicritério são utilizados em muitos estudos de planejamento de transporte porque nem todos os indicadores de eficácia que são relevantes no processo de decisão podem ser reduzidos a valores monetários Quando isso ocorre há duas abordagens para a avaliação pontuação e classificação e custobenefício Pontuação e classificação A cada alternativa é atribuída uma pontuação numérica para cada indicador de eficácia Os resultados são somados A alternativa selecionada é aquela com a maior pontuação Custobenefício Em vez de atribuir um valor numérico para cada indicador de eficácia os resultados reais podem ser medidos em unidades diferentes Em vez de convertêlas em um valor numérico equivalente cada indicador é mostrado em uma matriz de custobenefício ou gráfico para ilustrar como o valor de cada indicador de eficácia se altera em função do custo do projeto Exemplo 513 Exemplo 513 Avaliação das alternativas de acesso a um aeroporto utilizando o sistema de pontuação e classifcação A qualidade de acesso a um aeroporto regional tornouse uma grande preocupação O Departamento de Trans portes em cooperação com a Autarquia Regional Aeroportuária está estudando as alternativas para melhorar o serviço Utilize o sistema de pontuação e classificação e de custobenefício para avaliar as seguintes alternativas II Uma linha ferroviária de alta velocidade do centro da cidade para o aeroporto II II Serviço de ônibus expresso saindo do centro da cidade e de vários complexos de escritórios suburbanos suplementado com um serviço de transporte rápido por vans III III Expansão das infraestruturas de estacionamento e aumento da capacidade da rodovia O Departamento e a Autoridade Aeroportuária estabeleceram quatro critérios principais de avaliação C1 Tempo médio de viagem entre o perímetro do aeroporto e o terminal minutos C2 Qualidade do ar toneladas de monóxido de carbono produzidas C3 Custo da viagem somente de ida C4 Custo total do projeto milhões Um estudo de planejamento foi realizado e os resultados de cada alternativa são AAlltteerrnnaattiivvaaccrriittéérriioo CC11 CC22 CC33 CC44 Tempo CO2 Viagem Projeto milhões I 12 230 10 26 II 17 360 11 11 III 22 420 22 14 Os seguintes valores foram atribuídos a cada critério CCrriittéérriioo VVaalloorr 1 30 2 10 3 20 4 40 Engenharia de infraestrutura de transportes 248 A pontuação por critérios é calculada para cada alternativa atribuindo o valor de pontuação máximo àquele com melhor desempenho e um valor proporcional àqueles com desempenho mais baixo Assim para o critério 1 à alternativa I são atribuídos 30 pontos à alternativa II 121730 211 pontos e à alternativa III 122230 164 pontos Os resultados para cada critério são mostrados na tabela a seguir AAlltteerrnnaattiivvaaccrriittéérriioo CC11 CC22 CC33 CC44 PPoonnttuuaaççãão o ttoottaall I 300 100 200 169 769 II 211 64 182 400 857 III 164 55 91 314 624 Com base nesta avaliação os serviços melhorados de ônibus expresso e de transporte rápido por vans al ternativa II são preferíveis Quando uma matriz de custobenefício é utilizada os valores reais para cada combinação de alternativa critério são fornecidos para o tomador de decisão Neste exemplo os dados são fornecidos no enunciado do problema A alternativa de baixo custo II seria comparada com as de maior custo I III para determinar o benefício resultante da escolha de um plano de custo mais alto Claramente a alternativa III é inaceitável pois é mais cara do que a II e resulta em maior tempo e custos de viagem bem como em poluição A alternativa I é mais cara do que a II mas reduz o tempo e os custos de viagem bem como as emissões de CO 2 Resumo Resumo Este capítulo descreveu como o processo de planejamento de transporte é utilizado para desenvolver uma es tratégia a fim de atender às necessidades de viagens futuras O processo é aplicável a todas as modalidades pois segue uma abordagem sistemática e racional que inclui a definição do problema a identificação de alternativas a análise de desempenho a comparação das alternativas e a escolha Para realizar o processo é necessário obter informações apropriadas que forneçam uma base para o estudo auxiliem na definição do problema e sugiram métodos adequados para a previsão de demanda futura Os requi sitos das informações incluem os inventários de infraestrutura os padrões de viagens e os estudos de tráfego como os volumes de tráfego e estacionamento A previsão de demanda futura de viagem pode ser tão simples como seguir uma linha de tendência ou tão complexa como o processo de quatro etapas de geração de viagens distribuição de viagens divisão modal e a alocação Vários modelos matemáticos estão incorporados em cada etapa cuja precisão depende da qualidade das informações coletadas Muitas alternativas serão consideradas no processo de planejamento A conveniência de cada uma delas será determinada na fase de avaliação cujo objetivo é fornecer informações para os tomadores de decisão es colherem um projeto A avaliação pode ser baseada em um critério econômico uma classificação numérica de fatores econômicos e não econômicos ou um conjunto de relações de custobenefício para cada critério Assim o processo de planejamento é uma abordagem racional para a tomada de decisão sobre transporte e uma ferra menta útil para auxiliar na escolha entre as alternativas disponíveis Seu sucesso está diretamente relacionado com o volume de informações úteis e relevantes geradas que resulte em uma decisão bem fundamentada Planejamento e avaliação do transporte Capítulo 5 Capítulo 5 249 Problemas Problemas 51 51 Quais são os elementos de planejamento de transporte e de programação e como o processo varia entre as modalidades 52 52 Qual elemento fundamental do processo de planejamento de transporte é necessário para validar uma visão do futuro 53 53 Explique como as leis e os decretos influenciam o processo de planejamento de transporte 54 54 O Sistema Interestadual de Rodovias dos Estados Unidos sancionado pelo Congresso em 1956 foi talvez um dos sistemas mais abrangentes planejados na história dos Estados Unidos Forneça três exemplos de resultados de planejamento bemsucedidos e malsucedidos desse projeto 55 55 Como o planejamento de rodovias difere do de ferrovias 56 56 Quais são as agências responsáveis pelo planejamento de aeroportos Como o transporte aéreo difere de outras modalidades como por exemplo ferroviária ou veículos automotores 57 57 Quais foram as seis áreas de políticas públicas prioritárias para o sistema de transporte do país no início da década de 1990 Consulte o site do Departamento de Transportes dos EUA wwwdotgov para deter minar como as prioridades mudaram no século XXI 58 58 Defina os seguintes termoscoleta entrega distribuição Explique como eles são utilizados descrevendo as mo dalidade ecolhida em uma viagem entre o centro de Wahington DC e o ubúrbio de Lo Angele 59 59 Relacione cinco variáveis de serviço que podem ser medidas quando se avalia a competitividade de uma modalidade de transporte Cite três exemplos de características difíceis de medir mas que podem afetar uma decisão sobre qual modalidade utilizar 510 510 Sob quais circunstâncias um passageiro escolheria a seguinte modalidade automóvel avião trem ônibus ou balsa 511 511 Sob quais circunstâncias uma transportadora escolheria a seguinte modalidade caminhão trem navio avião ou oleoduto 512 512 Qual é o significado de uma viagem cativa Ilustre sua resposta com referência ao transporte de passa geiros e de carga 513 513 Qual é o significado da utilidade de uma modalidade de transporte Quais fatores afetarão a percepção do usuário da utilidade de uma determinada modalidade 514 514 A função de utilidade para escolher uma modalidade de carga para o transporte de computadores é U 003C 015T Engenharia de infraestrutura de transportes 250 em queC é o custo unidade de computador eT é o tempo total de viagem porta a porta horas O vo lume semanal de mercadorias transportadas entre a fábrica e um grande centro de distribuição é de 25 mil unidades Existem três modalidades possíveis disponíveis para a transportadora caminhão trem e avião O custo e o tempo de viagem para o transporte por cada modalidade são Caminhão 10unidade 8 horas Trem 6unidade 17 horas Avião 18unidade 5 horas Quantos computadores serão transportados por cada modalidade com base nas seguintes hipóteses a Todo o tráfego utiliza a modalidade com maior utilidade b O tráfego é proporcional ao valor da utilidade c O tráfego é repartido com base no modelo logit 515 515 O que significa oferta e demanda quando aplicadas ao transporte 516 516 Um táxi trabalha tanto nos horários de pico como fora deles em uma grande cidade Os custos operacionais do veículo são de 20h e os custos do operador são de 40h incluindo a mão de obra e os benefícios indi retos Durante os períodos do meio do dia quando o tráfego está leve uma viagem típica leva 10 minutos ao passo que durante os períodos derush o tempo de viagem aumenta 30 minutos Que tarifa deve ser cobrada durante o pico e no horário fora do pico se a empresa obtém um lucro de 10 sobre cada viagem 517 517 Qual é o significado de equilíbrio e quais fatores o influenciam no contexto de transporte 518 518 Uma ponte com pedágio atende a um volume de 5 mil veículos por dia quando o pedágio é de 150 veículo Estimase que quando o valor é aumentado em 25 centavos o tráfego na ponte diminui 10 em relação ao volume atual Qual valor de pedágio deve ser cobrado se o objetivo for maximizar a receita arre cadada dos motoristas Qual receita será gerada e qual é o volume de tráfego Quanto de receita adicional seria gerado com essa política de pedágio 519 519 A elasticidade da demanda para viagens de ônibus em faixa expressa de uma grande cidade é de 033 Qual será o efeito sobre a demanda de viagens e a receita se as tarifas fossem aumentadas de 125 para 150 considerando a demanda atual de 6 mil passageiros por dia 520 520 Descreva a finalidade e a função dos seguintes estudos de planejamento de transporte abrangentes de longo prazo dos investimentos principais de corredores do centro principal de atividade de acesso e impacto do tráfego e de gestão de transporte 521 521 Quais são os problemas ambientais mais importantes enfrentados pelos planejadores de aeroportos Des creva as abordagens para esses problemas 522 522 Quais são as etapas do processo de planejamento de transporte 523 523 Relacione cinco itens de inventário que seriam incluídos em um estudo de planejamento aeroportuário Planejamento e avaliação do transporte Capítulo 5 Capítulo 5 251 524 524 Os dados de srcemdestino coletados do tráfego de caminhões entre quatro terminais regionais são apre sentados na tabela a seguir em milhares de caminhõessemana Determine a o número de viagens de caminhão gerado em cada terminal e b o volume de tráfego entre os terminais DDeePPaarraa AA BB CC DD A 0 52 75 41 B 25 0 64 26 C 126 79 0 95 D 65 31 47 0 525 525 Se o volume de tráfego em uma rodovia de duas faixas for de 6500 veículosdia e aumentar à taxa de 4 ano utilizando o método da taxa de crescimento constante em quantos anos o volume de tráfego chegaria a 10 mil veículos por dia 526 526 Descreva o processo de previsão de quatro etapas utilizado no planejamento de transporte 527 527 Um aeroporto regional gera 8 mil chegadas e partidas de passageiros por dia e atende a quatro centros de emprego em um raio de 300 km O nível de emprego e o tempo de viagem para cada local são mostrados na tabela a seguir Utilize o modelo gravitacional Equação 55 para determinar quantos passageiros via jam para cada centro de emprego por dia CCeennttrroo EEm mpprreeggoo TTeem mppo o dde e vviiaaggeem m m miinnuuttooss A 2500 150 B 1500 75 C 1000 45 D 1750 90 528 528 Quais são os seis conceitos que se relacionam com o resultado de uma avaliação do transporte 529 529 Três alternativas de transporte foram propostas para um programa de melhoria de segurança ferroviária I Passagem em desnível II Controle de sinal III Sistemas de advertência avançados O custo de cada alternativa é apresentado na tabela abaixo Determine qual alternativa é a de menor custo total Utilize uma taxa de juros de 8 e uma vida útil de projeto de 5 anos AAlltteerrnnaattiivvaa CCuusstto o iinniicciiaall CCuusstto o ooppeerraacciioonnaal l aannuuaall I 550500 39000 II 454000 43000 III 440850 57000 530 530 Outro grupo de acionistas está avaliando o problema de acesso ao aeroporto descrito no Exemplo 512 Os acionistas examinaram os critérios para a escolha do projeto e concordaram com os seguintes fatores de pon deração Utilizando esta informação revisada determine a pontuação ponderada para cada alternativa CCrriittéérriioo VVaalloorr CCrriittéérriioo VVaalloorr 1 20 3 30 2 20 4 30 Engenharia de infraestrutura de transportes 252 AAlltteerrnnaattiivvaaccrriittéérriioo CC11 CC22 CC33 CC44 Tempo CO2 Viagens Projeto I 12 230 10 26 II 17 360 11 11 III 22 420 22 14 Referências Referências DE NEUFVILLE Richard ODONI Amedeo Airport systems planning design and management sl Mc GrawHill Professional 2002 INSTITUTE OF TRANSPORTATION ENGINEERS Transportation planning handbook 2 ed Washington DC 1999 Trip generation7 ed Washington DC 2003 MEYER Michael B MILLER Eric JUrban transportation planning sl McGrawHill 2000 ORTUZAR Juan de Dios WILLUNsEN Loui G Modelling transport sl John Wiley and Sons 2001 WELLs Alexander T YOUNG Seth Airport planning and management sl McGrawHill Professional 2003 253 CAPÍTULO CAPÍTULO Projeto geométrico Projeto geométrico das vias de transporte das vias de transporte Este capítulo aborda o projeto geométrico das vias de transporte das modalidades rodoviária aeroviária e erroviária O material inclui o projeto geométrico de rodovias para a modalidade rodoviária da via érrea para a erroviária e das pistas de pouso e decolagem e de rolamento para a modalidade aeroviária Em cada caso as características dos usuários dos veículos e das vias discutidas no Capítulo 3 são utilizadas para harmonizar os diversos elementos da via Por exemplo a distância mínima de visibilidade exigida para uma rodovia é utilizada para definir o comprimento mínimo de uma curva vertical Da mesma orma para a mo dalidade aeroviária o grupo de aeronaves de projeto para o qual o aeroporto está sendo projetado é utilizado para definir os padrões de dimensionamento das pistas de pouso e decolagem e de rolamento do aeroporto E para a modalidade erroviária os comprimentos das curvas verticais dependem do tipo de serviço espe rado que a via transportará Classicação das vias de transporte Classicação das vias de transporte O projeto de qualquer inraestrutura viária de transporte é baseado em como ela é classificada cujas bases dierem de uma modalidade para outra mas o princípio básico utilizado é que as inraestruturas viárias de transporte devem ser agrupadas de acordo com suas respectivas unções em termos das características do serviço que estão oerecendo Por exemplo o sistema de classificação utilizado para a modalidade rodoviária acilita o desenvolvimento sistemático do sistema rodoviário e a atribuição lógica de responsabilidades entre dierentes jurisdições Sistema de classicação de rodovias e de vias urbanas Sistema de classicação de rodovias e de vias urbanas A Associação Americana dos Órgãos Rodoviários e de Transporte American Association o State Highway and Transportation Officials AASHTO desenvolveu o sistema de classificação utilizado para rodovias Estas classificações são ornecidas no manual A policy on geometric design of highways and streets publicado pela AASHTO e reerenciadas comoclassificação funcional de rodovias Primeiro as vias são classificadas como urbanas ou rurais dependendo das áreas onde estão localizadas As urbanas são aquelas localizadas em áreas designadas como tal pelas autoridades locais com população de 5 mil habitantes ou mais embora alguns Estados 66 Engenharia de infraestrutura de transportes 254 utilizem outras aixas de valores Rurais são aquelas localizadas ora das áreas urbanas Em seguida as vias são então classificadas separadamente para áreas urbanas e rurais nas seguintes categorias arterial principal arterial secundária coletora principal coletora secundária estradas locais e ruas As vias expressas como as rodovias interestaduais não são classificadas separadamente pois em geral são consideradas arteriais principais Devese notar contudo que as vias expressas e as rodovias interestaduais têm critérios geométricos únicos que devem ser considerados durante seu projeto As Figuras 61 e 62 apresentam os desenhos esquemáticos das classes uncionais de rodovias suburbanas e rurais Figura 61 Figura 61 Desenho esquemático das classes funcionais das estradas suburbanas Figura 62 Figura 62 Desenho esquemático das classes funcionais das estradas rurais Grandes cidades e cidades do interior Vilarejos Arteriais Coletoras Locais Rua arterial Rua coletora Rua local Área pública Área comercial Projeto geométrico das vias de transporte Capítulo 6 Capítulo 6 255 Vias arteriais principais urbanas Vias arteriais principais urbanas Estas atendem aos principais centros de atividades da área urbana e os maiores volumes de tráego incluindo a maioria das viagens que começa e termina dentro da área urbana e todas as que se desviam da área central da ci dade Como resultado transportam a maior proporção de quilômetros percorridos por veículo na área urbana Esta categoria de via inclui todas as inraestruturas de acesso controlado embora este não seja necessariamente um requisito para uma rodovia ser incluída nessa categoria As rodovias dentro desta categoria são divididas nas seguintes subcategorias com base no tipo de acesso i rodovias interestaduais com controle total de acesso e trevos em desnível ii outras vias expressas e iii outras vias arteriais principais que podem ter controle de acesso parcial ou ser sem controle Vias arteriais secundárias urbanas Vias arteriais secundárias urbanas As vias nesta categoria interligamse com as arteriais urbanas e as ampliam Esta categoria inclui todas as vias arteriais que não são classificadas como vias arteriais principais Elas atendem também às viagens de média distância e ornecem mais acesso ao uso do solo do que as vias arteriais principais Geralmente não passam por bairros mas podem ser utilizadas como rotas de ônibus e ligar comunidades dentro de áreas urbanas As vias arteriais secundárias urbanas geralmente são espaçadas em distâncias não ineriores a 15 km em áreas urbanas totalmente desenvolvidas mas também em distâncias que variam de 3 a 5 km nos limites das áreas suburbanas e 015 km nas centrais Ruas coletoras urbanas Ruas coletoras urbanas Estas coletam o tráego das ruas locais e o transportam para o sistema arterial Portanto essas ruas normalmen te passam por áreas residenciais e dão apoio à circulação do tráego dentro das áreas residenciais comerciais e industriais Ruas locais urbanas Ruas locais urbanas As ruas dentro da área urbana que não estão incluídas em nenhum dos sistemas descritos anteriormente são consideradas nesta categoria Elas ornecem acesso a áreas lindeiras e às ruas coletoras mas o tráego de passa gem nelas é deliberadamente desencorajado Vias arteriais principais rurais Vias arteriais principais rurais Estas atendem à maioria das viagens interestaduais e uma porção significativa das intraestaduais e ainda a viagens entre a maioria das áreas urbanas com população superior a 50 mil habitantes e um grande número de viagens entre as áreas urbanas com população de mais de 25 mil habitantes Além disso também são classifi cadas como i vias expressas ou rodovias interestaduais que são rodovias de pistas duplas com controle total de acesso e sem interseções em nível e ii outras vias arteriais principais consistindo de todas as vias arteriais principais não classificadas como vias expressas Vias arteriais secundárias rurais Vias arteriais secundárias rurais Esta categoria dá apoio às vias arteriais principais rurais para ormar um sistema que liga as cidades gran des cidades e outros geradores de tráego comoresorts O espaçamento entre elas normalmente depende da densidade populacional de orma que um acesso razoável ao sistema arterial seja ornecido de todas as áreas desenvolvidas As velocidades nessas vias são normalmente semelhantes às das arteriais principais e devem ser definidas de orma que evitem intererências significativas com o tráego de passagem Engenharia de infraestrutura de transportes 256 Estradas coletoras principais rurais Estradas coletoras principais rurais Estas geralmente atendem a viagens que possuem distâncias mais curt as do que as arteriais pois transportam principalmente o tráego que se srcina ou termina na sede do condado 1 ou em grandes cidades que não estão nas rotas arteriais Também atendem outros geradores de tráego como escolas pontos de embarque de cargas parques municipais e importantes áreas agrícolas e de mineração Em geral as estradas coletoras principais tendem a ligar os locais que atendem às pequenas e grandes cidades e às vias de classificação su perior próximas Estradas coletoras secundárias rurais Estradas coletoras secundárias rurais Este sistema é composto de vias que coletam o tráego das estradas locais e o transerem para outras inraes truturas que disponibilizam acesso razoável às estradas coletoras a partir de todas as áreas desenvolvidas Uma unção importante dessas estradas é que elas ornecem uma ligação entre o meio rural e importantes geradores locais de tráego como pequenas comunidades Estradas locais rurais Estradas locais rurais Todas as estradas rurais que não estão classificadas dentro de alguma das classificações anteriores ormam este sistema rodoviário As estradas desta categoria geralmente conectam áreas próximas com as ruas co letoras e atendem a viagens com distâncias relativamente menores do que aquelas atendidas pelas estradas coletoras rurais Classicação das pistas de pouso Classicação das pistas de pouso e decolagem de aeroportos e decolagem de aeroportos Em geral pistas de pouso e decolagem de aeroportos podem ser classificadas em três grupos principais i principais ii para vento cruzado iii paralelas As Figuras 63a e 63b mostram um desenho esquemático de orientação relativa das dierentes pistas Pistas de pouso e decolagem principais Pistas de pouso e decolagem principais Estas servem como inraestruturas principais de decolagem e pouso dos aeroportos Seus comprimentos são baseados na amília de aeronaves com características de desempenho semelhantes que devem utilizar o aero porto ou em uma aeronave específica que necessita de pista mais longa O comprimento é baseado em uma amília de aeronaves quando o peso bruto máximo de cada aeronave que se espera venha a utilizar o aeroporto seja igual ou inerior a 272000 N e em uma aeronave específica quando seu peso bruto máximo seja superior a 272000 N A orientação mais desejável para essas pistas é aquela com a maior cobertura de vento e componente de vento cruzado mínimo este é o componente de velocidade do vento perpendicular à direção da pista Os valores máximos para os componentes de vento cruzado são 105 nós para os Airport Reerence Codes ARCs Códigos de referência de aeroporto de A1 e B1 13 nós para os ARCs de AII e BII 16 nós para os ARCs AIII BIII e de CI a DIII e 20 nós para os ARCs de AIV a DVI consulte o Capítulo 3 para a denição de 1 Condado é o termo utilizado nos Estados Unidos para comarca ou municípioNRT Projeto geométrico das vias de transporte Capítulo 6 Capítulo 6 257 ARC A cobertura de vento é a porcentagem de tempo em que as componentes de vento cruzado estão abaixo do nível aceitável A cobertura desejável para um aeroporto é de 95 Pistas de pouso e decolagem para vento cruzado Pistas de pouso e decolagem para vento cruzado Estas são orientadas em um ângulo em relação à pista de pouso e decolagem principal e disponibilizadas como um acréscimo à esta última para obter a cobertura de vento desejável no aeroporto Figura 63a Figura 63a Desenho esquemático das diferentes classes de pistas de pouso e decolagem de aeroporto Fonte Advisory Circular AC 150530013 Federal Aviation Administration Department of Transportation Washington DC Incorporação das alterações de 1 a 8 setembro de 2004 Linha de base B L i n h a d e b a s e A P i s t a d e p o u s o e d e c o l a g e m d e 1 5 0 4 5 m 4 2 0 0 1 2 6 0 m 550 165 m ARP 1500 450 m 1650 495 m 1065 320 m F u t u r a p i s t a d e p o u s o e d e c o l a g e m d e 1 0 0 3 0 m 3 7 0 0 1 1 1 0 m Pista de pouso e decolagem para vento cruzado Pista de pouso e decolagem paralela proposta Pista de pouso e decolagem principal 2 1 0 0 6 3 0 m 2 3 6 9 7 1 0 m 1 8 7 0 5 6 1 m 2 6 7 5 8 0 3 m 1 5 0 4 5 m 4 2 0 0 1 2 6 0 m N Engenharia de infraestrutura de transportes 258 Pistas de pouso e decolagem paralelas Pistas de pouso e decolagem paralelas Estas são construídas em paralelo à pista principal para ampliar a capacidade caso o volume ultrapasse sua capacidade operacional Quando regras de voo visual visual flight rules VFRs são utilizadas para pousos e decolagens simultâneos em pistas paralelas a distância entre seus eixos não deve ser inerior a 210 m No entanto para os grupos de aeronaves V e VI os eixos devem estar a pelo menos 750 m de distância consulte o Capítulo 3 para a definição dos grupos de aeronaves Devese também considerar o aumento dessas distân cias para acomodar práticas de controle de tráego aéreo como retenção de aviões entre as pistas de pouso e decolagem As distâncias mínimas de separação entre os eixos das pistas principais e de rolamento e as áreas de estacionamento de aeronaves também são especificadas como mostrado nas Tabelas 61 e 62 Figura 63b Figura 63b Layout do Aeroporto Internacional de WashingtonDulles foto de satélite Fonte Terra ServerUSA e US Geological Survey Classicação das pistas de rolamento de aeroportos Classicação das pistas de rolamento de aeroportos Estas ornecem acesso aos páteos áreas terminais e hangares de serviço a partir das pistas de pouso e decola gem Estão localizadas de orma que se previnam conflitos entre uma aeronave que acaba de pousar e outra que está taxiando para decolar O sistema de pista de rolamento em um aeroporto pode se tornar o ator operacional limitante conorme o tráego da pista de pouso e decolagem aumenta As pistas de rolamento de um aeroporto podem ser classificadas geralmente nos seguintes grupos i pistas de rolamento paralelas ii entradas de pista Projeto geométrico das vias de transporte Capítulo 6 Capítulo 6 259 iii pistas de rolamento de desvio iv saídas de pista v pistas de rolamento de páteos e aixas de rolamento Tabela 61 Tabela 61 Padrões de separação de pistas de pouso e decolagem para aproximação de aeronaves das categorias A e B IItteemm GGrruuppo o dde e aaeerroonnaavveess Ia I II III IV Pistas de pouso e decolagem visuais e pistas com visibilidade mínima de aproximação não inferior a 34 de milha terrestre 1200 m Eixo da pistafaixa de rolamentob 150 pés 45 m 225 pés 675 m 240 pés 72 m 300 pés 90 m 400 pés 120 m Área de estacionamento de aeronaves 125 pés 375 m 200 pés 60 m 250 pés 75 m 400 pés 120 m 500 pés 150 m Eixo da pistafaixa de rolamentob 200 pés 60 m 250 pés 75 m 300 pés 90 m 350 pés 105 m 400 pés 120 m Área de estacionamento de aeronaves 400 pés 120 m 400 pés 120 m 400 pés 120 m 400 pés 120 m 500 pés 150 m aEstes padrões referemse exclusivamente às infraestruturas para aviões pequenos bOs padrões de separação do eixo da pistafaixa de rolamento são ao nível do mar Em altitudes mais elevadas um aumento dessas distâncias de separação pode ser necessário para manter as aeronaves que estão taxiando e aquelas em espera longe da área livre de objetos objectfree zone OFZ Fonte Adaptado de Airport Design Advisory Circular AC 150530013 Federal Aviation Administration Department of Transportation Washington DC Incorporação das alterações 1 a 8 setembro de 2004 Tabela 62 Tabela 62 Padrões de separação de pistas de pouso e decolagem para aproximação de aeronaves das categorias C e D IItteemm GGrruuppo o dde e aaeerroonnaavveess I II III IV V VI Pistas de pouso e decolagem visuais e pistas com visibilidade mínima de aproximação não inferior a 34 de milha terrestre 1200 m Eixo da pista de pouso e decolagem para Eixo da pistafaixa de rolamentoa G 300 pés 90 m 300 pés 90 m 400 pés 120 m 400 pés 120 m 3b 3b 600 pés 180 m Área de estacionamento de aeronaves 400 pés 120 m 400 pés 120 m 500 pés 150 m 500 pés 150 m 500 pés 150 m 500 pés 150 m Eixo da pistafaixa de rolamentoa D 400 pés 120 m 400 pés 120 m 400 pés 120 m 400 pés 120 m 3b 3b 600 pés 180 m Área de estacionamento de aeronaves G 500 pés 150 m 500 pés 150 m 500 pés 150 m 500 pés 150 m 500 pés 150 m 500 pés 150 m a Os padrões de separação do eixo da pistafaixa de rolamento são ao nível do mar Em altitudes mais elevadas um aumento dessas distâncias de separação pode ser necessário para manter as aeronaves que estão taxiando e aquelas em espera longe da área livre de objetos b Para o grupo V o padrão de distância de separação entre o eixo da pista de pouso e decolagem e o da pista de rolamento paralela é de 400 pés 120 m para aeroportos com altitudes de até 1345 pés 410 m 450 pés 135 m para aeroportos com altitudes entre 1345 pés 410 m e 6560 pés 2000 m e 500 pés 150 m para aeroportos com altitudes superiores a 6560 pés 2000 m Fonte Adaptado de Airport Design Advisory Circular AC 150530013 Federal Aviation Administration Department of Transportation Washington DC Incorporação das alterações 1 a 8 setembro de 2004 Pistas de rolamento paralelas Pistas de rolamento paralelas Estendemse em paralelo às pistas de pouso e decolagem principais e proporcionam acesso às áreas terminais Devem ser respeitadas as distâncias mínimas indicadas na Tabela 63 para este tipo de pista Engenharia de infraestrutura de transportes 260 Tabela 63 Tabela 63 Padrões de separação da pista e da faixa de rolamento IItteemm GGrruuppo o dde e aaeerroonnaavveess I II III IV V VI Eixo da pista de rolamento para Eixo da pistafaixa de rolamento paralela 69 pés 21 m 105 pés 32 m 152 pés 465 m 215 pés 655 m 267 pés 81 m 324 pés 99 m Objeto fixo ou móvelab 445 pés 135 m 655 pés 20 m 93 pés 285 m 1295 pés 395 m 160 pés 485 m 193 pés 59 m Eixo da faixa de rolamento para Eixo da faixa de rolamento paralela 64 pés 195 m 97 pés 295 m 140 pés 425 m 198 pés 60 m 245 pés 745 m 298 pés 91 m Objeto fixo ou móvelab 395 pés 12 m 575 pés 175 m 81 pés 245 m 1125 pés 34 m 138 pés 42 m 167 pés 51 m aEste valor também se aplica à margem de vias de serviço e de manutenção bDevese considerar o impacto do jato do motor da aeronave nos objetos localizados perto das interseções da pista de pouso e decolagempista de rolamentofaixa de rolamento Observação Os valores obtidos a partir das seguintes equações podem ser utilizados para mostrar que uma modificação dos padrões proporcionará um nível aceitável de segurança O eixo da pista de rolamento até o eixo da pistafaixa de rolamento paralela é igual a 12 vez a envergadura da aeronave mais 10 pés 3 m O eixo da pista de rolamento ao objeto fixo ou móvel é igual a 07 vez a envergadura da aeronave mais 10 pés 3 m O eixo da faixa de rolamento até o eixo da faixa de rolamento paralela é igual a 11 vez a envergadura da aeronave mais 10 pés 3 m O eixo da faixa de rolamento ao objeto fixo ou móvel é igual a 06 vez a envergadura da aeronave mais 10 pés 3 m Fonte Adaptado de Airport Design Advisory Circular AC 150530013 Federal Aviation Administration Department of Transportation Washington DC Incorporação das alterações 1 a 8 setembro de 2004 Entradas de pista Entradas de pista Proporcionam acesso direto à pista de pouso e decolagem São geralmente em orma de L e têm uma conexão em ângulo reto com as pistas de pouso e decolagem As entradas de pista que atendem às pistas de pouso e decolagem bidirecionais também servem como saídas para estas últimas Pistas de rolamento de desvio Pistas de rolamento de desvio Estas ornecem a lexibilidade que muitas vezes é necessária em aeroportos muito movimentados para deslocar as aeronaves que estão prontas para partir para as pistas de decolagem desejadas Isso geralmente ocorre em aeroportos muito movimentados quando uma aeronave à rente que não está pronta para de colar bloqueia a pista de rolamento de acesso A pista de rolamento de desvio pode então ser utilizada para se desviar do bloqueio Essas pistas portanto acilitam a evolução do luxo de tráego das aeronaves que irão decolar Saídas de pista Saídas de pista São utilizadas pelas aeronaves para sair das pistas de pouso e decolagem Elas podem ser em ângulo reto ou agudo As saídas em ângulo agudo comumente denominadas saídas rápidas de pista permitem que as aero naves que aterrissam saiam da pista em velocidades superiores às de saídas em ângulo reto A Federal Avia tion Administration sugere que quando o total de pousos e decolagens durante a hora de pico or inerior a 30 as saídas de pista em ângulo reto atingirão um fluxo eficiente de tráego Pistas de rolamento de pátio e faixas de rolamento Pistas de rolamento de pátio e faixas de rolamento Fornecem rotas de rolamento no pátio para uma posição de estacionamento junto aos portões do terminal de passageiros ou para outras áreas terminais Faixas de rolamento geralmente ornecem acesso às posições Projeto geométrico das vias de transporte Capítulo 6 Capítulo 6 261 de estacionamento de aeronaves e para outros terminais a partir das pistas de rolamento da pátio As pistas de rolamento de pátio podem estar localizadas dentro ou ora da área de movimento deste mas as aixas de rolamento só podem estar localizadas ora dessa área O eixo de uma aixa ou pista de rolamento de pátio que está localizada na borda do páteo deve estar do lado de dentro da sua borda em uma vez e meia a largura do pavimento estrutural da pista de rolamento Classicação das vias férreas Classicação das vias férreas As vias érreas são agrupadas nas seguintes categorias gerais principais i vias de transporte público de veículos leves sobre trilhos ii vias de transporte público ferroviário urbano iii vias de carga e intermunicipais de passageiros iv vias de alta velocidade Além dos quatro grupos principais estas vias também são agrupadas nas seguintes categorias secundárias i vias principais ii vias secundárias iii vias de pátio e sem receita As vias érreas podem ser primeiramente classificadas de acordo com as categorias principais e em segui da com as categorias secundárias Vias de transporte público de veículos leves sobre trilhos Vias de transporte público de veículos leves sobre trilhos Estas comportam um conjunto de veículos de passageiros movido por energia elétrica obtida a partir de um sistema de distribuição aérea de fios A potência de propulsão é transmitida por meio de um pantógrao e re tornada para as subestações pelos trilhos As velocidades de operação deste sistema de transporte público estão geralmente entre 65 e 90 kmh Embora os materiais utilizados para construir essas vias sejam os mesmos para outros sistemas erroviários como por exemplo o transporte público erroviário urbano e as vias de carga e intermunicipais de passageiros as características geométricas das vias de veículos leves sobre trilhos possuem dierenças sutis em comparação às de outros sistemas erroviários Por exemplo estas vias muitas vezes possuem curvas horizontais tão acentuadas que chegam a um raio de 82 pés Isso acontece em função principalmente do tipo de veículo utilizado e da necessidade de que as vias sejam capazes de acomodar a interação com o tráego de veículos e de pedestres e de transitar sobre as ruas da cidade Vias de transporte público ferroviário urbano Vias de transporte público ferroviário urbano Estas transportam veículos que são normalmente tracionados por motores elétricos de corrente contínua sob tensões moderadas A velocidade dos trens pode alcançar 130 kmh Exemplos incluem os sistemas Washington Metropolitan Area Transit Authority Rail Bay Area Rapid Transit e Port Authority Transit Cor poration que liga Filadélfia a Nova Jersey Geralmente estão localizadas em grandes corredores que trans portam grandes volumes de passageiros Engenharia de infraestrutura de transportes 262 Vias de carga e intermunicipais de passageiros Vias de carga e intermunicipais de passageiros Ligam cidades e geralmente implicam o tráego erroviário de longas distâncias composto pela movimentação de passageiros e de carga As operações nestas linhas geram a maior parte da receita do setor erroviário com possibilidades de velocidades de operação dos trens superiores a 160 kmh Elas realizam o serviço erroviário nacional de passageiros conhecido como Amtrak além dos serviços de carga Southern Pacific Conrail e CSX Corporation são exemplos de serviços de carga que usam estas vias Vias de alta Vias de alta velocidade velocidade Estas comportam trens que viajam a velocidades que variam de 145 kmh a 480 kmh como por exemplo a via TGV entre Paris e Lon na França Vários governos estaduais estão planejando sistemas ferroviários de alta velocidade e atualizando as malhas existentes para acomodar esse tipo de trem Por exemplo a autarquia portuária do condado de Allegheny o Departamento de Transportes de Maryland a Comissão de Trens de Alta Velocidade da CalifórniaNevada a Comissão da Via Expressa da Grande Nova Orleans e a Comissão Re gional de GeórgiaAtlanta receberam concessões da Federal Railroad Administration Administração Federal de Ferrovias para o desenvolvimento de estudos sobre a utilização do transporte terrestre de alta velocidade por levitação magnética Maglev Duas abordagens podem ser utilizadas para o projeto destas vias de alta velocidade A primeira presume que somente trens de passageiros nelas operem e a segunda permite que tanto trens de passageiros como de carga operem Quando são projetadas apenas para trens de passageiros rampas relativamente mais altas podem ser permitidas por causa da baixa carga por eixo A via de alta velocidade entre Paris e Lyon é um exemplo deste tipo de projeto No entanto agora é comum essas vias serem projetadas para trens de passageiros e de carga Os padrões de projeto para essas vias não são ornecidos pois estão ora do escopo deste livro Vias principais Vias principais Formam a rede principal de errovias e ligam as principais srcens e destinos do sistema Vias secundárias Vias secundárias São muitas vezes denominadas ramais e incluem vias que ligam a linha principal a uma estação que está ora desta e as que ligam a linha principal com os pátios erroviários Vias de pátio e sem receita Vias de pátio e sem receita São aquelas que entram nos pátios erroviários onde os carros são classificados e onde a manutenção e os repa ros dos vagões e dos motores das locomotivas são realizados Padrões de projeto para as vias de Padrões de projeto para as vias de transporte transporte No projeto da via de qualquer sistema de transporte o primeiro passo é determinar os padrões adequados que devem ser utilizados especificamente para a inraestrutura que está sendo projetada Por exemplo na modali dade rodoviária primeiro devese verificar a classificação da rodovia que está sendo projetada e em seguida são determinados os padrões geométricos específicos conorme esta classificação Da mesma orma no projeto de uma pista de pouso e decolagem de um aeroporto o projetista deve saber a classificação da pista ou seja principal paralela ou para vento cruzado e as aeronaves que vão utilizála regularmente Estes padrões são então utilizados como base para o projeto Os padrões considerados neste capítulo são aqueles relacionados ao projeto geométrico e não aqueles relacionados às características de suporte do solo Os padrões com as carac terísticas do solo serão abordados no Capítulo 7 Projeto geométrico das vias de transporte Capítulo 6 Capítulo 6 263 Padrões de projeto para rodovias Padrões de projeto para rodovias Além do volume do projeto especificado os padrões normalmente são ornecidos para a velocidade de projeto e os elementos das seções transversais como a largura das aixas do acostamento canteiros e rampas Os pa drões também são ornecidos para os acessórios localizados na margem da rodovia incluindo canteiro central e barreiras guias e sarjetas e deensas metálicas Volume de projeto especicado Volume de projeto especicado É o volume especificado para o projeto ornecido como volume diário 24 horas ou horário de projeto design hourly volume VHP Quando se trata de volume diário este é fornecido comovolume diário médio anual average annual daily traffic VDMA ouvolume diário médioaverage daily traffic VDM O VDMA é a mé dia da contagem de 24 horas coletada todos os dias do ano enquanto VDM a média da contagem de 24 horas coletada ao longo de vários dias não chegando a um ano Quando o volume de projeto especificado é ornecido como volume horário geralmente é considerado como uma porcentagem do VDMA ou do VDM esperados A relação entre os volumes horários de tráfego como uma porcentagem do VDM nas rodovias rurais e o número de horas em um ano com volumes mais elevados é mostrada na Figura 64 Os dados coletados de acordo com as contagens de tráego nas rodovias com ampla gama de volumes e localizações geográficas oram utilizados para desenvolver esta relação Observe que essas curvas têm uma característica única entre 0 e 25 horas com maiores volumes um aumento signicativo no percentual do VDM é observado para um pequeno aumento no número de horas No entanto apenas uma leve redução no percentual do VDM é observada para as alterações no número Figura 64 Figura 64 Relação entre o volume horário ida e volta e o volume diário médio anual em rodovias rurais Fonte A policy on geometric design of highways and streets Washington DC American Association of State Highway and Transportation Officials 2004 Usado com permissão T r á f e g o h o r á r i o c o m o u m a p o r c e n t a g e m d o V D M v o l u m e s d e i d a e v o l t a Rodovia com flutuação média no fluxo de tráfego Ultrapassado em 15 dos locais Ultrapassado em 85 dos locais Número de horas em um ano com volume por hora superior àquele mostrado 30 HV 0 20 40 60 80 100 120 140 160 36 32 28 24 20 16 12 8 4 Engenharia de infraestrutura de transportes 264 de horas à direita da 30a hora com maior volume Assim concluiuse que não é econômico escolher um volu me horário de projeto que será ultrapassado durante menos de 30 horas no ano O volume da trigésima hora é portanto normalmente escolhido como o volume horário de projeto A experiência também tem demonstrado que existe uma variação muito pequena de ano para ano na porcentagem do VDM representado pelo volume da trigésima hora mesmo quando são observadas alterações signicativas no VDM O volume da trigésima hora das rodovias rurais é geralmente en tre 12 e 18 do VDM sendo 15 o va lor médio Devese no entanto tomar o devido cuidado ao utilizar o volume da trigésima hora nas rodovias com flutuação sazonal incomum ou alta no fluxo de tráego É provável que nessas rodovias uma porcenta gem elevada de horas com alto volume e uma baixa porcentagem de horas com baixo volume possam ocorrer como resultado da flutuação sazonal sendo possível mesmo que a porcentagem do volume médio diário anual representado pela trigésima hora possa não ser significativamente dierente daquelas na maioria das rodovias rurais Em tais condições o volume da trigésima hora pode ser tão elevado que impossibilite economicamente seu uso como volume horário de projeto Ao mesmo tempo porém o volume horário de projeto escolhido não deve ser tão baixo que resulte em orte congestionamento durante o horário de pico Um compromisso geralmente é assumido nestes casos escolhendose um volume horário de projeto que não resultará num grave congestionamento durante o horário de pico mas na operação de tráego a um nível de serviço inerior em comparação com o que existe normalmente nas rodovias rurais com flutuações normais Uma alternativa sugerida seria utilizar 50 da média de alguns volumes horários mais altos esperados no ano do projeto O volume da trigésima hora também pode ser utilizado como volume horário de projeto para vias urbanas No entanto há apenas uma pequena variação entre o 30 o e o 200o maior volume pois os fluxos da manhã e após o horário de pico são semelhantes nas áreas urbanas durante o ano Nessas estradas o volume da trigésima hora está geralmente entre 8 e 12 do VDM Um método alternativo utilizado para determinar um volume horário de projeto apropriado para as vias urbanas é calcular a média dos maiores volumes da tarde para cada uma das 52 semanas do ano Quando há altas variações sazonais em uma via urbana pode ser necessário ava liar volumes específicos de tráego adequados para a rodovia a fim de determinar o volume horário de projeto Velocidade de projeto Velocidade de projeto Velocidade de projeto de uma rodovia é aquela em que se baseiam as diferentes características da rodovia Os atores comumente utilizados para orientar a escolha de uma velocidade de projeto adequada para uma rodo via são a classificação uncional a topografia da área em que a rodovia está localizada e o uso do solo da área adjacente Para esta finalidade a topografia de uma rodovia em geral é classificada como um de três grupos em nível ondulado ou montanhoso Terreno em nível é utilizado para descrever uma topografia que tem rampas com 2 graus ou menos Dis tâncias de visibilidade seguras podem ser acilmente obtidas sem muita terraplanagem Os caminhões e os carros de passageiros podem atingir velocidades semelhantes nos trechos em rampa Terreno ondulado representa uma topografia em que as inclinações naturais geralmente variam para baixo e para cima do nível da rodovia Em áreas com esta topografia rampas íngremes às vezes são encontradas A velocidade dos caminhões é reduzida se comparada à dos carros de passageiros em alguns trechos em rampas apesar de não chegar a uma velocidade de arrasto Terreno montanhoso representa uma topografia com grandes rampas e mudanças bruscas nas elevações longitudinais e transversais em relação à estrada A terraplanagem extensiva é normalmente necessária para obter as distâncias mínimas de visibilidade e as velocidades de caminhões em trechos com rampas são Projeto geométrico das vias de transporte Capítulo 6 Capítulo 6 265 reduzidas significativamente em comparação às de carros de passageiros Os caminhões também podem operar a velocidades de rastejo em algumas rampas É importante que uma velocidade de projeto adequada seja escolhida para cada rodovia As rodovias não devem ser construídas com padrões definidos para alta velocidade quando as máximas de operação como as indicadas pelos limites legais de velocidade deverão ser muito ineriores Os motoristas em geral ignorarão os limites legais de velocidade e dirigirão em velocidades próximas à de projeto que também deve ser escolhida para atingir o nível desejado de operação assegurando simultaneamente um elevado padrão de segurança na rodovia Muitos dos atores do projeto de uma estrada dependem de sua velocidade de projeto o que a torna um dos primeiros parâmetros escolhidos no processo de desenvolvimento As velocidades de projeto va riam de 30 kmh a 130 kmh com valores intermediá rios em intervalos de 5 kmh As vias expressas são geralmente projetadas para velocidades de 80 kmh a 130 kmh Recomendase que quando as velocidades de projeto praticadas orem baixas por exemplo 80 kmh nas vias expressas o limite de velocidade legal deverá ser devidamente indicado e fiscalizado principalmen te durante os horá rios ora de pico para garantir a máxima submissão dos motoristas ao limite legal indicado A experiência também tem mostrado que uma velocidade de projeto de 95 kmh ou superior pode ser utilizada em muitas vias expressas no desenvolvimento de áreas urbanas sem aumento significativo no custo da via Uma velo cidade de projeto de 110 kmh deve ser utilizada para vias expressas urbanas quando houver alinhamento retilíneo e as localizações dos trevos permitirem Uma velocidade de projeto de 8095 kmh desde que seja consistente com as expect ativas dos motoristas pode ser utilizada para as vias expressas urbanas localizadas em terrenos montanhosos Uma velocidade de projeto de 110 kmh é recomendada para as vias expressas rurais As velocidades de projeto para outras vias arteriais coletoras e locais poderiam ser tão baixas quanto 30 kmh As tabelas 64 65 e 66 mostram as velocidades de projeto recomendadas para as dierentes classes de rodovias Tabela 64 Tabela 64 Velocidades de projeto recomendadas para rodovias arteriais CCllaassssiifificcaaççãão o aarrtteerriiaall TTiippo o dde e tteerrrreennoo Em nível Ondulado Montanhoso Rural 6075 milhas por hora 5060 milhas por hora 4050 milhas por hora Urbana 2045 milhas por hora dependendo da localização ex CBDs Observação 1 mph 1 milhahora 161 kmh Fonte A policy on geometric design of highways and streets Washington DC American Association of State Highway and Transportation Officials 2004 Usado com permissão Tabela 65 Tabela 65 Velocidades de projeto mínimas para rodovias coletoras Classificação da Classificação da rodovia coletora rodovia coletora Tipo de terreno Tipo de terreno Velocidade de projeto mph para o volume de Velocidade de projeto mph para o volume de projeto especificado veículosdia projeto especificado veículosdia Abaixo de 50 4002000 Acima de 2000 Rural Em nível 40 50 60 Ondulado 30 40 50 Montanhoso 20 30 40 Urbana Todos 30 mph Pode ser superior dependendo da disponibilidade de faixa de domínio do terreno da presença de pedestres e assim por diante Observação 1 mph 1 milhah 161 kmh Fonte A policy on geometric design of highways and streets Washington DC American Association of State Highway and Transportation Officials 2004 Usado com permissão Engenharia de infraestrutura de transportes 266 Tabela 66 Tabela 66 Velocidades de projeto mínimas para rodovias locais Classificação Classificação da rodovia local da rodovia local Tip Tipo de ter o de terren renoo VVelo elocid cidade d ade de pro e projet jeto mph o mph par para o vol a o volume de p ume de proj rojeto es eto espec pecific ificado ado veí veícul culos osdia dia Abaixo de 50 50250 250400 4001500 15002000 2000 e acima Rural Em nível 30 30 40 50 50 50 Ondulado 20 30 30 40 40 40 Montanhoso 20 20 20 30 30 30 Urbana Todos 2030 milhah mph Dependendo da disponibilidade de desenvolvimento adjacente à faixa de domínio e provável presença de pedestres Observação 1 mph 1 milhah 161 kmh Fonte A policy on geometric design of highways and streets Washington DC American Association of State Highway and Transportation Officials 2004 Usado com permissão Elementos da seção transversal Elementos da seção transversal Os principais elementos da seção transversal de uma rodovia sem canteiro central são aixas de tráego e acosta mentos Nas rodovias com canteiro central são aixas de tráego acostamentos e o próprio canteiro A importân cia de outros elementos como por exemplo barreiras de concreto guias sarjetas deensas metálicas e calçadas depende do tipo de rodovia que está sendo projetada Por exemplo no projeto das rodovias arteriais principais rurais não é importante disponibilizar calçadas enquanto pode sêlo no projeto de uma via arterial secundária ur bana As Figuras 65 e 66 apresentam os elementos da seção transversal de rodovias de pista simples e de rodovias de pista dupla arteriais com canteiro central respectivamente Largura das faixas de tráfego Esta largura tem um impacto significativo sobre a operação e a segurança da rodovia Já oi demonstrado que larguras de aixa ineriores a 36 m podem reduzir a capacidade da rodovia Pesquisas também mostraram que os índices de acidentes envolvendo grandes caminhões são mais altos em rodovias de pista simples com largu ras de aixa ineriores a 33 m do que naquelas com larguras de aixa maiores As larguras das aixas geralmente variam entre 3 e 39 m sendo 36 m a predominante As aixas de 3 e 33 m são algumas vezes utilizadas em ro dovias de pista simples rurais Em situações extremas em termos disponibilidade de aixa de domínio em áreas urbanas aixas de 27 m de largura são por vezes utilizadas quando o volume de tráego esperado é baixo Figura 65 Figura 65 Seção transversal típica de rodovias de duas faixas Fonte Adaptado de A policy on geometric design of highways and streets Washington DC American Association of State Highway and Transportation Officials 2004 Usado com permissão Arredondado Declividades em cortes profundos de 21 exceto em rocha em declive de 41 ou mais plano Declividades em cortes rasos de 41 ou 61 Valeta arredondada Acostamento Declividade Declividade Declividade Declividade Acostamento Faixa Faixa Solo natural aterro baixo Solo natural aterro de alta suficiência Ponto de articulação Taludes de aterro de 41 ou 61 em aterros baixos Arredondado Taludes de aterro de 21 em aterros altos normalmente com defensa metálica CL Projeto geométrico das vias de transporte Capítulo 6 Capítulo 6 267 Margem Margem Acostamento Acostamento Pista Pavimento Pavimento Largura mínima do canteiro Faixa de domínio Faixa de domínio A Restrito Sem provisão para conversão à esquerda Faixa de domínio Faixa de domínio Margem Margem Acostamento Acostamento Pavimento Pavimento Acostamento Largura mediana do canteiro para veículos que farão conversão à esquerda Faixa de domínio Faixa de domínio Margem Acostamento Acostamento Margem Pavimento Pavimento B Mínimo Provisão para conversões à esquerda Largura do canteiro central Acostamento Acostamento C Desejável Figura 66 Figura 66 Seção transversal típica e faixa de domínio em rodovias arteriais com canteiro central Fonte A policy on geometric design of highways and streets Washington DC American Association of State Highway and Transportation Officials 2004 Usado com permissão Largura dos acostamentos As Figuras 65 e 66 mostram os elementos de uma rodovia que são designados como acostamentos Este é um trecho contíguo à aixa de tráego e tem duas unções principais Primeiro o acostamento ornece um local para a parada dos veículos principalmente durante uma emergência Segundo oerece suporte lateral para a estrutura do pavimento O acostamento é às vezes utilizado como uma aixa de tráego temporária para evitar congestionamento principalmente quando uma das outras está echada Quando os acostamentos são utiliza dos como aixas de tráego devese sinalizar de orma apropriada para evitar que sejam usados como local de parada A largura do acostamento pode ser nivelada ou utilizável dependendo da parte do acostamento que está sendo considerada A largura total do acostamento medida da borda do pavimento até a interseção da declividade do acostamento e a declividade lateral do terreno é a largura do acostamento nivelada A largura do acostamento utilizável é a parte do acostamento nivelado que pode ser utilizada pelos veículos parados ao Engenharia de infraestrutura de transportes 268 longo da estrada Quando a declividade lateral é igual ou mais plana do que 41 horizontalvertical a largura do acostamento utilizável é a mesma do acostamento nivelado porque o intervalo entre o acostamento e a de clividade lateral do terreno é geralmente arredondado para uma largura entre 12 m e 18 m Este por sua vez aumenta a largura utilizável A AASHTO recomenda que as larguras utilizáveis dos acostamentos sejam de pelo menos 3 m ou de preerência 36 m em rodovias com tráego significativo de caminhões alto volume de tráego e velocidades elevadas Isto é baseado no desejo de fornecer pelo menos uma distância de 03 m sendo 06 m o valor mais indicado entre a borda da rodovia e um veículo parado no acostamento Quando não é viável ornecer esta largura mínima 1824 m podem ser utilizados Em estradas de baixo volume um mínimo de 06 m ou o equivalente em pés pode ser utilizado A largura utilizável do acostamento interno junto ao canteiro pode ser reduzida para 09 m em rodovias de pista dupla com canteiro central uma vez que esse acostamento é muito pouco utilizado pelos motoristas como opção de parada No entanto em rodovias de pista dupla com três ou quatro aixas por sentido o acostamento utilizável junto ao canteiro central deveria ser de pelo me nos 24 m a fim de proporcionar espaço suficiente de parada para um motorista em dificuldades na aixa próxima ao canteiro Os acostamentos devem acilitar a drenagem das águas superficiais na aixa de tráego E devem portanto estar nivelados com a borda da rodovia e em declive aastandose da aixa de tráego As declividades recomen dadas são de 2 a 6 para acostamentos asaltados e de 4 a 6 para acostamentos com pedra britada Canteiros centrais A área de separação do tráego que flui em direções opostas em uma rodovia é o canteiro central Sua largura é medida da borda da aixa interna de uma direção até a borda da aixa interna da direção oposta As principais unções dos canteiros centrais incluem fornecer uma área de recuperação para veículos fora de controle separar o tráfego oposto fornecer áreas de parada em situações de emergência fornecer áreas de acumulação para as conversões à esquerda e retorno fornecer refúgio aos pedestres reduzir o efeito do brilho dos faróis fornecer faixas temporárias e trechos que permitam a passagem entre as duas pistas durante as operações de manutenção Os canteiros centrais podem ser elevados nivelados ou rebaixados Em áreas urbanas onde o controle das conversões à esquerda é necessário nos cruzamentos de ruas arteriais canteiros elevados são muitas vezes uti lizados de orma que parte da largura do canteiro possa ser usada como uma aixa de conversão à esquerda Os nivelados são mais comumente utilizados em ruas arteriais urbanas mas também em vias expressas se uma barreira de concreto no canteiro or instalada Os rebaixados são usados principalmente em vias expressas como um meio para acilitar a drenagem das águas superficiais das aixas de tráego A AASHTO recomenda uma declividade de 61 para os canteiros centrais rebaixados embora a de 41 seja adequada Para acilitar a segurança os canteiros devem ser o mais amplos possível A largura do canteiro central deve contudo estar contrabalanceada com outros elementos da seção transversal e com os custos envolvidos As larguras dos canteiros geralmente variam de 06 m a 24 m ou mais A AASHTO no entanto recomenda que a largura mínima de canteiro de uma via arterial deve ter 12 m Recomendase uma largura mínima de 3 m para vias expressas urbanas de quatro faixas Isso inclui dois acostamentos de 12 m e uma barreira de concreto no canteiro de 06 m Para as vias expressas de seis ou mais aixas recomendase um mínimo de 66 m sendo 78 Projeto geométrico das vias de transporte Capítulo 6 Capítulo 6 269 m a medida desejável As larguras dos canteiros centrais em ruas coletoras urbanas variam de 06 m a 12 m dependendo da finalidade Larguras mais estreitas 06 m a 12 m em geral aplicamse a canteiros separados por listras pintadas na pista e as mais largas 48 m a 12 m àqueles em áreas com guias As larguras intermediárias 06 m a 18 m são normalmente para áreas estreitas com guias elevadas A Figura 66 também mostra as die rentes larguras de canteiros centrais nas rodovias Barreiras de concreto nos canteiros e nas margens As barreiras de concreto nos canteiros centrais oerecem proteção contra a invasão de veículos desgoverna dos que traegam no sentido oposto e as barreiras de concreto nas margens da rodovia protegem os veículos desgovernados de situações perigosas ao longo da margem da rodovia Devese considerar seu ornecimento quando a rodovia é projetada para atender altos volumes de tráego e o acesso a rodovias de múltiplas aixas e outras rodovias é apenas parcialmente controlado Devese considerar também seu uso quando o canteiro central de uma rodovia de pista dupla arterial cria condições inseguras como um declínio l ateral repentino ou obstáculos apesar de o volume de tráego esperado não ser alto As condições que justificam as barreiras de concreto na margem da rodovia incluem alta declividade do aterro e a existência de um objeto na margem da rodovia Guias e sarjetas Guias são utilizadas principalmente para delinear as bordas do pavimento e as calçadas de pedestres em áre as urbanas mas também p odem ser utilizadas para controlar a drenagem São eitas de concreto de cimento Portland ou concreto betuminoso guias de asalto compactado e classificadas como barreiras ou guias rebaixadas As guias de barreira são projetadas para impedir a saída de veículos da rodovia e portanto mais altas 1520 cm enquanto as guias rebaixadas são projetadas para permitir a passagem de veículos sobre elas quando necessário e sua altura varia de 10 m a 15 cm As guias de barreira não devem ser utilizadas no mesmo local que as barreiras de tráego pois podem contribuir para que os veículos capotem sobre as barreiras de tráego Sarjetas e valetas oerecem a principal estrutura de drenagem para o sistema viário Estão normalmente lo calizadas no lado pavimentado da guia e com os sistemas de galerias de águas pluviais são utilizadas principal mente em áreas urbanas para controlar o escoamento de águas pluviais na rua Têm geralmente de 03 m a 18 m de largura A fim de evitar qualquer perigo ao tráego as sarjetas são geralmente construídas com inclinações transversais de 5 a 8 em uma largura de 06 m a 09 m adjacente à guia Defensas metálicas São utilizadas para impedir veículos desgovernados de deixar o leito da estrada em curvas horizontais acen tuadas e em trechos de aterros altos Normalmente são colocadas em aterros com alturas superiores a 24 m e quando as declividades laterais são superiores a 41 As deensas metálicas devem ser devidamente projetadas para evitar a criação de situações que conduzam ao perigo quando instaladas em determinado local O correto dimensionamento das deensas metálicas tem se tornado um tema de extensa pesquisa o que resultou em me lhora significativa do tratamento do trecho final das deensas metálicas e das barreiras de concreto Calçadas Presentes principalmente em ruas urbanas para acilitar a segura circulação dos pedestres Por exemplo nas ruas coletoras urbanas as calçadas estão normalmente localizadas em ambos os lados da rua para o acesso de pedestres especialmente em áreas próximas a escolas pontos de parada de ônibus parques e shopping centers Apesar de normalmente não serem disponibilizadas em áreas rurais devem ser considerados locais com altas concentrações de pedestres como em áreas próximas a escolas indústrias e empresas locais As calç adas também Engenharia de infraestrutura de transportes 270 devem ser disponibilizadas ao longo de vias arteriais sem acostamentos mesmo se o tráego de pedestre or baixo E devem ter largura livre mínima de 12 m em áreas residenciais podendo variar de 12 m a 24 m em áreas residenciais e comerciais Declividades transversais Para acilitar a drenagem das águas superficiais os pavimentos de trechos retilíneos das rodovias de pista sim ples ou duplas sem canteiros são inclinadas na direção transversal a partir do eixo em direção às bordas dos seus dois lados e suas seções transversais podem ser planas curvas ou uma combinação das duas Quando as declividades transversais são planas as inclinações transversais uniormes são ornecidas em ambos os lados do eixo da pista A seção transversal curvada geralmente toma a orma de uma parábola com o ponto mais alto o vértice do pavimento ligeiramente arredondado e a declividade transversal crescente em direção à borda A declividade transversal crescente da seção transversal curvada aumenta o fluxo de água a partir da superície do pavimento que dá uma vantagem à superície curvada No entanto as seções curvadas são mais diíceis de construir As declinações transversais em rodovias com canteiro são alcançadas pela inclinação do pavimento de seção da via em duas direções proporcionando um vértice ou inclinando todo o pavimento de cada seção em uma direção Quando as declinações transversais são ornecidas nos dois sentidos das rodovias com canteiro a dre nagem superficial é melhorada para que a água seja rapidamente removida da via A desvantagem entretanto é que esse tipo de construção requer sistemas adicionais de drenagem como condutos e drenos subterrâneos Apesar de um valor alto de declividade transversal ser melhor para fins de drenagem esta exigência deve ser contrabalanceada com a necessidade de ornecer uma valor que não provoque a derrapagem dos veículos até a borda da pavimento principalmente durante as condições de gelo A AASHTO recomenda que os valores de declividades transversais para pavimentos de alto padrão devam ser de 15 a 2 e para os pavimentos de padrão intermediário de 15 a 3 Os pavimentos de alto padrão são definidos como aqueles que possuem capas de rolamento que possam suportar de orma adequada o volume de tráego esperado sem perigo visível em decorrência de adiga e não são sensíveis às condições meteorológicas Os de padrão intermediário têm capas de rolamento que variam em termos de qualidade logo abaixo daquelas dos pavimentos de alto padrão até os pavimentos eitos com tratamentos superficiais Rampas Rampas É sabido que a velocidade de operação de um veículo pesado pode ser significativamente reduzida em rampas íngremes eou longas e que o desempenho dos carros de passageiros também pode ser aetado nestas condi ções Por conseguinte é necessário escolher criteriosamente as rampas máximas que se baseiam na velocidade de projeto e no veículo de projetopadrão Quando o veículo de projeto é um carro de passageiro as rampas de até 4 ou 5 podem ser utilizadas sem nenhum impacto significativo sobre o desempenho do veículo exceto aqueles com relações pesopotência elevadas como carros compactos e subcompactos Quando as rampas são superiores a 5 as velocidades dos carros de passageiros aumentam em declives e diminuem em aclives Quando o veículo de projeto é um cami nhão devese dar atenção especial à rampa máxima da rodovia pois ela tem um impacto maior sobre este tipo do que carros de passageiros Por exemplo a velocidade de um caminhão com relação pesopotência de 120 kg kW ou 90 kgHP reduzirá de 88 kmh para aproximadamente 61 kmh após viajar uma distância de cerca de 60 m em uma rampa de 4 Embora o impacto das rampas sobre os veículos recreacionais não seja tão intenso como sobre os cami nhões ele é mais significativo do que aquele sobre os carros de passageiros O problema porém é que não é ácil estabelecer as rampas máximas para as rotas recreacionais Quando a porcentagem de veículos recreacionais é elevada em uma rodovia pode ser necessário ornecer terceiras aixas em rampas íngremes Projeto geométrico das vias de transporte Capítulo 6 Capítulo 6 271 A Tabela 67 ornece os valores recomendados para as rampas máximas para as dierentes classificações de rodovia Todo esorço deve ser eito para utilizar esses valores máximos somente quando necessário principal mente quando as rampas orem longas e a porcentagem de caminhões no fluxo de tráego elevada No entanto quando as rampas orem ineriores a 150 m de comprimento e em declive as máximas podem ser aumentadas em 1 ou 2 principalmente em rodovias rurais de baixo volume Tabela 67 Tabela 67 Rampas máximas recomendadas Coletoras rurais Coletoras ruraisaa Velocidade de projeto milhah Velocidade de projeto milhah TTiippo o dde e tteerrrreennoo 2200 3300 4400 5500 6600 7700 Graus nível Em 7 7 7 6 5 4 Ondulado 10 9 8 7 6 5 Montanhoso 12 10 10 9 8 6 Coletoras urbanas Coletoras urbanasaa Velocidade de projeto milhah Velocidade de projeto milhah TTiippo o dde e tteerrrreennoo 2200 3300 4400 5500 6600 7700 Graus nível Em 9 9 9 7 6 5 Ondulado 12 11 10 8 7 6 Montanhoso 14 12 12 10 9 7 Arteriais rurais Arteriais rurais Velocidade de projeto milhah Velocidade de projeto milhah TTiippo o dde e tteerrrreennoo 4400 5500 6600 7700 Graus Em nível 5 4 3 3 Ondulado 6 5 4 4 Montanhoso 8 7 6 5 Vias expressas Vias expressasbb Velocidade de projeto milhah Velocidade de projeto milhah TTiippo o dde e tteerrrreennoo 5500 6600 7700 Graus Em nível 4 3 3 Ondulado 5 4 4 Montanhoso 6 6 5 a As rampas máximas mostradas para as condições rurais e urbanas de trechos curtos menos de 500 pés e em declives de sentido único podem ser 1 mais íngremes b As rampas que são 1 mais íngremes do que o valor apresentado podem ser utilizadas em casos extremos em áreas urbanas onde o desenvolvimento se opõe à utilização de rampas mais planas e em declives exceto em terreno montanhoso Observação 1 milhah 161 kmh Fonte Adaptado de A policy on geometric design of highways and streets Washington DC American Association of State Highways and Transportation Officials AASHTO 2004 Usado com permissão Também é necessário estabelecer uma rampa mínima já que isto acilita a drenagem ao longo da rodovia Este tipo de rampa em um pavimento sem guia pode ser tão baixa como 0 se o pavimento tiver declividades transversais apropriadas para drenar a água superficial para longe da via Uma rampa longitudinal deve con tudo ser providenciada em pavimentos com guia para acilitar o fluxo longitudinal da água superficial Esta é normalmente de 05 embora 03 possa ser utilizado em pavimento de alto padrão construído sobre solo firme e no topo do terreno Engenharia de infraestrutura de transportes 272 Exemplo 61 Exemplo 61 Determinando padrões de projeto adequados para uma rodovia coletora rural Uma rodovia coletora rural com canteiro central quatro aixas de tráego e volume de projeto de 500 veículos dia com previsão de atender a um volume muito baixo de caminhões deve ser projetada para uma área em nível Determine a uma velocidade de projeto adequada b a rampa máxima com base na velocidade de projeto escolhida c uma largura adequada de acostamento utilizável d uma largura adequada de canteiro central Solução a Utilize a Tabela 65 para escolher a velocidade de projeto A velocidade adequada é de 80 kmh b Utilize a Tabela 67 para estabelecer a rampa máxima que é de 6 Observe que as rampas devem ser eitas o mais plano possível c Para a largura utilizável do acostamento a AASHTO recomenda no mínimo 3 m sendo 36 m preerí vel em rodovias de alta velocidade com altos volumes de caminhões Neste caso embora o volume de caminhões seja baixo nenhuma restrição em termos de faixa de domínio é indicada portanto utilize 36 m No entanto se houver restrição podese utilizar de 18 m a 24 m d A largura do canteiro central deve ser a maior possível A desejável mínima é de 3 m Padrões de projeto de pistas de pousodecolagem Padrões de projeto de pistas de pousodecolagem e de rolamento de aeroportos e de rolamento de aeroportos Os padrões apresentados nesta seção são os recomendados pela Federal Aviation Administration tal como cons ta nas suas circulares Foram desenvolvidos para garantir segurança economia e longevidade de um aeroporto Devese notar que ao utilizar esses padrões o projetista deve estar ciente da interrelação significativa entre os vários componentes de um aeroporto Portanto é necessário assegurar que os requisitos de outras inraestruturas aeroportuárias relacionadas com as pistas de pouso e decolagem e de rolamento também sejam satiseitos Localização e orientação da pista de pouso Localização e orientação da pista de pouso e decolagem e de rolamento de aeroportos e decolagem e de rolamento de aeroportos A segurança eficiência economia e os impactos ambientais de um aeroporto dependem da localização e orien tação da pista de pouso e decolagem A extensão em que qualquer um desses impactos é considerada depende do código de reerência do aeroporto da topografia e do volume de tráego aéreo previsto Por exemplo como observado anteriormente o componente máximo de vento cruzado para um determinado aeroporto depende de seu código de reerência o que influencia significativamente a orientação da pista de pouso e decolagem Di retrizes específicas são dadas para o vento obstruções à navegação aérea topografia controle de tráego aero portuário visibilidade da torre de controle e os perigos oriundos da vida selvagem no entorno do aeroporto Vento O melhor alinhamento para uma pista de pouso e decolagem está na direção do vento dominante pois ele oerece a cobertura máxima de vento e o componente de vento cruzado mínimo No entanto quando isto não é possível a pista de pouso e decolagem deve ser orientada de modo que alcance uma cobertura de vento mínima de 95 Projeto geométrico das vias de transporte Capítulo 6 Capítulo 6 273 Quando uma única pista de pouso e decolagem não puder atingir essa cobertura uma adicional deve ser con siderada Uma análise do vento é apresentada mais adiante neste capítulo Obstrução à navegação aérea A orientação das pistas de pouso e decolagem deve garantir que as áreas aeroportuárias associadas com o de senvolvimento final do aeroporto estejam livres de riscos à navegação aérea Topografa Considerando que a topografia aeta o grau de extensão do nivelamento de terreno necessário a pista de pouso e decolagem deve ser orientada no sentido de minimizar a terraplenagem Além disso as rampas não devem ultrapassar o máximo recomendado nem os comprimentos das curvas verticais ser ineriores ao mínimo re comendado Os valores máximos para rampas e os comprimentos mínimos de curvas verticais recomendados pela Fede ral Aviation Administration são os seguintes Para aproximação de aeronaves das categorias A e B Rampa longitudinal máxima 2 Mudança de declividade longitudinal máxima admissível 2 Comprimento mínimo das curvas verticais 90 m para cada 1 de mudança de declividade Esta curva não é necessária se a mudança de declividade or inerior a 04 A distância mínima entre os pontos de interseções de curvas verticais consecutivas é 75 m multiplicado pela soma das mudanças de declividade em porcentagem associada às duas curvas verticais Para aproximação de aeronaves das categorias C e D Rampa longitudinal máxima 15 mas não exceder 08 no primeiro e último quartos da pista de pouso e decolagem Mudança de declividade máxima admissível 15 Comprimento máximo das curvas verticais 300 m para cada 1 de mudança de declividade diferença algébrica nas rampas A A distância mínima entre os pontos de interseções de curvas verticais consecutivas é de 300 m multipli cado pela soma das mudanças de declividade em porcentagem associada às duas curvas verticais A Figura 67 ilustra esses requisitos para aproximação de aeronaves das categorias C e D Observe que essas rampas são muito mais baixas do que as máximas de rodovias Embora as rampas longitudinais máximas que acabamos de ornecer sejam admissíveis recomendase que sejam mantidas a um mínimo Além disso as mudanças de declividades longitudinais devem ser utilizadas somente quando absoluta mente necessário As rampas longitudinais máximas nas pistas de rolamento são semelhantes àquelas para as pistas de pouso e decolagem Aproximação de aeronaves da categorias A e B 2 Aproximação de aeronaves da categorias C e D 15 Recomendase também que as variações nas rampas longitudinais das pistas de rolamento sejam evitadas a menos que absolutamente necessárias Quando a mudança de declividade longitudinal or necessária não deve Engenharia de infraestrutura de transportes 274 ser superior a 3 As curvas verticais que conectam as dierentes rampas nas pistas de rolamento também são parabólicas e seus comprimentos não devem ser ineriores a 30 m para cada 1 de mudança de declividade Além disso a distância entre curvas verticais consecutivas não deve ser inerior a 30 m multiplicado pela soma das mudanças de declividade em porcentagem associada às duas curvas verticais Visibilidade da torre de controle de tráfego aeroportuário É essencial que todas as pistas de pouso e decolagem e de rolamento sejam orientadas de orma que disponi bilizem uma linha de visão clara de todos os padrões de tráego e todas as superícies operacionais sob o con trole do tráego aeroportuário que incluem as aproximações finais de todas as pistas de pouso e decolagem e todos os pavimentos estruturais da pista Também é desejável ter uma linha clara de visão dos eixos das pistas de rolamento Área de segurança da pista de pouso e decolagem Uma área localizada simetricamente ao longo do eixo da pista de pouso e decolagem deve ser disponibilizada para melhorar a segurança das aeronaves que pousam depois do local indicado ultrapassam ou saem da pista Esta área deve ser estruturalmente capaz de suportar as cargas aplicadas pelas aeronaves sem lhes causar danos estruturais ou erimentos aos seus ocupantes Objetos não devem estar localizados dentro desta área exceto aqueles que são necessários em decorrência de suas unções Quando estes tiverem mais de 09 m de altura devem estar em suportes de resistência de baixo impacto de modo que possam ser quebrados com o impacto com a altura do ponto rangível não superior a 75 cm Os padrões dimensionais da área de segurança da pista de pouso e decolagem são apresentados nas Tabelas 68 69 e 610 Área de segurança da pista de rolamento Esta é uma área localizada ao longo da pista de rolamento semelhante à área de segurança da pista de pouso e decolagem Suas unções são semelhantes e seus padrões dimensionais são apresentados na Tabela 611 Figura 67 Figura 67 Requisitos de rampa longitudinal para aproximação de aeronaves das categorias C e D Fonte Advisory Circular AC 150530013 Federal Aviation Administration Department of Transportation Washington DC Incorporação das alterações 1 a 8 setembro de 2004 Fim da pista Perfil do eixo da pista de pouso e decolagem Fim da pista Fim de ¼ da pista Fim de ¼ da pista 0 a 3 0 a 08 Mudança de declividade Mudança de declividade 200 60 m 200 60 m Com primento da curva vertical 0 a 08 0 a 3 0 a 15 0 a 1 5 Mudança de declividade Máx 15 Distância entre mudanças de declividade Distância entre mudanças de declividade P C P T PI P C P T P I P T P C Com primento da curva vertical Com primento da curva vertical Distância mínima entre mudanças de declividade 1000 300 m soma das mudanças de declividade em porcentagem Comprimento mínimo das curvas verticais 1000 300 m mudança de declividade em porcentagem Projeto geométrico das vias de transporte Capítulo 6 Capítulo 6 275 Área livre de objetos da pista de pouso e decolagem Todos os objetos mais altos do que a elevação da borda da área de segurança de final de pista de pouso e de colagem devem ser excluídos desta área exceto aqueles necessários para a navegação aérea e as manobras de solo das aeronaves No entanto esses objetos não devem ser colocados nela se estiverem impedidos por outros regulamentos Esta área também está localizada simetricamente ao longo do eixo da pista de pouso e decolagem com as dimensões Q e R apresentadas na Figura 68 para as quais os valores padrões estão apresentados nas Tabelas 68 69 e 610 Área livre de objetos da pista e da faixa de rolamento Esta área é semelhante à acima descrita em que vias de veículos utilitários aeronaves estacionadas e objetos acima do solo são proibidos As exceções a esta exigência incluem os objetos para a navegação aérea e aqueles necessários às manobras de solo da aeronave A operação de veículos motorizados dentro desta área pode ser permitida mas esses veículos devem dar direito de passagem para as aeronaves que se aproximam mantendo uma distância segura Alternativamente pistas de saída poderiam ser disponibilizadas ao longo da parte exter na desta área para acilitar a saída dos veículos e permitir que a aeronave passe Tabela 68 Tabela 68 Padrões de projeto para pista de pouso e decolagem pistas visuais e pistas com visibilidade mínima de ¾ de milha terrestre 1200 m para aproximação de aeronaves das categorias A e B IItteemm DDIIMMaa Grupo de aeronaves Grupo de aeronaves Ib I II III IV Comprimento Consulte a seção sobre comprimento da pista de pouso e decolagem na página 332 Largura 60 pés 18 m 60 pés 18 m 75 pés 23 m 100 pés 30 m 150 pés 45 m Largura do acostamento 10 pés 3 m 10 pés 3 m 10 pés 3 m 20 pés 6 m 25 pés 75 m Largura da proteção contra exaustão dos motores 80 pés 24 m 80 pés 24 m 95 pés 29 m 140 pés 42 m 200 pés 60 m Comprimento da proteção contra exaustão dos motores 60 pés 18 m 100 pés 30 m 150 pés 45 m 200 pés 60 m 200 pés 60 m Largura da área de segurança 120 pés 36 m 120 pés 36 m 150 pés 45 m 300 pés 180 m 500 pés 150 m Comprimento da área de segurança antes da cabeceira de pouso 240 pés 72 m 240 pés 72 m 300 pés 90 m 600 pés 180 m 600 pés 180 m Comprimento da área de segurança além do final da faixa de domínioc 240 pés 72 m 240 pés 72 m 300 pés 90 m 600 pés 180 m 1000 pés 300 m Largura da área livre de objetos Q 250 pés 75 m 400 pés 120 m 500 pés 150 m 800 pés 240 m 800 pés 240 m Comprimento da área livre de objetos além do final da faixa de domínioc R 240 pés 72 m 240 pés 72 m 300 pés 90 m 600 pés 180 m 1000 pés 300 m Pistas de pouso e decolagem visuais e pistas com visibilidade de aproximação mínima de 34 de milha terrestre 1200 m a As letras correspondem às dimensões na Figura 68 b Estes padrões dimensionais dizem respeito exclusivamente às infraestruturas para pequenos aviões c Os comprimentos da área de segurança de pista e da área livre de objetos começam na borda de cada pista quando não é disponibilizada zona de parada Quando for estes comprimentos começam na borda dessa área O comprimento da área de segurança e o da área livre de objetos são os mesmos para cada final de pista de pouso e decolagem Utilize as Tabelas 68 ou 69 para determinar a dimensão mais longa O comprimento da área de segurança da pista para além dos padrões do final da pista de pouso e decolagem pode ser satisfeito por meio da disponibilização de Engineered Materials Arresting System EMAS ou outro sistema de retenção aprovado pela FAA que oferece a capacidade de parada crítica de aeronave usando a pista de pouso e decolagem saindo no final da pista a 70 nós Consulte AC 150522022 Fonte Adaptado de Airport Design Advisory Circular AC 150530013 Federal Aviation Administration Department of Transportation Washington DC In corporação das alterações 1 a 8 setembro de 2004 Engenharia de infraestrutura de transportes 276 Tabela 69 Tabela 69 Padrões de projeto para pista de pouso e decolagem pistas visuais e pistas com visibilidade mínima inferior a ¾ de milha terrestre 1200 m para aproximação de aeronaves das categorias A e B IItteemm DDIIMMaa Grupo de aeronaves Grupo de aeronaves Ib I II III IV Comprimento Consulte a seção sobre comprimento da pista de pouso e decolagem na página 332 Largura 75 pés 23 m 100 pés 30 m 100 pés 30 m 100 pés 30 m 150 pés 45 m Largura do acostamento 10 pés 3 m 10 pés 3 m 10 pés 3 m 20 pés 6 m 25 pés 75 m Largura da proteção contra exaustão dos motores 95 pés 29 m 120 pés 36 m 120 pés 36 m 140 pés 42 m 200 pés 60 m Comprimento da proteção contra exaustão dos motores 60 pés 18 m 100 pés 30 m 150 pés 45 m 200 pés 60 m 200 pés 60 m Comprimento da área de segurança 300 pés 90 m 300 pés 90 m 300 pés 90 m 400 pés 120 m 500 pés 150 m Comprimento da área de segurança antes da cabeceira de pouso 600 pés 180 m 600 pés 180 m 600 pés 180 m 600 pés 180 m 600 pés 180 m Comprimento da área de segurança além do final da pistac 600 pés 180 m 600 pés 180 m 600 pés 180 m 800 pés 240 m 1000 pés 300 m Largura da área livre de objetos Q 800 pés 240 m 800 pés 240 m 800 pés 240 m 800 pés 240 m 800 pés 240 m Comprimento da área livre de objetos além do final da pistac R 600 pés 180 m 600 pés 180 m 600 pés 180 m 800 pés 240 m 1000 pés 300 m Pistas de pouso e decolagem com visibilidade de aproximação mínima de 34 de milha terrestre 1200 m a As letras correspondem às dimensões na Figura 68 b Estes padrões dimensionais dizem respeito exclusivamente às infraestruturas para pequenos aviões c Os comprimentos da área de segurança e da área livre de objetos começam em cada final da pista quando não é disponibilizada uma zona de parada Quando for esses comprimentos começam no final da zona de parada O comprimento da área de segurança e o da área livre de objetos são os mesmos para cada final da pista de pouso e decolagem Utilize as Tabelas 68 ou 69 para determinar a dimensão mais longa O comprimento da área de segurança para além dos padrões do final da pista de pouso e decolagem pode ser satisfeito por meio da disponibilização de Engineered Materials Arresting System EMAS ou outro sistema de retenção aprovado pela FAA que ofereça a capacidade de parada crítica de aeronave utilizando a pista de pouso e decolagem saindo no final da pista a 70 nós Consulte AC 150522022 Fonte Adaptado de Airport Design Advisory Circular AC 150530013 Federal Aviation Administration Department of Transportation Washington DC In corporação das alterações 1 a 8 setembro de 2004 Tabela 610 Tabela 610 Padrões de projeto para pista de pouso e decolagem para aproximação de aeronaves das categorias C e D IItteemm DDIIMMaa Grupo de aeronaves Grupo de aeronaves I II III IV V VI Comprimento Consulte o texto Largura 100 pés 30 m 100 pés 30 m 100 pésb 30 mb 150 pés 45 m 150 pés 45 m 200 pés 60 m Largura do acostamento 10 pés 3 m 10 pés 3 m 20 pésb 6 mb 25 pés 75 m 35 pés 105 m 40 pés 12 m Largura da proteção contra exaustão dos motores 120 pés 36 m 120 pés 36 m 140 pésb 42 mb 200 pés 60 m 220 pés 66 m 280 pés 84 m Comprimento da proteção contra exaustão dos motores 100 pés 30 m 150 pés 45 m 200 pés 60 m 200 pés 60 m 400 pés 120 m 400 pés 120 m Largura da área de segurançad 500 pés 150 m 500 pés 150 m 500 pés 150 m 500 pés 150 m 500 pés 150 m 500 pés 150 m Comprimento da área de segurança antes da cabeceira de pouso 600 pés 180 m 600 pés 180 m 600 pés 180 m 600 pés 180 m 600 pés 180 m 600 pés 180 m Comprimento da área de segurança além do final da pistae 1000 pés 300 m 1000 pés 300 m 1000 pés 300 m 1000 pés 300 m 1000 pés 300 m 1000 pés 300 m Projeto geométrico das vias de transporte Capítulo 6 Capítulo 6 277 IItteemm DDIIMMaa Grupo de aeronaves Grupo de aeronaves I II III IV V VI Largura da área livre de objetos Q 800 pés 240 m 800 pés 240 m 800 pés 240 m 800 pés 240 m 800 pés 240 m 800 pés 240 m Comprimento da área livre de objetos além do final da pistae R 1000 pés 300 m 1000 pés 300 m 1000 pés 300 m 1000 pés 300 m 1000 pés 300 m 1000 pés 300 m a As letras correspondem às dimensões na Figura 68 b Para o Grupo III que atende aos aviões com peso máximo certificado de decolagem superior a 150000 libras 68100 kg a largurapadrão da pista de pouso e decolagem é de 150 pés 45 m a largura do acostamento é de 25 pés 75 m e a largura da área de parada é de 200 pés 60 m c Grupos V e VI normalmente exigem superfícies estabilizadas ou pavimentadas de acostamento d Para Código de Referência de Aeroporto CI e CII uma largura de área de segurança da pista de pouso e decolagem de 400 pés 120 m é admissível Para as pistas de pouso e decolagem projetadas após 280283 para atender à aproximação de aeronaves da categoria D a largura da área de segurança aumenta 20 pés 6 m para cada 1000 pés 300 m de elevação do aeroporto acima do nível médio do mar e Os comprimentos da área de segurança e da área livre de objetos começam em cada final da pista quando não é disponibilizada a zona de parada Quando for esses comprimentos começam no final da zona de parada Utilize as Tabelas 68 ou 69 para determinar a dimensão mais longa Utilize as Tabelas 68 ou 69 que resultam na dimensão O comprimento da área de segurança da pista além dos padrões do final da pista de pouso e decolagem pode ser satisfeito por meio da disponibilização de Engineered Materials Arresting System EMAS ou outro sistema de retenção aprovado pela FAA que ofereça a capacidade de parada crítica de aeronave utilizando a pista de pouso e decolagem e saindo no final da pista a 70 nós Consulte AC 150522022 Fonte Adaptado de Airport Design Advisory Circular AC 150530013 Federal Aviation Administration Department of Transportation Washington DC In corporação das alterações 1 a 8 setembro de 2004 Tabela 611 Tabela 611 Padrões de dimensão para pista de rolamento de aeroporto Item Item Grupo de aeronaves Grupo de aeronaves I II III IV V VI Comprimento 25 pés 75 m 35 pés 105 m 50 pésa 15 ma 75 pés 23 m 75 pés 23 m 100 pés 30 m Margem de segurança da borda da pista 5 pés 15 m 75 pés 225 m 10 pésc 3 mc 15 pés 45 m 15 pés 45 m 20 pés 6m Largura do acostamento 10 pés 3 m 10 pés 3 m 20 pés 6 m 25 pés 75 m 35 pésd 105 m d 40 pésd 12 m d Largura da área de segurança 49 pés 15 m 79 pés 24 m 118 pés 36 m 171 pés 52 m 214 pés 65 m 262 pés 80 m Largura da área livre de objetos 89 pés 27 m 131 pés 40 m 186 pés 57 m 259 pés 79 m 320 pés 97 m 386 pés 118 m Largura da área livre de objetos 79 pés 24 m 115 pés 35 m 162 pés 49 m 225 pés 68 m 276 pés 84 m 334 pés 102 m aPara aeronaves do Grupo III com uma distância entre trens de pouso igual ou superior a 60 pés 18 m a largurapadrão da pista de taxiamento é de 60 pés 18 m b A margem de segurança da borda da pista é a distância mínima aceitável entre a parte externa das rodas do trem principal da aeronave e a borda do pavimento c Para aeronaves do Grupo III com uma distância entre trens de pouso igual ou superior a 60 pés 18 m a largura de segurança da borda da pista é de 15 pés 45 m d As aeronaves do Grupo V e VI normalmente exigem que o acostamento da pista tenha superfície estabilizada ou pavimentada Devese considerar objetos próximos das interseções da pista de pouso e decolagem com a pista ou faixa de rolamento que podem ser impactados pela exaustão do motor de uma aeronave em manobra Os valores obtidos por meio das equações a seguir podem ser utilizados para mostrar que uma alteração dos padrões proporcionará um nível aceitável de segurança Largura da área de segurança da pista de rolamento envergadura das asas Largura da área livre de objetos 14 envergadura das asas 20 pés 6 m e Largura da área livre de objetos 12 envergadura das asas 20 pés 6 m Fonte Adaptado de Airport Design Advisory Circular AC 150530013 Federal Aviation Administration Department of Transportation Washington DC In corporação das alterações 1 a 8 setembro de 2004 Perigos oriundos da vida selvagem no entorno do aeroporto A presença de um grande número de aves ou outros animais selvagens pode criar uma situação perigosa As posições relativas dos santuários de aves aterros sanitários ou outros usos do solo que podem atrair um grande número de animais selvagens devem ser consideradas no projeto de localização e orientação da pista Engenharia de infraestrutura de transportes 278 Comprimentos das pistas de pouso e decolagem e de rolamento Comprimentos das pistas de pouso e decolagem e de rolamento Como indicado o comprimento da pista depende de muitos atores incluindo as características de desem penho de um determinado tipo de aeronave o aeroporto que o estará servindo a altitude e a temperatura do aeroporto bem como a duração da viagem Em geral os comprimentos de pista variam de 600 m a 3000 m e o processo de dimensionamento dos comprimentos de pista é dado mais tarde neste capítulo Larguras das pistas de pouso e decolagem e dos acostamentos das pistas Larguras das pistas de pouso e decolagem e dos acostamentos das pistas Os padrões das larguras das pistas de pouso e decolagem e de seus acostamentos são ornecidos para dierentes grupos e categorias de aeronaves e inormados nas Tabelas 68 69 e 610 Os acostamentos são disponibilizados ao longo das bordas da pista de pouso e decolagem de orma semelhante às previstas para as rodovias Suas unções incluem ornecer uma área ao longo da pista de pouso e decolagem para aeronaves que eventualmente saiam da pista e para o movimento dos equipamentos de emergência e de manutenção Figura 68 Figura 68 Zona de proteção da pista de pouso e decolagem Fonte Advisory Circular AC 150530013 Federal Aviation Administration Department of Transportation Washington DC Incorporação das alterações 1 a 8 setembro de 2004 Larguras das pistas de rolamento e dos seus acostamentos Larguras das pistas de rolamento e dos seus acostamentos Os padrões das larguras das pistas de rolamento e dos acostamentos são ornecidos na Tabela 611 W 2 Observação Veja as Tabelas 68 a 610 para as dimensões R e Q Á r e a d e a t i v i d a d e C o n t r o l a d a Á r e a l i v r e d e o b j e t o s d a p i s t a d e p o u s o e d e c o l a g e m E x t e n s ã o d a á r e a l i v r e d e o b j e t o s Pista de pouso e decolagem Q R 2 0 0 6 0 m L Projeto geométrico das vias de transporte Capítulo 6 Capítulo 6 279 Declividades transversais das pistas de pouso e decolagem Declividades transversais das pistas de pouso e decolagem e de rolamento e de rolamento As Figuras 69 e 610 ornecem os limites de declividade transversal para as categorias de aeronaves A e B C e D respectivamente As figuras também mostram os trechos principais das pistas de pouso e decolagem e de rolamento Estes incluem as declividades laterais os acostamentos a área de segurança da pista de pouso e decolagem uma vala ou sarjeta e a área de segurança da pista de rolamento Observe que as seções transversais são semelhantes às de uma rodovia A área de segurança é um espaço em torno da pista de pouso e decolagem ou da de rolamento que reduz os riscos de danos às aeronaves que involuntariamente saiam das pistas Figura 69 Figura 69 Limitações de declividade transversal para as categorias de aeronaves A e B Fonte Advisory Circular AC 150530013 Federal Aviation Administration Department of Transportation Washington DC Incorporação das alterações 1 a 8 setembro de 2004 A Figura 69 mostra que as declividades laterais para as categorias de aeronaves A e B não podem ser supe riores a 41 para aterros e cortes A superície não pavimentada imediatamente adjacente à pavimentada deve ter uma declividade de 3 a 5 preerencialmente 5 para uma distância de 3 m ou o equivalente em pés da área pavimentada Isto facilita a drenagem das águas da superfície pavimentada e para tanto as superfícies pavimentadas tanto da pista de pouso e decolagem como da de rolamento são de orma semelhante à de uma rodovia de pista simples Área de segurança da pista de pouso e decolagem Declividade máxima recomendada 41 Pista de pouso e decolagem 1 a 2 3 a 5 Área de segurança da pista de rolamento Pista de rolamento M á x d e c l i v i d a d e 4 1 D e c l i v i d a d e d o a t e r r o 4 1 1 a 2 3 a 5 1½ a 5 1½ a 5 A 10 3 m 10 3 m 10 3 m 10 3 m A localização da valetas ou entradas de bueiro depende da condição local mas em hipótese alguma dentro dos limites da área de segurança da pista de pouso e decolagem Pavimento da pista de pouso e decolagem Mín de 12 30 cm 1½ a 5 3 a 5 10 3 m Detalhe A As declividades transversais devem ser suficientes para evitar o acúmulo de água na superfície As declividades devem estar dentro dos intervalos indicados acima A queda da borda do pavimento de 1 ½ 4 cm recomendada é para ser utilizada entre as superfícies pavimentadas e não pavimentadas É desejável manter uma declividade de 5 para os primeiros 10 3 m da superfície não pavimentada imediatamente adjacente à pavimentada 1½ 4 cm Engenharia de infraestrutura de transportes 280 Figura 610 Figura 610 Limites de declividade transversal para categorias de aeronaves C e D Fonte Advisory Circular AC 150530013 Federal Aviation Administration Department of Transportation Washington DC Incorporação das alterações 1 a 8 setembro de 2004 Figura 611 Figura 611 Zona de visibilidade da pista de pouso e decolagem Fonte Advisory Circular AC 150530013 Federal Aviation Administration Department of Transportation Washington DC Incorporação das alterações 1 a 8 setembro de 2004 Quando A 750 225 m B 1500 450 m mas B 750 225 m C 1500 450 m D 1500 450 m Então x a Distância até a borda da pista de pouso e decolagem x b 750 225 m x c ½ C x d ½ D A d b B Zona de visibilidade da pista de pouso e decolagem D c d 750 225 m C 1 D 2 1 C 2 x Observações gerais 1 Recomendase um desnível de 15 polegadas 38 cm de superfícies pavimentadas para não pavimentadas 2 As valetas de drenagem não podem estar localizadas dentro da área de segurança Área de segurança da pista de pouso e decolagem e da de rolamento Acostamento Acostamento Largura da pista de pouso e decolagem ou da de rolamento 1 5 a 3 1 5 a 5 1 a 1 5 1 a 15 1 5 a 5 1 5 a 3 a Mínimo de 3 necessário para turfa b Uma declividade de 5 é recomendada para uma largura de 10 pés 3 m adjacente às bordas do pavimento para facilitar a drenagem b a b a b b Projeto geométrico das vias de transporte Capítulo 6 Capítulo 6 281 Linha de visão ao longo da pista de pouso e decolagem Linha de visão ao longo da pista de pouso e decolagem É necessário que uma linha de visão clara esteja disponível ao longo da pista de pouso e decolagem que possi bilite que dois pontos de 15 m acima da pista sejam mutuamente visíveis por toda a extensão Linha de visão entre as pistas de pouso e decolagem em interseção Linha de visão entre as pistas de pouso e decolagem em interseção Também é recomendado que uma linha de visão clara entre as pistas de pouso e decolagem em interseção esteja disponível ornecendo uma linha de visão desobstruída de qualquer ponto a uma altura de 15 m acima do eixo de uma pista de pouso e decolagem para qualquer ponto semelhante acima do eixo de uma pista que a intercep ta Uma zona de visibilidade da pista mostrada na Figura 611 também deve ser disponibilizada Exemplo 62 Exemplo 62 Determinando os padrões de projeto adequados a um aeroporto Um aeroporto está sendo projetado para aproximação de aviões da categoria C Determine a a rampa longitudinal máxima da pista de pouso e decolagem principal b o comprimento mínimo de uma curva vertical ligando trechos com rampas de 05 e 1 c a distância mínima entre pontos de interseção de curvas verticais consecutivas para a mudança de decli vidade máxima admissível Solução a A rampa longitudinal máxima para aproximação de aviões das categorias C e D é de 15 b O comprimento mínimo da curva vertical de uma pista de pouso e decolagem principal é de 300 m para cada 1 de variação de rampa ou seja 300 A em que A é uma dierença algébrica entre rampas Mudança de declividade 05 1 15 Comprimento mínimo 30015 450 m c A distância mínima entre os pontos de interseção de duas curvas 300 A1 A2 em que A1 e A2 são as mudanças de declividade nas duas curvas A distância mínima é portanto 30015 15 900 m Padrões de projeto de vias férreas Padrões de projeto de vias férreas Os padrões geométricos para vias de veículos leves sobre trilhos trens urbanos e trens de carga e intermu nicipais de passageiros são ornecidos incluindo os de gradiente longitudinal curvas circulares e verticais e superelevação As Figuras 612 e 613 mostram as seções transversais de uma via singela e de uma dupla respec tivamente Os padrões para vias érreas de alta velocidade estão ora do escopo deste livro e não são abordados nesta seção Gradiente longitudinal Gradiente longitudinal Os gradientes longitudinais máximos recomendados para o transporte de veículos leves sobre trilhos e outros sistemas erroviários que transportam apenas passageiros são semelhantes aos de rodovias Aqueles de vias érreas que também transportam carga são muito ineriores aos de rodovias mas semelhantes aos de pistas de pouso e decolagem de aeroportos Rampas máximas são especificadas para as dierentes categorias de vias Engenharia de infraestrutura de transportes 282 Figura 612 Figura 612 Seção transversal de uma via singela superelevada Fonte American Railway Engineering and MaintenanceofWay Association AremaManual for railway engineering vol 1 2005 Vias principais de veículos leves sobre trilhos As rampas máximas para estas vias como consta no relatório Track design handbook for light rail transit do Transportation Research Board são Rampa máxima sustentável comprimento ilimitado 4 Rampa máxima sustentável até 750 m entre os pontos de interseções verticais PIV das curvas verticais 6 Rampa máxima sustentável curta até 150 m entre os pontos de interseções verticais PIV das curvas verticais 7 Rampa mínima de drenagem 02 Nenhuma rampa mínima especicada para as estações de passageiros nas vias principais de veículos leves sobre trilhos Porém é necessária a drenagem adequada da via Vias principais de transporte público ferroviário urbano As rampas máximas de até 4 têm sido utilizadas apesar de rampas ineriores serem preeridas Vias férreas principais intermunicipal e de carga As rampas nestas vias são normalmente superiores a 15 embora rampas de até 3 estar sendo utilizadas Um padrão importante é a exigência da taxa de variação em rampas É recomendado pela American Railway Engineering and MaintenanceofWay Association AREMA que esta taxa nas vias principais de alta velocida de não seja superior a 3 cmestaca de 30 m nas curvas verticais convexas nem superior a 15 cmestaca de 30 m nas curvas verticais côncavas consulte a Figura 614 para curvas verticais convexas e côncavas Vias férreas secundárias As vias érreas secundárias de veículos leves sobre trilhos que ligam a linha principal e o pátio erroviário de vem ser projetadas de orma que impeçam os veículos erroviários de rolarem do pátio para a linha principal Isto é conseguido por meio da inclinação da linha secundária para baixo e para longe da linha principal ou do Lastro BDD Profundidade de lastro BSW Largura do acostamento do lastro BSS Declividade lateral do lastro Sublastro SBD Profundidade do sublastro SBS Declividade lateral do sublastro Via Lastro Sublastro BDD SBD SBS RSR BSS TSE RBW RBW BSW BSW RSW RSW CL Leito ferroviário RSW Largura do acostamento do leito rodoviário RSR Movimento de declividade lateral do leito rodoviário RBW Largura da berma do leito rodoviário Superestrutura da via férrea TSE Superelevação da via Projeto geométrico das vias de transporte Capítulo 6 Capítulo 6 283 Figura 613 Figura 613 Seção transversal de uma via dupla superelevada Fonte American Railway Engineering and MaintenanceofWay Association AremaManual for railway engineering vol 1 2005 ornecimento de um prato na via entre a linha principal e o pátio erroviário Recomendase também que para alcançar uma drenagem adequada as rampas nessas vias estejam entre 035 e 1 Figura 614 Figura 614 Tipos de curvas verticais G 1 G 2 Rampas das tangentes em porcentagem A Diferença algébrica L Comprimento da curva vertical PCV Ponto de começo da curva vertical PIV Ponto de interseção vertical PTV Ponto de término da curva vertical E Distância externa Tipo I Tipo II Tipo III Tipo IV a Curvas verticais convexas b Curvas verticais côncavas G 1 G 1 G 2 G 1 G 2 G 2 G 1 G 2 G 1 G 2 G 1 G 2 PIV PCV PTV L 2 L 2 L E A L Via Lastro Sublastro BDD SBD SBS BSS TSE RBW BSW BSW RSW RSW CL Via CL BSW RSW BSW BDD SBD TSE Lastro BDD Profundidade de lastro BSW Largura do acostamento do lastro BSS Declividade lateral do lastro Sublastro SBD Profundidade de sublastro SBS Declividade lateral do sublastro Leito ferroviário RSW Largura do acostamento do leito rodoviário RSR Declividade lateral do leito ferroviário RBW Largura da berma do leito ferroviário Superestrutura da via TSE Superelevação da via RSR Engenharia de infraestrutura de transportes 284 Um requisito adicional para as vias érreas secundárias de carga e intermunicipais é que a taxa de variação da rampa não deve ser superior a 6 cmestaca de 30 m nas curvas verticais convexas e 3 cmestaca de 30 m nas curvas verticais côncavas Pátio ferroviário de veículos leves sobre trilhos e vias férreas sem receitas A rampa desejável para estas vias é de 000 No entanto rampas máximas de 1 nas vias do pátio e de 02 nas vias de armazenagem e nas de bolso do pátio são aceitáveis Velocidade de projeto Velocidade de projeto Os atores mais importantes considerados na definição da velocidade operacional máxima de qualquer via érrea são o conorto e a segurança do passageiro A fim de obter conorto a velocidade máxima é definida de orma que não ultrapasse a taxa máxima de aceleração lateral que pode ser conortavelmente tolerada pelos passageiros que é normalmente 01 g Além disso as vias em trechos curvos são projetadas para velocidades que não resultem em orças excessivas no uncionamento da via e nos veículos Em geral as velocidades de projeto das vias de transporte público de veículos leves sobre trilhos estão entre 65 e 90 kmh enquanto as das vias intermunicipais de passageiros podem ser superiores a 210 kmh Comprimento mínimo da tangente entre as curvas horizontais Comprimento mínimo da tangente entre as curvas horizontais Um padrão importante de projeto para as errovias é o comprimento mínimo da tangente entre as curvas horizontais A exigência básica estabelecida pela AREMA é que o comprimento de uma tangente LT entre as curvas deve ser pelo menos igual ao comprimento do carro mais longo que a via espera transportar Essa exigência é geralmente satise ita se a distância or de pelo menos 30 m Além disso o transporte público de veículos leves sobre trilhos e outras vias érreas também deve considerar o conorto dos passageiros o que resultou nas seguintes exigências adicionais Linha principal preerível o maior entre i LT 60 m ii LT 057u u velocidade operacional máxima em kmh Linha principal preerível o maior entre i LT comprimento do veículo leve sobre trilhos além dos engates ii LT 057u Mínimo absoluto da linha principal o maior entre i LT 95 m ii LT distância central do truque espaçamento do eixo Vias embutidas na linha principal i LT 0 se a velocidade for inferior a 30 mh nenhuma superelevação de via será usada e os ângulos de engate do veículo não serão ultrapassados ou ii LT mínimo absoluto da linha principal Observe que o comprimento mínimo da tangente entre as curvas horizontais nas vias principais que são utilizadas pelo transporte público de veículo leve sobre trilhos e trens cargueiros deve ser de 30 m embora o comprimento desejável seja de 90 m Projeto geométrico das vias de transporte Capítulo 6 Capítulo 6 285 Não é prático atingir o mínimo previsto para o pátio da linha principal e para as vias sem receita já que as velocidades nesses locais são muito mais baixas do que nas linhas principais Além disso as superelevações não são comumente utilizadas nessas vias A AREMA sugeriu comprimentos mínimos baseados nos menores raios das curvas que estão sendo conectadas LT 91 m para R 175 m LT 76 m para R 195 m LT 61 m para R 220 m LT 30 m para R 250 m L T 00 m para R 290 m Exemplo 63 Exemplo 63 Projeto de uma via principal de carga e intermunicipal de passageiros Determine em uma via principal intermunicipal a a rampa máxima b a taxa máxima de variação na rampa de uma curva vertical convexa 180 m de comprimento c a taxa máxima de variação na rampa de uma curva vertical côncava 180 m de comprimento Solução a A rampa máxima de 15 é preerível b A taxa de variação máxima na rampa de uma curva vertical convexa é de 3 cmestaca de 30 m em que L comprimento da curva m Variação máxima na rampa para uma convexa 3 18030 18 cmestaca de 30 m c A taxa de variação máxima na rampa de uma curva vertical côncava é de 15 cmestaca de 30 m em que L comprimento da curva em m 15 18030 9 cmestaca de 100 pés Projeto de alinhamento vertical Projeto de alinhamento vertical O alinhamento vertical de uma rodovia pista de pouso e decolagem de aeroporto ou errovia consiste em se ções retas conhecidas como rampas ou tangentes ligadas por curvas verticais As tareas básicas envolvidas no projeto de alinhamento vertical portanto consistem na escolha das rampas adequadas às tangentes e no projeto de curvas verticais apropriadas para ligálas A escolha da rampa adequada depende da topografia na qual a via estará localizada e dos padrões ornecidos para a modalidade específica A orma da curva vertical para cada uma dessas modalidades é a parábola Existem dois tipos de curvas verticais convexas e côncavas Os dierentes tipos de curvas verticais são apresentados na Figura 614 Engenharia de infraestrutura de transportes 286 Devese observar que os pontos sobre o eixo de qualquer via são identificados por suas distâncias a partir de um ponto de reerência fixo que normalmente é o começo do projeto Essas distâncias são geralmente orneci das em estacas de 30 m Por exemplo se a estaca de um ponto or 350 820 isto significa que este ponto é de 350 estacas inteiras mais 820 m ou 105082 m a partir do ponto de reerência fixado Escolha das rampas adequadas para curvas verticais de rodovias Escolha das rampas adequadas para curvas verticais de rodovias As rampas máximas recomendadas para os dierentes tipos de rodovias constantes da Tabela 67 são utilizadas para escolher uma rampa adequada para a rodovia Devese ressaltar que sempre que possível todos os esor ços devem ser concentrados para escolher rampas ineriores às apresentadas na tabela O Exemplo 61 ilustra o uso da tabela para estabelecer a rampa máxima admissível para uma determinada rodovia Figura 615 Figura 615 Distância de visibilidade nas curvas verticais convexas S L Projeto de curvas verticais de rodovias Projeto de curvas verticais de rodovias Após escolher as rampas a próxima etapa é projetar uma curva vertical adequada para ligar as duas tangen tes ou rampas que se interceptam O principal critério utilizado para projetar as curvas verticais de rodovias é o ornecimento da distância simples de visibilidade mínima consulte o Capítulo 3 Existem duas condi ções para o comprimento mínimo das cur vas verticais das rodovias 1 quando a distância de visibilidade é maior do que o comprimento da curva e 2 quando é menor que o comprimento da curva Vamos pri meiro considerar a curva vertical convexa com a distância de visibilidade maior do que o comprimento da curva como mostrado na Figura 615 que apresenta esquema ticamente um veículo na tangente em C com os olhos do motorista na altura H 1 Um objeto de altura H 2 também está localizado em D A linha de visão que permite o motorista ver o objeto é PN A distância de visibilidade é S Observe que o comprimento da curva vertical L e a distância de visibilidade S são as projeções horizontais e não as distâncias ao longo da curva A razão é que no projeto dessas curvas verticais a distância horizontal é utilizada Considerando as propriedades da parábola X 3 L 61 2 L Comprimento da curva vertical pés S Distância de visibilidade pés H 1 Altura do olho acima da superfície da rodovia pés H 2 Altura do objeto acima da superfície da rodovia pés G 1 Rampa da primeira tangente G 2 Rampa da segunda tangente PCV Ponto de começo de curva vertical PTV Ponto de término da curva vertical X 1 X 3 L 2 X 2 H 1 H 2 G 1 G 2 N L S D P PCV PTV C Projeto geométrico das vias de transporte Capítulo 6 Capítulo 6 287 A distância de visibilidade S é então dada como S X 1 L X 2 62 2 Uma vez que a dierença algébrica entre as rampas G1 e G2 é dada como G1 G2 A o comprimento míni mo Lmín da curva vertical convexa para a distância de visibilidade necessária é obtido como Lmín 2S 200 H 1 H 22 para S L 63 A A AASHTO recomenda que a altura do motorista H 1 acima da superície da rodovia seja considerada como 11 m e a altura do objeto H 2 seja de 061 m Substituindo esses valores de H 1 e H 2 na Equação 63 obtemos Lmín 2S 670 para S L 64 A Figura 616 Figura 616 Distância de visibilidade na curva vertical crescente S L Agora vamos considerar o comprimento de uma curva vertical convexa da rodovia onde a distância de visibilidade é inerior ao comprimento da curva conorme mostrado na Figura 616 Para este caso o compri mento mínimo Lmín da curva vertical é dado como Lmín AS 2 para S L 65 200 H 1 H 22 Substituindo 11 m em H 1 e 061 m em H 2 obtemos Lmín AS2 para S L 66 670 L Comprimento da curva vertical pés S Distância de visibilidade pés H 1 Altura do olho acima da superfície da rodovia pés H 2 Altura do objeto acima da superfície da rodovia pés G 1 Rampa da primeira tangente G 2 Rampa da segunda tangente PCV Ponto de começo da curva vertical PTV Ponto de término da curva vertical S 1 S 2 H 1 H 2 G 1 G 2 N L S D P PCV PTV C Engenharia de infraestrutura de transportes 288 Exemplo 64 Exemplo 64 Determinando o comprimento mínimo de uma curva vertical convexa da rodovia Determine o comprimento mínimo de uma curva vertical convexa da rodovia que liga uma rampa de 35 a outra de 35 em uma rodovia interestadual rural cuja velocidade de projeto é 110 kmh Supo nha que S L Solução Determine a distância simples de visibilidade mínima DSV Primeiro esta distância para uma velocidade de projeto de 110 kmh é determinada Utilize a Equação 321 do Capítulo 3 DSV 028ut u2 2543 a g G Utilize a 341 ms2 e g 981 ms2 consulte o Capítulo 3 DSV 028 110 25 1102 2543035 0035 77 15105 m 22805 m Utilize a Equação 66 para determinar o comprimento mínimo da curva vertical Lmín AS2 A 35 35 7 670 Lmín 7 228052 670 54335 m Exemplo 65 Exemplo 65 Determinando a velocidade máxima de segurança em uma curva vertical convexa da rodovia Ao projetar uma curva vertical juntando uma rampa de 2 e outra de 2 em uma rodovia arterial rural o comprimento da curva deve ser limitado a 210 m por causa das restrições topográficas e da aixa de domínio Determine a velocidade máxima segura nesse trecho da rodovia Solução Determine a distância simples de visibilidade DSV utilizando o comprimento da curva Neste caso não se sabe se S L ou S L Vamos supor que S L Utilize a Equação 66 Lmín AS2 A 20 20 4 670 Projeto geométrico das vias de transporte Capítulo 6 Capítulo 6 289 Lmín 4 S2670 210 4 S2670 S 18755 m S L a suposição está correta Utilize a Equação 321 para determinar a velocidade máxima para a distância simples de visibilidade DSV de 18755 m DSV 028ut u2 2543035 G 18755 028 25 u u22543035 002 que resulta em u2 5874u 1478513 0 Resolva a equação de segundo grau para determinar a velocidade máxima u u 9572 kmh A velocidade máxima segura é portanto 95 kmh Vamos agora considerar a curva vertical côncava da rodovia O comprimento mínimo de uma curva vertical côncava é normalmente baseado nos seguintes critérios i distância de visibilidade noturna ii conforto do viajante iii controle de drenagem e iv aparência geral Figura 617 Figura 617 Distância de visibilidade do farol nas curvas verticais côncavas S L Feixe do farol H D C S β L Engenharia de infraestrutura de transportes 290 O requisito para a distância de visibilidade noturna leva em consideração a distância que é iluminada pelo eixe do arol que pode ser vista à noite quando o veículo é conduzido em uma curva vertical côncava Essa distância depende da posição do arol e da inclinação do seu eixe A Figura 617 mostra uma representação esquemática da situação quando a distância de visibilidade noturna é maior que o comprimento da curva S L Deixe o arol ficar localizado em uma altura H acima do solo e a inclinação do seu eixe para cima com a horizontal é β O eixe do arol cruzará a estrada em D a uma distância S A distância de visibilidade noturna disponível será então limitada a S Os valores recomendados pela AASHTO para H e são 06 m e 1º respecti vamente Utilizando as propriedades de uma parábola pode ser mostrado que L 2S 200H S tan para S L 67 A Substituindo 06 m em H e 1º em β a Equação 67 transormase em L 2S 120 35S para S L 68 A Da mesma orma podese mostrar que para a condição quando S L L AS2 para S L 69 200H S tan e substituindo 06 m em H e 1º em β resulta em L AS 2 para S L 610 120 35 S Ao utilizar as Equações 68 e 610 para calcular o comprimento mínimo de uma curva vertical côncava S é considerado como a distância simples de visibilidade da velocidade de projeto no local da curva vertical cônca va Isto proporcionará uma condição segura pois o motorista poderá ver a uma distância que seja pelo menos igual à distância da visibilidade de parada O critério de conorto considera o ato de que ambas as orças gravitacionais e centríugas atuam em con junto nas curvas verticais côncavas Isto resulta em um maior efeito dessas forças sobre os ocupantes do veículo do que nas curvas verticais convexas em que essas orças atuam de modo contrário A curva vertical côncava é portanto projetada de modo que a aceleração radial observada pelos ocupantes de um veículo não exceda um nível aceitável Um valor aceitável para a aceleração radial isto é aquele que proporcionará uma viagem con ortável é geralmente considerado como 03 ms2 Uma expressão que tem sido utilizada para o comprimento mínimo de uma curva vertical côncava para satisazer ao critério de conorto é L Au 2 611 395 em que u é a velocidade de projeto em kmh e L e A os mesmos utilizados anteriormente Esse comprimento é geralmente inerior ao necessário para satisazer à exigência da distância de visibilidade noturna O critério de drenagem para as curvas verticais côncavas da rodovia é importante nas estradas com guias Neste caso a exigência é para um comprimento máximo e não mínimo como é exigido pelos outros critérios Projeto geométrico das vias de transporte Capítulo 6 Capítulo 6 291 A fim de satisazer a este critério normalmente é estipulado que uma rampa mínima de 035 seja ornecida dentro de 15 m do ponto em nível da curva A experiência tem mostrado que o comprimento máximo que satisaça a este critério é geralmente maior do que o mínimo exigido para os outros critérios O critério de aparência geral é normalmente atendido pelo uso de uma regra prática expressa como L 30 A 612 em que L é o comprimento mínimo da curva vertical côncava e A a dierença algébrica entre as rampas que se interceptam Exemplo 66 Exemplo 66 Determinando o comprimento de uma curva vertical côncava em um trecho da rodovia Determine o comprimento de uma curva vertical côncava da rodovia juntando uma rampa de 3 com outra de 3 em uma rodovia arterial rural cuja velocidade de projeto é de 95 kmh Suponha que S L Solução Determine a distância simples de visibilidade Use a Equação 321 para determinar esta distância mínima para 95 kmh DSV 028ut u2 2543 a g G DSV 028 25 95 9522543035 003 1774 m Determine o comprimento da curva vertical côncava para ornecer uma distância de visibilidade mínima de 1774 m ou seja para satisazer ao critério de distância de visibilidade Use a Equação 610 para determinar o comprimento da curva vertical decrescente L AS2 400 35S 6 17742120 35 1774 25486 m Determine o comprimento mínimo necessário para satisazer ao critério de conorto Use a Equação 611 L Au2 395 6 95 2395 1371 m Determine o comprimento mínimo para satisazer ao critério de conorto Use a Equação 612 L 30 A 30 6 180 m Engenharia de infraestrutura de transportes 292 O comprimento mínimo que satisaz a todos os critérios é o exigido para o critério de distância de visibili dade 25486 m Escolha de uma rampa adequada para pista de pouso e decolagem de aeroporto Escolha de uma rampa adequada para pista de pouso e decolagem de aeroporto Este processo é semelhante ao utilizado para curvas de rodovias no que tange aos critérios de rampa já men cionados neste capítulo também utilizados para escolher rampas adequadas para pista de pouso e decolagem A principal dierença é que as rampas máximas admissíveis para pistas de pouso e decolagem são muito mais baixas dos que aquelas para rodovias O Exemplo 63 ilustra o uso desses critérios para escolha das rampas adequadas a pistas de pouso e decolagem de aeroporto Projeto de curvas verticais para pista de pouso e decolagem de aeroporto Projeto de curvas verticais para pista de pouso e decolagem de aeroporto O procedimento utilizado para este projeto é semelhante ao usado para as rodovias no que tange ao objetivo principal que é determinar o comprimento da curva vertical A dierença é que em vez da distância simples de visibilidade utilizada em rodovias o principal critério é a exigência do comprimento mínimo Lmín já abordada neste capítulo ou seja é uma constante multiplicada pela dierença algébrica das rampas Essas exigências são repetidas aqui para aproundar a compreensão do procedimento Para as aeronaves das categorias A e B Lmín 90 A 613 Para as aeronaves das categorias C e D Lmín 300 A 614 em que A mudança de declividade em porcentagem dierença algébrica das rampas em porcentagem Exemplo 67 Exemplo 67 Determinando o comprimento de uma curva vertical para pista de pouso e decolagem de aeroporto Determine o comprimento de uma curva vertical convexa que liga uma rampa de 075 a outra de 075 na pista de pouso e decolagem principal de um aeroporto para aeronaves das categorias B e D Solução Utilize a Equação 613 para determinar o comprimento mínimo para um aeroporto para aeronaves da categoria B Lmín 90 A 90 15 135 m Utilize a Equação 614 para determinar o comprimento mínimo para um aeroporto para aeronaves da ca tegoria D Lmín 300 A 300 15 450 m Projeto geométrico das vias de transporte Capítulo 6 Capítulo 6 293 Escolha de uma rampa adequada para via férrea Escolha de uma rampa adequada para via férrea Procedimento semelhante ao utilizado para curvas verticais de rodovias e de pistas de aeroportos também é utilizado no que diz respeito a vias érreas em relação a rampas adequadas à topografia da área na qual a via está localizada O Exemplo 63 ilustra o uso desses critérios para escolha de rampas adequadas às vias érreas No entanto devese observar que as rampas máximas para as vias érreas são geralmente ineriores àquelas para rodovias embora sejam um tanto quanto semelhantes às das pistas de pouso e decolagem de aeroporto Projeto de curvas verticais para ferrovias Projeto de curvas verticais para ferrovias Após ter escolhido as rampas adequadas a próxima tarea do projeto de alinhamento vertical é projetar as curvas verticais da conexão das rampas consecutivas O procedimento utilizado é semelhante ao das rodovias e vias érreas no que se reere ao objetivo principal que é determinar o comprimento da curva vertical Os com primentos mínimos recomendados oram previstos para as vias principais de transporte público de veículo leve sobre trilhos e as de carga e intermunicipais de passageiros Para as vias da linha principal de transporte público de veículo leve sobre trilhos o comprimento mínimo absoluto da curva vertical depende da velocidade de projeto da via e da dierença algébrica das rampas co nectadas pela curva Os critérios recomendados são ornecidos no manual Track design handbook for light rail transit para os comprimentos desejados mínimo preerível e mínimo absoluto como segue Comprimento desejável Lmíndes 60 A m 615 Comprimento mínimo preerível Lmínpre 30 A m 616 Comprimento mínimo absoluto Lmínabs Lmínabs Au2 para as curvas verticais convexas m 617 212 Lmínabs Au2 para as curvas verticais côncavas m 618 382 em que A G2 G1 dierença algébrica das rampas conectadas pela curva vertical G1 rampa em porcentagem da tangente de aproximação G2 rampa em porcentagem da tangente de saída u velocidade de projeto em kmh Para vias de carga e intermunicipais de passageiros o comprimento da curva vertical depende da dieren ça algébrica entre rampas A a aceleração vertical e a velocidade do trem O comprimento mínimo Lmín é dado como Lmín Au2K 619 100a em que A dierença algébrica entre rampas em porcentagem u velocidade do trem em kmh K 0077 ator para converter Lmín em m Engenharia de infraestrutura de transportes 294 a aceleração vertical em ms2 003 ms 2 para trens cargueiros 018 ms 2 para trens de passageiros No entanto o comprimento de qualquer curva vertical não pode ser inerior a 30 m Exemplo 68 Exemplo 68 Determinando o comprimento mínimo de uma curva vertical convexa em uma via principal de transporte público de veículo leve sobre trilhos A distância entre os PIVs de duas curvas verticais consecutivas uma vertical convexa seguida por outra côn cava em uma via principal de transporte público de veículo sobre trilhos é de 1605 m A rampa da tangente de aproximação da curva vertical convexa é de 6 e a da tangente de saída da côncava é de 5 Determine o comprimento desejável o mínimo preerível e o mínimo absoluto de cada uma dessas curvas se a velocidade de projeto da via or de 90 kmh Solução Determine a rampa máxima admissível da tangente em comum Uma vez que a distância entre os PIVs é maior que 750 m o comprimento da tangente em comum deve ser considerado ilimitado A rampa máxima sustentá vel é portanto 4 consulte a página 282 Determine os comprimentos necessários para a curva vertical convexa As rampas de aproximação e as de saída das curvas verticais convexas são 6 e 4 respectivamente Comprimento desejável use a Equação 615 LVC 60 A 606 4 600 m Mínimo preerível use a Equação 616 LVC 30 A 306 4 300 m Mínimo absoluto use a Equação 617 LVC Au2 6 4902212 212 382 m Observe que neste caso o mínimo absoluto é mais comprido que o mínimo preerível Portanto se não or viável utilizar o comprimento desejável de 600 m o comprimento mínimo absoluto de 382 m deve ser uti lizado Determine os comprimentos necessários para a curva vertical côncava As rampas de aproximação e as de saída da curva vertical côncava são 4 e 5 respectivamente Projeto geométrico das vias de transporte Capítulo 6 Capítulo 6 295 Comprimento desejável use a Equação 615 Lmíndes 60 A 604 5 540 m Comprimento preerível utilize a Equação 616 Lmínpre 30 A 304 5 270 m Comprimento mínimo absoluto utilize a Equação 618 Lmínabs Au2 4 5902382 382 191 m Exemplo 69 Exemplo 69 Determinando o comprimento mínimo de uma curva vertical convexa em via principal de carga e intermunicipal de passageiros Ao projetar uma curva vertical em uma via principal para carros de passageiros e vagões de carga o enge nheiro utilizou um comprimento de 1500 m para uma curva unindo uma rampa de 2 com outra de 2 Determine se essa curva satisaz à exigência de comprimento mínimo caso os trens estejam previstos para circular a 80 kmh Solução Utilize a Equação 619 para determinar o comprimento mínimo da curva Lmín Au2K 100a A 2 2 4 Lmín 4 802 0077 para trens cargueiros 100 003 657 m para trens cargueiros Lmín 4 802 0077 para trens de passageiros 100 018 110 m para trens de passageiros A exigência de comprimento mínimo é atendida Engenharia de infraestrutura de transportes 296 Esquema das curvas verticais Esquema das curvas verticais Tendo definido o comprimento de uma curva vertical é necessário determinar a elevação na curva em intervalos regulares para acilitar sua construção no campo As propriedades de uma parábola são utili zadas novamente para realizar esta tarea Considere uma curva vertical convexa em orma de parábola mostrada na Figura 618 Das propriedades de uma parábolaY ax 2 em quea é uma constante A taxa de variação da inclinação é d 2Y 2a dx 2 Figura 618 Figura 618 Esquema de uma curva vertical convexa para projeto mas T 1 T 2 T que resulta em L 2T Se a variação total da inclinação or A então 2a A 100L A equação da curva portanto pode ser escrita como Y A x 2 620 200L Quando x L2 a distância externa E do ponto de interseção vertical PIV até a curva é determinada pela substituição de L2 por x na Equação 620 que resulta em E A L 2 AL 621 200L 2 800 PIV Ponto de interseção vertical ICV Início da curva vertical mesmo ponto do PCV FCV Final da curva vertical mesmo ponto do PTV E Distância externa G 1 G 2 Rampas das tangentes L Comprimento da curva A Diferença algébrica entre rampas G1 G2 L 2 L 2 ICV FCV G 1 G 2 T 1 T 2 x L Y E Y 1 PIV Projeto geométrico das vias de transporte Capítulo 6 Capítulo 6 297 Uma vez que as estacas são ornecidas em intervalos de 30 m E pode ser dado como E AN 622 2667 em que N é o comprimento da curva em estacas de 30 m e E dado em metros A flecha Y de qualquer ponto da curva até a tangente também pode ser determinado em termos de E substituindo 800EL por A na Equação 620 o que resulta em Y x 2 E 623 L2 Por causa das exigências de espaço livre e de drenagem às vezes é necessário determinar a localização e a elevação dos pontos mais altos e mais baixos das curvas verticais convexas e côncavas respectivamente A ex pressão para a distância entre o início da curva vertical ICV e o ponto mais alto de uma curva vertical convexa pode ser determinada em termos de rampas Observe que esta distância é T somente quando a curva é simé trica Para curvas assimétricas isto é G1 dierente deG2 ela pode ser menor ou maior do que T dependendo dos valores de G1 e G2 Considere a expressão paraY 1 consulte a Figura 618 Y 1 G1x Y 100 G1x A x 2 100 200L G1x G1 G2 x 2 624 100 200L Dierenciando a Equação 624 e igualandoa a zero temos o valor de x alto para o valor máximo de Y ou seja a distância do ponto mais alto é locada a partir do ICV dY 1 G1 G1 G2 x 0 625 dx 100 100L que resulta em x alto 100L G1 G1 G2 100 LG1 626 G1 G2 Da mesma forma pode ser mostrado que a diferença de elevação entre o ICV e o ponto mais alto Y 1 alto pode ser obtida substituindo o valor de x alto em x na Equação 624 Isto resulta em Y 1 alto LG21 627 200G1 G2 Engenharia de infraestrutura de transportes 298 O projeto completo de uma curva vertical para errovia rodovia ou pista de pouso e decolagem de aeroporto geralmente passará pelas seguintes etapas Etapa 1 determinar o comprimento mínimo da curva para atender às exigências da modalidade específica e tipo de curva vertical convexa ou côncava Etapa 2 utilizar o desenho do perfil desenho do alinhamento vertical da via e determinar o ponto da curva vertical PIV ponto de interseção vertical Etapa 3 calcular as estacas e elevações do início ICV e do nal da curva vertical FCV Etapa 4 calcular a flecha Y da tangente até a curva em distâncias iguais de geralmente 30 m ou seja múlti plos de 30 m começando com a primeira estaca completa É comum os comprimentos das curvas verticais em vias érreas serem apresentados em múltiplos de 30 m Neste caso as flechas podem ser determinadas em distâncias iguais de 30 metros e não são necessárias em estacas completas Etapa 5 calcular as elevações na curva Observe que para as curvas con vexas a flecha é subtraída da eleva ção da tangente correspondente para obter a elevação da curva enquanto para as curvas côncavas a deasagem é adicionada à elevação da tangente correspondente O procedimento é ilustrado no Exemplo 610 Exemplo 610 Exemplo 610 Projeto de uma curva vertical convexa em uma via férrea Uma curva vertical convexa unindo uma rampa de 075 e outra de 075 deve ser projetada para uma via érrea de carga com trens que viajam a 108 kmh Se as tangentes se cruzam na estaca 350 225 em uma elevação de 138 m determine as estacas e as elevações do ICV e FCV Além disso calcule as elevações na curva a intervalos de 30 m Um esboço da curva é mostrado na Figura 619 Figura 619 Figura 619 Esquema de uma curva vertical do Exemplo 610 Solução Determine o comprimento da curva L em pés Utilize a Equação 619 para determinar o comprimento míni mo da curva Lmín Au2K 100a G1 075 075 ICV FCV 075 PIV EL 138 m 350 225 Projeto geométrico das vias de transporte Capítulo 6 Capítulo 6 299 G2 075 A 075 075 15 Lmín 15 1082 0077 44906 m 450 m 100 003 Calcule a estaca e a elevação do início da curva vertical ICV Estaca do ICV é 350 225 150 0000 343 75 2 Elevação do ICV é 138 00075 450 13631 m 2 Calcule a estaca e a elevação do nal da curva vertical FCV Estaca do FCV é 350 225 15 0000 358 75 2 Elevação do FCV é 138 00075 1500 13631 m 2 O restante da solução é mostrado na Tabela 612 Tabela 612 Tabela 612 Cálculos de elevação do Exemplo 610 EEssttaaccaa DDiissttâânncciia a ddoo ICVx m ICVx m Elev Elev da tangente da tangente Flecha Flecha y Ax 22 200 200L Elevação da curva Elevação da curva El tangente flecha m El tangente flecha m 343 0750 0 13631 0 13631 344 0000 225 136479 00084 1364703 345 0000 525 136704 00459 1366578 346 0000 825 136929 01134 1368153 347 0000 1125 137154 02109 1369428 348 0000 1425 137379 03384 1370403 349 0000 1725 137604 04959 1371078 350 0000 2025 137829 06834 1371453 351 0000 2325 138054 09009 1371528 352 0000 2625 138279 11484 1371303 353 0000 2925 138504 14259 1370778 354 0000 3225 138729 17334 1369953 355 0000 3525 138954 20709 1368828 356 0000 3825 139179 24384 1367403 357 0000 4125 139404 28359 1365678 358 0000 4425 139629 32634 1363653 358 0750 450 139685 33750 1363100 Engenharia de infraestrutura de transportes 300 Projeto de alinhamento horizontal Projeto de alinhamento horizontal Este projeto é semelhante ao de alinhamento vertical em que os trechos horizontais retos de uma estrada co nhecidos como tangentes estão ligados por curvas horizontais A principal dierença é que as curvas verticais são parabólicas enquanto as horizontais são circulares Uma curva horizontal circular é projetada por meio da determinação de um raio adequado que oerecerá um fluxo suave ao longo da curva Esse raio depende princi palmente da velocidade máxima em que o veículo percorre a curva e da superelevação máxima admissível Tipos de curvas horizontais Tipos de curvas horizontais As curvas horizontais podem ser divididas em quatro tipos gerais simples compostas reversa e espiral Vamos considerar agora como o cálculo de cada uma delas é realizado Curvas simples Este é um segmento simples de uma curva circular de raio R A Figura 620 apresenta o esquema de uma curva horizontal simples V ários pontos important es da curva devem ser observados pois exercem um im portante papel no cálculo e na configuração da cur va O ponto em que a c urva começa isto é onde a c urva encontra a tangente é o ponto de curva PC O ponto em que a curva termina é o ponto de tangente PT O ponto de interseção de duas tangen tes é PI ou vértice V A curva simples é denida pelo seu raio por exemplo curva com raio de 255 m ou pelo seu grau Figura 620 Figura 620 Esquema de uma curva horizontal simples As definições de arco ou de corda são utilizadas para obter o grau da curva Utilizando a definição de arco a curva é estabelecida pelo ângulo que é subtendido no centro por um arco circular de 30 m de comprimento Por exemplo uma curva de 3 é aquela em que um arco de 30 m subtende um ângulo de 3 no centro A Figura 621a ilustra a definição de arco Com a definição de corda a curva é estabelecida pelo ângulo que é subtendido R Raio de curva circular T Comprimento da tangente Ângulo de deflexão M Ordenada do meio PL V 2 2 PC A PT B T T R R M E PC Ponto de curva PT Ponto de tangente PI Ponto de interseção das tangentes E Afastamento Projeto geométrico das vias de transporte Capítulo 6 Capítulo 6 301 no centro por uma corda de 30 m de comprimento Neste caso uma curva de 3 é aquela em que uma corda de 30 m subtende um ângulo de 3 no centro A Figura 621b ilustra a definição de corda A definição de arco é utilizada para projetos de rodovias e de pistas de pouso e decolagem de aeroportos enquanto a de corda o é co mumente para projetos erroviários É útil determinar a relação entre o raio de curva e seu grau Vamos primeiro considerar a denição de arco O comprimento de um arco de uma curva circular é obtido por Larco Rθ em que L arco comprimento do arco R raio da curva θ ângulo em radianos subtendido no centro pelo arco do comprimento L Figura 621 Figura 621 Definições de arco e corda de uma curva circular Se o ângulo subtendido no centro de um arco de 30 m or Da graus então θ πDºa radianos e 180 30 RπD8 a 180 que resulta em R 171818 628 Dºa O raio da curva pode em seguida ser determinado se seu grau or conhecido ou puder ser determinado caso o raio seja conhecido No caso de definição de corda uma vez que a curva é definida pelo ângulo subtendido no centro por uma corda de 30 m 3 0 m 3 0 m 30m 3 0 m 3 0 m D D D D D D D D R 3 0 m 3 0 m 30m a Definição de arco b Definição de corda Engenharia de infraestrutura de transportes 302 R 15 629 sen Dºc 2 em que R raio da curva Dc ângulo subtendido no centro em graus por uma corda de 30 m Para uma curva de 1 R 171889 m resulta em R 171889 630 Dºc para a aixa de ângulos normalmente utilizados no projeto erroviário Várias relações básicas podem ser desenvolvidas para a curva horizontal simples Usando as propriedades do círculo e reerindose à Figura 620 as duas tangentes AV eBV têm comprimentos iguais que são designados como T O ângulo ormado por tangentes é conhecido como o ângulo de deflexão O comprimento tangente é dado por T R tan 631 2 A corda AB é a corda longa e seu comprimentoC é dado por C 2R sen 632 2 A distância entre o ponto de interseção de duas tangentes e a curva é o aastamento E obtida por E R sec R 2 E R 1 1 633 cos 2 A distância M entre o ponto médio da corda longa e o da curva é a ordenada do meio dada por M R R cos 2 M R 1 cos 634 2 O comprimento da curva Lc é dada por Lc Rπ 635 180 Projeto geométrico das vias de transporte Capítulo 6 Capítulo 6 303 Curvas compostas As curvas compostas são ormadas quando duas sucessivas de uma série de duas ou mais curvas simples em sequência que viram na mesma direção possuem um ponto de tangente comum A Figura 622 mostra o esquema de uma curva composta ormada por duas curvas simples As curvas compostas são utilizadas prin cipalmente para obter uma orma desejável de alinhamento em um determinado local A Figura 622 mostra sete variáveis dierentes R1 R2 Δ1 Δ2 T 1 T 2 que estão associadas a uma curva composta Muitas equações podem ser desenvolvidas relacionando duas ou mais dessas variáveis As equações apresentadas a seguir são mais comumente utilizadas na definição das curvas compostas Δ Δ 1 Δ 2 636 t 1 R tan Δ1 637 2 t 2 R tan Δ2 638 2 VG VH t 1 t 2 t 1 t 2 639 sen 2 sen 1 sen180 sen T 1 VG t 1 640 T 2 VH t 2 641 em que R1 e R2 raios de curvas simples que ormam curvas compostas Δ1 e Δ2 ângulos de deflexão das curvas simples t 1 e t 2 comprimentos tangentes das curvas simples T 1 e T 2 comprimentos tangentes das curvas compostas ângulo de deflexão da curva composta Figura 622 Figura 622 Esquema de uma curva composta R 1 R 2 Raios das curvas simples que formam a curva composta 1 2 Ângulos de deflexão das curvas simples Ângulo de deflexão da curva composta t 1 t 2 Comprimentos tangentes das curvas simples T 1 T 2 Comprimentos tangentes da curva composta PCC Ponto de curva composta PI Ponto de interseção das tangentes PC Ponto de curva PT Ponto de tangente PC PT PCC R 1 R 2 T 1 T 2 PI V H G 2 1 t 1 t 2 2 1 Engenharia de infraestrutura de transportes 304 Curvas reversas Estas são ormadas quando duas curvas simples consecutivas que giram em direções opostas têm uma tangente em comum conorme apresentado na Figura 623 São utilizadas principalmente quando o alinhamento hori zontal precisa ser alterado Podese ver na Figura 623 que Δ Δ1 Δ2 ângulo OWX Δ1 Δ 2 2 ângulo OYZ Δ1 Δ2 2 2 Assim WOY é uma linha reta tan Δ d 2 D d R R cos Δ1 R R cos 2 d 2R1 cos R d 21 cos Figura 623 Figura 623 Esquema de uma curva reversa R Raio da curva simples 1 2 Ângulos de deflexão das curvas simples d Distância entre as tangentes paralelas D Distância entre os pontos de tangência R d W X Y D Z R R 2 1 2 2 O 2 1 Projeto geométrico das vias de transporte Capítulo 6 Capítulo 6 305 Curvas de transição ou espirais São aquelas com curvatura variável geralmente colocadas entre uma tangente e uma curva horizontal ou entre duas curvas horizontais com raios significativamente dierentes As curvas de transição proporcionam uma variação progressiva do grau e um deslocamento mais ácil da tangente até o trecho com curvatura integral ou de uma curva circular a outra com um raio substancialmente dierente Quando colocado entre uma tangente e uma curva horizontal o grau de uma curva de transição varia de zero até o grau da curva e quando colocado entre duas curvas seu grau varia daquele da primeira curva circular ao da segunda A Figura 624 mostra um desenho esquemático de uma curva espiral entre uma tangente e uma curva circular Vamos considerar uma curva espiral entre uma tangente e uma curva circular Como o grau de curva espiral varia de zero em tangente ou seja em TS ao grau da curva circular D a no início da curva circular ou seja em SC consulte a Figura 624 a taxa de variação em graus K da espiral é dada como K 30Da 643 Ls Figura 624 Figura 624 Desenho esquemático de uma curva espiral Fonte Davis Foote Anderson Mikhail Surveying theory and practice McGrawHill Book Company 1997 em que K taxa de variaçãoestaca de 30 m Da grau da curva simples Ls comprimento da espiral em m Uma vez queK é uma constante ocorre que o raio r ou o grau de curva D p da espiral em qualquer ponto p a uma distância s de TS pode ser determinado como D p sK e 30 r 17182 1718230 644 D p sK Da mesma orma o raio em SC é R 1718230 645 LsK C o m p r i m e nt o d a e s p i r al L s R i n fi n i t o Arco circular Dº a R SC TS s p r Engenharia de infraestrutura de transportes 306 do qual obtemos r Ls 646 R s Discutiremos agora como as relações básicas dadas nas Equações 628 a 646 são utilizadas no projeto de alinhamento horizontal de uma via para modalidades dierentes Projeto de alinhamento horizontal de rodovias Projeto de alinhamento horizontal de rodovias Curvas simples de rodovias A primeira tarea no projeto de uma curva horizontal simples para uma rodovia é determinar seu raio mínimo necessário que é baseado na velocidade de projeto escolhida para a rodovia para as duas condições a seguir i taxa máxima de superelevação ii distância simples de visibilidade mínima na curva Taxa máxima de superelevação A relação que determina o raio de uma curva horizontal de uma rodovia para esta condição oi desenvolvida no Capítulo 3 dada como R u2 647 127e f s em que R raio de curva circular m u velocidade do veículo kmh e superelevação f s coeficiente de atrito lateral Observouse que vários atores controlam o valor máximo que pode ser utilizado para a superelevação e Estes incluem a localização da rodovia isto é se está em uma área urbana ou rural as condições climáticas como a ocorrência de neve e a distribuição do tráego lento na corrente de tráego Também observouse que um valor máximo de 01 é utilizado em áreas sem neve e gelo e para as áreas com neve e gelo os valores máxi mos variaram de 008 a 01 Para as vias expressas em áreas urbanas um valor máximo de 008 é utilizado Distância simples de visibilidade mínima na curva Esta condição aplicase em locais onde um objeto está localizado perto da borda interna da rodovia conorme apresentado na Figura 625 O objeto pode intererir na visão do motorista resultando em uma redução da distância de visibilidade à rente É portanto necessário que a curva horizontal seja projetada de modo que proporcione uma distância de visibilidade pelo menos igual à distância simples de visibilidade A Figura 625 mostra uma representação esquemática em que o veículo está no ponto A e o objeto no ponto T A corda AT é a linha de visão que permitirá ao motorista ver o objeto em T No entanto convém observar que a distância horizontal real percorrida pelo veículo do ponto A ao ponto T é o arco AT Esta é portanto a distância S realmente disponível para o veículo parar emT Subentendendose o ângulo no centro pelo arco AT como sendo 2θ temos Projeto geométrico das vias de transporte Capítulo 6 Capítulo 6 307 S 2Rθπ 180 θ 2865 S 648 R em que R raio de curva m S distância de visibilidade comprimento do arco AT m No entanto cos θ R m R cos 2865 S R m R R que resulta em m R 1 cos 2865 S 649 R m 5730 vers SD também m R vers 2865S e S R cos1 R m D 200 R 2865 R Observação vers θ 1 cos θ Observe também que neste caso m e R estão em pés e 1 pé 03 m Faixa interna Rodovia Distância de visibilidade S CL CL Linha de visão Obstrução da visão R T A m D 2θº Figura 625 Figura 625 Distância de visibilidade na curva horizontal com um objeto localizado perto da parte interna da curva Fonte A policy on geometric design of highways and streets Washington DC American Association of State Highway and Transportation Officials 2004 Usado com permissão Engenharia de infraestrutura de transportes 308 A Equação 649 pode ser utilizada para determinar m R ou S dependendo das inormações conhecidas Observe que a distância simples de visibilidade mínima S é obtida pela Equação 324 dada como SSD 028ut u2 650 2543 a g G em que u velocidade kmh t tempo de percepção e reação s a taxa de desaceleração ms2 g aceleração da gravidade ms2 G rampa da tangente Exemplo 611 Exemplo 611 Determinando o raio de uma curva horizontal simples em uma rodovia Uma curva horizontal está sendo projetada para ligar duas tangentes que se cruzam em uma rodovia coletora rural com um volume de projeto previsto de 4000 veículosdia Esperase que por causa da restrição da aixa de domínio um grande outdoor seja colocado a uma distância de 135 m do eixo da aixa interna Se o terreno puder ser descrito como em nível e apenas uma quantidade mínima de neve or prevista na rodovia determine o raio mínimo da curva Solução Utilize a Tabela 65 para determinar a velocidade de projeto Para o terreno em nível e volume de projeto pre visto acima de 2000 veículosdia a velocidade de projeto é de 95 kmh Determine o raio mínimo com base na taxa máxima de superelevação Para uma rodovia coletora rural e quantidade mínima de neve uma taxa máxima de superelevação e de 01 pode ser usada Utilize a Equação 647 para determinar o raio mínimo R u2 127e f Observação Para uma velocidade de projeto de 95 kmh o coeficiente de atrito lateral é 012 consulte a Tabela 39 R 952 12701 012 323 m Determine o raio mínimo com base no requisito de distância de visibilidade Utilize a Equação 650 para determinar a distância de visibilidade para uma velocidade de projeto de 95 kmh SSD 028ut u2 2543 a g G Projeto geométrico das vias de transporte Capítulo 6 Capítulo 6 309 028 95 25 952 presumindo que a 35 ms2 2543035 0 665 10140 1679 m Utilize a Equação 649 para determinar o raio mínimo m R 1 cos 2865 S R 135 R 1 cos 2865 1679 R da qual obtemos R 259 m que é menor do que os 323 m obtidos pelo requisito de superelevação máxima Este portanto prevalece e o raio mínimo da curva é 323 m Curvas compostas de rodovias Conorme observado anteriormente as curvas compostas são utilizadas principalmente para obter ormas de sejadas de alinhamento horizontal Em rodovias elas são particularmente utilizadas em interseções em nível rampas de trevos e trechos da rodovia situados em locais com condições topográficas diíceis Quando as curvas compostas são utilizadas em rodovias todo esorço deve ser eito para evitar variações bruscas no alinhamento A AASHTO recomenda portanto que a relação entre os raios mais abertos e os mais echados não deva ser supe rior a 151 Nos locais onde os motoristas podem se adaptar às variações bruscas de curvatura e velocidade como cruzamentos a AASHTO sugere que a relação entre o raio mais aberto e o mais echado possa ser aumentada para 21 No entanto a relação máxima desejável recomendada é de 1751 Quando or necessário usar relações superiores a 21 uma curva espiral deve ser colocada entre as duas curvas Outros atores que devem ser considerados no projeto de curvas compostas de rodovias são os seguintes i transição suave de uma curva mais aberta para uma acentuada deve ser providenciada e ii uma taxa de desaceleração razoável deve existir pois o motorista percorre uma série de curvas com raios decrescentes Essas condições normalmente são satiseitas se o comprimento de cada curva não or inerior aos valores mínimos especificados pela AASHTO A Tabela 613 apresenta os valores recomendados Tabela 613 Tabela 613 Comprimentos do arco circular para uma curva de interseção composta quando seguida por uma curva de meio raio ou precedida por uma curva de raio duplo CCoommpprriimmeenntto o dde e aarrcco o cciirrccuullaar r ppééss RRaaiio o ppééss 110000 115500 220000 225500 330000 440000 55000 0 oou u mmaaiiss Mínimo 40 50 60 80 100 120 140 Desejável 60 70 90 120 140 180 200 Observação 1 pé 03 m Fonte Adaptada deA policy on geometric design of highways and streets Washington DC American Association of State Highway and Transportation Officials 2004 Usado com permissão Curvas reversas de rodovias Estas não são utilizadas com requência no projeto de rodovias pois podem resultar em uma variação repenti na de alinhamento que por sua vez pode dificultar que os motoristas se mantenham em suas aixas Sugerese Engenharia de infraestrutura de transportes 310 que duas curvas simples separadas por um comprimento suficiente de tangente ou por um comprimento equi valente de espiral seja o ideal de projeto Curvas espirais de rodovias Ao projetar uma curva espiral de rodovia a primeira tarea é determinar o comprimento da curva O compri mento mínimo é dado como L 00214u2 651 RC em que L comprimento mínimo da curva m u velocidade kmh R raio da curva m C taxa de aumento da aceleração radial ms2s C é um ator empírico que indica o nível de conorto e segurança No projeto de rodovias os valores utiliza dos em C têm variado de 03 a 09 Uma alternativa prática para determinar o comprimento mínimo da curva espiral é utilizar o comprimento necessário na distribuição da superelevação Este é o comprimento da rodovia necessário para realizar a transição entre a inclinação transversal existente na tangente e o trecho completamen te superelevado da curva A Tabela 614 ornece os valores recomendados dos comprimentos necessários para a distribuição da super elevação para diversas velocidades de projeto e taxas de superelevação Os valores nela apresentados são para a rotação de uma e duas aixas Um exame cuidadoso mostrará que os valores para a rotação de duas aixas não são o dobro daqueles necessários para uma aixa como seria de esperar A AASHTO tem recomendado atores de ajuste obtidos empiricamente e considera que nem sempre é viável prover distribuições de superelevação que se baseiem no valor de uma aixa multiplicado pelo número de aixas já que isto tende a ser excessivo em alguns casos Quando duas ou mais aixas são giradas a AASHTO recomenda que o ator de multiplicação obtido pela Equação 652 seja utilizado bw 1 05n1 1n1 652 em que bw ator de multiplicação que deve ser aplicado ao valor de rotação de uma aixa n1 número de aixas a serem giradas Exemplo 612 Exemplo 612 Determinando o comprimento de uma curva espiral em uma rodovia Determine o comprimento mínimo de uma curva espiral ligando uma tangente e uma curva circular de raio de 240 m em uma rodovia rural sem canteiro com quatro aixas de 36 m e uma velocidade de projeto de 105 kmh Suponha que C 3 Se a agência de transportes do Estado em que a estrada está localizada exigir que o comprimento de qualquer curva espiral deva ser pelo menos igual ao de distribuição da superelevação quando duas aixas orem giradas determine o comprimento que deve ser utilizado para o projeto Projeto geométrico das vias de transporte Capítulo 6 311 Engenharia de infraestrutura de transportes 312 Solução Utilize a Equação 651 para determinar o comprimento de uma curva espiral com base na velocidade de projeto e raio da curva L 00214u3 RC 00214 1053 240 09 1147 m Utilize a Tabela 614 para determinar o comprimento necessário para a distribuição da superelevação Use superelevação de 01 10 já que a rodovia está em uma área rural Para um pavimento com duas aixas e 01 e largura da aixa 36 m O comprimento da distribuição da superelevação para uma aixa 837 m con sulte a Tabela 614 Utilize a Equação 652 para determinar o ator de ajuste para duas aixas giradas bw 1 05n1 1n1 bw 1 052 12 075 Para a rotação de duas aixas o comprimento do escoamento da superelevação é igual a 075 2 837 m 12555 m 126 m que é o mesmo ornecido na Tabela 614 Assumindo um valor de 09 para C encontramos um comprimento de espiral menor que o necessário para a distribuição da superelevação Portanto o comprimento de 126 m deve ser utilizado Projeto de curvas horizontais de ferrovias Projeto de curvas horizontais de ferrovias Curvas simples de ferrovias Embora as superelevações eetivas e não balanceadas tenham sido abordadas brevemente no Capítulo 3 um enoque detalhado é dado aqui para acilitar o uso das equações relevantes para seu cálculo Quando um trem está se movendo ao longo de uma curva horizontal está sujeito a uma orça centríuga que age radialmente para ora semelhante à que oi abordada para as rodovias Por isso é necessário elevar o trilho externo da via em um valor Eq que é a superelevação que ornece uma orça de equilíbrio semelhante à das rodovias Para qualquer elevação de equilíbrio há uma velocidade de equilíbrio Esta é a velocidade na qual o peso resultante e a orça centríuga são perpendiculares ao plano da via Quando isso ocorre as componentes da orça centríuga e do peso no plano da via estão em equilíbrio Se todos os trens viajassem ao longo de uma curva à velocidade de equilíbrio as viagens seriam tranquilas e o desgaste das vias mínimo Este nem sempre é o caso pois alguns trens podem viajar a velocidades superio res à de equilíbrio enquanto outros a velocidades mais baixas Os trens que viajam a uma velocidade superior causarão desgaste acima do normal nos trilhos externos enquanto os que viajam em velocidades mais baixas causarão um desgaste maior nos trilhos internos Além disso quando o trem está viajando mais rápido do que a velocidade de equilíbrio a orça centríuga não fica totalmente equilibrada pela elevação o que resulta na inclinação da carroceria do vagão para ora da curva Por conseguinte em condições normais a inclinação da Projeto geométrico das vias de transporte Capítulo 6 Capítulo 6 313 carroceria do vagão em relação à vertical é inerior à inclinação da via em relação à vertical A dierença entre a inclinação do carro ângulo do vagão e a da via ângulo da via em relação à vertical é conhecida como ân gulo de rolagem Quanto maior or menos conorto é obtido quando o trem percorre a curva A superelevação total de equilíbrio eq é no entanto raramente utilizada na prática por duas razões principais Primeiro seu uso pode exigir curvas de transição longas Segundo pode resultar em desconorto para passageiros em um trem que viaja a uma velocidade muito inerior à de equilíbrio ou se o trem estiver parado ao longo de uma curva altamente superelevada A parte da superelevação de equilíbrio utilizada no projeto da curva é conhecida como superelevação eetiva ea e a dierença entre esta e a de equilíbrio é conhecida como superelevação não balanceada eu As equações relacionadas às dierentes superelevações da curva velocidade de projeto e o raio da curva oram desenvolvidas para dierentes classificações de via O Track design handbook for light rail transitaborda a relação mostrada na Equação 653 para cálculo dos valores desejáveis de superelevação eetiva das curvas horizontais nessas vias ea 079 u2 168 653 R e a relação desejável entre a superelevação eetiva e a não balanceada é dada como eu 1 ea 654 2 em que ea superelevação eetiva cm eu superelevação não balanceada cm u velocidade de projeto da curva kmh R raio m Recomendase que os valores obtidos para ea por meio da Equação 653 sejam arredondados até o mais próximo de 05 cm Além disso quando a soma das elevações não balanceadas e eetivas ea eu or de 25 cm ou menos não é necessário ornecer qualquer superelevação eetiva Para vias que são utilizadas conjuntamente por veículos cargueiros e de transporte leve sobre trilhos a Equação 653 deve ser utilizada até o valor calculado chegar a 75 cm Valores superiores de até 10 cm podem ser utilizados para alcançar a velocidade operacional se orem aprovados tanto por órgãos de transporte público como erroviários A equação para a superelevação de equilíbrio da via de transporte público de veículo leve sobre trilhos é dada como eq ea eu 1184 655 ou eq ea eu 000068u2Dc 656 em que eq superelevação de equilíbrio cm ea elevação eetiva do trilho a ser construído cm eu superelevação não balanceada cm u2 R Engenharia de infraestrutura de transportes 314 u velocidade de projeto em toda a curva kmh R raio da curva m Dc grau da curva definição de corda A AREMA oerece uma relação semelhante para o cálculo da superelevação de equilíbrio das vias de carga e intermunicipais de passageiros como a que oi dada na Equação 655 para as de veículos leves sobre trilhos Esta relação é dada na Equação 657 eq 000068u2D c 657 em que eq superelevação de equilíbrio u velocidade de projeto em toda a curva kmh Dc grau da curva definição de corda No entanto observe que a curvatura horizontal das vias principais não deve ser superior a 3 para vias no vas ou no máximo para vias existentes que estão sendo realinhadas e em nenhum caso deve ser superior a 9 30 A experiência também demonstrou que vagões de bagagem de passageiros de restaurante e pullman po dem andar confortavelmente com uma superelevação não balanceada de até 75 cm Isto pode ser aumentado para 1125 cm se o ângulo de rolagem or inerior a 15 Exemplo 613 Exemplo 613 Determinando a adequação da superelevação efetiva em uma via férrea de carga e intermunicipal de passageiros Uma via érrea de carga e intermunicipal de passageiros tem superelevação eetiva de 15 cm em uma curva de 840 m de raio Se a via está sendo reormada para uma velocidade de projeto de 120 kmh determine se a superelevação existente é adequada Determine o grau da curva use a Equação 630 R 171889 Dºc 840 171889 Dºc Dc 2046 Determine a superelevação de equilíbrio use a Equação 657 eq 000068u2D eq 00006812022046 2003 cm Projeto geométrico das vias de transporte Capítulo 6 Capítulo 6 315 Determine a superelevação não balanceada eu eq ea 2003 15 cm 503 cm Uma vez que o desequilíbrio é inerior a 75 cm a superelevação eetiva existente é aceitável Curvas compostas ferroviárias Estas são raramente utilizadas no projeto de errovia Recomendase que uma curva espiral seja utilizada para conectar dois ou mais trechos de curvas simples que ormam a curva composta Curvas espirais ferroviárias Recomendase que uma curva espiral ou de transição seja utilizada para ligar uma tangente e uma curva em errovias a menos que isto não seja viável O projeto de curva espiral para errovias é semelhante ao de rodo vias porque se inicia com a determinação do comprimento da curva O comprimento mínimo da curva espiral depende da classificação da via que será construída A AREMA oerece duas condições que determinam o comprimento de uma curva espiral erroviária em uma via totalmente reconstruída ou nova para carga e transporte intermunicipal de passageiros i A aceleração lateral não balanceada que atua sobre um passageiro em um vagão com tendência de giro médio não deve ultrapassar 003 gs Para satisazer a esta condição a AREMA recomenda que o com primento não deve ser inerior ao obtido pela Equação 658 Lminspiral 0122euu 658 em que Lminspiral comprimento da espiral desejado m eu elevação não balanceada cm geralmente considerada como 75 cm para velocidade conortável u velocidade máxima do trem kmh ii A fim de limitar as possíveis orças de tração e de torção a inclinação longitudinal do trilho externo com relação ao trilho interno não deve ser superior a 1744 Esta condição é atendida se o comprimento da curva espiral não or inerior a Lmín ornecido na Equação 659 que é baseado em um vagão com 255 m de comprimento Lminspiral 744ea 659 em que Lminspiral comprimento de curva espiral desejável m ea elevação eetiva cm Quando as vias existentes estão sendo realinhadas o uso da Equação 659 pode resultar em um comprimen to da espiral para o qual o custo de construção é excessivo Nesses casos a aceleração lateral não balanceada que age sobre um passageiro em um vagão com tendência de giro médio pode ser aumentada para 004 gs Esta condição é atendida se o comprimento da curva espiral não or inerior ao obtido na Equação 660 que pode ser utilizada em vez da 658 Lminspiral 0091euu 660 Engenharia de infraestrutura de transportes 316 em que Lminspiral comprimento da espiral desejável m eu elevação não balanceada cm u velocidade máxima do trem kmh Quando a Equação 659 é utilizada para determinar o comprimento da curva espiral a condição de inclina ção máxima também deve ser atendida o que significa que o maior comprimento obtido nas Equações 658 e 659 deve ser utilizado Exemplo 614 Exemplo 614 Determinando o comprimento de uma curva espiral em uma via férrea de carga e intermunicipal de passageiros Uma nova via érrea intermunicipal de carga e de passageiros está sendo projetada com uma velocidade de 120 kmh Determine o comprimento mínimo de uma curva espiral que liga uma tangente a uma curva horizontal de 2 nessa via se a superelevação eetiva or 15 cm Solução Determine a superelevação de equilíbrio use a Equação 657 eq 000068u2D 000068120 2200 19584 cm Determine a superelevação não balanceada eu eq ea 19584 15 458 cm Determine o comprimento mínimo da curva espiral que satisaz às exigências de aceleração lateral não ba lanceada utilize a Equação 658 Lminspiral 0122euu 0122458120 6705 m Determine o comprimento mínimo da curva espiral para satisazer à limitação das orças de tração e de torção utilize a Equação 659 Lminspiral 744ea 74415 1116 m Projeto geométrico das vias de transporte Capítulo 6 Capítulo 6 317 Para atender às duas exigências o comprimento da espiral deve ser de 1116 m O conorto do passageiro e a taxa de variação da superelevação também são atores que influenciam o com primento da curva em espiral em uma via de transporte público de veículos leves sobre trilhos A fim de evitar a aceleração lateral excessiva não balanceada atuando sobre os passageiros o comprimento de uma espiral que conecta uma tangente a uma curva horizontal em uma via deste tipo não deve ser menor do que o obtido pela Equação 661 Lminspiral 0061euu 661 onde eu superelevação não balanceada cm u velocidadepadrão kmh A fim de limitar a taxa de variação da superelevação da curva espiral em uma via de transporte público de veículo leve sobre trilhos de modo a evitar a pressão excessiva na estrutura do veículo o comprimento mínimo da curva espiral é obtido pelas Equações 662 e 663 Lminspiral 0082eau 662 Lminspiral 372ea 663 em que Lminspiral comprimento mínimo da curva espiral m ea superelevação eetiva da via cm u velocidade de projeto kmh No entanto o comprimento da espiral não deve ser inerior a 18 m Pode ser reduzido para 93 m quando as condições geométricas orem extremamente restritas como por exemplo em uma via localizada na área central da cidade Também é necessário inserir uma curva espiral de transição entre as duas curvas simples de uma curva com posta São utilizados critérios similares aos das espirais da tangente à curva Neste caso o comprimento mínimo desejado da espiral é obtido como o maior calculado pelas Equações 664 665 e 666 Lminspiral 372ea2 ea1 664 Lminspiral 0061eu2 eu1u 665 Lminspiral 1082ea2 ea1u 666 em que Lminspiral comprimento mínimo da curva espiral m ea1 superelevação eetiva da via para a primeira curva circular cm ea2 superelevação eetiva da via para a segunda curva circular cm eu1 eu2 superelevação não balanceada para a primeira e segunda curvas cm u velocidade de projeto kmh Engenharia de infraestrutura de transportes 318 No entanto o comprimento mínimo absoluto da curva espiral na linha principal das vias de transporte pú blico de veículos leves sobre trilhos assim como para as vias do pátio e para as que não geram receita é obtido como o maior pelas Equações 664 e 667 Lminspiral 0081euu 667 em que Lminspiral comprimento mínimo da curva espiral m eu superelevação não balanceada cm u velocidade de projeto kmh Exemplo 615 Exemplo 615 Determinando o comprimento de uma curva de transição espiral que liga duas curvas de uma curva composta em uma via de transporte de veículos sobre trilhos Uma curva espiral está sendo projetada para ligar duas curvas simples de uma composta em uma via de trans porte público de veículo leve sobre trilhos com velocidade de projeto de 75 kmh A primeira curva tem raio de 825 m e superelevação eetiva de 38 cm e a segunda tem raio de 600 m e superelevação eetiva de 437 cm Determine a o comprimento desejável da curva espiral b o comprimento mínimo absoluto da curva espiral c o comprimento que deve ser utilizado na construção da curva Solução Determine as superelevações de equilíbrio use a Equação 655 eq 1184 752 R Para a primeira curva eq 1184 752 825 807 cm Para a segunda curva eq 1184 752 600 111 cm Determine as superelevações não balanceadas eu eq ea Projeto geométrico das vias de transporte Capítulo 6 Capítulo 6 319 Para a primeira curva eu 807 38 427 cm Para a segunda curva eq 111 437 673 cm Determine o comprimento desejável da curva espiral utilize as Equações 664 665 e 666 Lminspiral 372ea2 ea1 372437 38 212 m Lminspiral 0061eu2 eu1u 0061673 42775 1125 m Lminspiral 0082ea2 ea1u 0082437 3875 350 m Assim o comprimento desejável calculado é de 1125 m Determine o comprimento mínimo absoluto da espiral utilize a Equação 667 Lmínspiral 0081euu 10967375 4088 m Os resultados indicam que o comprimento desejável calculado é de 1125 m o que neste caso é inerior ao comprimento mínimo absoluto de 4088 m Assim o comprimento da espiral deve ser de 4088 m Esquema das curvas horizontais para rodovias e ferrovias Esquema das curvas horizontais para rodovias e ferrovias Tendo determinado o tipo e o comprimento de uma curva horizontal na via de uma modalidade específica é necessário calcular certas propriedades da curva que são necessárias para locar a curva no campo Há várias maneiras de locar uma curva horizontal simples incluindo ângulos de deflexão deslocamentos tangentes e ordenadas médias No entanto o método mais utilizado em todas as modalidades é o das deflexões que des crevemos a seguir Método das deexões para a locação das curvas horizontais simples Este método envolve o estaqueamento dos pontos da curva utilizando os ângulos de deflexão medidos da tan gente no ponto da curva PC e os comprimentos dos arcos unindo as estacas inteiras consecutivas A Figura 626 é um desenho esquemático do procedimento envolvido O ângulo VAp é o primeiro de deflexão ormado pela tangente VA e a corda que une o ponto da curva PC e a primeira estaca inteira Observe que em muitos Engenharia de infraestrutura de transportes 320 casos de projeto de rodovias o comprimento do arco Ap é inerior a 30 m visto que o PC pode não estar em uma estaca inteira Utilizando a geometria de um círculo ângulo VAp δ1 2 notamos que o próximo ângulo de deflexão para a próxima estaca inteira é o ângulo VAq ormado pela tangen te VA e a corda que une o PC a q isto é a próxima estaca inteira é δ1 D 2 2 em que D grau da curva O próximo ângulo de deflexão VAvé δ 1 D D δ 1 D 2 2 2 2 e o próximo ângulo de deflexão VAs é δ 1 D D D δ 1 3D 2 2 2 2 2 2 Figura 626 Figura 626 Ângulos de deflexão em uma curva circular simples PI V D PC A PT B q δ12 v s p δ1 δ2 D D Projeto geométrico das vias de transporte Capítulo 6 Capítulo 6 321 e o último ângulo de deflexão é δ 1 D D D δ 2 δ 1 3D δ 2 668 2 2 2 2 2 2 2 2 Observe que o número de ângulos de deflexão necessário depende do comprimento da curva Para locar a curva é necessário determinarmos δ 1 e δ 2 visto que já sabemos D Se l 1 or o comprimento do arco Ap então pela Equação 635 sabemos que R 180L π Assim l 1 L l 2 669 δ 1 δ 2 em que L comprimento da curva circular ângulo de deflexão da curva Ao localizar a curva horizontal simples utilizando o método das deflexões as etapas a seguir são realizadas Etapa 1 localize os pontos PC e PT Etapa 2 determine o comprimento l 1 do arco da curva entre PC e a primeira estaca inteira Observe que se o comprimento da curva or um número de estacas inteiro isto é múltiplos de 30 m l 1 será automa ticamente de 30 m Etapa 3 determine o primeiro ângulo de deflexão δ 1 utilizando a Equação 669 Observe que se o compri mento da curva or um número de estacas inteiros δ 1 também será D Etapa 4 monte um teodolito sobre o PC e vise ao PI Etapa 5 localize a primeira estaca inteira utilizando l 1 e δ 1 Etapa 6 repita a etapa 5 para as outras estacas Exemplo 616 Exemplo 616 Projeto de uma curva horizontal simples para uma rodovia Uma curva horizontal em uma rodovia coletora rural em terreno em nível deve ser projetada para um volume horário previsto de 2500 para ligar duas tangentes que se defletem de um ângulo de 48 Se a interseção das tangentes estiver localizada na estaca 586 2052 determine a a velocidade de projeto mínima recomendada para a rodovia b o raio da curva para a velocidade de projeto mínima recomendada c a estaca de PC d a estaca de PT e os ângulos de deflexão para estacas inteiras para a locação da curva Engenharia de infraestrutura de transportes 322 Utilize uma taxa de superelevação igual a 008 Solução Determine a velocidade de projeto mínima use a Tabela 65 Volume horário de projeto previsto 2500 Velocidade de projeto recomendada 95 mh Determine o raio mínimo da curva utilize a Equação 647 R u 2 127e f s Com base na Tabela 39 f s 012 R 952 127008 012 R 355 m Determine o comprimento da tangente T utilize a Equação 631 T R tan 2 T 355 tan 48 2 T 15806 m Determine o comprimento da curva utilize a Equação 635 L Rπ 180 L 355 48 π 180 L 2975 m Determine as estacas de PC e PT Estaca de PC 586 2052 5 806 581 1246 Estaca de PT 581 1246 9 275 591 996 Determine o primeiro ângulo e os ângulos intermediários e finais de deflexão δ 1 D e δ 2 utilize a Equa ção 669 Projeto geométrico das vias de transporte Capítulo 6 Capítulo 6 323 l 1 L l 2 δ 1 δ 2 l 1 581 1246 582 0000 1754 m l 2 591 996 591 0000 996 m δ 1 48 1754 283º 2975 δ 2 48 996 1607º 2975 D 48 30 484º 2975 A Tabela 615 ornece o cálculo para as estacas inteiras intermediárias Tabela 615 Tabela 615 Ângulos de deflexão e comprimentos de corda do Exemplo 616 EEssttaaccaa ÂÂnngguullo o dde e ddeeflfleexxããoo CCoommpp dde e ccoorrdda a mm PPC 55881 1 C 11224466 00 00 582 0000 1415 17524 583 0000 3835 29964 584 0000 6255 29964 585 0000 8675 29964 586 0000 11095 29964 587 0000 13515 29964 588 0000 15935 29964 589 0000 18355 29964 590 0000 20755 29964 591 0000 23195 29964 PT 591 0996 23999 9951 Esquema das curvas compostas e reversas Já que as curvas compostas e reversas se baseiam em cur vas simples o mesmo procedimen to utilizado para localizar curva simples é também utilizado para localizar curva composta ou reversa Em cada caso a pri meira curva é definida O PT da primeira curva é então considerado como o PC da segunda para traçála e assim por diante Método das deexões para locar curva espiral Ao localizar a curva espiral a curva circular srcinal é deslocada de seu centro aastandose da tangente princi pal conorme mostrado na Figura 627 Essa mudança dá espaço para a inserção da curva espiral O trecho CC de curva circular é então mantido e as espirais são colocadas de A para C e de C para B Observe que o ponto em que começa a espiral é geralmente designado como TS e o em que termina é normalmente ST conorme mostrado na Figura 627 Considere ângulo central da espiral I ângulo central da curva circular Engenharia de infraestrutura de transportes 324 O ângulo central de uma espiral é dado como LsDa 670 60 em que Ls comprimento da curva espiral m Da grau da curva circular Presumindo que as espirais em ambas as bordas da curva circular têm o mesmo comprimento e ângulo central I o ângulo central da curva simples restanteCC é I 2 Para localizar a curva espiral os ângulos de deflexão a partir da tangente devem ser calculados Considere um ponto p na espiral localizada à distâncial s de TS ou seja o ponto em que a espiral se junta com a tangente como mostrado na Figura 628 Pode ser mostrado que 2s 671 Ls y 3s 672 6RLs Figura 627 Figura 627 Esquema no campo de uma curva espiral Fonte Davis Foote Anderson Mikhail Surveying theory and practice McGrawHill Book Company 1981 T S X A TS J A TC D F V E E R R R P K K B CT CS C C C K B ST 2 3 I 2 I O X 0 A 1 3 SC Projeto geométrico das vias de transporte Capítulo 6 Capítulo 6 325 a 2s A 673 L2 s a δ 674 3 em que δ ângulo subtendido no centro pelo comprimento l s da curva espiral a ângulo de deflexão da tangente em TS para qualquer ponto p da curva espiral A ângulo de deflexão total da tangente em TS para SC Figura 628 Figura 628 Desenvolvimento matemático de uma curva espiral Fonte Davis Foote Anderson Mikhail Surveying theory and practice McGrawHill Book Company 1981 Observe que no desenvolvimento das Equações 673 e 674 supõese que tanto δ como a sejam ângulos pequenos e sen δ dy δ 675 dl s sen a y a 676 l s As equações são portanto aproximadas mas suficientemente precisas para o trabalho de campo na maioria das situações práticas Os valores de X Y o VA e o aastamentoEV consulte a Figura 627 também se reerem à espiral a ser localizada Pode ser mostrado que X s 1 δ 2 r δ 4 r δ 6 r 677 52 94 136 Y s δ r δ 3 r δ 5 r δ 7 r 678 3 73 115 157 δ r adianos Raio infinito r raio da espiral em p Raio do arco circular R grau da curva D 2 TS SC X x s a y dx dy A Y R r d δ d P Engenharia de infraestrutura de transportes 326 o Y KK Y R1 coss 679 T s X R sin s R o tan I 680 2 EV EG GV R 1 1 o 681 cos I 2 cos I 2 Observe que nas Equações 676 e 677 δ r é o valor de δ em radianos Ao localizar a curva espiral utilizando o método das deflexões as seguintes etapas são realizadas Etapa 1 determine o comprimento da curva espiral com base no requisito para a modalidade específica do sistema de transporte em análise Etapa 2 estacione o teodolito no vérticeV a interseção das tangentes vise à ré ao longo da tangente e localize o ponto A TS medindo a distânciaT s a partir deV ao longo da tangente consulte a Figura 627 Etapa 3 localize o ponto D a uma distância de T s X a partir de V Etapa 4 gire o teodolito a um ângulo de 180 I para visar ao longo da tangente seguinte Localizar os pontos ST e C a distâncias T s e T s X a partir de V respectivamente Observe que se comprimentos dierentes de espiral orem utilizados para as espirais de aproximação e de saída o valor apropriado de T s deverá ser calculado para cada espiral Etapa 5 estacione o teodolito no ponto D Vise ao longo da tangente até o ponto A Localize o ponto C per pendicularmente à tangente a uma distância Y a partir do ponto D Etapa 6 estacione o teodolito no ponto C e localize o ponto C repetindo a etapa 5 Etapa 7 estacione o teodolito no ponto A TS e localize as estacas na espiral de aproximação utilizando ângulos de deflexão e as cordas Os pontos da espiral geralmente estão localizados a distâncias iguais Etapa 8 estacione o teodolito no ponto C SC vise à ré o TS com 180 2 A 180 23s definido no trecho circular horizontal Gire o círculo superior do teodolito a 180 e localize as estacas inteiras no trecho circular conorme discutido anteriormente Etapa 9 Estacione o teodolito em ST e repita a etapa 7 Exemplo 617 Exemplo 617 Determinando as propriedades de localização de uma curva espiral ferroviária Se a curva espiral no Exemplo 614 deve ligar uma tangente com uma curva de 4 e o ângulo de interseção I or 35 determine a a estaca do ponto de espiral TS se a do ponto de interseção das tangentes for 885 9 b as estacas de SC CS e ST Solução Determine o ângulo central da espiral utilize a Equação 670 LsDa 60 Projeto geométrico das vias de transporte Capítulo 6 Capítulo 6 327 O comprimento da espiralLs do Exemplo 614 1116 m observe que o comprimento mínimo ainda é 1116 m pois a exigência de orças de tração e de torção ainda dominam 11164 744 60 Determine o ângulo central da curva circular com espiral I 2 35 2 744 2012 Determine o raio da curva circular utilize a Equação 630 R 171889 Dº c R 1718894 42972 m Determine o comprimento da curva circular utilize a Equação 635 L RI 2sπ 180 L R2012π 180 15096 m Determine a distância ao longo da tangente de TS até SC isto é X utilize a Equação 677 δ e s Ls 744π 180 rad 01299 rad X Ls 1 δ 2 δ 4 utilizando apenas os três primeiros termos entre parênteses 10 216 11141 m Determine a distância perpendicular da tangente ao SC isto é Y utilize a Equação 678 Y Ls δ δ 3 δ 5 3 42 132 495 m Determine o deslocamento o utilize a Equação 679 o Y R1 cos 495 429721 099158 495 362 133 m Engenharia de infraestrutura de transportes 328 Determine a distância ao longo da tangente de TS até o vértice V PI isto é T s utilize a Equação 680 T s X R sen R o tan I 2 T s 11141 42972 sen 744 42972 133 tan 35 2 11141 5564 13591 19168 Determine a estaca em TS Estaca de PI T s 885 900 6 1168 878 2732 Determine a estaca em SC Estaca em SC estaca em TS comprimento da curva espiral 878 2732 3 216 882 1892 Determine a estaca em CS Estaca em CS estaca em SC comprimento da curva horizontal 882 1892 5 096 887 1988 Determine a estaca em ST Estaca em ST estaca em CS comprimento da curva espiral 887 1988 3 216 891 1148 Determinação da orientação e do comprimento de uma Determinação da orientação e do comprimento de uma pista de pouso e decolagem de aeroportos pista de pouso e decolagem de aeroportos O projeto do alinhamento geométrico da pista de pouso e decolagem de um aeroporto é muito dierente do de vias de outras modalidades pois além do projeto das curvas verticais a orientação e o comprimento míni mo da pista devem ser determinados A orientação é necessária porque a pista deve estar na direção do vento dominante ou ser orientada de orma que alcance uma cobertura de vento de pelo menos 95 Lembrese de que a cobertura do vento é a porcentagem do tempo em que os componentes de vento cruzado estão abaixo de uma velocidade aceitável O comprimento da pista deve ser suficiente para permitir pousos e decolagens seguros pelas aeronaves atuais e uturas que deverão utilizar o aeroporto As pistas consideradas aqui são plenamente utilizáveis em ambos os sentidos e têm aproximações e decolagens sem obstáculos para cada final da pista O projeto de pistas que não são totalmente utilizáveis para pouso e decolagem em ambos os sentidos está ora do escopo deste livro Os leitores interessados devem consultar Advisory Circular AC 150530013 da Federal Aviation Projeto geométrico das vias de transporte Capítulo 6 Capítulo 6 329 Administration que discute o conceito de distância declarada para determinar os comprimentos mínimos para essas pistas Orientação da pista de pouso e decolagem de aeroportos Orientação da pista de pouso e decolagem de aeroportos A melhor orientação pode ser determinada por um dos programas de computador existentes ou utilizando graficamente uma rosa dos ventos conorme descrito na Advisory Circular 150530013 da FAA que é compos ta de círculos concêntricos cada um representando uma velocidade dierente em kmh ou nós e linhas radiais que indicam a direção do vento O círculo mais externo indica uma escala em graus em torno de sua circune rência A divisão entre os agrupamentos de velocidade é indicada pelo perímetro de cada círculo e a área entre duas linhas radiais sucessivas é centrada na direção do vento a ser considerada A Figura 629 mostra uma rosa dos ventos construída com base nos dados de vento apresentados na Tabela 616 Como é essencial que sejam utilizados dados mais confiáveis e atualizados é recomendável construir a rosa dos ventos com base em dados dos últimos dez anos A National Oceanic and Atmospheric Administration NOAA National Climatic Data Center NCDC é a melhor onte de dados relativos aos ventos O primeiro passo na construção da rosa dos ventos é utilizar os dados gravados para determinar a porcenta gem de tempo em que as velocidades do vento dentro de um determinado intervalo estão em uma determina da direção Os dados obtidos são arredondados para o valor decimal 1 mais próximo Por exemplo utilizando os dados mostrados na Tabela 616 a porcentagem de tempo que se espera de um vento com uma velocidade de 11 a 16 nós é de 21287864 isto é 02 Os valores obtidos são inseridos nos segmentos apropriados da rosa dos ventos conorme mostrado na Figura 629 Quando o valor obtido para todo o segmento or inerior a 01 o símbolo mais será nele usado O objetivo da análise é determinar a orientação da pista que ornecerá a maior cobertura de vento dentro dos limites admissíveis de vento cruzado O procedimento da rosa dos ventos para estabelecer a orientação mais adequada envolve o uso de um gaba rito transparente com três linhas paralelas traçadas na mesma escala que a dos círculos da rosa dos ventos A linha do meio representa o eixo da pista A distância entre a linha do meio e as externas é o valor permissível do vento cruzado de projeto Por exemplo na Figura 629 a componente de vento cruzado de projeto é de 13 nós Para determinar a orientação mais adequada e a porcentagem de tempo em que a orientação em análise atende aos padrões de ventos cruzados realizamos as seguintes etapas 1 Localize o meio do gabarito transparente na rosa dos ventos com a linha do meio passando pelo centro como indicado na Figura 629 2 Gire o gabarito em torno do centro da rosa dos ventos até que a soma das porcentagens dentro das linhas externas do gabarito fique no máximo 3 A direção do eixo da pista é em seguida obtida na escala localizada no círculo mais externo da rosa dos ventos 4 A soma das porcentagens entre as linhas externas ornece a porcentagem de tempo em que uma pista de pouso e decolagem orientada segundo a direção acima determinada atenderá os requisitos de vento cruzado Por exemplo conorme indicado na Figura 629 a orientação da pista é de 105285 e a compo nente de vento cruzado de projeto de 13 nós é superada apenas em 272 do tempo Pode ser necessário tentar várias orientações girando a linha central do gabarito em torno da rosa dos ventos para obter a cobertura máxima Quando não or possível obter pelo menos 95 de cobertura utilizando uma única orientação devese considerar a disponibilização de outra pista para vento cruzado A orientação da pista para vento cruzado deve proporcionar uma cobertura adequada de tal orma que a cobertura combi nada das duas pistas seja de pelo menos 95 Engenharia de infraestrutura de transportes 330 Figura 629 Figura 629 Rosa dos ventos completa Fonte Advisory Circular AC 150530013 Federal Aviation Administration Department of Transportation Washington DC Incorporação das alterações 1 a 8 setembro de 2004 Uma pista de pouso e decolagem com orientação em relação ao norte verdadeiro de 105 285 teria 272 dos ventos excedendo a componente de vento cruzado de projeto de 13 nós Observação 1 nó 185 kmh DDiivviissõõees s dda a vveelloocciiddaadde e ddo o vveennttoo RRaaiio o ddo o ccíírrccuullo o nnóóss NNóóss mmpphh 0 35 0 35 35 unidades 35 65 35 75 65 unidades 65 105 75 125 105 unidades 105 165 125 185 165 unidades 165 215 185 245 215 unidades 215 275 245 315 275 unidades 275 335 315 385 335 unidades 335 405 385 465 405 unidades acima de 405 acima de 465 Pode não ser necessário para a maioria das análises feitas com rosas dos ventos Observação 1 mph 161 kmh 1 3 n ó s 1 3 n ó s Gabarito de plástico Projeto geométrico das vias de transporte Capítulo 6 Capítulo 6 331 Tabela 616 Tabela 616 Direção versus velocidade do vento DIREÇÃO VERSUS VELOCIDADE DO VENTO Estação qualquer lugar EUA Horas 24 observaçõesdia Período de gravação 19641973 Direção Direção OObbsseerrvvaaççõõees s hhoorráárriiaas s dda a vveelloocciiddaadde e ddo o vveennttoo VVeelloocciiddaadde e mmééddiiaa 03 03 03 03 46 46 47 47 710 710 812 812 1116 1116 1318 1318 1721 1721 1924 1924 Nós Nós 2227 2227 milhah milhah 2531 2531 2833 2833 3238 3238 3440 3440 3946 3946 acima acima de 41 de 41 acima acima de 47 de 47 TToottaall NNóóss mmiihh 01 469 842 568 212 2091 62 71 02 568 1263 820 169 2820 60 69 03 294 775 519 73 9 1670 57 66 04 317 872 509 62 11 1771 57 66 05 268 861 437 106 1672 56 64 06 357 534 151 42 8 1092 49 56 07 369 403 273 84 36 10 1175 66 76 08 158 261 138 69 73 52 41 22 814 76 88 09 167 352 176 128 68 59 21 971 75 86 10 119 303 127 180 98 41 9 877 93 107 11 323 586 268 312 111 23 28 1651 79 91 12 618 1397 624 779 271 69 21 3779 83 96 13 472 1375 674 531 452 67 3571 84 97 14 647 1377 574 281 129 3008 62 71 15 338 1093 348 135 27 1941 56 64 16 560 1399 523 121 19 2622 55 63 17 587 883 469 128 12 2079 54 62 18 1046 1984 1068 297 83 18 4496 58 67 19 499 793 586 241 92 2211 62 71 20 371 946 615 243 64 2239 66 76 21 340 732 528 323 147 8 2078 76 88 22 479 768 603 231 115 38 19 2253 77 89 23 187 1008 915 413 192 2715 79 91 24 458 943 800 453 96 11 18 2779 72 82 25 351 899 752 297 102 21 9 2431 72 82 26 368 731 379 208 53 1739 63 72 27 411 748 469 232 118 19 1997 67 77 28 191 554 276 287 118 1426 73 84 29 271 642 548 479 143 17 2100 80 93 30 379 873 526 543 208 34 2563 80 93 31 299 643 597 618 222 19 2398 85 98 32 397 852 521 559 158 23 2510 79 91 33 236 721 324 238 48 1567 67 77 34 280 916 845 307 24 2372 69 79 35 252 931 918 487 23 2611 69 79 36 501 1568 1381 569 27 4046 70 80 00 7729 7720 00 00 Total 21676 31828 19849 10437 3357 529 166 22 87864 69 79 Observação 1 nó 185 kmh 1 mph 161 kmh Fonte Adaptado de Airport Design Advisory Circular AC 150530013 Federal Aviation Administration Department of Transportation Washington DC Incorporação das alterações 1 a 8 setembro de 2004 Engenharia de infraestrutura de transportes 332 Tabela 617 Tabela 617 Componentes de vento cruzado máximas permissíveis pela FAA CCóóddiiggoos s dde e rreeffeerrêênncciia a dde e aaeerrooppoorrttoo CCoommppoonneenntte e dde e vveenntto o ccrruuzzaaddo o ppeerrmmiissssíívveell AI BIe 105 nós AII e BII 130 nós AIII BIII e CI até DIII 160 nós AIV até DVI 200 nós Observação 1 nó 185 kmh Fonte Adaptado de Airport Design Advisory Circular AC 150530013 Federal Aviation Administration Department of Transportation Washington DC Incorporação das alterações 1 a 8 setembro de 2004 A componente de vento cruzado de projeto para dierentes Códigos de Reerência de Aeroporto oi abor dada anteriormente mas repetiremos aqui para acilitar A Tabela 617 ornece as componentes de vento cruzado máximas permissíveis com base nos Códigos de Reerência de Aeroporto Observe que no proce dimento da rosa de ventos presumese que os ventos estão distribuídos uniormemente sobre a área de cada segmento na rosa dos ventos A precisão desta suposição diminui com o tamanho crescente do segmento Além disso observe que agora programas de computador estão disponíveis para determinar a orientação da pista de pouso e decolagem Os leitores interessados devem visitar o site da Federal Aviation Administration em httpwwwfwadotgov Comprimento da pista de pouso e decolagem Comprimento da pista de pouso e decolagem Uma tarea importante no projeto de um aeroporto é a escolha do comprimento da pista de pouso e deco lagem O comprimento escolhido tem impacto significativo sobre o custo total do aeroporto e determina o tipo de aeronave que pode utilizálo com segurança Em geral os atores que influenciam a escolha do comprimento incluem tipo de pista de pouso e decolagem ex principal para vento cruzado ou paralela pesos brutos de pouso e decolagem altitude do aeroporto temperatura máxima diária média no aeroporto F gradiente da pista de pouso e decolagem Comprimento de uma pista de pouso e decolagem principal O procedimento para determinar este comprimento é baseado no que é ornecido pela FAA em sua Advisory Circular 15053254A O comprimento de uma pista de pouso e decolagem principal é determinado conside rando uma de duas condições comprimento para uma família de aeronaves que possuem características de desempenho semelhantes e comprimento de uma aeronave especíca que necessita da pista mais longa Independente das condições utilizadas a escolha do comprimento deve ser baseada nas aeronaves que deverão utilizar o aeroporto regularmente o que é definido como pelo menos 250 operações por ano Quando o peso bruto das aeronaves previstas para usar o aeroporto não exceder 272000 N a condição de amília de aeronaves é utilizada Quando o peso bruto ultrapassa 272000 N a condição de aeronave especí fica é utilizada Projeto geométrico das vias de transporte Capítulo 6 Capítulo 6 333 Comprimento da pista de pouso e decolagem com base no agrupamento de aeronaves As diretrizes de projeto são dadas para diversos agrupamentos de aeronaves com base na velocidade de aproxi mação e nos pesos máximos de decolagem certificados Velocidades de aproximação inferiores a 30 nósas aeronaves com velocidades de aproximação ineriores a 30 nós são classificadas como ultraleves ou de decolagem e pouso curtos O comprimento mínimo recomen dado para a pista no nível do mar para este tipo de aeronave é de 90 m Para altitudes maiores esse compri mento mínimo deve ser aumentado em 9 m para cada 30 m de aumento na altitude Velocidades de aproximação de 30 nós ou mais mas menos que 59 o comprimento mínimo recomendado para pista de pouso e decolagem no nível do mar para este tipo de aeronave é de 240 m Para altitudes maio res esse comprimento deve ser aumentado em 24 m para cada 300 m de aumento na altitude Todas as aeronaves com carga de decolagem máxima certificada de até 56700 N O comprimento mínimo recomendado para a pista de pouso e decolagem deste grupo de aeronaves pode ser obtido nas Figuras 630 e 631 para aviões com menos dez e dez ou mais assentos respectivamente Observe que a Figura 630 ornece três conjuntos de gráficos com comprimentos que serão adequados para 75 95 e 100 da rota respectivamente porcentagem do tipo de aeronaves coberto nesta categoria Em alguns casos quando as pistas desta classe de aeroanaves estão localizadas em altitudes superiores a 1500 m acima do nível do mar os comprimentos obtidos podem ser maiores que os necessários para aeronaves a jato nesta classe Em tais casos o maior comprimento deve ser utilizado Tabela 618 Tabela 618 Exemplos de aeronaves que constituem 75 da frota FFaabbrriiccaannttee MMooddeelloo Gates Lear Jet Corporation Lear Jet séries 20 30 50 Rockwell International Sabreliner séries 40 60 75 80 Cessna Aircraft Citation II III DassaultBreguet Fan Jet Falcon séries 10 20 50 British Aerospace Aircraft Corporation HS125 séries 400 600 700 Israel Aircraft Industries 1124 Westwind Fonte Advisory Circular ACI 15053254A Federal Aviation Administration Department of Transportation Washington DC janeiro de 1990 Aeronaves com peso de decolagem máximo certificado maior que 56700 N e menor ou igual a 272000 N Os comprimentos necessários para pistas de pouso e decolagem podem ser obtidos nos gráficos das Figuras 632 e 633 que ornecem os comprimentos de pistas para 75 e 100 da rota e para 60 ou 90 de carga útil Apresentamos na Tabela 618 exemplos dos tipos de aviões que compõem 75 da rota A carga útil é a die rença entre a carga máxima certificada do avião e seu peso operacional vazio que considera o peso do avião va zio a tripulação e sua bagagem suprimentos equipamento removível de serviço de passageiros equipamento de emergência óleo do motor e o combustível não utilizável A carga útil é portanto considerada como sendo os pesos dos passageiros e da bagagem a carga e o combustível utilizável É necessário aumentar os comprimentos das pistas de pouso e decolagem obtidos nas Figuras 632 e 633 para levar em consideração a dierença máxima entre as cotas da pista ao logo de seu eixo ou as condições de pista molhada e escorregadia A correção anterior é para decolagens enquanto a última é para pousos Elas são portanto mutuamente excludentes e quando as correções são necessárias para ambas as condições apenas a maior das duas é utilizada Engenharia de infraestrutura de transportes 334 Figura 630 Figura 630 Comprimentos de pistas de pouso e decolagem para atender a pequenas aeronaves com menos de dez assentos Fonte Advisory Circular AC 15053254A Federal Aviation Administration Department of Transportation Washington DC Incorporação das alterações 1 a 8 setembro de 2004 Exemplo Temperatura 15C Altitude do aeroporto SL Comprimento da pista 75 2200 95 2700 100 3200 C o m p r i m e n t o d a p i s t a p é s 10000 9000 8000 7000 6000 5000 4000 3000 2000 Altitude do aeroporto pés Temperatura máxima diária média F mês mais quente do ano 75 da frota 95 da frota 100 da frota Observação 1 pé 03 m C F 32 5 9 9 0 0 0 8 0 0 0 7 0 0 0 9 0 0 0 8 0 0 0 7 0 0 0 9 0 0 0 8 0 0 0 7 0 0 0 6 0 0 0 5 0 0 0 6 0 0 0 5 0 0 0 4 0 0 0 4 0 0 0 3 0 0 0 3 0 0 0 2 0 0 0 1 0 0 0 S L 2 0 0 0 1 0 0 0 S L S L 1 0 0 0 2 0 0 0 3 0 0 0 4 0 0 0 5 0 0 0 6 0 0 0 Para garantir o comprimento adicional que pode ser necessário para a decolagem em aclives os compri mentos de pista obtidos no gráfico são aumentados em 10 pés para cada pé de dierença de cota entre os pontos mais baixo e mais alto do eixo da pista Considerando as condições molhadas e escorregadias os comprimentos de pista obtidos de 60 das curvas de carga útil devem ser aumentados em 15 até um máximo de 1680 m e os obtidos de 90 das curvas de carga útil devem ser aumentados em 15 até um máximo de 2130 m Aeronaves com carga de decolagem máxima certificada superior a 270000 N A Federal Aviation Administration sugere que o comprimento mínimo da pista de pouso e decolagem deste grupo de aeronaves pode ser estimado pela Equação 682 que ornece uma relação geral entre o comprimento mínimo da pista e a etapa do voo Pista 1200 03915Etapa 0000017Etapa2 682 Projeto geométrico das vias de transporte Capítulo 6 Capítulo 6 335 Figura 631 Figura 631 Comprimentos de pista de pouso e decolagem para atender a pequenas aeronaves com dez ou mais assentos para passageiros Fonte Advisory Circular AC 15053254A Federal Aviation Administration Department of Transportation Washington DC Incorporação das alterações 1 a 8 setembro de 2004 AAeerroonnaavvees s rreepprreesseennttaattiivvaass CCuurrvvaas s dde e ccoommpprriimmeenntto o dda a ppiissttaa Beech B80 m e Beech E90 King air Beech B99 Airliner Beech A100 King air BrittenNorman Mark IIII Trilander Mitsubishi MU2L Swearigen Merlin IIIA Swearigen Merlin IVA Swearigen Metro II Exemplo Temperatura 59F 15C Altitude do aeroporto Nível do mar Aviação geral 3700 1128 m Observação para altitudes de aeroporto acima de 3000 pés 914 m utilize a curva de 100 Figura 633 Temperatura máxima diária média do mês mais quente do ano P é s m e t r o s 3 0 0 0 9 1 4 2 0 0 0 5 0 9 1 0 0 0 3 0 9 N í v e l d o m a r C o m p r i m e n t o d a p i s t a e m p é s m e t r o s 6000 1623 5000 1524 4000 1219 3000 914 50 75 100 ºF 10 239 378 ºC em que Pista comprimento mínimo da pista de pouso e decolagem em m Etapa distância máxima percorrida para o grupo de aeronaves km Devese observar que não é necessário ajustar os comprimentos mínimos obtidos na Equação 682 para as condições superficiais pois esta equação é baseada nas condições molhada e escorregadia Recomendase no entanto que os comprimentos obtidos sejam aumentados em 7 para cada 300 m de altitude acima do nível do mar Sugerese também que os comprimentos de pista de até 4900 m podem ser considerados como um comprimento recomendado para esse grupo de aeronaves No entanto como será visto mais adiante as pistas previstas para atender a aeronaves desta categoria são normalmente projetadas para aeronaves específicas Comprimento da pista de pouso e decolagem com base em aeronaves específcas As pistas de pouso e decolagem projetadas para atender a aeronaves com peso bruto de 272000 N ou mais são normalmente projetadas para aeronaves específicas Os comprimentos recomendados para pouso e decolagem de um tipo específico de aeronave podem ser obtidos com base em curvas de desempenho que oram prepara das pela Federal Aviation Administration Estas curvas são baseadas em testes reais de voo e dados operacionais Engenharia de infraestrutura de transportes 336 O uso desses gráficos para determinar o comprimento mínimo da pista exige as seguintes inormações aeronave especíca que será atendida temperatura máxima diária média C para o mês mais quente do ano no aeroporto comprimento da etapa de voo mais longa percorrida regularmente diferença máxima entre cotas ao longo do eixo da pista Observe que os comprimentos de pouso obtidos nesses gráficos devem ser ajustados para condições de pista molhada e escorregadia aumentandoos em 15 para aeronaves a pistão e turbohélice ou em 7 para aeronaves a jato É necessário aumentar os comprimentos obtidos para aviões turbohélice apenas em 7 caso esses gráficos considerem um vento de cauda de 5 nós Devese observar que essas correções para condições de pista molhada e escorregadia são realizadas apenas para os comprimentos de pouso não são necessárias para os de decolagem Observe também que os comprimentos de decolagem obtidos nestes gráficos devem ser aumentados em 10 metros para cada metro de dierença de altitude entre os pontos mais alto e mais baixo do eixo da pista para justificar o comprimento adicional que é necessário durante a decolagem em aclives Além dos gráficos tabelas também oram preparadas e podem ser utilizadas para determinar os comprimentos re comendados para aeronaves a jato Apenas os procedimentos que utilizam as curvas são apresentados Tanto Temperatura máxima normal em F C 75 da frota 0 60 da carga útil a Figura 632 Figura 632 Comprimentos de pista de pouso e decolagem para atender a 75 das aeronaves grandes de 272000 N ou menos Fonte Advisory Circular AC 15053254A Federal Aviation Administration Department of Transportation Washington DC Incorporação das alterações 1 a 8 setembro de 2004 Em aeroportos com altitude acima de 3000 1500 m os comprimentos úteis da pista de pouso e decolagem podem controlar ver as curvas em AC 15053004 C o m p r i m e n t o s d a p i s t a d e p o u s o e d e c o l a g e m e m p é s m C o m p r i m e n t o s d a p i s t a d e p o u s o e d e c o l a g e m e m p é s m Exemplo Temp 69F 15C Alt aeroporto SL Comprimento da pista 4550 1387 m Limitação de subida 7700 2347 A l t i t u d e d o a e r o p o r t o 8 0 0 0 p é s m 2 3 4 8 6 0 0 0 1 8 2 9 4 0 0 0 1 2 1 9 2 0 0 0 6 1 0 8000 2348 Limitação de subida 8600 2621 6000 1829 4 0 0 0 1 21 9 2000 610 Altitude do aeroporto pés m Exemplo Temp 100F 378C Alt aeroporto 1000 305 m Comprimento da pista 7550 2301 m 9000 2743 8500 2831 8000 2438 7500 2206 7000 2134 6500 1981 6000 1829 5500 1676 5000 1524 4500 1372 4000 1219 9000 2743 8500 2831 8000 2438 7500 2206 7000 2134 6500 1981 6000 1829 5500 1676 5000 1524 4500 1372 4000 1219 Temperatura máxima normal em FC 75 da frota 0 90 de carga útil b 50 60 70 80 90 100 110 44 100 155 211 267 322 378 433 40 50 60 70 80 90 100 110 44 100 155 211 267 322 378 433 Projeto geométrico das vias de transporte Capítulo 6 Capítulo 6 337 os comprimentos de pouso como os de decolagem devem ser determinados e o comprimento mais longo selecionado como o de projeto Exemplos desses gráficos são apresentados nas Figuras 634 a 639 para as aeronaves Convair 340440 Boeing série 720000 e Douglas série DC910 O procedimento para uso des ses gráficos está descrito a seguir e ilustrado nas Figuras 636 e 637 para uma aeronave da série 720000 da Boeing com peso máximo de pouso de 697500 N peso máximo de decolagem de 810000 N utilizando pista em nível do aeroporto a uma altitude de 900 m u ma etapa de voo percorrida de 644 km e temperatura máxima diária média de 27C Determinação do comprimento da pista de pouso Entre no gráco de comprimento de pista para pouso para a aeronave especíca Figura 636 nas abscis sas relativas ao peso máximo de pouso de 697500 N Projete esse ponto verticalmente até a linha que representa a altitude do aeroporto 900 m em A Inter pole entre linhas se necessário Trace uma linha horizontal de A para interceptar com o comprimento de pista em B a fim de ornecer o comprimento de aproximadamente 1950 m Para aeronaves a pistão e turbohélice aumente esse comprimento de pouso em 7 para justicar as condições de pista molhada e escorregadia esse comprimento deve ser aumentado em 15 para aeronaves Figura 633 Figura 633 Comprimento da pista de pouso e decolagem para atender a 100 das aeronaves de 60000 libras 27200 kg ou menos Fonte Advisory Circular AC15053254A Federal Aviation Administration US Department of Transportation Washington DC janeiro de 1990 C o m p r i m e n t o d a p i s t a d e p o u s o e d e c o l a g e m e m p é s m Limitação de subida 11000 3353 Limitação de subida 11000 3353 A l t i t u d e d o a e r o p o r t o e m p é s m 6 0 0 0 2 4 3 6 5 0 0 0 1 3 2 9 4 0 0 0 1 2 1 9 2 0 0 0 6 1 0 S L 6 0 0 0 1 3 2 9 4 0 0 0 1 2 1 9 2 0 0 0 6 1 0 A l t i t u d e d o a e r o p o r t o e m p é s m Exemplo Temp 59F15C Alt 2000 610 m Comprimento da pista 5000 1324m Exemplo Temp 100F378C Alt 3000 610 m Comprimento da pista 10000 3231m Temperatura máxima normal em FC 100 da frota 60 de carga útil a Temperatura máxima normal em FC 100 da frota 90 de carga útil b 11000 3352 10500 3200 10000 3048 9500 2896 9000 2743 8500 2291 8000 2348 7500 2264 7000 2134 6500 1981 6000 1829 5500 1676 5000 1524 4500 1372 4000 1219 11000 3352 10500 3200 10000 3048 9500 2896 9000 2743 8500 2291 8000 2348 7500 2264 7000 2134 6500 1981 6000 1829 5500 1676 5000 1524 4500 1372 4000 1219 C o m p r i m e n t o d a p i s t a d e p o u s o e d e c o l a g e m e m p é s m 40 50 60 70 80 90 100 110 44 100 156 211 267 322 378 433 40 50 60 70 80 90 100 110 44 100 156 211 267 322 378 433 Engenharia de infraestrutura de transportes 338 Observação 1 libra 45 N 1 milha terrestre 161 km 1 pé 03 m Figura 635 Figura 635 Curva de desempenho de aeronave decolagem Convair 34044 Fonte Advisory Circular ACI 15053254A Federal Aviation Administration US Department of Transportation Washington DC janeiro de 1990 C o m p r i m e n t o d a p i s t a d e p o u s o e d e c o l a g e m p é s 7000 6000 5000 Altitude do aeroporto pés 6 0 0 0 4 0 0 0 2 0 0 0 S L 6 0 0 0 5 0 0 0 4 0 0 0 R L 4000 3000 40 60 80 100 48 50 52 54 Temperatura F Peso de decolagem 1000 libras Máx Distância milha terrestre 0 100 200 300 400 Figura 634 Figura 634 Curva de desempenho de aeronave pouso Convair 340440 Fonte Advisory Circular ACI 15053254A Federal Aviation Administration US Department of Transportation Washington DC janeiro de 1990 Convair 340440 Convair 340440 Motor Allison 501D13H Altitude do aeroporto pés C o m p r i m e n t o d a p i s t a d e p o u s o e d e c o l a g e m p é s Peso de pouso 1000 libras Máx Observação 1 libra 45 N 1 pé 03 m 6000 5 0 0 0 4000 2000 SL 6000 5000 4000 46 48 50 Projeto geométrico das vias de transporte Capítulo 6 Capítulo 6 339 Observação 1 milha terrestre 161 km 1 pé 03 m 1 libra 45 N C 59 F 32 Figura 637 Figura 637 Curva de desempenho de aeronave decolagem Boeing série 720000 Fonte Advisory Circular ACI 15053254A Federal Aviation Administration US Department of Transportation Washington DC janeiro de 1990 Altitude do aeroporto pés 6 0 0 0 SL EE DD 4 0 0 0 2 0 0 0 S L CC 1000 2000 3000 R L C o m p r i m e n t o d a p i s t a d e p o u s o e d e c o l a g e m p é s 13000 12000 11000 10000 9000 8000 7000 6000 40 60 80 100 160 170 180 190 200 210 220 Temperatura F Peso de decolagem 1000 libras Máx Distância milhas terrestres 0 400 800 1200 1600 2000 Figura 636 Figura 636 Curva de desempenho de aeronave pouso Boeing série 720000 Fonte Advisory Circular ACI 15053254A Federal Aviation Administration US Department of Transportation Washington DC janeiro de 1990 Observação 1 libra 45 N 1 pé 03 m A l t i t u d e d o a e r o p o r t o p é s 6 0 0 0 4 0 0 0 2000 S L AA BB Boeing série 720000 Boeing série 720000 Motor Pratt Whitney JT3C12 C o m p r i m e n t o d a p i s t a d e p o u s o e d e c o l a g e m p é s 8000 7000 6000 Peso de pouso 1000 libras 140 150 160 170 180 máx 3400 UP Engenharia de infraestrutura de transportes 340 de pista são geralmente arredondados para o valor mais próximo de 30 m Determinação do comprimento da pista de decolagem Entre no gráco de comprimento da pista de decolagem para a aeronave especíca Figura 637 nas abs cissas para a temperatura máxima diária média 27C na parte esquerda do gráco Projete esse ponto verticalmente até a linha que representa a altitude do aeroporto 900 m em C Trace uma linha horizontal deC para interceptar com o ponto de referência emD Projete para cima à direita ou para baixo à esquerda entre as linhas inclinadas conforme necessário para interceptar o limite de altitude em D uma linha traçada verticalmente do peso máximo de decolagem 810000 N em E ou uma linha traçada verticalmente para cima a partir da etapa de voo O menor com primento de pista obtido é o mínimo de decolagem Trace uma linha horizontal do ponto que produz a menor distância para obter o comprimento de deco lagem Neste caso o menor comprimento de decolagem é obtido para o peso máximo de decolagem E para obter 1980 m em F Uma vez que o comprimento mínimo necessário para pouso é maior que o para decolagem o comprimento mínimo do aeroporto é de 2100 m Além dos fatores listados anteriormente os comprimentos de pista para aeronaves especícas também de pendem dos ajustes do ape Os grácos são baseados nos ajustes do ape que produzem os comprimentos mais curtos de pista Esses ajustes são incorporados nas tabelas e devem ser conhecidos se as tabelas forem utilizadas As aeronaves a jato previstas para utilizar os aeroportos em altitudes superiores a 1500 m são nor malmente modicadas para altitudes mais elevadas para reduzir seus requisitos de comprimento de pista cujo Observação 1 libra 45 N 1 pé 03 m A l t i t u d e d o a e r o p o r t o p é s 6 0 0 0 4 0 0 0 S L Douglas série DC910 Douglas série DC910 Motor Pratt Whitney JT8D5 C o m p r i m e n t o d a p i s t a d e p o u s o e d e c o l a g e m p é s 7000 6000 5000 Peso de pouso 1000 libras 55 60 65 70 75 80 85 Peso máximo de 2 0 0 0 8 0 0 0 D C 9 1 1 D C 9 1 2 D C 9 1 3 D C 9 1 4 4000 pouso Figura 638 Figura 638 Curva de desempenho de aeronave pouso Douglas série DC910 Fonte Advisory Circular ACI 15053254A Federal Aviation Administration US Department of Transportation Washington DC janeiro de 1990 Projeto geométrico das vias de transporte Capítulo 6 Capítulo 6 341 Figura 639 Figura 639 Curva de desempenho de aeronave decolagem Douglas série DC910 Fonte Advisory Circular ACI 15053254A Federal Aviation Administration US Department of Transportation Washington DC janeiro de 1990 8 0 0 0 8 0 0 0 8 0 0 0 7 0 0 0 7 0 0 0 7 0 0 0 6 0 0 0 6 0 0 0 6 0 0 0 5 0 0 0 5 0 0 0 4 0 0 0 4 0 0 0 4 0 0 0 5 0 0 0 3 0 0 0 2 0 0 0 3 0 0 0 RL Altitude do aeroporto pés 8 0 0 0 6 0 0 0 4 0 0 0 2 0 0 0 s L D C 9 1 1 D C 9 1 2 D C 9 1 3 D C 9 1 4 Observação 1 milha terrestre 161 km 1 pé 03 m 1 libra 45 N C 59 F 32 40 60 80 100 60 65 70 75 80 85 Temperatura F Peso de decolagem 1000 libras Distância milhas terrestres 0 200 400 600 800 1000 C o m p r i m e n t o d a p i s t a d e p o u s o e d e c o l a g e m p é s 10000 9000 8000 7000 6000 5000 4000 3000 DC9111213 DC914 0 200 400 600 utilizadas As aeronaves a jato previstas para utilizar os aeroportos em altitudes superiores a 1500 m são nor malmente modificadas para altitudes mais elevadas para reduzir seus requisitos de comprimento de pista cujo mínimo para essas aeronaves pode ser inerior ao mínimo exigido para um aeroporto que atende a uma amília de aeronaves de peso de decolagem máximo certificado de 56250 N ou menos Nesses casos o comprimento mais longo deve ser utilizado Exemplo 618 Exemplo 618 Determinando o comprimento mínimo de pista de pouso e decolagem com base no agrupamento de aeronaves Determine o comprimento mínimo da pista de pouso e decolagem de um aeroporto localizado a uma altitude de 600 m acima do nível do mar com previsão para atender a aeronaves ultraleves com velocidades de aproxi mação de 25 nós Solução Determine o comprimento mínimo da pista de pouso e decolagem no nível do mar máxmáx máxmáx Engenharia de infraestrutura de transportes 342 Velocidade de aproximação inferior a 30 nós comprimento mínimo da pista de pouso e decolagem de 90 m Ajuste da altitude 600300 9 18 m Determine o comprimento mínimo da pista de pouso e decolagem para a altitude de 600 m Comprimento mínimo a 600 m comprimento mínimo no nível do mar ajuste de altitude 90 18 108 m Exemplo 619 Exemplo 619 Determinando o comprimento mínimo de pista de pouso e decolagem de um aeroporto que atende a aeronaves de 272000 N ou menos Um aeroporto está sendo projetado para atender a 100 da rota e 90 de carga útil de uma amília de ae ronaves com carga máxima certificada de 272000 N Ele ficará localizado a uma altitude de 1200 m sendo a temperatura máxima normal de 32C Determine o comprimento mínimo da pista de pouso e decolagem se a dierença de cotas ao longo do eixo da pista entre os pontos mais alto e mais baixo or de 75 m Solução Determine o comprimento mínimo não ajustado da pista de pouso e decolagem utilize a Figura 633b Nela o comprimento mínimo não ajustado é de 2880 m Ajuste para as condições de pista molhada e escorregadia Aumente o comprimento mínimo em 15 Comprimento ajustado 2880 m 115 3312 m Ajuste a dierença de cotas ao longo do eixo da pista Aumente o comprimento mínimo em 10 m por m de dierença de cotas ao longo do eixo Comprimento mínimo ajustado 2880 1075 2955 m Uma vez que estes ajustes são mutuamente excludentes o comprimento mínimo da pista de pouso e deco lagem é de 3330 m arredondamento de 3312 m Comprimento mínimo de pistas de pouso e decolagem para vento cruzado A Federal Aviation Administration recomenda que o comprimento mínimo deste tipo de pista deve ser de pelo menos 80 do comprimento da pista principal Comprimento mínimo de pistas de pouso e decolagem paralelas A Federal Aviation Administration recomenda que o comprimento mínimo deste tipo de pista deve ser baseado nas aeronaves que a utilizarão Além disso todas as pistas de pouso e decolagem paralelas em um aeroporto devem ter comprimentos aproximadamente iguais Projeto geométrico das vias de transporte Capítulo 6 Capítulo 6 343 Resumo Resumo Este capítulo apresentou os princípios undamentais utilizados no projeto dos alinhamentos geométricos das vias das modalidades rodoviária erroviária e aeroviária É importante observar que no projeto dos dierentes componentes da via um sistema de classificação é utilizado em cada uma das modalidades Por exemplo assim como uma rodovia pode ser classificada como arterial principal arterial secundária rodovia coletora e assim por diante uma pista de pouso e decolagem pode sêlo como pista primária para vento cruzado ou paralela Este princípio de classificação serve como base undamental na qual o projeto de alinhamento geométrico é desenvolvido para todas as modalidades O capítulo também mostrou que os princípios matemáticos básicos utilizados no projeto de alinhamento geométrico da via são os mesmos em todas as modalidades consideradas mas padrões dierentes são necessá rios para modalidades dierentes Esses padrões variam principalmente por causa das dierenças nas caracterís ticas dos veículos utilizados em cada modalidade Por exemplo por causa da característica única da aeronave é necessário determinar o comprimento mínimo de uma pista de pouso e decolagem de modo que atenda às exigências de pouso e decolagem das aeronaves previstas para utilizar o aeroporto o que não é necessário nem para a modalidade rodoviária nem para erroviária Da mesma orma as rampas máximas admissíveis das pistas de pouso e decolagem são muito ineriores às permitidas nas rodovias e errovias No entanto o mesmo princípio matemático é utilizado no projeto de uma curva vertical independente da modalidade específica que está sendo considerada Vários programas de computador estão disponíveis e podem ser utilizados na realização dos procedimentos de projeto apresentados neste capítulo No entanto enatizamos que a compreensão dos princípios básicos é uma exigência necessária para a utilização de qualquer um desses programas disponíveis Problemas Problemas 61 61 Compare e aça um contraste entre sistemas de classificação utilizados como base para o projeto de alinha mento geométrico das vias das modalidades rodoviária erroviária e aeroviária 62 62 Uma rodovia coletora rural localizada em terreno ondulado deve ser projetada para transportar um volu me de projeto previsto de 1500 veículosdia Determine i a velocidade de projeto adequada ii as larguras adequadas da faixa e do acostamento iii a rampa máxima desejável iv o raio mínimo das curvas horizontais 63 63 Para uma rodovia arterial principal rural em terreno montanhoso com velocidade de projeto de 105 kmh determine i as larguras adequadas da faixa e do acostamento ii a rampa máxima desejável iii o raio mínimo das curvas horizontais Engenharia de infraestrutura de transportes 344 64 64 A via principal de veículos leves sobre trilhos deve ser projetada para uma grande área metropolitana Determine i a rampa longitudinal máxima sustentável ii a rampa máxima sustentável para uma distância de 465 m entre os PIVs das curvas verticais conse cutivas iii a rampa máxima sustentável para uma distância de 1050 m entre os PIVs das curvas verticais con secutivas iv a rampa mínima 65 65 Uma curva vertical convexa deve ser projetada em uma via principal de carga e intermunicipal de passa geiros Determine i a rampa máxima ii a variação máxima em rampa para duas tangentes ligadas por uma curva vertical convexa de 225 m iii a variação máxima em rampa para duas tangentes ligadas por uma curva vertical côncava de 225 m 66 66 Determine o comprimento mínimo de uma curva vertical convexa em uma via principal de carga e inter municipal de passageiros ligando duas tangentes de 075 e 15 viajando a 1125 kmh 67 67 Repita o Problema 66 para uma curva vertical convexa em uma linha principal de transporte público de veículos leves sobre trilhos com uma velocidade de projeto de 90 kmh 68 68 Repita o Problema 66 para uma curva vertical côncava em uma via principal de transporte público de veículos leves sobre trilhos com uma velocidade de projeto de 75 kmh 69 69 Um aeroporto está sendo projetado para a categoria de aproximação de aeronaves B Determine i a rampa longitudinal máxima da pista de pouso e decolagem principal ii a rampa longitudinal máxima de uma pista de rolamento iii o comprimento mínimo de uma curva vertical que une duas tangentes com rampas máximas iv a distância mínima entre os pontos de interseção de duas curvas verticais consecutivas que ligam as tangentes com rampas máximas 610 610 Repita o Problema 69 para a categoria de aproximação de aeronaves D 611 611 Uma rampa de 3 de uma rodovia arterial principal cruza com uma rampa de 2 na estaca 355 1635 a uma elevação de 97 m Se a velocidade de projeto da estrada or de 95 kmh determine as estacas e as elevações de IVC e FCV e as elevações da curva nas estacas a cada 30 metros 612 612 Uma curva vertical conecta uma rampa de 2 e uma de 2 de uma pista de pouso e decolagem princi pal de um aeroporto As rampas se cruzam na estaca 650 1005 e a uma elevação de 60 m Determine as estacas e as elevações de IVC e FCV e as elevações da curva nas estacas a cada 30 m 613 613 Uma curva vertical côncava liga uma rampa de 15 e outra de 15 de uma via érrea principal inter municipal de passageiros Se as rampas se cruzam na estaca 300 761 e em uma elevação de 10515 m determine as estacas e as elevações de IVC e FCV e as elevações da curva em intervalos de 30 m Projeto geométrico das vias de transporte Capítulo 6 Capítulo 6 345 614 614 Uma pista de pouso e decolagem principal está sendo projetada para um novo aeroporto que atenderá à categoria B Como parte deste trabalho é necessário projetar duas curvas verticais consecutivas uma convexa seguida de outra côncava que devem estar localizadas no meio da pista O projeto deve atender a todos os requisitos de rampa e de comprimento mínimo Se as condições orem tais que a curva vertical convexa ligue as rampas de 05 e 15 determine todas as propriedades de ambas as curvas que serão necessárias para azer sua localização A elevação e a estaca do ponto de interseção das duas tangentes da curva vertical convexa são de 16695 pés e 595 135 respectivamente e a distância entre os pontos de interseção PIVs das curvas verticais é de 2925 m 615 615 Repita o Problema 614 para um aeroporto de categoria C mas neste caso a distância entre os pontos de interseção PIVs das curvas verticais não é dada e a tangente comum entre as duas curvas possui rampa de 10 616 616 Uma curva horizontal deve ser projetada para ligar duas tangentes de uma rua arterial principal com ve locidade de projeto de 110 kmh A estaca de PC é 545 1365 Esperase que uma construção existente esteja localizada a uma distância de 15 m do eixo da aixa interna Determine o raio mínimo que atenderá aos requisitos de distância de visibilidade e de superelevação 617 617 Uma curva horizontal liga duas tangentes que defletem a um ângulo de 45 em uma rodovia arterial urba na O ponto de interseção das tangentes está localizado na estaca 658 1613 Se a velocidade de projeto da rodovia or de 105 kmh determine o ponto da tangente e os ângulos de deflexão das estacas completas para a definição da curva a partir do PC 618 618 Um trecho em curva de uma via de transporte público de veículo leve sobre trilhos com uma superele vação real de 14 cm deve ser aprimorado para permitir sua utilização por trens cargueiros e intermuni cipais de passageiros Se o raio existente não puder ser melhorado em decorrência de restrições de uso do solo determine se é viável aprimorar a via de tal orma que os trens cargueiros e intermunicipais de passageiros que viajam a 80 kmh possam utilizála A velocidade máxima dos veículos leves sobre trilhos é de 725 kmh 619 619 Uma curva espiral liga duas curvas circulares consecutivas numa via de transporte público de veículos leves sobre trilhos com velocidade de projeto de 80 kmh A primeira curva tem raio de 900 m e a segun da de 675 m Determine o comprimento mínimo da curva espiral para o valor limite da superelevação não balanceada 620 620 Uma curva espiral liga uma tangente e uma curva circular de 3 com ângulo de interseção de 40 de uma via de transporte público de veículo leve sobre trilhos A velocidade de projeto é de 95 kmh e a superele vação eetiva é de 125 cm As tangentes da curva circular cruzam na estaca 586 1691 com um ângulo de interseção de 40 Determine i a estaca do ponto da espiral TS ii a estaca do começo da curva circular SC iii a estaca do nal da curva circular CS iv a estaca do final da espiral ST Engenharia de infraestrutura de transportes 346 621 621 Um aeroporto está sendo projetado a uma altitude de 750 m acima do nível do mar Determine o compri mento mínimo da pista de pouso e decolagem principal para cada uma das seguintes amílias de aviões i com velocidades de aproximação inferiores a 30 nós ii com velocidades de aproximação de 30 nós ou mais mas menos de 59 622 622 Um aeroporto está sendo considerado para um local com altitude de 1350 m Se a topografia e outras con dições restringirem o comprimento máximo da pista de pouso e decolagem principal a 330 m determine a amília de aviões com a maior velocidade de aproximação à qual o aeroporto será adequado 623 623 Um aeroporto localizado a uma altitude de 1200 m e temperatura máxima diária média no mês mais quente do ano de 32C deve ser projetado para atender a aeronaves com uma carga de decolagem máxima certificada de 47250 N e capacidade para transportar nove passageiros Determine o comprimento míni mo da pista de pouso e decolagem principal necessário para i 75 da frota ii 95 da frota iii 100 da rota 624 624 Um aeroporto localizado em uma área com altitude de 1200 m e temperatura máxima diária média no mês mais quente do ano de 27C oi projetado para atender a todas as aeronaves com carga de decolagem má xima certificada de até 56250 N carregando menos de dez passageiros Se o aeroporto deve ser melhorado para atender a todas as aeronaves com peso de decolagem máximo certificado de 272000 N e uma carga útil de 90 determine em quanto o comprimento da pista existente do aeroporto deve ser aumentado 625 625 Um aeroporto localizado a uma altitude de 1200 m é planejado para atender às aeronaves Douglas série DC910 A temperatura média máxima diária é de 27C Determine o comprimento mínimo da pista de pouso e decolagem principal se o peso máximo de decolagem or de 360000 N a etapa de voo percorrida de 644 km e o peso máximo de pouso de 270000 N Projeto geométrico das vias de transporte Capítulo 6 Capítulo 6 347 Referências Referências AMERICAN ASSOCIATION OF STATE HIGHwAy AND TRANSPORTATION OFFICIALS A policy on geometric design of highways and streets Washington DC 2004 AMERICAN RAILwAy ENGINEERING AND MAINTENANCEOFwAy ASSOCIATION Manual for railway engineering vol 1 Landover MD 2005 DAVIS FOOTE ANDERSON MIkHAIL Surveying theory and practiceMcGrawHill Book Company 1997 FEDERAL AVIATION ADMINISTRATION Department o Transportation Airport design Advisory Circu lar AC 150530013 Incorporação de alterações 1 a 8 washington DC out 2002 Runway length requirements for airport design Advisory Circular 15053254A Washington DC 1990 GARBER Nicholas J BLACk kirsten Advanced technologies for improving large truck safety on twolane hi ghways Relatório n FHwAVA95R4 set 1994 Roadside Design GuideWashington DC 1989 TRANSPORTATION RESEARCH BOARD NATIONAL RESEARCH COUNCIL Highway capacity manual Relatório especial 209 4 ed Washington DC 2000 Track design handbook for light rail transitTransit Cooperative Research Program Relatório TCRP 57 Washington DC National Academy Press 2000 349 CAPÍTULO CAPÍTULO Projeto estrutural Projeto estrutural das vias de transporte das vias de transporte O projeto estrutural da via de qualquer modalidade de transporte é executado para garantir que ela seja estru turalmente sólida e possa suportar as cargas que lhe são impostas pelos veículos daquela modalidade durante a sua vida útil Neste capítulo apresentaremos as metodologias de projeto para as modalidades rodoviá ria aeroviária e ferroviária Os métodos apresentados são os da American Association of State Highway and rans portation Officials AASHO para pavimentos rodoviários da Federal Aviation Administration FAA para pavimentos de aeroportos e da American Railway Engineering and MaintenanceofWay Association ARE MA para vias férreas Apenas uma breve descrição é apresentada sobre as características do solo necessárias para dar suporte à via de transporte já que uma abordagem detalhada dessas características está além do esco po deste livro Os procedimentos de projeto utilizados para pavimentos rodoviários e aeroportuários são semelhantes mas as cargas impostas por aeronaves sobre um pavimento aeroportuário são muito maiores do que aquelas pelos automóveis sobre os pavimentos rodoviários Além disso embora a estrutura da via férrea seja de certa forma semelhante à de um pavimento rodoviário o projeto de ferrovia é significativamente diferente daquele para pavimentos rodoviários ou aeroportuários principalmente por causa da forma como a carga é transferida dos veículos ferroviários para o terreno natural Enquanto as cargas oriundas de uma aeronave ou de um automóvel o são diretamente para o solo por meio do pavimento que pode consistir de camadas de materiais diferentes as dos veículos ferroviários são primeiro transferidas para os trilhos que as transferem para os dormentes que por sua vez as transferem para o terreno natural por meio de camadas compostas de diversos materiais Este capítulo aborda as semelhanças e diferenças entre os procedimentos de projeto das diferentes modalidades utilizando os métodos de projeto apresentados Componentes estruturais das vias de Componentes estruturais das vias de transporte transporte A via de transporte das modalidades rodoviária aeroviária ou ferroviária consiste em dois ou mais componentes estruturais por meio dos quais a carga aplicada pelo veículo que transita pela via é transferida para o terreno natural O desempenho da via de transporte depende do bom desempenho de cada componente Isso exige que cada um deles seja projetado corretamente para assegurar que a carga aplicada não provoque tensões exces sivas em qualquer um desses componentes estruturais A Figura 71 mostra as seções transversais das vias de transporte para as modalidades rodoviária aeroviária e ferroviária As vias de transporte para as modalidades rodoviária e aeroviária são geralmente denominadas pavimento enquanto para a ferroviária é via permanente 77 Engenharia de infraestrutura de transportes 350 Como pode ser visto na Figura 71 os componentes estruturais para pavimentos rodoviá rios e aéreos são muito similares enquanto para a via férrea são um pouco diferentes Os componentes estruturais dos pavimentos rodoviários e aeroviários consistem de subleito ou plataforma subbase base e revestimento e os da via férrea são subleito sublastro lastro dormentes e trilhos O conjunto formado por trilhos e dormentes é normalmente denominado superestrutura ferroviária e lastro e sublastro são asubestrutura ferroviária A seguir cada um desses componentes é abordado brevemente Subleito plataforma O subleito ou plataforma é um componente comum às três modalidades Geralmente é o material natural localizado ao longo do alinhamento horizontal do pavimento ou da via férrea e serve como fundação da sua estrutura O subleito pode ser também constituído por uma camada de material selecionado obtido de outro lugar e devidamente compactado para atender a determinadas especificações Em alguns casos o material do subleito é tratado para atingir determinadas propriedades de resistência exigidas para o tipo de pavimento ou via férrea a ser construída Esse tratamento é geralmente denominado estabilização O livroTraffic and highway engineering de Garber e Hoel fornece uma descrição detalhada dos diversos processos de estabilização A carga imposta pelo veículo que utiliza a via é transmitida ao subleito por meio dos diversos componentes estru turais da via de tal forma que a carga é espalhada por uma área maior do que a de contato do veículo Assim quanto menor a resistência do subleito maior será a área necessária de distribuição de carga e portanto maior a profundidade necessária Camada de subbase Está localizada logo acima do subleito do pavimento rodoviário e aeroportuário conforme mostrado nas Fi guras 71a e 71b e consiste em material de solo de qualidade superior ao do subleito Os materiais utilizados para a construção da subbase atendem a determinadas exigências de distribuições de tamanho de partículas granulometria resistência e plasticidade Quando o material constituinte do subleito atende a esses requisitos a camada de subbase geralmente não é construída Os materiais que não atendem a esses requisitos podem ser tratados com outros estabilização para alcançar as propriedades necessárias Camada de sublastro Está localizada logo acima do plataforma subleito da via férrea conforme mostrado na Figura 71c Ocupa uma posição semelhante na estrutura da via férrea como a subbase dos pavimentos rodoviários e de aeropor tos O sublastro é constituído de pedra britada graduada que também deve atender aos requisitos especificados de granulometria plasticidade e resistência Sua finalidade é aumentar a capacidade da camada de lastro de prover drenagem adequada estabilidade flexibilidade e suporte uniforme para o trilho e os dormentes Camada de base Encontrase logo acima da subbase do pavimento rodoviário ou de aeroportos conforme mostrado nas Figu ras 71a e 71b e normalmente é construída com materiais que tenham maior qualidade do que os da camada de subbase Esses materiais também devem atender aos requisitos de granulometria características de plasti cidade e resistência Eles são geralmente de natureza mais granular do que aqueles para a camada de subbase de modo que facilitem a drenagem da água superficial Camada de lastro Encontrase logo acima da camada de sublastro conforme mostrado na Figura 71c Ocupa uma posição seme lhante na estrutura da via férrea como a camada de base dos pavimentos rodoviários e de aeroportos Fornece drenagem estabilidade flexibilidade suporte uniforme para os dormentes e a distribuição das cargas da via Projeto estrutural das vias de transporte Capítulo 7 Capítulo 7 351 Lastro de brita BDD Profundidade de lastro BSW Largura do acostamento do lastro BSS Declividade lateral do lastro Sublastro SBD Profundidade do sublastro SBS Declividade lateral do sublastro Via Lastro Sublastro BDD SBD SBS RSR BSS RBW RBW BSW BSW RSW RSW CL Leito da estrada RSW Largura da banqueta do subleito RSR Declive lateral do subleito RBW Largura da banqueta do subleito Espessura T Estreitamentos da espessura T 07 T Espessura 09 T Espessura 07 T 1 3 2 1 2 3 4 4 4 5 5 5 Subbase Subbase Base PCC Espessura mínima da capa de rolamento de 2 1 cm Capa de rolamento Largura da pista de pouso e decolagem 6 25 76 m 4 Observações Larguras da pista de pouso e decolagem de acordo com a advisory circular aplicável Inclinações transversais de acordo com a advisory circular aplicável Espessura da capa base CCP concreto de cimento Portland etc conforme indicado no gráfico de projeto Mínimo de 12 30 cm até 30 90 cm admissível Para pistas de pouso e decolagem com larguras superiores a 150 457 m esta dimensão aumentará Capa de concreto asfáltico Base granular Subbase Subleito a Seção transversal de pavimento rodoviário Fonte Garber Hoel Traffic and Highway Engineering 2002 Figura 71 Figura 71 Desenho esquemático de um pavimento rodoviário de aeroportos e da via férrea b Seção transversal de pavimento de aeroportos Fonte Airport Pavement Design and Evaluation Advisory Circular AC 15053206D Incorporação das alterações de 1 a 5 Federal Aviation Administration Department of Transportation Washington DC abril 2004 c Seção transversal da via férrea Fonte American Railway Engineering and MaintenanceofWay Association Manual for highway engineering Landover MD 2005 Engenharia de infraestrutura de transportes 352 férrea para o subleito por meio do sublastro Os materiais comuns utilizados na construção das camadas de lastro incluem granitos basaltos quartzitos calcários dolomitas e escórias siderúrgicas Revestimento É a camada superior dos pavimentos rodoviários e de aeroportos construída logo acima da camada de base Enquanto as camadas de base e subbase dos pavimentos rodoviários e de aeroportos são comparáveis às de sublastro e de lastro da via férrea o revestimento não tem camada comparável na via férrea Pode ser tanto de concreto de cimento Portland como de concreto asfáltico Os revestimentos de cimento Portland são conheci dos como pavimentos rígidos e os de concreto asfáltico como pavimentos flexíveis Dormentes Utilizados apenas em vias férreas são feitos de madeira tratada concreto ou aço e colocados transversalmen te a intervalos regulares ao longo do comprimento da via férrea logo acima da camada de lastro Sua prin cipal finalidade é distribuir uniformemente a carga dos trilhos para o lastro Não há nenhum componente estrutural do pavimento rodoviário ou de aeroportos que seja comparável diretamente com os dormentes pois as cargas de um automóvel ou de uma aeronave são transmitidas diretamente das rodas do veículo para o pavimento Trilhos Geralmente feitos de aço de alta qualidade são muitas vezes denominados trilhos guias Sua principal finalidade é guiar o trem e garantir que ele transite ao longo da trajetória desejada também transferem as cargas das rodas do trem para os dormentes Da mesma forma que os dormentes não existe nenhum componente estrutural do pavimento rodoviário ou de aeroportos que esteja diretamente relacionado aos trilhos pois as trajetórias dos automóveis e das aeronaves não são tão restritas quanto as dos trilhos Princípios gerais do projeto estrutural Princípios gerais do projeto estrutural das vias de transporte das vias de transporte O princípio geral incorporado no projeto estrutural de qualquer via de transporte é garantir a integridade de cada componente estrutural para suportar a tensão que lhe é imposta pelos veículos que utilizam a via Por exemplo o projeto assegura que a tensão imposta sobre o subleito ou plataforma da via seja inferior ao máximo permitido sobre ela apesar de assumir que ela seja infinita na direção horizontal Isto é conseguido por meio da construção de vários componentes estruturais acima do subleito que distribuem as cargas im postas pelos veículos que utilizam a via Por exemplo as rodas dos veículos ferroviários impõem suas cargas sobre os trilhos que por sua vez as transmitem para os dormentes Os dormentes em seguida transmitem a carga para o lastro que a transfere para o sublastro que finalmente a leva para o subleito ou plataforma Como a carga é transmitida de um componente estrutural para outro uma distribuição de tensão é causada dentro de cada componente estrutural Um exemplo da distribuição de tensão a um pavimento flexível de rodovia ou de aeroporto é mostrado na Figura 72 As tensões verticais máximas são de compressão e ocor rem diretamente sob a carga da roda Elas diminuem com o aumento da profundidade a partir da superfície As tensões horizontais máximas também ocorrem diretamente sob a carga da roda mas podem ser de tração ou de compressão O projeto estrutural da via em geral é baseado nas características de tensãodeformação de cada componente estrutural que limitam as tensõesdeformações horizontais e verticais abaixo daqueles que causarão deformação permanente Projeto estrutural das vias de transporte Capítulo 7 Capítulo 7 353 p pressão aplicada pela roda sobre a superfície do pavimento a raio da área circular sobre a qual a carga da roda é distribuída c tensão horizontal de compressão t tensão horizontal de tração a c t Superfície côncava betuminosa Camadas granulares ilimitadas Subleito Neutro Eixo Compressão Tensão co mpressão Temperatura a Camadas do pavimento b Distribuição da tensão vertical sob o eixo c Distribuição da tensão horizontal sob o eixo da carga da roda d Distribuição de temperatura Figura 72 Figura 72 Distribuição de tensões e de temperaturas típicas a pavimento flexível sob carga de roda Vários pacotes de programas computacionais estão disponíveis para o projeto de diferentes vias de trans porte Os métodos comumente utilizados são os da AASHO para pavimentos rodoviários o Airport pavement design and evaluation da Federal Aviation Administration tal como consta em suaadvisory circular para pavi mentos de aeroportos e o procedimento da AREMA para as vias férreas O procedimento geralmente seguido do projeto estrutural da via de transporte consiste nos seguintes passos Passo 1 Passo 1 Determinar a carga solicitante Passo 2 Passo 2 Selecionar o material para cada componente estrutural Passo 3 Passo 3 Determinar o tamanho eou espessura mínimos para cada componente estrutural Passo 4 Passo 4 Realizar uma análise econômica de soluções alternativas e selecionar o melhor projeto Apenas os passos de 1 a 3 são apresentados a seguir Passo 1 Passo 1 Determi Determinar nar o carregam o carregamento ento Carregamento é normalmente a carga máxima ou acumulada de roda aplicada pelos veículos durante a vida útil da via O carregamento para o pavimento da rodovia depende das características do tráfego ou seja a distribuição dos diferentes tipos de veículos previstas para a rodovia que está sendo projetada O de aeroporto depende do peso bruto da aeronave para a qual a pista de pouso e decolagem está sendo projetada normal mente denominada aeronave de projeto devese notar que a aeronave de projeto não é necessariamente a mais pesada prevista para utilizar a pista de pouso e decolagem O carregamento solicitante para a via férrea depende das cargas de rodas aplicadas pela locomotiva ou pelo vagão carregado nos trilhos pppp Engenharia de infraestrutura de transportes 354 Características de tráfego para o projeto de pavimento rodoviário Nos métodos da AASHO as características de tráfego são determinadas em função da carga por eixo sim ples equivalente ESAL equivalent singleaxle load que é o número de repetições de uma carga de eixo simples de 18000 libras 80 kilonewtons kN aplicada ao pavimento em dois conjuntos de rodas duplas As rodas duplas são representadas como duas placas circulares cada uma com 0114 m de raio e espaça mento de 0344 m o que equivale a uma pressão de contato de 0495 MPa A utilização de uma carga de 80 kN por eixo é baseada nos resultados dos experimentos que mostraram que o efeito de qualquer carga sobre o desempenho do pavimento de uma rodovia pode ser representado em termos do número de aplicações de um único eixo de 80 kN A abela 71 mostra os fatores de equivalência para a conversão das cargas por eixo em ESAL ao se utilizar o procedimento de projeto da AASHO para os pavimentos flexíveis Devese observar que os valores apresentados nessa tabela são para um índice de serventia final de 25 e vários níveis do Número Estrutural do Pavimento SN Esses termos serão definidos e discutidos neste capítulo na seção Método da AASHO para projeto de pavimentos flexíveis rodoviários Quando as cargas por eixos não estão prontamente disponíveis alguns Estados têm recomendado fatores para diferentes tipos de veículos Por exemplo a Commonwealth da Virgínia recomenda um fator de 00002 para veículos de passageiros 037 para caminhões leves e 128 para caminhões semirreboques A vida útil de projeto de pavimento e a taxa de crescimento do tráfego são necessárias para o cálculo da ESAL total A vida útil de projeto é o número de anos previsto para que o pavimento da rodovia suporte o carregamento do tráfego sem a necessidade de um recapeamento A taxa de crescimento do tráfego é ne cessária pois é provável que ele não permaneça constante durante a vida útil do pavimento As agências de planejamento de transportes fornecem taxas de crescimento de tráfego para suas jurisdições Os fatores de crescimento G jt para diferentes taxas de crescimento j e vidas de projeto n podem ser calculados utilizando a Equação 71 Git 1 r N 1 71 r em que N vida útil de projeto da pavimento anos r taxa de crescimento anual 100 Observe que quando r 0 sem crescimento o fator de crescimento é o período de projeto vida útil do pavimento Além disso somente uma porcentagem da ESAL total será imposta na faixa de projeto pois todo o tráfego não se deslocará sobre a mesma faixa A faixa de projeto para rodovias de pista simples pode ser qual quer uma das duas faixas enquanto a faixa externa é geralmente considerada como a de projeto para rodovias de pistas duplas É essencial que a faixa de projeto seja escolhida corretamente pois em alguns casos um nú mero maior de caminhões pode trafegar em um sentido ou os caminhões podem viajar vazios em um sentido e carregados no outro Os Estados têm estabelecido valores que devem ser utilizados para o projeto Por exemplo a Commonwealth da Virgínia prevê que 100 do carregamento acumulado do tráfego em uma direção deva ser utilizado para rodovias com uma faixa em cada sentido 90 para duas faixas por sentido 70 para três faixas por sentido e 60 para rodovias com quatro ou mais faixas por sentido Devese observar que somente o tráfego de caminhões é considerado pois os carros de passageiros impõem cargas insignificantes ao pavimento A ESAL acumulada para cada categoria de carga por eixo é dada como ESAL f d G jt VDM i 365 N i F Ei 72 Projeto estrutural das vias de transporte Capítulo 7 Capítulo 7 355 Tabela 71a Tabela 71aFatores de equivalência de carga por eixo para pavimentos flexíveis eixos simples e P t de 25 Carga por eixo Carga por eixo kips kips Número estrutural do pavimento SN Número estrutural do pavimento SN 11 22 33 44 55 66 2 00004 00004 00003 00002 00002 00002 4 0003 0004 0004 0003 0002 0002 6 0011 0017 0017 0013 0010 0009 8 0032 0047 0051 0041 0034 0031 10 0078 0102 0118 0102 0088 0080 12 0168 0198 0229 0213 0189 0176 14 0328 0358 0399 0388 0360 0342 16 0591 0613 0646 0645 0623 0606 18 100 100 100 100 100 100 20 161 157 149 147 151 155 22 248 238 217 209 218 230 24 369 349 309 289 303 327 26 533 499 431 391 409 448 28 749 698 590 521 539 598 30 103 95 79 68 70 78 32 139 128 105 88 89 100 34 184 169 137 113 112 125 36 240 220 177 144 139 155 38 309 283 226 181 172 190 40 393 359 285 225 211 230 42 493 450 356 278 256 277 44 613 559 44 0 340 310 331 46 755 688 540 414 372 393 48 922 839 657 501 445 465 50 1120 1020 790 600 530 550 Observação 1 kips 45 kN Fonte Adaptado de Guide for design of pavement structures American Association of State Highway and Transportation Officials Washington DC 1993 Utilizado com permissão em que ESALi carga por eixo simples equivalente acumulada de 80 kN para categoria de eixoi f d fator da faixa do projeto G jt fator de crescimento para uma determinada taxa de crescimento j e vida útil de projetot VDM i volume diário médio anual do primeiro ano para categoria de eixoi N i número de eixos em cada veículo na categoriai F Ei fator de equivalência de carga para categoria de eixoi Engenharia de infraestrutura de transportes 356 Tabela 71b Tabela 71bFatores de equivalência de carga por eixo para pavimentos flexíveis eixos tandem e P t de 25 Carga por Carga por eixo kips eixo kips Número estrutural de pavimento SN Número estrutural de pavimento SN 11 22 33 44 55 66 2 00001 00001 00001 00000 00000 00000 4 00005 00005 00004 00003 00003 00002 6 0002 0002 0002 0001 0001 0001 8 0004 0006 0005 0004 0003 0003 10 0008 0013 0011 0009 0007 0006 12 0015 0024 0023 0018 0014 0013 14 0026 0041 0042 0033 0027 0024 16 0044 0065 0070 0057 0047 0043 18 0070 0097 0109 0092 0077 0070 20 0107 0141 0162 0141 0121 0110 22 0160 0198 0229 0207 0180 0166 24 0231 0237 0315 0292 0260 0242 26 0327 0370 0420 0401 0364 0342 28 0451 0493 0548 0534 0495 0470 30 0611 0648 0703 0695 0658 0633 32 0813 0843 0889 0887 0857 0834 34 106 108 111 111 109 108 36 138 138 138 138 138 138 38 175 173 169 168 170 173 40 221 216 206 203 208 214 42 276 267 249 243 251 261 44 341 327 299 288 300 316 46 418 398 358 340 355 379 48 508 480 425 398 417 449 50 612 576 503 464 486 528 52 733 687 593 538 563 617 54 872 814 695 622 647 715 56 103 96 81 72 74 82 58 121 113 94 82 84 94 60 142 131 109 94 96 107 62 165 153 126 107 108 121 64 191 176 145 122 122 137 66 221 203 166 138 137 154 68 253 233 189 156 154 172 70 290 266 215 176 172 192 72 330 303 244 198 192 213 74 375 344 276 222 213 236 76 425 389 311 248 237 261 78 480 439 350 278 262 288 80 540 494 392 309 290 317 82 606 554 439 344 320 348 84 678 619 490 382 353 381 86 757 691 545 423 388 417 88 843 769 606 468 426 456 90 937 854 671 517 468 497 Observação 1 kips 45 kN Fonte Adaptado de Guide for design of pavement structures American Association of State Highway and Transportation Officials Washington DC 1993 Usado com permissão Projeto estrutural das vias de transporte Capítulo 7 Capítulo 7 357 Exemplo 71 Exemplo 71 Cálculo da carga por eixo simples equivalente acumulada para uma rodovia proposta de seis faixas utilizando os fatores de equivalência de carga Uma rodovia dividida em seis faixas de tráfego deve ser construída em um novo traçado naCommonwealth da Virgínia As previsões de tráfego indicam que o volume diário médio anual VDM em um sentido durante o pri meiro ano de operação é de 5 mil veículos com a seguinte composição de tráfego e carga por eixo Porcentagem de carros 50 kNeixo 65 Caminhões leves de dois eixos 300 kNeixo 25 Caminhões leves de três eixos 600 kNeixo 10 Porcentagem assumida de caminhões na faixa de projeto 70 Esperase que a composição do tráfego permaneça a mesma durante toda a vida útil de projeto do pavimen to Se a taxa de crescimento de tráfego anual esperada for de 5 para todos os veículos determine a ESAL de projeto para uma vida útil de 20 anos Assumese um índice de serventia final de 25 e um número estrutural SNC de 2 Solução Os seguintes dados se aplicam Porcentagem do volume de caminhões na faixa de projeto 70 Fatores de equivalência de carga da abela 71a Caminhões leves de dois eixos 300 kNeixo 002621 Caminhões leves de três eixos 600 kNeixo 029616 f d 07 para quatro ou mais faixas em Virgínia Determine o fator de crescimento utilize a Equação 71 Git 1 r N 1 Git 1 0520 1 3307 r 005 Determine a ESAL para cada classe de veículos com a Equação 71 ESALi f d G jt VDM i 365 N i F Ei Caminhões leves de dois eixos 07 3307 5000 365 025 2 002621 055 106 Caminhões leves de três eixos 07 3307 5000 01 365 3 029616 375 106 Determine a ESAL acumulada 055 375 106 43 106 Observe que a ESAL referente aos carros de passageiros é insignificante Portanto os veículos de passageiros são geralmente omitidos no cálculo dos valores da ESAL Engenharia de infraestrutura de transportes 358 Exemplo 72 Exemplo 72 Cálculo da carga por eixo simples equivalente acumulada para uma rodovia proposta com quatro faixas com taxas de crescimento que variam para os diferentes tipos de veículos utilizando os fatores de equivalência de carga Determine a carga por eixo simples equivalente acumulada para uma rodovia dividida em quatro faixas duas em cada sentido na Virgínia com vida útil de projeto de 20 anos se a previsão de tráfego indicar o seguinte VDM no primeiro ano de operação em um sentido 9500 veículos Porcentagem de carros de passageiros no primeiro ano de operação 70 Porcentagem de caminhões leves de dois eixos 300 kNeixo no primeiro ano de operação 15 Porcentagem de caminhões leves de três eixos 500 kNeixo no primeiro ano de operação 15 axa de crescimento de carros de passageiros 5 axa de crescimento de caminhões leves de dois eixos 4 axa de crescimento de caminhões leves de três eixos 0 sem crescimento Presumese um índice de serventia final de 25 e um número estrutural do pavimento SNC de 2 Solução Ignore a carga dos veículos de passageiros pois ela é insignificante Determine o fator de crescimento utilize a Equação 71 Git 1 r N 1 r Caminhões leves de dois eixos Git 1 r N 1 Git 1 00520 1 2978 r 005 Caminhões leves de três eixos axa de crescimento 0 portanto fator de crescimento 20 Determine os fatores de equivalência de carga com base na abela 71a Caminhões leves de dois eixos 002621 Caminhões leves de três eixos 01511 Determine a ESAL para cada tipo de caminhão carros de passageiros são omitidos utilizando a Equação 72 ESALi f d G jt VDM i 365 N i F Ei Caminhões leves de dois eixos 090 2978 9500 015 365 2 002621 0731 106 Caminhões leves de três eixos 090 200 9500 015 365 3 01511 4243 106 Projeto estrutural das vias de transporte Capítulo 7 Capítulo 7 359 Determine a carga por eixo equivalente acumulada 0731 4243 106 497 106 Observação a taxa de 90 é utilizada para o fator da faixa de projeto conforme estipulado pelo Departa mento de ransportes da Virgínia Peso bruto de projeto para os pavimentos de aeroportos O peso bruto de projeto para um pavimento de aeroporto depende da aeronave de projeto que é aquela que exi ge a maior espessura de pavimento Isto é determinado de acordo com o peso bruto de decolagem e o número de partidas anuais da aeronave A espessura correspondente do pavimento para cada tipo de aeronave trem de pouso é determinada pelo método de projeto apresentado mais adiante neste capítulo No entanto uma vez que a distribuição da carga imposta sobre o pavimento depende do tipo e configuração do trem de pouso da aeronave primeiro é necessário converter todas as aeronaves na de projeto utilizando os fatores de multiplicação que foram estabelecidos Esses fatores disponibilizados na abela 72 consideram o efeito de fadiga relativo de diferentes tipos de trem de pouso e são os mesmos para os pavimentos rígidos e flexíveis e são comparáveis aos de equiva lência para a conversão da carga por eixo em cargas por eixo equivalentes ESAL Devese observar no entanto que enquanto esses fatores de conversão de aeronaves trem de pouso são os mesmos para os pavimentos rígidos e flexíveis os de equivalência por eixo para os pavimentos flexíveis rodoviários serão diferentes daqueles para os pavimentos rígidos Em seguida o número de partidas anuais para cada tipo previsto de aeronave trem de pou so que deve utilizar a pista de pouso e decolagem é convertido em um número anual de partidas equivalente da aeronave de projeto utilizando a Equação 73 Tabela 72 Tabela 72Fatores para converter um tipo de aeronave trem de pouso em outro PPaarra a ccoonnvveerrtteer r ddee EEmm MMuullttiipplliiccaar r aas s ppaarrttiiddaas s ppoorr roda simples rodas duplas 08 roda simples duplo tandem 05 rodas duplas roda simples 13 rodas duplas duplo tandem 06 duplo tandem roda simples 20 duplo tandem rodas duplas 17 duploduplo tandem duplo tandem 10 duploduplo tandem rodas duplas 17 Fonte Federal Aviation Administration US Department of Transportation Airport pavement design and evaluation advisory circular AC 1505320 6D Incorporando as alterações 1 a 5 Washington DC Abril 2004 logR1 logR2 W 2 ½ 73 W 1 em que R1 partidas equivalentes anuais da aeronave de projeto R2 partidas anuais expressas na configuração de trem de pouso da aeronave de projeto W 1 carga de roda da aeronave de projeto W 2 carga de roda da aeronave em questão Este cálculo assume que os trens de pouso principais suportam 95 do peso bruto e os 5 restantes são suportados pelo trem de pouso do nariz Devese observar contudo que em decorrência de os espaçamentos Engenharia de infraestrutura de transportes 360 do conjunto de trem de pouso das aeronaves de fuselagem larga widebodies serem significativamente dife rentes das outras considerações especiais devem ser dadas a este tipo de aeronave a fim de manter os efeitos relativos Isso é feito considerando cada aeronave de fuselagem larga como uma com trem de pouso do tipo duplo tandem com peso bruto igual a 1360 kN 300000 libras ao se calcular as equivalências das partidas anuais e em todos os casos mesmo quando a aeronave de projeto é uma de fuselagem larga O número to tal de partidas equivalentes anuais é então utilizado para determinar a espessura necessária do pavimento utilizando uma curva de dimensionamento adequada Observe que as informações sobre o número previsto de partidas para cada tipo de aeronave pode ser obtido em publicações como Airport Master Plans e FAA Aerospace Forecasts Exemplo 73 Exemplo 73 Cálculo da carga de projeto para um pavimento de aeroporto A tabela a seguir apresenta as partidas anuais médias e o peso máximo de decolagem de cada tipo de aeronave previsto para utilizar o pavimento do aeroporto Determine as equivalências de partidas anuais e a carga de projeto para o pavimento Tabela 73 Tabela 73Dados do Exemplo 73 AAeerroonnaavvee TTiippo o dde e ttrreem m dde e ppoouussoo PPaarrttiiddaas s aannuuaaiis s mmééddiiaass PPeesso o mmááxx dde e ddeeccoollaaggeem m NN 727100 Rodas duplas 3500 680380 N 727200 Rodas duplas 9100 864090 N 707320B Duplo tandem 3000 1483240 N DC1030 Rodas duplas 5800 489880 N 737200 Rodas duplas 2650 523900 N 747100 Duploduplo tandem 80 3175130 N Solução Determine a aeronave de projeto a espessura do pavimento necessária para cada um dos tipos de aeronaves é determinada e o tipo de aeronave que exige a maior espessura é a de projeto Este procedimento será abordado mais adiante Suponha que o 727200 seja a aeronave de projeto Converta cada partida anual em uma partida anual expressa em termos do trem de pouso da aeronave de projeto multiplicando as partidas anuais médias pelo fator indicado na abela 72 Para o 727100 fator de conversão 1 pois ele tem o mesmo tipo de trem de pouso da aeronave de projeto Partidas equivalentes em termos do trem de pouso de rodas duplas 3500 1 3500 Para o 707320B fator de conversão 17 da abela 72 ou seja a conversão de duplo tandem para rodas duplas Partidas equivalentes em termos do trem de pouso de rodas duplas 3000 17 5100 Para o DC1030 fator de conversão 1 Partidas equivalentes em termos do trem de pouso de rodas duplas 5800 1 5800 Para o 737200 fator de conversão 1 Partidas equivalentes em termos do trem de pouso de rodas duplas 2650 1 2650 Para o 747100 fator de conversão 17 Partidas equivalentes em termos do trem de pouso de rodas duplas 80 17 136 Projeto estrutural das vias de transporte Capítulo 7 Capítulo 7 361 Determine a carga de roda para cada tipo de aeroporto Isto é dado como 095 peso máximo de decolagemnúmero de rodas nos trens de pouso Para o 727100 095 6803804 161590 N Para o 727200 095 8640904 205220 N Para o 707320B 095 14832408 176135 N Para o DC10 095 4898804 116346 N Para o 737200 095 5239004 124426 N Para o 747100 095 13600008 161500 N 1360000 N é utilizado como o peso máximo de decolagem para este pro pósito pois o 747 é uma aeronave de fuselagem larga Converta cada partida anual média da aeronave em partidas anuais equivalentes para a aeronave de projeto utilizando a Equação 73 logR1 W 2 ½ logR2 W 1 em que R1 partidas anuais equivalentes com base na aeronave de projeto neste caso o 727200 R2 partidas anuais expressas em termos da configuração do trem de pouso da aeronave de projeto W 1 carga de roda da aeronave de projeto W 2 carga da roda da aeronave em questão Para o 727100 logR1 16159 ½ log3500 31448 20522 R 1396 Os demais resultados obtidos são apresentados na abela 74 Tabela 74 Tabela 74Resultados dos cálculos do Exemplo 73 Aeronaves Aeronaves Partidas equivalentes em termos Partidas equivalentes em termos do trem de pouso de rodas do trem de pouso de rodas duplas duplas R 22 Carga da roda Carga da roda N W 22 Carga da roda da Carga da roda da aeronave de projeto aeronave de projeto N W 11 Partidas anuais equivalentes Partidas anuais equivalentes em termos da aeronave de em termos da aeronave de projeto projeto R 11 727100 3500 161590 205220 1396 727200 9100 205220 205220 9100 707320B 5100 176135 205220 2721 DC1030 5800 116346 205220 682 737200 2650 124426 205220 462 747100 136 161500 205220 78 Engenharia de infraestrutura de transportes 362 Calcule as partidas anuais equivalentes totais com base na aeronave de projeto otal de partidas anuais com base na aeronave de projeto 1396 9100 2721 682 462 78 14439 Para este exemplo o pavimento será projetado para 14500 partidas anuais de uma aeronave com trem de pouso de rodas duplas e peso máximo de decolagem de 864090 N Devese observar no entanto que as exigên cias da aeronave mais pesada na composição do tráfego devem ser consideradas na determinação da profundi dade de compactação na espessura do revestimento e nas estruturas de drenagem Cargas de roda impostas pelas locomotivas O carregamento dinâmico é considerado na determinação das tensões máximas em cada componente estrutu ral Ele depende da velocidade do trem da transferência da carga em decorrência da rolagem do trem do au mento da tração reação de torque e das irregularidades da via e é obtido da carga estática da roda conforme recomendado pela AREMA na Equação 74 P d 1 P 74 em que P d carga de roda dinâmica P carga de roda estática coeficiente de impacto 33u100D 0057 u velocidade do trem dominante ms D diâmetro das rodas do veículo m Devese observar que em alguns casos quando a deflexão máxima e o momento máximo no trilho estão sendo determinados pode ser necessário utilizar mais de uma carga de roda se os eixos de um truque ferroviá rio estiverem muito próximos Esta questão é discutida mais adiante Exemplo 74 Exemplo 74 Determinando a carga de roda dinâmica para o projeto de uma via férrea Considerando a carga estática da roda de uma locomotiva como sendo igual a 113400 N determine a carga de roda dinâmica associada para fins de projeto se a velocidade dominante na via for de 36 ms e o diâmetro da roda da locomotiva for de 0914 m Solução Determine o coeficiente de impacto 33u100D 88 u velocidade do trem dominante ms D diâmetro das rodas do veículo m 33 36100 0914 0057 07408 Determine a carga dinâmicaP d pela Equação 74 P d 1 P Projeto estrutural das vias de transporte Capítulo 7 Capítulo 7 363 em que P d carga dinâmica da roda P carga estática da roda P d 1134001 07408 197406 N Passo 2 Passo 2 Selecionar os materiais para cada componente estrutural Selecionar os materiais para cada componente estrutural O material adequado a cada componente estrutural depende das propriedades de engenharia necessárias Propriedades de engenharia do subleito Os solos naturais ou estabilizados são normalmente utilizados como materiais de subleito As propriedades de engenharia de qualquer jazida de solo estão intimamente relacionadas com a classe específica do solo dentro de um sistema de classificação que é um processo por meio do qual ele é sistematicamente classifica do de acordo com suas características de engenharia prováveis Essa classificação serve portanto como um meio de identificação de materiais para subleito e de base adequados Os dois sistemas de classificação mais comuns utilizados no projeto das vias de transporte são o da AASHO e o Sistema Unificado de Classificação dos Solos SUCS No sistema da AASHO os solos são classificados em sete grupos A1 a A7 com vários subgrupos como mostrado na abela 75 A classificação de um solo específico é baseada na distribuição granulométrica limite de liquidez limite e índice de plasticidade Limites de Atterberg Tabela 75 Tabela 75 Sistema de classificação da AASHTO Classificação geral Classificação geral Materiais granulares Materiais granulares passagem de 35 ou menos na peneira n passagem de 35 ou menos na peneira noo 200 200 Materiais argilosos e siltosos Materiais argilosos e siltosos porcentagem que passa superior a porcentagem que passa superior a 35 na peneira n 35 na peneira noo 200 200 Classificação por Classificação por grupo grupo AA11 AA22 AA77 AA11aa AA11bb AA33 AA2244 AA2255 AA2266 AA2277 AA44 AA55 AA66 AA7755 A A 7766 Análise granulométrica Porcentagem que passa 1 No 0 Máx 50 No 4 0 Máx 30 Máx 50 Mín 51 No 2 00 Máx 15 Máx 25 Máx 10 Máx 35 Máx 35 Máx 35 Máx 35 Mín 36 Mín 36 Mín 36 Mín 36 Características da fração que passa na peneira no 40 Limite de liquidez Máx 40 Mín 41 Máx 40 Mín 41 Máx 40 Mín 41 Máx 40 Mín 41 Índice de plasticidade Máx 6 NP Máx 10 Máx 10 Mín 11 Mín 11 Máx 10 Máx 10 Mín 11 Mín 11 Tipos comuns de materiais constituintes importantes Fragmentos de pedra pedregulho e areia Areia miúda Pedregulhos siltosos ou argilosos e areia Solos siltosos Solos argilosos Classificação geral como subleito Excelente para bom Regular para ruim O índice de plasticidade do subgrupo A75 é igual ou inferior a LL menos 30 O índice de plasticidade do subgrupo A76 é superior a LL menos 30 Fonte Adaptado deStandard specifications for transportation materials and methods of sampling and testing American Association of State Highway and Transportation Officials 20 edWashington DC copyright 2000 Utilizado com permissão A distribuição granulométrica é determinada por meio da realização de uma análise granulométrica tam bém conhecida como análise mecânica em uma amostra do solo se as partículas forem suficientemente grandes Engenharia de infraestrutura de transportes 364 Isto é feito por agitação de uma amostra de solo seco ao ar por meio de um conjunto de peneiras com malhas progressivamente menores A menor malha prática dessas peneiras é de 0075 mm designada como n o 200 Outras peneiras incluem no 140 0106 mm no 60 025mm no 40 0425 mm no 20 085 mm no 10 20 mm no 4 475 mm e várias outras com malhas de até 125 mm ou 5 O ensaio de sedimentação contínua em meio líquido é utilizado para determinar o tamanho das partículas que são menores que a menor malha de peneira Isso envolve a suspensão de uma parte do material que passa pela peneira de 2 mm no 10 em água geralmente na presença de um agente de defloculação Essa suspensão em seguida fica em repouso até as partículas se depositarem no fundo O peso específico da suspensão é então determinado em tempos diferentes t s utilizandose um densímetro O diâmetro máximo das partículas em suspensão na profundidade y é calculada pela Equação 75 D 18η y 75 γs γw t em que D diâmetro máximo das partículas em suspensão na profundidade y ou seja todas as partículas em suspensão na profundidade y têm diâmetros inferiores aD η coeficiente de viscosidade do meio dispersor neste caso a água em poises γs massa específica das partículas do solo γw massa específica da água A combinação dos resultados da análise granulométrica e do teste de sedimentação contínua é em seguida utilizada para obter a distribuição granulométrica do solo A Figura 73 mostra exemplos das distribuições granu lométricas de duas amostras de solo O limite de liquidez LL é o teor de umidade razão entre o peso da água na massa do solo e o peso do solo seco em um forno em que o solo fluirá e fechará uma ranhura de 127 mm feita dentro da amostra depois que uma manivela do aparelho de LL padrão tiver sido rotacionada 25 vezes Para mais detalhes sobre esse ensaio recomendase consultar qualquer manual de laboratório de mecânica dos solos O limite de plasticidade LP é o teor de umidade na amostra do solo após formar um rolinho com um diâmetro de 32 mm com o aparecimento de fissuras O índice de plasticidade IP é a diferença entre o LL e o LP e indica a variação do teor de umidade sobre o qual o solo se encontra no estado de plasticidade Outro fator utilizado para avaliar os solos em cada grupo do sistema de classificação da AASHO é o índice de grupo IG do solo dado como IG F 3502 0005LL 40 001F 15IP 10 76 em que IG índice do grupo F porcentagem de partículas do solo que passam na peneira de 0075 no 200 em número inteiro com base no material que passa na peneira de 75 mm 3 LL limite de liquidez expresso em número inteiro IP índice de plasticidade expresso em número inteiro O valor do IG é determinado como sendo o número inteiro mais próximo Um valor de 0 deve ser registrado quando um valor negativo for obtido para o IG Na determinação do IG para os subgrupos A26 e A27 a par te do LL da equação para determinar o IG não é utilizada isto é somente o segundo termo é utilizado Quando os solos são drenados e compactados de forma adequada seu valor como material de subleito diminui à medida Projeto estrutural das vias de transporte Capítulo 7 Capítulo 7 365 Tamanho do grão mm Pavimento Pedregulho Areia Silte ou argila Grosso Fino Grossa Média Fina No d a amostra Elevação ou profundidade Classificação Nat w LL LP IP Projeto Ex 31 1 2 3 4 Área 5 No do furo Curvas granulométricas Data P o r c e n t a g e m m a i s fi n a p o r p e s o d e m a s s a P o r c e n t a g e m m a i s g r o s s a p o r p e s o d e m a s s a 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Números de peneiras padrão Estados Unidos Densímetro 4 6 8 10 14 16 20 30 40 50 70 100 140 200 500 100 50 10 1 05 01 005 001 0005 0001 Amostra de solo 1 Amostra de solo 1 Amostra de solo 2 Amostra de solo 2 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Figura 73 Figura 73 Curva de distribuição granulométrica para amostras de solo que o IG aumenta Por exemplo um solo com um IG de 0 indicação de um bom material de subleito será melhor como um material de subleito do que um com IG de 20 indicação de um material de subleito ruim Exemplo 75 Exemplo 75 Classicação de uma amostra de solo utilizando o método da AASHTO Utilizando o método da AASHO determine a classificação do solo com a granulometria mostrada na tabela abaixo se o limite de liquidez LL for 45 e o de plasticidade LP 25 NNoo d d a a ppeenneeiirraa MMaallhha a mmmm PPoorrcceennttaaggeem m mmaaiis s fifinnaa 4 4750 95 10 2000 93 40 0425 85 100 0150 75 200 0075 70 Engenharia de infraestrutura de transportes 366 Solução Uma vez que mais de 35 passam pela peneira de 0075 mm n o 200 o solo é A4 A5 A6 ou A7 O LL é maior que 40 portanto o solo não pode ser A4 ou A6 Assim o solo é A5 ou A7 O IP é 45 25 20 superior a 10 consequentemente A5 é eliminado O solo é A75 ou A76 LL 30 45 30 15 portanto o solo é A76 uma vez que o índice de plasticidade de um solo A75 não deve ser maior que LL 30 mas o de um A76 é maior que LL 30 Determine o índice de grupo do solo utilizando a Equação 75 IG F 3502 0005LL 40 001F 15PI 10 IG 70 3502 000545 40 00170 1520 10 350225 55 788 550 1338 O solo é A7613 Exemplo 76 Exemplo 76 Classicação de uma amostra de solo utilizando o método da AASHTO Os seguintes resultados foram obtidos por um ensaio de peneiramento Classifique o solo de acordo com o sistema de classificação da AASHO e determine o índice do grupo TTaammaannhho o dda a ppeenneeiirraa MMaallhha a mmmm PPoorrcceennttaaggeem m mmaaiis s fifinnaa 4 4750 55 10 2000 45 40 0425 40 100 0150 35 200 0075 18 Limite de liquidez 16 Limite de plasticidade 9 Solução Uma vez que somente 18 do material passam pela peneira de 0075 mm n o 200 e 45 pela de 2 mm no 10 o solo é A1b A24 A25 A26 ou A27 Como o limite de liquidez LL é somente 16 o solo é portanto A1b A24 ou A26IP 16 9 7 6 IP 10 o solo é portanto A24 Determine o IG IG F 3502 0005LL 40 001F 15IP 10 IG 18 3502 000516 40 00118 157 10 136 009 145 portanto o IG é registrado como 0 O solo é portanto A240 A premissa fundamental utilizada no SUCS é que as propriedades de engenharia de todo solo de granulome tria grossa solos com mais de 50 retidos na peneira de 0075 mm dependem da sua distribuição granulomé trica ao passo que as de um solo de granulometria fina solos com 50 ou mais passando na peneira de 0075 milímetros dependem da sua plasticidade Assim o sistema classifica os solos de granulometria grossa com Projeto estrutural das vias de transporte Capítulo 7 Capítulo 7 367 base nas características de tamanho dos grãos e os de granulometria fina de acordo com suas características de plasticidade Outros fatores utilizados para os solos de granulometria grossa são o coeficiente de uniformidade C u obtido por meio da Equação 77 e o coeficiente de curvatura C c obtido pela Equação 78 C u D60 77 D10 C c D302 78 D10 D60 em que D60 diâmetro correspondente a 60 do material que passa D30 diâmetro correspondente a 30 do material que passa D10 diâmetro correspondente a 10 do material que passa Os solos de granulometria fina são classificados como silte pouco plástico ML silte elástico MH argilas muito plásticas CH argilas pouco plásticas CL ou silte orgânico muito plástico OH A abela 76 lista as definições do SUCS para os quatro grupos principais de materiais constituídos por solos de granulometria grossa de granulometria fina orgânicos e turfa A abela 77 fornece olayout completo do SUCS Exemplo 77 Exemplo 77 Classicação de uma amostra de solo utilizando o Sistema Unicado de Classicação de Solos SUCS Os resultados obtidos por ensaio de peneiramento e teste de plasticidade em uma amostra de solo são apresen tados na tabela a seguir Classifique o solo utilizando o SUCS Tabela 76 Tabela 76Definição do SUCS dos tamanhos de partícula FFrraaççãão o oou u ccoommppoonneenntte e ddo o ssoolloo SSíímmbboolloo VVaarriiaaççãão o dde e ttaammaannhhoo 1 Solos de granulação graúda Pedregulho Grosso Fino Areia Grossa Média Fina 2 Solos de granulometria fina Fina Silte Argila 3 Solos orgânicos 4 Turfa G S M C OPt 75 mm para peneira no 4 475 mm 75 mm para 19 mm 19 mm para peneira no 4 475 mm No 4 475 mm para no 200 0075 mm No 4 475 mm para no 10 20 mm No 10 20 mm para no 40 0425 mm No 40 0425 mm para no 200 0075 mm Inferior à peneira no 200 0075 mm Sem tamanho específico de granulação use os limites de Atterberg Sem tamanho específico de granulação use os limites de Atterberg Sem tamanho específico de granulação Sem tamanho específico de granulação SSíímmbboolloos s dde e ggrraannuulloommeettrriiaa SSíímmbboolloos s ddo o lliimmiitte e dde e lliiqquuiiddeezz Bem graduado W Mal graduado P LL alto H LL baixo L Testes de plasticidade LL não plástico LP não plástico Fonte Adaptado de The unified soil classification system Annual Book of ASTM Standards vol 0408 American Society for Testing and Materials West Conshohocken PA 1996 Engenharia de infraestrutura de transportes 368 Principais divisões Símbolos dos grupos Nomes típicos Critério de classificação de laboratório S o l o s d e g r a n u l a ç ã o g r o s s a m a i s d a m e t a d e d o m a t e r i a l é m a i o r d o q u e a p e n e i r a n o 2 0 0 P e d r e g u l h o s m a i s d a m e t a d e d a f r a ç ã o g r o s s e i r a é m a i o r d o q u e a p e n e i r a n o 4 P e d r e g u l h o s p u r o s P o u c o o u n e n h u m fi n o GW Pedregulhos bem graduados misturas de areia e pedregulho com pouco ou nenhum fino D e t e r m i n e a p o r c e n t a g e m d e a r e i a e a r g i l a d a c u r v a g r a n u l o m é t r i c a D e p e n d e n d o d a p o r c e n t a g e m d e fi n o s f r a ç ã o m e n o r d o q u e a p e n e i r a n o 2 0 0 o s s o l o s d e g r a n u l o m e t r i a g r o s s a s ã o c l a s s i fi c a d o s c o m o s e g u e I n f e r i o r a 5 G W G P S W S P M a i o r q u e 1 2 G M G C S M S C 5 a 1 2 C a s o s l i m í t r o f e s q u e e x i g e m s í m b o l o s d u p l o s b GP Pedregulhos mal graduados misturas de pedregulhos Não preenchem todos os requisitos de granulometria de GW P e d r e g u l h o s c o m fi n o s a p r e c i á v e l q u a n t i d a d e d e fi n o s GMa d Pedregulhos siltosos misturas de pedregulhoareia siltosos Limites de Atterberg abaixo da linha A com IP superior a 4 Acima da linha A com IP entre 7 e 7 são casos limítrofes que exigem o uso de símbolos duplos u GC Pedregulhos argilosos misturas de pedregulhoareia argilosos Limites de Atterberg abaixo da linha A com IP superior a 7 A r e i a s m a i s d a m e t a d e d a f r a ç ã o g r o s s e i r a é m e n o r q u e a p e n e i r a n o 4 A r e i a s p u r a s P o u c o o u n e n h u m fi n o SW Areias bem graduadas areias arenosas pouco ou nenhum fino SP Areias mal graduadas areias arenosas pouco ou nenhum fino Não preenchem todos os requisitos de granulometria de SW A r e i a s c o m fi n o s a p r e c i á v e l q u a n t i d a d e d e fi n o s SMa d Areias siltosas misturas de areiasilte Limites de Atterberg acima da linha A ou IP inferior a 4 Os limites de plotagem na zona hachurada com IP entre 4 e 7 são casos limítrofes que exigem o uso de símbolos duplos u SC Areias argilosas misturas de areiaargila Limites de Atterberg acima da linha A com IP superior a 7 S o l o s d e g r a n u l a ç ã o fi n a m a i s d a m e t a d e d o m a t e r i a l é m e n o r d o q u e a p e n e i r a n o 2 0 0 S i l t e s e a r g i l a s L i m i t e d e l i q u i d e z i n f e r i o r a 5 0 ML Siltes inorgânicos e areias muito finas pó de rocha areias finas siltosas ou argilosas ou siltes argilosos com pouca plasticidade CL Argilas inorgânicas de baixa ou média plasticidade argilas com pedregulho argilas arenosas argilas siltosas argilas magras OL Siltes orgânicos e argilas siltosas orgânicas de baixa plasticidade S i l t e s e a r g i l a s L i m i t e d e l i q u i d e z s u p e r i o r a 5 0 MH Siltes inorgânicos areia fina micácea ou diatomácea ou solos siltosos siltes elásticos CH Argilas inorgânicas de alta plasticidade argilas gordas OH Argilas inorgânicas de média a alta plasticidade siltes orgânicos S o l o s a l t a m e n t e o r g â n i c o s Pt Turfa e outros solos altamente orgânicos a A divisão dos grupos GM e SM em subdivisões de d e u são somente para rodovias e aeroportos A subdivisão é baseada nos limites de Atterberg o sufixo d é utilizado quando o LL for menor ou igual a 28 e o IP menor ou igual a 6 o sufixo u é utilizado quando o LL for maior que 28 b Os casos limítrofes utilizados para solos com características de dois grupos são designados pelas combinações de símbolos de grupo Por exemplo GWGC mistura de pedregulhoareia bem graduada com argila Fonte Joseph E Bowles Foundation Analysis and Design Nova York McGrawHill 1988 Gráfico de plasticidade Í n d i c e d e p l a s t i c i d a d e 60 50 40 30 20 10 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Limite de liquidez L i n h a A OH e MH CLML CL CH ML e OL Tabela 77 Tabela 77Sistema unificado de classificação C u D 60 maior do que 4 C c D 302 entre 1 D 10 D 10 D 60 C u D 60 maior do que 6 C c D 302 entre 1 D 10 D 10 D 60 Projeto estrutural das vias de transporte Capítulo 7 Capítulo 7 369 NNoo d d a a ppeenneeiirraa MMaallhha a mmmm PPoorrcceennttaaggeem m qquue e ppaassssa a ppoor r ppeessoo 4 4750 97 10 2000 33 40 0425 12 100 0150 7 200 0075 4 Solução Uma vez que somente 4 do solo estão passando pela peneira de 0075 mm o solo é de granulometria grossa Como mais de 50 do solo passam pela peneira de 475 mm ele é classificado como areia Determine o coeficiente de uniformidade C u e o de curvatura C v race o gráfico da curva de distribuição granulométrica conforme mostrado para a amostra 2 do solo na Figura 73 A partir da curva de distribuição granulométrica determine D60 39 mm D30 17 mm D10 028 mm C u D60D10 39028 1393 6 C v D302D10 D60 172028 39 265 1 C v 3 Esta areia é bem graduada com pouco ou nenhum fino e classificada como SW Materiais de subleito para pavimentos fexíveis rodoviários Os solos classificados como A1a A1b A24 A25 e A3 pelo sistema da AASHO consulte a abela 75 podem ser utilizados de forma satisfatória como material do subleito desde que drenados adequadamente ou seja valores de baixo IG Os materiais classificados como A26 A27 A4 A6 A75 e A76 exigirão uma camada de material de subbase se utilizados como subleitos Além da classificação do solo a resistência do su bleito em termos da sua capacidade de suportar a pressão imposta sobre ele deve ser conhecida Uma medida da resistência do subleito é o seu módulo de resiliência M r que fornece as características resilientes dos solos quando carregados repetidamente com uma carga por eixo determinado em laboratório por meio de carrega mento de amostras de solo especialmente preparadas com uma tensão desviadora de magnitude frequên cia e duração de carregamento fixas enquanto a amostra é carregada triaxialmente em uma câmara triaxial As informações sobre o procedimento utilizado para obter o módulo de resiliência estão disponíveis nasStandard specifications for transportation materials and methods of testing Especificações padronizadas para materiais para transporte de materiais e métodos de ensaio da AASHO Uma propriedade de engenharia alternativa é o Índice de Suporte Califórnia California Bearing Ratio CBR que fornece a resistência relativa do subleito em relação à pedra britada determinado em laboratório utilizandose o equipamento de ensaio padrão CBR As informações sobre esse ensaio também estão disponíveis nasStandard specifications for transportation materials and methods of testing da AASHO Devese observar que tanto M r como CBR dependem do teor de umidade do solo No entanto o teor de umidade do subleito varia de uma estação para outra Por exemplo o teor de umidade tende a ser maior du rante o período de degelo da primavera resultando em subleito com o mínimo de resistência durante essa estação Um valor equivalente de M r ou CBR é portanto determinado primeiro para explicar essa variação e em seguida utilizado no procedimento de projeto O método utilizado para determinar este equivalente de M r é abordado mais adiante neste capítulo na seção sobre o método da AASHO para o projeto de pavimentos flexíveis rodoviários Para facilitar o uso de qualquer uma dessas propriedades quando a outra é conhecida a AASHO recomenda o uso do fator de conversão mostrado na Equação 79 Tabela 78 Características do solo presentes na tradução do pavimento da FAT Projeto estrutural das vias de transporte Capítulo 7 Capítulo 7 371 M r Nmm2 105 CBR para solos com CBR de até 10 79 Materiais do subleito para pavimentos rígidos rodoviários Os solos com a mesma classificação daqueles adequados a subleito de pavimentos flexíveis de rodovias também são adequados a pavimentos rígidos rodoviários No entanto a propriedade principal de resistência do subleito para pavimentos rígidos é o módulo de reação do subleito k que é a tensão Nmm2 que causará uma defle xão de 254 mm do solo subjacente Isto é obtido pela realização de um ensaio de suporte em placa que mede a capacidade de carga da fundação do pavimento No entanto o valor efetivo dek utilizado para o projeto é influenciado por diversos fatores tais como densidade teor de umidade efeito sazonal o tipo e a espessura do material de subbase utilizado no pavimento efeito da erosão potencial da subbase e se a rocha está 3 m abaixo da superfície do subleito O módulo de reação do subleito efetivo k utilizado no projeto é determinado por meio de um processo que ajusta ok medido a cada um desses fatores Uma breve descrição para a determinação do módulo de reação do subleito efetivo k é oferecida mais adiante neste capítulo na seção sobre os métodos da AASHO para o projeto de pavimentos rodoviários Materiais do subleito para pavimentos fexíveis de aeroportos Recomendase o uso do SUCS na determinação da adequação de uma jazida de solo como subleito para um pavimento flexível de aeroporto A abela 78 mostra as características dos solos que podem ser utilizados como materiais de subleito com base no SUCS Além disso a FAA recomenda que seja dada a devida atenção à proteção dos pavimentos em áreas onde podem ocorrer efeitos adversos causados pelo gelo sazonal ou solo congelado Uma de duas abordagens é utilizada para compensar esses efeitos A primeira controla a deformação causada pela ação do gelo e a segunda fornece uma capacidade adequada de suporte do pavimento durante o período crítico do degelo Na primeira abordagem uma espessura combinada de pavimento e materiais não suscetíveis ao gelo é fornecida para eliminar ou limitar a penetração do gelo no subleito a um valor aceitável Na segunda a resistência reduzida do subleito é utilizada A suscetibilidade dos solos à penetração do gelo depende do tamanho e da distribuição dos vazios na massa do solo o refletido na sua classificação A abela 79 mostra a suscetibilidade relativa dos diversos solos com base em sua categoria no SUCS Os solos são divididos em qua tro grupos diferentes FG1 a FG4 de acordo com a suscetibilidade às geadas Por exemplo o grupo de gelo 4 FG4 é mais suscetível do que o grupo de gelo 1 FG1 rês métodos de projeto foram desenvolvidos para incorporar estas considerações penetração completa contra o gelo penetração limitada do gelo no subleito e resistência reduzida do subleito O método de penetração completa contra gelo fornece uma espessura suficiente de pavimento e materiais não suscetíveis para conter totalmente a penetração do gelo A profundidade de penetração depende do índice de congelamento e do peso específico do solo seco do subleito O índice de congelamento é definido pela FAA como uma medida da duração e magnitude combinada das temperaturas abaixo de zero que ocorrem durante toda a estação de congelamento definido como o produto da temperatura média diária abaixo de zero pelo número de dias durante os quais a temperatura média diária está abaixo de zero A FAA recomenda que o ín dice de congelamento utilizado para o projeto deve ser baseado na média dos três invernos mais frios em um período de 30 anos se disponível ou o inverno mais frio observado em um período de 10 anos As Figuras 74 e 75 fornecem as distribuições dos índices de congelamento no território continental dos Estados Unidos e Alasca respectivamente A Figura 76 fornece a profundidade de penetração do gelo para diferentes índices de congelamento e pesos específicos A profundidade de penetração do gelo é então comparada com a espessura do projeto estrutural e a diferença entre as duas profundidades é feita com material não suscetível ao gelo Esse procedimento é ilustrado mais adiante ao abordarmos o método de projeto da Federal Aviation Administration na seção de pavimentos flexíveis de aeroportos Engenharia de infraestrutura de transportes 372 Tabela 79 Tabela 79Grupos de gelo do solo GGrruuppo o dde e ggeelloo TTiippo o dde e ssoolloo PPoorrcceennttaaggeem m mmeennoor r qquuee 002 mm pelo peso 002 mm pelo peso Classificação do solo Classificação do solo FG1 Solos pedregosos 3 a 10 GW GP GWGM GPGM FG2 Solos pedregosos Areias 10 a 20 3 a 15 GM GWGM GPGM SW SP SM SWSM SPSM FG3 Solos pedregosos Areias exceto areias siltosas muito finas Argilas IP acima de 12 Acima de 20 Acima de 15 GM GC SM SC CL CH FG4 Areias siltosas muito miúdas Todos siltes Argilas IP 12 ou menos Argilas variadas e outros sedimentos de granulação fina Acima de 15 SM ML MH CL CLML CL CH ML SM Fonte Airport Pavement Design and Evaluation Advisory Circular AC 15053206D Federal Aviation Administration US Department of Transportation Incorporação das alterações 1 a 5 Washington DC Abril de 2004 A diferença entre o método de penetração limitada de gelo no subleito e o de penetração completa contra gelo é que neste uma quantidade limitada de penetração de gelo no subleito adjacente sensível ao gelo é per mitida Quando a espessura do trecho estrutural for inferior a 65 da penetração de gelo mais proteção contra o gelo deve ser providenciada Os valores de projeto do índice de congelamento estão em grausdia acumu lados de temperatura do ar abaixo de 32 F para o ano mais frio em um ciclo de 10 anos ou a média dos três anos mais frios em um ciclo de 30 anos As isolinhas dos valores de congelamento de projeto foram desenhadas uti lizando os dados de quase 400 estações climáticas indicadas como pontos no mapa O mapa é oferecido apenas como um guia Ele não tenta apresen tar variações locais que podem ser substanciais especialmente nas áreas montanhosas O índice de congelamento de projeto real utilizado deve ser calculado para o projeto específico utilizando os dados de temperatura da estação mais próxi ma do local Consulte o texto Figura 74 Figura 74Distribuição dos índicespadrão de congelamento de ar no território continental dos EUA Fonte Federal Aviation Administration Department of Transportation Airport pavement design and evaluation Advisory Circular AC 15053206D Incorpo ração das alterações de 1 a 5 Washington DC abril de 2004 Projeto estrutural das vias de transporte Capítulo 7 Capítulo 7 373 Figura 75 Figura 75Distribuição dos valores do índice de congelamento do ar do projeto no Alasca Fonte Federal Aviation Administration Department of Transportation Airport pavement design and evaluation Advisory Circular AC 15053206D Incorpo ração das alterações de 1 a 5 Washington DC abril de 2004 0 20 40 60 80 100 120 140 160 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 0 1000 2000 3000 0 100 200 300 400 Índice de congelamento do ar grausdia em F P e n e t r a ç ã o d e g e l o p o l e g a d a s M e t r o s Grausdia em C Densidade seca do subleito 100 libraspés3 1602 Kgm3 115 libraspés3 1842 kgm3 135 libraspés3 2162 kgm3 150 libraspés3 2402 kgm3 Figura 76 Figura 76 Profundidade de penetração de gelo Fonte Federal Aviation Administration Department of Transportation Airport pavement design and evaluation Advisory Circular AC 15053206D Incorpo ração das alterações de 1 a 5 Washington DC abril de 2004 Engenharia de infraestrutura de transportes 374 Tabela 710 Tabela 710Classificações da resistência reduzida do subleito GGrruuppo o dde e ggeelloo VVaalloor r dde e CCBBR R ddo o ppaavviimmeenntto o flfleexxíívveell VVaalloorr k do pavimento rígido pci do pavimento rígido pci FG1 9 50 FG2 7 40 FG3 4 25 FG4 Método de resistência reduzida do subleito não se aplica Observação 1 pci 272 10 4 Nmm3 Fonte Federal Aviation Administration US Department of Transportation Airport pavement design and evaluation Advisory Circular AC 15053206D Incorporação das alterações 1 a 5 Washington DC abril de 2004 No método de resistência reduzida do subleito uma classificação em termos de resistência do subleito é atribuída ao pavimento para o período de degelo Isto é baseado no grupo de gelo do solo do subleito A abela 710 apresenta as classificações de resistência reduzida do subleito para diferentes grupos de gelo Além das características de classificação do solo o método da FAA utiliza o CBR como propriedade de en genharia principal para subleito de um pavimento flexível de pista de pouso e decolagem de aeroporto O CBR fornece a resistência relativa do solo em relação à pedra britada considerada um excelente material de base granular As informações do CBR sobre os procedimentos para determinálo também podem ser encontradas nas especificações para Materiais de ransporte e Métodos de Ensaios A FAA recomenda que o CBR utilizado para o projeto não seja superior a 85 de todos os valores de CBR do subleito obtidos nos resultados do teste Esse valor deve ser ajustado para efeitos de subbase conforme será discutido posteriormente na seção que trata dos materiais de subbase para pavimentos flexíveis de aeroportos Materiais do subleito para pavimentos rígidos de pista de pouso e decolagem de aeroporto Os requisitos em termos de classificação de solos para os materiais adequados ao subleito para pavimentos rígi dos de aeroporto são semelhantes àqueles para os pavimentos flexíveis Além disso a propriedade principal de resistência do subleito de pavimentos rígidos de aeroportos é a mesma para os pavimentos rígidos rodoviários isto é o módulo de reação do subleito k Materiais de subleito para as vias férreas As características de classificação dos materiais aceitáveis para subleito de uma via férrea são semelhantes àque las para os pavimentos da pista de pouso e decolagem de aeroportos pois o SUCS também é utilizado A a bela 711 fornece a adequação relativa de diversos tipos de materiais ao uso como subleito para vias férreas A principal propriedade de resistência do subleito utilizado pela AREMA é a capacidade de suporte do subleito geralmente obtida por meio de um ensaio de compressão não confinado A AREMA sugere que uma pressão de carga admissível de 0175 Nmm2 possa ser utilizada mas devese ter a devida cautela na aplicação desse valor A AREMA também sugere que o nível de tensão aplicado sobre o subleito não deve ser superior a uma pres são admissível que inclui um fator de segurança O fator de segurança deve ser pelo menos igual a 2 podendo chegar até 5 com o objetivo de evitar o colapso da capacidade de suporte ou uma deformação de longo prazo excessiva do subleito Propriedades de engenharia dos materiais de base e subbase Os materiais utilizados para subbase e base em pavimentos rodoviários e de aeroportos devem satisfazer determinadas exigências de granulometria e plasticidade Eles podem ser material granular não tratado ou material estabilizado Tabela 111 Grupos de solo e suas características e usos Tabela 112 Grupos de solo e suas características e usos continuação Projeto estrutural das vias de transporte Capítulo 7 Capítulo 7 377 Materiais de base e subbase para pavimentos rodoviários O guia da AASHO para projeto de pavimento rodoviário fornece distribuições granulométricas recomendá veis para os tipos aceitáveis de materiais de subbase apresentados na abela 712 A AASHO sugere usar os primeiros cinco tipos de A a E sendo que os quatro superiores podem sêlos em camadas enquanto o tipo F pode ser usado abaixo dos quatro superiores em camadas A AASHO também sugere que nos casos em que o pavimento esteja sujeito à ação do gelo o percentual de materiais finos em A B e F deve ser reduzido ao mínimo A espessura da subbase normalmente não é inferior a 150 mm e deve ser estendida 300 a 900 mm para fora da borda da estrutura do pavimento O material de subbase é definido em termos de seu módulo de elasticidade ESB O tipo de material utilizado é um fator importante na determinação do módulo de reação efetiva do subleito Devese observar que os pavimentos rígidos rodoviários podem ter ou não uma camada de base entre o subleito e a superfície de concreto Quando uma camada de base é utilizada ela é usualmente referenciada como subbase Tabela 712 Tabela 712Distribuição granulométrica recomendada para os diversos tipos de materiais de subbase para pavimentos rígidos rodoviários Tipos de subbase Tipos de subbase Designação Designação da peneira da peneira TTiippo o AA TTiippo o BB Tipo C Tipo C Tra Tratado tado com cimento com cimento Tipo D Tratado Tipo D Tratado com cal com cal Tipo E Tratado com Tipo E Tratado com material betuminoso material betuminoso Tipo F Granular Tipo F Granular Análise da porcentagem que passa 2 pol 100 100 1 pol 7595 100 100 100 100 38 pol 3065 4075 5085 60100 No 4 2555 3060 3565 5085 55100 70100 N o 10 1540 2045 2550 4070 40100 55100 No 40 820 1530 1530 2545 2050 3070 No 2 00 28 520 515 520 620 825 O material subtraído da peneira no 200 deve ser mantido a um mínimo prático Resistência à compressão 400750 100 libraspol2 em 28 dias Estabilidade Estabilidade Hveem Mín 20 Ensaio HubbardField Mín 1000 Estabilidade Marshall Mín 500 Fluência Marshall Máx 20 Constantes do solo Limite de liquidez Máx 25 Máx 25 Máx 25 Índice de plasticidadea NP Máx 6 Máx 10 b Máx 6b Máx 6 aComo realizadas em amostras preparadas de acordo com a designação T87 da AASHTO bEstes valores aplicamse aos agregados minerais antes da mistura com o agente de estabilização Observação 1 254 mm Fonte Adaptado com permissão de Standard specifications for transportation materials and methods of sampling and testing 20 ed American Associa tion of State Highway and Transportation Officials Washington DC 2000 Materiais de base e subbase para pavimentos de pista de pouso e decolagem de aeroportos A Federal Aviation Administration recomenda que uma camada de subbase deve ser incluída como parte da estrutura de todos os pavimentos flexíveis de aeroportos a menos que o valor de CBR do subleito seja 20 ou su Engenharia de infraestrutura de transportes 378 perior Os requisitos de granulometria para materiais de subbase adequados a pavimentos flexíveis rodoviários são fornecidos na abela 713 A Federal Aviation Administration também estipula que o limite de liquidez e o índice de plasticidade da parte do material que passa na peneira de 0450 mm não devem ser superiores a 25 e 6 respectivamente Além disso em locais onde a penetração de gelo possa ser um problema a quantidade máxima de material menor que 002 mm de diâmetro deve ser inferior a 3 Tabela 713 Tabela 713 Especificações para materiais de subbase para pavimento flexível de pista de pouso e decolagem de aeroporto Designação da peneira aberturas quadradas Designação da peneira aberturas quadradas conforme ASTM C 136 conforme ASTM C 136 Porcenta Porcentagem em peso que gem em peso que passa nas peneiras passa nas peneiras 3 polegadas 750 mm 100 1No 0 20 mm 20100 4No 0 0450 mm 560 No 2 00 0075 mm 015 Fonte Federal Aviation Administration US Department of Transportation Airport pavement design and evaluation Advisory Circular AC 1505370 10B Washington DC abril de 2004 Os materiais da camada de base para pavimentos flexíveis de pista de pouso e decolagem de aeroportos são geralmente compostos por agregados duráveis selecionados agregados britados rocha calcária solo tratado com cimento ou mistura betuminosa usinada Um valor mínimo de CBR de 80 é assumido para esses materiais A abela 714 apresenta as especificações para os agregados britados que poderiam ser utilizados como camada de base O material utilizado deve ser bem graduado de grosso para fino e não deve variar do limite superior de uma peneira para o inferior da próxima peneira ou viceversa Tabela 714 Tabela 714 Especificação para materiais de base para pavimentos flexíveis de pista de pouso e decolagem de aeroportos a Requisitos para granulometria do agregado DDeessiiggnnaaççãão o dda a ppeenneeiirra a mmmm PPoorrcceennttaaggeem m qquue e ppaassssa a nnaas s ppeenneeiirraass Máximo de 51 mm Máximo de 38 mm Máximo de 25 mm 50 100 37 70100 100 25 5585 70100 100 19 5080 5585 70100 475 3060 3060 3565 045 1030 1030 1025 0075 515 515 515 b Requisitos para granulometria do agregadoa Tama Tamanho da nho da peneira mm peneira mm Variação de projeto Variação de projeto Porcenta Porcentagem em gem em peso peso Tole Tolerâncias de misturas râncias de misturas de trabalho de trabalho 50 100 0 37 95100 5 25 7085 8 19 5585 8 475 3060 8 060 1230 5 0075 05 3 Observação a Quando as condições ambientais temperatura e disponibilidade de umidade livre indicarem dano potencial em decorrência da ação do gelo o percentual máximo de materiais por peso de partículas menores do que 002 mm deve ser de 3 Também pode ser necessário ter uma menor porcentagem de material que passa na peneira n o 200 para ajudar a controlar a porcentagem de partículas menores do que 002 mm Fonte Federal Aviation Administration US Department of Transportation Airport pavement design and evaluation Advisory Circular AC 150537010B Washington DC abril de 2004 Projeto estrutural das vias de transporte Capítulo 7 Capítulo 7 379 Os materiais geralmente aceitos como adequados à utilização em camadas de subbase e de base de pavimen tos rígidos de aeroportos são semelhantes aos utilizados nos pavimentos flexíveis de aeroportos Os requisitos de granulometria apresentados nas abelas 713 e 714 são portanto aplicáveis Outros materiais que podem ser utilizados incluem agregados britados rocha calcária solo tratado com cimento e concreto betuminoso usinado Uma profundidade mínima de 100 mm de subbase é recomendada para pavimentos rígidos de aeroportos Uma camada de subbase pode no entanto não ser necessária se o subleito for classificado como GW GP GM GC e SW com boa drenagem e não for suscetível à ação do gelo Materiais de lastro para vias férreas É recomendado pela AREMA que todo material utilizado como lastro para uma via férrea não tenha mais de 1 que passe pela peneira de 0075 mm A granulometria recomendada para esses materiais é mostrada na abela 715 A AREMA também recomenda que para fornecer suporte adequado aos dormentes de uma via principal a profundidade do lastro deve ser de pelo menos 305 mm e a do sublastro de pelo menos 150 mm Um sublastro compactado de profundidade 305 mm é comumente utilizado para a construção de bitola padrão no serviço de vias principais Devese ressaltar que profundidades maiores do que o mínimo especificado po dem ser necessárias dependendo da capacidade de suporte do subleito Propriedades de engenharia dos materiais de revestimento Os materiais utilizados na construção das camadas de revestimento de rodovias e de aeroportos e a superestrutu ra da via férrea também devem satisfazer determinadas propriedades de engenharia Por exemplo a camada de revestimento dos pavimentos rodoviários deve ser capaz de suportar a alta pressão dos pneus resistindo às forças abrasivas em decorrência do tráfego oferecendo resistência à derrapagem e impedindo a água da superfície de penetração nas camadas subjacentes Uma descrição dos materiais de superfície comumente utilizados para pa vimentos flexíveis e rígidos e seus requisitos em termos de propriedades de engenharia são apresentados a seguir Tabela 715 Tabela 715Granulometrias recomendadas do lastro NNoo do tamanho do tamanho Ver obs 1 Ver obs 1 Tama Tamanho da nho da abertura abertura quadrada nominal quadrada nominal Porcenta Porcentagem que gem que passa passa 33 22½½ 22 11½½ 11 ¾¾ ½½ 33 8 8 NNoo 4 4 NNoo 8 8 24 2½ ¾ 100 90100 2560 010 05 25 2½ 3 8 100 80100 6085 5070 2550 520 010 03 3 2 1 100 95100 3570 015 05 4A 2 ¾ 100 90100 6090 1035 010 03 4 1½ ¾ 100 901002 055 015 05 5 1 3 8 100 90100 4075 1535 015 05 57 1 N o 4 100 95100 2560 010 05 Observação 1 Os números de granulometria 24 25 3 4A e 4 são materiais de lastro para linha principal Os números de granulometria 5 e 57 são materiais de lastro para pátios Observação 2 1 254 mm Fonte American Railway Engineering and MaintenanceofWay Association Manual for highway engineering 2005 Materiais de revestimento para pavimentos fexíveis rodoviários e pistas de pouso e decolagem de aeroporto O material utilizado como camada de revestimento de pavimentos flexíveis é o concreto asfáltico Este é uma combinação de cimento asfáltico agregado graúdo agregado miúdo misturados uniformemente e outros ma teriais dependendo do tipo de concreto asfáltico Os cimentos asfálticos são obtidos da destilação fracionada dos depósitos naturais de materiais asfálticos Este é um processo por meio do qual os diversos materiais voláteis no petróleo cru são removidos a temperaturas Engenharia de infraestrutura de transportes 380 sucessivamente mais elevadas até que o asfalto do petróleo seja obtido como resíduo Eles são hidrocarbonetos semissólidos com determinadas características físicoquímicas que os tornam bons agentes cimentantes São também muito viscosos e quando utilizados como ligação dos agregados na construção de pavimentos é necessário aquecer os agregados e o cimento asfáltico antes de misturálos Vários tipos de cimento asfál tico podem ser produzidos dependendo do tratamento adotado O asfalto residual obtido diretamente do processo de destilação é o cimento asfáltico Quando o resíduo é misturado recortado com um destilado pesado como o óleo diesel é conhecido como asfalto diluído tipo cura lenta Quando é recortado com óleo combustível leve ou querosene é conhecido como asfalto diluído tipo cura média e quando recortado com um destilado de petróleo que evaporará facilmente facilitando assim uma mudança rápida do estado líquido para o cimento asfáltico srcinal é conhecido como asfalto diluído tipo cura rápida O grau específico do cimento asfáltico é designado pela sua penetração e viscosidade que dão uma indicação da consistência do material a uma determinada temperatura A penetração é a distância de 01 mm em que uma agulhapadrão penetrará uma determinada amostra sob condições específicas de carga tempo e temperatura A viscosidade pode ser determinada por meio da realização de ensaio de viscosidade de Saybolt Furol ou teste de visco sidade cinemática Esta viscosidade é dada como o tempo em que exatamente 60 mL de material asfáltico leva em segundos para fluir através do orifício do viscosímetro de Saybolt Furol a uma temperatura espe cífica As temperaturas em que os materiais asfálticos para a construção de rodovias são testados são 25 C 50 C e 60 C A viscosidade cinemática é definida como a viscosidade absoluta dividida pela densidade dada em unidades de centistokes É obtida como o produto do tempo em segundos que o material leva para fluir entre duas marcas de sincronização em um tubo de viscosímetro cinemático e um fator de calibração para o viscosímetro utilizado Este fator é fornecido pelo fabricante do viscosímetro Os óleos de calibração padrão com características de viscosidade conhecidas são utilizados para calibrar Cada material asfáltico é designado em termos do tratamento utilizado na sua produção e viscosidade Por exemplo um RC70 é um asfalto diluído tipo cura rápida com viscosidade cinemática mínima de 70 centistokes a 60 C É importante que a temperatura na qual a consistência é determinada seja especificada uma vez que ela afeta significativa mente a consistência do material asfáltico Devese observar também que as especificações fornecidas para os materiais asfálticos geralmente indicam valores mínimos e máximos para a viscosidade Por exemplo enquanto o valor mínimo para RC70 é de 70 centistokes a 60 C o máximo aceitável é de 140 centistokes Embora a viscosidade seja um parâmetro importante vários outros também estão incluídos na especificação de materiais asfálticos adequados à construção de rodovias Por exemplo a abela 716 mostra os diversos parâmetros utilizados para a especificação de asfaltos diluídos tipo cura rápida Outro tipo de material asfáltico utilizado na construção de rodovias é a emulsão asfáltica produzida pela quebra do cimento asfáltico geralmente com intervalo de penetração de 100 a 250 em minúsculas partículas e pela dispersão delas em água com um emulsificante Elas permanecem em suspensão na fase líquida enquanto a água não evapora ou o emulsificante não quebra Essas minúsculas partículas possuem um tipo de carga elé trica e portanto não se misturam As emulsões asfálticas são classificadas como aniônicas catiônicas ou não iônicas As partículas dos tipos aniônicas e catiônicas são cercadas por cargas elétricas enquanto as do tipo não iônica são neutras Quando a carga elétrica ao redor é negativa a emulsão é aniônica e quando é positiva é catiônica As emulsões aniônicas e catiônicas são geralmente utilizadas na construção asfáltica principalmente como camadas de base e subbase As emulsões são ainda classificadas de forma semelhante àquelas do cimento asfáltico ruptura rápida RR ruptura média RM ou ruptura lenta RL dependendo da rapidez com que o material voltará ao estado do cimento asfáltico srcinal Essas classificações são utilizadas para designar o tipo específico de emulsão Por exemplo RR2C denota uma emulsão catiônica de ruptura rápida As especificações para o uso de asfaltos emulsionados são fornecidas na especificação M140 da AASHO conforme descritas nas Standard Specifications for Transportation Materials and Methods of Sampling and Testing Especificações pa drões para materiais de transporte e métodos de amostragem e ensaio Projeto estrutural das vias de transporte Capítulo 7 Capítulo 7 381 Os agregados utilizados em concreto asfáltico são geralmente brita areia e material de enchimento filler Os agregados graúdos retidos na peneira de 236 mm são materiais rochosos predominantes enquanto a areia é o material que principalmente passa na peneira de 236 mm O material de enchimento é predominantemente a poeira mineral que passa na peneira de 0075 mm As especificações foram desenvolvidas para os agregados combinados A abela 717 fornece os requisitos sugeridos de granulometria dos agregados com base na desig nação 3515 da ASM A mistura de cimento asfáltico agregados graúdos e materiais de enchimento para formar o concreto asfál tico deve ser capaz de resistir às cargas impostas pelo tráfego às derrapadas mesmo quando em condições de molhado e não ser facilmente afetada pelas forças do intemperismo O projeto da mistura utilizada na produção do concreto asfáltico determina o grau em que ela atinge essas características Existem basicamente três tipos diferentes de concreto asfáltico utilizados na construção de pavimentos rodoviários prémisturados a quente e aplicados a quente prémisturados a quente aplicados a frio e prémisturados a frio aplicados a frio Tabela 716 Tabela 716Especificação para cura rápida de asfaltos recortados RRCC7700 RRCC225500 RRCC880000 RRCC33000000 MMíínn MMááxx MMíínn MMááxx MMíínn MMááxx MMíínn MMááxx Viscosidade cinemática a 60 C 140 F Veja obs 1 centistokes 70 140 250 500 800 1600 3000 6000 Ponto de centelha método tag a céu aberto 27 27 27 graus C F 80 80 80 Porcentagem de água 02 02 02 02 Teste de destilação Destilado porcentagem por volume do total destilado a 360C 680 F a 190 C 374 F 10 a 225 C 437 F 50 35 15 a 260 C 500 F 70 60 45 25 a 315 C 600 F 85 80 75 70 Resíduo da destilação a 360 C 680 F da porcentagem do volume da amostra pela diferença 55 65 75 80 Testes no resíduo da destilação Viscosidade absoluta a poises de 60 C 140 F Ver obs 3 600 2400 600 2400 600 2400 600 2400 Ductibilidade 5 cmmín a 25 C 77 F cm 100 100 100 100 Solubilidade em tricloroetileno porcentagem 990 990 990 990 Teste de mancha Ver obs 2 com Nafta padrão Negativo para todos os greides Solvente naftaxileno porcentagem xileno Negativo para todos os greides Solvente heptanoxileno porcentagem xileno Negativo para todos os greides Observação 1 Como uma alternativa as viscosidades de Saybolt Furol podem ser especificadas como segue Greide RC70 Viscosidade de Furol a 50 C 122 F 60 a 120 s Greide RC250 Viscosidade de Furol a 60 C 140 F 125 a 250 s Greide RC800 Viscosidade de Furol a 822 C 180 F 100 a 200 s Greide RC3000 Viscosidade de Furol a 822 C 180 F 300 a 600 s Observação 2 O uso do teste de mancha é opcional Quando especificado o engenheiro deverá indicar se o solvente de nafta padrão o de nafta xileno ou o de heptano xileno será utilizado para determinar o cumprimento do requisito e também no caso dos solventes xilenos o percentual de xileno que deve ser utilizado Observação 3 Em vez de viscosidade do resíduo a agência de especificação a seu critério pode determinar a penetração em 100 g 5s a 25 C 77 F de 80120 para greides RC70 RC250 RC800 e RC3000 No entanto em nenhum caso ambos serão exigidos Fonte Utilizado com permissão da Standard specifications for transportation materials and methods of sampling and testing 20 ed American Associa tion of State Highway and Transportation Officials Washington DC copyright 2000 Engenharia de infraestrutura de transportes 382 Tabela 717 Tabela 717Requisitos sugeridos de granulometria de agregados para concreto asfáltico Misturas densas Misturas densas Designação da mistura e tamanho nominal Designação da mistura e tamanho nominal dos agregados dos agregados Tamanho da Tamanho da peneira peneira 2 pol 2 pol 50 mm 50 mm 1 ½ pol 1 ½ pol 375 375 mm mm 1 pol 1 pol 250 250 mm mm 34 pol 34 pol 190 mm 190 mm ½ pol ½ pol 125 mm 125 mm 38 pol 38 pol 95 mm 95 mm NNoo 4 4 475 mm 475 mm Areiaasfalto Areiaasfalto NNoo 8 8 236 mm 236 mm NNoo 16 16 118 mm 118 mm Lençol Lençol asfáltico asfáltico Granulometria do total agregado Graúdo mais Granulometria do total agregado Graúdo mais fino mais material de enchimento se necessário fino mais material de enchimento se necessário Quantidades mais finas do que Quantidades mais finas do que cada peneira de laboratório abertura quadrada peso cada peneira de laboratório abertura quadrada peso 2 ½ pol 63 mm 100 2 pol 50 mm 90 a 100 100 1 ½ pol 375 mm 90 a 100 100 1 pol 250 mm 60 a 80 90 a 100 ¾ pol 190 mm 56 a 80 90 a 100 100 ½ pol 125 mm 35 a 65 56 a 80 90 a 100 100 3 8 p ol 95 mm 56 a 80 90 a 100 100 No 4 475 mm 17 a 47 23 a 53 29 a 59 35 a 65 44 a 74 55 a 85 80 a 100 100 No 8 236 mmA 10 a 36 15 a 41 19 a 45 23 a 49 28 a 58 32 a 67 65 a 100 95 a 100 No 1 6 118 mm 40 a 80 85 a 100 No 3 0 600 µm 25 a 65 70 a 95 No 5 0 300 µm 3 a 15 4 a 16 5 a 17 5 a 19 5 a 21 7 a 23 7 a 40 45 a 75 No 1 00 150 µm 3 a 20 20 a 40 No 200 75 µmB 0 a 5 0 a 6 1 a 7 2 a 8 2 a 10 2 a 10 2 a 10 9 a 20 1 pol 250 mm 40 a 70 90 a 100 100 ¾ pol 190 mm 40 a 70 90 a 100 100 ½ pol 125 mm 18 a 48 40 a 70 85 a 100 100 3 8 p ol 95 mm 18 a 48 40 a 70 60 a 90 85 a 100 No 4 475 mm 5 a 25 6 a 29 10 a 34 15 a 39 20 a 50 40 a 70 100 No 8 236 mmA 0 a 12 0 a 14 1 a 17 2 a 18 5 a 25 10 a 35 75 a 100 No 1 6 118 mm 3 a 19 5 a 25 50 a 75 No 3 0 600 m 0 a 8 0 a 8 0 a 10 0 a 10 28 a 53 No 5 0 300 m 0 a 10 0 a 12 8 a 30 No 1 00 150 m 0 a 12 No 200 75 mB 0 5a Betume em peso da mistura total Betume em peso da mistura totalCC 2 a 7 3 a 8 3 a 9 4 a 10 4 a 11 5 a 12 6 a 12 7 a 12 8 a12 Tam Tamanhos sugeridos dos anhos sugeridos dos agregados graúdos agregados graúdos 3 e 57 4 e 67 5 e 7 67 ou 68 7 ou 78 8 ou ou ou 4 e 68 57 6 e 8 A Ao considerar as características de granulometria total de uma mistura betuminosa de pavimento a quantidade que passa na peneira n o 8 236 mm é um ponto de controle de campo significativo e prático entre os agregados miúdos e graúdos As gradações que se aproximam da quantidade máxima permitida para passar na peneira n o 8 resultarão em superfícies de pavimento com textura relativamente fina enquanto as gradações graúdas que se aproximam da quantidade mínima que passa na peneira n o 8 resultarão em superfícies com textura relativamente grossa B O material que passa na peneira n o 200 75 µm pode ser constituído por partículas finas dos agregados ou por enchimento mineral ou ambos mas deve estar livre de matéria orgânica e de partículas de argila A mistura de agregados e de enchimento quando testada em conformidade com o Méto do de Ensaio D 4318 deve ter um índice de plasticidade inferior ou igual a 4 exceto que esta exigência de plasticidade não deve se aplicar quando o material de enchimento for de cal hidratado ou cimento hidráulico C A quantidade de betume é dada em termos de porcentagem em peso da mistura total A grande diferença na gravidade específica dos diversos agre gados bem como uma diferença considerável de absorção resulta em uma gama relativamente ampla na quantidade limite de betume especificado A quantidade de betume exigida para uma determinada mistura deve ser determinada por testes laboratoriais apropriados ou com base na experiência passada com misturas semelhantes ou por uma combinação de ambos Fonte American Society for Testing and MaterialsAnnual book of ASTM standards Section 4 Construction Vol 0403 Road and paving materials Pa vement management technologies Philadelphia PA 1996 Projeto estrutural das vias de transporte Capítulo 7 Capítulo 7 383 O concreto asfáltico do tipo prémisturado a quente aplicado a quente é uma mistura produzida de forma adequada de cimento asfáltico agregado graúdo agregado miúdo e material de enchimento filler a tempe raturas que variam de 80 C a 163 C dependendo do tipo de cimento asfáltico utilizado Os tipos adequados de materiais asfálticos incluem AC20 AC10 e AR8000 Este tipo de concreto também pode ser classificado como graduação aberta graduação graúda graduação densa ou graduação descontínua dependendo do ta manho máximo de agregados utilizados e do uso da mistura Por exemplo quando ela for para revestimento do tipo alto o tamanho máximo do agregado está entre 127 mm e 19 mm para graduação aberta entre 127 mm e 19 mm para graduação graúda entre 127 mm e 254 mm para graduação densa É importante que o concreto asfáltico fique uma mistura perfeita dos diversos componentes que atenderão aos requisitos espe cificados de estabilidade e durabilidade Os dois procedimentos de mistura para atingir esse objetivo são o método Marshall descrito em detalhes na norma D1559 da ASM e o Superior per forming asphalt pavement Superpave Pavimento asfáltico de desempenho superior que foi desenvolvido como parte de Strategic Highway Research Program SHRP Programa de pesquisa estratégico de rodovias descrito em Superpave Mix Design SP2 O concreto asfáltico do tipo prémisturado a quente aplicado a frio é fabricado a quente e em seguida en viado e imediatamente aplicado ou armazenado para uso em uma data futura Os cimentos asfálticos com alta penetração e limites inferiores de grau de penetração de 200 a 300 foram considerados adequados a este tipo de concreto asfáltico O concreto asfáltico do tipo prémisturado a frio aplicado a frio é geralmente fabricado com asfalto emul sionado ou um asfalto recortado de baixa viscosidade como a camada de ligação Ele também pode ser aplicado imediatamente após a produção ou armazenado para uso futuro O tipo e o grau do material asfáltico utilizado dependem se o material deve ser armazenado por um longo tempo do uso do material e da granulometria dos agregados O material mais comumente utilizado em pavimentos flexíveis é uma mistura de cimento asfáltico com agrega dos de granulometria densa de tamanho máximo de 1 usinada a quente Os detalhes dos diferentes métodos do projeto da mistura desse material são fornecidos emTraffic and highway engineering de Garber e Hoel A Federal Aviation Administration recomenda o uso de um concreto asfáltico prémisturado a quente de graduação densa para uso como material de revestimento para os pavimentos flexíveis de pistas de pouso e decolagem de aeroportos As especificações detalhadas de composição do concreto asfáltico são fornecidas na Parte V do Advisory Circular 150537010A da FAA Materiais de superfície para pavimentos rígidos rodoviários e pistas de pouso e decolagem de aeroportos O concreto de cimento Portland é comumente utilizado como o material de revestimento para pavimentos rí gidos rodoviários ratase de uma mistura de cimento Portland agregados graúdos agregados miúdos e água Dependendo do tipo de pavimento a ser construído às vezes devese utilizar armaduras de aço O cimento Portland é fabricado com uma mistura cuidadosamente preparada de calcário marga e argila ou xis to que é triturada e reduzida a pó e em seguida queimada em alta temperatura aproximadamente 1540 C para formar um clínquer Depois de esfriada e uma pequena quantidade de gesso adicionada a mistura é triturada até que mais de 90 do material passe na peneira de 0075 mm A AASHO especificou cinco tipos principais de cimento Portland Tipo I apropriado para a construção em concreto em geral em que nenhuma propriedade especial é necessária Tipo II apropriado para uso na construção em geral em que o concreto fcará exposto à ação moderada de sulfato ou calor moderado de hidratação seja necessário Engenharia de infraestrutura de transportes 384 Tipo III apropriado para a construção em concreto que exige uma grande resistência em um tempo relativamente curto É às vezes denominado concreto de alta resistência inicial Tipos IA IIA e IIIA semelhantes aos tipos I II e III respectivamente mas contêm uma pequena quanti dade 48 da mistura total de ar aprisionado Além das propriedades listadas para os tipos I II e III estes também são mais resilientes ao cloreto de cálcio e sais de degelo e portanto são mais duráveis Tipo IV apropriado para projetos em que o baixo calor de hidratação é necessário Tipo V apropriado para projetos de construção em concreto em que o concreto fcará exposto à ação intensa de sulfato As proporções recomendadas dos diversos componentes químicos para os diversos tipos são apresentadas na abela 718 Os materiais inertes que não reagem com o cimento são utilizados como agregados graúdos no cimento Portland geralmente consistem em um ou uma combinação de dois ou três dos seguintes elementos pedra britada pedra ou escória de altoforno O agregado miúdo no cimento Portland é principalmente a areia As abelas 719 e 720 mostram a gra nulometria recomendada pela AASHO para esses agregados miúdos e graúdos Além dos requisitos de gra nulometria a AASHO também recomenda padrões mínimos de solidez e limpeza A exigência de solidez é normalmente dada em termos de perda máxima permitida de material após cinco ciclos alternados de molha gem e secagem no ensaio de solidez Uma perda de peso de no máximo 10 é normalmente especificada A quantidade máxima dos diversos tipos de materiais deletérios contidos no agregado miúdo é frequentemente utilizada para especificar as exigências de limpeza Por exemplo a quantidade máxima de silte material que passa na peneira de 0075 mm não deve ser superior a 5 do total dos agregados miúdos A exigência principal geralmente especificada para água é que esta deve ser apropriada para beber isto é a quantidade de matéria orgânica óleo ácido e alcalino não deve ser superior à quantidade permitida para a água potável Para controlar a fissuração do pavimento de concreto armaduras de aço podem ser utilizadas na forma de uma esteira de barras ou malha de aço colocadas aproximadamente a 75 mm abaixo da superfície da placa Quando utilizadas para este fim o aço é denominado aço de temperatura A armadura de aço também é utilizada nos pavi mentos de concreto como barras de transferência ou de ligação São utilizadas principalmente como mecanismos de transferência de carga por meio das juntas para fornecer resistência à flexão à cortante e à compressão e têm diâmetros que variam entre 254 mm e 381 mm que são muito maiores do que os das esteiras de barras e malhas de aço Os comprimentos das barras de transferência variam de 600 mm a 900 mm e são geralmente colocadas a espaços regulares de 600 mm ao longo de toda a largura da placa As barras de ligação são utilizadas principalmen te para ligar duas seções do pavimento e são portanto barras deformadas ou em formas de gancho para facilitar a ligação das duas seções do pavimento de concreto Em geral são muito menores do que as barras de transferência e espaçadas em intervalos maiores tipicamente de 19 mm de diâmetro e espaçadas a 900 mm A AASHO designa as características de resistência do concreto em termos da sua resistência à flexão mó dulo de rupturak em 28 dias e do seu módulo de elasticidade O módulo de ruptura em 28 dias é obtido rea lizandose um ensaio de carregamento de três pontos conforme especificado na designação 97 da AASHO O material comumente utilizado para a construção de superfícies de pavimentos rígidos de aeroportos é o concreto de cimento Portland que proporciona uma superfície antiderrapante e impede a infiltração das águas superficiais proporcionando o suporte estrutural necessário As especificações desse concreto são semelhan tes às dos utilizados em pavimentos rígidos rodoviários A característica de resistência utilizada no projeto é a resistência à flexão determinada pelo método de teste C78 de ASM A Federal Aviation Administration recomenda que a resistência à flexão utilizada no projeto deve ser baseada na idade exigida e na resistência do concreto no momento em que o pavimento será aberto ao tráfego As armaduras para controle da fissuração as barras de transferência ou as de ligação também são utilizadas em pavimentos rígidos de aeroportos Projeto estrutural das vias de transporte Capítulo 7 Capítulo 7 385 Tabela 718 Tabela 718 Proporções de constituintes químicos e características de resistência para os diversos tipos de cimento Portland Tipo de cimento Tipo de cimentoAA I I e e IIAA III I e e IIIIAA IIIII I e e IIIIIIAA IIVV VV Dióxido de silício SiO2 mín percentual 200 BC Óxido de alumínio Al2O3 máx percentual 60 BC Óxido férrico Fe2O3 máx percentual 60 BC 65 Óxido de magnésio MgO máx percentual 60 60 BC 60 60B 60 Trióxido de enxofre SO3D máx percentual Quando C 3AE é 8 ou menos 30 30 35 23 23 Quando C 3AE é mais do que 8 35 F 45 F F Perda na ignição máx percentual 30 30 30 25 30 Resíduo insolúvel máx percentual 075 075 075 075 075 Silicato tricálcico C3SE m áx percentual 55 35B Silicato dicálcico C2SE m ín percentual 40B Aluminato tricálcico C3AE m áx percentual 8 15 7B 5C Aluminoferrite tetracálcico mais duas vezes o aluminato tricálcicoE C4AF 2 C3A ou solução sólida C4AF C2F conforme o caso máx percentual 25C Observação A Consulte a fonte B Não se aplica quando o limite do calor de hidratação é especificado consulte a fonte C Não se aplica quando o limite de resistência ao sulfato é especificado consulte a fonte D Há casos em que o SO3 ótimo utilizando ASTM C 563 de um cimento específico está próximo ou acima do limite nesta especificação Nesses casos em que as propriedades de um cimento podem ser melhoradas excedendo os limites de SO 3 declarados nesta tabela é permitido exceder esses valores citados desde que tenha sido demonstrado pela ASTM C 1038 que o cimento com o aumento de SO 3 não desenvolverá expansão em água superior a 0020 em 14 dias Quando o fabricante fornece o cimento segundo essa prescrição deve disponibilizar as informações de suporte para o comprador mediante solicitação E A expressão das limitações químicas por meio de compostos assumidos como calculados não significa necessariamente que os óxidos estão real ou totalmente presentes como esses compostos Ao expressar compostos C CaO S SiO 2 A Al2O3 F Fe2O3 Por exemplo C 3A 3CaO Al2O3E Dióxido de titânio e pentóxido de fósforo TIO 2 e P2O5 não devem ser incluídos com o teor de Al 2O3 Quando a razão entre as porcentagens de óxido de alumínio e de óxido de ferro é de 064 ou mais os percentuais de silicato tricálcico silicato dicálcico aluminato tricálcico e ferrito aluminato tetracálcico serão calculados com base na análise química da seguinte forma Silicato tricálcico 4071 percentual CaO 7600 percentual SiO 2 6718 percentual Al2O3 1430 percentual Fe2O3 2852 percentual SO 3 Silicato dicálcico 2867 percentual SiO 2 07544 percentual C3S Aluminato tricálcico 2650 percentual Al 2O3 1692 percentual Fe 2O3 Ferrito aluminato tetracálcico 3043 percentual Fe 2O3 Quando a razão entre os óxidos de alumínio e de ferro for inferior a 064 uma solução sólida de ferrito aluminato de cálcio expressa como ssC4AF C2F será formada O teor dessa solução sólida e de silicato tricálcico deve ser calculado por meio das seguintes fórmulas E ssC4AF C2F 2100 percentual Al2O3 1702 percentual Fe 2O3 Silicato tricálcico 4071 percentual CaO 7600 percentual SiO 2 4479 percentual Al2O3 2859 percentual Fe 2O3 2852 percentual SO3 Nenhum aluminato tricálcico estará presente nos cimentos desta composição O silicato dicálcico deve ser calculado conforme mostrado anteriormente F Não aplicável Fonte Adaptado com permissão de Standard specifications for transportation materials and methods of sampling and testing 20a ed American Associa tion of State Highway and Transportation Officials Washington DC 2000 Tabela 719 Tabela 719Distribuição de tamanho de partículas recomendada pela AASHTO para agregados miúdos utilizados no concreto de cimento Portland PPeenneeiirra a M M 9922 PPoorrcceennttaaggeem m eem m ppeesso o qquue e ppaassssaa 38 pol 95 mm 100 N o 4 475 mm 95 a 100 No 8 236 mm 80 a 100 No 1 6 118 mm 50 a 85 No 30 600 μm a 25 60 No 50 300 μm a 10 30 No 100 μm 2 a 10 Fonte Adaptado com permissão de Standard specifications for transportation materials and methods of sampling and testing 20a ed American Associa tion of State Highway and Transportation Officials Washington DC 2000 Engenharia de infraestrutura de transportes 386 Tabela 720 Tabela 720Requisitos de granulometria para agregados graúdos de cimento concreto Portland Designação de peneira Designação de peneira Porcenta Porcentagem em peso gem em peso que passa que passa Designação de agregado Designação de agregado 2 pol para n 2 pol para noo 4 4 335577 1 1 ½ ½ ppool l ppaarra a nn oo 4 4 446677 1 1 ppool l ppaarra a nn oo 4 57 4 57 pol ½ 2 63 mm 100 2 pol 50 mm 95100 100 1 ½ pol 375 mm 95100 100 1 pol 250 mm 3570 95100 ¾ pol 190 mm 3570 ½ pol 125 mm 1030 2560 p 3 8 ol 95 mm 1030 4 No 475 mm 05 05 010 No 8 236 mm 05 Fonte Adaptado de ASTM Standards Concrete and Aggregates Vol 0402 American Society for Testing and Materials Philadelphia PA Outubro de 2000 Materiais da superestrutura das vias férreas A superestrutura da via férrea consiste em uma montagem de trilhos e dormentes e pode ser considerada como o equivalente à camada de revestimento de uma rodovia ou de uma pista de pouso e decolagem de aeroporto pois transmite a carga dos veículos ferroviários para o lastro Os dormentes são geralmente construídos em madeira concreto ou aço Os de madeira têm geralmente 245 m 26 m ou 275 m de comprimento e podem ser feitos de uma variedade de tipos de madeira incluindo aroei ra ipê angico pinho e eucalipto As áreas da seção transversal dos dormentes de madeira devem ser de 178 mm 228 mm para aqueles classificados na categoria 178 mm 7 e 152 mm 203 mm para os classificados na categoria 150 mm 6 Um decréscimo máximo de 1 é permitido na área de apoio no topo do trilho e na face inferior A Figura 77 mostra as dimensões dos dormentes de 178 mm e de 150 mm É essencial que esses dormen tes não tenham defeitos que possam impactar negativamente na sua resistência ou durabilidade Esses defeitos incluem apodrecimento grandes rachaduras grandes folgas textura oblíqua buracos grandes ou numerosos e nodos O apodrecimento é definido como a desintegração da substância de madeira em decorrência da ação de Figura 77 Figura 77 Dimensões de dormentes de 7 e 6 Fonte American Railway Engineering and MaintenanceofWay AssociationManual for highway engineering Landover MD 2005 Observação 1 254 mm Categorias de tamanho para dormentes de Categorias de tamanho para dormentes de 7 e 6 7 e 6 1 de decréscimo permitido 1 de decréscimo permitido 20 de 7 20 de 7 8 quadrado permitido 8 quadrado permitido Dormentes de granulação de 7 Face Face Lateral Lateral Face superior Face Lateral Lateral Face Face Lateral Lateral Face Face Lateral Lateral Face superior Face Lateral Lateral Dormentes de granulação de 6 9 8 8 8 7 Projeto estrutural das vias de transporte Capítulo 7 Capítulo 7 387 Tabela 721 Tabela 721 Composição química do aço para trilhos das vias férreas EElleemmeennttoo AAnnáálliisse e qquuíímmiiccaa ppeerrcceennttuuaal l ddo o ppeessoo AAnnáálliisse e ddo o pprroodduuttoo ttoolleerrâânncciia a ddo o ppeessoo em porcentagem além dos limites da em porcentagem além dos limites da análise análise química especificada química especificada MMíínniimmoo MMááxxiimmoo AAbbaaiixxo o ddoo mínimo mínimo Acima do máximo Acima do máximo Carbono 074 084 004 004 Manganês 080 Obs 1 110 Obs 1 006 006 Fósforo 0035 0008 Enxofre 0037 0008 Silício 010 060 002 005 Níquel Obs 1 Crômio Obs 1 Molibdênio Obs 1 Vanádio Obs 1 Observação 1 Os limites de manganês e de elementos residuais podem ser variados pelo fabricante para atender aos requisitos de propriedades mecânicas a seguir MMaannggaannêêss NNííqquueell CCrrôômmiioo MMoolliibbddêênniioo VVaannááddiioo MMíínniimmoo MMááxxiimmoo MMááxxiimmoo MMááxxiimmoo MMááxxiimmoo MMááxxiimmoo 060 079 025 050 010 003 111 125 025 025 010 005 Fonte American Railway Engineering and MaintenanceofWay AssociationManual for highway engineering 2005 fungos xilófagos Os grandes buracos são aqueles que têm 127 mm ou mais de diâmetro e 762 mm de profun didade ou mais de um quarto da largura da superfície em que aparecem e 762 mm de profundidade externa Quando os efeitos prejudiciais de uma série de buracos for semelhante ao de um grande buraco são conside rados numerosos Quando o diâmetro médio de um nodo for maior do que um terço da largura da superfície sobre a qual ele está localizado e dentro da área de apoio do trilho é considerado um nodo grande Uma série de nodos que têm o mesmo efeito prejudicial de um nodo grande é considerada numerosa Uma separação ao longo da textura que geralmente ocorre entre os anéis de crescimento anual é uma folga Uma separação que se estende de uma superfície para outra oposta ou adjacente é uma rachadura As rachaduras nos dormentes fora do período de temporada não devem ser maiores do que 635 mm de largura ou mais compridas do que 1016 mm enquanto aquelas nos dormentes no período de temporada não devem ser mais largas do que 635 mm nem mais compridas do que a largura da face sobre a qual ocorrem Os trilhos são construídos em aço cuja composição química é mostrada na abela 721 Outros requisitos para as propriedades de dureza e resistência à tração também são especificados como mostrado nas abelas 722 e 723 A Figura 78 mostra a seção transversal de um trilho sobre uma via férrea típica Os trilhos são geralmente construídos em comprimentos padronizados de 118 m eou 244 m embora outros comprimentos padronizados possam ser utilizados mediante acordo entre o comprador e o fabricante Tabela 722 Tabela 722Requisitos de dureza para os trilhos de aço das vias férreas TTiippo o dde e ttrriillhhoo DDuurreezza a BBrriinneellll HHBB MMíínniimmoo MMááxxiimmoo Trilho padrão Trilho de alta resistência liga e tratado termicamente 341 388 Obs 1 Observação 1 Pode ser excedido desde que uma microestrutura totalmente perlítica seja mantida Fonte American Railway Engineering and MaintenanceofWay AssociationManual for highway engineering 2005 Engenharia de infraestrutura de transportes 388 Tabela 723 Tabela 723Requisitos de propriedades de resistência à tração para os trilhos de aço das vias férreas DDeessccrriiççããoo PPaaddrrããoo AAlltta a rreessiissttêênncciiaa Limite de elasticidade ksi mínima 70 110 Resistência à tração ksi mínima 140 170 Alongamento em 2 percentual mínimo 9 10 Observação 1 ksi 69 Nmm2 1 254 mm Fonte American Railway Engineering and MaintenanceofWay AssociationManual for highway engineering 2005 Figura 78 Figura 78 Definição da área da seção transversal do trilho Fonte American Railway Engineering and MaintenanceofWay AssociationManual for highway engineering Landover MD 2005 Boleto Alma Patim Passo 3 Determinar o tamanho eou Passo 3 Determinar o tamanho eou a espessura mínimos a espessura mínimos para cada para cada componen componente estrutural te estrutural Esta etapa envolve a determinação do tamanho eou da espessura mínimos de cada componente estrutu ral de tal forma que a tensão eou deformação dentro de qualquer componente não ultrapasse o máximo permitido Isto depende da carga transmitida pelas rodas dos veículos que utilizam a via e da resistência do subleito Por exemplo a espessura da camada de revestimento base ou subbase de um pavimento flexível rodoviário depende da carga por eixo equivalente acumulada para o período de projeto e módulo de resiliên Projeto estrutural das vias de transporte Capítulo 7 Capítulo 7 389 cia do subleito Da mesma forma a espessura total dos lastros e sublastros de uma via férrea depende da carga das rodas do trem para a qual a via está sendo projetada e da pressão atuante admissível no subleito Os procedimentos de projeto apresentados são os métodos da AASHO para pavimentos flexíveis e rígidos rodoviários os da Federal Aviation Administration para pavimentos flexíveis e rígidos de aeroportos e o da AREMA para as vias férreas Método da AASHTO para projeto de pavimentos exíveis rodoviários Os pavimentos flexíveis rodoviários são divididos em três subgrupos em função de sua qualidade alta inter mediária e baixa Os pavimentos de qualidade alta não devem ser suscetíveis a condições climáticas e ser ca pazes de suportar adequadamente o volume de tráfego previsto sem desgaste visível em decorrência de fadiga Os de qualidade intermediária podem variar de pavimentos de alto até aqueles de rodovias com tratamento superficial Os de baixa qualidade geralmente possuem revestimentos que variam de materiais naturais soltos sem tratamento até terra superficial tratada Estes são utilizados principalmente em estradas de baixo custo O método aqui apresentado é para projeto de pavimentos de alta qualidade embora também possa ser utilizado para alguns pavimentos de qualidade intermediária Este método da AASHO é baseado nos resultados obtidos com base em testes de estrada da American Association of Highway Officials AASHO agora AASHO realizados em Ottawa Illinois em um esforço cooperativo realizado sob o patrocínio de 49 Estados distrito de Columbia Porto Rico e Escritório de Vias Públicas e por vários grupos industriais Os dados foram coletados pela aplicação de milhares de cargas de eixos individuais e de eixos tandem em pavimentos flexíveis e rígidos com diversas combinações de espessura de subbase base e revestimento sobre um subleito de material A6 As cargas variaram de 900 a 13600 kg e de 10890 a 21780 kg para eixos individuais e tandem respectivamente Os dados coletados incluíram o grau de fissuração e a quantidade de correções necessárias para manter a seção em serviço o efeito das aplicações de carga sobre perfis longitudinais e transversais a extensão dos trilhos e a deflexão superficial a curvatura do pavimento em velocidades veiculares diferentes pressões impostas na superfície do subleito e a distribuição de temperatura nas camadas do pavimento Uma análise aprofundada desses dados serviram de base para o método da AASHO para pavimentos flexíveis O primeiro guia provisório para projeto de estruturas de pavimentos foi publicado pela AASHO em 1961 As revisões foram feitas em 1972 1986 e 1993 Esta última edição inclui um procedimento para projeto de reca peamento No entanto devese observar que a AASHO claramente indicou em cada uma dessas edições que os procedimentos de projeto apresentados não abrangiam necessariamente todas as condições que poderiam existir em um local específico A ASHO portanto recomenda que ao utilizar o guia a experiência local deve ser usada para ampliar os procedimentos nele fornecidos O método discute inicialmente os fatos específicos utilizados no procedimento e em seguida apresenta as equações para determinar as espessuras das camadas do pavimento Fatores utilizados no método da AASHTO para projeto de pavimento fexível rodoviário Os fatores utilizados incluem a carga por eixo equivalente acumulada ESAL para o período de projeto o módulo de resiliência M r do subleito a qualidade dos materiais utilizados para construir as camadas de base e revestimento o impacto da variação das condições ambientais durante o ano características de drenagem e a confiabilidade da previsão de tráfego A ESAL de projeto é calculada como já discutido neste capítulo A AASHO forneceu tabelas para cargas por eixo equivalentes para os diferentes índices de serventia final P t veja a definição a seguir Os valores apresentados nas abelas 71a e 71b são para eixos simples e tandem respectivamente e para um índice de serventia final P t de 25 como é comumente utilizado no método de projeto de pavimento flexível da AASHO Engenharia de infraestrutura de transportes 390 Embora o guia utilize o módulo de resiliência para indicar a qualidade do subleito no procedimento do projeto ele permite a conversão do valor de CBR do solo em um valor M r equivalente utilizando o seguinte fator de conversão M r Nmm2 105 CBR para solos de granulometria fina com valores de CBR de 10 ou menos Por causa da resistência do subleito que varia de uma estação para outra durante o ano um M r efetivo para todo o ano é determinado utilizando o procedimento discutido mais à frente nesta seção sobre o efeito do meio ambiente O desempenho do pavimento é baseado na sua performance estrutural e funcional A performance estrutural reflete a condição física do pavimento em relação a craqueamento emaranhamento e assim por diante Esses fatores impactam negativamente na capacidade de o pavimento tranportar a ESAL acumulada utilizada no projeto A performance funcional reflete a capacidade da rodovia de proporcionar um percurso confortável Um conceito conhecido comoíndice de serventiaé utilizado para quantificar o desempenho do pavimento A imperfeição e a dificuldade quantificadas em termos da extensão do craqueamento e reparo do pavimento são utilizadas para determinar o índice de serventia presente PSI dado em função da extensão e do tipo de cra queamento e da variância da inclinação dos dois caminhos da roda que é uma medida das variações no perfil longitudinal As classificações individuais foram atribuídas por engenheiros experientes em diversos pavimen tos com condições variadas sendo a média destas utilizada para relacionar o PSI com os fatores considerados O menor PSI é 0 e o maior 5 O índice de serventia imediatamente após a construção de um novo pavimento é o inicial P i e o valor mí nimo aceitável é o índice final P t Os valores recomendados para o índice de serventia final para pavimentos flexíveis são 25 ou 30 para grandes rodovias e 20 para rodovias com uma classificação inferior Um valor de P t de 15 foi utilizado em casos em que as restrições econômicas limitam os gastos de capital para a construção Esse valor baixo deve no entanto ser utilizado somente em casos especiais em classes selecionadas de rodovias Os materiais utilizados na construção podem ser classificados em três grupos gerais os de construção da subbase os da base e os do revestimento A qualidade dos materiais de construção da subbase é dada em termos do coeficiente de equivalência estru tural a3 utilizado para converter a espessura real da subbase em um SN equivalente Por exemplo um valor de 011 é assumido para o material da camada de subbase de pedregulho de areia utilizado no teste de estrada da AASHO A Figura 79 disponibiliza os valores para diversos materiais de subbase granular Como podem existir diversas condições ambientais de tráfego e de construção a AASHO sugere que cada agência de proje to desenvolva coeficientes de camada apropriados que reflitam as condições que existem no local Os materiais de construção da camada de base devem satisfazer aos requisitos gerais para materiais da cama da de base informados no início deste capítulo A Figura 710 fornece o coeficiente de equivalência estrutural a2 para diversos materiais que podem ser utilizados para a construção da base O material comumente utilizado naconstrução da camada de revestimento é um concreto asfáltico pré misturado usinado a quente e de agregados de granulometria densa com um tamanho máximo de 254 mm O coeficiente de equivalência estrutural a1 para esse material depende do seu módulo de resiliência que pode ser obtido na Figura 711 O procedimento de projeto da AASHO para pavimentos flexíveis considera a temperatura e as chuvas como os dois principais fatores ambientais Os fatores que estão relacionados com o efeito da temperatura incluem as tensões induzidas pela ação térmica mudanças nas propriedades de deformação e o efeito do con gelamento e descongelamento do solo do subleito O efeito das chuvas leva em consideração a possibilidade de as águas superficiais penetrarem no material subjacente Quando isso ocorre as propriedades dos materiais subjacentes podem ser alteradas significativamente Embora existam várias formas de prevenir isso consulte Projeto estrutural das vias de transporte Capítulo 7 Capítulo 7 391 a Escala deduzidas de correlações de Illinois b Escala deduzidas de correlações obtidas do The Asphalt Institute Califórnia Novo México e Wyoming c Escala deduzida de correlações obtidas do Texas d Escala deduzida do projeto 128 da NCHRP 1972 Observação 1000 libraspol 2 69 Nmm2 020 014 012 010 008 006 C o e fi c i e n t e e s t r u t u r a l a 3 100 70 50 40 30 20 10 C B R a V a l o r d e R b 90 80 70 60 50 40 30 25 5 2 3 4 5 T r i a x i a l T e x a s c 20 15 14 13 12 11 10 M ó d u l o 1 0 0 0 l i b r a s p o l 2 d Figura 79 Figura 79Variação no coeficiente de equivalência estrutural de camada de subbase granular a 3 com vários parâmetros de resistência da subbase Fonte American Association of State Highway and Transportation OfficialsGuide for design of pavement structures Washington DC 1993 Utilizado com permissão Figura 710 Figura 710Variação no coeficiente de camada de base granular a 2 com vários parâmetros de resistência da subbase Fonte American Association of State Highway and Transportation OfficialsGuide for design of pavement structures Washington DC 1993 Utilizado com permissão a Escala obtida de uma média das correlações obtidas de Illinois b Escala obtida de uma média das correlações obtidas da Califórnia Novo México e Wyoming c Escala obtida de uma média das correlações obtidas do Texas d Escala determinada pelo projeto 128 da NCHRP 1972 Observação 1000 librapol 2 69 Nmm2 020 014 012 010 008 006 C o e fi c i e n t e e s t r u t u r a l a 2 100 70 60 50 40 30 20 C B R a V a l o r d e R b 85 80 70 60 20 25 35 40 T r i a x i a l T e x a s c 30 25 20 M15 ó d u l o 1 0 0 0 l i b r a s p o l 2 d 018 016 004 002 0 50 40 Engenharia de infraestrutura de transportes 392 Traffic and highway engineering de Garber e Hoel o procedimento de projeto da AASHO corrige este efeito conforme será mencionado mais adiante em nossa discussão sobre drenagem O efeito da temperatura considera o enfraquecimento do material subjacente durante o período de desconge lamento Os resultados dos testes têm mostrado que quando os materiais são suscetíveis à ação do gelo o módulo durante o período de degelo pode ser tão baixo quanto 5080 daquele durante as estações de verão e outono Além disso em áreas com potencial de chuvas fortes durante períodos específicos do ano a resistência do material pode reduzir durante essas épocas resultando na variação de sua resistência durante o ano mesmo quando não há um período de degelo específico A fim de compensar essa variação um módulo de resiliência efetivo que é equivalente ao efeito combinado dos diferentes módulos sazonais durante o ano é determinado Este módulo resultará em um PSI do pavimento durante um período completo de 12 meses que é equivalente ao obtido utilizando o módulo de resiliência apropriado para cada estação O primeiro dos dois métodos sugeridos pela AASHO para determinar o módulo de resiliência efetivo é apresentado aqui Ele utiliza resultados de testes de laboratório para desenvolver uma relação matemática entre o módulo de resiliência do material do solo e seu teor de umidade O módulo de resiliência é determinado pelo teor estimado de umidade durante cada estação É necessário dividir o ano inteiro em intervalos de tempo diferentes que correspondem aos módulos de resiliência de estações diferentes O intervalo de tempo mínimo sugerido pela AASHO é de meio mês A Equação 710 sugerida pela AASHO pode ser utilizada para deter minar o dano relativou f de cada período de tempo Este é então calculado e o módulo de resiliência efetivo do subleito é determinado por meio da Equação 710 ou do gráfico mostrado na Figura 712 u f 118 108 M r 232 710 Figura 711 Figura 711 Gráfico para estimativa do coeficiente de equivalência estrutural do concreto asfálticogranulometria densa com base no módulo de elasticidade resiliente Fonte American Association of State Highway and Transportation OfficialsGuide for design of pavement structures Washington DC 1993 Utilizado com permissão C o e fi c i e n t e d e e q u i v a l ê n c i a e s t r u t u r a l a 1 p a r a a c a m a d a d e r e v e s t i m e n t o d e c o n c r e t o a s f á l t i c o 05 04 03 02 01 0 100000 200000 300000 400000 500000 Módulo de elasticidade EAC libraspol2 do concreto asfáltico a 68 F Observação 1000pol 2 69 Nmm2 Projeto estrutural das vias de transporte Capítulo 7 Capítulo 7 393 Mês Módulo do solo do leito da rodovia M r libraspol2 Dano relativo u f Jan 22000 001 Fev 22000 001 Mar 5500 025 Abr 5000 030 Maio 5000 030 Jun 8000 011 Jul 8000 011 Ago 8000 011 Set 8500 009 Out 8500 009 Nov 6000 020 Dez 22000 001 Total u f 159 30 20 10 005 01 05 10 50 10 5 1 50 100 130 M ó d u l o r e s i l i e n t e d o s o l o d o l e i t o d a r o d o v i a M r 1 0 3 l i b r a s p o l 2 D a n o r e l a t i v o u f E q u a ç ã o u f 1 1 8 1 0 8 M r 2 3 2 Média u f u f 159 0133 n 12 Módulo resiliente efetivo do solo do leito da rodovia M r libraspol2 7250 corresponde a u f Observação 1 librapol2 7 kPa Figura 712 Figura 712Gráfico para estimativa do módulo de resiliência efetivo da camada do solo do leito da rodovia para pavimento flexível projetado utilizando o critério de serventia Fonte American Association of State Highway and Transportation OfficialsGuide for design of pavement structures Washington DC 1993 Utilizado com permissão Exemplo 78 Exemplo 78 Cálculo do módulo de resiliência efetivo A Figura 712 mostra o módulo de resiliência M r do solo do leito da rodovia para cada mês estimado de acor do com resultados laboratoriais correlacionando M r ao teor de umidade Determine o módulo de resiliência efetivo do subleito Solução Observe que neste caso o teor de umidade não varia dentro de um mês específico A solução do problema é dada na Figura 712 Engenharia de infraestrutura de transportes 394 Determine o valor de u f para cada M r utilize a Equação 710 u f 118 108 M r 232 Por exemplo para o mês de maiou f 118 108 5000232 030 Determine o dano relativo médio u f 0133 Determine o módulo de resiliência efetivo utilize a Equação 710 ou o gráfico mostrado na Figura 712 que por sua vez fornece um módulo de resiliência efetivo de 506 Nmm 2 O efeito de drenagem no desempenho dos pavimentos flexíveis rodoviários é considerado no procedimento de projeto da AASHO proporcionando primeiro uma camada de drenagem adequada conforme mostrado na Figura 713 e modificando o coeficiente de equivalência estrutural da camada pela incorporação de um fator Observação podem ser utilizados geotêxteis em substituição ao material de filtro solo ou agregado dependendo de considerações econômicas a Base utilizada como camada de drenagem a Base utilizada como camada de drenagem A estrutura do pavimento é de concreto asfáltico ou concreto de cimento Portland O material de base e subbase deve satisfazer aos critérios de filtro Camada de drenagem como base O material deve atender a critérios de filtro A estrutura do pavimento é de concreto asfáltico ou concreto de cimento Portland O material de base e subbase deve satisfazer aos critérios de permeabilidade vertical de drenagem Camada de drenagem como parte de ou abaixo da subbase O material deve satisfazer aos critérios de filtro se a base ou subbase adjacente à camada de drenagem não atender aos critérios de filtro O material deve atender a critérios de filtro b Camada de drenagem como parte de ou abaixo da subbase b Camada de drenagem como parte de ou abaixo da subbase Figura 713 Figura 713 Exemplo de camada de drenagem na estrutura do pavimento Fonte American Association of State Highway and Transportation OfficialsGuide for design of pavement structures Washington DC 1993 Utilizado com permissão Projeto estrutural das vias de transporte Capítulo 7 Capítulo 7 395 mi nos coeficientes de equivalência estrutural das camadas de base e subbasea2 ea3 O valor de mi é baseado na porcentagem de tempo durante a qual a estrutura do pavimento estará praticamente saturada e na qualidade da drenagem que é dependente do tempo que leva para drenar a camada de base para uma saturação igual a 50 As definições gerais sugeridas pela AASHO dos diferentes níveis de qualidade de drenagem estão apresenta das na abela 724 e os valoresmi recomendados na abela 725 A AASHO propôs o uso de um fator de confiabilidade no projeto de pavimento rodoviário para conside rar a incerteza associada à determinação da ESAL de projeto particularmente com relação ao uso de fatores de crescimento que podem não ser precisos Uma discussão detalhada sobre o desenvolvimento da aborda gem utilizada está fora do escopo deste livro No entanto uma descrição geral é apresentada para facilitar a compreensão da equação de projeto e dos gráficos associados Primeiro é escolhido um nível de projeto de confiabilidade R que representa a garantia de que a seção projetada de pavimento sobreviverá pela sua vida útil de projeto Por exemplo um nível de projeto de confiabilidade de 60 implica que a probabilidade de sucesso do desempenho do projeto é de 60 A abela 726 fornece os níveis de confiabilidade sugeridos pela AASHO baseados em um levantamento da forçatarefa de projeto da AASHO Um fator de confiabilidade é determinado com base no nível de confiabilidade e na variação global S 0 2 utilizando a Equação 711 A variação global explica a variação aleatória da previsão de tráfego e do desempenho real do pavimento para um deter minado tráfego para o período de projetoW 18 Tabela 724 Tabela 724Definição da qualidade de drenagem QQuuaalliiddaadde e dde e ddrreennaaggeemm TTeemmppo o dde e rreemmooççãão o dda a áágguuaa Excelente 2 horas Bom 1 dia Regular 1 semana Fraco 1 mês Muito fraco água não drenada Tempo necessário para drenar a camada de base para 50 de saturação Fonte Adaptado com permissão doGuide for design of pavement structures American Association of State Highway and Transportation Officials Washington DC 1993 Utilizado com permissão Tabela 725 Tabela 725Valores m i recomendados Percentual de tempo em que a estrutura de Percentual de tempo em que a estrutura de pavimento está exposta pavimento está exposta a níveis de umidade próximas da saturação a níveis de umidade próximas da saturação QQuuaalliiddaadde e dda a ddrreennaaggeemm IInnffeerriioor r a a 11 11 a a 55 55 a a 2255 SSuuppeerriioor r a a 2255 Excelente 140135 135130 130120 120 Bom 135125 125115 115100 100 Regular 125115 115105 100080 080 Fraco 115105 105080 080060 060 Muito fraco 105095 095075 075040 040 Fonte Adaptado com permissão doGuide for design of pavement structures American Association of State Highway and Transportation Officials Washington DC 1993 Utilizado com permissão log10 FR Z RS0 711 em que F r fator de confiabilidade para um nível de confiabilidade de projetoR Z R variante normal padrão para uma determinada confiabilidade R S0 desviopadrão global estimado Engenharia de infraestrutura de transportes 396 Tabela 726 Tabela 726Níveis de confiabilidade sugeridos para várias classificações funcionais Nível recomendado de confiabilidade Nível recomendado de confiabilidade CCllaassssiifificcaaççãão o ffuunncciioonnaall UUrrbbaannoo RRuurraall Interestadual e outras vias expressas 85999 80999 Outras vias arteriais principais 8099 7595 Coletoras 8095 7595 Local 5080 5080 Observação Resultados baseados em uma pesquisa da forçatarefa de projeto de pavimentos da AASHTO Fonte Adaptado com permissão doGuide for design of pavement structures American Association of State Highway and Transportation Officials Washington DC 1993 Utilizado com permissão A abela 727 indica os valores deZ R para diversas confiabilidades R A AASHO também recomenda um intervalo de desviopadrão global de 030 a 040 para pavimentos rígidos e de 04 a 05 para flexíveis Embora esses valores sejam baseados em uma análise detalhada de dados existentes muito poucos dados existem atualmente para certos componentes de projeto como a drenagem por exemplo Uma metodologia para a melhoria dessas estimativas é apresentada no guia da AASHO que pode ser utilizado quando dados adicionais estiverem disponíveis Tabela 727 Tabela 727Valores do desvio normal padrão Z R correspondentes aos níveis de confiabilidade escolhidos Confiabilidade Confiabilidade R DDeessvviio o nnoorrmmaal l ppaaddrrããoo Z R 50 0000 60 0253 70 0524 75 0674 80 0841 85 1037 90 1282 91 1340 92 1405 93 1476 94 1555 95 1645 96 1751 97 1881 98 2054 99 2327 999 3090 9999 3750 Fonte Adaptado com permissão doGuide for design of pavement structures American Association of State Highway and Transportation Officials Washington DC 1993 Utilizado com permissão Equações do projeto da AASHTO para pavimentos fexíveis rodoviários Há duas equações utilizadas neste procedimento A 712 fornece a relação entre o SN global necessário como variável dependente e muitas variáveis de entrada que incluem a ESAL de projeto a diferença entre os índices de serventia inicial e final e o módulo de resiliência do subleito O SN determinado é capaz de atender à ESAL de projeto A Equação 713 fornece o número estrutural necessário com base no coeficiente de drenagem mi para Projeto estrutural das vias de transporte Capítulo 7 Capítulo 7 397 cada coeficiente de equivalência estrutural para as camadas de revestimento base e subbase e a profundidade real de cada camada Este procedimento de projeto não é utilizado para valores de ESAL inferiores a 50 mil para o período de desempenho pois estas rodovias são geralmente consideradas como tendo baixos volumes de tráfe go A equação de projeto para o número estrutural equivalente é dada como log10W 18 Z RS0 936 log10SN 1 020 log10 PSI42 15 232 log10 M r 807 712 040 1094SN 1 519 em que W 18 número previsto de aplicações de carga por eixo simples de 18000 libras 80 kN Z R desvio normal padrão para uma determinada confiabilidade S0 desviopadrão global SN número estrutural indicativo de espessura total do pavimento PSI P i P t P i índice de serventia inicial P t índice de serventia final M r módulo de resiliência em libraspol2 SN a1D1 a2D2m2 a3D3m3 713 em que mi coeficiente de drenagem para a camadai a1 a2 a3 coeficientes de equivalência estrutural representativos das camadas de revestimento base e sub base respectivamente D1 D2 D3 espessura real em polegadas das camadas de revestimento base e subbase respectivamente A Equação 712 pode ser resolvida para SN utilizando um programa computacional ou o gráfico da Figura 714 A utilização do gráfico é demonstrada pelo exemplo resolvido e na solução do Exemplo 79 O projetista seleciona o tipo de revestimento a ser utilizado que pode ser de concreto asfáltico um tratamento superficial simples ou duplo A abela 728 fornece as espessuras mínimas da AASHO para os materiais de revestimento e de base Tabela 728 Tabela 728Espessuras mínimas recomendadas pela AASHTO para camadas de rodovias Espessura mínima pol Espessura mínima pol TTrrááffeeggoo EESSAALLss CCoonnccrreetto o aassffáállttiiccoo BBaasse e dde e aaggrreeggaaddoo Inferior a 50000 10 ou tratamento de superfície 4 50001150000 20 4 150001500000 25 4 5000012000000 30 6 20000017000000 35 6 Superior a 7000000 40 6 Observação 1 polegada 254 mm Fonte Adaptado com permissão doGuide for design of pavement structures American Association of State Highway and Transportation Officials Washington DC 1993 Utilizado com permissão Engenharia de infraestrutura de transportes 398 Figura 714 Figura 714Gráfico de projeto de pavimentos flexíveis com base nos valores médios de cada entrada Fonte Adaptado com permissão do Guide for design of pave ment structures American Association of State Highway and Transportation Officials Washington DC 1993 Utilizado com permissão 9 8 7 6 5 4 3 2 1 P e r d a d e s e r v e n t i a d o p r o j e t o Δ P S I N ú m e r o e s t r u t u r a l d e p r o j e t o S N D C 0 5 1 0 1 5 2 0 3 0 5 0 1 0 5 0 1 0 5 1 0 5 9 9 9 9 9 9 0 8 0 7 0 6 0 5 0 2 4 6 A T L T L 4 0 2 0 1 0 5 1 M ó d u l o d r e e i l i s ê n c i a e f e t i v o d l o i t e o d a r o d o v i a M l i r b r a s p o l 2 1 0 3 T o t a l d e a l i p c a ç õ e s e s t i m a d o d a E S A L d e 1 8 k i p W 1 8 i l m h õ e s C o n fi a i l i b d a d e R D e s v i o p a d r ã o g l o b a l S 0 Observação 1000 libraspol 2 69 Nmm2 Projeto estrutural das vias de transporte Capítulo 7 Capítulo 7 399 Exemplo 79 Exemplo 79 Projeto de um pavimento exível utilizando o método da AASHTO O pavimento flexível para uma rodovia interestadual urbana deve ser projetado utilizandose o procedimento da AASHO de 1993 para atender uma ESAL de 35 106 Estimase que leve cerca de uma semana para a água ser drenada de dentro do pavimento e sua estrutura estará exposta a níveis de umidade que se aproximam do ponto de saturação durante 26 do tempo As seguintes informações adicionais estão disponíveis Módulo de resiliência do concreto asfáltico a 68 F 450000 libraspol2 3105 Nmm2 Valor de CBR do material da camada de base 100 M r 35000 libraspol2 242 Nmm2 Valor de CBR do material da camada de subbase 25 M r 14500 libraspol2 100 Nmm2 Valor de CBR do material do subleito 6 Solução Determine uma estrutura de pavimento adequada M r do subleito 6 1500 libraspol2 9000 libraspol2 Uma vez que o pavimento deve ser projetado para uma rodovia interestadual as seguintes hipóteses são levantadas Nível de confiabilidade R 99 intervalo de 80 a 999 da abela 726 Desviopadrão S0 049 intervalo é de 04 a 05 Índice de serventia inicial P i 45 Índice de serventia final P t 25 O nomograma na Figura 714 é utilizado para determinar o SN de projeto por meio dos seguintes passos Passo i Passo i Desenhar uma linha unindo o nível de confiabilidade de 99 e o desviopadrão global S0 de 049 e estendêla para cruzar a primeira linha T L no ponto A Passo ii Passo ii Desenhar uma linha unindo o ponto A a ESAL de 35 106 e estendêla para cruzar a segunda linha T L no pontoB Passo iii Passo iii Desenhar uma linha unindo o ponto B e o módulo de resiliência M r do solo do leito da estrada e estendêla para cruzar o gráfico da perda de serventia de projeto no ponto C Passo iv Passo iv Desenhar uma linha horizontal a partir do ponto C para cruzar a curva da perda de serventia de projeto PSI no pontoD Neste problema PSI 45 25 2 Passo v Passo v Desenhar uma linha vertical para cruzar o SN de projeto e ler esse valor SN 44 Passo vi Passo vi Determinar o coeficiente de equivalência estrutural adequado da estrutura a cada material de construção a Valor resiliente do concreto asfáltico 450000 libraspol 2 3105 Nmm2 Da Figura 711 a1 044 b CBR do material da camada de base 100 Da Figura 710 a2 014 c CBR do material da camada de subbase 22 Da Figura 79 a3 010 Passo vii Passo vii Determinar o coeficiente de drenagem adequadomi Como apenas um conjunto de condições é for necido tanto para as camadas de base como de subbase o mesmo valor será utilizado para m1 em2 O tempo necessário para a água drenar de dentro do pavimento é de um dia e com base na abela 723 a qualidade da drenagem é boa A porcentagem de tempo da estrutura do pavimento que será exposta a níveis de umidade próximas do ponto de saturação 26 e da abela 724mi 080 Passo viii Passo viii Determinar as espessuras adequadas da camada com a Equação 713 SN a1D1 a2D2m2 a3D3m3 Engenharia de infraestrutura de transportes 400 Podese observar que vários valores deD1 D2 e D3podem ser obtidos para satisfazer o valor de SN de 44 As espessuras da camada no entanto são geralmente arredondadas para 05 127 mm A escolha de diferentes espes suras também deve ser baseada nas restrições associadas com as práticas de manutenção e construção de modo que um projeto prático seja obtido Por exemplo normalmente é impraticável e antieconômico construir qualquer camada com espessura inferior a um valor mínimo conforme indicado na abela 728 Levando em consideração que uma estrutura de pavimento flexível é um sistema de camadas a determi nação de diferentes espessuras deve ser realizada como indicado na Figura 715 Primeiro determinase o SN necessário acima do subleito e em seguida os acima das camadas da base e subbase utilizando a resistência adequada de cada camada A espessura mínima admissível de cada camada pode ser determinada usando as diferenças dos SNs calculados Figura 715 Figura 715Procedimento para determinar as espessuras das camadas utilizando uma abordagem de análise em camadas Utilizando os valores adequados para M r na Figura 714 obtemos SN3 44 e SN2 38 Observe que quan do SN é assumido para calcular a ESAL os valores de SN assumidos e calculados devem ser aproximadamente iguais Se forem significativamente diferentes o cálculo deve ser repetido com um novo SN assumido Sabemos M r para a camada de base 31000 214 Nmm2 Utilizando esse valor na Figura 714 obtemos SN1 26 considerando D1 26 59 1498 mm 044 Utilizando 6 de espessura da camada de superfície D D1 6 1524 mm SN1 a1D1 044 6 264 D2 SN2 SN1 38 264 1036 use 12 3048 mm a2m2 014 08 SN2 014 08 12 264 134 264 D3 SN3 SN2 44 264 134 525 use 6 1524 mm a3m2 01 08 SN3 264 134 6 08 01 446 denota os valores reais utilizados Camada de revestimento Camada de subbase Camada do leito da rodovia Camada de base D 1 D 2 D 3 SN 1 SN 2 SN 3 Projeto estrutural das vias de transporte Capítulo 7 Capítulo 7 401 Método de projeto da Federal Aviation Administration para pavimentos fexíveis de pista de pouso e decolagem de aeroportos Os dados de entrada de projeto neste procedimento são o valor de CBR para material do subleito da subbase o peso bruto e o número de partidas da aeronave de projeto Embora este método de projeto seja basicamente empírico é baseado em extensa pesquisa e correlações confiáveis foram desenvolvidas A FAA desenvolveu curvas de projeto generalizadas que se aplicam às famílias de aeronaves para determinar a espessura total de pavimento necessária e a do revestimento em concreto asfáltico prémisturado a quente para os conjuntos de trens de pouso principal tipo roda simples rodas duplas e duplo tandem conforme mostrado nas Figuras 716 717 e 718 Foram desenvolvidas ainda curvas de projeto para os exemplos específicos de aeronaves dos gráficos fornecidos nas Figuras 719 720 e 721 Uma espessura mínima de camada de base também é especificada para cada família de aeronaves e para cada aeronave específica como mostra a abela 729 As espessuras fornecidas nesses gráficos são adequadas a partidas anuais iguais a 25 mil ou menos e devem ser ajustadas pelas porcen tagens apresentadas na abela 730 para os números de partidas superiores a 25 mil Um aumento de uma po legada 254 mm de espessura deve ser de concreto asfáltico prémisturado a quente e o restante proporcional entre as camadas de base e subbase Embora as espessuras fornecidas por esses gráficos sejam de acordo com a utilização de materiais de subbase com a qualidade apresentada na abela 78 o procedimento de projeto tam bém prevê a utilização de materiais de alta qualidade Quando estes são utilizados as espessuras equivalentes são obtidas dividindose as espessuras obtidas dos gráficos pelos fatores de equivalência mostrados na abela 731 Além disso observe que apesar de os pavimentos de aeroportos serem geralmente construídos em seções uniformes com profundidade total podem às vezes ser construídos com uma seção transversal variável que Figura 716 Figura 716Diagrama de projeto para pavimentos flexíveis de aeroportos que atendem aeronaves com trem de pouso de rodas simples Fonte Federal Aviation Administration Department of Transportation Airport pavement design and evaluation Advisory Circular AC 15053206D Incorpo ração das alterações 1 a 5 Washington DC abril de 2004 Espessura pol CBR Trem de pouso de rodas simples P e s o b r u t o d a a e r o n a v e l i b r a s 1 pol 254 mm 1 libra 0454 kg P a r t i d a s a n u a i s Espessura do revestimento de concreto asfáltico prémisturado a quente 4 pol Áreas críticas 3 pol Áreas não críticas 3 4 5 6 7 8 9 10 15 20 30 40 50 3 4 5 6 7 8 9 10 15 20 30 40 50 7 5 0 0 0 6 0 0 0 0 4 5 0 0 0 3 0 0 0 0 25000 15000 6000 3000 1200 Engenharia de infraestrutura de transportes 402 Figura 717 Figura 717Diagrama de projeto para pavimentos flexíveis de aeroportos que atendem aeronaves com trem de pouso de rodas duplas Fonte Federal Aviation Administration Department of Transportation Airport pavement design and evaluation Advisory Circular AC 15053206D Incorpo ração das alterações 1 a 5 Washington DC abril de 2004 Espessura pol CBR 3 4 5 6 7 8 9 10 15 20 30 40 50 3 4 5 6 7 8 9 10 15 20 30 40 50 Trem de pouso de rodas duplas P e s o b r u t o d a a e r o n a v e l i b r a s 2 0 0 0 0 0 1 5 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 7 5 0 0 0 5 0 0 0 0 1 pol 254 mm 1 libra 0454 kg P a r t i d a s a n u a i s 1200 3000 6000 15000 25000 Espessura do revestimento de concreto asfáltico prémisturado a quente 4 pol Áreas críticas 3 pol Áreas não críticas Espessura pol CBR 3 4 5 6 7 8 9 10 15 20 30 40 50 3 4 5 6 7 8 9 10 15 20 30 40 50 Trem de pouso duplo tandem P e s o b r u t o d a a e r o n a v e l i b r a s 1 pol 254 mm 1 libra 0454 kg P a r t i d a s a n u a i s 25000 15000 6000 3000 1200 Espessura do revestimento de concreto asfáltico prémisturado a quente 4 pol Áreas críticas 3 pol Áreas não críticas 4 0 0 0 0 0 3 0 0 0 0 0 2 0 0 0 0 0 1 5 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 Figura 718 Figura 718Diagrama de projeto para pavimentos flexíveis de aeroportos que atendem aeronaves com trem de pouso tipo duplo tandem Fonte Federal Aviation Administration Department of Transportation Airport pavement design and evaluation Advisory Circular AC 15053206D Incorpo ração das alterações 1 a 5 Washington DC abril de 2004 Projeto estrutural das vias de transporte Capítulo 7 Capítulo 7 403 Figura 719 Figura 719Diagrama de projeto para pavimentos flexíveis de aeroportos que atendem aeronaves A300 modelo B2 Fonte Federal Aviation Administration Department of Transportation Airport pavement design and evaluation Advisory Circular AC 15053206D Incorpo ração das alterações 1 a 5 Washington DC abril de 2004 Espessura pol CBR 3 4 5 6 7 8 9 10 15 20 30 40 50 3 4 5 6 7 8 9 10 15 20 30 40 50 A300 Modelo B2 Área de contato 20747 pol quadrada Espaçamento entre rodas duplas 3499 pol Espaçamento do tandem 5500 pol 1 pol 254 mm 1 libra 0454 kg P e s o b r u t o d a a e r o n a v e l i b r a s 3 2 5 0 0 0 2 5 0 0 0 0 3 0 0 0 0 0 2 0 0 0 0 0 P a r t i d a s a n u a i s 25000 15000 6000 3000 1200 Espessura do revestimento de concreto asfáltico prémisturado a quente 4 pol Áreas críticas 3 pol Áreas não críticas Figura 720 Figura 720Diagrama de projeto para pavimentos flexíveis de aeroportos que atendem aeronaves DC 1030 30 CF 40 e 40 CF Fonte Federal Aviation Administration Department of Transportation Airport pavement design and evaluation Advisory Circular AC 15053206D Incor poração das alterações 1 a 5 Washington DC abril de 2004 CBR 3 4 5 6 7 8 9 10 15 20 30 40 50 3 4 5 6 7 8 9 10 15 20 30 40 50 DC 1030 30CF 40 40CF Área de contato 331 pol quadrada Espaçamento entre rodas duplas 54 pol Espaçamento do tandem 64 pol P e s o b r u t o d a a e r o n a v e l i b r a s 6 0 0 0 0 0 1 pol 254 mm 1 libra 0454 kg P a r t i d a s a n u a i s 25000 15000 6000 3000 1200 4 0 0 0 0 0 5 0 0 0 0 0 3 0 0 0 0 0 2 0 0 0 0 0 Espessura do revestimento de concreto asfáltico prémisturado a quente 5 pol Áreas críticas 4 pol Áreas não críticas Espessura pol Engenharia de infraestrutura de transportes 404 Figura 721 Figura 721Diagrama de projeto para pavimentos flexíveis de aeroportos que atendem aeronaves B747100 SR e 200 B C e F Fonte Federal Aviation Administration Department of Transportation Airport pavement design and evaluation Advisory Circular AC 15053206D Incorpo ração das alterações 1 a 5 Washington DC abril de 2004 B747100 SR 200 B C F Área de contato 245 pol quadrada Espaçamento das rodas duplas 44 pol Espaçamento do tandem 58 pol P e s o b r u t o d a a e r o n a v e l i b r a s 8 5 0 0 0 0 1 pol 254 mm 1 libra 0454 kg P a r t i d a s a n u a i s 25000 15000 6000 3000 1200 Espessura do revestimento de concreto asfáltico prémisturado a quente 5 pol Áreas críticas 4 pol Áreas não críticas CBR 3 4 5 6 7 8 9 10 15 20 30 40 50 3 4 5 6 7 8 9 10 15 20 30 40 50 Espessura pol 7 0 0 0 0 0 8 0 0 0 0 0 5 0 0 0 0 0 6 0 0 0 0 0 4 0 0 0 0 0 3 0 0 0 0 0 Tabela 729 Tabela 729Espessura mínima da camada de base para pavimentos flexíveis de pista de pouso e decolagem de aeroportos AAeerroonnaavve e dde e pprroojjeettoo IInntteerrvvaallo o dda a ccaarrgga a dde e pprroojjeettoo EEssppeessssuurra a mmíínniimma a dda a ccaammaadda a dde e bbaassee lliibbrraass kkgg ppooll mmmm Roda simples 30000 50000 13600 22700 4 100 50000 75000 22700 34000 6 150 Rodas duplas 50000 100000 22700 45000 6 150 100000 200000 45000 90700 8 200 Duplo tandem 100000 250000 45000 113400 6 150 250000 400000 113400 181000 8 200 757 767 200000 400000 90700 181000 6 150 DC10 L1011 400000 600000 181000 272000 8 200 B747 400000 600000 181000 272000 6 150 600000 850000 272000 385700 8 200 C130 75000 125000 34000 56700 4 100 125000 175000 56700 79400 6 150 Observação A espessura calculada da camada de base deve ser comparada com a espessura mínima da camada de base listada acima A espessura maior calculada ou mínima deve ser especificada na seção do projeto Fonte Federal Aviation Administration Department of Transportation Airport pavement design and evaluation Advisory Circular AC 15053206D Incorpo ração das alterações 1 a 5 Washington DC abril de 2004 Projeto estrutural das vias de transporte Capítulo 7 Capítulo 7 405 permite uma redução da espessura total T em áreas não críticas A seção crítica é a área utilizada pelo tráfego de aeronaves que decolam a não crítica é aquela onde o tráfego é de aeronaves que pousam como as saídas rápidas de pista e as bordas do pavimento onde o tráfego é pouco provável como por exemplo ao longo das bordas externas da pista de pouso e decolagem Como regra geral a espessura total T obtida do gráfico é es pecificada para a área crítica uma espessura de 09T é definida para a área não crítica área utilizada no pouso e uma espessura de 07T é utilizada para a borda externa do pavimento Observe entretanto que a espessura da camada de revestimento obtida do projeto deve ser utilizada em toda a largura do pavimento O fator de 09 T para a área não crítica deve ser aplicado somente nas camadas de base e subbase e o de 07 T apenas na borda da camada de base Tabela 730 Tabela 730Porcentagens de ajuste da espessura do pavimento para altos níveis de número de partidas NNíívveel l aannuuaal l dde e ppaarrttiiddaa PPoorrcceennttaaggeem m eem m tteerrmmoos s dda a eessppeessssuurra a ppaarra a 225500000 0 ppaarrttiiddaass 5000 104 100000 108 150000 110 200000 112 Fonte Federal Aviation Administration Department of Transportation Airport pavement design and evaluation Advisory Circular AC 15053206D Incorpo ração das alterações 1 a 5 Washington DC abril de 2004 Tabela 731 Tabela 731Intervalos do fator de equivalência recomendados de base e subbase de alta qualidade Material Material Intervalo Intervalo do do fator fator de de equivalência equivalência P208 Camada de base de material granular 10 15 P209 Camada de base de agregado britado 12 18 P211 Camada de base de pedra calcária 10 15 a Subbase granular Material Material Intervalo Intervalo do do fator fator de de equivalência equivalência P301 Camada de base de solo cimento 10 15 P304 Camada de base tratada com cimento 16 23 P306 Camada de subbase de mistura em concreto pobre ou rolado econocrete 16 23 P401 Pavimentos betuminosos prémisturados usinados 17 23 b Subbase estabilizada Material Material Intervalo Intervalo do do fator fator de de equivalência equivalência P208 Camada de base de material granular 10 P211 Camada de base de pedra calcária 10 A substituição de P208 por P209 só é admissível se o peso bruto da aeronave de projeto for 60000 libras 27000 kg ou menos Além disso se P208 for substituído por P209 a espessura necessária do revestimento de concreto asfáltico de prémisturado a quente mostrada nos diagramas de projeto deve ser aumentada em 1 polegada 25 mm c Base granular Material Material Intervalo Intervalo do do fator fator de de equivalência equivalência P304 Camada de base tratada com cimento 12 16 P306 Camada de subbase de concreto pobre ou rolado econocrete 12 16 P401 Pavimentos betuminosos prémisturados usinados 12 16 Observação As rachaduras de reflexão podem ser encontradas quando P304 ou P306 é utilizado como base para um pavimento flexível A espessura da camada de superfície asfáltica de prémisturado a quente deve ser de pelo menos 4 polegadas 100 mm para minimizar a rachadura de reflexão nesses casos d Base estabilizada Fonte Federal Aviation Administration Department of Transportation Airport pavement design and evaluation Advisory Circular AC 15053206D Incorpo ração das alterações 1 a 5 Washington DC abril de 2004 Engenharia de infraestrutura de transportes 406 O procedimento para utilizar os diagramas de projeto consiste nos seguintes passos i Determinar a aeronave de projeto ii Determinar as equivalências de partidas anuais com base na aeronave de projeto iii Determinar a espessura total necessária do pavimento com base nas equivalências de partidas anuais da aeronave de projeto e no CBR do subleito iv Determinar a espessura total exigida com base nas equivalências de partidas anuais da aeronave de projeto e no CBR da subbase Isto fornece a espessura combinada de revestimento de concreto asfáltico prémisturado a quente e camada de base necessária acima da subbase Subtrair esse valor de espessura do valor resultante de i para obter a espessura da subbase v Selecionar a espessura mínima do revestimento de concreto asfáltico prémisturado a quente Observe que essa espessura para áreas críticas é de 4 100 mm e para não críticas 3 76 mm Determinar a espessura mínima da camada de base subtraindo a espessura da camada de revestimento da espessura combinada de revestimento de concreto asfáltico prémisturado a quente e a subbase Comparar a espessura obtida para a camada de base com o mínimo necessário conforme a abela 728 Utilizar o valor maior como a espessura necessária da camada de base vi Ajustar cada espessura obtida para altos níveis de número de partidas ou seja para os níveis anuais de partida superiores a 25000 utilizando as porcentagens fornecidas na abela 729 Observe que a espessura T obtida dos diagramas deve ser arredondada para cima para o maior número inteiro de frações de 05 ou mais e para baixo para o menor número inteiro mais próximo para frações infe riores a 05 Exemplo 710 Exemplo 710 Projeto de um pavimento exível de pista de pouso e decolagem de aeroporto Se a média de partidas anuais e o peso máximo de decolagem de cada tipo de aeronave que deverá utilizar a pista de pouso e decolagem de um aeroporto forem os fornecidos no Exemplo 73 e conforme mostrado na ta bela a seguir determine a espessura mínima para cada uma das camadas de revestimento de concreto asfáltico prémisturado a quente para a camada de base e de subbase Os valores de CBR da subbase e do subleito são 20 e 6 respectivamente AAeerroonnaavvee TTiippo o dde e ttrreem m dde e ppoouussoo MMééddiia a dde e ppaarrttiiddaas s aannuuaaiiss PPeesso o mmááxx dde e ddeeccoollaaggeemm 727100 Rodas duplas 3500 68038 kg 150000 lb 727200 Rodas duplas 9100 86409 kg 190500 lb 707320B Duplo tandem 3000 148324 kg 327000 lb DC1030 Rodas duplas 5800 48988 kg 108000 lb 737200 Rodas duplas 2650 52390 kg 115500 lb 747100 Rodas duplasduplo tandem 80 317513 kg 700000 lb Solução Determine a espessura total necessária do pavimento para cada tipo de aeronave e número médio de partidas anuais associado utilizando a figura adequada Projeto estrutural das vias de transporte Capítulo 7 Capítulo 7 407 Rodas duplas do 727100 34 8636 mm da Figura 717 Rodas dupla do 727200 40 1016 mm da Figura 717 Duplo tandem do 707320B 38 9652 mm da Figura 718 Rodas duplas do DC1030 19 4826 mm da Figura 720 Duplo duplo tandem do 747100 30 762 mm da Figura 721 Determine a aeronave de projeto A espessura maior é para o 727200 que é portanto a aeronave de projeto para esse pavimento de pista de pouso e decolagem A suposição feita no Problema 73 está portanto correta Determine as equivalências de partidas anuais com base na aeronave de projeto Isso foi feito no Problema 73 e os resultados são repetidos aqui AAeerroonnaavveess EEqquuiivvaallêênncciia a ddee partidas de trem de partidas de trem de rodas duplas rodas duplas R 22 Carga de Carga de roda roda W 22 Carga da roda da Carga da roda da aeronave de projeto aeronave de projeto libras librasW 11 Equivalência de partidas Equivalência de partidas anuais para a anuais para a aeronave aeronave de projeto de projeto R 11 727100 3500 35625 lb 16159 kg 45244 1396 727200 9100 45244 lb 20522 kg 45244 9100 707320B 5100 38831 lb 17613 kg 45244 2721 DC1030 5800 25650 lb 11635 kg 45244 682 737200 2650 27431 lb 12442 kg 45244 462 747100 136 35625 lb 16159 kg 45244 78 otal de partidas anuais com base na aeronave de projeto 1396 9100 2721 682 462 78 14439 Determine a espessura total do pavimento necessária para um 727200 trem de pouso com rodas duplas com partidas anuais iguais a 14500 e peso bruto de 190500 libras utilizando a Figura 717 Espessura total do pavimento 40 1016 mm Determine a espessura total com base no valor de CBR 20 para a subbase utilizando a Figura 717 Espessura total necessária sobre a subbase 18 4572 mm Determine a espessura da subbase Espessura da subbase 40 18 22 5588 mm Determine a espessura da camada de base Espessura da camada de base espessura acima da camada de base mínimo necessário de concreto asfáltico prémisturado a quente Mínimo necessário de concreto asfáltico prémisturado a quente 4 1016 mm da Figura 717 Espessura da camada de base 18 4 14 3556 mm Compare a espessura da camada de base com o mínimo necessário Mínimo necessário de espessura da camada de base 8 2032 mm da abela 729 O valor calculado é maior que o mínimo necessário Engenharia de infraestrutura de transportes 408 Ajuste para altos níveis de número de partidas Nenhum ajuste é necessário pois o nível equivalente de partida anual é inferior a 25000 As exigências de espessura para este projeto são Espessura do revestimento de concreto asfáltico prémisturado a quente 4 1016 mm Espessura da camada de base 14 3556 mm Espessura da subbase 22 5588 mm Projeto de pavimentos rígidos rodoviários e de pista de pouso e decolagem de aeroporto Os pavimentos rígidos podem ser divididos em quatro tipos gerais de concreto simples com juntas pavimen tos de concreto com armadura de concreto continuamente armado e de concreto protendido Os pavimentos de concreto protendido não são abordados pois estão fora do escopo deste livro mas os leitores interessados podem consultar o livroGuide for the design of pavement structures da AASHO A quantidade de armadura utilizada no pavimento determina seu tipo Ela não impede as rachaduras mas mantém as que se formam bem fechadas de forma que a integridade estrutural da placa é mantida pelo intertravamento das faces irregulares dos agregados graúdos A determinação da espessura da placa é a mesma para todos os tipos de pavimento ao utilizar os procedimentos de projeto descritos abaixo Os pavimentos de concreto simples com juntas não possuem aço ou barras de transferência de carga São utilizados principalmente em rodovias de baixo volume de tráfego ou quando solos estabilizados com cimento são usados como subbase A fim de reduzir a quantidade de rachaduras juntas transversais são feitas a distân cias relativamente menores que as de outros tipos geralmente entre 10 e 20 pés 254 mm e 508 mm As juntas transversais de concreto simples são às vezes construídas em ângulo de forma que uma roda de um veículo passa pela junta de uma vez o que melhora a suavidade da condução Os pavimentos de concreto com armadura possuem barras de transferência de carga do tráfego por meio de juntas espaçadas em distâncias maiores variando de 30 a 100 pés 91 m a 305 m As barras de ligação são frequentemente utilizadas em juntas longitudinais e o aço de temperatura malhas de aço é colocado em toda a placa A quantidade de aço de temperatura utilizada depende do comprimento da placa Os pavimentos de concreto continuamente armado não possuem juntas exceto as de construção ou de expan são quando necessárias em locais específicos como por exemplo em pontes Uma porcentagem relativamente grande de aço é utilizada nesses pavimentos com pelo menos uma área de seção transversal longitudinal de aço igual a 06 das seções transversais da placa no caso de rodovias e entre 05 e 1 das seções transversais da placa de pista de pouso e decolagem de aeroportos Método AASHTO para projeto de pavimentos rígidos rodoviários Este método também é baseado nos resultados obtidos do teste da AASHO que foi realizado em Ottawa Illinois Primeiro é apresentada a abordagem dos fatores específicos utilizados no procedimento e depois a equação para determinar a espessura do pavimento Fatores utilizados no projeto de pavimento rígido Os fatores de projeto da AASHTO para pavimentos rígidos rodoviários incluem o desempenho do pavimento a carga por eixo equivalente de projeto o módulo de resiliência k do subleito a qualidade dos materiais de base e de revestimento o ambiente a drenagem e a confiabilidade O desempenho do pavimento também é baseado na sua performance estrutural e funcional Neste caso po rém a AASHO recomenda o uso do índice de serventia inicial P i de 45 para um novo pavimento rígido e o índice de serventia final P t de 25 embora o projetista esteja livre para escolher um valor diferente A ESAL de projeto é calculada de forma semelhante à dos pavimentos flexíveis em que a aplicação de car regamento do tráfego é dada em termos dos números de cargas por eixo equivalentes ESAL de 816 103 kg 18000 libras No entanto neste método os fatores da ESAL dependem da espessura da placa e do índice de Projeto estrutural das vias de transporte Capítulo 7 Capítulo 7 409 serventia final do pavimento As abelas 732 e 733 fornecem os fatores de Esal para pavimentos rígidos com um índice de serventia final de 25 Uma vez que os fatores da ESAL dependem da espessura da placa é neces sário assumila no início do cálculo Esse valor assumido é utilizado para calcular o número de ESALs acumu ladas que por sua vez é utilizado para calcular a espessura necessária Se isso for significativamente diferente da espessura assumida as ESALs acumuladas devem ser recalculadas Este procedimento é repetido até que as espessuras assumidas e calculadas sejam aproximadamente as mesmas A característica de resistência do subleito utilizado no projeto de pavimento rígido é o módulo Westergaard de reação do subleito k É no entanto necessário determinar o valor efetivo dek pois ele depende de vários fatores diferentes tais como 1 o efeito sazonal do módulo de resiliência do subleito 2 o módulo de elastici dade e espessura da subbase 3 a presença de leito rochoso dentro dos 3 m abaixo da superfície do subleito e 4 o efeito de erosão potencial da subbase A abordagem detalhada sobre a metodologia para determinar o valor efetivo de k está fora do escopo deste livro uma vez que os engenheiros geotécnicos exercem normal mente essa função Os leitores interessados podem consultar oGuide for the design of pavement structures da AASHO No entanto uma breve descrição da metodologia é apresentada para facilitar a compreensão do método global de design AASHO Tabela 732 Tabela 732Fatores de ESAL para pavimentos rígidos eixo simples P t de 25 Espessura da placa D pol Espessura da placa D pol CCaarrgga a ppoor r eeiixxo o kkiipp 66 77 88 99 1100 1111 1122 1133 1144 2 0002 0002 0002 0002 0002 0002 0002 0002 0002 4 003 002 002 002 002 002 002 002 002 6 012 011 010 010 010 010 010 010 010 8 039 035 033 032 032 032 032 032 032 10 097 089 084 082 081 080 080 080 080 12 203 189 181 176 175 174 174 173 173 14 376 360 347 341 338 337 336 336 336 16 634 623 610 604 601 599 599 599 598 18 100 100 100 100 100 100 100 100 100 20 151 152 155 157 158 158 159 159 159 22 221 220 228 234 238 240 241 241 241 24 316 310 322 336 345 350 353 354 355 26 441 426 442 467 485 495 501 504 505 28 605 576 592 629 661 681 692 698 701 30 816 767 779 828 879 914 935 946 952 32 108 101 101 107 114 120 123 126 127 34 141 130 129 136 146 154 160 164 165 36 182 167 164 171 183 195 204 210 213 38 231 211 206 213 227 243 256 264 270 40 291 265 257 263 279 299 316 329 337 42 362 329 317 322 340 363 387 404 416 44 446 404 388 392 410 438 467 491 508 46 545 493 471 473 492 523 559 590 614 48 661 597 569 568 587 621 663 703 734 50 794 717 682 678 696 733 781 830 871 Observação 1 pol 254 mm 1 kip 45 kN Fonte Adaptado com permissão do Guide for design of pavement structures American Association of State Highway and Transportation Officials Wa shington DC 1993 Utilizado com permissão Engenharia de infraestrutura de transportes 410 Tabela 733 Tabela 733Fatores da ESAL para pavimentos rígidos eixo tandem P t de 25 Espessura da placa D pol Espessura da placa D pol CCaarrgga a ppoor r eeiixxo o kkiipp 66 77 88 99 1100 1111 1122 1133 1144 2 0001 0001 0001 0001 0001 0001 0001 0001 0001 4 0006 0006 0005 0005 0005 0005 0005 0005 0005 6 002 002 002 002 002 002 002 002 002 8 007 006 006 005 005 005 005 005 005 10 015 014 013 013 012 012 012 012 012 12 031 028 026 026 025 025 025 025 025 14 057 052 049 048 047 047 047 047 047 16 097 089 084 082 081 081 080 080 080 18 155 143 136 133 132 131 131 131 131 20 234 220 211 206 204 203 203 203 203 22 340 325 313 308 305 304 303 303 303 24 475 462 450 444 441 440 439 439 439 26 644 637 627 622 620 619 618 618 618 28 855 854 852 850 850 850 849 849 849 30 111 112 113 114 114 114 114 114 114 32 143 144 147 149 150 151 151 151 151 34 182 182 187 192 195 196 197 197 197 36 229 227 235 243 248 251 252 252 253 38 285 280 291 303 312 316 318 320 320 40 352 342 355 374 387 394 398 400 401 42 432 416 430 455 474 486 491 495 496 44 526 501 516 548 575 592 601 606 609 46 636 601 614 653 690 714 728 736 740 48 764 716 727 773 821 855 875 886 892 50 911 850 855 907 968 1014 1042 1058 1066 52 108 100 100 106 113 119 123 125 127 54 128 118 117 123 132 139 145 148 149 56 150 138 136 142 152 162 168 173 175 58 175 160 157 163 175 186 195 201 204 60 203 185 181 187 200 214 225 232 236 62 235 214 208 214 228 244 257 267 273 64 270 246 238 244 258 277 293 305 313 66 310 281 271 276 292 313 332 347 357 68 354 321 309 313 329 352 375 393 405 70 403 365 350 353 370 395 421 443 459 72 457 414 396 398 415 442 472 498 517 74 517 467 446 447 464 493 527 557 580 76 583 526 502 501 518 549 586 621 648 78 655 591 563 561 577 609 650 690 723 80 734 662 629 625 642 675 719 764 802 82 820 739 702 696 712 747 794 844 888 84 914 824 781 773 789 824 874 930 981 86 1020 920 870 860 870 910 960 1020 1080 88 1130 1020 960 950 960 1000 1050 1120 1190 90 1250 1120 1060 1050 1060 1100 1150 1230 1300 Observação 1 pol 254 mm 1 kip 45 kN Fonte Adaptado com permissão do Guide for design of pavement structures American Association of State Highway and Transportation Officials Washington DC 1993 Utilizado com permissão Projeto estrutural das vias de transporte Capítulo 7 Capítulo 7 411 O procedimento de ajustamento para o efeito sazonal é semelhante ao dos pavimentos flexíveis O ano é portanto dividido em intervalos de tempo e um valor adequado de M r é utilizado para cada intervalo A AASHO sugere que não é necessária uma divisão inferior à metade do mês para uma determinada estação como mostra a abela 734 Da mesma forma é necessário obter módulos de elasticidade sazonais ESB para a subbase correspondente aos intervalos de tempo selecionados Tabela 734 Tabela 734Tabela para cálculo do módulo efetivo de reação do subleito Subbase de teste Tipo Profundidade para fundação rígida pés Espessura polegadas Espessura projetada da placa polegadas Perda do suporte LS 11 22 33 44 55 66 Mês Mês Módulo do leito da Módulo do leito da rodovia rodovia M rr psi psi Módulo da Módulo da subbase subbase E SB psi psi Valor Valor k composto composto pci Fig 726 pci Fig 726 Valor Valor k pci da fundação pci da fundação rígida Fig 727 rígida Fig 727 Dano Dano relativo relativo u r Fig 728 Fig 728 Jan Fev Mar Abr Maio Jun Jul Ago Set Out Nov Dez Soma u r Média u r u r n Módulo de reação do subleito efetivo k pci Corrigido para a perda de suporte k pci Observação 1000 psi 69 Nmm 2 1000 pci 0272 Nmm 3 Fonte American Association of State Highway and Transportation Officials Guide for design of pavement structures 1993 Utilizado com permissão Assumindo uma profundidade semiinfinita superior a 3 m do subleito um módulo composto de reação do subleito é determinado para cada estação com base no módulo de elasticidade da subbase na profundidade desta e no módulo de resiliência do subleito utilizando o gráfico mostrado na Figura 722 Engenharia de infraestrutura de transportes 412 Devese observar que a espessura da subbase é necessária para este gráfico ser utilizado Nos casos em que não haja subbase isto é a placa de concreto é colocada diretamente sobre ela o módulo composto de reação do subleito kc é obtido com base no módulo de elasticidade do subleito M r utilizando a expressão teórica kc em pci M r em psi194 Além disso a presença de leito rochoso dentro de 3 m abaixo da superfície do subleito e sua extensão por uma distância significativa ao longo do alinhamento da rodovia podem resultar em aumento do módulo de reação do subleito global Esse efeito é levado em consideração ajustandose o módulo efetivo de reação do subleito com o gráfico mostrado na Figura 723 Utilizando a espessura assumida da placa o dano relativo de cada estação é determinado com o uso da Figura 724 A média dos danos relativos para todas as estações é determinada e utilizada para obter o módulo efetivo de reação do subleito de acordo com a Figura 724 Observação 1 polegada 254 mm 1000 psi 69 Nmm 2 1000 pci 0272 Nmm 3 Exemplo D SB 6 polegadas E SB 20000 psi M R 7000 psi Solução k 400 pci Módulo de elasticidade da subbase E SB psi Módulo composto de reação do subleito k pci Assume profundidade semiinfinita do subleito Espessura da subbaseD SB polegadas L i n h a d e v i r a d a Módulo de resiliência do solo do leito da rodovia M R psi 1000000 600000 400000 200000 100000 75000 50000 30000 15000 2 0 0 0 1 5 0 0 1 0 0 0 8 0 0 6 0 0 5 0 0 4 0 0 3 0 0 2 0 0 1 0 0 5 0 18 16 14 12 10 8 6 1000 2000 3000 5000 7000 10000 12000 16000 20000 Figura 722 Figura 722Gráfico para cálculo do módulo composto de reação do subleito k assumindo uma profundidade semiinfinita do subleito Fonte American Association of State Highway and Transportation Officials Guide for design of pavement structures Washington DC 1993 Utilizado com permissão Projeto estrutural das vias de transporte Capítulo 7 Capítulo 7 413 O efeito da erosão potencial da subbase é considerado incorporandose a perda do fator de suporte LS para levar em consideração o potencial de perda de suporte em decorrência da erosão da subbase eou dos movimentos diferenciais verticais do solo Este fator depende do tipo de material utilizado como subbase e do seu módulo de elasticidade ou de resiliência como mostra a abela 735 O valor de LS cresce com o aumento do potencial de a subbase erodir resultando em uma maior redução do módulo efetivo de reação do subleito conforme mostrado na Figura 725 O efeito da drenagem no desempenho dos pavimentos rígidos é considerado incorporandose um coefi ciente de drenagem C d na equação utilizada para o projeto Este fator baseiase na qualidade de drenagem do material da subbase que depende do tempo que leva para drenar a camada de subbase até 50 de saturação e o período de tempo durante o qual a estrutura do pavimento estará quase saturada A abela 724 fornece a definição geral dos diversos níveis de qualidade de drenagem e a 736 os valores recomendados pela AASHO para C d O mesmo procedimento utilizado para a confiabilidade do procedimento de projeto de pavimento flexível é usado para o projeto de pavimento rígido Os fatores de confiabilidade para pavimentos rígidos são os mesmos para pavimentos flexíveis A AASHO no entanto recomenda um intervalo de desviopadrão total de 030 a 040 para pavimentos rígidos Figura 723 Figura 723 Gráfico para modificar o módulo de reação do subleito para examinar os efeitos da fundação rígida perto da superfície dentro de 10 pés Fonte American Association of State Highway and Transportation Officials Guide for design of pavement structures Washington DC 1993 Utilizado com permissão Observação 1 pé 3048 mm 1000 psi 69 Nmm 2 1000 pci 0272 Nmm 3 Módulo de reação do subleito k pci Assumindo profundidade semiinfinita do subleito Profundidade do subleito para fundação rígida D SG pés Módulo resiliente do solo do leito da rodovia M R p si Módulo de reação do subleito k pci Modificado para levar em consideração a presença de fundação rígida perto da superfície Exemplo M R 4000 psi D SG 5 pés k 230 pci Solução k 300 pci 50 100 200 300 400 500 600 700 800 1000 1200 1400 20000 15000 10000 5000 0 500 1000 1500 2000 2 5 10 Engenharia de infraestrutura de transportes 414 Exemplo 711 Exemplo 711 Cálculo do módulo efetivo de reação do subleito para pavimento rígido utilizando o método da AASHTO Uma camada de 8 2032 mm de material granular tratado com cimento deve ser utilizada como subbase para um pavimento rígido Os valores sazonais para o módulo de resiliência do leito da rodovia e para o mó dulo de elasticidade da subbase são fornecidos nas colunas 2 e 3 da abela 737 Se a profundidade da rocha estiver localizada 5 pés 1524 mm abaixo da superfície do subleito e a espessura projetada da placa for de 8 2032 mm calcule o módulo efetivo de reação do subleito utilizando o método da AASHO O fator LS é 1 Observe que na prática os valores dos módulos sazonais do leito da rodovia e dos materiais de subbase são determinados utilizandose o teste apropriado Figura 724 Figura 724Gráfico para estimar os danos relativos aos pavimentos rígidos com base na espessura da placa e no suporte subjacente Fonte American Association of State Highway and Transportation Officials Guide for design of pavement structures Washington DC 1993 Utilizado com permissão Espessura da placa projetada polegadas D a n o r e l a t i v o u Espessura da placa projetada polegadas Valor k composto pci Observação 1 polegada 254 mm 1000 pci 0272 Nmm 3 1000 500 100 60 50 10 5 1 10 50 100 500 1000 2000 14 12 10 9 8 7 6 540 Projeto estrutural das vias de transporte Capítulo 7 Capítulo 7 415 Tabela 735 Tabela 735Variação típica da perda dos fatores de suporte para vários tipos de materiais Tipo de material Perda de suporte LS Base granular tratada com cimento E 1000000 a 2000000 libraspol2 00 a 10 Misturas de agregados com cimento E 500000 a 1000000 libraspol2 00 a 10 Base tratada com asfalto E 350000 a 1000000 libraspol2 00 a 10 Misturas betuminosas estabilizadas E 40000 a 300000 libraspol2 00 a 10 Misturas de cal estabilizadas E 20000 a 70000 libraspol2 10 a 30 Materiais granulares livres E 15000 a 45000 libraspol2 10 a 30 Materiais de granulação fina ou naturais do subleito E 3000 a 40000 libraspol2 20 a 30 Observação E nesta tabela referese ao símbolo geral para os módulos de elasticidade e de resiliência do material 1000 libraspol 2 69 Nmm2 1000 libraspol 3 0272 Nmm3 Fonte Adaptado de BF McCullough e Gary E Elkins CRC Pavement design manual Austin Research Engineers Inc Austin TX outubro de 1979 Figura 725 Figura 725Correção dos módulos de efeitos de reação do subleito para perda potencial de suporte Fonte American Association of State Highway and Transportation OfficialsGuide for pavement structures Washington DC 1993 Utilizado com permissão Módulo efetivo de reação do subleito k pci Observação 1000 pci 0272 Nmm 3 M ó d u l o e f e t i v o d e r e a ç ã o d o s u b l e i t o k p c i C o r r i g i d o p a r a p e r d a p o t e n c i a l d e s u p o r t e L S 0 L S 1 0 L S 2 0 L S 3 0 170 1000 500 100 50 10 5 1 540 5 10 50 100 500 1000 2000 Engenharia de infraestrutura de transportes 416 Tabela 736 Tabela 736 Valores recomendados de coeficiente de drenagem C d para pavimentos rígidos Percentual de tempo que a estrutura de pavimento está Percentual de tempo que a estrutura de pavimento está exposta exposta a níveis de umidade próximos ao ponto a níveis de umidade próximos ao ponto de saturação de saturação QQuuaalliiddaadde e dda a ddrreennaaggeemm IInnffeerriioor r a a 11 11 a a 55 55 a a 2255 SSuuppeerriioor r a a 2255 Excelente 125 120 120 115 115 110 110 Boa 120 115 115 110 110 100 100 Regular 115 110 110 100 100 090 090 Fraca 110 100 100 090 090 080 080 Muito fraca 100 090 090 080 080 070 070 Fonte Adaptado do Guide for design of pavement structures American of State Highway and Transportation Officials Washington DC 1973 Utilizado com permissão Tabela 737 Tabela 737Exemplo ilustrativo da determinação do módulo efetivo de reação do subleito 1 1 Mês Mês 2 2 Módulo do leito da Módulo do leito da rodovia rodovia M r psi psi 3 3 Módulo da sub Módulo da sub base base E SB psi psi 4 4 Valor Valor k composto composto pci Figura 722 pci Figura 722 5 5 Valor Valor k da fundação da fundação rígida Figura 723 rígida Figura 723 6 6 Dano relativo Dano relativou r Figura 724 Figura 724 Janeiro 20000 50000 1100 1350 020 20000 50000 1100 1350 020 Fevereiro 20000 50000 1100 1350 020 20000 50000 1100 1350 020 Março 3000 20000 190 290 050 3000 20000 190 290 050 Abril 4000 20000 260 370 045 4000 20000 260 370 045 Maio 4000 20000 260 370 045 4000 20000 260 370 045 Junho 8000 25000 500 810 028 8000 25000 500 810 028 Julho 8000 25000 500 810 028 8000 25000 500 810 028 Agosto 8000 25000 500 810 028 8000 25000 500 810 028 Setembro 8000 25000 500 810 028 8000 25000 500 810 028 Outubro 8000 25000 500 810 028 8000 25000 500 810 028 Novembro 8000 25000 500 810 028 8000 25000 500 810 028 Dezembro 20000 50000 1100 1350 020 20000 50000 1100 1350 020 Observação 1000 psi 69 Nmm 2 1000 pci 0272 Nmm 3 Solução Determine o valor do módulo de reação do subleito compostok para cada período sazonal para os valores correspondentes de M r e ESB utilizando a Figura 722 e assumindo uma profundidade semiinfinita do subleito Esses valores são mostrados na coluna 4 Projeto estrutural das vias de transporte Capítulo 7 Capítulo 7 417 Modifique k para levar em consideração a presença de uma fundação rígida dentro de 10 pés 305 m abaixo da superfície do subleito utilizando a Figura 723 Esses valores são mostrados na coluna 5 Determine os danos relativos a cada período sazonal utilizando o valor k modificado da Figura 724 Esses valores são mostrados na coluna 6 Soma ur 736 Determine a média de ur 73624 031 Determine módulo efetivo de reação do subleito global k 750 pci 0204 Nmm3 obtido na Figura 724 Determine k corrigido para a perda de suporte k 210 libraspol3 0057 Nmm3 obtido na Figura 725 Equação de projeto da AASHTO para determinar a espessura de um pavimento rígido rodoviário A espessu ra mínima do pavimento de concreto adequada para atender a ESAL de projeto é obtida com a Equação 714 log10W 18 Z RS0 735 log10D 1 006 log10 ΔPSI 45 15 422 032P t log10 1 1624 107D 1846 ScC d D075 1132 714 21563 J D075 1842Ec k025 em que Z R variante normal padrão correspondente ao nível escolhido de confiabilidade S0 desviopadrão global W 18 número previsto de aplicações da ESAL de 18 kip 816 kN que pode ser atendido pela estrutura de pavimento após a construção D espessura do pavimento de concreto para o mais próximo de meia polegada PSI perda de serventia inicial P i P t P i índice de serventia inicial P t índice de serventia final Ec módulo de elasticidade do concreto a ser utilizado na construção libraspol2 Sc módulo de ruptura do concreto a ser utilizado na construção libraspol 2 J coeficiente de transferência de carga 32 presumido C d coeficiente de drenagem k módulo de reação do subleito efetivo corrigido Ec módulo de elasticidade do concreto A espessura do pavimento de concreto D pode ser determinada por meio de um programa de computador ou de um conjunto de dois diagramas como mostrado nas Figuras 726 e 727 Engenharia de infraestrutura de transportes 418 Figura 726 Figura 726Diagrama de projeto da AASHTO para pavimentos rígidos com base na utilização de valores médios para cada uma das variáveis de entrada segmento 1 Fonte American Association of State Highway and Transportation OfficialsGuide for pavement structures Washington DC 1993 Utilizado com permissão O b s er v a ç ã o 1 0 0 0 p s i 6 9 N m m 2 1 0 0 0 p ci 0 2 7 2 N m m 3 1 p ol e g a d a 2 5 4 m m 1 8 k i p 8 0 k N M ó d ul o d e r e a ç ã o d o s u b l ei t o ef e t i v o k p ci M ó d ul o d e el a s t i ci d a d e d o c on cr e t o E c 1 0 6 p s i Média do módulo de ruptura do concreto S c psi Coeficiente de transferência de carga J Coeficiente de drenagem C d Linha de partida E x em pl o l i nh a s ó l i d a k 7 2 p ci E c 5 1 0 6 p s i S c 6 5 0 p s i J 3 2 C d 1 0 S 0 0 2 9 R 9 5 Z R 1 6 4 5 Δ P S I 4 2 2 5 1 7 W 1 8 5 1 1 0 6 E S A L d e 1 8 k i p S ol u ç ã o D 1 0 0 p ol e g a d a s m ai s pr ó x i m o d e m e i a p ol e g a d a a p ar t i r d o s e gm en t o 2 8 0 0 5 0 0 1 0 0 5 0 1 0 6 7 5 4 1 2 0 0 1 1 0 0 1 0 0 0 9 0 0 8 0 0 7 0 0 6 0 0 5 0 0 T L T L 4 5 4 0 3 5 3 0 2 5 2 0 1 1 1 3 0 9 0 7 0 6 1 0 0 9 0 8 0 7 0 6 0 5 0 4 0 3 0 2 0 1 0 0 Exemplo 712 Exemplo 712 Determinação da espessura da placa de um pavimento rodoviário de concreto rígido utilizando o método da AASHTO Um pavimento rodoviário rígido será construído para atender uma carga por eixo simples acumulada de 105 106 A subbase é uma camada de 1524 mm 6 de material granular tratada com cimento os valores sazonais do módulo de resiliência do leito da estrada e do módulo de elasticidade da subbase são conforme indicados 3 Projeto estrutural das vias de transporte Capítulo 7 Capítulo 7 419 Figura 727 Figura 727Diagrama de projeto da AASHTO para pavimentos rígidos com base na utilização de valores médios para cada uma das variáveis de entrada segmento 2 Fonte American Association of State Highway and Transportation OfficialsGuide for pavement structures Washington DC 1993 Utilizado com permissão Espessura da placa de projetoD polegadas P e r d a d e o p e r a c i o n a l i d a d e d e p r o j e t o Δ P S I Estimativa total por eixo simples equivalente a 18 kip Aplicações de carga ESAL W 18 milhões D e s v i o p a d r ã o g l o b a l S 0 Confiabilidade R Observação Aplicação de confiabilidade neste gráfico requer o uso de valores médios para todas as variáveis de entrada Observação 1 polegada 254 mm 18 kip 80 kN 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 1000 500 100 50 10 5 10 5 1 05 2 4 3 5 6 999 99 95 90 80 70 60 50 T L 5 10 20 30 nas colunas 2 e 3 da abela 737 e a rocha está localizada a 1524 m 5 pés abaixo da superfície do subleito Utilizando o procedimento de projeto da AASHO determine a espessura necessária da placa para os valores das variáveis de entrada a seguir Perda do fator de suporte LS 1 Módulo de elasticidade do concreto Ec 5 106 libraspol2 345 104 Nmm2 Módulo de ruptura do concreto a ser utilizado na construção Sc 650 libraspol2 4485 Nmm2 Coeficiente de transferência de carga J 32 Engenharia de infraestrutura de transportes 420 Coeficiente de drenagem C d 10 Desviopadrão global S0 29 Nível de confiabilidade 95 Z R 1645 Índice de serventia inicial P i 45 Índice de serventia final P t 25 Aplicação de carga por eixo simples equivalente ESAL 20 106 Solução Determine o módulo de reação do subleito efetivo global k Como as características do subleito são as mesmas que as apresentadas na abela 736 suponhamos uma espessura de placa de 8 2032 mm que resulta em um valor k global de 210 libraspol3 0057 Nmm3 como mostrado no Exemplo 711 Determine a profundidade exigida utilizando as Figuras 726 e 727 linhas pontilhadas ΔPSI perda de operacionalidade de projeto P i P t 45 25 20 A espessura necessária da placa de concreto é de 8 200 mm conforme mostrado na Figura 727 linhas pontilhadas Observe que se a espessura obtida é significativamente diferente da assumida de 8 todo o procedimento deve ser repetido incluindo o cálculo de k assumindo outro valor para a espessura Método da FAA para o projeto de pavimentos rígidos de pista de pouso e decolagem de aeroportos Os parâmetros de entrada de projeto utilizados neste método são 1 resistência à flexão do concreto 2 módu lo do subleito k 3 peso bruto da aeronave de projeto e 4 número de partidas anual da aeronave de projeto A resistência à flexão que deve ser utilizada no projeto deve basearse na exigência de resistência no momento em que o pavimento é aberto ao tráfego O módulok na parte superior da subbase é determinada a partir do Figura 728 Figura 728 Efeito da subbase no módulo de reação do subleito para agregado britado bem graduado Fonte Federal Aviation Administration Department of Transportation Airport pavement sesign and evaluation Advisory Circular AC 15053206D Incorporação das alterações 1 a 5 Washington DC abril de 2004 cm 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 l i b r a s p o l 3 Espessura da subbase agregado britado bem graduado S u b l e i t o K 5 0 1 4 K 1 0 0 2 7 K 200 54 K 300 81 M N m 3 125 100 75 50 40 30 20 15 500 400 300 200 100 50 Projeto estrutural das vias de transporte Capítulo 7 Capítulo 7 421 módulo do subleito pelo material de subbase e profundidade da camada de subbase utilizando as Figuras 728 729 ou 730 dependendo do material utilizado para a camada de subbase A Figura 730 pode ser utili zada para materiais estabilizados com cimento ou betume cm 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 S u b le i t o K 5 0 14 K 1 0 0 2 7 K 200 54 K 300 81 M N m 3 125 100 75 50 40 30 20 15 Figura 729 Figura 729Efeito da subbase no módulo de reação do subleito para areia de beira de rio e pedregulho Fonte Federal Aviation Administration Department of TransportationAirport pavement sesign and evaluation Advisory Circular AC 15053206D Incorpora ção das alterações 1 a 5 Washington DC abril de 2004 Espessura da subbase polegada Areia e pedregulho de pedra corrida PI 6 k e f e t i v o n a p a r t e s u p e r i o r d o s u b l e i t o l i b r a s p o l 3 500 400 300 200 100 50 4 5 Figura 730 Figura 730Efeitos da subbase estabilizada no módulo do subleito Fonte Federal Aviation Administration Department of TransportationAirport pavement sesign and evaluation Advisory Circular AC 15053206D Incorpora ção das alterações 1 a 5 Washington DC abril de 2004 k n a p a r t e s u p e r i o r d a s u b b a s e l i b r a s p o l 3 S u b l e i t o K 5 0 1 4 K 1 0 0 2 7 K 2 0 0 5 4 K 3 0 0 81 Espessura da subbase polegadas subbase estabilizada 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 4 5 6 7 8 9 10 11 12 0793 120 100 90 80 70 60 50 40 35 30 25 20 15 500 400 300 200 100 90 80 70 60 50 mm M N m 3 Engenharia de infraestrutura de transportes 422 A FAA também desenvolveu diagramas de projeto para vários tipos de trem de pouso e para aeronaves específicas Para este desenvolvimento foi assumido que a carga por roda está localizada em uma junta numa direção que é perpendicular ou tangencial a ela As Figuras 731 a 733 apresentam os diagramas de projeto para vários tipos de trem de pouso e as 734 a 739 apresentam exemplos de diagramas de projeto de aeronaves específicas O uso desses gráficos está ilustrado nos exemplos a seguir Observação 1 polegada 254 mm 1 psi 00069 MNm 2 1 libra 0454 kg 1 pci 0272 MNm 3 TREM DE POUSO DE RODA SIMPLES R e s i s t ê n c i a à fl e x ã o d o c o n c r e t o p s i Número de partidas anuais E s p e s s u r a d a p l a c a p o l e g a d a s K 5 0 p c i 1 0 0 5 0 0 2 0 0 3 0 0 7 5 0 0 0 l b 6 0 0 0 0 l b 4 5 0 0 0 l b 3 0 0 0 0 l b 900 800 700 600 500 0793E 14 13 12 11 10 9 8 8 7 6 14 13 12 11 10 9 8 7 15 14 13 12 11 10 9 8 7 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 1200 6000 25000 3000 15000 Figura 731 Figura 731Diagrama de projeto para pavimento rígido da FAA trem de pouso de roda simples Fonte Federal Aviation Administration Department of Transportation Airport pavement design and evaluation Advisory Circular AC 15053206D Incorpo ração das alterações 1 a 5 Washington DC abril de 2004 Figura 732 Figura 732Diagrama de projeto de pavimento rígido da FAA trem de pouso de rodas duplas Fonte Federal Aviation Administration Department of Transportation Airport pavement design and evaluation Advisory Circular AC 15053206D Incorpo ração das alterações 1 a 5 Washington DC abril de 2004 TREM DE POUSO DE RODAS DUPLAS Número de partidas anuais 1200 6000 25000 3000 15000 R e s i s t ê n c i a à fl e x ã o d o c o n c r e t o p s i E s p e s s u r a d a p l a c a p o l e g a d a s 0703E Observação 1 polegada 254 mm 1 psi 00069 MNm 2 1 libra 0454 kg 1 pci 0272 MNm 3 900 850 800 750 700 650 600 550 500 K 5 0 p c i 1 0 0 5 0 0 2 0 0 3 0 0 2 0 0 0 0 0 l b 1 5 0 0 0 0 l b 1 0 0 0 0 0 l b 7 5 0 0 0 l b 5 0 0 0 0 l b 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 87 26 25 24 23 22 21 20 18 19 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 6 Projeto estrutural das vias de transporte Capítulo 7 Capítulo 7 423 Figura 733 Figura 733Diagrama de projeto de pavimento rígido da FAA trem de pouso duplo tandem Fonte Federal Aviation Administration Department of Transportation Airport pavement design and evaluation Advisory Circular AC 15053206D Incorpo ração das alterações 1 a 5 Washington DC abril de 2004 Observação 1 polegada 254 mm 1 psi 00069 MNm 2 1 libra 0454 kg 1 pci 0272 MNm 3 TREM DE POUSO DE RODA DUPLO TANDEM R e s i s t ê n c i a à fl e x ã o d o c o n c r e t o p s i Número de partidas anuais E s p e s s u r a d a p l a c a p o l e g a d a s K 5 0 p c i 1 0 0 5 0 0 2 0 0 3 0 0 4 0 0 0 0 0 l b 900 850 800 750 700 650 600 550 500 0793E 1200 6000 25000 3000 15000 3 0 0 0 0 0 l b 2 0 0 0 0 0 l b 1 5 0 0 0 0 l b 1 0 0 0 0 0 l b 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 23 22 21 20 19 18 17 16 15 13 12 11 10 9 8 7 14 23 22 21 20 19 18 17 16 15 24 13 12 11 10 9 8 7 14 23 22 21 20 19 18 17 16 15 24 13 12 11 10 9 8 14 25 26 23 22 21 20 19 18 17 16 15 24 13 12 11 10 9 8 14 25 26 27 Figura 734 Figura 734Diagrama de projeto de pavimento rígido da FAA modelo B2 do A300 Fonte Federal Aviation Administration Department of Transportation Airport pavement design and evaluation Advisory Circular AC 15053206D Incor poração das alterações 1 a 5 Washington DC abril de 2004 Observação 1 polegada 254 mm 1 psi 00069 MNm 2 1 libra 0454 kg 1 pci 0272 MNm 3 R e s i s t ê n c i a à fl e x ã o d o c o n c r e t o p s i Número de partidas anuais E s p e s s u r a d a p l a c a p o l e g a d a s K 5 0 p c i 1 0 0 5 0 0 2 0 0 3 0 0 3 2 5 0 0 0 l b 900 850 800 750 700 650 600 550 500 0793E 1200 6000 25000 3000 15000 3 0 0 0 0 0 l b s 2 7 5 0 0 0 l b 2 5 0 0 0 0 l b s 2 2 5 0 0 0 l b 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 23 22 21 20 19 18 17 16 15 13 12 11 10 9 8 7 14 23 22 21 20 19 18 17 16 15 24 13 12 11 10 9 87 14 23 22 21 20 19 18 17 16 15 24 13 12 11 10 9 8 14 25 26 23 22 21 20 19 18 17 16 15 24 13 12 11 10 9 8 14 25 26 MODELO B2 DO A300 Área de contato 20747 pol quad Espaçamento das rodas duplas 3499 pol Espaçamento do tandem 5500 pol 2 0 0 0 0 0 l b 6 7 Engenharia de infraestrutura de transportes 424 Figura 735 Figura 735Diagrama de projeto de pavimento rígido da FAA modelo B4 do A300 Fonte Federal Aviation Administration Department of Transportation Airport pavement design and evaluation Advisory Circular AC 15053206D Incorpo ração das alterações 1 a 5 Washington DC abril de 2004 Observação 1 polegada 254 mm 1 psi 00069 MNm 2 1 libra 0454 kg 1 pci 0272 MNm 3 R e s i s t ê n c i a à fl e x ã o d o c o n c r e t o p s i E s p e s s u r a d a p l a c a p o l e g a d a s K 5 0 p c i 1 0 0 5 0 0 2 0 0 3 0 0 3 5 0 0 0 0 l b 900 850 800 750 700 650 600 550 500 0793E 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 23 22 21 20 19 18 17 16 15 13 12 11 10 9 8 7 14 23 22 21 20 19 18 17 16 15 24 13 12 11 10 9 8 7 14 23 22 21 20 19 18 17 16 15 24 13 12 11 10 9 8 14 25 26 23 22 21 20 19 18 17 16 15 24 13 12 11 10 9 8 14 25 26 6 MODELO B4 DO A300 Área de contato 21708 pol quad Espaçamento das rodasduplas 3617 pol Espaçamento do tandem 5500 pol Número de partidas anuais 1200 6000 25000 3000 15000 3 2 5 0 0 0 l b s 3 0 0 0 0 0 l b 2 7 5 0 0 0 l b s 2 5 0 0 0 0 l b 2 0 0 0 0 0 l b 2 2 5 0 0 0 l b s Figura 736 Figura 736Diagrama de projeto de pavimento rígido da FAA para aeronave específica B747100 SR e 200 B C e F Fonte Federal Aviation Administration Department of Transportation Airport pavement design and evaluation Advisory Circular AC 15053206D Incorpo ração das alterações 1 a 5 Washington DC abril de 2004 Observação 1 polegada 254 mm 1 psi 00069 MNm 2 1 libra 0454 kg 1 pci 0272 MNm 3 R e s i s t ê n c i a à fl e x ã o d o c o n c r e t o p s i E s p e s s u r a d a p l a c a p o l e g a d a s K 5 0 p c i 1 0 0 5 0 0 2 0 0 3 0 0 8 5 0 0 0 0 l b 900 850 800 750 700 650 600 550 500 0793E 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 23 22 21 20 19 18 17 16 15 13 12 11 10 9 8 7 14 23 22 21 20 19 18 17 16 15 24 13 12 11 10 9 8 7 14 23 22 21 20 19 18 17 16 15 24 13 12 11 10 9 8 14 25 26 23 22 21 20 19 18 17 16 15 24 13 12 11 10 9 8 14 25 26 Número de partidas anuais 1200 6000 25000 3000 15000 B747100 SR 200 B C F Área de contato 245 pol quad Espaçamento das rodasduplas 44 pol Espaçamento do tandem 58 pol 8 0 0 0 0 0 l b 7 0 0 0 0 0 l b 6 0 0 0 0 0 l b 5 0 0 0 0 0 l b 4 0 0 0 0 0 l b 3 0 0 0 0 0 l b 27 Projeto estrutural das vias de transporte Capítulo 7 Capítulo 7 425 Figura 737 Figura 737Diagrama de projeto de pavimento rígido da FAA para aeronave específica B747 SP Fonte Federal Aviation Administration Department of Transportation Airport pavement design and evaluation Advisory Circular AC 15053206D Incorpo ração das alterações 1 a 5 Washington DC abril de 2004 Observação 1 polegada 254 mm 1 psi 00069 MNm 2 1 libra 0454 kg 1 pci 0272 MNm 3 R e s i s t ê n c i a à fl e x ã o d o c o n c r e t o p s i E s p e s s u r a d a p l a c a p o l e g a d a s K 5 0 p c i 1 0 0 5 0 0 2 0 0 3 0 0 7 0 0 0 0 0 l b 900 850 800 750 700 650 600 550 500 0793E 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 23 22 21 20 19 18 17 16 15 13 12 11 10 9 8 7 14 23 22 21 20 19 18 17 16 15 24 13 12 11 10 9 8 7 14 23 22 21 20 19 18 17 16 15 24 13 12 11 10 9 8 14 25 26 23 22 21 20 19 18 17 16 15 24 13 12 11 10 9 8 14 25 26 Número de partidas anuais 1200 6000 25000 3000 15000 27 B747 SP Área de contato 210 pol quad Espaçamento das rodasduplas 4325 pol Espaçamento do tandem 54 pol 6 0 0 0 0 0 l b 5 0 0 0 0 0 l b 4 0 0 0 0 0 l b 3 0 0 0 0 0 l b Figura 738 Figura 738Diagrama de projeto de pavimento rígido da FAA para aeronave específica B757 Fonte Federal Aviation Administration Department of Transportation Airport pavement design and evaluation Advisory Circular AC 15053206D Incorpo ração das alterações 1 a 5 Washington DC abril de 2004 Observação 1 polegada 254 mm 1 psi 00069 MNm 2 1 libra 0454 kg 1 pci 0272 MNm 3 R e s i s t ê n c i a à fl e x ã o d o c o n c r e t o p s i E s p e s s u r a d a p l a c a p o l e g a d a s K 5 0 p c i 1 0 0 5 0 0 2 0 0 3 0 0 2 5 0 0 0 0 l b 900 850 800 750 700 650 600 550 500 0793E 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 23 22 21 20 19 18 17 16 15 13 12 11 10 9 8 7 14 23 22 21 20 19 18 17 16 15 24 13 12 11 10 9 87 14 23 22 21 20 19 18 17 16 15 24 13 12 11 10 9 8 14 25 26 23 22 21 20 19 18 17 16 15 24 13 12 11 10 9 8 14 25 26 Número de partidas anuais 1200 6000 25000 3000 15000 1 2 5 0 0 0 l b B757 Área de contato 18835 pol quad Espaçamento das rodasduplas 34 pol Espaçamento do tandem 45 pol 2 2 5 0 0 0 l b 2 0 0 0 0 0 l b 1 7 5 0 0 0 l b 1 5 0 0 0 0 l b 6 7 Engenharia de infraestrutura de transportes 426 Exemplo 713 Exemplo 713 Determinação da espessura de placa necessária para um pavimento rígido de aeroporto que atenda a um determinado tipo de trem de pouso Determine a espessura necessária para placa de pavimento rígido de concreto de aeroporto que atenderá aero naves com trem de pouso de roda simples peso bruto de 317510 N e 15 mil partidas anuais A subbase consis tirá em uma camada estabilizada com cimento de 8 2032 mm e o módulo do subleito será de 75 libraspol 3 002 Nmm3 Suponha que a resistência à flexão do concreto seja de 650 libraspol 2 4485 Nmm2 Solução Determine o valork equivalente Utilize a Figura 730 para definir o efeito da subbase estabilizada no módulo do subleito linhas sólidas Para a subbase estabilizada de 8 2032 mm e módulo do subleito de 75 libraspol3 002 Nmm3 o valor k equivalente é 200 libraspol3 0054 Nmm3 Determine a espessura da placa com base na Figura 731 A espessura da placa é de 1175 2985 mm e a necessária é de 12 3048 mm Observe que como o número de partidas anuais é inferior a 25 mil não há necessidade de corrigir para altos níveis de número de partidas anuais Figura 739 Figura 739Diagrama de projeto de pavimento rígido da FAA para aeronave específica B767 Fonte Federal Aviation Administration Department of Transportation Airport pavement design and evaluation Advisory Circular AC 15053206D Incorpo ração das alterações 1 a 5 Washington DC abril de 2004 Observação 1 polegada 254 mm 1 psi 00069 MNm 2 1 libra 0454 kg 1 pci 0272 MNm 3 R e s i s t ê n c i a à fl e x ã o d o c o n c r e t o p s i E s p e s s u r a d a p l a c a p o l e g a d a s K 5 0 p c i 1 0 0 5 0 0 2 0 0 3 0 0 3 2 5 0 0 0 l b 900 850 800 750 700 650 600 550 500 0793E 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 23 22 21 20 19 18 17 16 15 13 12 11 10 9 8 7 14 23 22 21 20 19 18 17 16 15 24 13 12 11 10 9 8 7 14 23 22 21 20 19 18 17 16 15 24 13 12 11 10 9 8 14 25 26 23 22 21 20 19 18 17 16 15 24 13 12 11 10 9 8 14 25 26 Número de partidas anuais 1200 6000 25000 3000 15000 1 5 0 0 0 0 l b 3 0 0 0 0 0 l b s 2 7 5 0 0 0 l b 2 0 0 0 0 0 l b s 1 7 5 0 0 0 l b 6 7 B767 Área de contato 20246 pol quad Espaçamento das rodasduplas 4500 pol Espaçamento do tandem 56 pol 2 5 0 0 0 0 l b s 2 2 5 0 0 0 l b Projeto estrutural das vias de transporte Capítulo 7 Capítulo 7 427 Exemplo 714 Exemplo 714 Determinação da espessura de placa necessária para um pavimento rígido de aeroporto que atende a uma aeronave especíca Determine a espessura necessária de uma placa de pavimento rígido de concreto que atenderá uma frota de aeronaves específicas com partidas anuais e pesos brutos de tal forma que o modelo B2 do A300 seja a aeronave de projeto peso bruto de 1224700 N e partidas anuais equivalentes de 25 mil A subbase do pavimento será de agregado britado bem graduado de 9 2286 mm e o módulo do subleito será de 100 libraspol3 Suponha que a resistência à flexão do concreto seja de 650 libraspol 2 4485 Nmm2 Observação Isto implica que a aeronave de projeto e as partidas anuais equivalentes sejam determinadas por meio de um procedimento semelhante ao do Exemplo 710 Solução Determine o valor k equivalente Utilize a Figura 728 para definir o efeito do agregado britado bem graduado no módulo de reação do subleito Para agregado britado bem graduado de 9 2286 mm e valor de subleito de 100 libraspol3 00272 N mm3 o k efetivo é de aproximadamente 175 libraspol3 00476 Nmm3 Determine a espessura da placa Utilize a Figura 734 veja a linha sólida com resistência à flexão de concre to de 650 libraspol2 4485 Nmm2 um k efetivo de 175 libraspol3 00476 Nmm3 peso bruto de 1224700 N e partidas anuais equivalentes de 25 mil A espessura é de 15 381 mm Observe que como o número de partidas anuais não é superior a 25 mil não há necessidade de efetuar correções para um número de partidas superior Outros fatores de projeto relacionados a pavimentos rígidos rodoviários e de pista de pouso e decolagem de aeroportos Além de determinar a espessura da placa de concreto para pavimentos rígidos devese também levar em consi deração o projeto das juntas transversais e longitudinais o cálculo da armadura mínima de reforço e os efeitos de bombeamento Tipos de juntas de pavimento rígido Estas são classificadas com relação à sua função e podem ser divididas em quatro categorias básicas de expansão de contração de articulação de construção As juntas de expansão são normalmente colocadas transversalmente a intervalos regulares para fornecer es paço adequado para a placa expandir quando submetida a uma temperatura suficientemente elevada e devem criar uma trava diferenciada ao longo da profundidade da placa São portanto colocadas em toda a largura da placa e medem 19254 mm 34 a 1 Este tipo de junta geralmente contém material compressível não extru sivo e pode ser construída com barras de transferência lubrificadas de um lado para formar um mecanismo de transferência de carga Em locais onde a transferência de carga pela junta não seja viável como onde o pavi mento encosta em uma estrutura as barras de transferência não são construídas mas a espessura da placa ao longo da borda pode ser aumentada As juntas de expansão são colocadas em pavimentos rígidos rodoviários e de pistas de pouso e decolagem de aeroportos As Figuras 740a e 740b mostram seus diversos tipos Engenharia de infraestrutura de transportes 428 As juntas de contração são utilizadas para controlar a quantidade de trincas no pavimento em decorrência da redução do teor de umidade ou da temperatura São colocadas transversalmente em toda a largura e em intervalos regulares ao longo do comprimento do pavimento Embora não seja usualmente necessário insta lar um mecanismo de transferência de carga na forma de uma barra de transferência nessas juntas pode ser preciso fazêlo quando há dúvidas de que os grãos de intertravamento do agregado graúdo irão transferir a carga corretamente A Figura 740 também mostra exemplos deste tipo de junta As juntas de articulação são utilizadas principalmente para reduzir o trincamento ao longo da linha de eixo dos pavimentos rígidos embora às vezes sejam usadas como juntas de construção A Figura 740 também mos tra uma junta de articulação típica As juntas de construção são colocadas entre duas lajes adjacentes quando são construídas em momentos diferentes por exemplo no final de um dia de trabalho Essas juntas fornecem a ligação adequada das lajes adjacentes Exemplos também são mostrados na Figura 740 Espaçamento de juntas de pavimento rígido As juntas de pavimento rígido devem ser espaçadas a distâncias que lhes permitam desempenhar suas funções de forma adequada A AASHO sugere que a experiência local poderia ser utilizada para especificar esses espaçamentos para pavimentos rígidos rodoviários No entanto Figura 740a Figura 740aTipos e detalhes de juntas de pavimento rígido Fonte Federal Aviation Administration Department of Transportation Airport pavement design and evaluation Advisory Circular AC 15053206D Incorpo ração das alterações 1 a 5 Washington DC abril de 2004 Juntas de expansão Juntas de expansão Material compressível prémoldado não extrusivo Tipo A com barra de transferência Detalhe 1 Detalhe 1 Detalhe 3 Detalhe 3 Detalhe 3 Detalhe 2 Detalhe 2 Detalhe 2 Diâmetro e comprimento da barra de transferência de carga dependem do tamanho da placa Pintar e lubrificar esta extremidade do varão de transferência de carga Tampa de expansão ajuste de deslizamento Tipo B com borda mais espessa Para a junta mais próxima mas não menos que 10 3 m To 125 T para 1 3 cm mais próxima mas pelos menos T 2 5 cm 3 4 19 mm T T T T T T T T Juntas de construção Juntas de construção 3 4 19 mm Tipo C com chaveta de cisalhamento Tipo D com barra de transferência Tipo E articulada de topo ou com chaveta de cisalhamento Juntas de contração Juntas de contração Tipo F com barra de transferência Tipo G articulada a Tipo H Fictícia Sulco pode ser formado ou serrado Inclinação 14 Pintar e lubrificar uma extremidade da barra de transferência de carga Veja o tipo C com chaveta para as dimensões da chaveta Barra de transferência de 30 76 cm de comprimento espaçada de 30 75 cm Sulco pode ser formado ou serrado Pintar e lubrificar uma extremidade da barra de transferência de carga Sulco pode ser formado ou serrado Barra de transferência de 30 76 cm de comprimento espaçada 30 75 cm Observação Área sombreada em preto e selante de junta T 2 3 1 3 cm 8 cm T 2 d 2 T t 34 I 18 T 2 d 2 T 2 T 2 d 2 T 2 O C T 01 T Projeto estrutural das vias de transporte Capítulo 7 Capítulo 7 429 Figura 740b Figura 740b Tipos e detalhes de juntas de pavimento rígido Fonte Federal Aviation Administration Department of Transportation Airport pavement design and evaluation Advisory Circular AC 15053206D Incorpo ração das alterações 1 a 5 Washington DC abril de 2004 Tabela 738 Tabela 738Espaçamento máximo de junta recomendado para pavimentos rígidos sem subbase estabilizada EEssppeessssuurra a dda a ppllaaccaa TTrraannssvveerrssaall LLoonnggiittuuddiinnaall PPoolleeggaaddaass MMiillíímmeettrrooss PPééss MMeettrrooss PPééss MMeettrrooss 6 150 125 38 125 38 79 175230 15 46 15 46 912 230305 20 61 20 61 12 305 25 76 25 76 Observação Os espaçamentos de junta mostrados nesta tabela são valores máximos que podem ser aceitos em condições ideais Menores espa çamentos de junta devem ser utilizados se indicados por experiências passadas Os pavimentos sujeitos a diferenças extremas de temperaturas sazonais ou diferenças extremas de temperatura durante a construção podem precisar de espaçamentos menores Fonte Federal Aviation Administration Department of Transportation Airport pavement design and evaluation Advisory Circular AC 15053206D Incorpo ração das alterações 1 a 5 Washington DC abril de 2004 34 18 19 mm 3 mm Detalhe 1 Junta de expansão Raio ou chanfro de 14 6 mm Material selante 1438 610 mm Abaixo da superfície Inibidor de aderência Material compressível prémoldado não extrusivo ASTM D1751 ou 1752 Detalhe 2 Junta de contração Material selante 1438 610 mm Abaixo da superfície 1 14 32 mm Mínimo Material de apoio da barra D W T5 14 6 mm 34 18 19 mm 3 mm Material selante 1438 610 mm Abaixo da superfície D W 1 14 32 mm Mínimo Material de apoio da barra Detalhe 3 Junta de construção Junta de construção entre as lajes Observações 1 Reservatório do selante dimensionado para proporcionar fator da forma adequada WD selantes aplicados em campo e préformados exigem diferentes fatores da forma para um ótimo desempenho 2 O material de apoio da barra deve ser compatível com o tipo de selante líquido utilizado e dimensionado para fornecer o fator de forma desejado devese considerar se o agregado graúdo utilizado é diferente daquele no qual a experiência foi feita pois isso pode ter um impacto significativo nos espaçamentos máximos de junta A razão é que podem existir diferenças entre os coeficientes térmicos dos concretos com agregados graúdos diferentes A AASHO também sugere como uma regra geral para determinar o espaçamento da junta da superfície para pavimentos simples de con creto que ele em pés não deve exceder em muito o dobro da espessura da placa em polegadas Os valores máximos recomendados pela FAA para espaçamento de junta em pavimentos rígidos de pista de pouso e decolagem de aeroporto sem subbases estabilizadas estão relacionados na abela 738 Esses valores são baseados na mesma regra geral sugerida pela AASHO que foi srcinalmente fornecida pela Portland Engenharia de infraestrutura de transportes 430 Cement Association e estabelece que o espaçamento da junta em pés não deve exceder em muito o dobro da espessura da placa em polegadas Devese observar que estes são os valores máximos e que espaçamentos menores podem ser mais apropriados em alguns casos A FAA recomenda um procedimento diferente para de terminar os espaçamentos de junta em pavimentos rígidos com subbases estabilizadas pois esses pavimentos estão sujeitos a maiores tensões de empenamento do que aqueles com subbases não estabilizadas Para estes pavimentos a FAA recomenda que a razão entre o espaçamento da junta e o raio de rigidez relativa da placa de concreto deve ser entre 4 e 6 O raio de rigidez relativa da placa é dado por l Eh3 14 715 121 2k em que l raio de rigidez relativa polegadas E módulo de elasticidade do concreto h espessura da placa µ coeficiente de Poisson para concreto normalmente 015 k módulo de reação do subleito Além das recomendações dadas para o espaçamento da junta a Federal Aviation Administration recomenda vários outros fatores que devem ser considerados no uso de juntas Primeiro sugere que juntas com chavetas de cisalhamento não devem ser utilizadas para lajes com menos de 230 mm de espessura pois isto resulta em rasgos de chaveta com resistências limitadas Segundo devese dar consideração especial aos tipos de juntas longitudi nais utilizados para aeronaves a jato de grande porte tendo em vista que a experiência tem mostrado que o uso inadequado resulta em fraco desempenho dessas juntas Por exemplo quando o módulo de reação do subleito é de 0055 Nmm 2 ou menos não devem ser utilizadas juntas com chaveta mas uma com barra de transferência ou borda mais espessa Quando o módulo de reação do subleito está entre 0055 Nmm 2 e 011 Nmm2 juntas articuladas com barra de transferência ou bordas mais espessas podem ser utilizadas e quando o módulo de reação do subleito for de 400 libraspol3 ou superior uma junta com chaveta convencional pode ser usada Tipo área e espaçamento da armadura Isto também deve ser considerado no projeto de pavimentos rígi dos Os tipos de reforço são a malha de aço ou as esteiras de barras A primeira é composta de arames de aço longitudinais e transversais soldados em intervalos regulares normalmente utilizada em pavimentos de concreto armado com juntas enquanto a esteira de barras consiste em barras de reforço longitudinais e transversais em intervalos regulares formando uma esteira normalmente usada em pavimentos de concreto continuamente armado Área e espaçamento de aço de temperatura em pavimentos rodoviários de concreto armado com juntas O pro cedimento da AASHO prevê a estimativa do percentual de reforço de aço em pavimento de concreto armado com juntas Além da extensão da placa do pavimento espaçamento da junta outros itens considerados são fa tor de atrito e tensão de trabalho do aço O fator de atrito é o coeficiente de atrito entre a subbase ou o subleito e a parte inferior da placa Os primeiro recomendados para os diversos materiais de subbase e para o subleito natural estão listados na abela 739 A tensão de trabalho geralmente é de 75 do limite de elasticidade do aço com valores típicos de 210 e 310 Nmm2 para aço de categorias 40 e 60 respectivamente e 335 Nmm 2 para tela de arame soldado WWF e de arame deformado a frio DWF A fim de reduzir o impacto da corrosão potencial na área da seção transversal do pavimento sugerese que o tamanho de arame mínimo aceitável seja utilizado A Equação 716 fornece a porcentagem de armadura de aço que é necessária Projeto estrutural das vias de transporte Capítulo 7 Capítulo 7 431 ps 11314 103 LF 716 f s em que ps porcentagem de armadura de aço necessária porcentagem da área transversal da placa f s tensão de trabalho do aço utilizado Nmm2 L comprimento da placa espaçamento da junta mm Tabela 739 Tabela 739Valores recomendados para os fatores de fricção de diversos materiais de subbase e subleito natural TTiippo o dde e mmaatteerriiaal l ssoob b a a ppllaaccaa FFaattoor r dde e aattrriittoo Tratamento superficial 22 Estabilização com cal 18 Estabilização asfáltica 18 Estabilização do cimento 18 Pedregulho de rio 15 Pedra britada 15 Arenito 12 Subleito natural 09 Fonte American Association of State Highway and Transportation Officials Guide for design of pavement structures 1993 Utilizado com permissão A Equação 716 é utilizada no procedimento da AASHO para estimar a armadura necessária nas direções transversais e longitudinais para pavimento de concreto armado com juntas A abela 740a apresenta as áreas das seções de malhas de aço soldadas que podem ser utilizadas para escolher as telas adequadas Tabela 740a Tabela 740aÁreas das seções de telas soldadas mm2 Tamanho do Tamanho do arame liso arame liso Número Número deformado deformado Diâmetro Diâmetro nominal mm nominal mm Peso Peso nominal gm nominal gm lin mm lin mm Espaçamento centro a centro mm Espaçamento centro a centro mm 102 152 203 254 305 W31 D31 1595 157 60000 40000 30000 24000 20000 W30 D30 1570 152 58064 38710 29032 23226 19355 W28 D28 1516 142 54193 36129 27097 21677 18064 W26 D26 1461 139 50322 33548 25161 20129 16774 W24 D24 1405 121 46452 30968 23226 18581 15484 W22 D22 1344 111 42581 28387 21290 17032 14194 W20 D20 1280 101 38710 25806 19355 15481 12903 W18 D18 1214 091 34839 23226 17419 13935 11613 W16 D16 1146 081 30968 20645 15484 12387 10323 W14 D14 1072 071 27097 18064 13548 10839 9032 W12 D12 991 061 23226 15484 11613 9290 7742 W11 D11 950 056 21290 14194 10645 8516 7097 W105 930 053 20323 13548 10129 8129 6774 W10 D10 904 051 19355 12903 9677 7742 6452 W95 884 048 18387 12258 9161 7355 6129 W9 D9 859 046 17419 11613 8710 6968 5806 W85 836 043 16452 10968 8194 6581 5484 W8 D8 810 040 15484 10323 7742 6129 5161 Continua Engenharia de infraestrutura de transportes 432 Tamanho do Tamanho do arame liso arame liso Número Número deformado deformado Diâmetro Diâmetro nominal mm nominal mm Peso Peso nominal gm nominal gm lin mm lin mm Espaçamento centro a centro mm Espaçamento centro a centro mm 102 152 203 254 305 W7 D7 757 035 13548 9032 6774 5419 4516 W65 732 033 12581 8387 6258 5032 4194 W6 D6 701 030 11613 7742 5806 4645 3871 W55 671 028 10645 7097 5290 4258 3548 W5 D5 640 025 9677 6452 4839 3871 3226 W45 610 023 8710 5806 4323 3484 2903 W4 D4 572 020 7742 5161 3871 3097 2581 Tabela 740b Tabela 740bDimensões e pesos unitários de barras de aço deformado a frio Dimensões nominais Dimensões nominais NNúúmmeerroo DDiiââmmeettrroo ÁÁrreeaa PPeerríímmeettrroo PPeesso o uunniittáárriioo ppooll mmmm ppooll22 cm cm22 ppooll ccmm lliibbrraassppééss kkggmm 3 0375 95 011 071 1178 30 0376 056 4 0500 127 020 129 1571 40 0668 100 5 0625 159 031 200 1963 50 1043 157 6 0750 191 044 284 2356 60 1502 226 7 0875 222 060 386 2749 70 2044 307 Fonte Federal Aviation Administration US Department of Transportation Airport pavement design and evaluation Advisory Circular AC nº 505320 6D Incorporação das alterações 1 a 5 Washington DC abril de 2004 Exemplo 715 Exemplo 715 Estimativa do aço de temperatura necessário para pavimento rodoviário de concreto armado com juntas A placa rígida da rodovia projetada no Exemplo 712 deve ser construída como placa de concreto armado com juntas Se a placa for construída com 15 m de comprimento e 75 m de largura determine a A área de armadura necessária em cada direção b Uma malha de aço soldada adequada que pode ser utilizada Solução Determine a porcentagem de armadura na direção longitudinal Utilize a Equação 716 ps LF 100 2 f s L 15 m F 18 da abela 739 para material estabilizado com cimento sob a placa f s 335 Nmm2 para tela soldada tendo um limite de elasticidade de 414 Nmm2 ps 11314 103 15 103 18 335 0091 Projeto estrutural das vias de transporte Capítulo 7 Capítulo 7 433 Determine a área de armadurapés de largura na direção longitudinal Profundidade do pavimento 200 m da Equação 712 Área de armaduram de largura 0091100 200 1000 182 mm2 Determine o tamanho do arame e o espaçamento de centro a centro Da abela 740a os tamanhos de arame e os espaçamentos adequados são i W9 com espaçamento de 305 mm ou ii W6 com espaçamento de 203 mm A fim de reduzir o impacto da corrosão na área de seção transversal do pavimento utilize W6 com espaça mento de 203 mm Determine a taxa de armadura na direção transversal ps 11314 103 75 103 18 00455 335 Determine a área de armaduram de largura na direção transversal Profundidade do pavimento 200 mm Área de armadurapés de largura 00455 200 1000 91 mm2 100 Determine o tamanho do arame e o espaçamento de centro a centro Da abela 740a o tamanho do arame é W4 com espaçamento de 254 mm Área e espaçamento de aço de temperatura em pavimentos de pista de pouso e decolagem de aeroportos de concreto armado com junta A equação fornecida pela FAA para determinar a área de armadura de um pavimento de concreto armado com juntas é obtida por meio da fórmula do arrasto do subleito e da fórmula do coeficiente de atrito e é dada por As 20141 103 L Lt 717 f s em que As área de armaduram da largura ou comprimento mm 2 L comprimento ou largura da placa mm t espessura da placa mm f s resistência à tração admissível na armadura Nmm 2 23 do limite de elasticidade A FAA recomenda que o tamanho mínimo dos fios longitudinais das telas de arame deve ser W5 ou D5 e os arames transversais W4 ou D4 Para a armadura com limite de elasticidade de 4485 Nmm 2 a área calculada da armadura longitudinal não deve ser inferior a 005 da área de seção transversal da placa e a porcentagem deve ser revista proporcionalmente para cima para armaduras com limites de elasticidade mais baixos Além disso o comprimento da placa não deve ser superior a 228 m Recomendase também que para esse cálculo a tensão de tração admissível na armadura deve ser considerada como sendo igual a dois terços do seu limite de elasticidade Engenharia de infraestrutura de transportes 434 Exemplo 716 Exemplo 716 Estimativa do aço de temperatura necessário para pavimento de pista de pouso e decolagem de aeroporto de concreto armado com juntas Um pavimento rígido com 305 mm de espessura deve ser construído com concreto armado com juntas trans versais espaçadas em intervalos de 9 m e largura de faixa de pavimento de 75 m Determine a A área necessária de seção transversal da armadura longitudinalm de largura da placa b A área necessária de seção transversal da armadura transversalm de comprimento da placa Suponha que o limite de elasticidade da armadura seja de 4485 Nmm2 Solução a Utilize a Equação 717 para determinar o aço de temperatura necessário na direção longitudinal As 20141 103 L Lt f s 20141 103 9 103 9 103 305 2 4485 3 1004 mm 2m Armadura longitudinal mínima recomendada 005 da área da seção transversal 00005 305 100 1525 mm2m que deve ser utilizada b Utilize a Equação 717 para determinar o aço de temperatura necessário na direção transversal As 20141 103 75 103 75 103 305 2 4485 3 764 mm 2m Área e espaçamento de armadura longitudinal em pavimentos rodoviários de concreto armado contínuo A AASHO estabelece três condições que devem ser atendidas para determinar a quantidade de armadura longi tudinal necessária em um pavimento de concreto armado contínuo 1 Espaçamento máximo e mínimo entre as trincas 2 Largura máxima da trinca 3 ensão máxima do aço A AASHO recomenda que para minimizar a fragmentação as trincas consecutivas devem ser espaçadas em até 8 pés 244 m umas das outras e para minimizar o potencial de recortes por punção o espaçamento entre as trincas não deve ser inferior a 35 pés 106 m Para reduzir a fragmentação das trincas e o potencial de água que penetra no pavimento a AASHO recomenda a largura máxima de trinca de 004 101 mm ambém recomenda que para determinar a porcentagem de armadura longitudinal devese considerar o uso de uma maior porcentagem de armadura longitudinal ou com diâmetros menores pois isso resultará em uma Projeto estrutural das vias de transporte Capítulo 7 Capítulo 7 435 trinca de menor largura O critério colocado sobre a tensão máxima do aço deve assegurar que ele não se rompa ou sofra deformações permanentes excessivas Uma tensão máxima igual a 75 de resistência à tração máxima do aço é utilizada para satisfazer este critério A porcentagem de armadura longitudinal necessária é determinada por meio dos seguintes passos i Determinar a resistência à tração em função da carga de roda utilizando a Figura 741 ii Determinar a porcentagem máxima de aço necessária pmáx para satisfazer ao espaçamento mínimo 35 pés 106 m entre as trincas utilizando o gráfico ou a expressão dada na Figura 742 iii Determinar a porcentagem mínima de aço necessária para satisfazer ao espaçamento máximo entre as trincas 8 pés 244 m utilizando o gráfico ou a expressão mostrada na Figura 742 Figura 741 Figura 741Diagrama para estimar a tensão de tração em função da carga de roda Fonte American Association of State Highway and Transportation Officials Guide for design of pavement structures Washington DC 1993 Utilizado com permissão Observação 1 polegada 254 mm 1 libra 45 N 1000 psi 69 Nmm 2 1000 pci 0272 Nmm 3 Magnitude de carga de roda libras Módulo de reação do subleito efetivo k pci E s p e s s u r a d a p l a c a d e p r o j e t o D p o l e g a d a s T e n s ã o d e t r a ç ã o e m f u n ç ã o d a c a r g a d e r o d a σ w p s i Exemplo linha sólida D 95 pol Carga de roda 20000 libras k 170 pci Solução σw 230 psi 2 4 0 0 0 2 2 0 0 0 2 0 0 0 0 1 8 0 0 0 1 6 0 0 0 1 4 0 0 0 1 2 0 0 0 1 0 0 0 0 8 0 0 0 6 0 0 0 5 0 1 0 0 2 0 0 3 0 0 4 0 0 5 0 0 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 600 550 500 450 400 350 300 250 200 150 Engenharia de infraestrutura de transportes 436 Figura 742 Figura 742Porcentagem de armadura longitudinal para satisfazer aos critérios de espaçamentos das trincas Fonte American Association of State Highway and Transportation Officials Guide for design of pavement structures Washington DC 1993 Utilizado com permissão I n d e s e j á v e l I n d e s e j á v e l R a z ã o s c D i â m e t r o d a b a r r a Ø p o l R e t r a ç ã o d o c o n c r e t o e m 2 8 d i a s Z p o l p o l T e n s ã o d e t r a ç ã o p o r c a u s a d a c a r g a d e r o d a σ w p s i R e s i s t ê n c i a à t r a ç ã o d e c o n c r e t o e m 2 8 d i a s p s i P e r c e n t u a l d e a ç o P Exemplo linha sólida x 35 pés s c 132 Ø 58 pol z 00004 σw 230 psi f t 550 psi Solução P 051 120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 200 150 100 75 50 12 58 34 0002 0004 0006 0008 280 240 200 160 120 80 800 700 600 500 400 09 08 07 06 05 04 Observação1 polegada 254 mm 1 pé 3048 mm 1000 psi 69 Nmm 2 E s p a ç a m e n t o d a t r i n c a x p é s 132 1 f t 670 1 s 115 1 Ø219 O nomograma resolve x 1000 2 c 1 σw 520 1 P 460 1 1000z 179 1000 iv Determinar o percentual mínimo de armadura longitudinal para satisfazer ao critério de largura má xima de trinca 004 101 m utilizando o gráfico ou a expressão dada na Figura 743 v Determinar o percentual mínimo de armadura longitudinal para satisfazer aos critérios de tensão do aço utilizando o gráfico ou a expressão dada na Figura 744 vi Escolher o maior percentual entre os valores obtidos nos passos iii iv e v como sendo a porcen tagem mínima pmín vii Comparar pmáx e pmín Se pmáx pmín prosseguir com o passo vii Se pmáx pmín revisar os valores de entrada do projeto e fazer as alterações adequadas a estes valo res e repetir os passos de i ao vii até p máx p mín Além disso verificar os cálculos das espessuras da subbase e da placa para assegurar que as alterações feitas nos valores de entrada do projeto não resultaram em alterações necessárias nestas espessuras viii Determinar os números máximos e mínimos das barras ou arames utilizando as Equações 718 e 719 N máx 001273 pmáx W s Dφ2 718 N mín 001273 pmín W s Dφ2 719 em que N máx número máximo de barras ou arames N mín número mínimo de barras ou arames TL TL TL TL Projeto estrutural das vias de transporte Capítulo 7 Capítulo 7 437 Figura 743 Figura 743 Percentual mínimo de armadura longitudinal para satisfazer aos critérios de largura das trincas Fonte American Association of State Highway and Transportation Officials Guide for design of pavement structures Washington DC 1993 Utilizado com permissão Observação 1 polegada 254 mm 1 pé 3048 mm 1000 psi 69 Nmm 2 D i â m e t r o d a b a r r a Ø p o l T e n s ã o d e t r a ç ã o p o r c a u s a d a c a r g a d e r o d a σ w p s i P e r c e n t u a l d e a ç o P 10 09 08 07 06 05 04 03 02 01 34 58 12 280 240 200 160 120 80 800 700 600 500 400 09 08 07 06 05 04 000932 1 f t 653 1 Ø220 O nomograma resolve X 1000 1 σw 491 1 P 455 1000 L a r g u r a d a s t r i n c a s C W p o l R e s i s t ê n c i a à t r a ç ã o d o c o n c r e t o f t p s i Exemplo linha sólida CW 004 pol Ø ¾ pol σw 230 psi f t 550 psi Solução P 043 Figura 744 Figura 744Percentual mínimo de armadura longitudinal para satisfazer aos critérios de tensão do aço Fonte American Association of State Highway and Transportation Officials Guide for design of pavement structures Washington DC 1993 Utilizado com permissão Exemplo linha sólida σs 57 ksi DT D 55 Fz 00004 σw 230 psi f t 550 psi Solução P 047 Observação 1000 psi 69 Nmm 2 55 F 1278 C P e r c e n t u a l d e a ç o P 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 45 65 100 0002 0005 0008 09 08 07 06 05 04 R e s i s t ê n c i a à t r a ç ã o d o c o n c r e t o f t p s i T e n s ã o d o a ç o σ s k s i I n d e s e j á v e l Q u e d a d e t e m p e r a t u r a d e p r o j e t o D T D F R e t r a ç ã o d o c o n c r e t o e m 2 8 d i a s Z p o l p o l T e n s ã o d e t r a ç ã o e m d e c o r r ê n c i a d a c a r g a p o r r o d a σ w p s i 35 55 75 300 220 140 60 800 700 600 500 400 47300 1 DT D 0425 1 f t 409 O nomograma resolve σs 1000 1000 1 σw 314 1 1000Z 0494 1 P 274 1000 TL TL TL TL TL Engenharia de infraestrutura de transportes 438 pmáx percentual necessário de aço máximo pmín percentual necessário de aço mínimo W s largura total do trecho do pavimento polegadas D espessura da placa de concreto polegadas diâmetro da barra ou do arame polegadas ix Selecionar o númeroN projeto inteiro das barras ou arames de tal forma que N mín N projeto N máx Esse número selecionado de barras ou arames pode ser convertido em percentual de aço que em seguida pode ser utilizado para estabelecer o espaçamento e a largura da trinca e a tensão do aço trabalhando em sen tido contrário utilizando os gráficos apropriados Exemplo 717 Exemplo 717 Estimativa da área e do espaçamento da armadura longitudinal em pavimentos rodoviários de concreto armado contínuo Uma placa de concreto de 10 254 mm deve ser utilizada para construir um pavimento rodoviário de concreto armado contínuo Determine o número de barras de 1905 mm nº 6 que deve ser adequado na direção longi tudinal para os seguintes dados de entrada Carga de roda 20000 libras 907 kN Módulo de reação do subleito efetivo k 185 libraspol 3 00503 Nmm 3 Resistência do concreto à tração f t 525 libraspol2 3622 Nmm2 Retração do concreto em 22 dias 00004 Coeficiente térmico do aço αs 5 106 Coeficiente térmico do concretoαc 38 106 Queda de temperatura de projetoDT D 50 F temperatura máxima de 80 F e mínima de 30 F ensão de tração do aço máximaσ s 76 103 libraspol2 5244 Nmm2 Largura da faixa 12 pés 365 m Solução Determine a tensão de tração em função da carga de roda σ w utilizando a Figura 741 passo i linhas pontilhadas σ w 215 libraspol2 1483 Nmm2 Determine o percentual de aço necessário máximo pmáx para satisfazer ao espaçamento mínimo entre as trincas 35 pés utilizando a Figura 742 passo ii linhas pontilhadas αsαc 5 106 32 38 106 pmáx 054 Projeto estrutural das vias de transporte Capítulo 7 Capítulo 7 439 Determine o percentual mínimo de aço o necessário para satisfazer ao espaçamento máximo 8 pés entre as trincas 040 da Figura 742 passo iii o mínimo de armadura longitudinal para satisfazer à largura má xima da trinca de 004 critério utilizando a Figura 743 passo iv 042 percentual mínimo de armadura longitudinal para satisfazer aos critérios de tensão do aço utilizando a Figura 744 passo v p 0420 Percentual necessário de aço mínimo pmín 042 passo vi Observação A tensão máxima do aço admissível é de 75 da de tração máxima 075 76 57 103 libraspol2 393 Nmm2 Compare pmáx e pmín pmáx pmín vá para passo vii Determine os números máximos e mínimos das barras ou dos arames utilizando as Equações 718 e 719 passo viii Observação W s 12 12 144 N máx 001273 pmáx W s Dφ2 001273 054 144 10342 176 N mín 001273 pmín W s Dφ2 01273 042 144 10 34 2 1369 Selecione o númeroN projeto inteiro de barras ou arames de tal forma que N mín N projeto N máx passo ix Selecione N projeto 15 Área e espaçamento da armadura longitudinal em pavimentos de concreto armado contínuo para pistas de pouso e decolagem de aeroportos CRCP Continuously Reinforced Concrete PavementsA Federal Aviation Admi nistration estabelece que a armadura de aço longitudinal em pavimentos de pista de pouso e decolagem de aeroporto CRCP deve satisfazer às três condições de projeto a seguir 1 Mínimo de aço para resistir à retenção do subleito 2 Mínimo de aço para resistir aos efeitos de temperatura 3 Razão entre concreto e a resistência do aço O mínimo de aço necessário para resistir à retenção do subleito pode ser obtido por meio do uso do diagra ma mostrado na Figura 745 que se baseia na resistência à tração do concreto na resistência do aço admissível e no fator de atrito da subbase No entanto em hipótese alguma o percentual de armadura longitudinal deve ser inferior a 05 da área transversal da placa A FAA recomenda que a tensão admissível do aço deve ser de 75 do limite de elasticidade mínimo especificado a tensão de tração admissível do concreto de 67 de sua resistência à flexão e o fator de atrito de uma base estabilizada igual a 18 Os fatores de atrito recomendados para solos de granulação fina e grossa são 10 e 15 respectivamente No entanto a FAA não recomenda o uso desses solos como materiais de subbase nos CRCPs Engenharia de infraestrutura de transportes 440 O mínimo de aço para resistir aos efeitos da temperatura deve ser capaz de suportar as forças em decor rência da expansão e contração da placa provocadas pelas mudanças de temperatura Este mínimo baseiase na resistência à tração do concreto na resistência do aço e no diferencial máximo de temperatura sazonal no pavimento Ele é obtido por meio da Equação 720 50 1000 f t 720 P tc 69 1000 f s 195 9 T 32 69 5 em que ptc armadura para resistir às trincas de temperatura em porcentagem da área transversal da placa f t resistência à tração do concreto Nmm2 f s tensão de trabalho do aço normalmente considerado como 75 da resistência mínima especificada Nmm 2 T diferencial máximo de temperatura sazonal para o pavimento em graus Fahrenheit F O critério de resistência do concreto ao aço estabelece que a armadura em porcentagem da área transversal do pavimento não deve ser menor que a razão entre a resistência do concreto e o limite de elasticidade do aço multiplicado por 100 dado por P cs 100 f t 721 f y Figura 745 Figura 745 Exigência de armadura longitudinal no CRCP para resistir à retenção do subleito Fonte Federal Aviation Administration Department of Transportation Airport pavement design and evaluation Advisory Circular AC 15053206D Incorpo ração das alterações 1 a 5 Washington DC abril de 2004 Observação 1 psi 6895 kPa 1 ksi 6895 MPa Resistência à tração do concreto psi Soluções 1302F fr fs Tensão do aço admissível f s ksi L i n h a P i v o t Problema exemplo linhas pontilhadas fr 300 psi fs 45 ksi F 15 Resposta ps 066 Percentual de aço necessário ps Fator de atrito F 700 600 500 400 300 200 150 70 60 50 40 30 20 03 04 05 06 07 08 09 10 15 20 20 15 10 525 4875 45 375 Projeto estrutural das vias de transporte Capítulo 7 Capítulo 7 441 em que pcs armadura para satisfazer ao critério de resistência do concreto ao aço em porcentagem da área transversal do pavimento f t resistência à tração do concreto f y limite de elasticidade mínima do aço Uma armadura transversal também deve ser fornecida em pavimentos de concreto armado contínuo de pista de pouso e decolagem de aeroporto para controlar trincas longitudinais que às vezes podem ocorrer A ar madura transversal também ajuda a apoiar a armadura longitudinal durante a construção A exigência mínima de armadura na direção transversal de pavimentos CRCPs conforme recomendado pela FAA pode ser obtida por meio da Equação 722 ou do gráfico da Figura 746 P ts 11314 103 W sF 722 f s em que pts armadura transversal W s largura da placa mm F fator de atrito da subbase f s tensão de trabalho admissível no aço Nmm 2 Figura 746 Figura 746Pavimento de concreto armado contínuo armadura transversal Fonte Federal Aviation Administration Department of Transportation Airport pavement design and evaluation Advisory Circular AC 15053206D Incorpo ração das alterações 1 a 5 Washington DC abril de 2004 Problema exemplo W S 25 pés F 15 f S 45000 psi Resposta p 004 Observação 1 psi 6895 kPa 1 ksi 6895 MPa 1 pé 03048 m em que p S porcentagem de aço necessário W S largura da placa pés F fator de atrito do subleito subbase ou das camadas de alívio de tensão f S tensão de trabalho admissível no aço psi 075 de limite de elasticidade recomendado o equivalente do fator de segurança de 133 W S f S ksi 05 10 15 20 25 150 120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 000 0009 0005 0006 0008 001 002 003 004 005 006 007 008 009 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 70 60 525 487S 40 30 20 10 Soluções P W S F 100 2f S 1 2 3 4 linha de viragem Engenharia de infraestrutura de transportes 442 Exemplo 718 Exemplo 718 Estimativa da área e do espaçamento da armadura longitudinal em pavimento de concreto armado contínuo de aeroporto Determine a área e o espaçamento da armadura longitudinal para um pavimento de concreto continuamente armado de aeroporto para atender às condições de projeto se a resistência à flexão do concreto for de 414 Nmm2 o diferencial máximo de temperatura sazonal 35C e a subbase estabilizada com cimento Solução Determine a armadura longitudinal mínima para resistir à retenção do subleito Utilize a Figura 745 com os seguintes dados de entrada Limite de elasticidade da armadura 4485 Nmm2 ensão de trabalho 075 4485 Nmm2 336 Nmm2 Fator de atrito 18 Resistência à tração do concreto 067 414 Nmm2 277 Nmm2 Obtemos a porcentagem de armadura longitudinal 08 Determine a armadura longitudinal mínima para resistir às forças geradas pelas mudanças de temperatura sazonais Use a Equação 720 50 1000 f t P tc 69 1000 f s 195 9 T 32 69 5 50 1000 277 P tc 69 1000 336 195 9 35 32 69 5 067 Determine a armadura longitudinal mínima para satisfazer ao critério de razão entre o concreto e a resistên cia do aço Utilize a Equação 721 P cs 100 f t f y P cs 100 277 4485 062 Como a armadura mínima para resistir à retenção de subleito é a máxima esta condição prevalece Projeto estrutural das vias de transporte Capítulo 7 Capítulo 7 443 Área da seção transversal da placam de largura do pavimento 305 mm espessura da placa 1000 304400 mm 2 Área da armaduram de largura 08100 304400 mm2 2435 mm2 Isto pode ser fornecido utilizando as barras de no 7 espaçadas 152 mm consulte a abela 740b Exemplo 719 Exemplo 719 Estimativa da área e do espaçamento da armadura transversal em pavimentos de concreto ar mado contínuo de aeroporto Determine a armadura transversal mínima necessária para a placa do Exemplo 716 e para os valores dos dados de entrada do Exemplo 718 Solução Determine a armadura transversal mínima por meio da Equação 722 utilizando os seguintes valores de entrada Largura da placa 75 m Fator de atrito 18 ensão de trabalho admissível no aço 3364 Nmm 2 Percentual mínimo de armadura transversal P ts 11314 103 W sF Equação 722 f s 11314 103 75 103 18 3364 0046 Área da armaduram de largura da placa 0046100 305 espessura da placa 1000 140 mm 2m de largura de placa Com base na abela 740b podemos usar barras no 3 espaçadas 457 mm Efeitos de bombeamento Bombeamento é outro fator importante que deve ser considerado no projeto de pa vimentos rígidos ratase da descarga de água e de material do subleito subbase por meio das juntas e das trincas do pavimento e ao longo de suas extremidades É causado principalmente pela deflexão repetida da placa do pavimento na presença de água acumulada sob ela A água é formada em vazios que são criados pela mistura dos solos moles do subleito e da base ou subbase agregada como resultado da repetição de carga Uma importante consideração de projeto para a prevenção de bombeamento é a redução ou eliminação das juntas de expansão pois normalmente ele está associado a essas juntas O bombeamento também pode ser eliminado estabilizandose química ou mecanicamente o solo suscetível ou substituindoo com uma espessura nominal de solos granulares ou arenosos Por exemplo algumas agências rodoviárias recomendam o uso de uma cama da de 76 a 152 mm de material de subbase granular em áreas ao longo do alinhamento do pavimento onde o material do subleito é suscetível ao bombeamento Alternativamente o material suscetível pode ser estabilizado com material asfáltico ou cimento Portland Além disso os geotêxteis podem ser utilizados para separar o solo do subleito de granulação fina dos agregados do pavimento sobrejacente para evitar a mistura desses materiais Engenharia de infraestrutura de transportes 444 Método AREMA para o projeto de vias férreas O princípio básico adotado neste procedimento é semelhante ao de rodovias e pistas de pouso e decolagem de aeroportos em que a via deve ser capaz de manter sua funcionalidade e ser estruturalmente sólida A funciona lidade referese à capacidade do suporte do trilho para garantir uma interação estável entre a roda e o trilho a distribuição efetiva das forças aplicadas o amortecimento das vibrações do trilho e a capacidade de minimizar o movimento de atrito entre a roda e o trilho Capacidade estrutural da via é sua capacidade de resistir às ten sões causadas pela carga dinâmica aplicada pelas rodas do trem Os parâmetros de projeto são carga dinâmica aplicada na via pelas rodas módulo de suporte do trilho carga admissível máxima da superfície de apoio do dormentelastro tensão máxima admissível sobre o subleito a tensão de contato entre a placa de apoio do trilho e o dormente e tensões em decorrência da flexão e fadiga sobre o trilho O módulo de suporte do trilho kr é definido pela AREMA como a carga em libras que provoca uma de flexão vertical do trilho de 254 mmpolegada linear de via Os fatores que influenciam o valor de kr são quali dade espaçamento e as dimensões dos dormentes qualidade do lastro em termos de limpeza teor de umidade temperatura compactação e profundidade e capacidade de suporte do subleito O módulo de apoio do trilho pode ser determinado no campo utilizando qualquer vagão ou locomotiva disponível As cargas de rodaP de um vagão são primeiramente determinadas pela colocação do vagão ou locomotiva carregada sobre uma escala Uma vara de medição é anexada verticalmente à grade ferroviária no local escolhido para o teste O carro ou locomotiva carregada é acionada a uma velocidade de cerca de 8 kmh ao longo da via A deflexão do trilho wm quando a primeira roda está diretamente acima da vara de medição é determinada utilizando um nível que fica aproximadamente a 182 m da via A razão entrewmP é determinada e utilizada na Figura 747 para determinar o valor kr correspondente a truques ferroviários de dois eixos A AREMA recomenda as seguintes tensões máximas admissíveis Pressão máxima admissível da superfície de apoio do dormentelastro 04485 Nmm 2 ensão máxima admissível sobre o subleito 01725 Nmm 2 recomendase que valores mais baixos sejam utilizados até mesmo para bons subleitos mas devem ser definitivamente reduzidos para subleitos de baixa qualidade ensão máxima de contato admissível entre a placa de apoio do trilho e o dormente para madeira 138 Nmm2 uma vez que os testes têm mostrado que isto varia de 276 Nmm 2 para madeira dura a 1725 Nmm2 para madeira mole ensão máxima de flexão admissível no trilho 1725 Nmm 2 Tabela 741 Tabela 741Fatores de redução recomendados pela AREMA para obter tensão admissível para trilhos longos soldados FFaattoor r dde e iinnflfluuêênncciiaa FFaattoor r dde e rreedduuççããoo ssuuppoossiiççãão o dde e sseevveerriiddaadde e OObbsseerrvvaaççãão o II Flexão lateral 20 Condição da via 25 Desgaste e corrosão do trilho 15 Elevação desequilibrada 15 Tensão pela temperatura 20000 psi Observação 1 As condições reais podem ser substancialmente diferentes o que exige que os fatores de redução sejam modificados de acordo Observação 2 1000 psi 69 Nmm 2 Fonte American Railway Engineering and MaintenanceofWay Association Manual for highway engineering 2005 Projeto estrutural das vias de transporte Capítulo 7 Capítulo 7 445 Figura 747 Figura 747 Diagrama mestre para determinação de k Fonte American Railway Engineering and MaintenanceofWay Association Manual for highway engineering Landover MD 2005 Observações W m P polton 113 W m P mmKN K r lbpol2 01169 K r Nmm Vagão I Vagão II P P nP nP l 70 pol W m Perfis de trilho diferentes Consulte a Figura 750 para 119 RE W m P p o l t o n k r Jhpol2 100 RE 119 RE 140 RE 0050 0045 0040 0035 0030 0025 0020 0015 0010 0005 0000 1000 2000 3000 4000 5000 6000 As tensões de flexão e de fadiga admissíveis em trilhos contínuos de aço são obtidas com a tensão de escoa mento e a resistência à fadiga do trilho de aço após terem sido ajustados os fatores de influência da abela 741 que também fornece os fatores de redução da AREMA para cada um dos fatores de influência e de resistência térmica Por exemplo se o trilho tiver uma tensão de escoamento de 65000 libraspol 2 a tensão do trilho admissível em decorrência de flexão e fadiga é dada por 4485 138 Nmm2 1565 Nmm2 12 125 115 115 Profundidade do lastro da via férrea A profundidade total mínima dos lastros lastro e sublastro necessários abaixo dos dormentes pode ser determinada utilizandose a equação de albot a equação de Boussinesq ou a fórmula de Love 2 Engenharia de infraestrutura de transportes 446 A equação de albot é a seguinte P c 958 P m 723 h125 em que P c intensidade máxima da pressão sobre o subleito Nmm 2 valor máximo 01725 Nmm2 h profundidade do lastro abaixo dos dormentes mm P m intensidade da pressão sobre o lastro 2q AbNmm2valor máximo 04485 Nmm2 A equação de Boussinesq é P c 6qb 724 2πh2 em que P c intensidade máxima da pressão sobre o subleito 01725 Nmm 2 h profundidade do lastro abaixo dos dormentes polegadas qb intensidade da pressão sobre o lastro valor máximo 04485 Nmm2 A fórmula de Love é dada por P c P m 1 1 32 725 1 r 2 h2 em que P c intensidade máxima da pressão sobre o subleito 01725 Nmm 2 h profundidade do lastro abaixo dos dormentes P m intensidade da pressão sobre o lastro 04485 Nmm 2 r raio de um círculo carregado uniformemente cuja área é igual à de apoio do dormente efetiva sob um trilho Exemplo 720 Exemplo 720 Determinação da profundidade total dos lastros utilizando a equação de Talbot Utilizando a equação de albot determine a profundidade total necessária de lastro abaixo da base dos dor mentes de madeira se a pressão máxima admissível sobre o lastro for de 03795 Nmm 2 e a admissível sobre o subleito de 0138 Nmm2 Solução Use a Equação 723 para encontrar a profundidade de lastro abaixo dos dormentes h P c 958 P m h125 Projeto estrutural das vias de transporte Capítulo 7 Capítulo 7 447 0138 958 03795 h125 h125 26345 h 545 mm Largura da banqueta do lastro nas extremidades dos dormentes A fim de fornecer apoio lateral para a via a largura dos lastros deve ser estendida para além das extremidades dos dormentes A AREMA observou que se um dormente for colocado a 102 mm de profundidade no lastro com uma banqueta de lastro de 152 mm e sem carregamento vertical uma força de aproximadamente 4464 kgm será necessária para deslocar o dormente 254 mm No entanto a largura nas curvas depende da força lateral que é produzida pelo trilho longo soldado sobre a via em curva em decorrência das mudanças de temperatura Essa força é dada por P L 11812DT 726 em que P L força lateral libralinear m D grau da curva T mudança de temperatura C A força lateral total que age entre os dormentes é portanto fornecida como a força lateralpés lineares P L multiplicado pelo espaçamento do dormente pés A largura adicional é obtida pela divisão dessa força por aquela que fará que o dormente se desloque 254 mm Devese observar que quando as forças longitudinais não térmicas estão presentes tais como as que ocorrem em greides ou quando as forças de frenagem ou de tração são aplicadas a força real pode ser maior do que a calculada pela Equação 726 Além disso sabese que por causa do movimento vertical de subpressão do trilho a flambagem da via ocorre com frequência imediata mente à frente ou sob um trem em movimento Portanto a AREMA sugere que banquetas de lastro mais largas podem ser necessárias para facilitar a estabilidade lateral adequada A experiência e as condições locais devem ser utilizadas para determinar quando isto for necessário Exemplo 721 Exemplo 721 Determinação da largura das banquetas de lastro nas extremidades dos dormentes Determine a largura mínima da banqueta de lastro necessária em uma via férrea em curva para as seguintes condições Grau de curvatura 9º Mudança de temperatura 389C Espaçamento do dormente 495 mm Solução Determine a força lateral usando a Equação 726 P L 11812DT 11812 9 389 4135 Nm linear Engenharia de infraestrutura de transportes 448 Determine a força total sobre cada dormente 4135 4951000 2040 N Determine a largura total da banqueta de lastro ou seja para ambas as extremidades de um dormente 20404464 0457 m Determine a largura do lastro em cada extremidade de um dormente 04572 0228 m Determinação da seção transversal do trilho da viaUma breve discussão sobre o procedimento para determinar a seção transversal do trilho da via é dada a seguir No entanto os detalhes específicos relacionados com o uso das equações associadas estão fora do escopo deste livro mas os leitores interessados podem consultar qualquer livro de análise estrutural A seção transversal do trilho é escolhida para garantir que as tensões de flexão do tri lho não ultrapassem o máximo permitido Essas tensões dependem do momento fletor e da deflexão causados pelas cargas aplicadas pelas rodas O momento fletor e a deflexão são determinados pela equação diferencial básica EI d 4w kr w qx 727 dx 4 em que E módulo de Young do trilho I momento de inércia de um trilho em relação ao eixo horizontal que passa pelo centroide w deflexão vertical da via q distribuição de carga vertical cargas de roda sobre o trilho x ponto no eixo da seção transversal do trilho kR módulo de elasticidade de suporte para trilho kw p pressão de contato distribuída entre trilho e dormente Resolvendo a Equação 727 para a magnitude da deflexão wx no pontox e do momento fletor M x para uma carga de roda simples resulta em wx βP d eβx cos βx sen βx βP d λ βx 728 2kr 2k M x P d eβx cos βx sen βx P d μ βx 729 4 β 4 β em que β 4 kR fator de amortecimento 4EI µ βx e λ βx podem ser obtidos por meio da Equação 748 P d carga de roda dinâmica 1 θ P θ coeficiente de impacto 33 0621 velocidade kmh3937 diâmetro da roda mmveja a Equação 74 P carga estática Projeto estrutural das vias de transporte Capítulo 7 Capítulo 7 449 Como a deflexão máxima e portanto a tensão de flexão máxima ocorrem na parte superior do trilho que está imediatamente debaixo da roda a deflexão e o momento fletor máximos ocorrem emx 0 o que resulta em wmáx wx 0 βP d 730 2k M máx M x 0 P d 731 4 β A tensão de flexão dinâmica máxima no trilho é dada por σd máx cM d máx M d máx 732 I Z b e para fins de projeto a resistência à flexão de uma seção transversal adequada ao trilho é obtida por Z req M d máx 733 σd total em que c distância da linha neutra até o patim do trilho Z b módulo da seção para o patim do trilho I momento de inércia de um trilho com relação ao eixo horizontal que passa pelo centroide Exemplos de perfis transversais do trilho recomendados pela AREMA são apresentados nas Figuras 749 a 751 Observe que quando os eixos de um vagão ferroviário são pouco espaçados mais de uma carga por roda pode simultaneamente causar deflexão e flexão em um trecho do trilho O efeito combinado de todas as cargas das rodas deve ser considerado na determinação de wmáx e M máx utilizando a curva de influência apresentada na Figura 748 Este procedimento está fora do escopo deste livro Figura 748 Figura 748Curvas de influência Fonte American Railway Engineering and MaintenanceofWay Association Manual for highway engineering Landover MD 2005 8 6 4 2 0 2 4 6 8 βx 04 02 0 02 04 06 08 1 μx λx Engenharia de infraestrutura de transportes 450 Figura 749 Figura 749Perfil transversal do trilho 115RE Fonte American Railway Engineering and MaintenanceofWay Association Manual for highway engineering Landover MD 2005 Linha neutra 2 23 32 1 4 1 1 1 1 6 1 1 1 6 1 R 16 3R 8 1 1 R 2 115RE 1 4 0 1 0 R 1 0 R 3 R 4 3 R 14R CL 14R 6 5 8 3 1 3 1 6 2 9 8 5 8 14 R 3 1 4 1 R 16 3 R 4 51 2 1 4 1 1 8 1 Área do trilho polegada quadrada Boleto 39156 Alma 30363 Patim 42947 Trilho inteiro 112465 2 Peso do trilho librasyd com base no peso específico do trilho 784 1146758 3 Momento de inércia em torno da linha eixo neutra 659 4 Módulo da seção do boleto Módulo da seção do patim 181 220 5 Altura da linha neutra acima do patim 300 6 Momento de inércia lateral 107 7 Módulo da seção lateral do boleto Módulo da seção lateral do patim 790 390 8 Altura do centro de cisalhamento acima do patim 145 9 A rigidez torcional é KG em que G é o módulo de rigidez e K erro para K maior que 10 469 Observação 1 254 mm Projeto estrutural das vias de transporte Capítulo 7 Capítulo 7 451 Figura 750 Figura 750Perfil transversal do trilho 119RE Fonte American Railway Engineering and MaintenanceofWay Association Manual for highway engineering Landover MD 2005 Linha neutra 2 21 32 1 7 8 1 1 1 6 119RE 1 4 R 14R CL 3 1 3 1 6 3 1 2 4 5 8 14 R 1 R 16 51 2 1 4 1 1 8 1 4 R 3 1 3 1 6 1 1 4 2 2 33 R R 44 3 1 4 14R 83R 3 R 23R 4 11R 2 9 R 16 1 4 0 11R 4 1 Área do trilho polegada quadrada Boleto 43068 Alma 30363 Patim 42946 Trilho inteiro 116378 2 Peso do trilho librasyd com base no peso específico do trilho 784 1186657 3 Momento de inércia em torno da linha neutra 714 4 Módulo da seção do boleto Módulo da seção do patim 194 228 5 Altura da linha neutra acima do patim 313 6 Momento de inércia lateral 108 7 Módulo da seção lateral do boleto Módulo da seção lateral do patim 816 394 8 Altura do centro de cisalhamento acima do patim 151 9 A rigidez torcional é KG em que G é o módulo de rigidez e K erro para K maior que 10 511 Observação 1 254 mm Engenharia de infraestrutura de transportes 452 1 Área do trilho polegada quadrada Boleto 44274 Alma 36149 Patim 48701 Trilho inteiro 129124 2 Peso do trilho librasyd com base no peso específico do trilho 784 1316622 3 Momento de inércia em torno da linha neutra 879 4 Módulo da seção do boleto Módulo da seção do patim 224 274 5 Altura da linha neutra acima do patim 320 6 Momento de inércia lateral 144 7 Módulo da seção lateral do boleto Módulo da seção lateral do patim 957 479 8 Altura do centro de cisalhamento acima do patim 157 9 A rigidez torcional é KG em que G é o módulo de rigidez e K erro para K maior que 10 531 Observação 1 254 mm Figura 751 Figura 751Perfil transversal do trilho 132RE Fonte American Railway Engineering and MaintenanceofWay Association Manual for highway engineering Landover MD 2005 Linha neutra 132RE 1 R 16 1 4 1 3 16 1 1 R 4 1 1 2 3 3 8 1 0 R 1 0 R 5 R 16 3R 4 CL 16R 8R 7 1 8 3 7 8 16 R 7 R 8 1 R 16 1R 8 3 2 0 4 3 16 21 32 9 32 1 3 4 1 4 1 4 0 8 R 6 Projeto estrutural das vias de transporte Capítulo 7 Capítulo 7 453 Exemplo 722 Exemplo 722 Determinação de seção transversal adequada ao trilho da via Determine uma seção transversal adequada ao trilho de uma via férrea que suporta trens que viajam a 88 kmh com uma carga por roda simples estática de 16330 kg e diâmetro de roda de 915 mm Suponha que o módulo de Young do trilho seja de 2 105 Nmm2 e o de elasticidade de suporte para um trilho kR seja 207 Nmm 2 Solução Determine a carga dinâmica da roda Utilize a Equação 74 P d 1 P em que pd carga dinâmica da roda P carga estática da roda coeficiente de impacto 33 0621v 3937D u velocidade dominante do trem milhash D diâmetro das rodas do veículo mm 33 0621 88 3937 915 05 P d 1 05 16330 P d 244940 N Determine o momento fletor dinâmico máximo Use a Equação 731 M máx M x 0 P d 4 β β 4 kR 4EI Como o momento de inércia I é necessário vamos considerar um perfil transversal do trilho e determinar se é adequado Considere um perfil transversal do trilho 119RE conforme mostrado na Figura 750 I 714 pol 4 29718 10 7 mm 4 β 207 96597 104mm 4 2 105 29718 107 M máx 244940 9814 96597 104 6218 107 N mm Engenharia de infraestrutura de transportes 454 Determine a tensão máxima do trilho Utilize a Equação 732 σd máx cM d máx M d máx Z B 228 pol3 3736 105 mm3 módulo da seção para o patim do trilho da Figura 750 I Z b 6218 107 16643 Nmm2 3736 105 ensão de flexão máxima admissível no trilho 1725 Nmm 2 ensão máxima no trilho máximo admissível Portanto o perfil transversal do trilho 119RE pode ser utilizado Determinação do tamanho da placa de apoio do trilhoÉ necessário determinar o tamanho necessário da placa de apoio do trilho para garantir que a tensão de contato entre a placa de apoio e o dormente não seja su perior ao valor máximo especificado A área da placa de apoio de trilho é obtida com a Equação 734 Areq F d máx 734 σadmissível em que Areq área da placa de apoio do trilho F d máx carga da área de apoio do trilho σ admissível tensão de contato admissível entre a placa de apoio e o dormente a AREMA recomenda o uso de 138 Nmm2 para a análise de projeto A carga da área de apoio do trilho é uma função da intensidade da carga continuamente distribuída p con tra a parte inferior do trilho e a deflexão no ponto em que está a deflexão máxima e o módulo de elasticidade do apoio de um trilho Quando houver mais de uma carga por roda a curva de influência da Figura 748 é utilizada para obter pmáx A carga por roda simples é dada por F d máx pmáx a 735 em que a espaçamento do dormente pmáx pressão do patim do trilho kRwmáx kR βP d βP d 736 2kR 2 β 4 kR 4EI pd carga de roda dinâmica A abela 742 fornece os tamanhos recomendados de placas de apoio do trilho que devem ser utilizadas para diferentes perfis transversais de trilho da AREMA Os projetos detalhados dessas placas estão disponíveis no Manual for railway engineering da AREMA Projeto estrutural das vias de transporte Capítulo 7 Capítulo 7 455 Tabela 742 Tabela 742Projeto das placas de apoio do trilho para uso com os perfis transversais da AREMA TTrriillhhoo PPllaaccaa PPeerrfifis t s trraannssvveerrssaaiis d s da A a ARREEMMAA LLaarrgguurraas d s doos p s paattiinnss LLaarrgguurra e a em p m poolleeggaaddaass CCoommpprriimmeenntto e o em p m poolleeggaaddaass 140RE 136RE 133RE 132RE 6 polegadas 8 7 ¾ 7 ¾ 7 ¾ 7 ¾ 18 16 14 ¾ 14 13 119RE 115RE 5 polegadas 7 ¾ 7 ¾ 7 ¾ 7 ¾ 15 14 13 12 100RE 5 38 polegadas 7 ¾ 7 ½ 12 11 90RAA 5 18 polegadas 7 ½ 7 ½ 11 10 Observação 1 Todos os perfis da placa de apoio do trilho com inclinação 140 Todos os perfis da placa de apoio do trilho possuem extremidades inclinadas 1 polegada 254 mm Fonte American Railway Engineering and MaintenanceofWay Association Manual for highway engineering 2005 Exemplo 723 Exemplo 723 Determinação do tamanho da placa de apoio do trilho Determine o tamanho da placa de apoio que será necessário para o trilho obtido no Exemplo 722 Os dormen tes estão espaçados 610 mm Solução Determine a pressão do patim do trilho utilizando a Equação 736 pmáx pressão do patim do trilho kRwmáx kR βP d βP d 2kR 2 96597 104 244940 981 2 116 Nmm Observação β 96597 104mm do Exemplo 722 pd 244940 N do Exemplo 722 Determine o tamanho da placa de apoio do trilho Utilize a Equação 734 Areq F d máx pd a 116 610 5127 104 mm2 σadmissível σadmissível 138 Escolha a placa de 3048 mm 1968 mm 12 7 ¾ da AREMA que é a adequada para o trilho 119RE Isto fornece uma área de 93 pol2 Engenharia de infraestrutura de transportes 456 Determinação da área de suporte efetiva do dormente ambém é necessário determinar a área mínima de su porte efetiva do dormente para garantir que a pressão de contato entre o dormente e o lastro não seja maior que o máximo admissível A pressão de contato máxima ocorre na área de apoio do trilho e a mínima está no centro do dormente Para simplificar os cálculos a distribuição da pressão ao longo do comprimento do dor mente mostrada na Figura 752 é assumida O comprimento efetivo Lef do dormente é portanto considerado como tendo um terço de seu comprimento L e a área de carga efetiva da superfície de apoio Ab do dormente é dada por Ab b Lef b L3 737 em que b largura do dormente em sua base A pressão de suporte entre dormentelastro correspondente é dada por σtb 3F d máx 65 lbpol2 0448 Nmm2 738 bL em que σ tb pressão de suporte entre dormentelastro F d máx pmáx a 740 Figura 752 Figura 752Distribuição da carga ao longo do comprimento do dormente Fonte American Railway Engineering and MaintenanceofWay Association Manual for highway engineering Landover MD 2005 em que a espaçamento do dormente pmáx pressão do patim do trilho kRwmáx kR βP d βP d 2k R 2 β 4 kR 4EI pd carga de roda dinâmica F d máx F d máx Lef Lef b P L Projeto estrutural das vias de transporte Capítulo 7 Capítulo 7 457 Exemplo 724 Exemplo 724 Determinação da carga da superfície de apoio do dormentelastro Determine a pressão de suporte imposta pelos dormentes escolhidos para a via no Exemplo 723 se eles estiverem espaçados 610 mm Suponha que o comprimento de cada dormente seja 2590 mm e a largura 2032 mm Solução Determine a força dinâmica F d máx imposta por cada dormente sobre o lastro Utilize a Equação 740 F d máx p máx a pmáx 116 Nmm veja o Exemplo 723 F d máx 116 610 7076 104 N Determine a pressão de suporte do dormentelastro Utilize a Equação 738 σtb 3F d máx 0448 bL 3 7076 104 2590 2032 0404 Nmm2 0448 Nmm2 Resumo Resumo Este capítulo apresentou os princípios básicos utilizados no projeto estrutural de vias de transporte das modali dades rodoviária aeroviária e ferroviária É claro que independente da modalidade considerada os princípios básicos utilizados no projeto são os mesmos embora sua aplicação possa ser diferente de uma modalidade para outra Por exemplo a identificação de um material do subleito adequado ao pavimento rodoviário de aeropor to ou via férrea baseiase principalmente na classificação do solo do subleito quanto à distribuição do tamanho dos grãos e suas características plásticas Entretanto o sistema específico de classificação utilizado para uma determinada modalidade pode ser diferente daquele utilizado para outra Da mesma forma a via de cada mo dalidade é projetada de modo que a tensão sobre o subleito em decorrência da carga imposta pelo veículo não lhe cause deformação excessiva ou permanente Cada modalidade utiliza o princípio básico de transmissão de carga imposta por roda por meio de uma série de componentes estruturais que compõem a via Os componen tes estruturais das modalidades rodoviária e aérea são revestimento base e subbase Para a modalidade ferro viária trilhos dormentes lastro e sublastro O princípio fundamental utilizado no projeto desses componentes estruturais é que cada um deles deve ser capaz de suportar a tensão imposta pelos veículos que utilizam a via Apresentamos as diferentes metodologias que ilustram este princípio fundamental Devese observar no en tanto que o capítulo não cobre totalmente todos os fatores que podem ser considerados no projeto real desses componentes estruturais pois alguns deles estão fora do escopo deste livro Engenharia de infraestrutura de transportes 458 Problemas Problemas 71 71 Compare e contraste as características dos materiais dos diferentes componentes estruturais do pavimento rodoviário da via férrea e de aeroportos 72 72 Qual é o princípio básico utilizado para identificar os materiais de solo adequados ao subleito de uma via Descreva como este princípio é utilizado para identificar os materiais do subleito adequados aos pavimen tos de aeroportos rodovia e via férrea 73 73 Descreva os três métodos de projeto utilizados na metodologia de projeto de pavimentos de aeroportos da FAA para compensar os solos suscetíveis à penetração de gelo 74 74 As características de uma amostra de solo são fornecidas abaixo Determine se ele é adequado ao uso como i material do subleito para um pavimento de rodovia ii material do subleito para um pavimento de aeroporto iii material do subleito para uma via férrea Análise granulométrica mais finas pelo peso No 4 53 No 10 42 No 40 40 No 200 25 Limite de liquidez 30 Limite plástico 12 Coeficiente de curvatura C c 7 Coeficiente de uniformidade C u 25 75 75 Uma rodovia principal de quatro faixas duas em cada direção tem pavimento flexível e está conduzin do uma VDM atual de 6500 veículos em uma direção Se a estrada fosse reconstruída para atender às normas rodoviárias interestaduais e a reconstrução estivesse prevista para ser concluída em três anos a partir deste momento determine a ESAL de projeto para uma vida útil de 20 anos A composição veicu lar e as cargas por eixo são apresentados abaixo e a taxa de crescimento para todos os veículos é de 4 ao ano Carros de passageiros 1000 libraseixo 60 Caminhões leves de dois eixos 8000 libraseixo 30 Caminhões leves de três eixos 12000 libraseixo 10 P t 25 Número estrutural assumido SN 4 76 76 Determine o número de partidas anuais equivalentes e a carga de projeto para um pavimento de aeropor to se a média de partidas anuais e o peso máximo de decolagem que cada tipo de aeronave deve utilizar a pista de pouso e decolagem forem conforme a tabela a seguir Suponha que o 737200 seja a aeronave de projeto Projeto estrutural das vias de transporte Capítulo 7 Capítulo 7 459 AAeerroonnaavvee TTiippo o dde e ttrreem m dde e ppoouussoo MMééddiia a dde e ppaarrttiiddaas s aannuuaaiiss PPeesso o mmááxxiimmo o dde e ddeeccoollaaggeem m NN 727100 Duplo 2500 589670 727200 Duplo 3500 612350 707320B Duplo tandem 2000 1247370 DC1030 Duplo 4800 476270 737200 Duplo 15350 568350 77 77 Um trecho reto em nível existente tem uma via férrea foi projetado para transportar uma carga de roda estática simples de 90720 N para um trem com um diâmetro de roda igual a 0762 m e velocidade domi nante de 335 ms A autoridade ferroviária está considerando o uso de um tipo diferente de trem que deve viajar a uma velocidade dominante de 3820 ms com diâmetro de roda de 0914 m e carga de roda está tica também de 90720 N Determine se isto pode ser feito sem verificar o tamanho dos trilhos Suponha que todas as outras condições permaneçam as mesmas 78 78 Os valores M r do subleito de uma rodovia proposta de pavimento flexível são 138 138 345 345 345 621 621 621 6555 6555 5175 e 138 Nmm 2 para cada mês de janeiro a dezembro respectiva mente Determine o módulo do subleito efetivo que é equivalente ao efeito combinado dos diferentes módulos sazonais 79 79 O VDM do primeiro ano em uma rodovia interestadual de seis faixas localizada em uma área urbana deve ser de 10500 em uma direção A taxa de crescimento de caminhões leves de dois eixos de 45360 Neixo deve ser de 5 ao ano durante os primeiros cinco anos de duração do pavimento e aumentará para 6 ao ano pelo resto da vida útil do pavimento enquanto a taxa de crescimento de todos os outros veículos deverá ser de 4 ao ano ao longo da vida útil do pavimento Determine a ESAL de projeto para uma vida útil de 20 anos A composição do tráfego projetada de veículos durante o primeiro ano de operação é Carros de passageiros 45360 Neixo 83 Caminhões leves de dois eixos 45360 Neixo 10 Caminhões leves de dois eixos 5443 kgeixo 5 Caminhões leves de três eixos 6350 kgeixo 2 P i 35 P t 25 f d 07 SN assumido 4 710 710 O módulo de resiliência efetivo M r do subleito do pavimento no problema é de 1035 Nmm 2 Utilizando o método da AASHO determine se a hipótese de SN 4 está correta Se estiver errada qual ação o projetista deve tomar Utilize desviopadrão global de 040 nível de confiabilidade R de 90 índice de serventia inicial de 35 e índice de serventia final de 25 711 711 Um pavimento flexível deve ser projetado para atender à ESAL de projeto obtida no Problema 79 O módulo de resiliência efetivo M r do subleito do pavimento é de 1035 Nmm2 a camada de subbase é um solo arenoso sem tratamento com um M r efetivo de 120 75 Nmm2 e o material de base é um material granular sem tratamento com M r de 1863 A estrutura do pavimento será exposta a níveis de umidade que se aproximam da saturação em 20 do tempo e levará cerca de uma semana para drenar a camada de base para uma saturação de 50 Utilizando SN de 4 obtido no Problema 710 determine as profundi Engenharia de infraestrutura de transportes 460 dades adequadas às camadas de subbase base e revestimento asfáltico O módulo de elasticidade E AC do concreto asfáltico a 20 C é de 3105 Nmm2 712 712 O pavimento flexível de uma rodovia coletora localizada em uma área rural está sendo projetado para atender a uma ESAL de projeto de 055 106 O CBR do subleito é igual a 8 Escolha os materiais de sub base e base e determine a profundidade de cada camada do pavimento O M r do material do revestimento asfáltico é de 2760 Nmm2 713 713 Um pavimento flexível de aeroporto está sendo projetado para atender a um número de partidas anuais equivalentes igual a 15 mil para a aeronave A300 modelo B2 com peso bruto de 907180 N Se o único material de subbase disponível nas proximidades do local tiver um valor de CBR de 12 e o engenheiro pretender utilizar a espessura mínima especificada para o revestimento asfáltico prémisturado a quente determine as profundidades das camadas de base e subbase O subleito tem CBR de 6 714 714 Determine se a hipótese de que a aeronave 737200 é a de projeto no Problema 76 está correta 715 715 Utilizando os dados do Problema 76 e sua resposta para o Problema 714 determine a profundidade de cada componente estrutural de um pavimento flexível da pista de pouso e decolagem de aeroporto consi derando que ela consiste em um revestimento de concreto asfáltico prémisturado a quente uma camada de base e uma de subbase Os valores de CBR do subleito e da subbase são 8 e 15 respectivamente 716 716 Repita o Problema 715 se o CBR do subleito for 5 o da subbase 12 e a profundidade da camada da base restrita a 381 mm no máximo por causa da escassez de material 717 717 Descreva brevemente os quatro tipos gerais de pavimentos rígidos 718 718 Utilizando o método de projeto de pavimento rígido da AASHO e as variáveis de entrada relacionadas abaixo determine a espessura necessária de um pavimento de concreto rodoviário para atender a uma carga por eixo simples equivalente acumulada de 20 10 6 A subbase é de material granular tratado com cimento com camada de 2032 mm e os valores sazonais para o módulo de resiliência do leito da rodovia e para o módulo de elasticidade da subbase são fornecidos na tabela a seguir Perda de apoio LS 1 Módulo de elasticidade do concreto Ec 34500 Nmm2 Módulo de ruptura do concreto que deve ser utilizado na construção Sc 4485 Nmm2 Coeficiente de transferência de carga J 32 Coeficiente de drenagem C d 10 Desviopadrão global So 29 Nível de confiabilidade 95 Z R 1645 Índice de serventia inicial P i 45 Índice de serventia final P t 25 Projeto estrutural das vias de transporte Capítulo 7 Capítulo 7 461 11 22 33 MMêêss MMóódduullo o ddo o lleeiitto o dda a rrooddoovviiaa M r Nmm Nmm22 MMóódduullo o dda a ssuubbbbaasse e EE SB Nmm Nmm22 Janeiro 1242 3105 1242 3105 Fevereiro 1242 3105 1242 3105 Março 276 1242 276 1242 Abril 345 138 345 138 Maio 276 1242 276 1242 Junho 552 1725 552 1725 Julho 552 1725 552 1725 Agosto 552 1725 552 1725 Setembro 552 1725 552 1725 Outubro 552 1725 552 1725 Novembro 552 1725 552 1725 Dezembro 1242 3105 1242 3105 719 719 Determine a armadura longitudinal e transversal que será necessária para a placa do Problema 718 se ela for de pavimento de concreto armado com juntas com espaçamento entre juntas de 137 mm e largura de 73 m O limite de elasticidade da armadura é de 414 Nmm2 720 720 Repita o Problema 719 para um pavimento de concreto armado contínuo com barras de 58 nº 5 e os seguintes dados de entrada Carga de roda 81650 N Módulo efetivo de reação do subleito k 0051 Nmm3 Resistência do concreto à flexão f t 345 Nmm2 Retração do concreto 00004 Coeficiente térmico da armaduraαs 5 106 Coeficiente térmico do concretoαc 38 106 Queda de temperatura de projetoDT D 10 C temperatura máxima de 2667 C e mínima de 111 C ensão admissível do açoσ s 0414 Nmm2 Largura da faixa 366 m 721 721 O pavimento de um aeroporto está sendo projetado para conduzir o equivalente a 22 mil partidas anuais de aeronave A300 modelo B2 com carga de roda máxima de 1020580 N Se a subbase for composta por 1524 mm de material estabilizado e o módulok do subleito for de 00136 Nmm3 determine a profundidade necessária do pavimento de concreto A resistência à flexão do concreto é de 4480 Nmm 2 722 Determine a armadura longitudinal e transversal que será necessária para a placa do Problema 720 se ele for de pavimento de concreto armado com espaçamento entre juntas de 1067 m e largura da faixa de pavimento de 762 m O limite de elasticidade da armadura é de 414 Nmm² Projeto estrutural das vias de transporte Capítulo 7 Capítulo 7 463 US DEPARMEN OF RANSPORAION Federal Aviation AdministrationStandards for specifying construction of airports Advisory Circular 150537010B Washington DC 2005 HE AMERICAN ASSOCIAION OF SAE HIGHWAY AND RANSPORAION OFFICIALS Standard specifications for transportation materials and methods of testing20 ed Washington DC 2000 Asphalt Institute Superpave mix design Superpave Series n 2 SP2 Lexington KY 2000 GARBER NICHOLAS J HOEL Lester A Traffic and highway engineering3 ed BrooksCole Tompson Learning 2002 723 Determine a armadura longitudinal que será necessária para a placa do Problema 721 para um pavimento de concreto armado contínuo e so diferencial máximo de temperatura sazonal por de 2944 C limite de elasticidade da armadura de 4485 Nmm² e largura da faixa de 366 m 465 CAPÍTULO CAPÍTULO Segurança Segurança no transporte no transporte Os Estados Unidos desenvolveram um vasto sistema de transporte que é insuperável em todo o mundo e que tem proporcionado uma mobilidade sem precedentes a todos os cidadãos por meio da combinação de uma ampla rede viária com serviços aéreos ferroviários e de transporte público urbano As cargas movemse de um lado do planeta ao outro por meio de uma rede intermodal de transportadoras portos ferrovias e corredores rodoviários de carga Porém esse sistema impressionante não está isento de falhas e talvez o problema mais crítico enfrentado pelo setor de transporte atualmente é garantir um ambiente seguro para os operadores e passa geiros Este capítulo discute as causas dos problemas de segurança suas soluções e os programas para melhorar o desempenho em termos de segurança do sistema de transporte do país As estatísticas visam fornecer o con texto a respeito da magnitude do problema de segurança e podem ser encontradas nas referências e nos sites da internet no final deste capítulo Estimase que aproximadamente 12 milhão de pessoas são mortas e 50 milhões feridas nas estradas em todo o mundo Na medida em que os países em desenvolvimento se tornam motorizados como o caso da Chi na ailândia e Índia esperase que esses números aumentem significativamente no futuro Nos Estados Uni dos mais de 40 mil pessoas morrem em acidentes de veículos automotores a cada ano e muitas dessas mortes infelizmente representam um segmento jovem e vigoroso da população A aviação considerada uma modalidade de transporte muito segura sofreu de 10 a 15 acidentes em 10 mi lhões de voos em todo o mundo No entanto com a expansão do transporte aéreo em condições cada vez mais lotadas e congestionadas estimase que ao longo do tempo o setor tenha expectativas de perdas permanentes de até um avião por semana em todo o mundo como resultado de um acidente aéreo Surpreendentemente nos últimos anos houve muito poucas mortes nas companhias aéreas dos Estados Unidos por ano apesar de as mortes não serem incomuns no setor conhecido como aviação geral O contraste entre o desempenho da segurança nas rodovias e na aviação tem confundido os especialistas em transportes uma vez que a cada ano o número de mortes nas rodovias é muito maior do que nas vias aéreas Acreditase que as companhias aéreas comerciais sejam mais seguras por causa da importância do setor na prevenção de acidentes e da competência dos pilotos das companhias aéreas As modalidades de transportes ferroviário e público por ônibus são consideradas relativamente seguras A viagem em média é considerada duas a três vezes mais segura em um ônibus ou trem do que em um avião e aproximadamente 40 vezes mais segura do que em um automóvel No entanto acidentes acontecem em ônibus e trens e estes muitas vezes envolvem um grande número de passageiros Colisões frontais entre trens de pas sageiros são eventos raros e pouco frequentes mas acidentes trágicos de ônibus e trem nas passagens em nível 88 Engenharia de infraestrutura de transportes 466 têm ocorrido e resultado em danos materiais e perdas de vida Acidentes com cargas têm ocorrido envolvendo derramamento de materiais perigosos que se espalham por cidades e comunidades Quando ocorrem acidentes que envolvem colisões entre veículos de passageiros e caminhões ou trens o resultado ou é fatal ou provoca ferimentos aos ocupantes dos automóveis Questões envolvidas na segurança do Questões envolvidas na segurança do transporte transporte Colisões ou acidentes Colisões ou acidentes O termo acidente é comumente aceito como uma ocorrência que envolve um ou mais veículos de transporte em uma colisão que resulta em danos materiais ferimentos ou morte O termoacidente implica um evento aleatório que ocorre sem razão aparente que não seja apenas aconteceu Você já esteve alguma vez em uma situação em que aconteceu algo que não foi intencional Sua reação imediata pode ter sido Desculpeme foi só um acidente Nos últimos anos aNational Highway Traffic Saety Administration NHSA sugeriu a substituição da palavra acidente por colisão Por que isso acontece Simplesmente porque esta palavra é orientada para resul tados o que implica que a colisão de um veículo pode ter sido provocada por uma série de eventos A colisão poderia ter sido evitada ou seus efeitos minimizados de várias maneiras Entre as opções estão a modificação do comportamento dos condutores a melhoria do projeto dos veículos chamado em inglês decrashworthiness a modificação da geometria viária e a melhoria do ambiente de viagem Colisão não é o termo utilizado por todas as modalidades de transporte seu uso mais comum é no contexto de incidentes rodoviários e de tráfego Am bos os termos colisão e acidente são aplicados nas modalidades não rodoviárias e portanto a palavra acidente é uma descrição normalmente aceita para uma colisão Quais são as causas Quais são as causas das colisões no transporte das colisões no transporte A ocorrência de uma colisão representa um desafio para os investigadores de segurança Em todo caso surge a pergunta Qual foi a sequência de eventos ou circunstâncias que contribuiu para o incidente que resultou em lesão perda de vida ou prejuízos materiais Em alguns casos a resposta pode ser simples Por exemplo a causa de uma colisão que envolve um único carro pode ser que o motorista tenha adormecido ao volante atravessado o acostamento e colidido contra uma árvore Em outros casos pode ser complexa envolvendo vários fatores que agindo em conjunto causaram a colisão Um dos desastres mais notáveis ocorreu em 1912 quando oTitanic um transatlântico insubmergível afundou no mar com aproximadamente 1200 passageiros e tripulantes longe da costa da Nova Escócia A crença geral entre a maioria das pessoas que se interessa por esta história é que a causa dessa tragédia foi que o navio bateu em umiceberg e afundou Na realidade a razão é muito mais complexa e envolveu muitos fatores contribuintes Entre eles estão falta de botes salvavidas para transportar os passageiros do navio naufragado falta de informações por rádio sobre os campos de gelo uma vez que o transmissor tinha sido desligado naquela noite falta de discernimento do capitão em informar os passageiros e os tripulantes um desastre iminente um armador ambicioso que queria reivindicar o recorde de menor tempo de travessia do Atlântico um sistema de alerta de bordo inadequado e as orientações inadequadas aos passageiros antes da partida um excesso de con fiança na tecnologia de um navio que pensavam era invencível e as falhas nos rebites que prendiam as placas de aço do navio que se romperam Como resultado desse horrível desastre uma investigação do Congresso identificou a maioria das causas e aprovou leis referentes a viagens oceânicas para garantir que o que ocorreu com o Titanic não aconteça novamente As colisões aéreas quando ocorrem atraem a atenção da mídia e o interesse público Especialistas doNational Transportation Saety Board NSB são enviados para o local para iniciar suas investigações Dados são obti dos Segurança no transporte Capítulo 8 Capítulo 8 467 com base em gravadores de voo e de voz partes do avião acidentado são montadas e entrevistas com as teste munhas e sobreviventes são realizadas Os resultados da investigação que pode levar meses ou mesmo anos para ser concluída muitas vezes fornecem informações sobre a causa provável do acidente e podem resultar em mudanças nos procedimentos e especificações de projeto que ajudam a evitar futuras ocorrências semelhantes Os sequestros dramáticos em 11 de setembro de 2001 quando terroristas invadiram a cabine de quatro aviões diferentes dominando a tripulação e colidindo os aviões resultaram em muitas mudanças no transporte aéreo Dois resultados deste evento terrível são que as portas da cabine agora são reforçadas para impedir a entrada não autorizada e os procedimentos de vistoria dos passageiros foram melhorados As causas dos acidentes de transporte também podem envolver uma má coordenação entre as instituições e organizações Por exemplo uma colisão frontal de dois trens de passageiros no centro de Londres ocorreu durante a hora dorush da manhã e alguns especialistas atribuíram o acidente à recente privatização do sistema ferroviário Uma vez que nenhuma organização era responsável os dois trens eram de propriedade de empresas diferentes alegouse que a falta de comunicação entre as várias partes do sistema foi um fator determinante Como resulta do os dois trens prosseguiram em direção um ao outro na mesma via Outra versão da causa dessa colisão que vitimou mais de 60 passageiros é mais simples e direta Um dos condutores do trem não parou em um sinal ver melho e prosseguiu a viagem em alta velocidade No entanto a privatização era vista como uma causa secundária da colisão uma vez que a empresa não pretendia instalar um dispositivo em decorrência de fatores de custo que teria advertido que um trem tinha avançado o sinal vermelho provocando sua parada Os exemplos citados ilustram os tipos de acidentes de transporte e suas causas Com base nessas ilustrações e em outros casos semelhantes é possível construir uma lista geral das categorias de circunstâncias que influen ciam a ocorrência de colisões no transporte Quando os fatores que contribuem para eventos de colisão são identificados é possível modificar e aperfeiçoar o sistema de transporte Então com a redução ou eliminação do fator causal da colisão é provável que isto resulte em um sistema de transporte mais seguro Como exemplo os dados de colisão têm demonstrado conclusivamente que há uma forte correlação entre as mortes em rodovias e o uso de drogas ou álcool pelos motoristas De posse desses resultados organizações como Mothers Against Drunk Driving MADD têm feitolobby por leis que controlem o uso de drogas e de álco ol ao dirigir Ao longo do tempo foram colocados limites em termos de um teor de álcool permitido na corrente sanguínea Em alguns Estados o limite é de tolerância zero com um aumento nas multas e a imposição de penas de prisão O resultado dessa ação foi uma redução significativa no número de colisões nas estradas em decorrência do abuso de álcool na direção Quais são os Quais são os principais fatores envolvidos em colisões no transporte principais fatores envolvidos em colisões no transporte Embora as causas dos acidentes sejam geralmente complexas e possam envolver diversos fatores elas podem ser classificadas dentro de quatro categorias distintas ações do condutor condição do veículo características geométricas da via e o ambiente físico ou climático em que o veículo opera Esses fatores serão discutidos na próxima seção É considerado como sendo o principal fator que contribui para a maioria das situações de acidentes o desem penho do condutor de um ou de ambos em colisões com mais de um veículo os veículos envolvidos O erro do condutor pode ocorrer de várias maneiras incluindo desatenção ao tráfego rodoviário e do entorno não ceder o direito de passagem e a desobediência às leis de trânsito Essas falhas podem ocorrer em decorrência da falta de familiaridade com as condições da via viagens em alta velocidade sonolência bebidas uso de telefone celular ou outras distrações no interior do veículo A Figura 81 ilustra uma colisão em decorrência de um erro do motorista A condição mecânica do veículo também pode ser uma causa de colisões no transporte Se uma aeronave fica sem combustível e se acidenta a razão pode ser que o indicador de combustível não estava funcionando de forma adequada Freios defeituosos em caminhões pesados vagões ferroviários e aeronaves têm causado colisões Engenharia de infraestrutura de transportes 468 Figura 81 Figura 81 Erro do motorista contribui para a maioria das colisões rodoviárias Fonte Alexander GordeyevShutterstock Figura 82 Figura 82 Colisões fora da via exigem notificação imediata Fonte Vereshchagin DmitryShutterstock Outras razões são sistema elétrico pneus desgastados e a localização do centro de gravidade do veículo A Fi gura 82 ilustra o resultado de uma colisão que poderia ter sido em virtude de falha do veículo As colisões fora da via deste tipo exigem que as equipes de resgate sejam prontamente notificadas principalmente nas zonas rurais a fim de garantir atendimento médico imediato Segurança no transporte Capítulo 8 Capítulo 8 469 Figura 83 Figura 83 A via férrea deve ser alinhada para evitar descarrilamentos Fonte Jerry SharpShutterstock A condição da via que inclui rodovias cruzamentos e o sistema de controle de tráfego pode ser um fator na ocorrência de uma colisão no transporte As rodovias devem ser projetadas para fornecer distância de visi bilidade adequada na velocidade de projeto ou os motoristas serão incapazes de tomar medidas corretivas para evitar uma colisão Os sinais de trânsito devem proporcionar distância de visibilidade e de decisão adequada quando o sinal passa da fase verde para a vermelha As passagens de nível em ferrovias devem ser projetadas para operar com segurança e assim minimizar as colisões entre o tráfego rodoviário e os veículos ferroviários As ferrovias devem ser cuidadosamente alinhadas para garantir que um trem em alta velocidade não pule so bre os trilhos A superelevação das curvas rodoviárias e ferroviárias deve ser cuidadosamente estabelecida com o raio correto e seções de transição adequadas para assegurar que os veículos possam realizar as curvas com segurança Uma falha de via que provocou o descarrilamento de um trem está ilustrada na Figura 83 O ambiente físico e climático em torno de um veículo de transporte também pode ser um fator na ocor rência de colisões no transporte A causa mais comum de colisões são as condições do tempo Os sistemas de Engenharia de infraestrutura de transportes 470 transporte funcionam perfeitamente quando o tempo está ensolarado e o céu claro O transporte aéreo é afetado de forma significativa pelas condições do tempo e a maioria dos viajantes pode se lembrar de uma viagem aérea que foi atrasada ou cancelada por causa de condições do tempo com tempestades neblina ventos fortes ou nevasca no aeroporto de srcem ou de destino ou durante o voo As condições do tempo também afetam os navios no mar principalmente em períodos de tempestades muitas vezes causadas por furacões Grandes sagas do mar têm sido relatadas sobre o heroísmo dos marinheiros tentando sobreviver durante uma tempestade Água nas rodovias pode contribuir para colisões rodoviárias Por exemplo um pavimento molhado reduz o atrito de frenagem fazendo que os veículos aquaplanem sobre a água Muitas colisões graves têm ocorrido em decorrência da neblina Os veículos que viajam em alta velocidade são incapazes de ver outros veículos à sua frente que podem ter parado ou diminuído a velocidade criando um engavetamento A geografia é outra causa ambiental de colisões no transporte As cadeias de montanhas têm sido palco de colisões aéreas As planícies fluviais alagadas os rios caudalosos e os deslizamentos de terra sobre o pavimento têm sido a causa de colisões ferroviárias e rodoviárias Quais são as formas de Quais são as formas de melhorar a segurança do transporte melhorar a segurança do transporte As ações de melhoria de segurança podem ser na forma de legislação e normas governamentais fiscaliza ção educação e engenharia Cada uma dessas ações é necessária quando se procura melhorar a segurança do transporte No entanto a fim de aplicar efetivamente uma ação de melhoria de segurança específica primeiro é necessário determinar o resultado pretendido de cada ação que pode ser para evitar a colisão ou minimizar seus efeitos caso aconteça O principal objetivo de qualquer programa de segurança no transporte é evitar colisões Obviamente se uma colisão for evitada ela nunca ocorrerá Ninguém fica ferido ou morre A prevenção é vista como o princi pal objetivo do setor de transporte aéreo e nos Estados Unidos muito já foi feito neste sentido Os passageiros sabem que se uma colisão aérea ocorrer todos morrerão Assim a melhor opção é evitálas embora precauções devam ser tomadas para minimizar o efeito caso ocorram Por exemplo com o aumento da importância da segurança os passageiros são submetidos a revistas pessoais com o intuito de assegurar que um terrorista não possa embarcar na aeronave Para atender à prevenção de colisão aérea é necessária uma legislação que autorize os agentes públicos a regulamentar e fazer cumprir as leis relativas à circulação segura de pessoas e mercadorias Por exemplo o Department o Transportation dos Estados Unidos está autorizado pelo Congresso a regulamentar a circulação de materiais perigosos e a certificar que o transporte comercial atenda aos padrões de manutenção Segurança também requer fiscalização e educação Por exemplo após leis que estabelecem velocidade máxima e limites de peso para caminhões pesados serem aprovadas os condutores devem ser habilitados por meio de cursos educativos e os infratores detidos e punidos Finalmente a engenharia desempenha um papel importante na prevenção de acidentes assegurando que os veículos e as vias sejam projetados de forma que possibilitem que a condução seja a mais segura possível A segunda abordagem é projetar o sistema veículovia voltado à segurança de modo que caso ocorra uma colisão o efeito sobre os ocupantes possa ser minimizado A minimização dos efeitos das colisões é uma estratégia efetivamente utilizada no transporte rodoviário com grandes índices anuais de mortes e feridos e danos extensivos às propriedades Em vez de desenvolver medidas rigorosas para evitar colisões o setor rodo viário vê o problema como salvar o público de si mesmo Em outras palavras fazer uma suposição implícita de que o número de colisões rodoviárias poderá permanecer constante ou até mesmo aumentar Assim o engenheiro de projeto visa eliminar os obstáculos próximos às vias de percurso de modo que se o veículo não puder ser controlado ele terá uma área livre de obstáculos ou caso o impacto ocorra as lesões dos ocupantes sejam minimizadas Segurança no transporte Capítulo 8 Capítulo 8 471 Por exemplo houve várias situações em que uma aeronave derrapou para fora da pista de pouso e decola gem e foi incapaz de parar antes de colidir com objetos fixos causando perdas de vida Se a pista tivesse uma área livre de placas e estruturas ou espaço previsto para a redução de velocidade a aeronave e seus passageiros poderiam ter sido salvos Da mesma forma muitas placas rodoviárias são construídas de tal forma que se atingidas por um veículo automotor serão quebradas na base O projeto de veículos também visa minimizar os efeitos da colisão com a instalação de parachoques que absorvem energia air bag s e cintos de segurança As leis de uso de capacete para condutores de motocicletas foram elaboradas para reduzir as lesões na cabeça em caso de colisão Somente quatro Estados Colorado Illinois Iowa e New Hampshire não têm leis que regulam a utilização de capacetes Em contraste com o transporte comercial aéreo ferroviário e hidroviário o rodoviário enfrenta enormes obstáculos para desenvolver uma base racional para as melhorias da segurança As modalidades comerciais podem controlar o desempenho do condutoroperador e evitar colisões e também a perda de receitas e limitar o aumento dos custos operacionais Além disso o sistema rodoviário dos Estados Unidos é fragmentado e descentralizado consistindo em literalmente milhões de motoristas e várias jurisdições políticas Muitas cidades condados e Estados admi nistram e fiscalizam os programas de segurança no trânsito e no nível federal vários órgãos e o Congresso dos EUA promulgam leis normas e padrões de projeto assegurando uma ampla variabilidade nos métodos de gestão da segurança Por exemplo câmeras montadas em postes destinamse a capturar por meio de sensores os avanços de sinal vermelho e assim reduzir as mortes e lesões estes recursos são legais em alguns Estados e municípios mas não em outros Anomalias semelhantes existem com relação às legislações de cinto de segu rança limites de velocidade uso do telefone celular e níveis de álcool no sangue Outras barreiras para a proteção efetiva da colisão rodoviária é a sensação do público motorizado de que as rodovias são mais seguras do que as viagens aéreas Há pouco clamor do público da imprensa ou do Con gresso sobre o número anual de mortes nas rodovias enquanto uma única colisão aérea cria uma enorme cobertura da imprensa e muita preocupação Além disso o público e a imprensa não estão dispostos a aceitar uma abordagem econômica para as melhorias de segurança que requerem a valoração de uma vida humana Assim defendem a urgência por exemplo de cintos de segurança em ônibus quando outros meios mais apropriados e eficazes estão disponíveis e a aprovação de grandes investimentos em estruturas para reduzir colisões em cruzamentos ferroviários em nível quando esta categoria representa apenas cerca de 1 de todas as colisões fatais Finalmente em contraste com as viagens aéreas em que os passageiros voluntariamente se submetem às leis e regulamentos sobre segurança de passageiros o público motorizado não é tão complacente e vê as leis de trânsito como opcionais ou obrigatórias somente quando há uma chance de serem pegos Assim os viajantes ultrapassam os limites de velocidade usam telefones celulares enquanto dirigem bebem ao volante estacionam de forma ilegal e demonstram comportamento agressivo Além disso o público e seus representantes eleitos não tem interesse na nova tecnologia que monitora seu comportamento de condução e muitas técnicas de vis toria são consideradas ilegais em decorrência de preocupações com a privacidade e de questões constitucionais a respeito de provas sobre o comportamento de um indivíduo por meios remotos Coleta e análise de dados de Coleta e análise de dados de colisões colisões Depois de uma colisão há uma investigação do acidente para procurar entender qual poderia ter sido a causa Os dados são coletados e serão úteis na reconstrução do evento da colisão e podem levar à determinação de uma possível solução Além disso os dados da colisão são reunidos ao longo do tempo para determinar even tuais tendências e avaliar estatisticamente como está o desempenho dos elementos do sistema de transporte em Engenharia de infraestrutura de transportes 472 geral Por exemplo se o número de colisões em um cruzamento for consideravelmente maior do que em outros locais semelhantes dentro de um Estado seria benéfico analisar esse local identificar possíveis causas e sugerir medidas para melhorar sua segurança Os dados de colisão são obtidos das autoridades de transporte federal estadual ou local ou de órgãos poli ciais Logo depois de uma colisão a assistência médica de emergência é encaminhada para o local para ajudar os feridos Em seguida os investigadores são nomeados para registrar as informações relevantes sobre o evento Entre os dados coletados sobre o local estão a localização do acidente a hora da ocorrência as condições am bientais o tipo e o número de veículos envolvidos a trajetória e a localização final de cada veículo O local de colisão também pode ser fotografado e filmado O registro do acidente tornase a fonte básica de informação para uma análise posterior Os dados podem ser utilizados para produzir reconstituições do acidente auxiliar em reinvidicações legais ou de seguro estabelecer tendências estatísticas e melhorar o conhecimento sobre os fatores que causam colisões Finalmente eles podem auxiliar na avaliação da eficácia das melhorias ou medi das preventivas para a redução de mortes ou feridos O primeiro passo na coleta de dados da colisão é o preenchimento de um formulário de relatório de colisão no local da ocorrência O relatório é preenchido por um agente da polícia que investiga a colisão Uma vez que cada Estado mantém seu próprio formulário o formato pode ser diferente de Estado para Estado mas as informações gravadas são semelhantes Isso inclui a data e a hora da colisão os tipos de veículos envolvidos a gravidade das lesões que eventualmente ocorreram e uma breve descrição da colisão As empresas ferroviárias são as principais responsáveis pela coleta e elaboração de relatórios sobre as colisões que envolvem seus trens enquanto os dados sobre colisões da aviação civil são geralmente coletados pelo NSB que é uma agência federal independente com mandato legal para investigar e determinar a causa provável de todas as colisões da aviação civil nos Estados Unidos e colisões significativas em outras modalidades de transporte Colisões signi ficativas são as seguintes Rodováras seleconadas Ferrováras envolvendo trens de passageros Ferrováras que resulta e ua ou as ortes ou grandes prejuízos ateras ndependente se o trem ou trens envolvidos são de passageiro ou não Grandes colsões arítas Todas as colsões arítas que envolve ebarcações públcas e não públcas Acdentes e oleodutos que envolve ua fataldade ou danos ateras sgncatvos Todas as colsões e todas as odaldades de transporte que resulta no lançaento de substâncas perigosas De transporte seleconadas que envolve probleas de natureza recorrente Como o NSB investiga colisões rodoviárias selecionadas apenas algumas ocorrências em um determinado ano são investigadas pelo órgão resultando em uma proporção muito menor de colisões totais do que as da aviação e da ferrovia As estatísticas nacionais sobre colisões rodoviárias são portanto dependentes principal mente das informações registradas de cada ocorrência pelo agente investigador de polícia Os bancos de dados de colisão nacional são regularmente fornecidos por diferentes órgãos federais de trans portes Por exemplo a NHSA em seu relatório anual de Fatos de segurança no trânsito de 2004 Compilação de dados de colisão de veículos automotores com base no sistema de relatórios de análise de atalidades e no sistema de estimativa geral fornecem informações sobre colisões de trânsito que abrangem todas as severidades Da mes ma forma a Administração Federal de Ferrovias em seuRelatório anual de estatísticas de segurança erroviária oferece dados estatísticos tabelas e gráficos que descrevem a natureza e as causas de muitas colisões e incidentes ferroviários O NSB também publica oBanco de dados de acidentes aéreos que contém informações sobre as ope Segurança no transporte Capítulo 8 Capítulo 8 473 rações o pessoal as condições ambientais as consequências prováveis causas e fatores contribuintes de colisões na aviação civil Exemplos do tipo de informação que pode ser obtida com base nesses bancos de dados são fornecidos nas Figuras 84 e 85 sobre colisões rodoviárias e aéreas respectivamente e na abela 81 sobre colisões ferroviárias Figura 84 Figura 84 Índices de fatalidades e lesões por veículos automotores a cada 100 milhões de veículos por milha de viagem 19662004 Fonte Traffic Safety Facts 2004 A Compilation of Motor Vehicle Crash Data from the Fatal Analysis Reporting System and the General Estimates System National Center for Statistics and Analysis of the National Highway Traffic Safety Administration US Department of Transportation Washington DC 2005 Índice de fatalidade a cada 100 milhões de veículos por milhas viajadas 1 veículo por milha 16 veículo por km Índice de lesões a cada 100 milhões de veículos por milhas viajadas 600 500 400 300 200 100 000 200 150 100 50 0 1988 1992 1996 2000 2004 1966 1968 1970 1972 1974 1976 1978 1980 1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 Figura 85 Figura 85 Índices de acidente de transportadoras americanas por tipo de FAR Federal Aviation Regulation 19912000 Fonte National Transportation Safety Board GILSAviation Accident Data Base atualizado em fevereiro de 2006 Office of Aviation Safety Washington DC Índices de acidente de transportadoras americanas por tipo de FAR 19912000 A c i d e n t e s p o r m i l h ã o d e h o r a s d e v o o 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 Parte 135 sob demanda Parte 121 Parte 135 programado Engenharia de infraestrutura de transportes 474 O objetivo da análise de colisões é identificar a existência de padrões no desempenho de segurança das in fraestruturas de transporte determinar suas causas mais prováveis e criar medidas que poderiam ser tomadas para evitar colisões semelhantes no futuro Os índices de colisão são utilizados para facilitar a comparação dos históricos de ocorrências em um local com os de outro Os índices para cada tipo de colisão são normalmente apresentados em termos de número delas por veículo ou por passageiro por milha de um determinado tipo de infraestrutura ou de extensão da via Os índices também podem ser relatados em termos de fatores comunitários como o número de colisões por veículo registrado ou por pessoa Os índices de colisão em cruzamentos ou passagens em nível são normalmente informados em termos de colisões por milhão de veículos que entram no cruzamento ou na passagem por ano expresso da seguinte forma RMEVY C i 1000000V 81 em que RMEVY índice de colisão por milhão de veículos que entram nos cruzamentosano C i número de colisõesano do tipoi V número anual de veículos que entram VDM 365 VDM volume diário médio de tráfego Os índices de colisão por trecho de via são normalmente declarados em termos de colisões para cada 100 milhões de veículos ou passageiroskm por um determinado comprimento de trecho ou por milhão de quilô metros de voo expressos da seguinte forma RHMVMY C i 100000000 VMT 82 em que RHMVMY índice de colisão a cada 100 milhões de veículoskm por ano C i número de colisõesano do tipoi VMT número de veículosmilha de viagem VDM 365comprimento da via Observação Os índices de colisão por passageirokm podem ser obtidos substituindoPMT por VMT Exemplo 81 Exemplo 81 Cálculo dos índices de acidentes em cruzamentos ou passagens em nível Há oito colisões por ano em uma passagem em nível de ferrovia rural onde um trem passa a cada hora O vo lume no período médio de 24 horas que entra no cruzamento é de 5500 veículoshora Determine o índice de colisão por milhão de veículos que entram Solução RMEVY C i 1000000V 8 10000005500 365 398 colisõesmilhão de veículos que entram na passagem por ano Segurança no transporte Capítulo 8 Capítulo 8 475 Tabela 81 Tabela 81 Resumo do histórico de acidentesincidentes ferroviários nos Estados Unidos CCaatteeggoorriiaa 11999933 11999944 11999955 11999966 11999977 11999988 11999999 22000000 22000011 22000022 22000033 22000044 GRAND TOTAL GRAND TOTAL Acidentesincidentes Acidentesincidentes 24740 22465 19591 17690 16699 16501 16776 16918 16087 14404 14279 14232 Taxa Taxa11 2182 1914 1660 1505 1414 1378 1372 1394 1356 1218 1195 1159 Mortes Mortes 1279 1226 1146 1039 1063 1008 932 937 971 951 867 898 Condições Condições não fatais não fatais 19121 16812 14440 12558 11767 11459 11700 11643 10985 11103 9180 8871 ACIDENTES ACIDENTES DE TREM DE TREM Taxa Taxa22 425 382 367 364 354 377 389 413 425 376 403 428 Números totais Números totais 2611 2504 2459 2443 2397 2575 2768 2983 3023 2738 2997 3296 Mortes Mortes 67 12 14 25 17 4 9 10 6 15 4 13 Lesões Lesões 308 262 294 281 183 129 130 275 310 1884 227 229 Colisões Colisões 205 240 235 205 202 168 205 238 220 192 200 237 Descarrilamentos Descarrilamentos 1930 1825 1742 1816 1741 1757 1961 2112 2234 1989 2114 2367 Na linha principal Na linha principal 955 914 912 941 867 934 858 976 1025 886 962 1009 Em vias de pátio Em vias de pátio 1383 1339 1279 1249 1223 1306 1531 1619 1569 1478 1651 1860 Taxas de vias Taxas de vias de pátio de pátio33 1587 1491 1423 1422 1441 1560 1751 1821 1830 1825 2021 2214 Taxas de outra via Taxas de outra via44 233 206 203 205 198 212 198 215 232 195 203 210 Causados pela via Causados pela via 963 911 856 905 879 900 995 1035 1121 941 969 1010 Taxa dos causados Taxa dos causados pela via pela via 157 139 128 135 130 132 140 143 158 129 130 131 Causas por Causas por fator humano fator humano 865 911 944 783 855 971 1031 1147 1035 1050 1217 1329 Causas por Causas por equipamento equipamento 360 293 279 318 271 307 321 372 427 367 361 416 Causas por Causas por sinalização sinalização 54 36 27 49 39 38 49 70 42 50 58 65 Dono de equipamento Dono de equipamento milhões milhões 121833 124850 134766 160908 152092 162561 164654 169172 200752 173982 191411 223615 Dono da via Dono da via milhões milhões 48816 43899 54458 51407 58637 71337 80435 94040 113713 92550 99118 98757 Materiais perigosos Materiais perigosos Liberação de Liberação de composições composições 28 34 26 34 31 42 41 35 32 31 27 29 Carros liberados Carros liberados 57 40 48 69 38 66 75 75 57 56 38 47 Pessoas evacuadas Pessoas evacuadas 3207 15336 2817 8547 8812 2058 996 5258 52620 5438 2260 5938 Autoestrada Autoestrada ferroviária ferroviária Taxa Taxa55 797 760 692 634 571 514 490 484 455 422 400 398 Acidentes Acidentes 4892 4979 4633 4257 3865 3508 3489 3502 3237 3077 2977 3063 Mortes Mortes 626 615 579 488 461 431 402 425 421 357 334 368 Lesões Lesões 1837 1961 1894 1610 1540 1303 1396 1219 1157 999 1031 1081 OUTROS ACIDENTES OUTROS ACIDENTES Acidentes Acidentes66 17237 14982 12499 10990 10437 10418 10519 10433 9827 8589 8305 7873 Mortes Mortes 586 599 553 526 585 573 521 502 544 579 529 517 Lesões Lesões 16976 14589 12252 10667 10044 10027 10174 10149 9518 8220 7922 7561 1 Total da taxa de acidentes nos eventos relatados 1000000 trem milhas horas 2 Total de acidentes de trem 1000000total trem milhas 3 Acidentes na yard track 1000000yard switching trem milhas 4 Acidentes on other than yard track 1000000total trem milhas 5 Total de acidentes 1000000total train miles 6 Outros acidentes que causam morte lesões em qualquer pessoa ou doença a um funcionário da ferrovia Fonte Railroad Safety Statistics 2004 Report Federal Railroad Administration US Department of Transportation Washington DC novembro de 2005 Observação 1 milha 16 km Engenharia de infraestrutura de transportes 476 Exemplo 82 Exemplo 82 Cálculo dos índices de colisão em segmentos de via O número de colisões de uma linha aérea regional que presta serviços entre duas cidades localizadas a 300 km uma da outra é igual a três em um período de cinco anos Há sete voos por dia com uma lotação média de 29 passageiros Calcule o índice de colisão por milhão de veículos e por passageiro por quilômetro Solução RMVMY C i 1000000VMT 35 10000007365300 078 colisão por milhão de km de voo a cada ano RMPMY 351000000729300365 0027 colisão por milhão de passageiros por km a cada ano Dada a multiplicidade de razões por que as colisões de transporte podem ocorrer ou ocorrem notase que o sistema de transporte dos Estados Unidos é relativamente seguro As causas de colisões ou de acidentes descri tos anteriormente são bem conhecidas pela comunidade profissional de transporte e muito tem sido feito para garantir a segurança durante a viagem Muitas melhorias foram realizadas em cada uma das áreas que são conhecidas por causar colisões Durante os últimos 30 anos os índices de acidentes de transporte têm diminuído apesar do crescimento do tráfego e das limitações na capacidade de transporte As melhorias de segurança foram realizadas em todas as áreas onde ocorreram problemas incluindo fatores humanos tecnologia dos veículos e das vias operações do sistema e o meio ambiente No entanto enquanto as taxas de mortalidade têm diminuído o número de fatalidades de algumas modalidades principalmente a rodoviária tem aumentado A Figura 86 mostra a evolução real e ex trapolada das fatalidades no transporte entre 1992 e 2002 O setor de transportes continuará a buscar melhorias no registro de segurança do sistema É sabido que o século XXI sofrerá aumentos significativos no tráfego conforme ilustrado na Figura 87 Caso os atuais índi ces de desempenho de segurança sejam mantidos mas o número de veículos por milha aumentar o resultado inevitável será um aumento no número absoluto de colisões lesões e vidas perdidas Assim o desafio para os engenheiros de segurança no século XXI será identificar novas tecnologias e políticas operacionais que baixem os índices de acidente de uma forma contínua Existem vários métodos estatísticos disponíveis para a análise dos dados de colisão que podem ser utilizados pelo engenheiro de segurança Duas razões têm restringido o uso de métodos mais sofisticados A primeira até recentemente é que a maioria dos engenheiros de segurança não estava familiarizada com esses métodos a segunda há falta de dados disponíveis necessários para essas análises principalmente para colisões rodoviá rias No entanto é necessário que os engenheiros de segurança se familiarizem com alguns desses métodos estatísticos Várias técnicas estatísticas são apresentadas no entanto o material pressupõe algum conhecimento básico de estatística Os testes discutidos são aqueles que podem ser facilmente aplicados sem uma base muito forte de estatística embora tenham também algumas deficiências inerentes quando aplicados aos dados de colisão Essas deficiências serão observadas na medida em que cada teste for discutido Eles são teste t para a comparação de duas médiasteste de proporcionalidade para a comparação de duas proporçõesteste de qui quadrado para a comparação das distribuições eteste não paramétrico de Wilcoxon odos eles são utilizados para fazer inferências sobre populações com base em amostras nelas obtidas Este procedimento é geralmente denominado teste de hipóteses Segurança no transporte Capítulo 8 Capítulo 8 477 O teste de hipóteses envolve a comparação de uma hipótese nula que assume que as médias de duas amos tras independentes são iguais e uma hipótese alternativa que anula essa suposição Indique as médias de colisões em duas infraestruturas por exemplo transporte público de veículo leve sobre trilhos e transporte público ferroviário urbano comoµ1 e µ2 respectivamente Esses testes podem ser utilizados para determinar se existe uma diferença significativa entre as duas médias A hipótese nula é que não há diferença significativa entre as duas médias e é escrita por H 0 µ1 µ2 46000 45000 44000 43000 42000 41000 40000 39000 92 93 94 95 96 97 98 99 00 01 02 Figura 86 Figura 86 Total de fatalidades no transporte dos Estados Unidos Fonte National Transportation Safety Board Fatalidades rodoviárias Fatalidades rodoviárias Fatalidades aéreas Fatalidades aéreasaa a Inclui a aviação geral Fatalidades ferroviárias Fatalidades ferroviárias Fatalidades marítimas Fatalidades marítimas inclui embarcações de lazer 1200 1100 1000 900 800 700 900 850 800 750 700 650 600 1000 900 800 700 600 500 400 300 92 93 94 95 96 97 98 99 00 01 02 92 93 94 95 96 97 98 99 00 01 02 92 93 94 95 96 97 98 99 00 01 02 Engenharia de infraestrutura de transportes 478 Figura 87 Figura 87 Crescimento do número de viagens de transporte nos EUA FonteTransportation Research BoardNational Academies Washington DC Crescimento rodoviário Crescimento rodoviário milhas viajadas em bilhões Fonte Federal Highway Administration com base em contagens de tráfego em cada Estado 19982002 com base em projeções lineares Crescimento aéreo Crescimento aéreo milhas voadas pelas operadoras dos Estados Unidos programadas e não programadas em bilhões Fonte Banco de dados de acidentes aéreos do NTSB wwwntsbgov 19982002 com base em projeções lineares Crescimento ferroviário Crescimento ferroviário milhões de milhas de trem por ano Fonte American Association of Railroads 19982002 com base em projeções lineares Crescimento marítimo Crescimento marítimo total de toneladas embarcadas em milhões por ano comércio exterior oceânico dos Estados Unidoscarga comercial transportada Fonte Maritime Administration US DOT agosto de 1997 19972002 com base em projeções lineares Observação 1 milha 16 km 92 93 94 95 96 97 98 99 00 01 02 92 93 94 95 96 97 98 99 00 01 02 92 93 94 95 96 97 98 99 00 01 02 92 93 94 95 96 97 98 99 00 01 02 2800 2700 2600 2500 2400 2300 2200 2100 800 750 700 650 600 550 500 650 600 550 500 450 400 350 1100 1050 1000 950 900 850 800 Segurança no transporte Capítulo 8 Capítulo 8 479 A hipótese alternativa dependerá da colocação do problema pode ser uma das seguintes H 1 µ1 µ2 teste unilateral H 0 µ1 µ2 teste unilateral H 0 µ1 µ2 teste bilateral A hipótese nula é avaliada pelo cálculo de um teste estatístico utilizando a média estimada eou as vari âncias das populações obtidas dos conjuntos de dados O teste estatístico é então comparado com um valor semelhante obtido da distribuição teórica O valor teórico depende do grau de liberdade para a distribuição assumida Ao utilizar o teste t o teste estatístico é dado por t X 1 X 2 83 S 1 1 n1 n2 em que X 1 e X 2 médias das amostras n1 e n2 tamanho das amostras S raiz quadrada da variância da amostra coletada dada por S2 n1 1S2 1 n2 1S2 2 84 n1 n2 2 em que S1 e S2 variâncias das populações t possui um grau de liberdade de n1 n2 2 Os valores teóricos det para diferentes níveis de significância são fornecidos no Apêndice A para diversos níveis de confiança que é a probabilidade de rejeição da hipótese nula quando ela é verdadeira normalmente denominada como sendo um erro do ipo I Os valores geralmente utilizados na segurança do transporte são 5 e 10 A principal deficiência na aplicação do teste t nos dados de colisão é que ele pressupõe uma distri buição normal para os dados que estão sendo testados enquanto a pesquisa tem mostrado que as distribuições de Poisson e binomial negativa geralmente descrevem a ocorrência de colisões No entanto grandes tamanhos de amostra tendem a dissipar esta deficiência A região de rejeição da hipótese nula é a seguinte Se H 11 f or Então rejeite H 00 se µ1 µ2 t t α µ1 µ2 t t α µ1 µ2 t t α2 ou t t α2 Exemplo 83 Exemplo 83 Uso do teste t para diferença signicante em colisões Ele é necessário para testar se os caminhões de grande porte estão significativamente mais envolvidos em coli sões traseiras em rodovias interestaduais com limites de velocidade diferentes para automóveis de passageiros Engenharia de infraestrutura de transportes 480 e caminhões de grande porte do que naquelas com limite de velocidade uniforme Utilizando o teste t e os dados para o mesmo período de três anos mostrado na tabela a seguir determine se você pode concluir que os caminhões estão mais envolvidos em colisões traseiras em rodovias interestaduais com limites de velocidade diferentes para cada tipo de veículo Utilize um nível de significância de 5 Liste as deficiências inerentes neste tipo de análise Ro Rodo dovivias i as int nter eres estatadu duaiais co s com Li m Limi mitetes Di s Difefere rent ntes es LD LD Ro Rodo dovivias i as int nter eres estatadu duaiais co s com Li m Limi mite U te Uninifo form rme L e LU U NNoo d d o o llooccaall NNúúmmeerro o dde e ccoolliissõõeess NN oo d d o o llooccaall NNúúmmeerro o dde e ccoolliissõõeess 1 10 1 8 2 12 2 9 3 9 3 11 4 8 4 12 5 11 5 5 6 6 6 7 Solução H 00 M LD M LU As colisões traseiras nas rodovias interestaduais com limites de velocidade diferentes são as mesmas para rodovias interestaduais com limites de velocidade uniformes H AA M LD M LU Os caminhões estão mais envolvidos em colisões traseiras nas rodovias interestaduais com limites de velo cidade diferentes M LD 9333 S2 LD 4667 M LU 8667 S2 LU 6667 S2 nLD 1S2 LD nLU 1S2 LU nLD nLU 2 6 14667 6 16667 5667 6 6 2 t M LD M LU 9333 8667 0485 S 1 1 nLD nLU 5667 1 1 6 6 Com um nível de confiança de 95 e grau de liberdade de t 6 6 2 10 t α 1812 Uma vez quet t α não podemos rejeitar a hipótese nula Assim podese concluir que os caminhões não estão mais envolvidos em colisões traseiras nas rodovias interestaduais com limites de velocidade diferentes A principal deficiência desta solução é que o uso do testet pressupõe de forma incorreta que as colisões são normalmente distribuídas O teste de proporcionalidade é utilizado para comparar duas proporções independentes p1 e p2 Por exemplo o procedimento pode ser utilizado para comparar a proporção de acidentes durante pousos noturnos de linhas Segurança no transporte Capítulo 8 Capítulo 8 481 aéreas comerciais que ocorrem em aeroportos comerciais de serviço primário com aqueles que ocorrem em aeroportos de apoio A hipótese nula é também normalmente H H00 p1 p2 A hipótese alternativa dependerá da colocação do problema e pode ser uma das seguintes H H1 p1 p2 H H1 p1 p2 H H1 p1 p2 A estatística de teste é dada por Z p1 p2 85 p1 p 1 1 n1 n2 em que p x 1 x 2 n1 n2 p1 x 1n1 p2 x 2n2 ni número total de observações no conjunto de dadosi x i observações bemsucedidas no conjunto de dados i O valor de Z é em seguida comparado comZ α a variante normal padrão correspondente ao nível de sig nificância de Exemplo 84 Exemplo 84 Uso do teste de proporcionalidade para a diferença signicante nas proporções de colisões gra ves em trechos em obras e sem obras A tabela a seguir mostra colisões com mortalidades e lesões e com somente danos materiais em trechos em obras e trechos sem obras em seis locais nas mesmas rodovias interestaduais durante o mesmo período Uti lizando o teste de proporcionalidade determine se a probabilidade de caminhões de grande porte estarem envolvidos em colisões com mortalidade e lesões é significantemente diferente em trechos em obras do que em trechos sem obras em um nível de significância de 5 TTrreecchhoos s eem m oobbrraass TTrreecchhoos s sseem m oobbrraass Colisões somente com Colisões somente com danos materiais SDM danos materiais SDM Colisões com mortalidade Colisões com mortalidade e lesões ML e lesões ML Colisões somente com danos Colisões somente com danos materiais SDM materiais SDM Colisões com mortalidade e Colisões com mortalidade e lesões ML lesões ML 8 6 7 3 5 2 8 4 6 4 5 1 10 7 9 4 2 0 10 2 6 Σ 37 1 20 11 50 8 22 Engenharia de infraestrutura de transportes 482 H 00 p1 p2 A probabilidade de caminhões de grande porte estarem envolvidos em colisões com ML em trechos em obras não é maior do que em trechos sem obras H AA p1 p2 A probabilidade de caminhões de grande porte estarem envolvidos em colisões com ML em trechos em obras é maior do que em trechos sem obrascanteiros p1 20 0351 p2 22 0306 37 20 50 22 p 20 22 0326 37 20 50 22 Z 0351 0306 0546 03261 0326 1 1 57 72 Com um nível de confiança de 95Z α 1645Z Z α por isso não podemos rejeitar a hipótese nula Podese concluir que a probabilidade de caminhões de grande p orte estarem envolvidos em acidentes com ML não é sensi velmente diferente em trechos em obras daquela em trechos sem obras em um nível de significância de 5 O teste do quiquadrado pode ser utilizado para realizar uma avaliação antes e depois de uma medida pre ventiva ou tratamento de segurança Isto geralmente envolve o uso de dados de colisão para um local tratado e um local de controle antes e após a implantação de uma medida preventiva no local tratado para determinar se a frequência de colisão neste local após a implantação da medida preventiva é significantemente diferente daquela antes da implantação A hipótese nula é geralmente que não há diferença entre o número de colisões no local tratado antes e após a implantação do tratamento Vamos discutir dois testes 1 em que a área de con trole é tão grande que o índice de controle pode ser assumido como sendo livre de erros e 2 o caso em que esse índice de controle não existe Para o caso em que se entende que o índice de controle esteja livre de erros assumese que as colisões no local de estudo para os períodos antes e depois podem ser distribuídas de acordo com aquelas da área de controle Considere a acidentes após no local de estudo b acidentes antes no local de estudo A acidentes após na área de controle B acidentes antes na área de controle C índice de controle AB n a b Com esta suposição redistribua as colisões totais em uma área de estudo na proporção daquelas na área de controle A e B O número de colisões esperadas antes da implantação de medidas preventivas na área de estudo é dada por Bn n 86 A b 1 C Segurança no transporte Capítulo 8 Capítulo 8 483 O número de colisões esperadas após a implantação de medidas preventivas é dada por An Cn 87 A B 1 C O teste de X 2 é realizado com base em uma tabela de contingência que mostra tanto os valores observados como os esperados conforme a seguir Conjunto de dados srcinais AAnntteess DDeeppooiiss TToottaall Local de estudo B a a b n Local de estudo observado b a a b n Local de estudo esperado n 1 C Cn 1 C N Área de controle B A B A Colisões no local de estudo após a redistribuição AAnntteess DDeeppooiiss TToottaall Local de estudo observado b a a b n Local de estudo esperado n 1 C Cn 1 C n Usando X 2 temos X 2 Oij Eij2 88 Eij em que Oij o valor observado na coluna i e linha j Eij o valor esperado na coluna i e linha j m o número de linhas n o número de colunas O X 2 calculado é então comparado com o valor teórico de X 2 para um grau de liberdade de m 1n 1 Se o X 2 calculado for menor que o X 2 teórico para um nível de significância selecionadoα então não há razão para concluir que exista uma diferença significativa entre as colisões observadas e esperadas e a hipótese nula será aceita No entanto se o X 2 calculado for maior que o valor teórico a hipótese nula será rejeitada e portanto haverá uma diferença significativa entre o número de colisões real e o esperado A tabela de valores de qui quadrados teóricos também é fornecida no Apêndice A AAnntteess DDeeppooiiss TToottaall Local 1 b a a b Local 2 d c c d Total b d a c a b c d T Para o caso em que não se pode assumir que o índice de controle seja livre de erros ambos os conjuntos de dados devem ser redistribuídos fornecendo as seguintes tabelas de contingência AAnntteess DDeeppooiiss TToottaall Local 1 esperado b d a b T a b c d T a b Local 2 esperado b d c d T a c T c d Total b d a c T m i 1 n i 1 Engenharia de infraestrutura de transportes 484 O X 2 é calculado utilizando o valor real e o esperado para ambos os conjuntos de dados como b b d a b 2 a a ba c X 2 T T b d a b a ba c T T d b d c b 2 c a cc d 2 T T b d c d a cc d T T X 2 T ad bc2 89 a bc d a cb d Como no caso anterior o X 2 calculado será comparado com o valor teórico para o grau de liberdade adequa do a um nível de significância de α A hipótese nula é rejeitada caso o valor calculado seja superior ao teórico A principal deficiência deste procedimento é que a exposição não é considerada quando se refere ao impacto de fatores que influenciam a ocorrência de colisões em um local específico Um exemplo da exposição é o volume de tráfego Exemplo 85 Exemplo 85 Uso do teste de quiquadrado para diferença signicativa no efeito dos controles de alerta ativos em passagens em nível Os dados da tabela a seguir mostram as colisões coletadas no mesmo período em locais em que os controles de alerta ativos em passagens em nível foram previamente instalados e em vários outros locais semelhantes sem esses controles Utilizando o teste de quiquadrado e sem assumir que o índice de controle seja livre de erro determine se pode ser concluído que as colisões tendem a ser maiores em locais sem os controles ativos Utilize um nível de significância de 5 Lo Loca cais is co com c m con ontrtrololes es atativivos os Lo Loca cais is se sem c m con ontrtrololes es atativivos os Antes 31 Antes 98 Depois 35 Depois 106 H O O As colisões são as mesmas em locais com controles ativos e nos sem controles ativos H A O número de colisões tende a ser maior em locais sem controles ativos X 2 T ad bc2 a bc d a cb d 27098 35 31 1062 00229 66 204 129 141 Grau de liberdade 2 1 2 1 1 Segurança no transporte Capítulo 8 Capítulo 8 485 Com um nível de confiança de 5 X 2 c 3841 X 2 X 2 c por isso não podemos rejeitar a hipótese nula Pode se concluir que as colisõesnão são maiores em locais sem os controles a um nível de significância de 005 Os métodos descritos até agora exigem a suposição de algum tipo de distribuição das populações com base nas quais os dados da amostra foram obtidos Como essa suposição muitas vezes não é atendida o uso de uma metodologia de análise que não exija a suposição de qualquer distribuição pode ser considerado As técnicas que sem esta exigência são conhecidas comonão paramétricas Uma técnica não paramétrica geralmente utilizada é o teste da soma das classes de Wilcoxon para amostras inde pendentes Ele pode ser utilizado para testar a hipótese nula de que as distribuições de probabilidade associadas a duas populações não são significativamente diferentes Considere dois conjuntos de dados de colisões de caminhão de grande porte em estradas secundárias e principais O procedimento envolve as seguintes etapas i Classifique os dois conjuntos de dados com base nas observações amostrais como se ambos proviessem da mesma distribuição A classificação começa com o menor valor dos dados combinados que está sendo clas sificado como 1 com os outros valores sendo classificados de forma crescente até o valor mais alto que terá a classe igual ao número total de pontos de dados nos dados combinados Se as duas populações tiverem a mesma distribuição essas classes cairão aleatoriamente dentro de cada conjunto de dados ou seja tanto as classes altas como as baixas estarão dentro de cada conjunto de dados No entanto se as distribuições fo rem muito diferentes as classes altas tenderão a estar dentro de um conjunto de dados enquanto as baixas estarão no outro Observe que a soma total de todas as classes T é dada por 12 T T A T B nn 89 em que T A a soma das classes para o conjunto de dados A T B a soma das classes para o conjunto de dados B n n A nB n A número de pontos de dados do conjunto de dados A nB número de pontos de dados do conjunto de dados B Como T é constante nos dois conjuntos de dados um valor grande deT A resulta em um valor pequeno de T B Isto implica que não há evidências de que os dois conjuntos de dados sejam das mesmas populações ambém é possível que o conjunto de dados combinados tenha um ou mais conjuntos de números que têm o mesmo valor Se o número desses vínculos for muito menor do que o número dos conjuntos de dados o teste ainda é válido Quando isso ocorre assumimos que esses valores não são vinculados e utilizamos a média das classes que teriam sido atribuídas a cada um Por exemplo se o sexto ou sétimo ponto de dados estiver vinculado atribua a média de 65 a ambos ii Determine os valores críticos para T L a região limite inferior eT U a região limite superior associados com a amostra que tiver o menor número de conjuntos de dados para o nível de significância selecionado α que são fornecidos na abela A3 do Apêndice Sen1 for o mesmo quen2 qualquer uma das duas somas das classes pode ser utilizada como teste estatístico iii A hipótese nula é rejeitada se a soma das classes do conjunto de dados que tem menos pontos não estiver situada entreT L e T U ou seja rejeite a hipótese nula se T L T i ou T U T i em que T i é a soma das classes para o conjunto de dados com o menor número de pontos de dados Engenharia de infraestrutura de transportes 486 Exemplo 86 Exemplo 86 Uso do teste da soma das classes de Wilcoxon para diferenças signicativas em colisões Utilize oteste da soma das classes de Wilcoxon para resolver o exemplo 83 H 00 M LD M LU Os caminhões não estão mais envolvidos em colisões traseiras em rodovias interestaduais com limites dife rentes de velocidade H A M LD M LU Os caminhões estão mais envolvidos em colisões traseiras em rodovias interestaduais com limites de velo cidade diferentes CCaatteeggoorriiaa NNúúmmeerro o dde e ccoolliissõõeess OOrrddeemm LU 5 1 LD 6 2 LU 7 3 LD 8 45 LU 8 45 LD 9 65 LU 9 65 LD 10 8 LU 11 95 LD 11 95 LD 12 115 LU 12 115 T LD 2 45 65 8 95 115 42 T LU 6 6 6 6 12 42 36 Com um nível de confidência de 5 en A nB 6 obtemosT U 50 e T L 28 Uma vez queT LD e T LU são inferiores aT U e superiores aT L não podemos rejeitar a hipótese nula Podese concluir que os caminhões não estão mais envolvidos em colisões traseiras em rodovias interestaduais com limites de velocidade diferentes Ao conduzir uma análise de colisão questões importantes devem ser consideradas comoregressão à média migração da colisão etamanho da amostra Regressão à éda é o fenôeno da utuação do núero de colsões em torno de um valor médio ao longo do tempo principalmente em rodovias Se um local for escolhido para melhorias por ter tido um alto índice de colisões durante um curto período de tempo é provável que a redução no número de colisões observada logo após a implantação das melhorias possa não ser em decorrência delas pois um índice menor de colisões poderia ter ocorrido regressão à média mesmo que elas não fossem im plantadas Portanto é importante que este fenômeno do efeito de regressão à média seja considerado na análise de colisões A migração da colisão ocorre como resultado de mudanças nos padrões de viagem em decorrência da implantação de uma medida preventiva de segurança Por exemplo se ruas locais anteriormente utilizadas por viajantes pendulares estiverem fechadas ao tráfego de passagem por causa de reclamações de moradores as colisões nessas ruas locais podem ser reduzidas mas podem aumentar nas rodovias principais por causa desses viajantes que passam a utilizálas O tamanho da amostra selecionada para qualquer análise de colisão também Segurança no transporte Capítulo 8 Capítulo 8 487 é importante As colisões ocorrem com pouca frequência e de forma aleatória em qualquer local Por con seguinte é necessário ter um tamanho de amostra suficiente para qualquer análise No entanto vale a pena observar que existem técnicas estatísticas sofisticadas disponíveis que superam as deficiências associadas com as técnicas apresentadas aqui O método de Bayes empírico por exemplo leva em consideração que as frequências de colisão são geralmente descritas pela distribuição de Poisson ou binomial negativa e utiliza equações de regressão com base em colisões que ocorrem em locais semelhantes sem tratamento para esti mar as colisões esperadas em locais tratados após o tratamento O número de colisões esperadas calculado é em seguida comparado com as colisões reais que ocorreram nesses locais Uma discussão detalhada desses procedimentos está fora do escopo deste texto mas os leitores interessados podem consultar as referências dadas no final deste capítulo Melhorias de segurança de alta Melhorias de segurança de alta prioridade prioridade oda agência de transporte federal tem uma agenda para a melhoria da segurança Uma análise dos sites na internet mostrados no final do capítulo fornecerá as informações mais recentes sobre as prioridades das agêncas que são as Adnstrações Federas de Avação Rodovas Ferrovas Transporte Públco e Segurança do Tráfego e Rodovas Sob ua perspectva naconal a agênca responsável pela nvestgação das aores colisões de transporte é a NSB uma agência federal independente encarregada pelo Congresso para investigar todos os acidentes da aviação civil nos Estados Unidos bem como acidentes expressivos em outras modalida des de transporte Esta seção ilustra algumas das principais áreas identificadas pela NSB para implantação de melhorias de segurança nos níveis nacional e estadual em termos rodoviários aéreos ferroviários marítimos e as questões ligadas ao transporte intermodal Os especialistas em segurança de transporte reconhecem que por causa de muitos fatores não controláveis é impossível evitar completamente as colisões Em vez disso o foco está sendo direcionado para a criação de um veículo mais seguro no qual o ocupante terá menor probabilidade de sofrer lesões ou vir a falecer no caso de uma colisão Esta estratégia tem sido bemsucedida na salvação de vidas Por exemplo a instalação de cintos de segurança de três pontos air bag s aumento da resistência estrutural do veículo e parachoques de absorção de energia têm reduzido as mortes e as lesões nas rodovias Em consonância com essa estratégia a NSB já identificou como sendo uma área de alto retorno a proteção proteção dos ocupantes do veículo dos ocupantes do veículopor meio do aumento do uso do cinto de segurança e de dispositivos de retenção para crianças Embora o índice atual de uso seja expressivo aNational Highway Traffic Saety Administration calcula que se 85 de todos os motoristas o utilizassem o número de pessoas mortas a cada ano nas rodovias do país cairia em mais de 5 mil Infelizmente alguns motoristas se recusam a apertar os cintos apesar da evidência de que a vida que eles salvam pode ser a sua própria Um método para aumentar o uso do cinto de segurança é a educação por meio de programas de formação de condutor anúncios de serviço público e palestras com organizações comunitárias e cívicas Um segundo método é promulgar leis relativas ao uso do cinto de segurança e exigir fiscalização primária Cada Estado com exceção de New Hampshire tem leis que obrigam o uso do cinto de segurança mas apenas pouquíssimos destes permitem que um veículo seja parado unicamente por causa de uma violação de uso do cinto de segu rança conhecida como fiscalização primária No restante dos Estados uma menção à falta de uso do cinto de segurança somente pode ser escrita em conjunto com outra violação como excesso de velocidade O porcen tual de motoristas que utilizam o cinto de segurança nos Estados com fiscalização primária de uso do cinto de segurança é muito maior do que nos locais onde a fiscalização primária não é obrigatória Se esta fiscalização fosse obrigatória no âmbito nacional e envolvesse penalidades e multas a expectativa é de que o total de mortes e lesões causadas por colisões diminuiria de forma significativa Engenharia de infraestrutura de transportes 488 A proteção de crianças em veículos em movimento requer uma consideração especial Por serem pequenos e incapazes de ajudar a si mesmos um pai ou responsável deve garantir que fiquem sentados em uma posi ção firme e segura As leis estaduais exigem que crianças pequenas devem ser travadas com um assento de segurança infantil localizado na parte traseira do veículo Permitir que se sentem no banco da frente cria um perigo potencial se o air bag do lado do passageiro for acionado Os assentos traseiros em muitos veículos não oferecem segurança para crianças uma vez que o assento infantil não pode ser completamente preso Se os fabricantes de automóveis oferecessem sistemas de retenção integrados a necessidade de acessórios adicionais seria eliminada e a segurança do banco traseiro seria reforçada Uma grande preocupação de segurança rodoviária é reduzir o índice de colisões que envolvemmotoristas jo motoristas jo vens vens É bem conhecido que uma das principais causas de morte e lesões em jovens com idades entre 16 e 21 está relacionada com o trânsito Há muitas razões para que isto aconteça incluindo inexperiência direção perigosa em alta velocidade bebida e imprudência Com a idade vem a experiência e o conhecimento mas nos estágios iniciais os jovens não têm conhecimento de como as leis da física se aplicam à condução de um veículo automo tor Consequentemente muitos motoristas jovens ultrapassam as velocidades seguras nas curvas e dirigem rápido demais para as condições da via resultando na incapacidade para parar ou controlar o veículo Entre as ações recomendadas para controlar os motoristas jovens estão a fiscalização mais severa contra bebida e direção restri ções de direção noturna para o motorista novato e a licença provisória Agora as vendas de bebidas alcoólicas são proibidas em todos os Estados para menores de 21 anos de idade o que resultou em menos colisões e mortes Para ilustrar a influência da velocidade e da agilidade sobre a segurança considere as relações básicas para a distância de visibilidade de parada DVP que é a distância mínima necessária para um motorista parar um veí culo após ter visto um objeto na via Os dois componentes da DVP são a distância percorrida durante o tempo de percepção e reação antes da frenagem e a percorrida durante a desaceleração durante a frenagem O tempo de percepção e reação é geralmente considerado como 25 s para as condições normais de direção Entretanto um motorista pode precisar de tempo adicional para detectar situações inesperadas ou condi ções ambientais tais como neblina escuridão ou a multiplicidade de sinais na via A distância de visibilidade de decisão também pode ser influenciada pela condição do motorista como idade cansaço intoxicação alcoólica ou distração Quando essas condições ocorrem o tempo de percepção e reação aumenta em relação ao valor recomendado pela AASHO de 25 s para valores entre 5 e 10 s A equação para a distância de parada é SSD 028 ut u2 810 255 G em que u velocidade kmh t tempo de percepção e reação 25 s para direção normal coeficiente de atrito entre o pneu e a via ag 035 G rampa em decimal para aclives use G para declives G DVP distância m Exemplo 87 Exemplo 87 Determinação do efeito da velocidade e do cansaço na distância de parada Um motorista em alerta dirigindo na velocidade limite indicada de 80 kmh em uma estrada rural de duas faixas com um declive de 3 requer um tempo de percepção e reação igual a 25 s enquanto um motorista Segurança no transporte Capítulo 8 Capítulo 8 489 adolescente cansado que está a 110 kmh exige o dobro do tempo de percepção e reação do motorista em alerta Qual é a distância que o motorista seguro e alerta precisará para parar Compare essa distância de parada com a do motorista inseguro e cansado Solução DVP do motorista em alerta Tepo de PR 25 su 80 kmh DVP 0288025 80 2255035 003 56 784 1344 m DVP do motorista em alta velocidade e cansado Tepo de PR 50 su 110 kmh DVP 02811050 110 2255035 003 154 1483 3023 m Assim a distância que um motorista cansado e em alta velocidade precisa para parar é 168 m superior à de um que está em alerta e dirige no limite de velocidade Na maioria das situações no tráfego uma margem de erro tão grande como 168 m quase três quarteirões de cidade geralmente não está disponível e em caso de necessidade de frenagem para evitar uma colisão o condutor cansado estará em perigo e uma colisão poderá acontecer Assim a estratégia mais segura para o mo torista é esperar até descansar deixar outra pessoa dirigir ou dirigir devagar e com cautela A segurança do transporte aéreo segurança do transporte aéreo envolve vários elementos incluindo a confiabilidade da aeronave o sis tema de controle de tráfego aéreo e de solo as condições do tempo e a tripulação da aeronave Em geral a segurança aérea é excelente embora ocasionalmente uma colisão ocorrerá com um elevado número de mortes Investigações detalhadas sobre as causas são realizadas seguidas de recomendações de modificações no sistema aéreo As colisões aéreas são tão únicas e raras que o público se lembra de incidentes específicos como o da Pan Am 106 em Lockerbie Escócia o voo 800 da WA em Long Island e a queda da aeronave da Valujet nos Everglades Flórida Menos dramáticas mas ainda assim importantes são as colisões que ocorrem em pistas de pouso e deco lagem de aeroportos que possam resultar em danos à aeronave ou lesões aos passageiros Um acidente pouco frequente é a colisão frontal entre aeronaves que simultaneamente decolam de lados opostos da pista As inva sões de pista têm aumentado nos últimos anos em decorrência principalmente do tráfego pesado de aeronaves que chegam e partem Vários programas de ação estão relacionados a três tipos de acidentes com aeronaves Os que são provo cados pela formação de gelo nas asas as invasões em pista de pouso e decolagem de aeroportos e misturas explosivas nos tanques de combustível A ormação de gelo na asa é causada pelo acúmulo de gelo nas asas de uma aeronave e em razão desse fenô meno diversas colisões têm ocorrido durante a decolagem ou durante o voo A NSB acredita que as normas de segurança relacionadas devem ser revistas e uma nova tecnologia é necessária para detectar e proteger as aeronaves do acúmulo de gelo causado pela garoa congelante As invasões em pista de pouso e decolagem de aeroportos são definidas como uma ocorrência em um aero porto envolvendo uma aeronave veículo pessoa ou objeto no solo que cria um perigo iminente de colisão Geralmente ocorrem em complexos aeroportuários com grandes volumes de tráfego e durante os períodos em que a visibilidade está prejudicada Elas podem ser em decorrência do julgamento errado do piloto de erros operacionais e da falta de atenção dos pedestres e veículos de solo A invasão mais dramática da história recente ocorreu em 1977 nas Ilhas Canárias quando um Boeing 747 que não havia sido liberado para decolagem prosseguiu pela pista sob nevoeiro intenso colidindo com um avião em sentido contrário e provocando a morte de 583 passageiros e tripulantes Uma variedade de ações mitigadoras tem sido sugerida Engenharia de infraestrutura de transportes 490 para reduzir as invasões incluindo sinalizações e marcações na pista treinamento para pilotos e operadores de veículo e tecnologias inteligentes tais como o uso de laços indutivos e luzes de status da pista para entrada e decolagem Misturas explosivas nos tanques de combustível eram uma condição identificada durante a investigação do acidente do voo 800 da WA em Long Island Para garantir que o problema tivesse sido corrigido nos outros Boings 747 a NSB sugeriu modificações de projeto da aeronave utilizando sistemas de nitrogênio inerte e a instalação de isolamento entre os equipamentos geradores de calor e os tanques de combustível A Federal Aviation Administration realizou inspeções de segurança das aeronaves além das práticas de fabricação e dos tipos de materiais utilizados para o isolamento Uma das maiores prioridades dasegurança ferroviária segurança ferroviária é o desenvolvimento de sistemas que garantam uma separação positiva entre sucessivos trens A maioria das aproximadamente 31 colisões ferroviárias que ocorrem a cada ano é resultado de uma falha do operador que não obedeceu aos sistemas de sinalização ou por conduzir o trem em velocidade superior ao permitido As razões para esses erros podem ser incapacitação do operador do trem desatenção ou a falta de treinamento Os sistemas de controle positivo de trem em inglês PC Positive Train Control foram iniciados ou de monstrados por várias ferrovias para avaliar seu valor O setor investiu mais de 200 milhões para desenvolver esse tipo de tecnologia A Association o American Railroads a Federal Railroad Administration e o Estado de Illinois iniciaram um projeto de quatro anos totalizando 60 milhões para construir e testar um sistema PC em uma linha ferroviária de 198 quilômetros entre Chicago e St Louis O objetivo do projeto é demonstrar os benefícios em termos de melhorias na segurança a funcionalidade do sistema e a relação custobenefício desta tecnologia Se os sistemas PC fossem mandatórios na esfera federal o problema de colisões ferroviárias em decorrência de falhas do operador seria reduzido Os barcos de passeio barcos de passeio são os responsáveis pela grande maioria de perdas de vida no transporte marítimo Uma visita aos vários lagos ou rios dos Estados Unidos atestará o caos que se verifica quando muitos barquei ros estão juntos O excesso de velocidade as manobras imprudentes e a bebida são responsáveis por muitos acidentes Para reduzir as mortes por afogamento em decorrência dos acidentes um programa de três partes aborda este problema Os componentes do programa são uso de coletes salvavidas por todas as crianças de um barco de passeio garantia de que o operador do barco esteja certificado para operar a embarcação exigindo conhecimentos verificáveis das normas técnicas e práticas de navegação segura e habilitação obrigatória para operar um barco de passeio a motor As preocupações com segurança comuns a todos as modalidades preocupações com segurança comuns a todos as modalidades são o cansaço do condutor e a preser vação dos dados sobre a colisão por meio do uso de gravadores de dados automatizados dentro dos veículos O efeito do cansaço do condutor ocorre porque os seres humanos são constituídos de tal forma que seu melhor desempenho ocorre quando estão descansados e em um horário normal Para o motorista de um veí culo pes soal não existem leis que obriguem a parada periódica para descanso ou para limitar o período máximo de tempo de direção Por esta razão alguns motoristas excedem seus limites físicos odos nós podemos lembrar de uma notícia sobre um acidente de trânsito que envolveu um motorista que momentaneamente adormeceu ao volante e como consequência causou uma colisão do veículo Pesquisas têm demonstrado conclusivamente que os motoristas têm um desempenho melhor em um cronograma que inclui o descanso de uma noite inteira Sabese também que um longo período de direção sem intervalos induz ao tédio e ao cansaço Para veículos comerciais o cansaço dos motoristas tem sido uma causa que contribui muito para os aci dentes envolvendo veículos ferroviários rodoviários aéreos e marítimos Apesar de existir normas quanto ao número permitido de horas de trabalho muitas vezes há falta de treinamento sobre a importância da inclusão de horários de descanso no plano de viagem Além disso quando os operadores são transferidos do horário diurno para o noturno a segurança e o desempenho podem ser ainda mais afetados As recomendações sobre o cansaço dos motoristas foram implantadas por meio de normas das agências federais Segurança no transporte Capítulo 8 Capítulo 8 491 Entre as exigências estão que os motoristas estejam clinicamente aptos para dirigir que realizem pequenas pausas e tenham períodos de descanso Os dispositivos automáticos de gravação de informações são comuns em certos veículos de transporte prin cipalmente em aeronaves A utilidade da caixapreta para recriar as condições imediatamente anteriores a uma colisão já foi claramente demonstrada Os dispositivos de gravação também são necessários em outros veículos comerciais principalmente em caminhões de grande porte e em ferrovias A finalidade desses dis positivos é fornecer informações como velocidade direção do veículo comentários do operador velocidade do vento e temperatura Além de fornecer informações que possam ser úteis na reconstituição do acidente e identificar a provável causa os dados são utilizados para detectar procedimentos inseguros ou inadequados que podem ajudar a corrigir eventuais deficiências antes que um acidente ocorra Como a discussão anterior tem demonstrado a segurança no transporte é um problema nacional que envol ve quatro elementos condutor veículo via e meio ambiente Esses problemas são normalmente tratados com base no tipo de modalidade de transporte porque a tecnologia os sistemas as operações e o meio ambiente de cada modalidade são diferentes As mudanças necessárias para melhorar a segurança aérea diferem de forma marcante das abordagens utilizadas em ferrovias ou rodovias Mesmo nas áreas comuns a todos os modos relacionadas à fadiga e às informações as soluções e os requisitos regulatórios variarão Independente da mo dalidade um processo de melhoria da segurança consiste de etapas que incluem a coleta de informações sobre colisões e a manutenção de um banco de dados de segurança a análise dos dados e a identificação das causas prováveis dos incidentes o desenvolvimento de medidas preventivas adequadas para corrigir as deficiências de segurança a classificação por prioridade dos projetos de medidas preventivas de segurança e o estabelecimento de prioridades a implantação de projetos de segurança e a monitoração dos resultados Uma abordagem abrangente para a Uma abordagem abrangente para a segurança da AASHTO segurança da AASHTO A American Association o State Highway and Transportation Officials AASHO preparou um plano estraté gico de segurança rodoviária que foi implantado com o objetivo de reduzir as mortes nas rodovias de 5 mil a 7 mil vidas por ano além das lesões e os danos materiais Nos Estados Unidos mais de 35 milhões de colisões de veículos automotores com lesões ocorrem a cada ano bem como mais de 45 milhões com danos materiais Embora as estatísticas de mortes e lesões em colisões tenham se mantido estáveis nos últimos anos as mortes em veículos automotores representam a principal causa de mortes não relacionadas à saúde Outras causas sig nificativas não relacionadas à saúde são quedas envenenamentos afogamentos e incêndios Os elementos do plano da AASHO são instrutivos porque colocam em perspectiva as principais áreas de preocupação em matéria de segurança rodoviária e por extensão a segurança de outras modalidades O plano reconhece que as melhorias no projeto das vias no funcionamento dos sistemas e na manutenção da infraes trutura embora importantes não são suficientes para alcançar progressos na segurança O sistema rodoviário nacional incorporou muitas melhorias de projeto e de engenharia e o resultado foi que o número de mortes por ano tem se mantido relativamente constante No entanto se o índice médio de acidentes que é uma função da quilometragem percorrida pelo veículo permanecer inalterado o efeito seria o aumento no número de mortes Como ilustração com uma taxa constante ao longo da vida para crianças nascidas no ano de 2000 uma em cada 84 poderia morrer em uma colisão de veículo automotor e 6 de cada 10 sofreriam ferimentos Assim uma redução da taxa de fatalidades anual é essencial para conseguir uma redução no total de mortes ou lesões Atenção especial deve ser dada ao comportamento do motorista pedestres bicicletas motocicletas caminhões e as interações entre os veículos e a rodovia bem como o apoio à tomada de decisões aperfeiçoado e os sistemas de gestão de segurança Um dos focos da comunidade de segurança rodoviária é maior atenção para o comportamento do motorista endo em vista que as rodovias estão geralmente em bom estado e os veículos vêm equipados com uma varie dade de dispositivos de segurança o operador do veículo tem se tornado o fator causal principal das colisões Engenharia de infraestrutura de transportes 492 de automóveis No mundo estressante de hoje com o aumento dos congestionamentos tempos na direção mais longos e vários destinos que podem ser alcançados pelo carro não é surpresa que o fenômeno da fúria na es trada tenha se desenvolvido e o uso do celular seja comparável ao consumo de álcool como uma das principais causas de colisões Assim a AASHO dedicou 8 de seus 22 elementos de segurança para a melhoria do desempenho dos motoristas que são habilitação gradual para motoristas mais jovens redução do número de motoristas na estrada cujas habilitações tenham sido revogadas ou suspensas melhoria da segurança dos condutores mais velhos controle do comportamento agressivo na direção redução ou eliminação da direção sob influência de drogas e álcool redução do cansaço do motorista para garantir que esteja alerta aumento da conscien tização do público motorizado sobre a importância da segurança nas rodovias e aumento do uso de cintos de segurança As estratégias propostas pela AASHO para atingir as melhorias no desempenho dos motoristas são variadas e dependem do elemento selecionado Entre elas estão aprovação de leis para garantir a compe tência do motorista melhoria da educação do motorista e dos programas de treinamento desenvo lvimento de meios para identificar motoristas problemátic os que são reincidentes projeto de placas e de sinalização para fornecer uma maior visibilidade aos motoristas mais velhos ampliação da fiscalização contra pessoas que dirigem em alta velocidade e não usam cinto de segurança implantação de tecnologias de sistemas de transporte inteligentes relacionados à segurança aumento de programas de pontos de inspeção de moto ristas para identificar os incapazes melhoria dos acostamentos da rodovia e das ciclovias com sonorizado res para alertar os motoristas revisão das normas sobre jornadas de trabalho para reduzir o cansaço dos motoristas de caminhão e desenvolvimento da conscientização pública nacional em relação às questões de segurança As ruas e rodovias são frequentemente compartilhadas com tráfego motorizado e não motorizado Em coli sões que envolvem um veículo e um pedestre ou bicicleta a morte ou lesão é invariavelmente o resultado para o indivíduo que não está no veículo motorizado Cada ano aproximadamente 5600 pedestres morrem nas vias do país e há aproximadamente 800 mortes relacionadas com bicicletas e 61 mil feridos por ano Um terço das mortes com bicicletas envolveu crianças entre as idades de 5 e 15 anos A maioria dos acidentes com pedestres e bicicletas ocorreu porque a pessoa não deu a prioridade ou utilizou a via de forma inadequada Muitos ciclistas desconhecem ou ignoram as regras de trânsito da via e arriscamse viajando na contramão ou desrespeitando os sinais de pare e as placas de sinalização Alguns pedestres não compreendem as leis da física nem como se relacionam com o tempo necessário para parar um veículo e entram nas faixas de pedestres quando a distância de frenagem é inadequada As estratégias recomendadas para reduzir os atropelamentos e colisões com bicicletas incluem desen volvimento de normas de consenso para o provimento de infraestruturas para pedestres aperfeiçoamento dos programas de treinamento de segurança e de extensão para pedestres e ciclistas aperfeiçoamento das infraestruturas para bicicletas e pedestres nos cruzamentos e nas interseções em desnível desenvolvimen to de medidas para aumentar o uso de capacetes para ciclistas implantação de um programa coordenado de melhorias de segurança integração de engenharia projeto de interseção educação crianças idosos e deficientes e fiscalização excesso de velocidade avanço do sinal vermelho travessia da rua sem a devida atenção ao tráfego A AASHO reconhece que existem três classes de veículos com problemas de segurança específicos moto cicletas caminhões e automóveis As motocicletas têm muitas características desejáveis tais como economia rapidez agilidade e flexibilidade No entanto a desvantagem é semelhante à da bicicleta ou seja faltalhes estabilidade quando em curvas ou pavimentos irregulares e em tempo chuvoso As colisões com motocicletas somam aproximadamente de 2 mil a 3 mil mortes por ano e homens entre 18 e 27 anos de idade são as vítimas mais comuns Segurança no transporte Capítulo 8 Capítulo 8 493 As colisões envolvendo caminhões de grande porte contabilizam aproximadamente de 4 mil a 5 mil mortes a cada ano com previsão de aumento nesses índices Como acontece com a maioria dos eventos de colisão o ocupante do veículo maior tem menor probabilidade de ser ferido ou morto Em colisões que envolvem cami nhões e veículos leves o fator é de aproximadamente 61 a favor dos caminhões A maioria dos motoristas de automóveis está ciente dessa diferença e não gosta de dirigir perto de um caminhão As colisões que envolvem caminhões são muitas vezes atribuídas ao cansaço do condutor à percepção inadequada dos caminhões pelos outros motoristas e aos defeitos do próprio caminhão como pneus freios e dirigibilidade A percepção de que os caminhões são inseguros frustrou as tentativas por parte dos setores envolvidos de aumentar o tamanho e o peso permitidos Além disso diversas colisões de grande repercussão e as previsões de que o número de mortes anuais poderia aumentar nos próximos anos resultaram em uma ação do Congres so no sentido de substituir oOffice o Motor Carriers da Federal Highway Administration pelo Federal Motor Carrier Saety Administration que reflete assim a importância da necessidade de fiscalizar regulamentar e fiscalizar a segurança relacionada aos caminhões no nível mais alto do governo Os veículos de passageiros têm sido continuamente aperfeiçoados em um esforço de criar um ambiente seguro e muitas vezes os motoristas decidem se a nova tecnologia é econômica Podese esperar que um pro cesso de melhoria contínua dos itens de segurança continuará Por exemplo a popularidade dos veículos uti litários esportivos tem por base em parte a percepção de que eles são mais seguros do que um sedã comum Na medida em que outros itens de segurança são introduzidos o governo pode regulamentar sua utilização por exemplo os requisitos relacionados aos air bag s nos veículos de passageiros ou os motoristas podem adicionar opções como GPS e serviços rodoviários de emergência As melhorias de segurança em veículos automotores incluem Segurança das motocicletas Segurança das motocicletas Reduzr a ortaldade relaconada ao abuso de álcool auentar a conscen tização e a condução segura de veículos automotores ampliar a formação de condutores de motocicleta melhorar o projeto das rodovias das operações e da manutenção e aumentar o uso de capacetes Segurança dos caminhões Segurança dos caminhões Identificar as empresas transportadoras com fraco desempenho em termos de segurança educar os condutores de veículos comerciais e outros implantar medidas de controle de tráfego e de projeto de rodovia para caminhões e identificar e melhorar as tecnologias de segurança dos veículos Segurança dos veículos de passageiros Segurança dos veículos de passageiros Educar os motoristas sobre o uso de freios ABS reduzir a into xicação por monóxido de carbono que mata os ocupantes do veículo expandir a pesquisa de prevenção de colisões dos Sistemas de ransporte Inteligente IS e melhorar a compatibilidade entre o veículo e as características de projeto das margens da rodovia As colisões de veículos automotores ocorrem nas rodovias nas interseções nos trevos passagens em nível e nos trechos em obras Assim os engenheiros rodoviários e de tráfego devem desenvolver projetos geométricos de semáforos e de sinalização horizontal que auxiliarão os motoristas a trafegar com sucesso pelos trechos da estrada Uma área de preocupação são aspassagens em nível passagens em nível que a cada ano contabilizam centenas de fatalidades Algumas colisões são o resultado de motoristas imprudentes que se arriscam evitando as cancelas ou sinais de alerta na tentativa de passar o trem Outras colisões não são por falha do motorista e poderiam ter sido evitadas se dispositivos de alerta positivo no cruzamento tivessem sido instalados ou se estivessem em bom funcionamento A Figura 88 mostra uma colisão de um trem com um caminhão em uma passagem em nível As estratégias para melhorar a segurança em passagens em nível incluem a melhoria da eficácia dos sinais de alerta passivo em locais onde os controles ativos tais como cancelas piscapiscas e a fiscalização policial não Engenharia de infraestrutura de transportes 494 são economicamente viáveis a melhoria da formação e da conscientização dos motoristas quanto à necessidade de cautela a substituição das passagens em nível inseguras por passagens em desnível o uso de tecnologia avançada como o radar fotográfico para intimidar os infratores de cruzamentos ferroviários em nível e a implementação das recomendações relacionadas aos cruzamentos em nível do Departamento de ransportes dos Estados Unidos As colisões fora da estrada colisões fora da estrada representam um problema de segurança relacionado à rodovia quando um veículo sozinho sai da pista e cruza o canteiro central ou o acostamento Esses eventos nem sempre oferecem risco de vida mas tornamse assim quando o veículo capota eou se choca com um objeto fixo ou outro ve ículo Novamente esse evento poderia ser intencional ou seja tentando desviar de um animal na estrada mas geralmente é o resultado de desatenção ou cansaço Esse tipo de colisão é uma das principais causas de mortes no trânsito respondendo por um terço de todas as mortes em todo o país e por dois terços de todas as mortes em áreas rurais As estratégias para melhorar a segurança em decorrência de colisões fora da estra da incluem a melhoria da visibilidade da sinalização horizontal do pavimento instalação de sonorizadores ao longo dos acostamentos e delineadores de faixa de veículo ou de ciclovia instalação de dispositivos de segurança na margem da estrada como defensas metálicas e de pontes sarjetas e bueiros onde for possível remoção de postes e árvores da margem da estrada melhoria do projeto de valas e de inclinação lateral de Figura 88 Figura 88 Colisão de caminhão com trem Fonte Craig BorrowPoolGetty Images Segurança no transporte Capítulo 8 Capítulo 8 495 taludes para minimizar as capotagens e os impactos instalação de tachões no centro de rodovias de duas faixas e instalação de barreiras de concreto no canteiro central das vias expressas e arteriais com canteiros centrais estreitos Um dos subprodutos infelizes derivados do programa de reconstrução de rodovias massivo nos Estados Unidos é o número de mortes e feridos que ocorrem nos trechos em obras trechos em obras como resultado do fato de que o emprego na construção rodoviária é considerado como sendo uma das categorias de trabalho mais perigosas O problema existe porque o trabalho deve ser realizado enquanto o tráfego continua nas faixas adjacentes e as equipes em geral devem estar trabalhando tanto durante o dia como à noite Os trechos em obras apresen tam um perigo para os motoristas porque eles devem negociar sua passagem por uma área estreita ao longo de caminhos desconhecidos guiados por cones barreiras e sinalização indicativa temporária As estratégias de segurança para trechos em obras incluem desenvolvimento de procedimentos para reduzir o número e a duração desses trechos melhoria do controle de tráfego aumento da conscientização pública em relação à segurança por meio da educação e garantia de uma fiscalização rigorosa e condenação dos infratores de limite de velocidade A informação é a base necessária para administrar e implantar programas de segurança de forma efetiva Assim os dados devem ser coletados e analisados a fim de estabelecer prioridades para o investimento de recursos escassos e assegurar que trarão resultados O registro de informações pertinentes após uma colisão proporciona ao analista um perfil do evento incluindo as circunstâncias e o local da colisão danos lesões e mortes como e por que a colisão ocorreu e as características das pessoas que estavam envolvidas quando o evento ocorreu A informação resultante pode ser utilizada de várias formas incluindo a reconstrução dos aci dentes o desenvolvimento de tendências e a identificação de locais perigosos Da mesma forma os programas de segurança no trânsito são processos que integram os resultados dos sistemas de informação para desenvol ver estratégias regionais e estaduais e melhorar a segurança rodoviária em uma base sistêmica As recomendações relativas aos sistemas de informações e apoio à tomada de decisão incluem melhoria da qualidade dos dados de segurança fornecimento de recursos para um centro nacional de dados de segurança a gestão e uso de informações de segurança rodoviária formação de profissionais com especialização em análise de dados e interpretação e estabelecimento de normas técnicas para os sistemas de informações rodoviárias As recomendações para a melhoria dos sistemas de gestão de segurança incluem a identificação e o com partilhamento de experiências bemsucedidas a promoção da cooperação coordenação e comunicação das iniciativas de segurança a criação de sistemas de medição de desempenho dos investimentos em segurança e o desenvolvimento de uma agenda nacional de segurança rodoviária Implementação das recomendações da AASHTO O Transportation Research Board TRB por eo da National Cooperative Highway Research Program NCHRP forneceu orientações para a implementação do plano de segurança rodoviária da AASHO Uma série de relatórios chamados Série 500 foi publicada e possui correspondência direta com áreas chaves do pla no da AASHO Os títulos de vários volumes são fornecidos nas referências no final deste capítulo e as versões expandidas estão disponíveis no site da AASHO Independente do problema a ser resolvido o processo de pleentação das estratégas recoendadas pelos estudos do TRB será o eso O processo está lustrado na Figura 89 Engenharia de infraestrutura de transportes 496 Exemplo 88 Exemplo 88 Redução de colisões em curvas horizontais Segundo as estatísticas nacionais aproximadamente 25 das 42815 pessoas mortas em 2003 nas rodovias dos Estados Unidos estavam envolvidas em colisões ocorridas em curvas horizontais Além disso os estudos suge rem que o índice de acidentes em curvas horizontais é aproximadamente três vezes maior do que o dos trechos retos Aproximadamente 75 das colisões em curvas ocorreram em áreas rurais predominantemente em estra das secundárias Mais de 85 das colisões envolvem um único veículo que sai da pista ou colisões frontais Um departamento de transportes estadual alocou recursos para a melhoria da segurança em curvas hori zontais em seu sistema de rodovias secundárias em áreas rurais Utilizando as recomendações da Série 500 do NCHRP desenvolva u prograa de segurança para resolver este problea Solução O volue 7 do NCHRP Sére 500 A Guide or Reducing Collisions on Highway Curves Um guia para a re dução de colisões em curvas rodoviárias fornece um conjunto extenso de estratégias listadas pelo tempo necessário para implementação e por custo Entre as estratégias de baixo custo e as de curto prazo um ano estão o fornecimento de avisoprévio de mudanças inesperadas no alinhamento horizontal e instalação de Figura 89 Figura 89 Processo de implementação do modelo de plano estratégico de segurança rodoviária da AASHTO Fonte NCHRP Report 500Transportation Research Board National Academies Washington DC 1 Identificar e definir o problema 2 Recrutar participantes adequados ao programa 3 Estabelecer objetivos de redução de colisões 4 Desenvolver políticas diretrizes e especificações do programa 5 Desenvolver abordagens alternativas para resolver o problema 6 Avaliar as alternativas e escolher um plano 7 Submeter recomendações para ação pela alta administração 8 Desenvolver um plano de ação 9 Estabelecer as bases para a implementação do programa 10 Realizar o plano de ação 11 Avaliar e efetuar transição do programa Segurança no transporte Capítulo 8 Capítulo 8 497 sonorizadores nos acostamentos As estratégias de custo moderado e de tempo médio 12 anos incluem o fornecimento de superfícies de pavimento antiderrapante e iluminação na curva As estratégias de alto cus to incluem a modificação do alinhamento horizontal e o projeto de taludes e trincheiras mais seguras para evitar capotamentos A equipe do projeto de segurança avaliará estas e outras estratégias sugeridas e desenvolverá um programa de melhoria de segurança para as curvas horizontais consideradas como sendo as mais perigosas e dentro das limitações do orçamento Para ilustrar a equipe está considerando a estratégia de modificar o alinhamento ho rzontal De acordo co o volue 7 do Relatóro do NCHRP o alnhaento pode ser odcado pelo auento do raio de curvatura proporcionando curvas de transição em espiral e eliminando curvas compostas Segurança rodoviária quem está em Segurança rodoviária quem está em risco e o que pode ser feito risco e o que pode ser feito A seção anterior descreveu um conjunto abrangente de estratégias e ações para melhorar a segurança rodoviá ria reduzindo o número de colisões mortes lesões e danos à propriedade resultantes Essas ações são baseadas em dados estatísticos coletados durante vários anos em relação ao número tipo e características de colisões que têm ocorrido Assim parece lógico que se as causas das colisões puderem ser identificadas então as solu ções que resolverão o problema podem ser encontradas Infelizmente não há cura para o número de mortes e lesões no trânsito como existe na ciência médica para uma doença porque as razões pelas quais as colisões ocorrem são complexas e pessoais Esta seção resume as principais conclusões dos estudos de segurança e suge re como as melhorias que têm sido alcançadas no setor de saúde pública podem jogar luzes sobre o potencial para avanços significativos na segurança rodoviária As colisões de trânsito são um grande problema de saúde pública por causa de suas consequências Por exemplo as mortes no trânsito representam quase 50 de todas as mortes que ocorrem na adolescência O número total de anos de préaposentadoria que é perdido em decorrência das mortes no trânsito é aproximadamente o mesmo que o causado por mortes ocasionadas pelo câncer e doenças cardíacas juntas As lesões e as mortes por colisões de trânsito estão relacionadas a idade e sexo Os motoristas mais jovens cor rem mais riscos e lideram o índice de colisão de todas as faixas etárias Os motoristas mais velhos reagem mais lentamente e possuem outras deficiências físicas mas colidem menos por pessoa em parte em decor rência da compensação por dirigir menos ter mais experiência evitar dirigir à noite dirigir com cuidado e mais lentamente Ironicamente os motoristas jovens são o grupo com as melhores habilidades de direção e mesmo assim parecem estar mais vulneráveis na estrada A razão deste paradoxo é que a capacidade de direção embora necessária não é uma condição suficiente para garantir a segurança ao passo que o desem penho na direção é um requisitosine qua non Normalmente os motoristas jovens estão mais propensos a assumir riscos dirigindo muito rápido e ignorando as leis da natureza e da sociedade O comportamento na direção está correlacionado com o comportamento pessoal As pessoas que são agressivas estressadas e emocionalmente instáveis e irresponsáveis em geral tendem a apresentar características semelhantes quan do ao volante de um veículo automotor O uso de álcool e drogas na direção é uma das principais causas de colisões de trânsito Estimase que se os motoristas não estivessem dirigindo sob influência de álcool as mortes lesões e danos materiais diminui riam consideravelmente Como existem leis que especificam o nível de álcool no sangue que o corpo pode Engenharia de infraestrutura de transportes 498 tolerar enquanto se dirige o problema foi atenuado exceto em caso de reincidência Nos EUA o limite per se normalmente é entre 008 e 1 enquanto em outros lugares como nos países escandinavos é mais baixo e as penalidades são mais severas Outros fatores que podem reduzir o beber e dirigir são as leis que estabe lecem idade mínima para consumo de álcool e outras normas sociais que promovam um menor consumo de álcool pela população em geral As características e a tecnologia do veículo podem aetar a segurança no trânsito O tamanho ou o peso do veículo tem uma relação significativa com o risco de lesão ou morte quando ocorre uma colisão Assim não é de estranhar que grandes veículos utilitários esportivos sejam populares como uma alternativa ao sedã tipo familiar O tipo de pista também afeta os índices de colisão Por exemplo as estradas de duas faixas têm um índice de colisão muito maior por 100 milhões de veículoskm do que as arteriais de pista dupla com acesso limitado Dispositivos comoair bag s e cintos de segurança de três pontos aumentam as chances de sobreviver a uma colisão em comparação com dirigir sem a proteção de dispositivos de retenção No entanto a disponibilidade de equipamentos como freios melhores visão noturna aprimorada e sistemas de alerta não é garantia de que os resultados esperados serão alcançados Se os motoristas modificarem seu comportamento porque percebem que não há risco adicional em dirigir mais rápido por mais tempo e com mais imprudência os benefícios dos avanços da tecnologia poderão ser inválidos com o resultado perverso de maiores índices de colisão do que o esperado Melhorias modestas podem produzir resultados expressivos na segurança As melhorias na segurança do trân sito serão com base em uma ampla variedade de intervenções das quais algumas causarão pequenas redu ções e outras serão muito significativas Porém como a magnitude do problema é muito grande mesmo pequenas melhorias são importantes Se uma melhoria na segurança puder reduzir o número de mortes em míseros 2 cerca de 900 vidas serão salvas a cada ano A maioria das intervenções está na categoria de baixa porcentagem Por exemplo se cada veículo fosse equipado com umair bag o índice de mortalidade poderia ser reduzido em 5 e se os motociclistas que não usam capacete passassem a utilizálo as mortes poderiam diminuir em 1 Por outro lado mais resultados dramáticos são possíveis por meio da redução do uso de álcool enquanto se está dirigindo uma medida que já testemunhou reduções superiores a 10 A responsabilidade do motorista é a chave para a segurança A analogia para alcançar uma boa saúde e o prolongamento da vida é útil quando se considera onde resultados ainda maiores podem ser atingidos na segurança rodoviária A ciência médica deduziu que a não ser que o público faça a sua parte em manter um corpo saudável os avanços significativos que foram alcançados pela tecnologia e medicação não produzirão os resultados desejados Assim somos advertidos a parar de fumar comer uma dieta saudável exercitar e li mitar o uso de álcool Os cardiologistas acreditam que o sucesso da cirurgia cardíaca se deve principalmente à forma como os pacientes reveem seu estilo de vida após a intervenção ter sido realizada Da mesma forma as melhorias na segurança do trânsito não podem ser alcançadas apenas por meio da construção de rodovias e veículos mais seguros ou pela promulgação de leis regulamentação e fiscalização A segurança exige que o motorista se responsabilize por ações nas vias que reduzirão as colisões dirigindo dentro dos limites de velocidade ou de forma uniforme minimizando as diferenças de velocidade evitando manobras inseguras como colar no carro da frente e mudar de faixa subitamente e dirigindo somente quando estiver sóbrio e descansado Para chegarmos a uma sociedade condicionada à segurança cada indivíduo deverá compreender como a direção segura está diretamente relacionada à saúde e ao bemestar pessoal e à dos passageiros e dos outros motoristas na estrada Segurança no transporte Capítulo 8 Capítulo 8 499 Segurança no transporte comercial uma Segurança no transporte comercial uma abordagem de equipe abordagem de equipe O transporte comercial difere de forma significativa da viagem rodoviária no sentido em que o veículo está sob controle de um motorista profissional e o viajante é um participante passivo da viagem Como o público em geral opera veículos particulares o comportamento do motorista representa um elemento importante nos programas de segurança rodoviária Por outro lado quando os viajantes embarcam em um veículo comercial esperam que a transportadora seja uma companhia aérea ferroviária ou marítima garanta que a viagem se conclua de forma segura e eficiente e que o motorista seja treinado e experiente O setor de transporte está preocupado com a segurança por várias razões Primeiro e o mais importante é o impacto que ela tem sobre a sua atividade Se o público perceber que uma modalidade de transporte ou uma transportadora específica não seja segura a procura por viagens diminuirá Por exemplo os barcos a vapor eram uma forma antiga de transporte mas logo depois foram substituídos pelas ferrovias Além dos atributos competitivos como velocidade e custo as ferrovias eram conhecidas como sendo mais seguras do que os barcos a vapor em razão da ocorrência de muitos desastres de barco em decorrência das explosões de caldeiras Com o surgimento do transporte aéreo houve uma relutância inicial por parte do público para adotar essa nova modalidade por causa do medo de voar e das consequências catastróficas de um acidente aéreo A segu rança também é uma preocupação do setor de transporte porque a perda de vidas e de equipamentos pode ser muito cara As aeronaves navios e trens comerciais têm custo elevado ao serem substituídos e quando a lesão ou a perda de vida é resultado de negligência por parte da companhia de transporte a empresa pode ser res ponsável pelo pagamento de somas significativas aos passageiros e suas famílias Os componentes da segurança no transporte comercial são semelhantes aos descritos anteriormente e in cluem o veículo a via e o prestador do serviço Em cada modalidade esses elementos diferem e como tal exi gem uma coordenação entre as organizações participantes Os elementos e os programas de segurança para as modalidades de transporte comercial são descritas a seguir Em todas as modalidades de transporte os veículos comerciais são fabricados por empresas que se es pecializam na produção de uma modalidade de transporte específica como aviões navios locomotivas e veículos de transporte público Os fabricantes têm a responsabilidade de produzir projetos de veículos que incluam tecnologias para garantir a máxima segurança durante as operações normais e em situações de emergência Eles também são responsáveis por fornecer apoio a treinamentos bem como recomendações para a manutenção do veículo A provisão da via muda de uma modalidade para outra As vias de transporte aéreo são o céu aberto regu lado e controlado pelo governo federal por meio do sistema de controle de tráfego aéreo operado pela Federal Aviation Administration Cada empresa ferroviária possui e opera seu próprio sistema de vias e como tal é responsável pela coordenação dos horários dos trens e pela designação da via para os serviços de passageiros e de carga em seu sistema Os navios viajam sobre o mar aberto mas em rotas marítimas e guiados por meio dos portos por pilotos especiais familiarizados com a localização do canal navegável As autoridades de trans porte urbano possuem e operam linhas de veículos leves sobre trilhos e de trens pesados mas são obrigadas a depender da rede de ruas e rodovias para o provimento de linhas de ônibus e controle de tráfego As operadoras das modalidades de transporte são empresas privadas ou públicas cuja responsabilidade é a prestação de serviços de transporte para o público Nomes familiares de empresas são United American ou Delta Arlnes CSX Norfol Southern e Burlngton Northern Ralroad e Sea Land e Holland Aerca e Evergreen Shipping Lines As prestadoras de serviços desenvolvem procedimentos e políticas que incluem ele mentos de segurança tais como cronogramas de manutenção de veículos programas de inspeção de segurança e treinamento de operadores Engenharia de infraestrutura de transportes 500 Nos Estados Unidos as responsabilidades de segurança da aviação são compartilhadas entre três grandes grupos fabricantes empresas aéreas e o governo Além disso a mídia e o público estão envolvidos quando as investigações de um acidente estão em andamento e na busca por legislação e reformas de segurança O resul tado tem sido impressionante pois as chances de ser envolvido em um grande acidente comercial é de apenas 1 em aproximadamente 2 milhões de voos No entanto o setor está empenhado em um esforço contínuo para identificar as circunstâncias em que os acidentes ocorreram e desenvolver novos procedimentos estratégias e tecnologias que resultarão em uma viagem aérea mais segura Com a expectativa de que o crescimento do transporte por jatos comerciais deva dobrar nos próximos 20 anos um acidente com perda total por semana pode ocorrer se os índices atuais forem mantidos Assim como no caso da segurança rodoviária em que se espera um grande aumento no volume de viagens a diminuição do número total de acidentes exigirá a redução dos índices Uma complicação adicional no transporte aéreo é seu caráter internacional e a grande variação nos índices de acidente em outras partes do mundo Por exemplo o número de acidentes por milhão de decolagens dos Estados Unidos e Canadá é significativamente menor que os valores cor respondentes da América Latina e África Essas diferenças sugerem que são possíveis melhorias importantes no mundo inteiro transferindo as lições aprendidas em uma região ou por uma companhia aérea para outro lugar As principais diferenças entre os tipos de acidente nos Estados Unidos e no mundo estão em três áreas perda de controle em voo acidentes relacionados com neve e gelo e invasões em pista de pouso e decolagem Nos últimos anos dos cinco acidentes fatais em todo o mundo causados por gelo ou neve três envolveram empresas aéreas dos Estados Unidos Dos quatro acidentes fatais de invasões em pista de pouso e decolagem todos envolveram empresas e aeroportos dos Estados Unidos Esse histórico de acidentes proporciona a base para as prioridades de segurança do NSB descritas anteriormente Outros tipos de acidentes apresentam um padrão semelhante entre os Estados Unidos e o mundo A principal causa de mortes no mundo inteiro é chamada de voo controlado contra o terreno e ocorre geralmente durante a noite e em condições precárias de visibilidade quando um piloto perde uma pista de pouso e decolagem ou a orientação e colide com o solo ou com o mar O registro geral de segurança aérea excelente nos Estados Unidos devese em grande parte a uma infra estrutura madura com redundâncias múltiplas que têm contribuído para os números reduzidos de acidentes do tipo voo controlado contra o terreno Entre as tecnologias instaladas dentro da aeronave e no solo incluise a cobertura completa por radar radar de aproximação com aviso de altitude segura mínima e os sistemas de alerta de proximidade do solo Melhorias adicionais no desempenho serão feitas por meio da análise das causas dos acidentes e incidentes no mundo inteiro e separando acidentes com perda total por fase do voo A Figura 810 mostra que dos 226 acidentes mundiais com perda total entre 1988 e 1997 o maior número 54 ocorreu durante o pouso e o segundo mais alto 49 durante a aproximação final As melhorias da segurança do transporte aéreo tornaramse uma preocupação nacional AFederal Aviation Administration desenvolveu um Plano de Segurança da Aviação que tem como objetivo a obtenção de um índice de acidentes igual a zero Uma Comissão sobre Segurança e Proteção Aérea da Casa Branca foi formada após o acidente do voo 800 da WA em Long Island um acontecimento trágico cuja causa não seria conhe cida até completar vários anos de investigação meticulosa No momento da colisão existia uma especulação desenfreada quanto à sua causa com teorias que iam desde a sabotagem até um míssil guiado Como observado anteriormente a causa foi determinada como sendo a ignição de vapores de combustível em um tanque vazio A comissão da Casa Branca anunciou uma meta nacional de redução de 80 no índice de acidentes fatais nos EUA até 2007 e recomendou que a cooperação fosse reforçada entre todas as partes envolvidas para alcançar esse resultado A ação do Congresso resultou na cração da Cossão de Revsão da Avação Cvl Naconal para aconselhar a FAA sobre a melhora da segurança A comissão recomendou que medidas de desempenho e metas fossem desenvolvidas para avaliar o progresso da segurança Em 1998 a FAA desenvolveu uma agenda de céu seguro ilustrada na Figura 811 Segurança no transporte Capítulo 8 Capítulo 8 501 P o u s o A p r o x i m a ç ã o fi n a l S u b i d a i n i c i a l C r u z e i r o D e c o l a g e m S u b i d a A r r e m e t i d a D e s c i d a A p r o x i m a ç ã o i n i c i a l E s t a c i o n a d o T a x i a m e n t o P r é t a x i a m e n t o Figura 810 Figura 810 Acidentes aéreos com perda total em escala mundial Fonte Transportation Research Board National Academies Washington DC Número de acidentes 226 54 49 25 21 21 17 11 10 7 7 3 1 50 40 30 20 10 0 N ú m e r o d e p e r d a s t o t a i s Número de mortes com perdas totais 7910 Figura 811 Figura 811 Agenda de céu seguro da FAA Fonte Federal Aviation Administration Aviação geral Aviação geral Tomada de decisão do piloto Perda de controle Condições do tempo Voo controlado contra o solo Capacidade de sobrevivência Invasões em pista de pouso e decolagem Aviação comercial Aviação comercial Voo controlado contra o solo Perda de controle Falhas de motor não controladas Invasões em pista de pouso e decolagem Aproximação e pouso Condições do tempo Segurança da cabine Segurança da cabine Interferência de passageiro Uso do cinto de segurança pelo passageiro Bagagem de mão Restrições de crianças Melhoria dos dados e análise Fatores humanos nas operações e manutenção Engenharia de infraestrutura de transportes 502 Uma equipe de estratégia de segurança da indústria ISS Industry Saety Strategy Team foi formada com a participação da Air Transport Association o America da Boeing Aircraf Companye da Airline Pilots Association em um esforço para coordenar as iniciativas da indústria do transporte aéreo na segurança aérea A ISS pro duziu uma agenda de segurança da aviação comercial e o grupo mudou seu nome para Commercial Safety Strategy eam CSS Mais tarde foi decidido que a organização deveria incluir a parceria paritária entre a indústria e o governo que envolveria os principais participantes ativos de ambos os setores O novo consórcio foi alterado paraCommercial Aviation Saety Team CAS com uma ampla participação conforme ilustrado na Figura 812 A agenda de segurança da aviação comercial para o CAS contém os elementos a seguir que representam um diagrama estratégico para céu mais seguro o programa incluirá uma revisão contínua de to dos os acidentes e dados de incidentes disponíveis e novos dados obtidos de fontes a bordo e o CAS avaliará as ameaças à segurança da aviação comercial e buscará novas tecnologias e procedimentos operacionais que diminuirão as chances de mais acidentes e reduzirão os índices para atender às metas estabelecidas É proposto um grande esforço para garantir que o voo seja tão seguro quanto possível Para atingir este ob jetivo as habilidades aperfeiçoadas de pilotagem e tecnologia avançada serão necessárias Assim cada elemento da agenda de segurança de voo é direcionado para reduzir um tipo específico de acidente aéreo por meio de mudanças nas operações ou na tecnologia Entre os itens incluídos estão a redução dos percalços do voo controlado contra o solo por meio de treinamen to reforço dos sistemas de alerta de proximidade do solo uso de sistemas de posicionamento global para melhorar a precisão da navegação redução dos acidentes por perda de controle melhorando as qualificações da tripulação do voo e aplicando novas ferramentas e processos de formação foco na redução de erros humanos melhorando o treinamento e os procedimentos operacionais aplicação de técnicas de gestão de tripulação desenvolvimento e cumprimento dos procedimentos operacionais padrões eliminação das respostas inadequadas da tripulação em Figura 812 Figura 812 Membros e composição da Commercial Aviation Safety Team equipe de segurança da aviação comercial Fonte Air Transport Association Certificação de aeronaves Normas de voo Segurança do sistema Operações de tráfego aéreo Pesquisa Análises de acidenteincidente Colocação do problema Efetividade da intervenção Viabilidade da intervenção Projetosplanos de intervenção Implementação da intervenção Indústria Governo Commercial Aviation Commercial Aviation Safety Team Safety Team CAST CAST Joint Safety Joint Safety Analysis Teams Analysis Teams JSATs JSATs Joint Safety Joint Safety Implementation Implementation Teams JSITs Teams JSITs AIA AIA Boeing Boeing DOD DOD Airbus PW Airbus PWaa FAA FAA ALPA ALPA RAA RAA NASA NASA APA APA FSF FSF ICAO ICAO ATA ATA IATA IATA JAA JAA AIA AIA Aerospace Industries Association ALPA ALPA Airline Pilots Association APA APA Allied Pilots Association ATA ATA Air Transport Association PW PW Pratt Whitney RAA RAA Regional Airline Association FSF FSF Flight Safety Foundation IATA IATA International Air Transport Association DOD DOD US Department of Defense FAA FAA Federal Aviation Administration NASA NASA National Aeronautics and Space Administration ICAO ICAO International Civil Aviation Organization JAA JAA Joint Airworthiness Authorities GE GE General Eletric Segurança no transporte Capítulo 8 Capítulo 8 503 situações fora do normal melhoria da interface entre a tripulação e a cabine automatizada melhoria da consciên cia situacional melhoria da fidelidade da simulação redução dos percalços durante a aproximação e o pouso aplicando procedimentos de aproximação estabilizada e enfatizando a opção de arremetida redução dos aciden tes relacionados com as condições do tempo e turbulência pela detecção no solo e no voo de ventos cisalhantes gelo e degelo e antigelo esteiras de turbulência e turbulência em céu limpo redução dos acidentes causados por invasões em pista de pouso e decolagem e de rolamento implementando o plano de ação em conjunto da indús tria e do governo instalação de sistemas de detecção de superfície do aeroporto e sistemas de segurança das áreas de movimento Em muitos casos em que uma situação inusitada ocorre durante um voo de rotina eventuais lesões ou mor tes de passageiros poderiam ter sido evitadas Muitas dessas situações acontecem quando o avião passa por uma turbulência e os passageiros e objetos são lançados dentro da cabine Outro exemplo é quando um avião colide geralmente durante um pouso e os passageiros que sobrevivem à colisão ficam presos e acabam morrendo ou ficando feridos pela fumaça ou fogo Assim uma série de estratégias que visa melhorar a segurança dos passageiros e da tripulação da companhia aérea inclui a instalação de materiais resistentes ao fogo ou à prova de fogo que reduzem as lesões relacionadas às turbulências e a melhoria das especificações de restrições para assentos de crianças Um avião seguro depende da integridade da aeronave e de seus motores bem como da qualidade e da abran gência da manutenção A frota de aeronaves em todo o mundo está envelhecendo e consequentemente a ins peção e a manutenção são elementoschave que afetam o desempenho da segurança do setor A implementação de melhorias procedimentos de escalonamento e padronização dos procedimentos de manutenção e a guarda de documentação e o registro diligente e detalhado podem alcançar uma redução nos erros de manutenção Conforme observado a base para qualquer programa de melhoria de segurança independente da modali dade é a obtenção dos dados completos e sua análise Os dados são úteis para identificar as causas dos aciden tes as opções de mitigação e observação das tendências em matéria de segurança As ações relacionadas aos dados incluem a proteção das informações de segurança fornecidas voluntariamente para permitir o comparti lhamento e a análise o foco na prevenção de acidente e incidente pela coleta dos dados e análise dos acidentes e incidentes inspeção de aeronaves e sistemas antigos implementação da garantia de qualidade das operações de voo e a garantia dos sistemas confidenciais de informações de segurança O registro de segurança do setor ferroviário tem mostrado uma melhora considerável nas últimas duas dé cadas Em 1980 as ferrovias sofreram 71 acidentes por milhão de quilômetrostrem mtkm e em um período de 20 anos o índice de acidentes foi reduzido para 22 acidentesmtkm conforme mostrado na Figura 813 O setor tem feito investimentos pesados em vias e equipamentos e as melhorias de segurança resultantes desse Figura 813 Figura 813 Total de acidentes ferroviários por milhão de milhastrem Fonte Federal Railroad Administration 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 114 83 77 68 63 57 46 43 47 47 47 46 40 43 38 37 36 35 Observação 1 acidentemilhão de milhastrem 062 acidentesmilhão de quilômetrostrem Engenharia de infraestrutura de transportes 504 investimento em equipamentos e infraestruturas bem como o aumento da conscientização dos funcionários e da administração tiveram resultados dramáticos Os programas de segurança do setor ferroviário representam um acordo de cooperação entre aFederal Railroad Administration a Association o American Railroads AAR ferrovas de subúrbo regonas e de lnha curta sindicatos AASHO fornecedores de equipamentos de transporte aFederal Transit Administration FA e a American Public Transit Association APA Esses grupos se reúnem por meio do comitêRailroad Saety Advisory Committee RSAC e pode fazer coentáros sobre noras de segurança propostas e sugerr áreas que necessitam de pesquisa A FRA e AAR conjuntaente colabora na pesqusa de segurança ferrovára por eo doTransportation Technology Center C um centro de pesquisa localizado perto de Pueblo Colorado O C realiza pesqui sas e testes de segurança em áreas como de tecnologias de cargas por eixo pesadas a detecção de defeitos no trilho e nos rodeiros geometria e resistência da via segurança do carrotanque e o transporte de materiais pe rigosos Além de realizar pesquisas e testes de segurança ferroviária o C ajuda as ferrovias e os fornecedores a desenvolver produtos melhores práticas de manutenção e treinamento de funcionários Vários dos projetos de pesquisa estão ilustrados na Figura 814 O setor ferroviário é grande diverso e complexo Em 2005 havia apenas quatro ferrovias principais de carga Burlington Northern Santa Fé CSX e Norfolk Southern de tamanho aproximadamente igual Elas são aumen tadas pelas ferrovias regionais de médio porte como Illinois Central Kansas City Southern Wisconsin Central Florida East Coast e Soo LineCP e ferrovias de linha curta formadas como resultado da venda de ramais defici tários Os serviços de passageiros de alta velocidade estão sendo adicionados aos corredores de tráfego intenso compartilhando a mesma via com os trens de carga Este crescimento da demanda a diversidade dos serviços Figura 814 Figura 814 Exemplos de pesquisa de segurança ferroviária Fonte Transportation Technology Center a Desempenho da via sob cargas pesadas b Inspeção de defeito do trilho interno c Detecção precoce de problemas de capacidade da via Segurança no transporte Capítulo 8 Capítulo 8 505 compartilhamento de trens de carga e de passageiros e os conflitos nas passagens rodoferroviárias sugerem a necessidade de coordenação de programas de segurança pelo governo federal A agenda de segurança ferroviária é norteada pelo objetivo de haver tolerância zero para acidentes ou víti mas da Federal Railroad Administration Um plano estratégico para o desenvolvimento da pesquisa e divulga ção com o intuito de atingir este objetivo contém os seguintes elementos redução dos acidentes associados a fatores humanos detecção de defeitos do material rolante e melhoria de desempenho detecção e prevenção de defeitos na via e na estrutura aumento da segurança da interação veículovia prevenção de acidentes de trem e dos causados por excesso de velocidade prevenção de acidentes em passagens em nível melhoria da segurança do transporte de materiais perigosos do sistema ferroviário das instalações de pesquisa e desenvolvimento PD e dos equipamentos de teste Há muitos elementos de segurança ferroviárias que interagem com outras modalidades de transporte Um deles a passagem em nível foi discutido anteriormente como uma questão rodoviária Não é de surpreender que a FRA e o setor ferrováro cooperasse co a AASHTO no desenvolvento de noras para as passa gens em nível e na incorporação dos resultados da pesquisa relacionada ao transporte inteligente conforme mostrado na Figura 815 A área de fatores humanos é uma preocupação de todas as modalidades pois uma alta proporção de acidentes no transporte pode ser atribuída a erros humanos Assim aNational Science and Technology Council coordena a pesquisa sobre fatores humanos no transporte por meio de seu programaHu manCentered Transportation Systems Sistemas de transporte voltados para os seres humanos Outra grande preocupação é o transporte de materiais perigosos um problema de segurança comum a todos as outras mo dalidades de transporte principalmente no setor ferroviário e de caminhões Figura 815 Figura 815 A segurança nas passagens em nível envolve muitas organizações Fonte MotauriKino Engenharia de infraestrutura de transportes 506 Resumo Resumo A segurança é um elemento importante no projeto e na operação do sistema de transporte de um país É uma atividade multidisciplinar que envolve a consideração do veículo da via de fatores humanos meio ambiente e fiscalização Um elemento essencial é a cooperação entre indústria órgãos do governo e cidadãos O esforço em conjunto em curso para reduzir ou eliminar o número de acidentes que ocorrem a cada ano deve continuar ao longo do século XXI No entanto atingir essas metas enquanto a demanda por viagens aumenta exigirá que os índices de acidentes diminuam ainda mais do que diminuíram nos últimos anos As organizações nacionais assumiram a liderança desenvolvendo planos estratégicos de longo prazo para cumprir as metas de segurança Para que sejam bemsucedidos será exigido um esforço de equipe de Estados municípios fabricantes de veículos e da indústria dos transportes Os programas de melhoria de segurança no transporte têm abordado a tarefa em três frentes prevenção de acidentes minimização dos efeitos quando eles ocorrem e desenvolvimento das análises e sistemas de recuperação de dados que fornecerão informações sobre a causa mais provável Cada uma dessas fases requer a contribuição de profissionais de engenharia e cientistas A eficácia final de qualquer estratégia de segurança depende das ações dos motoristas ou operadores dos veículos no sistema Assim a melhoria no registro de segurança do país envolve melhorias nos sistemas com a competência do motoristaoperador treinamento maturidade e experiência Problemas Problemas 81 81 Discuta a diferença entre uma colisão e um acidente Qual termo é mais adequado em se tratando de se gurança no transporte 82 82 Escolha um artigo de jornal ou de um site de notícias a respeito de um acidente de transporte recente Descreva o evento e sua causa provável 83 83 Compare os artigos encontrados por outros membros da classe a respeito dos eventos relacionados com a segurança Categorizeos por modalidade de transporte se um único ou múltiplos veículos estavam envolvidos e o número de lesões e mortes Com base nesse registro o que você pode concluir sobre a se gurança relativa das modalidades 84 84 Qual foi a principal causa do naufrágio do navioTitanic que resultou na morte de 1200 pessoas Quais foram os outros fatores que contribuíram para a magnitude desse desastre 85 85 Quais são os principais fatores que podem influenciar a ocorrência de colisões no transporte 86 86 Descreva as abordagens básicas para melhorar a segurança do transporte 87 87 O número de colisões por ano em uma passagem em nível com 12 trens por dia é de cinco durante um período de três anos O número médio de veículos que entram na passagem é de 2500 por dia Determine o índice de colisão por milhão de veículos que entram na passagem Segurança no transporte Capítulo 8 Capítulo 8 507 88 88 Estudos de colisão foram realizados em dois trechos ferroviários com características semelhantes O trecho A tem 24 km de comprimento média de 30 trens por dia e sofreu sete incidentes durante um período de três anos O trecho B tem 34 km de comprimento média de 45 trens por dia e sofreu 11 inciden tes em três anos Determine o índice de colisão Milhão de VeículoMilhaano Discuta as implicações deste resultado 89 89 É necessário testar se caminhões de grande porte estão mais envolvidos significativamente em colisões traseiras em rodovias interestaduais com limites de velocidade diferentes LD para automóveis de pas sageiros e caminhões de grande porte do que em rodovias com um limite de velocidade uniforme LU Utilizando o testet e os dados para o mesmo período de três anos indicados na tabela a seguir determine se se pode concluir que os caminhões estão mais envolvidos em colisões traseiras em rodovias interestaduais com limites de velocidade diferentes Use um nível de significância de 5 RRooddoovviiaas s iinntteerreessttaadduuaaiis s ccoom m LLDD RRooddoovviiaas s iinntteerreessttaadduuaaiis s ccoom m LLUU NNoo d d o o llooccaall NNúúmmeerro o dde e ccoolliissõõeess NN oo d d o o llooccaall NNúúmmeerro o dde e ccoolliissõõeess 1 14 1 11 2 10 2 10 3 6 3 8 4 9 4 6 5 12 5 12 6 8 6 9 Liste as deficiências inerentes nesta análise estatística 810 810 A tabela a seguir mostra colisões com ML e SDM em trechos em obras e em trechos normais em seis lo cais nas mesmas rodovias interestaduais durante os mesmos períodos Utilizando o teste de proporciona lidade determine se a probabilidade de caminhões de grande porte estarem envolvidos em colisões com ML é maior em trechos em obras do que em trechos normais com um nível de significância de 5 CCaanntteeiirrooss ÁÁrreeaas s nnãão o rreellaacciioonnaaddaas s ccoom m ccaanntteeiirrooss CCoolliissõõees s ccoom m SSDDMM CCoolliissõõees s ccoom m MMLL CCoolliissõõees s ccoom m SSDDMM CCoolliissõõees s ccoom m MMLL 9 5 8 5 5 4 6 3 8 6 5 2 6 7 7 3 2 0 10 6 4 2 11 5 811 811 Os dados a seguir mostram colisões traseiras coletadas durante o mesmo período em locais com câmeras de avanço de sinal vermelho e em vários outros sem câmeras Utilizando o teste quiquadrado sem presumir que a razão de controle esteja livre de erros determine se é possível que as colisões traseiras tendem a ser maiores em locais com câmeras de avanço de sinal vermelho Utilize um nível de significância de 5 Lo Loca caiis c s com om câ câme mera ras d s de a e avvan ançço d o de s e siina nal v l veerm rmeelhlhoo Lo Loca cais is se sem c m câm âmeera ras d s de a e avvan ançço d o de s e siina nal v l veerm rmeelhlhoo Antes 45 Antes 102 Depois 36 Depois 98 Engenharia de infraestrutura de transportes 508 812 812 A tabela a seguir mostra os índices de colisão de caminhões de grande porte em sete períodos iguais durante e fora dos horários de pico em uma rodovia interestadual Utilizando o teste de soma das ordens de Wilcoxon determine se é possível concluir que os índices de colisão de caminhões durante e fora dos horários de pico são semelhantes Utilize um nível de significância de 5 Índices de colisão N Índices de colisão Noo de de colisões100M V colisões100M VMT MT PPeerrííooddoo PPeerrííooddoos s ffoorra a dde e ppiiccoo PPeerrííooddoos s dde e ppiiccoo 1 147 6 221 13 2 212 11 218 12 3 103 2 134 5 4 100 1 182 9 5 156 7 121 3 6 162 8 131 4 7 184 10 224 24 813 813 Liste as principais preocupações com relação à segurança que requerem atenção para as seguintes moda lidades rodoviária aérea ferroviária e marítima 814 814 Quais são as duas questões de segurança comuns a todas as modalidades 815 815 Liste os elementos de um processo de melhoria de segurança que se aplica a todas as modalidades 816 816 Quais são os principais resultados das pesquisas de segurança que sugerem áreas de alto retorno para melhorar a segurança rodoviária 817 817 Liste os métodos possíveis para melhorar a segurança de motoristas pedestres bicicletas motocicletas e caminhões 818 818 Qual é o aumento da distância de visibilidade de parada exigido de um motorista se o tempo de percepção e reação aumenta de 25 s para 6 s a uma velocidade de 80 kmh 819 819 Qual é a relação entre velocidade e segurança Qual é a distância adicional necessária para parar um veí culo em uma via em nível a 65 kmh e a 105 kmh uma vez que os freios tenham sido acionados 820 820 Explique a diferença entre o transporte comercial e não comercial Como é que esta diferença influencia a segurança 821 821 Quais são os elementos da agenda de segurança da aviação comercial 822 822 A Federal Railroad Administration estabeleceu um objetivo de tolerância zero para acidentes e mortes Explque coo a FRA se propõe a alcançar este objetvo Segurança no transporte Capítulo 8 Capítulo 8 509 Referências bibliográcas Referências bibliográcas AmERiCAN ASSOCiATiON OF STATE HiGHwAy AND TRANSPORTATiON OFFiCiALS AASHO Strategic Highway Saety Plan1998 BOZIN William G Commercial Aviation Safety eam A Unique GovernmentIndustry PartnershipTR News n 203 julago 1990 Transportaton Research Board Natonal Acadees Natonal Research Councl COLE Tomas B Global Road Safet Crss Reed Sought Journal o the American Medical Associationv 290 2004 DiTmEyER Steven R Ralroad Safet ResearchTRNews n 203 julago 1999 Transportaton Research Board Natonal Acadees Natonal Research Councl EVANS LeonardTraffic Saety and the Driver Nova yor Van Nostrand Renhold 1991 Traffic Saety Science Serving Society MI Bloomfield Hills 2004 OGDEN KW Saer Roads A Guide to Road Saety Engineering BurlingtonV Ashgate Publishing Ltd 1996 reimpresso em 2002 SkiNNER Robert E JrPolc mang to iprove Road Safet n the Unted States Trabalho apresentado ao Road Safet Congress Pretora Áfrca do Sul set 2000 SwEEDLER Barry M oward a Safer Future National ransportation Board PrioritiesTRNews n 201 arabr 1999 Transportaton Research Board Natonal Acadees Natonal Research Councl NCHRP Report 500 Guidance or Implementation o AASHTO Strategic Highway Saety Program Volume 1 A Guide or Addressing AggressiveDriving Collisions Volume 2 A Guide or Addressing Collisions Involving Unlicensed Drivers and Drivers with Suspended or Revoked Licenses Volume 3 A Guide or Addressing Collisions with Trees in Hazardous Locations Volume 4 A Guide or Addressing HeadOn Collisions Volume 5 A Guide or Addressing Unsignalized Intersection Collisions Volume 6 A Guide or Addressing RunOffRoad Collisions Volume 7 A Guide or Reducing Collisions on Horizontal Curves Volume 8 A Guide or Reducing Collisions Involving Utility Poles Volume 9 A Guide or Reducing Collisions Involving Older Drivers Volume 10 A Guide or Reducing Collisions Involving Pedestrians Volume 11 A Guide or Increasing Seat Belt Use Volume 12 A Guide or Reducing Collisions at Signalized Intersections Volume 13 A Guide or Reducing Collisions Involving Heavy Trucks Sites relacionados com a Sites relacionados com a segurança no transporte segurança no transporte Air ransport Associationwwwairtransportorg American Association of State Highway and ransportation Officialswwwaashtoorg American Automobile Association Foundation for raffic Safetywwwaaafsorg Federal Aviation Administrationwwwaagov Federal Rala Adnstratonwwwragov Insurance Institute for Highway Safetywwwhwysaetyorg National Highway raffic Safety Administrationwwwnhtsagov National ransportation Safety Boardwwwntsbgov Transportaton Research Boardwwwtrborg United States Coast Guardwwwuscgmil 724 Utilizando a equação de Talbot determine a profundidade necessária total do lastro abaixo da base dos dormentes de madeira sob a pressão máxima admissível sobre o lastro de 0414 Nm² sobre o subleito de 01242 Nmm² 511 CAPÍTULO CAPÍTULO Transporte inteligente Transporte inteligente e tecnologia da e tecnologia da informação informação A ecnologia da Inormação I tem tido um impacto dramático sobre a sociedade e o transporte Este capítulo aborda as aplicações de I nos sistemas de transporte também chamado programa de Sistemas Inteligentes de ransporte SI SI reerese à aplicação de tecnologias de inormação tais como programas de computador equipamentos tecnologias de comunicação dispositivos de navegação e eletrônica para melhorar a eficiência e a segurança dos sistemas de transporte Ele oerece uma abordagem moderna para enrentar os desafios da crescente demanda por viagens que substitui a construção ísica de capacidade adicional pela otimização da já existente Seus be neícios incluem a melhoria do fluxo de tráego a redução dos atrasos e a minimização dos congestionamentos O SI melhora o nível de serviço e a segurança ornecendo inormações na hora alertas antecipados e opera ções eficientes dos veículos comerciais Várias aplicações podem ser identificadas pela cobertura dos Sistemas de ransporte Inteligentes Existem muitas aplicações de SI algumas projetadas para melhorar a segurança e a eficiência do transporte de passa geiros enquanto outras concentramse no transporte de cargas Elas podem ser encontradas na inraestrutura de transporte e nos próprios veículos e por isso podem ser denominadas Rodovias Inteligentes ou Ativas ou Veículos Inteligentes ou Ativos Este capítulo descreve as tecnologias baseadas nas inraestruturas projetadas para melhorar a segurança e a mobilidade do transporte de passageiros Entre as áreas cobertas estão 1 1 Sistemas de gerenciamento de incidentes e de via expressa FIMS freeway and incident management system 2 2 Controle avançado de tráego AC 3 3 Sistemas de transporte público avançados 4 4 Sistemas de inormações ao viajante multimodal 5 5 ecnologias avançadas para errovias Os tópicos abordados devem ornecer um entendimento das aplicações bemsucedidas de SI e dos pro blemas a elas relacionados Para cada área o conceito operacional será descrito e ilustrado com uma breve descrição de exemplos do mundo real O capítulo também abordará as erramentas de modelagem e análise que podem ser utilizadas para auxiliar no planejamento projeto e análise das aplicações de SI 99 Engenharia de infraestrutura de transportes 512 Sistemas de gerenciamento de Sistemas de gerenciamento de incidentes e de via expressa incidentes e de via expressa Os sistemas de gerenciamento de incidentes e de via expressa são projetados para melhorar o fluxo de pessoas e de mercadorias em instalações com acesso limitado Eles incluem equipamentos de campo como detectores de tráego painéis com mensagens variadas e semáoros de controle de acesso redes de comunicação centros de operações de tráego e o pessoal operacional Esses itens auxiliam o sistema a controlar e gerenciar o tráego de orma eficiente e segura reduzindo os congestionamentos A Figura 91 retrata um centro de controle de tráego típico O congestionamento em uma via expressa ocorre quando a demanda excede sua capacidade Em geral existem dois tipos de congestionamento o recorrente e o não recorrente O primeiro ocorre regularmente em geral durante os horários de pico Já o segundo é menos previsível uma vez que é causado por ocorrências como acidentes condições adversas do tempo e obras de curto prazo Esses eventos resultam na redução da capacidade de um trecho da via expressa e em aumento do congestionamento O sistema de gerenciamento pode servir a ambos os tipos de congestionamento mas é mais eficaz no tratamento dos congestionamentos não recorrentes Objetivos e funções do sistema de gerenciamento de incidentes e de via expressa Objetivos e funções do sistema de gerenciamento de incidentes e de via expressa Os objetivos geralmente definidos para o sistema são Monitorar continuamente o status do fluxo de tráego e implementar ações apropriadas para o seu con trole que reduzam os congestionamentos Minimizar a duração e a gravidade dos congestionamentos não recorrentes restabelecendo a capacidade ao seu nível normal Reduzir a frequência dos congestionamentos recorrentes e abrandar seus efeitos adversos Maximizar a eciência das vias expressas e melhorar a segurança e Fornecer informações em tempo real sobre as condições do tráfego que auxiliem os motoristas a alterar os planos de rota Figura 91 Figura 91 Centro de operações de tráfego Fonte Timothy FadekCorbisLatinstock Transporte inteligente e tecnologia da informação Capítulo 9 Capítulo 9 513 As unções do sistema são vigilância do tráego detecção e gestão de incidentes controle de acesso disse minação de inormações e orientação dinâmica de rota e gestão das aixas de tráego Cada uma dessas unções é descrita a seguir Vigilância do tráfego Vigilância do tráego é a monitoração contínua dostatus do sistema de transporte Esta unção ornece a base para todas as outras unções e aplicações do SI porque dependem do uso de inormações em tempo real sobre o estado do sistema O sistema de vigilância do tráego coleta vários tipos de dados entre os quais os mais im portantes são aqueles sobre ostatus das operações de tráego Estas são avaliadas com base em três parâmetros undamentais do tráego mencionados no Capítulo 4 Esses parâmetros constituem um componente essencial dos dados coletados pelos sistemas modernos de vigilância mas outros tipos de dados também são capturados pelas tecnologias de vigilância Entre estes estão as imagens de vídeo das operações do sistema de transporte comprimento da fila tempo de percurso entre uma determinada srcem e destino localização dos veículos de atendimento a emergências de ônibus ou veículo de transporte público e dados ambientais incluindo a temperatura do pavimento velocidade do vento inormações sobre as condições superficiais da via níveis de emissões e a qualidade do ar Componentes e tecnologias do sistema de vigilância de tráfego Um sistema de vigilância consiste em quatro componentes métodos de detecção hardware sofware de computa dor e comunicações Os métodos de detecção utilizam tecnologias como laços indutivos dispositivos de detecção não invasivos câmeras de circuito echado de V monitoração veicular relatórios da polícia ou dos cidadãos e sensores ambientais para monitorar as condições meteorológicas Os itens de hardware incluem computadores monitores controladores e telas de exibição O sofware de computador é utilizado para converter os dados co letados pelos dispositivos de detecção e azer interace e se comunicar com os dispositivos de campo O sistema de comunicações conecta os itens localizados no centro de controle com os dispositivos de campo Métodos de detecção Incluem detectores de laços indutivos e não intrusivos como sensores de microondas por inravermelho de ultrassom e acústicos circuito echado de V processamento de imagens de vídeo veí culos de inspeção comunicações da polícia e dos cidadãos e sensores ambientais Essas tecnologias são descri tas a seguir no que tange às suas características aplicações vantagens e desvantagens Detectores de laço indutivo DLI são amplamente utilizados para a detecção de veículos Seu principal uso está nas intersecções com sistemas de controle semaórico avançados e nas vias expressas para percepção de incidentes e monitoramento de tráego Os DLIs são constituídos de um fio isolado embutido no pavimento O laço é conectado por meio de um cabo condutor à unidade de detecção que percebe alterações na indutância dentro do fio embutido quando um veículo passa sobre o laço Figura 92 Os DLIs podem uncionar tanto no modo de pulso como no de presença No primeiro o laço envia um sinal curto normalmente na ordem de 0125 s para a unidade de detecção é utilizado para contagens de volume de tráego No modo de presença o sinal persiste enquanto o veículo ocupa a área de detecção orne cendo a contagem de volume e do tempo ocupado por veículo Os DLIs também medem as velocidades por meio da instalação de dois laços de pulso a uma curta distância entre si e podem determinar a classificação do veículo Entretanto eles nem sempre são confiáveis e podem deixar de uncionar quando danificados pelo tráego pesado Além disso a instalação e a manutenção dos laços exigem o echamento da aixa e modificações no pavimento Cálculos de ocupação em que laços indutivos no modo de presença ornecem medições da ocupação são definidos como a proporção do tempo em que um detector está ocupado ou coberto por um veículo durante um determinado período de tempo As medições da ocupação podem ser utilizadas para calcular a densidade Engenharia de infraestrutura de transportes 514 de tráego um dos parâmetros undamentais de fluxo de tráego discutidos no Capítulo 4 por meio do uso de uma estimativa do comprimento médio dos veículos na corrente de tráego L v e do comprimento eetivo do detector Leff O valor de Leff é geralmente maior do que o comprimento ísico do laço uma vez que os veículos são detectados antes e depois de estarem dentro do laço veja a Figura 93 Se o comprimento médio de um veículo L v or conhecido a equação a seguir pode ser utilizada para estimar a densidade de tráego com base nas medições da ocupação D 10 Occ 91 L v Leff em que D densidade de tráego em veículokmaixa Occ medições da ocupação porcentagem de tempo ocupado L v comprimento médio do veículo em metros Leff comprimento eetivo do detector em metros Observe que os comprimentos do veículo e do detector são somados já que o detector é ativado na medida em que o parachoque dianteiro entra na área de detecção e desativado quando o parachoque traseiro deixa a área endo em vista que a medição da ocupação é para um único detector em uma aixa predeterminada o valor da densidade aplicase somente para àquela aixa Figura 92 Figura 92 Detectores de laços indutivos Gabinete e controlador Caixa de junção Cabo condutor Figura 93 Figura 93 Medições da ocupação Comprimento médio do veículo Lv Comprimento físico do detector Ld Área de detecção Comprimento efetivo do detector Leff Transporte inteligente e tecnologia da informação Capítulo 9 Capítulo 9 515 Exemplo 91 Exemplo 91 Cálculo da densidade de tráfego com base nas medições da ocupação do DLI A estação de detecção de uma via expressa em um sentido de uma rodovia de seis aixas três aixas por sentido ornece as medições da ocupação apresentadas na abela 91 O comprimento médio dos veículos é de 6 m para a aixa 1 55 m para a aixa 2 e 5 m para a aixa 3 O comprimento eetivo de cada detector de laço é de 25 m Determine a densidade de tráego para a cada aixa e b para a via expressa Tabela 91 Tabela 91 Medições da ocupação NNoo d d a a ffaaiixxaa OOccuuppaaççãão o Faixa 1 22 Faixa 2 15 Faixa 3 12 Solução a Calcule a densidade de cada aixa por meio da Equação 91 Os resultados são mostrados na abela 92 Tabela 92 Tabela 92 Densidade por faixa NNoo d d a a ffaaiixxaa OOccuuppaaççãão o CCoommpprriimmeenntto o mmééddiio o ddo o vveeííccuullo o ppééss DDeennssiiddaadde e vveeííccuullookkmmffaaiixxaa Faixa 1 2200 6 259 Faixa 2 1500 55 188 Faixa 3 1200 5 160 b A densidade total para o sentido medido da via expressa é a soma das densidades de cada aixa Densidade total 259 188 160 607 veículoskm Detectores de radar de microondas são dispositivos não intrusivos cuja instalação e manutenção não requerem o echamento da aixa de tráego nem modificações no pavimento pois são montados em uma estrutura sobre ou ao lado da via Figura 94 Os tipos de dados coletados pelo sensor dependem da orma da onda eletromagnética transmitida Os sensores que transmitem uma onda contínua são projetados para detectar as velocidades dos veí culos por meio da medição do desvio Doppler na onda de retorno Eles não podem perceber os veículos parados e assim não uncionam como um tipo de detector de presença Os sensores de microondas que utilizam uma onda contínua modulada em requência podem medir velocidades e detectar veículos A presença de um veículo é revelada pela medição da variação da distância quando ele entra no campo de detecção Figura 94 Figura 94 Detector de tráfego não intrusivo Fonte Ilya ZlatyevShutterstock Engenharia de infraestrutura de transportes 516 Uma grande vantagem dos detectores de microondas é a sua capacidade de uncionar em todas as condi ções climáticas Como são instalados acima da superície do pavimento não ficam expostos aos eeitos do gelo e do equipamento que remove a neve É esperado que os detectores de microondas uncionem corretamente sob chuva neblina neve e vento Sensores infravermelhos são detectores não intrusivos que podem ser passivos ou ativos Os passivos não transmitem energia mas detectam a que é emitida ou refletida pelos veículos superícies da via e outros ob jetos A quantidade de energia transmitida é uma unção da temperatura superficial do tamanho e do tipo de estrutura Quando um veículo entra na zona de detecção ele provoca um aumento na energia transmitida em comparação com uma superície estática da via Os detectores inravermelhos passivos podem medir a veloci dade o comprimento o volume e a ocupação do veículo Como sua precisão é aetada pelas condições adversas do tempo nem sempre são confiáveis Detectores inravermelhos ativos são semelhantes aos de radar de microondas pois direcionam um eixe estreito de energia em direção à superície da via O eixe é em seguida redirecionado para os detec tores e os veículos são identificados observando as mudanças no tempo de propagação de ida e volta do eixe inravermelho Eles medem a passagem do veículo a presença e as inormações de velocidade A velocidade é medida ob servando o tempo que leva para um veículo cruzar dois eixes inravermelhos que varrem a superície da via a uma determinada distância Alguns detectores ativos têm a capacidade de classificar os veículos por meio da medição e identificação de seus perfis A precisão pode ser comprometida pelas condições climáticas como neblina e chuva Detectores ultrassônicos são semelhantes aos de microondas no sentido em que ativamente transmitem ondas de pressão em requências acima da aixa audível humana As ondas podem ser contínuas ou em pulso Os que usam ondas contínuas detectam os veículos por meio do uso do eeito Doppler e medem o volume a ocupação e a velocidade Os de ondas de pulso também podem determinar a classificação e a presença Como detectores ultrassônicos são sensíveis às condições ambientais exigem um alto nível de manutenção Detectores acústicos medem a energia acústica ou o som audível com base em uma variedade de ontes tanto do interior do veículo como da interação entre os pneus e a superície da via Eles utilizam um conjunto de microones acústicos para detectar esses sons de uma única aixa em uma estrada Quando um veículo passa pela área de detecção um algoritmo de processamento de sinal percebe um aumento na energia do som e um sinal de presença do veículo é gerado Quando este deixa a área de detecção a energia sonora diminui abaixo do limiar de percepção e o sinal de presença do veículo é encerrado Os detectores acústicos podem ser utilizados para medir a velocidade o volume a ocupação e a presença A classificação do veículo também pode ser obtida combinando a assinatura sonora de um veículo contra um banco de dados de assinaturas sonoras dos diversos veículos A velocidade é medida utilizando um conjunto de microones de tal orma que o atraso da chegada do som variará para cada microone A vantagem desses sensores é a sua capacidade de uncionar em todas as condições climáticas e de luminosidade Processamento de imagem e vídeo VIP video image processing é uma técnica de detecção de tráego que pretende atender às necessidades de gerenciamento e de controle de tráego Os detectores VIP identificam os ve ículos e os parâmetros do fluxo de tráego por meio da análise de imagens captadas pelas câmeras de vídeo Estas são digitalizadas e processadas por uma série de algoritmos que identificam mudanças no undo da imagem Os novos modelos incluem um processador de visão integrado câmera em cores e lentes de zoom Figura 95 Uma vantagem dos sistemas VIP é sua capacidade de possibilitar a detecção em área ampla por meio de várias aixas de tráego e em múltiplas áreas dentro da própria aixa O usuário pode alterar as zonas de de tecção por meio da interace gráfica sem a necessidade de escavar o pavimento ou echar a aixa de tráego O desempenho dos sistemas VIP pode ser comprometido por iluminação inadequada zonas de sombra e ortes intempéries Transporte inteligente e tecnologia da informação Capítulo 9 Capítulo 9 517 VIP e circuito fechado de V CFV podem ser combinados para ornecer uma excelente erramenta de detecção principalmente para percepção de incidentes e objetivos de verificação Quando ocorre um incidente o usuário pode alternar entre o modo VIP e o padrão de CFV e verificar a ocorrência de incidentes por meio dos controles visão panorâmicarotaçãoaproximação Monitoração veicular implica o rastreamento de veículos com o uso de tecnologias de posicionamento e de comunicação e inormação sobre a localização do veículo transmitida para um computador central no qual os dados de várias ontes são reunidos para determinar ostatus do fluxo de tráego sobre o sistema de transpor te medido A monitoração veicular pode ornecer inormações úteis que não estão disponíveis por meio das outras técnicas de detecção Entre elas estão os tempos de viagem entre dois pontos as velocidades médias e as inormações de srcemdestino As três dierentes tecnologias que utilizam veículos como reerências são identificação automatizada de veículos AVI localização automatizada de veículos AVL e amostragem de chamadas móveis anônimas A identificação automatizada de veículos AVI pode reconhecer os veículos à medida que passam pela área de detecção Umtransponder ou etiqueta de identificação instalado no veículo é lido por um dispositivo na margem da estrada que utiliza Comunicações Dedicadas de Curto Alcance Em seguida as inormações são transmitidas para um computador central A aplicação mais comum de tecnologias AVI é em conjunto com os sistemas de cobrança automática de pedágio Esta cobrança é automaticamente descontada da conta do motorista quando o veículo entra na praça de pedágio Esta tecnologia também pode ser utilizada para fins de detecção determinando o tempo médio de viagem nas vias expressas entre antenas ou leitores eletrônicos posicionados nas margens da via A localização automatizada de veículos AVL determina a localização dos veículos que viajam ao longo de uma rede A tecnologia AVL pode localizar e despachar veículos de emergência rastrear ônibus em tempo real e determinar o horário previsto de chegada nos seus pontos Várias tecnologias são utilizadas em AVL incluin do o método de deslocamento dead reckoning localização por rádio métodos de proximidade e o sistema de posicionamento global GPS que atualmente é a tecnologia mais utilizada de um modo geral para a identifica ção de localização e navegação Para operar o GPS depende de sinais transmitidos de 24 satélites que orbitam a erra a uma altitude de 20200 km Estes receptores calculam a localização de um ponto utilizando o tempo que leva para os sinais eletromagnéticos viajarem a partir dos satélites até eles A amostragem de chamada móvel anônima utiliza técnicas de triangulação para determinar a posição de um veículo por meio da medição de sinais que provêm de um teleone celular dentro do veículo Este conceito oerece Figura 95 Figura 95 Sistema integrado de processamento de câmera de vídeoimagem Fonte Autoscope web site httpwwwautoscopecom Engenharia de infraestrutura de transportes 518 uma riqueza de inormações a um custo relativamente baixo e exige dois elementos um sistema de controle de localização geográfica e um centro de inormações de tráego O sistema de controle de localização geográfica ornece a latitude e a longitude dos teleones celulares que são comunicadas ao centro de inormações de trá ego no qual as inormações são centralizadas e analisadas Este conceito oi primeiramente testado na área de Washington DC em meados da década de 1990 Relatórios móveis constituem outra onte de inormações de vigilância de uma via expressa Em muitos ca sos os relatórios de incidentes eitos por cidadãos e pela polícia podem ornecer inormações de monitoração do sistema a um custo menor que as tecnologias de vigilância Esses relatórios móveis ornecem inormações sobre o evento em intervalos imprevisíveis que poderiam ser úteis para fins de gerenciamento do tráego São especialmente eficazes para a detecção de incidentes Exemplos de métodos de reportagem móvel incluem os teleones celulares e as patrulhas de serviço da via Os teleones celulares podem servir como uma erramenta eficiente para a detecção de incidentes Muitos órgãos ao redor do país estabeleceram um canal de comunicação direta para encorajar os cidadãos a inormar sobre os incidentes de trânsito Este método tem a vantagem de possuir custos iniciais baixos Patrulha de ser viço de uma via expressa consiste em uma equipe de motoristas treinados que são responsáveis por cobrir um determinado segmento da via O veículo de patrulha de serviço está equipado para ajudar os motoristas presos nos veículos e liberar um local de incidente Exemplos de itens utilizados por uma patrulha incluem gasolina água cabos para baterias erramentas para conserto de veículoskit de primeiros socorros parachoques de impulsão quebra mato e luzes de alerta Essas patrulhas podem localizar os incidentes e executar todo o pro cesso de gerenciamento envolvendo tanto a detecção como sua liberação Sensores ambientais são utilizados para detectar as condições adversas do tempo tais como pista com gelo ou escorregadia Essa inormação pode ser utilizada para alertar os motoristas por meio dos painéis de mensagem variável PMV e ser utiliza da pelo pessoal de manutenção para otimi zar suas operações Podem ser divididos em sensores de condição da via que medem a temperatura e a umidade da superície da via e a presença de acúmulos de neve sen sores de visibilidade que detectam neblina umaça chuva orte e tempestades de neve e sensores de mapeamento térmico que po dem ser utilizados para detectar a presença de gelo Além disso muitos abricantes or necem atualmente estações meteorológicas completas capazes de monitorar uma am pla gama de condições ambientais e super ficiais A Figura 96 mostra um exemplo de estação meteorológica Equipamento computacional Computadores são o segundo componente de um sistema de vigilância de tráego Recebem inorma ções dos dispositivos e sensores de campo Figura 96 Figura 96 Estação ambiental Fonte MarafonaShutterstock Transporte inteligente e tecnologia da informação Capítulo 9 Capítulo 9 519 transerem dados do centro de controle para os dispositivos de campo por exemplo dados de controle para possibilitar a visão panorâmicarotaçãoaproximação de uma câmera de CFV de campo processam inor mações para obter os parâmetros de tráego significativos com base em dados em tempo real coletados pelos sensores e armazenam estas inormações Além de computadores um sistema de vigilância geralmente inclui monitores no centro de controle para possibilitar uma visualização das operações do sistema de transporte obtidas pelas câmeras de campo As ima gens podem ser ornecidas em monitores das estações de trabalho ou de tela grande Esses monitores assumem a orma de uma série de telas de vídeo Figura 91 Programas computacionais Estes constituem o terceiro componente de um sistema de vigilância de tráego Exemplos de programas para sistema de vigilância de tráego incluem algoritmos de detecção de incidentes sistemas de apoio à decisão DSS Decision Support Systems para gerenciamento de incidentes e programas para controle dos dispositivos de campo os dois primeiros abordados nas próximas seções Sistema de comunicações Necessário para possibilitar a comunicação entre os componentes de um centro de controle o centro de controle e os dispositivos localizados no campo As comunicações dentro do centro são realizadas por meio de uma rede local LAN local area network Entre o centro e os dispositivos de campo é utilizado um sistema de comunicação com fio por exemplo fibra óptica coaxial par trançado ou sem A es colha do meio de comunicação por exemplo cabo de fibra ópticaversus cabo coaxial depende dos requisitos de largura de banda dos dados transmitidos Por exemplo imagens de vídeo exigem uma banda larga que só pode ser alcançada com a utilização de cabos de fibra óptica Gerenciamento de incidentes A segunda unção ornecida por um FIMS é o gerenciamento de incidentes Os congestionamentos nas vias expressas podem ser recorrentes ou não Os sistemas de gerenciamento de incidentes oram projetados prin cipalmente para tratar das condições daqueles não recorrentes Este gerenciamento é definido como uma abordagem coordenada e planejada para restabelecer o tráego à sua condição normal após a ocorrência de um incidente que pode ser um evento aleatório um acidente na via ou um veículo com problemas mecânicos ou planejado e programado como o echamento de uma aixa de tráego em um trecho em obras Em ambos os casos o objetivo é utilizar sistematicamente os recursos humanos e mecânicos para Detectar e vericar rapidamente a ocorrência de um incidente Avaliar a gravidade da situação e identicar os recursos necessários para lidar com ela Determinar o plano de resposta mais adequado que restabelecerá a via à sua condição de operação normal O processo de gerenciamento de incidentes pode ser conceitualmente visto como consistindo de quatro estágios em sequência Detecção e vericação Resposta Liberação Recuperação O objetivo do processo é reduzir o tempo necessário para completar cada estágio e restabelecer as opera ções normais Uma breve discussão sobre esses quatro estágios é apresentada a seguir Engenharia de infraestrutura de transportes 520 Detecção e verificação de incidentes Detecção é a identificação de um incidente Verificação é a obtenção de inormações sobre o incidente como a sua localização gravidade e extensão Ela ornece as inormações utilizadas para elaborar um plano de resposta adequado Detecção e verificação de incidentes sempre oram de responsabilidade das polícias estadual e local As tecnologias agora disponíveis aumentam essas unções e podem ser automatizadas ou não As técnicas de detecção não automatizadas incluem ligações de teleone celular para um número 0800 patrulhas de serviço monitoramen to da aixa de rádio do cidadão ones de emergência e operadores de rota Essas técnicas muitas vezes exercem um papel importante no processo de gerenciamento de incidentes como um complemento às tecnologias de vigilância automatizadas Os métodos automatizados de detecção de incidentes serão discutidos na próxima seção Resposta ao incidente Com um incidente detectado e verificado o próximo passo no processo de gerenciamento é a respectiva res posta que envolve a ativação coordenação e gestão de pessoal e equipamento para remover o incidente A resposta pode ser dividida em dois estágios O estágio 1 diz respeito à identificação dos órgãos mais próximos necessários para remover o incidente comunicarse com estes órgãos coordenar suas atividades e propor quais recursos são necessários para tratar o incidente de orma eficaz O estágio 2 envolve a gestão do tráego e as atividades de controle que visam reduzir os impactos adversos do incidente o que inclui inormar o público sobre o incidente por meio de painéis de mensagem variada PMV ou outros dispositivos de disseminação de inormações implantar o controle semaorizado de acesso e as estratégias de desvio de tráego e coordenar estratégias de controle nos grandes corredores de tráego O objetivo principal das tecnologias de resposta a incidentes é otimizar a alocação de recursos e minimizar o tempo de resposta cujos três elementos são a verificação da ocorrência e sua localização o envio de uma equipe de resposta e seu tempo de viagem Uma série de técnicas e tecnologias está disponível para reduzir o tempo de resposta incluindo manuais contratos de reboques técnicas para melhorar o acesso de veículos de emergência e um melhor fluxo de tráego por meio do planejamento de rotas alternativas Remoção do incidente Reerese à remoção segura e em tempo hábil de um incidente Existem várias tecnologias para melhorar sua eficiência Os sistemas de air bag infláveis são um exemplo O principal objetivo destes sistemas é restabele cer um veículo capotado a uma posição vertical O sistema consiste em cilindros de borracha infláveis com diversas alturas que são colocados sob o veículo capotado e inflados até que a tarea esteja completa Recuperação do incidente Este estágio reerese ao tempo gasto pelo tráego para voltar às condições normais de fluxo após a remoção do incidente O objetivo é utilizar técnicas adequadas de gestão de tráego para restabelecer as operações normais e evitar que os eeitos do congestionamento se espalhem Métodos de detecção automática de incidentes A detecção automática de incidentes AID automatic incident detection utiliza algoritmos para encontrar incidentes em tempo real com a utilização de inormações ornecidas pelos detectores de tráego O desenvol vimento desses algoritmos começou na década de 1970 e desde então muitos têm sido utilizados A avaliação eita pelos algoritmos de AID baseiase no índice de detecção DR detection rate índice de alarmes alsos FAR false alarm rate e tempo para detectar D time to detect Índice de detecção DR é a medida de eficiência de um algoritmo de AID para identificar incidentes É a razão entre o número de incidentes que o algoritmo detecta e o número total de incidentes ocorridos Os valores variam de 0 a 100 e quanto mais próximo de 100 mais eficaz é o algoritmo Transporte inteligente e tecnologia da informação Capítulo 9 Capítulo 9 521 Índice de alarme falso FAR é a razão entre o número de detecções alsas e o total de observações A maioria dos algoritmos observa incidentes em intervalos regulares como a cada 30 segundos ou a cada minuto Os re sultados do FAR são um percentual para cada estação do detector ou simplesmente o número total de relatórios alsos sobre o período de tempo observado empo de detecção D é a dierença de tempo entre o momento em que um incidente oi detectado e quando ele ocorreuempo médio de detecção MD mean time to detect é o D médio sobre um deter minado número de incidentes Os três parâmetros estão correlacionados Por exemplo aumentando o valor dos resultados do DR resulta um aumento correspondente do FAR Caso o tempo de detecção do algoritmo osse aumentado D ambos os valores do DR e FAR melhorariam A experiência com a AID já implantada nem sempre oi avorável Em muitos casos o número de alarmes alsos que os algoritmos da AID produzem tornouse tão duvidoso que vários centros de operações de tráego pararam de utilizálos Exemplo 92 Exemplo 92 Cálculo dos índices de detecção e de alarmes falsos para algoritmo de AID Um determinado algoritmo de detecção automática de incidentes AID é utilizado em um centro de gestão do tráego Ele é aplicado a cada 30 s Para avaliar seu desempenho o tráego oi observado durante um período de 30 dias em que um total de 57 incidentes ocorreu Desse número o algoritmo detectou corretamente um total de 49 E orneceu 1000 alarmes alsos durante o período de observação Determine a o DR e b o FAR para este algoritmo Solução a DR DR é a razão entre o número de incidentes detectados e o total de incidentes ocorridos Assim DR 49 100 86 57 b FAR é a razão entre o número de detecções incorretas e o total de vezes que o algoritmo oi aplicado Por tanto primeiro é necessário determinar este último número Como ele é aplicado a cada 30 s e o período de observação oi de 30 dias o número de vezes que o algoritmo oi aplicado é 30 dias 24 horas 60 minutos 2 aplicaçõesminuto 86400 vezes Assim FAR 1000 100 116 86400 Embora o índice de FAR seja relativamente baixo apenas cerca de 1 neste problema o número absolu to de alarmes alsos 1000 é elevado o que poderia se tornar muito irritante para os operadores de centros de tráego Engenharia de infraestrutura de transportes 522 Comparação do desempenho dos algoritmos de detecção de incidentes O índice de desempenho ID é um indicador utilizado para comparar dierentes algoritmos de AID que também pode ser utilizado para calibrar os algoritmos de um determinado local O índice de desempenho é definido na Equação 92 com valores menores de ID indicando um melhor desempenho do algoritmo ID 100 DR m FARn MD p 92 100 em que DR e FAR índices de detecção e de also alarme respectivamente MD tempo médio de detecção em minutos m n e p coeficientes que podem ser utilizados para enatizar ou ponderar como as três medidas de de sempenho são utilizadas na avaliação de desempenho de um algoritmo por exemplo o uso de valores maiores para o coeficientem em relação a n e p enatizaria o papel do índice de detecção para o algoritmo na avaliação de seu desempenho Exemplo 93 Exemplo 93 Comparando o desempenho de algoritmos de AID O desempenho de sete algoritmos de AID oi avaliado pelo registro do DR FAR e MD para cada um deles Os resultados são apresentados na abela 93 Os valores dos coeficientesm n p são todos iguais a 10 Utilizan do a Equação 92 determine como é o desempenho de cada algoritmo de AID Qual destes é o preerido Tabela 93 Tabela 93 Comparando o desempenho de algoritmos de AID DDR R FFAAR R MMTTTTDD min min AID1 82 173 085 AID2 67 0134 291 AID3 68 0177 304 AID4 86 005 25 AID5 80 03 4 AID6 92 15 04 AID7 92 187 07 Solução Para resolver este problema o ID é calculado para cada AID Os resultados são apresentados na abela 94 na qual é possível observar que o AID4 tem o menor valor e portanto é o algoritmo com melhor desempenho Tabela 94 Tabela 94 Cálculos de ID para m 1 n 1 e p 1 DDR R FFAAR R MMTTTTDD min min ID ID AID1 82 173 085 0265 AID2 67 0134 291 0129 AID3 68 0177 304 0172 AID4 8866 000055 2255 00001188 AID5 80 03 4 0240 AID6 92 15 04 0048 AID7 92 187 07 0105 Transporte inteligente e tecnologia da informação Capítulo 9 Capítulo 9 523 Exemplo 94 Exemplo 94 Tempo de detecção dos algoritmos de AID No exemplo anterior o engenheiro de tráego estava interessado em enatizar a importância da rápida detecção de incidentes Diante disso ele decide executar novamente a análise mas dobrando o valor do coeficiente p ou seja p 2 Qual algoritmo seria considerado o de melhor desempenho neste caso Solução A análise é agora executada comm 1 n 1 e p 2 Os resultados são apresentados na abela 95 Neste caso o AID6 que possui um tempo médio de detecção de apenas 04 min é considerado como sendo o melhor algoritmo Tabela 95 Tabela 95 Cálculos de ID DDR R FFAAR R MMTTTTDD min min ID ID AID1 AID1 82 173 085 0225 AID2 AID2 67 0134 291 03749 AID3 AID3 68 0177 304 0523 AID4 AID4 86 005 25 0044 AID5 AID5 80 03 4 0960 AAIIDD66 9922 1155 0044 00001199 AID7 AID7 92 187 07 0073 Tipos de algoritmos de AID Os algoritmos de AID podem ser de orma ampla divididos em quatro grupos baseados nos princípios por trás da operação do algoritmo 1 algoritmos do tipo comparativo ou de reconhecimento de padrões 2 baseados na teoria da catástroe 3 de base estatística e 4 baseados em inteligência artificial IA Esta seção descreve os algoritmos do tipo comparativo ou de reconhecimento de padrões já que servem de base para as outras aplicações Outros algoritmos são abordados de orma resumida Algoritmos do tipo comparativo ou de reconhecimento de padrões Estes estão entre os algoritmos de AID mais utilizados Baseiamse na premissa de que a ocorrência de um incidente resulta em um aumento na densidade do tráego a montante e em uma diminuição a jusante detectadas A Figura 97 ilustra este enômeno Algoritmos do tipo comparativo tentam distinguir entre os padrões de tráego normal e incomum com parando os valores dos volumes de tráego densidades e velocidades das estações de detecção a montante e a Figura 97 Figura 97 Mudanças de ocupação em decorrência de um incidente Direção de viagem Densidade aumenta aumenta a montante do incidente Densidade diminui diminui a jusante do incidente Engenharia de infraestrutura de transportes 524 jusante com limiares preestabelecidos Se os valores observados em campo excederem os limiares estabelecidos um alarme é acionado indicando que um incidente pode ter ocorrido A parte mais desafiadora na implantação dos algoritmos do tipo comparativo envolve o estabelecimento de valores para os limiares preestabelecidos uma vez que dierem para locais específicos da via Alguns exemplos de algoritmos do tipo comparativo são apresentados a seguir O algoritmo de AID da Caliórnia oi um dos primeiros do tipo comparativo a ser desenvolvido e é requen temente utilizado para comparações ebenchmarking Ele examina um incidente comparando os valores de ocupação densidade de duas estações de detecção adjacentes de acordo com a seguinte lógica Passo 1 A dierença entre a ocupação da estação a montante OCC acima e a da estação a jusante OCC abaixo é comparada em relação ao valor limiar 1 Se o valor do limiar or ultrapassado então o algoritmo pros segue para o passo 2 Passo 2 A razão entre a dierença das ocupações a montante e a jusante e a da estação a montante OCC acima OCC abaixoOCC acima é verificada em relação ao valor limiar 2 Se esse limiar or ultrapassado o algoritmo prossegue para o passo 3 Passo 3 A razão entre a dierença das ocupações a montante e a jusante e a da estação a jusante OCC acima OCC abaixoOCC abaixo é verificada em relação ao valor limiar 3 Se esse limiar or ultrapassado um in cidente potencial é indicado Nenhum alarme é indicado mas o Passo 2 é repetido para o intervalo de tempo seguinte Se os valores limiares 2 e 3 orem novamente ultrapassados um incidente potencial é presumido Um estado de incidente é terminado quando o valor limiar 2 não or mais excedido Os limiares são calibra dos de acordo com dados empíricos A aplicação do algoritmo da Caliórnia é muito simples mas é um desafio determinar os valores adequados de limiares do algoritmo 1 2 e 3 para cada local Exemplo 95 Exemplo 95 Aplicação do algoritmo da Califórnia na detecção de incidentes A abela 96 ornece as leituras de ocupação de duas estações de detecção ao longo de uma via expressa equi pada com um algoritmo de AID do tipo Caliórnia Ele é aplicado em intervalos regulares de 30 s Com base na calibração offline os três valores de limiar 1 2 e 3 oram determinados para ser iguais a 20 025 e 050 Aplique a lógica do algoritmo da Caliórnia para determinar o intervalo de tempo quando um alarme de inci dente seria disparado e o intervalo de tempo quando o estado de incidente seria encerrado Solução Para cada intervalo de tempo calcule os valores para as três quantidades a seguir Passo 1 Occacima Occabaixo Passo 2 Occacima OccabaixoOccacima Passo 3 Occacima OccabaixoOccabaixo Os cálculos estão apresentados na abela 97 nas colunas 4 a 6 Transporte inteligente e tecnologia da informação Capítulo 9 Capítulo 9 525 Tabela 96 Tabela 96 Leituras das estações de detecção Intervalo de tempo Intervalo de tempo Occ acima Occ abaixo 1 60 10 2 62 15 3 59 17 4 65 14 5 67 22 6 64 19 7 59 22 8 48 27 9 37 29 10 32 29 11 30 28 12 32 31 Tabela 97 Tabela 97 Cálculos do algoritmo da Califórnia CCoolluunna a 11 CCoolluunna a 22 CCoolluunna a 33 CCoolluunna a 44 CCoolluunna a 55 CCoolluunna a 66 Intervalo de tempo Intervalo de tempo Occ acima Occ abaixo 1 60 10 50 083 500 2 62 15 47 076 313 3 59 17 42 071 247 4 65 14 51 078 364 5 67 22 45 067 205 6 64 19 45 070 237 7 59 22 37 063 168 8 48 27 21 044 078 9 37 29 8 022 028 10 32 29 3 009 010 11 30 28 2 007 007 12 32 31 1 003 003 Coluna 4 Occ acima Occabaixo Coluna 2 Coluna 3 Coluna 5 Occ acima OccabaixoOccacima Coluna 2 Coluna 3Coluna 2 Coluna 6 Occ acima OccabaixoOccabaixo Coluna 2 Coluna 3Coluna 3 Os valores nas colunas 4 a 6 são em seguida comparados com os três limiares 1 2 e 3 respectivamente para determinar se estes são excedidos Os resultados são apresentados na abela 98 Podese ver que um alarme seria acionado após o intervalo de tempo 2 uma vez que o algoritmo precisa de dois intervalos de tempo em que os valores limiares são excedidos antes que um alarme seja disparado O estado de incidente seria então encerrado após o intervalo de tempo 9 Desde que o algoritmo srcinal da C aliórnia oi desenvolvido seu desempenho tem sorido refinamen tos Pelo menos dez novos algoritmos oram produzidos dos quais o 7 e o 8 são os mais bemsucedidos O algoritmo SC 7 representa uma tentativa de reduzir o índice de alarmes alsos do algoritmo srcinal Para tanto exige que as descontinuidades de tráego continuem por um período de tempo especificado antes de um incidente ser declarado O algoritmo SC 8 ornece um teste repetitivo para a propagação dos eei tos de congestionamento a montante do incidente também classifica os volumes de tráego em dierentes estados que exigem que mais parâmetros sejam calibrados O algoritmo SC 8 pode ser considerado como o mais complexo surgido na série Caliórnia modificada mas também o de melhor desempenho Engenharia de infraestrutura de transportes 526 Tabela 98 Tabela 98 Resultados do algoritmo da Califórnia Coluna 1 Coluna 1 Intervalo de tempo Intervalo de tempo Coluna 2 Coluna 2 Occ acima Coluna 3 Coluna 3 Occ abaixo 4 4 T 11 5 5 T 22 6 6 T 33 1 60 10 SIM SIM SIM 22 6622 1155 SSIIMM SSIIMM SSIIMM 3 59 17 SIM SIM SIM 4 65 14 SIM SIM SIM 5 67 22 SIM SIM SIM 6 64 19 SIM SIM SIM 7 59 22 SIM SIM SIM 8 48 27 SIM SIM SIM 99 3377 2299 NNÃÃOO NNÃÃOO NNÃÃOO 10 32 29 NÃO NÃO NÃO 11 30 28 NÃO NÃO NÃO 12 32 31 NÃO NÃO NÃO Algoritmos baseados na teoria da catástrofe O nome teoria da catástroe provém de mudanças bruscas que ocorrem em uma variável sendo monitorada enquanto outras variáveis relacionadas sob investigação mostram mudanças suaves e contínuas Para a detecção de incidentes estes algoritmos monitoram as três variáveis un damentais do fluxo de tráego ou seja velocidade fluxo e ocupação densidade Quando detecta uma queda drástica na velocidade sem uma mudança correspondente imediata na densidade e no fluxo indica que pro vavelmente um incidente tenha ocorrido Isto ocorre porque os incidentes normalmente ormam uma fila de orma repentina A vantagem dos algoritmos baseados na teoria da catástroe em relação ao tipo comparativo é que utilizam múltiplas variáveis e as comparam com a tendência anterior dos dados enquanto o comparativo geralmente usa uma única variável e a compara com um valor limiar preestabelecido Ao utilizar mais de uma variável estes algoritmos são melhores em distinguir entre congestionamentos não recorrentes e recorrentes O algoritmo McMaster desenvolvido na Universidade de McMaster no Canadá é um bom exemplo de algoritmo baseado nesta ideia Algoritmos de base estatística A ideia por trás destes algoritmos é o uso de métodos estatísticos e de séries tem porais para prever os estados ou as condições de tráego uturo Ao comparar os dados de tráego observados em tempo real com os previstos as mudanças inesperadas são classificadas como incidentes Um exemplo des tes algoritmos é o de série temporal de média móvel integrada autorregressivo ARIMA autoregressive inte grated movingaverage Neste uma técnica de séries temporais é utilizada para ornecer previsões de densidade de tráego de curto prazo com base em dados observados em três intervalos de tempo anteriores O algoritmo também calcula o intervalo de confiança de 95 Se as observações caírem deste intervalo como previsto pelo modelo presumese que um incidente tenha ocorrido Algoritmos com base em inteligência artificial Uma série de paradigmas computacionais que utilizam IA tem sido aplicada a problemas de engenharia e de planejamento de transportes A detecção automática de incidentes é uma delas O problema de detecção de incidentes é um bom exemplo de um grupo de proble mas chamado reconhecimento de padrões ou problemas de classificação Diversos paradigmas da IA es tão disponíveis para resolver problemas de classificação dos quais as redes neurais RNs estão entre as mais eficazes RNs são sistemas inspirados na Biologia que consistem em uma rede conectada de orma massiva de neu rônios computacionais organizada em camadas Figura 98 Ao ajustar os pesos das conexões de rede conec tando os neurônios nas dierentes camadas da rede as RNs podem ser treinadas para aproximar virtualmente Transporte inteligente e tecnologia da informação Capítulo 9 Capítulo 9 527 qualquer unção não linear a um grau de precisão requerido As RNs normalmente aprendem ornecendo à rede um conjunto de modelos de entrada e saída Um algoritmo de aprendizagem seria então utilizado para ajustar os pesos da rede para que orneça a saída desejada em um tipo de aprendizagem normalmente chama do aprendizado supervisionado Uma vez treinada a RN pode ser utilizada para prever a saída provável para novos casos Ao longo dos anos vários tipos e arquiteturas de RN oram desenvolvidos O tipo utilizado para a de tecção de incidente é a rede neural perceptron multicamadas PMC que está entre as arquiteturas de RN mais utilizadas Como visto na Figura 98 as PMCs normalmente consistem em três camadas 1 de entrada 2 ocultass e 3 de saída A primeira recebe dados dos detectores de laço indutivo a intermediária proces sa os dados e a de saída dá um sinal de incidente ou livre de incidente O treinamento é realizado mediante a apresentação à rede de um conjunto de situações de tráego com e sem incidentes O treinamento ajuda a rede a ajustar seus pesos de modo que seja capaz de distinguir entre os estados de tráego que estão livres de inciden tes e os que apontam para uma ocorrência Estimativa dos benefícios dos sistemas de gerenciamento de incidentes Um dos grandes beneícios dos sistemas de gerenciamento de incidentes é a redução da duração de uma ocor rência Os componentes de redução da duração de um incidente são as diminuições no tempo para detectar e verificar a ocorrência responder ao incidente e removêlo Os sistemas de gerenciamento de incidentes são conhecidos por reduzir a duração de um incidente em até 55 Esta redução resultante da implantação de sistemas de gerenciamento de incidentes pode ser utilizada para estimar os beneícios prováveis de sua implan tação como ilustra o exemplo a seguir Exemplo 96 Exemplo 96 Estimativa dos benefícios de implantação dos sistemas de gerenciamento de incidentes Uma via expressa de seis aixas três em cada sentido suporta aproximadamente 4200 veículosh durante o horário e no sentido do pico A capacidade da via expressa é de 2000 veículoshaixa Um incidente ocorre com 60 minutos de duração e bloqueia 50 da capacidade da via expressa Determine a economia de tempo possível se um sistema de gerenciamento de incidentes or implantado de modo que a duração osse reduzida para 30 minutos Figura 98 Figura 98 Rede neural perceptron multicamada Camada de entrada Camada oculta Camada de saída X 1 X 2 X X n Y 1 Engenharia de infraestrutura de transportes 528 Solução Primeiro calculamos o atraso total dos veículos para o caso de a duração do incidente ser de uma hora Para azer isto o método do gráfico cumulativo é utilizado conorme mostrado na Figura 99 um problema seme lhante oi resolvido no Capítulo 2 Exemplo 24 A taxa de chegada é de 4200 veículosh A de saída de 3000 veículosh durante os 60 minutos de duração e quando o incidente é removido a taxa de saída sobe para 6000 veículosh O atraso total dos veículos é cal culado como sendo a área do triângulo entre as curvas de chegada e de saída a Encontre o tempo X necessário para a fila se dissipar 30001 6000 X 42001 X 3000 6000 X 4200 4200 X 1800 X 1200 X 0667 h b Determine o número acumulado de veículos indicado pelas distâncias verticaisY 1 e Y 2 como segue Y 1 3000 1 3000 veículos Y 2 6000 06667 4000 veículos c Determine o atraso total em veículoshora em decorrência do congestionamento calculando a área do triângulo ABC entre as curvas de chegada e de saída A área deste triângulo é determinada primeiro pelo cálculo da área do AEC e depois pela subtração da área do ABD da do retânguloBDEF e da do CBF como segue 127000167 1213000 3000067 120674000 1000 veículoshora Em seguida consideramos o caso de quando a duração do incidente é reduzida para 30 minutos A Figura 910 desenvolve o gráfico cumulativo para este caso O atraso total é calculado de orma semelhante ao descrito anteriormente como segue Figura 99 Figura 99 Chegadas e saídas acumuladas de veículos V e í c u l o s a c u m u l a d o s Tempo Chegada 4200 veículosh Saída 3000 veículosh Saída 6000 veículosh 60 min X D E F B C A Y 2 4000 Y 1 3000 Transporte inteligente e tecnologia da informação Capítulo 9 Capítulo 9 529 a Encontre o tempo X necessário para a fila se dissipar 300005 6000 X 420005 X 1500 6000 X 2100 4200 X 1800 X 600 X 0333 h b Determine os veículos cumulativos deY 1 e Y 2 Y 1 3000 05 1500 veículos Y 2 6000 0333 2000 veículos c Determine o atraso total em veículoshora em decorrência do congestionamento 1235000833 12051500 1500033 120332000 250 veículoshora A implantação do sistema de gestão de incidentes reduziu o atraso de 1000 para 250 veículoshora uma redução de 75 Controle de acesso em rampas Este é a terceira unção de um FIMS que envolve a regulação da entrada de veículos em uma via expressa por meio de sinais de tráego nas rampas de entrada Os sistemas de controle de acesso em rampas têm como ob jetivo reduzir os congestionamentos recorrentes durante os períodos de pico bem como melhorar a segurança quando existem algumas deficiências geométricas Este controle não é uma estratégia nova já que data do início dos anos 1950 e 1960 Sistemas deste tipo uncionam em muitas áreas incluindo MinneapolisSt Paul em Minnesota Seattle em Washington e Austin no exas A maioria deles tem alcançado o objetivo de reduzir os atrasos e melhorar a segurança O oco desta seção é sobre os vários tipos de sistemas de controle de acesso em rampas e seus conceitos operacionais Os principais componentes e tecnologias utilizados por estes sistemas são descritos acompanhados de exemplos de projetos bemsucedidos Figura 910 Figura 910 Chegadas e saídas de veículos acumuladas V e í c u l o s a c u m u l a d o s Tempo Chegada 4200 veículosh Saída 3000 veículosh Saída 6000 veículosh 30 min X Y 2 2000 Y 1 1500 Engenharia de infraestrutura de transportes 530 Filosofia do controle de acesso em rampas Como oi abordado no Capítulo 4 à medida que o fluxo de tráego q aumenta a densidade de tráego k aumenta atingindo umko ótimo em uma capacidade máxima qmáx Em níveis de densidade maiores queko as condições do fluxo de tráego pioram e mudam de estável para instável O controle de acesso em rampas oi projetado para evitar o fluxo instável e controlar a quantidade de tráego que entra na via expressa na tentati va de manter a densidade igual ou inerior ao ideal ko e garantir que o tráego não passe para uma condição instável ou congestionada Benefícios do controle de acesso O controle de acesso em rampas oi projetado para atingir as seguintes melhorias nas operações de tráego Melhoria da operação do sistema Seu principal objetivo é reduzir o congestionamento em uma via expres sa controlando o número de veículos que entram na via É importante no entanto certificarse de que o congestionamento não seja transerido para as ruas As filas de veículos nas rampas não devem exceder os comprimentos destas Os sistemas com controle de acesso também podem minimizar a turbulência causada pelo entrelaçamento no entroncamento da rampa com as aixas de tráego da via principal reduzindo os grupos de veículos que entram de tal orma que se juntem à corrente de fluxo da via principal um ou dois veículos por vez Melhoria da segurança Muitos acidentes na via expressa ocorrem perto das rampas de acesso à medida que a intensidade das manobras de entrelaçamento aumenta e chegam grandes pelotões de veículos Ao liberar os pelotões de veículos que entrelaçam e suavizar a operação de entrelaçamento os sistemas de controle de acesso melhoraram a segurança das operações de tráego Além disso ao reduzir as condições de paraeanda melhoram a segurança das operações de tráego em uma via expressa Redução de emissões e do consumo de combustível Existe uma relação direta entre as melhorias das operações de tráego e a redução das emissões nocivas e o consumo de combustível Por consequência o acilitador de acesso pode melhorar a qualidade do ar e o consumo de energia Desenvolvimento de estratégias de gestão de demanda O controle de acesso em rampas pode ser projetado para estimular as estratégias de gestão e de redução de demanda Por exemplo podem sêlo no sentido de ornecer alta ocupação de veículos de transporte público com tratamento preerencial acrescentando uma aixa exclusiva na entrada da rampa que permite a esses veículos desviar do semáoro do controle de acesso Assim o controle de acesso pode contribuir com estratégias voltadas para a redução de veículos com um só ocupante Classificação das estratégias de controle de acesso em rampas Essas estratégias podem ser classificadas como controle restritivo e não restritivo e controle local versus global Controle restritivo e não restritivo O primeiro define a taxa de controle em um nível inerior ao volume não controlado da rampa Como resultado este controle resulta na criação de filas nas rampas e az que os mo toristas utilizem ruas alternativas O segundo define a taxa de controle como sendo igual ou até superior ao volume médio de chegada Como resultado as filas são menores e o desvio para as ruas é reduzido O con trole não restritivo é muitas vezes utilizado para fins de melhoria na segurança operacional nas imediações da rampa diluindo os pelotões de veículos ambém ajuda a retardar o aparecimento de congestionamentos suavizando o processo de entrelaçamento Transporte inteligente e tecnologia da informação Capítulo 9 Capítulo 9 531 Facilitador local versus global As taxas de controle de acesso em rampas local são determinadas com base nas condições de tráego nas imediações da rampa Este controle é utilizado quando o congestionamento do tráego pode ser reduzido pela monitoração de uma única rampa ou quando várias rampas sem controle estão próximas das com controle As taxas do controle de acesso global são implantadas em mais de uma rampa ao longo de um trecho da via expressa de orma integrada e geralmente são mais eficazes do que o controle local Estratégias para as taxas de controle de acesso O sucesso do controle de acesso em rampas depende da taxa de controle selecionada que permite que os ve ículos entrem no sistema A taxa deste controle para rampas de aixa única está entre 240 e 900 veículosh As taxas de controle de acesso podem ser préprogramadas ou definidas em unção do tráego As estratégias préprogramadas mantêm a taxa de controle de acesso constante por um determinado período de tempo in dependente dos volumes reais de tráego na via expressa As baseadas no volume de tráego variam as taxas de controle com base nos volumes reais de tráego Elas podem serlocais com base nas condições de tráego local detectadas nas imediações da rampa ou global em que várias rampas são controladas em conjunto como parte de um sistema integrado e as taxas de controle de acesso são determinadas com base em medições de tráego ao longo de um grande segmento da via expressa Os tipos de estratégias de controle de acesso em rampas são descritos a seguir Controle préprogramado As taxas de controle préprogramado são determinadas com base nas observações históricas São especificadas para dierentes períodos de tempo dentro de um dia normal A taxa de controle selecionada depende do objetivo a ser alcançado ou seja se o controle oi projetado para reduzir o congestio namento ou melhorar a segurança Se o sistema se destina a aliviar o congestionamento as taxas são determinadas para garantir que o fluxo de tráego da via principal seja menor que a capacidade Assim esta taxa será uma unção do fluxo de tráego a montante do volume da rampa e da capacidade a jusante O controle de acesso deve satisazer à Equação 93 conorme ilustrado na Figura 911 axa de controle de acesso volume a montante capacidade a jusante 93 Figura 911 Figura 911 Controle de acesso em rampas préprogramado Taxa de controle de acesso volume a montante capacidade a jusante Volume a montante Capacidade a jusante V o l u m e d o c o n t r o l e d e a c e s s o n a r a m p a Outros fatores a serem considerados na definição da taxa de controle de acesso são a disponibilidade de espaço adequado na rampa para acomodar a fila e a capacidade adequada ao longo do corredor para acomodar os veículos que podem ser desviados Se o sistema se destina a melhorar a segurança a taxa de controle de acesso é selecionada com base nas condições de escoamento no fluo de rampa Nas rampas e nos entroncamentos colisões traseiras e causadas por mudanças de faixa podem ocorrer quando os pelotões de veículos tentam se entrelaçar com o tráfego da via principal O controle de acesso com rampa pode aliviar essa situação reduzindo o número de veículos em um pelotão A taxa de controle de acesso depende da geometria da rampa e da disponibilidade de brechas aceitáveis na corrente de tráfego da via expressa Com o controle de acesso em rampa préprogramado o semáforo localizado na rampa funciona de acordo com um plano predefinido durante o período considerado A determinação dos intervalos de vermelho amarelo e verde define se a entrada for única se o controle de acesso for de um pelotão de veículos ou para dois veículos lado a lado como será abordado a seguir Entrada única É permitido entrar apenas um veículo a cada intervalo de verde O intervalo de verde o verde mais amarelo é portanto normalmente na ordem de 15 a 20 s para garantir que apenas um veículo entre por intervalo A duração do intervalo de vermelho depende da taxa de controle de acesso em vigor Exemplo 97 Projeto um sistema de controle de acesso em rampa de entrada única préprogramado Projete um sistema de controle de acesso em rampa de entrada única préprogramado em uma via expressa de quatro faixas O volume de tráfego a montante é igual a 3400 veículoshsentido e a capacidade da via expressa é de 2000 veículoshfaixa O intervalo de verde é igual a 2 s Solução A capacidade a jusante de um sentido é calculada por 22000 4000 veículosh A taxa de controle de acesso pode ser calculada com o uso da Equação 93 Taxa de controle de acesso 3400 4000 Taxa de controle de acesso 4000 3400 600 veículosh Como o intervalo de verde é de 2 s o intervalo de vermelho é duração do ciclo 20 Duração do ciclo 3600600 6 s Assim o intervalo de vermelho é de 60 20 40 sciclo e o ciclo do semáforo do controle de acesso é verde por 2 s e vermelho por 4 s CONTROLE DE ACESSO PELOTÃO DE VEÍCULOS Para taxas de controle superiores a 900 veículosh o controle de acesso para pelotão de veículos é utilizado quando dois ou mais veículos por ciclo entram na via expressa A duração mínima do intervalo de verde deve ser suficiente para permitir que o pelotão de veículos passe Projeto de um sistema com controle de acesso para pelotão de veículos préprogramado Projete um plano de sinalização para um sistema com controle de acesso em rampa com base nas seguintes informações Volume montante 4800 veículosh Número de faixassentido 3 faixas Capacidade 2000 veículoshfaixa Solução Calcule a taxa de controle de acesso com o uso da Equação 93 e considerando uma capacidade a jusante de 3 X 2000 6000 veículosh Taxa de controle de acesso 6000 4800 1200 veículosh Como a taxa de controle de acesso é superior a 900 veículosh o controle de acesso para pelotão de veículos é necessário A taxa de controle de acesso é de 120060 20 veículosmin Se dois veículos entrarem no sinal verde serão necessários 10 ciclosmin ou seja 210 20 A duração do ciclo é de 6010 6 s e o intervalo de verde é de 4 s por 2 s por veículo O intervalo de vermelho é de 6 4 2 s CONTROLE DE ACESSO DOS VEÍCULOS LADO A LADO veículos são liberados lado a lado em uma rampa de duas faixas alternativamente e o intervalo de verde é definido para permitir a liberação de um veículociclo Com o controle de acesso para dois veículos lado a lado até 1700 veículosh podem ser acomodados CONTROLE DE ACESSO ATRAVÉS DO TRÁFEGO LOCAL As taxas de controle de acesso atuado pelo tráfego não são prefixadas Em vez disso são determinadas em tempo real com base nas medições do volume de tráfego Essas taxas são selecionadas com base em medições em tempo real das condições de tráfego nas imediações da rampa Os sistemas de controle de acesso atuados pelo tráfego utilizam os modelos de fluxo de tráfego que incluem as variáveis de fluxo q velocidade u e densidade k Veja a Figura 42 do Capítulo 4 A estratégia básica deste controle é Outras medições em tempo real dos parâmetros atuais do fluxo de tráfego Determinar o estado atual do fluxo de tráfego com base em modelos de fluxo de tráfego Determinar a taxa máxima de controle de acesso que garantiria que o fluxo fosse mantido dentro da parte não congestionada do diagrama fundamental do fluxo de tráfego veja a Figura 912 CONTROLE DE DEMANDACAPACIDADE As taxas de controle de acesso são obtidas com base em comparaçães em tempo real dos volumes de tráfego a montante em relação à capacidade a jusante O volume a montante é medido em tempo real a capacidade a jusante em dados históricos ou calculada em tempo real com base nas medições de volume a jusante A taxa de controle de acesso para o próximo período de controle normalmente 1 min é calculada como sendo a diferença entre a capacidade a jusante e o volume a montante para garantir que a prioridade não seja ultrapassada Por exemplo se em um determinado intervalo de controle o volume a montante for igual a 3000 veículosh ou seja 50 veículosmin e a capacidade a jusante for igual a 3600 veículosh ou seja 60 veículosmin uma taxa de controle de acesso de 60 50 10 veículosmin poderá ser utilizada Um problema com o uso apenas do volume como sendo a medida de desempenho do fluxo de tráfego é que os valores debaixo do volume podem estar associados a condições de fluxo livre bem como às de congestionamento dependendo se a densidade de tráfego é menor ou maior que a densidade na capacidade Como pode ser visto na Figura 912 correspondendo a um valor de volume V1 existem dois valores de densidade possíveis um que corresponde às condições não congestionadas e o outro às congestionadas Para superar este problema é gerar o diagrama entre as condições congestionadas e não congestionadas medições de ocupação densidade são obrigatórias CONTROLE DE OCUPAÇÃO taxas de controle de acesso selecionadas com base em medições de ocupação densidade a montante Existem dois tipos deste controle de ocupação em laço aberto e em laço fechado O controle de ocupação em laço aberto requer um cronograma de taxas de controle de acesso Com base em medições de ocupação a montante da rampa com controle de acesso uma das várias taxas de controle de acesso predefinida é selecionada para o próximo período de controle As taxas predefinidas de controle de acesso são determinadas com base no estudo de gráfico da relação entre os volumes e a ocupação das vias de interesse Utilizando o gráfico para cada nível de ocupação pode ser estabelecida uma taxa de controle de acesso que corresponda a diferença entre a estimativa predefinida de capacidade e a estimativa em tempo real do volume que corresponde a ocupação medida O volume pode ser estimado utilizando um gráfico de volumedensidade conforme mostrado na Figura 913 que determina uma relação aproximada entre a ocupação densidade e o volume Transporte inteligente e tecnologia da informação Capítulo 9 Capítulo 9 535 Tabela 99 Tabela 99 Taxas de controle de acesso como função de ocupação a montante Ocu Ocupaç pação ão TTaxa d axa de con e contro trole de a le de aces cesso V so Veíc eículo ulosm smin in 10 12 1116 10 1722 8 2328 6 2934 4 34 3 A abela 99 pode ser utilizada para determinar as taxas locais apropriadas de controle de acesso atuado pelo tráego como unção da capacidade a montante da via principal medida Como pode ser visto na abela 99 se a ocupação medida ultrapassar a capacidade preestabelecida ou seja 34 neste caso uma taxa mínima de controle de acesso será selecionada com valor igual a 3 veículosmin O tipo de controle descrito é chamadolaço aberto pois controla o fluxo com base em valores predefinidos e não verifica o impacto da ação de controle sobre o ambiente controlado Ele não controla o fluxo para atingir explicitamente um parâmetro percebido por detectores tais como a ocupação a jusante como az o controle em laço echado Exemplo 99 Exemplo 99 Determinação das taxas de acesso para um controle de acesso de laço aberto Com base nas medições de ocupação em um lugar com controle de acesso atuado pelo tráego local apresenta das na abela 910 determine as taxas de acesso para os dierentes períodos de controle Tabela 910 Tabela 910 Dados do Exemplo 99 PPeerrííooddo o dde e ccoonnttrroollee OOccuuppaaççãão o mmeeddiidda a 1 23 2 25 3 29 4 21 5 18 Figura 913 Figura 913 Cálculo das taxas de controle de acesso com base nos gráficos de volume e ocupação densidade V o l u m e Ocupação da faixa Fluxo livre Z o n a d e o p e r a ç ã o d e s e j a d a Congestionamento Taxa do controle de Engenharia de infraestrutura de transportes 536 Solução Este problema pode ser resolvido utilizando a abela 99 para determinar as taxas adequadas de controle de acesso para cada nível de ocupação A solução é dada na abela 911 Tabela 911 Tabela 911 Taxas de controle de acesso do Exemplo 99 PPeerrííooddo o dde e ccoonnttrroollee OOccuuppaaççãão o mmeeddiidda a TTaaxxa a dde e ccoonnttrroolle e dde e aacceesssso o vveeííccuulloommiinn 1 23 6 2 25 6 3 29 4 4 21 8 5 18 8 O controle de ocupação em laço fechado monitora a ocupação a jusante para se adaptar ao valor de ocupação desejado Os valores de ocupação medidos a jusante da rampa são repassados para o controlador a fim de deter minar a taxa de controle de acesso que elevaria a capacidade a montante ao valor desejado Um dos algoritmos deste controle mais bem conhecidos é chamado ALINEA projetado para operar com uma estação de detector de via principal que mede os valores de ocupação a jusante da rampa A taxa do controle de acesso para um determinado período i é então calculada por meio da seguinte equação ri ri 1 K Ros oorai 94 em que ri taxa de controle de acesso para o intervalo i ri 1 taxa de controle de acesso durante o intervalo anterior i 1 o s valor predefinido ou desejado para a ocupação a montante oorai ocupação a jusante medida para o intervalo de controlei K R é um coeficiente normalmente denominado como de ganho Seu valor aeta a sensibilidade do controla dor e a rapidez com que reage às mudanças nos seus dados de entrada Quanto maior o valor deK R mais rápido o controlador reage às mudanças Ao mesmo tempo no entanto altos valores deK R tendem a tornar o controle mais oscilatório e sensível a erros na ocupação medida Para detectores de laço indutivo o ponto definido de ocupação os é normalmente estabelecido de orma a garantir que o nível de serviço NS na via expressa não fique abaixo de um determinado NS por exemplo NS D ou E O cálculo continua em princípio procurando o valor de densidade mais alto para o NS especificado com base nas curvas ou tabelas do Highway Capacity Manual HCM Com isto determinado a Equação 91 que relaciona os valores de densidade e de ocupação pode ser utilizada para calcular o ponto de ocupação cor respondente O exemplo a seguir ilustra o procedimento Exemplo 910 Exemplo 910 Determinação do ponto de ocupação para um controle de acesso atuado pelo tráfego Um controle de acesso com controle de ocupação em laço echado unciona medindo a ocupação a jusante por meio de um detector de laço indutivo e em seguida determinando a taxa de controle de acesso com o algoritmo ALINEA É desejável estabelecer o ponto definido de ocupação para este algoritmo a fim de que o NS na via expressa seja NS E Determine esse ponto de ajuste considerando as seguintes inormações Transporte inteligente e tecnologia da informação Capítulo 9 Capítulo 9 537 Comprimento médio de automóveis de passageiro 54 m Comprimento médio de veículos comerciais 81 m Porcentagem de veículos comerciais na corrente de tráego 4 Comprimento eetivo do detector 24 m Nível de densidade superior correspondente ao NS E 28 automóveis de passageiroskmaixa Solução Calcule o comprimento médio do veículo com 4 de veículos comerciais ou seja 96 de automóveis de pas sageiros O comprimento médio dos veículosLv é L v 54 1 004 81 004 551 m O ponto de ajuste de indicação de presença é calculado usando a Equação 91 D 10 Occ Lv Leff 28 10 Occ 551 24 Ocupação 10 791 2215 10 Controle de acesso atuado pelo tráfego de todo o sistema Esta é a aplicação de estratégias de controle de acesso para uma série de rampas Para cada intervalo de controle medições em tempo real dos parâmetros de tráe go são eitas como volume eou ocupação que definem as condições de capacidade em cada rampa As taxas de controle de acesso da rampa são determinadas para todo o sistema bem como para os controles de acesso individuais Algoritmos apropriados incluirão as taxas de controle de acesso préprogramadas O sistema nor malmente utilizará as taxas mais restritivas dentre as préprogramadas e as atuadas pelo tráego A maioria dos algoritmos de controle de acesso atuados pelo tráego para todo o sistema começa dividindo a via expressa em uma série de zonas Para cada zona o algoritmo calcula o número de veículos excedente com base em medições diretas na via principal As taxas de controle de acesso das rampas dentro da zona são então estabelecidas com base no número de veículos excedente O algoritmo Minnesota serve para ilustrar o processo Ele regula o tráego dentro das zonas da via expressa garantindo que o número total de veículos que saem de cada uma seja maior do que o número dos que entram Figura 914 Figura 914 Volumes que entram e saem de uma zona da via expressa Reserva de capacidade Q A Q B X 1 M 1 X 2 M 2 Engenharia de infraestrutura de transportes 538 Conorme mostrado na Figura 914 cada zona da via expressa possui três variáveis de entrada representando os veículos que entram na zona e três variáveis de saída representando os veículos que saem da zona As variáveis de entrada são Q A volume a montante da via principal que entra na zona determinado por uma estação de detecção a montante M volume total da rampa de acesso que entra na zona por meio das rampas de entrada com controle de acesso Na Figura 914 M M 1 M 2 U volume total da rampa sem controle de acesso que entra na zona As variáveis de saída são QB volume a jusante da via principal que sai da zona X volume total que sai por meio das rampas de saída da zona Na Figura 914 X X 1 X 2 S capacidade de reserva ou o volume adicional que pode entrar na zona sem causar congestionamento Calculado com base nos dados medidos de velocidade e volume da via principal O algoritmo Minnesota pode ser expresso conorme apresentado a seguir QB X S Q A M U 95 Portanto M QB X S Q A U 96 A Equação 96 é o número máximo de veículos que pode passar por todos os controles de acesso em uma determinada zona da via expressa O volume M é então disperso por toda a zona de orma proporcional à de manda D nas rampas de entrada com controles de acesso utilizando a Equação 97 Rn M DnD 97 em que Rn taxa de controle de acesso da rampa de entradan Dn demanda na rampa n D demanda total em todas as rampas com controle de acesso dentro da zona Exemplo 911 Exemplo 911 Determinação das taxas de controle de acesso para um sistema totalmente controlado Determine as taxas adequadas de controle de acesso para as rampas de entrada A e B da zona da via ex pressa mostrada na Figura 915 Os volumes da demanda projetada para as rampas A e B sãoD A 550 e Transporte inteligente e tecnologia da informação Capítulo 9 Capítulo 9 539 DB 700 veículosh O tráego está fluindo normalmente dentro da zona e a capacidade de reserva é de 1000 veículosh Figura 915 Figura 915 Volumes de tráfego do Exemplo 911 Solução Calcule o número total de veículos que pode passar pelas rampas A e B com controladores de acesso Utilize a Equação 96 M QB X S Q A U 6200 700 900 1000 7600 0 1200 veículosh Observe que U é igual a 0 uma vez que todas as rampas de entrada dentro da zona possuem controladores de acesso As taxas de controle de acesso das rampas A e B podem ser determinadas utilizando a Equação 97 como segue R1 1200 550 528 veículosh resposta 550 700 R2 1200 700 672 veículosh resposta 550 700 Esquema de um sistema de controle de acesso em rampas Os componentes típicos deste sistema estão apresentados na Figura 916 Ele consiste nos seguintes elementos Semáforo de controle de acesso que pode ser tradicional de três cores vermelho amarelo e verde ou apenas vermelhoverde Controlador local semelhante ao utilizado em cruzamentos semaforizados Placa indicativa de controle de acesso à frente para informar aos motoristas que a rampa está sendo con trolada Detectores de veículos dispositivos que estabelecem as condições dentro da área da rampa Existem cinco tipos de detectores nos sistemas de controle de acesso em rampas conorme descritos a seguir Detectores de chegada o semáoro da rampa permanece vermelho até que um veículo seja detectado Uma taxa mínima de controle no entanto é utilizada para evitar problemas causados por possível alha do detector ou um veículo que não pare perto o suficiente da retenção para acionálo 7600 veículosh 6200 veículosh Capacidade de reserva 1000 veículosh 700 veículosh Rampa A 900 veículosh Rampa B Engenharia de infraestrutura de transportes 540 Detectores de saída asseguram a entrada de um único veículo Quando um veículo or autorizado a passar pela rampa ele é percebido pelo detector de saída e a ase verde é encerrada Isso garante que o intervalo de verde seja suficiente para a passagem de um único veículo Detectores de fila estes detectam se a fila ormada pelo tráego da rampa entra na via marginal à via ex pressa Quando uma fila é detectada a taxa de controle de acesso pode ser aumentada para azer com que a fila se reduza Detectores de entrelaçamento podem ser utilizados para detectar a presença de veículos na área de entrela çamento Quando um veículo está bloqueando a área de entrelaçamento o semáoro da rampa permanece vermelho até o veículo detectado imergir no tráego da via expressa Detectores da via principal detectam os volumes de tráego a montante da área de entrelaçamento e podem ser de uma única aixa ou multiaixas Eles ornecem os dados de entrada para o algoritmo de controle de acesso Requisitos de retenção da rampa É necessário um espaço de retenção adequado nas rampas a fim de evitar que as filas cheguem às vias margi nais Os requisitos de retenção para as rampas podem ser calculados utilizando os princípios da teoria das filas conorme descrito no Capítulo 2 Conorme discutido os sistemas de filas são classificados com base na orma em que os clientes chegam e partem Para os controles de acesso em rampas tanto o tempo entre chegadas como o de atendimento são mais bem descritos pela distribuição exponencial negativa Assim o modelo de fila MM 1 abordado no Capítulo 2 pode ser utilizado para resolver problemas de filas ormadas pelo controle de acesso O exemplo a seguir ilustra o procedimento Exemplo 912 Exemplo 912 Análise de fila dos controladores de acesso em rampas O tráego deve ser regulado em uma rampa de entrada que leva a uma via expressa com um controle de acesso atuado pelo tráego A rampa tem espaço de retenção adequado para oito veículos Durante o horário de pico estimase que a taxa de controle de acesso não ultrapassará 600 veículosh O volume médio na rampa durante uma hora de pico normal é de 480 veículosh Utilizando a teoria das filas determine 1 o comprimento médio da fila na rampa 2 o atraso médio dos veículos no controle de acesso e 3 a probabilidade de que a rampa fique lotada Figura 916 Figura 916 Esquema do sistema de controle de acesso em rampas Detectores da via principal Detectores opcionais de entrelaçamento Detector de saída Detector de entrada Detector de fila Via marginal Placa indicativa de controle de acesso à frente Transporte inteligente e tecnologia da informação Capítulo 9 Capítulo 9 541 Solução 1 Primeiro calculamos a relação entre as taxas de chegada e de atendimento ρ para o controle de acesso des crito no problema como segue ρ λµ 480600 080 Conorme discutido no Capítulo 2 o comprimento médio da filaQ para uma fila de M M 1 é dado pela Equação 228 Q ρ2 1 ρ Portanto Q 0802 32 veículos 1 080 2 ambém do Capítulo 2 o atraso médioW para uma fila M M 1 é dada pela Equação 229 como segue W λ μμ λ em que λ taxa de chegadas clientestempo µ taxa de atendimento clientestempo Neste exemplo λ 480 veículosh 48060 8 veículosmin µ 600 veículosh 60060 10 veículosmin Portanto W λ 8 040 minveículo ou 24 sveículo μμ λ 1010 8 3 A rampa ficará lotada quando tivermos mais de oito veículos na fila Para as filas M M 1 a probabilidade de termos exatamenten clientes pn na fila é dada pela Equação 231 como segue P n 1 ρ ρn A probabilidade den 8 pode ser expresso como segue pn 8 10 pn 8 Ou seja pn 8 1 p0 p1 p2 p3 p4 p5 p6 p7 p8 Engenharia de infraestrutura de transportes 542 Os cálculos podem ser acilmente realizados com o Excel conorme mostrado na Figura 917 A probabili dade de que a rampa fique lotada é igual a 01342 Figura 917 Figura 917 Cálculos de probabilidade do Exemplo 912 Disseminação da informação Ela é outra unção para a qual os FIMS são projetados a disponibilizar A comunicação eficaz com os motoristas é um componente essencial do processo de gerenciamento da via expressa São utilizados vários dispositivos para mantêlos inormados sobre as condições atuais e esperadas na via expressa A disseminação das inorma ções de viagem ocorre antes e durante a viagem As que são dadas antes permitem que os viajantes obtenham conhecimentos prévios a respeito da viagem antes de iniciála como as condições de tráego e meteorológicas atuais e esperadas e horários e tarias de ônibus São ornecidas normalmente por meio de dispositivos como V a cabo e internet e permitem que os viajantes escolham o horário de saída a rota e o modo de transporte Essas decisões com base nas inormações recebidas provavelmente devem melhorar o nível geral dos serviços da rede de transporte Durante a viagem os viajantes obtêm inormações por meio de dispositivos comos painéis de mensagem variável PMV Figura 918 rádio HAR Highway Advisory Radio rádio FM de baixa potência teleones ce lulares e dispositivos de exibição nos veículos São disponibilizadas inormações sobre as condições de tráego e meteorológicas atuais e esperadas incidentes e rotas alternativas A Orientação Dinâmica de Rota DRG dynamic route guidance utiliza inormações em tempo real sobre as condições de fluxo de tráego para redire cionar os motoristas em torno das áreas congestionadas ou dos locais de incidente Orientação dinâmica de rota O conceito de DRG está intimamente associado à unção de disseminação de inormações de um FIMS Os via jantes geralmente escolhem a rota mais curta para seu destino considerando o congestionamento se possível Para eles é diícil saber antecipadamente o nível de congestionamento na rota que pretendem utilizar Isto é es pecialmente verdadeiro nos casos em que incidentes e acidentes imprevistos ocorrem na rede de transporte A ideia por trás do DRG é tirar proveito das inormações ornecidas pelos equipamentos avançados de vigilância e fiscalização de uma inraestrutura de transporte inteligente e utilizálas para desenvolver uma orma ideal de atribuir ou distribuir o tráego na rede em tempo real As recomendações de rotas são então comunicadas aos motoristas por meio dos PMV Figura 918 ou por dispositivos no veículo Ao desenvolver rotas ideais os algoritmos de DRG consideram os níveis de tráego e de congestionamento em tempo real são portanto chamados de algoritmos de alocação dinâmica do tráego AD em oposição às Transporte inteligente e tecnologia da informação Capítulo 9 Capítulo 9 543 técnicas de alocação estática discutidas anteriormente em relação ao planejamento de transportes que se con centra em condições médias em regime estacionário A próxima seção descreve a dierença entre os problemas de alocação dinâmica e estática em mais detalhes Alocação dinâmica de tráfego versus versus alocação estática O problema da alocação geral de tráego inclui uma rede e um conjunto de pares ordenados de pontos em que as viagens iniciam e terminam Para cada par de srcemdestino é dada a unçãoRt 0 t em que é o horizonte de planejamento que define a taxa na qual os veículos deixam a srcem no tempot para um deter minado destino Esta unção resulta no que chamamos de matriz srcemdestino OD conorme mostrado na Figura 919 Além disso é ornecida a capacidade de cada link segmento rodoviário Capt na rede O problema de alocação é definir o padrão ou os fluxos de tráego noslinks da rede que satisaçam determinadas condições de otimização ou de equilíbrio Figura 918 Figura 918 Painéis de mensagem variável PMV Fonte Delfim MartinsPulsar Imagens Figura 919 Figura 919 O problema de alocação de tráfego Matriz srcemdestino Matriz srcemdestino ZZoonnaa 11 22 33 44 55 11 0 1000 2000 900 0 22 500 0 1200 1700 700 33 1200 900 0 1100 1500 44 800 700 1500 0 2000 55 1100 750 1150 1500 0 Zonas 8 min 2 min 10 min 5 min 7 m i n 6 m i n 5 m i n 2 m i n Engenharia de infraestrutura de transportes 544 Quando Rt e Capt são constantes ao longo do tempo o problema reduzse à alocação estática de tráego Embora esta suposição possa ser razoável para as aplicações de planejamento de transporte não é muito rea lista para a modelagem e o controle das redes de transporte em tempo real A suposição de demanda e oerta constante não é válida para muitas situações realistas de tráego As condições de hora de pico por exemplo são normalmente caracterizadas por variações na demanda de tráego A ocorrência de incidentes aeta a capaci dade ou seja o lado da oerta da rede Para tais condições de demanda eou oerta variável é necessária uma ormulação do problema na orma de alocação dinâmica de tráego AD exigida para roteirizar de orma ótima os motoristas em tempo real no problema de DRG Formulação matemática da orientação dinâmica de rota ou problema de alocação de tráfego Os problemas DRG ou AD podem ser ormulados como um programa matemático Para tanto as variáveis de decisão são as composições de tráego variáveis no tempo em cada ponto de derivação que otimiza o desempe nho da rede por exemplo minimizar o tempo total de viagem Isto define como o tráego deve ser distribuído pela rede A unção objetivo expressa a medida de desempenho da rede rodoviária a ser otimizada como o tempo total de viagem para todos os veículos e o conjunto de tentativas de restrições para modelar o fluxo de tráego na região e assegurar a conservação do fluxo nos nós e ao longo doslinks da rede O modelo ormulado é resolvido para determinar a estratégia de roteirização que otimizará a unção objetivo Desafios da DRG O problema da DRG é desafiador Para redes de transporte realistas com centenas e até mi lhares de nós links e rotas alternativas o esorço computacional necessário para resolvêlo é intenso Isto é especialmente verdadeiro considerandose o ato de que as estratégias recomendadas de roteirização precisam ser desenvolvidas em tempo real Assim que as condições de tráego mudam como na ocorrência de um inci dente as estratégias de roteirização devem ser revisadas para tratar da nova situação Em seguida a ormulação do problema discutida anteriormente pressupõe que a demanda por viagens e as srcens e os destinos dos viajantes sejam conhecidos Na prática a previsão das srcens e dos destinos dos viajantes está longe de ser um problema simples É preciso também ser capaz de prever como os motoristas responderão às recomendações de roteiro geradas Finalmente há o problema da alta de inormações ou sua incompletude uma vez que o siste ma de vigilância cobrirá apenas um subconjunto da rede Além disso deeitos de uncionamento dos sensores é uma ocorrência comum no ambiente adverso da via expressa Figura 920 Figura 920 Diagrama da fila do incidente N ú m e r o a c u m u l a d o d e v e í c u l o s Tempo para implantar a estratégia de roteamento δ Duração do incidente D Tempo q q 1 q 1 c c Transporte inteligente e tecnologia da informação Capítulo 9 Capítulo 9 545 Requisito de execução em tempo real do problema DRG A execução em tempo real no contexto do gerenciamento de incidentes do fluxo de tráego reerese à resposta imediataonline de um incidente por meio da implantação de uma estratégia de roteirização de modo que se mi nimize os atrasos resultantes O atraso na implantação da estratégia de roteirização resulta em atrasos adicionais Para ilustrar isto examinaremos o próximo exemplo que utiliza gráficos cumulativos Considere a Figura 920 que mostra um diagrama de filas para as chegadas e partidas acumuladas de veículos durante um cenário específico de incidente de duraçãoD em minutos semelhante ao do gráfico cumulativo que desenvolvemos no Capítulo 2 A taxa de chegada do tráego antes de uma estratégia de roteirização ser implantada é indicada porq veículoh e representada pela inclinação da unção de chegadas acumuladas Da mesma orma q1 veículoh indica a taxa de chegada reduzida de tráego após uma estratégia de roteirização ser implantada A capacidade reduzida do segmento causada pela ocorrência do incidente é indicada porc veículoh enquanto a capaci dade normal na ausência de incidentes porc veículoh As capacidades c e c são representadas pela inclina ção das curvas de partidas acumuladas Como a Figura 920 mostra a espera por um período digamos δ minutos para implantação da estratégia de roteamento incorre em custos de atraso adicionais conorme indicado pela região sombreada da Figura 920 Geometricamente a área da região sombreada pode ser mostrada como sendo igual a q q1 δ δq c 2Dc c veículomin 98 120c q1 onde q taxa de chegada do tráego antes da roteirização veículosh q1 taxa de chegada reduzida do tráego após a roteirização veículosh δ tempo de espera antes da implantação de uma estratégia de roteirização em minutos c capacidade normal do segmento sem nenhum incidente veículosh c capacidade reduzida do segmento como resultado de um incidente veículosh D duração do incidente em minutos As unidades para o atraso resultante incorrido serão em veículosmin Exemplo 913 Exemplo 913 Atraso extra resultante da espera para implantação das estratégias de roteirização Um trecho da via expressa de seis aixas cuja capacidade sem restrições é de 2200 veículoshaixa comporta um volume médio de 6000 veículosh Um incidente ocorre e resulta em uma redução de 60 da capacidade do trecho O incidente tem duração de 45 min Para aliviar o congestionamento durante o incidente a roteiri zação de tráego é implantada o que reduz o volume no trecho para 3600 veículosh Qual seria o atraso extra decorrido se se levasse cinco minutos para a implantação da estratégia de roteamento contra apenas 30 s Solução Para calcular o atraso extra decorrente da espera por um período de δ minutos para implantação das estraté gias de roteirização utilizamos a Equação 98 Para o caso de 30 s q 6000 veículosh Engenharia de infraestrutura de transportes 546 q1 3600 veículosh δ 05 min c 6600 veículosh c 04 x 6600 2640 veículosh D 45 min Substituindo na Equação 98 temos Atraso extra q q1 δ δq c 2Dc c 120c q 1 6000 3600 05 056000 6600 2 45 6600 2640 1206600 3600 1187 veículosmin Para o caso de 5 minutos substituindo na Equação 98 temos Atraso extra q q1 δ δq c 2Dc c 120c q1 6000 3600 5 56000 6600 2 45 6600 2640 1206600 3600 11780 veículosmin Portanto o atraso extra decorrente da demora de cinco minutos para implantação da estratégia de roteiri zação em vez apenas 30 s é igual a 11780 1187 10593 veículomin Gerenciamento de faixa de tráfego A unção de gerenciamento da aixa de um FIMS tenta maximizar a utilização da capacidade disponível da aixa da via expressa Uma aplicação importante envolve o uso de fluxos de aixa reversível que alteram a ca pacidade direcional de uma via expressa para acomodar as demandas de pico de tráego direcional Este uso justificase quando o fluxo de tráego apresenta desequilíbrio direcional significativo por exemplo quando há mais de 70 do volume do tráego bidirecional na direção de pico Em tais casos o uso de aixas rever síveis permite utilizar a capacidade existente de uma orma mais eficiente As aixas reversíveis ou aixas de contrafluxo também são muito úteis durante alguns cenários de gerenciamento de incidentes e para evacu ação de emergência O uso de pistas reversíveis no entanto levanta algumas preocupações em relação à segurança e às medidas adequadas que devem ser implantadas para garantir as operações Isso inclui o uso de cancelas para evitar que os veículos entrem na direção errada cones câmeras de vídeo para detecção de veículos e PMVs para inormar os motoristas sobre a direção operacional em uso Exemplos reais de sistemas de gerenciamento de via expressa e de incidentes e Exemplos reais de sistemas de gerenciamento de via expressa e de incidentes e seus benefícios seus benefícios Os sistemas de gerenciamento de via expressa e de incidentes do mundo real podem ser encontrados em todo os Estados Unidos e no mundo todo Nos Estados Unidos por exemplo há os de Atlanta Houston Seattle Transporte inteligente e tecnologia da informação Capítulo 9 Capítulo 9 547 MinneapolisSt Paul Nova York Chicago Milwaukee Los Angeles San Diego e o do norte da Virgínia entre outros O gerenciamento de via expressa e de incidentes oi provado como sendo muito eficaz no alívio de con gestionamentos recorrentes e não recorrentes O sistemaransGuide de San Antonio no exas por exemplo ajudou a reduzir os acidentes em 15 e o tempo de resposta às emergências em 20 O controle de acesso em rampas provou que pode ajudar a aumentar o rendimento em 30 na região metropolitana de Minneapolis St Paul e em 60 nas velocidades de hora de pico Os controles de acesso em rampa em Seattle no Estado de Washington são responsáveis pela diminuição de 52 do tempo de viagem e redução de 39 nos acidentes A avaliação da operação inicial do programa CHAR de Maryland apresentou uma relação custobeneício igual a 561 com a maioria dos beneícios resultante de uma diminuição de 5 que totalizou cerca de 2 milhões de veículoshano em atrasos de congestionamentos não recorrentes Sistemas de controle avançado de tráfego ATC Sistemas de controle avançado de tráfego ATC Os cruzamentos semaorizados desempenham um papel importante na determinação do desempenho geral das redes arteriais e de muitos outros tipos de inraestruturas de transporte São os pontos em que as cor rentes de tráego conflitantes se encontram e competem pelo mesmo espaço ísico criando muitos conflitos potenciais Durante muito tempo os profissionais de transporte pensaram em maneiras de tornar os cruza mentos semaorizados mais eficientes e uma erramentachave que têm tentado aproveitar é a I Em grande parte a melhoria do desempenho dos cruzamentos semaorizados por meio do uso de I está centrada em duas ideias simples A primeira tenta tornar o semáoro mais inteligente e sensível às demandas do tráego real O conceito é a utilização de sensores de tráego ou detectores de laço semelhantes aos descritos em relação ao FIMS na apro ximação do cruzamento Esses sensores detectariam a presença ou passagem de veículos e comunicariam essas inormações ao controlador do semáoro Com base nessas inormações o controlador tentaria otimizar o pla no de semaorização de modo a minimizar o atraso do veículo na interseção Esses semáoros são geralmente denominados atuados pelo tráego A segunda ideia envolve o controle de um grupo de semáoros existente ao longo de um importante corre dor de orma integrada ou para usar a terminologia de controle semaórico de orma coordenada Isto significa que os planos semaóricos dos cruzamentos individuais seriam coordenados de tal orma que um pelotão de veículos liberado de um cruzamento não será parado imediatamente no cruzamento a seguir mas continuaria por uma sequência de cruzamentos coordenados sem parar Além dos semáoros atuados e coordenados as aplicações de AC incluem o controle de tráego adaptativo e a antecipação da ase verde para permitir que veículos de emergência cheguem aos seus destinos de orma segura o mais rápido possível As seções a seguir descrevem essas aplicações com mais detalhes Semáforos atuados pelo tráfego Semáforos atuados pelo tráfego O controle semaórico atuado pode ser considerado uma das primeiras aplicações de I nos problemas de transporte que antecede o termoSI por vários anos Ao contrário dos semáoros préprogramados os atua dos têm a capacidade de rever sua programação com base nas demandas reais de tráego obtidas por meio dos detectores de tráego A ideia por trás do uso dos controladores atuados é ter um tipo adaptativo de controle que seja sensível às condições de tráego em constante mudança Para controladores préprogramados o plano de semaorização implantado é apenas ideal para os volumes assumidos no desenvolvimento do planooffline Esses volumes podem ser muito dierentes dos reais especialmente se os planos de semaorização não orem atualizados regularmente o que é requentemente o caso Os controladores atuados são capazes de otimizar a alocação do tempo com base nos volumes de tráego reais Engenharia de infraestrutura de transportes 548 Para entender o conceito básico das operações dos controladores atuados primeiro precisamos definir os três parâmetros a seguir Verde mínimo A cada ase do semáoro de um controlador atuado é atribuído um tempo de verde mínimo Este tempo é geralmente adotado como igual ao que leva uma fila de veículos potencialmente retida entre a aixa de retenção e o local do detector de aproximação para entrar no cruzamento Intervalo de tempo de passagem É o tempo que leva um veículo para percorrer do local do detector até a aixa de retenção O tempo de passagem também define o intervalo máximo que é o período máximo permitido entre as chegadas dos veículos no detector para a aproximação manter o verde Se um período de tempo igual ao intervalo de tempo de passagem decorrer sem atuações dos veículos no detector o verde para esta aproximação é encerrado e outra com veículos em espera fica verde Neste caso dizse que a ase que terminou oi desativada temporariamente empo de verde máximo Além de atribuir um verde mínimo a cada ase um valor máximo também é atri buído Se a demanda por uma aproximação or suficiente para manter o verde até esse limite ou seja os veículos continuam a chegar antes de o intervalo máximo expirar a ase é encerrada após o tempo máximo de verde ser ultrapassado Neste caso dizse que a ase que terminou oi maximizada A Figura 921 mostra o conceito operacional de um controlador atuado Quando uma determinada ase se torna ativa o verde mínimo é exibido primeiro Depois é prorrogado pelo tempo de passagem dos veículos Dependendo das atuações dos veículos o mínimo de verde é estendido pelo intervalo de tempo de passagem para cada atuação de veículo Se uma atuação subsequente ocorrer dentro de um intervalo de tempo de passa gem outro deste intervalo é adicionado medido do momento da nova atuação e não do final do intervalo Finalmente o verde é encerrado de acordo com um dos dois mecanismos um tempo de passagem decorre sem atuação de veículo a ase desativa temporariamente ou o tempo máximo de verde para aquela ase é ultrapas sado a ase é maximizada Os leitores interessados em aprender os detalhes do projeto de controlador semaórico atuado devem procu rar as reerências adequadas de engenharia de tráego e rodoviária incluindoraffic and Highway Engineering de Garber e Hoel Coordenação semafórica Coordenação semafórica Quando vários semáoros estão localizados próximos uns dos outros ao longo de um corredor principal uma ideia simples para melhorar a eficiência do sistema de transporte é coordenar o início do verde para esses semáoros Ao ajustar com cuidado a dierença de tempo entre o início do verde nos cruzamentos sucessivos esta dierença é normalmente denominada deasagem do semáoro como será explicado mais adiante pode ser possível criar uma onda verde ao longo do corredor que permitiria que os motoristas passassem por esses semáoros sem ter de parar em cada um e em todos os cruzamentos Um requisito undamental para a coordenação de semáoros é que os semáoros sucessivos estejam perto o sufi ciente uns dos outros permitindo assim que os veículos cheguem aos cruzamentos em orma de pelotões ou seja um grupo de veículos espaçados próximos uns dos outros Os cruzamentos muito distantes uns dos outros não são boas alternativas para a coordenação pois os veículos após percorrerem longas distâncias entre os cruzamentos tendem a se dispersar e a estrutura de grupo da corrente de tráego é destruída Nestes casos os cruzamentos podem ser considerados como se ossem isolados e os padrões de chegada de veículos neles tendem a se tornar aleatórios Para permitir a coordenação todos os semáoros ao longo de um sistema coordenado devem ter a mes ma duração de ciclo em alguns casos no entanto um cruzamento com volumes excepcionalmente elevados Transporte inteligente e tecnologia da informação Capítulo 9 Capítulo 9 549 pode ter o dobro da duração do ciclo Uma duração de ciclo comum é necessária para que o início do verde ocorra ao mesmo tempo em relação aos cruzamentos nas proximidades Embora ela tenha de ser a mesma a duração do verde nos dierentes cruzamentos pode variar Dada a exigência de duração do ciclo a maioria dos semáoros dos sistemas coordenados é configurada para operar de orma préprogramada ambém é possível coordenar semáoros atuados mas eles devem ter uma duração de ciclo comum Os controladores atuados coordenados são portanto requentemente do tipo semiatuado que permitem variar o verde dado para as ruas laterais de um ciclo para o outro Para a coordenação semaórica os controladores individuais precisam ser interconectados para atingir a sincronização necessária Normalmente em um sistema coordenado um controlador mestre enviaria pulsos de coordenação a todos os outros dentro do sistema coordenado estes são geralmente denominados controlado res locais A comunicação direta poderia ser estabelecida por meio de cabos com fio rígido linhas teleônicas cabo coaxial cabo de fibra óptica ou comunicações via rádio Além disso a comunicação indireta poderia ser estabelecida usando coordenadores com base no tempo Diagrama espaçotempo e coordenação semafórica Uma erramenta poderosa que historicamente tem sido utilizada para projetar sistemas de coordenação sema órica é o diagrama espaçotempo apresentado no Capítulo 2 Atualmente o uso do diagrama espaçotempo em projeto de planos de coordenação semaórica tem sido amplamente substituído por programas de simu lação de tráego mais poderosos e algoritmos de otimização No entanto o diagrama é ainda muito útil para ilustrar conceitos atores e desafios da coordenação semaórica A Figura 922 mostra um diagrama espaçotempo típico para um problema de coordenação semaórica À esquerda do eixo y do diagrama que representa a distância desenhamos em escala um plano do corredor ou da rua ao longo doa qual os semáoros devem ser coordenados Em seguida ocamos em um determinado sentido norte neste exemplo e na localização de cada cruzamento e ao longo do eixox desenhamos uma re Figura 921 Figura 921 Conceito de operação de controle atuado Máximo Mínimo Atuação do veículo em uma fase de conflito Atuação do veículo na fase ativa Intervalo de tempo de passagem Parte não utilizada do tempo de passagem Engenharia de infraestrutura de transportes 550 presentação esquemática das sequências de ase para o sentido escolhido naquele cruzamento específico Para tornar as coisas mais simples traçamos normalmente apenas a duração do verde eetivo ou seja verde ama relo como uma linha vazada e o vermelho eetivo como uma linha cheia Ao representar o plano semaórico para cada cruzamento é importante registrar corretamente o início do verde para cada semáoro As trajetórias dos veículos poderiam então ser desenhadas e suas interações com o plano semaórico estudadas Como pode ser observado na Figura 922 o primeiro semáoro fica verde no tempo 1 seguido pelo segun do no tempo 2 e o terceiro no tempo 3 A dierença entre o tempo quando um semáoro a montante fica verde e um a jusante também é denominado deasagem do semáoro Em geral a deasagem é definida como 2 1 ou 3 2 e portanto normalmente é um número positivo entre 0 e a duração do ciclo comum para o sistema semaórico coordenado ambém é mostrado na Figura 922 o conceito de largura de banda Esta é a quantidade de verde que pode ser utilizada por um grupo de veículos em movimento pelos cruzamentos sem ter de parar em nenhum deles Determinação das defasagens ideais Se nos concentrarmos em um sentido como o norte na Figura 922 a determinação dos valores para as dea sagens ideais é simples Se a deasagem de um determinado semáoro deve ser relacionada com o semáoro diretamente a montante dele a deasagem ideal pode ser acilmente calculada como segue Oideal LS 99 em que L distância entre os cruzamentos semaorizados S velocidade média do veículo Os cálculos são ilustrados pelo seguinte exemplo Figura 922 Figura 922 Coordenação semafórica em um diagrama espaçotempo Distância Trajetória do primeiro veículo Trajetória do último veículo Largura de banda Velocidade de progressão Verde efetivo Vermelho efetivo Tempo T 1 T 3 T 2 Transporte inteligente e tecnologia da informação Capítulo 9 Capítulo 9 551 Exemplo 914 Exemplo 914 Cálculo das defasagens ideais para a coordenação semafórica É necessário coordenar os semáoros ao longo do corredor de mão única mostrado na Figura 923 odos os semáoros mostrados têm uma duração de ciclo comum de 80 s e o verde eetivo para o sentido a ser coorde nado para todos os semáoros é de aproximadamente 60 da duração do ciclo Considerando que a velocidade média dos veículos ao longo do corredor é de 55 kmh e as distâncias entre os cruzamentos são mostradas na Figura 923 calcule as deasagens ideais para os semáoros Figura 923 Figura 923 Cálculo das defasagens ideais para a progressão de mão única Solução Primeiro convertemos a velocidade dada em kmh em valor equivalente em ms como segue Velocidade média 55 kmh 55 10003600 153 ms Em seguida aplicamos a Equação 99 para calcular as deasagens conorme mostrado na abela 912 A de asagem de um determinado semáoro é calculada em relação ao que está à sua direita e a montante Tabela 912 Tabela 912 Cálculo das defasagens ideias para o corredor da Figura 923 Sem Semáfo áforo ro Def Defasa asagem gem cal calcul culada ada em em rel relaçã ação o ao ao sem semáfo áforo ro Def Defasa asagem gem ide ideal al s s B A 270153 176 s C B 180153 118 s D C 450153 294 s E D 360153 235 s Conceito de largura de banda Como mencionado com reerência à Figura 922 a largura de banda pode ser definida como a dierença de tempo em segundos entre as trajetórias do primeiro e último veículos em um pelotão capaz de se mover por uma série de cruzamentos sem ter de parar em nenhum deles Aeficiência da largura de banda proporciona uma indicação da eficiência do esquema de coordenação Ela é geralmente definida como a relação entre a lar gura de banda e a duração do ciclo como dada pela Equação 919 Eficiência da largura de banda BW 100 910 C em que BW largura de banda em segundos C duração do ciclo em segundos 270 m 180 m 450 m 360 m A B C D E Engenharia de infraestrutura de transportes 552 Em geral uma largura de banda em torno de 50 é considerada indício de uma boa coordenação A capacidade da largura de banda ornece o número de veículosh que pode passar pelo sistema coordena do sem parar Ela pode ser acilmente calculada determinandose primeiro o número de veículos por aixa de tráego que passam sem parar em cada ciclo do semáoro Isto pode ser eito dividindose a largura de banda em segundos pelo headway de saturação que é normalmente na aixa de 2 sveículo veja o Capítulo 4 Esse número é então multiplicado pelo de ciclosh do semáoro e pelo de aixas de tráego conorme mostrado na Equação 911 Capacidade da largura de banda em veículosh 3600 BW N 911 C h em que BW largara de banda s N número de aixas no sentido indicado C duração do ciclo s h headway de saturação s A determinação da largura de banda para um sistema coordenado pode ser estimada graficamente por um diagrama espaçotempo semelhante ao mostrado na Figura 922 Assim que isto or eito a eficiência e a capa cidade da largura de banda podem ser calculadas O exemplo a seguir ilustra o procedimento Exemplo 915 Exemplo 915 Cálculo da largura de banda sua eficiência e sua capacidade A Figura 924 apresenta um conjunto de três semáoros ao longo de uma via arterial com duas aixas em cada sentido Os semáoros são coordenados principalmente para o sentido norte A duração do ciclo a do verde para a ase NS NorteSul e a deasagem de cada um dos três semáoros A B e C são mostrados na abela 913 Tabela 913 Tabela 913 Dados do semáforo do Exemplo 915 SSeemmááffoorroo DDuurraaççãão d o do c o ciicclloo VVeerrdde p e paarra a a a ffaasse N e NSS DDeeffaassaaggeem e m em r m reellaaççãão a o ao s o seemmááffoorro a o a mmoonnttaannttee Semáforo A s 80 s 35 0 s Semáforo B s80 s45 20 s Semáforo C s80 s40 15 s Figura 924 Figura 924 Esboço da via do Exemplo 915 Norte 390 m 270 m A B C Transporte inteligente e tecnologia da informação Capítulo 9 Capítulo 9 553 Figura 925 Figura 925 Diagrama espaçotempo para o sentido norte Defasagem 1 Defasagem 2 40 s 40 s 35 s 45 s 45 s 35 s 3 9 0 m 2 7 0 m A C B Considerando que a velocidade média dos veículos ao longo do corredor é de 66 kmh 1 1 Desenhe um diagrama espaçotempo para o sistema coordenado 2 2 Determine a eficiência e a capacidade da largura de banda para o sentido norte 3 3 Determine a eficiência e a capacidade da largura de banda para o sentido sul Solução 1 O primeiro passo para resolver este problema é traçar o diagrama espaçotempo para o sistema coordenado conorme mostrado na Figura 925 A via com os três semáoros oi primeiro desenhada em escala ao longo do eixo y do diagrama espaço tempo Em seguida as programações semaóricas para cada um dos três semáoros A B e C oram esboçadas ao longo do eixox Para o semáoro A e o sentido NS temos 35 s de verde seguido de 45 s de vermelho para completar o ciclo de 80 s O semáoro B tem 45 s de verde seguido de 35 s de vermelho Como a deasagem do semáoro B é de 20 s o verde dele é desenhado de orma que comece 20 s após o início do verde do semáoro A Finalmente o semáoro C fica 40 s em verde e 40 s em vermelho e seu verde inicia 15 s após o verde do semáoro B Em seguida desenhamos as trajetórias dos veículos A velocidade média ao longo do corredor é de 66 kmh o que equivale a 66 10003600 18 ms As trajetórias são portanto representadas por linhas retas com uma inclinação de 18 ms conorme mostrado na Figura 925 para ambos os sentidos norte e sul 2 Como pode ser observado na Figura 925 para o sentido norte a largura de banda é igual a 35 s Diante disso sua eficiência pode ser acilmente calculada pela Equação 910 como segue Eficiência da largura de banda BW 100 35 100 C 80 4375 Engenharia de infraestrutura de transportes 554 A capacidade da largura de banda pode ser calculada pela Equação 911 Capacidade da largura de banda 3600 BW N 3600 35 2 C h 80 2 1575 veículosh 3 Para o sentido sul como pode ser visto claramente na Figura 925 a largura de banda é muito menor apenas cerca de 6 s Com essa largura determinada a eficiência e a capacidade podem ser acilmente calculadas pelas Equações 910 e 911 como segue Eficiência da largura de banda BW 100 6 100 C 80 75 A capacidade pode ser calculada pela Equação 911 Capacidade da largura de banda 3600 BW N 3600 6 2 C h 80 2 270 veículosh Desafios na coordenação semafórica Embora a coordenação semaórica em ruas de mão única seja simples este não é o caso naquelas de mão dupla e rede de semáoros em malha A complexidade decorre do ato de que em uma rua de mão dupla uma vez que as deasagens são determinadas para um determinado sentido com base nas suas necessidades no outro são fixas veja a Figura 926 Essas deasagens para o outro sentido podem ser inadequadas às necessidades daquele outro sentido como a Figura 926 e o Exemplo 915 ilustram Figura 926 Figura 926 Relação entre as defasagens em ruas de mão dupla A determinação das deasagens para uma rua de mão dupla começa com a percepção de que estas nos dois sentidos acrescentam uma extensão ou um múltiplo inteiro de extensões de ciclo no caso de distâncias en tre quarteirões mais longas veja a Figura 926 Portanto com reerência à Figura 926 podemos dizer que tNB tSB Transporte inteligente e tecnologia da informação Capítulo 9 Capítulo 9 555 t NB t SB C 912 em que t NB deasagem no sentido norte t SB deasagem no sentido sul C duração do ciclo A deasagem real que tem de satisazer à Equação 912 pode então ser expressa por t real t ideal e 913 O objetivo da maioria dos programas de otimização de semáoros é minimizar a soma ponderada da die rença entre as deasagens reais e ideais Uma série de programas de computador está disponível atualmente para ajudar na elaboração de planos ótimos de programação semaórica para sistemas coordenados A ideia por trás desses programas é encontrar um conjunto de parâmetros de programação como deasagens duração do ciclo e intervalos de ase que mi nimizaria uma determinada medida de desempenho como o atraso ou o número total de paradas enquanto satisaz às diversas restrições como as definidas na Equação 912 Entre os programas de computador mais amosos estão o RANSY7F e o SYNCHRO RANSY RAffic Network StudY ool oi desenvolvido inicialmente peloransport Road Research Laboratories do Reino Unido no fim dos anos 1960 e passou por várias revisões desde então Sua Versão 7 oi americanizada para a Federal Highway Administration FHWA no fim dos anos 1970 e início dos 1980 daí o nome RANSY7F Atualmente ele é um dos programas de computador mais utilizados para o desenvolvi mento de planos ideais de programação semaórica para corredores e redes Para desenvolver planos ideais de semáoros coordenados o RANSY varia a duração dos ciclos das ases e as deasagens dos semáoros até que um plano que otimiza uma unção objetivo definida pelo usuário seja identificada SYNCHRO é outro destes programas que poderia ser utilizado para gerar planos ideais de semaoriza ção duração do ciclo das ases e deasagens Para a otimização ele utiliza uma unção objetivo que tenta minimizar uma combinação de atraso número de paradas e de veículos em fila A única vantagem do SYNCHRO é sua capacidade de modelar com precisão o uncionamento dos controladores atuados dentro de um sistema coordenado Sistemas de controle de tráfego Sistemas de controle de tráfego adaptativos adaptativos Controle adaptativo ou computadorizado de tráego reerese ao uso de um computador digital para controlar a operação de um grupo ou sistema de semáoros Os sistemas de controle de tráego adaptativo combinam o conceito de controle atuado ou computadorizado com o de coordenação semaórica Eles podem portanto ser considerados como o próximo passo na evolução dos sistemas de controle de semáoros A ideia é aproveitar a potência dos computadores digitais para controlar muitos semáoros ao longo de uma via arterial ou uma rede a partir de uma central Os sistemas de controle de tráego computadorizado precedem os DI por várias décadas A primeira instalação desses sistemas ocorreu no início dos anos 1960 Eles no entanto soreram refi namento contínuo desde aquela época Nos próximos parágraos orneceremos algumas perspectivas históricas sobre seu desenvolvimento O tipo mais básico de sistema de controle computadorizado de semáoros apareceu pela primeira vez na década de 1960 A ideia era um computador controlar uma série de controladores mas sem feedback de in ormações dos detectores de campo para os computadores Em tal sistema os planos de tráego implantados não são sensíveis à demanda real Em vez disso são desenvolvidosoffline de acordo com contagens de tráego Engenharia de infraestrutura de transportes 556 históricas e implantadas com base na hora e dia da semana Embora este sistema possa parecer um pouco sim plista ele oerece diversas vantagens incluindo a capacidade de atualizar os planos de semaorização a partir de uma central armazenar um grande número de planos e a detecção automática de equipamentos com deeito O próximo passo oi ter os sistemas de controle de semáoros nos quais as inormações dos detectores de trá ego são retroalimentadas para o computador central Este então utilizaria essas inormações para selecionar o plano de semaorização a ser implantado Esta seleção é realizada de acordo com um dos seguintes métodos Seleção do plano em uma biblioteca de planos prédesenvolvidos Neste método o sistema tem acesso a um banco de dados biblioteca que armazena um grande número de dierentes padrões de tráego juntamente com os planos ideais de semaorização para cada padrão desenvolvidosoffline Com base nas inorma ções dos detectores de tráego o computador compara o padrão de tráego observado com os armazenados na biblioteca e identifica o mais próximo O plano associado ao padrão identificado é então implantado Esse tipo de sistema de controle de tráego adaptativo é muitas vezes denominado sistema de primeira geração A característica peculiar desses sistemas é que os planos embora sejam sensíveis às condições de tráego ainda são desenvolvidos offline Normalmente a requência de atualização do semáoro é a cada 15 min Os sistemas de primeira geração geralmente não têm capacidade de previsão de tráego Desenvolvimento do planoonline Neste método o plano ideal de semaorização é calculado e implan tado em tempo real Isto exige muita potência computacional para azer os cálculos necessáriosonline Os sistemas que desenvolvem planos online são classificados como de segunda ou de terceira geração Eles nor malmente têm uma requência de atualização do plano muito menor em relação aos de primeira geração Além disso os planos de semaorização são calculados em tempo real com base em previsões das condições de tráego obtidas na alimentação de inormações dos detectores em um algoritmo de previsão de tráego de curto prazo Para os sistemas de segunda geração a requência de atualização do plano é a cada 5 minutos enquanto os de terceira têm um intervalo de atualização que varia de 3 a 5 min A próxima seção descreverá alguns exemplos desses sistemas que estão em uso em todo o mundo Algoritmos de controle de tráfego adaptativos Uma série de algoritmos de controle de tráego adaptativos está disponível atualmente Entre os mais ampla mente aceitos estão o SCOO e o SCAS SCOO Split Cycle Offset Optimization echnique é um sistema de controle de tráego adaptativo desenvolvido pelo RL do Reino Unido no início da década de 1980 Em 1996 estava em uncionamento em mais de 130 cidades em todo o mundo Ele unciona tentando minimizar o índice de desempenho PI performance index que geralmente é considerado como a soma do comprimento médio da fila e o número de paradas em todas as aproximações da rede Para azer isto este programa modifica a duração dos ciclos as deasagens e as proporções entre ases em cada semáoro em tempo real em resposta às inormações ornecidas pelos detectores de veículos A operação do SCOO baseiase em perfis de fluxo cíclicos PFCs que são os histogramas de variação do fluxo de tráego ao longo de um ciclo medidos por laços e detectores colocados no meio do quarteirão em cada link significante da rede Usando os PFCs o otimizador de deasagem calcula as filas na aixa de reten ção As proporções ideais e a duração do ciclo são então calculadas Nos últimos anos uma série de recursos oram adicionados ao SCOO para melhorar sua eficácia e flexibilidade Isso inclui a capacidade de oerecer tratamento preerencial ou prioridade nos semáoros para os veículos do transporte público de detectar au tomaticamente a ocorrência de incidentes e o acréscimo de um banco de dados automático de inormações do trânsito que alimenta dados históricos no SCOO permitindo que o modelo uncione mesmo se houver detectores com deeito O sistema SCAS Sydney Coordinated Adaptive raffic System oi desenvolvido no final da década de 1970 pelo Roads and raffic Authority de New South Wales Austrália Para a operação ele requer apenas detectores Transporte inteligente e tecnologia da informação Capítulo 9 Capítulo 9 557 de tráego na aixa de retenção e não no meio do quarteirão como az o SCOO Esta é definitivamente uma vantagem pois a maioria dos sistemas de semaorização existentes é equipada com sensores apenas nas aixas de retenção SCAS é um sistema hierárquico e de inteligência distribuída que otimiza a duração do ciclo os intervalos de ase proporções e as deasagens em resposta aos volumes detectados Para o controle todo o sistema de semaorização é dividido em um grande número de subsistemas menores que variam de 1 a 10 interseções cada Os subsistemas uncionam individualmente a menos que as condições de tráego exijam o casamento ou a integração deles Ao desenvolver planos de semaorização em tempo real o objetivo do SCAS é geralmente equalizar a relação de fluxo de saturação das aproximações conflitantes Consequentemente o sistema em muitos casos não minimiza os atrasos nas vias arteriais principais que podem realmente apresentar deterioração no nível de serviço principalmente durante os períodos de pico Isto ficou evidente no teste de campo FASRAC IS em Oakland County Michigan Nesse projeto a detecção de vídeo era utilizada para alimentar um sistema SCAS que depois desenvolvia planos de semaorização em tempo real Precedência e prioridade semafórica Precedência e prioridade semafórica Os sistemas de controle de tráego avançados AC geralmente incluem capacidades de precedência e priori dade semaórica que permitem aos controladores detectarem veículos que se aproximam dos cruzamentos se maorizados e oerecer algum tipo de tratamento preerencial Há vários casos em que tais sistemas podem ser utilizados Por exemplo a precedência semaórica poderia ornecer sinal verde para um veículo de emergência que se aproxima um ato que pode salvar a vida de pessoas em situação de emergência Poderia ser utilizada nas passagens de nível rodoerroviárias para evitar que um veículo fique preso na via érrea E também para ornecer algum tratamento especial aos veículos de transporte público estendendo o verde em um cruzamento para um ônibus que se aproxima a fim de permitir que mantenha os seus horários Historicamente o termo precedência semafórica tem sido utilizado para se reerir aos sistemas de passagens de nível rodoerroviários sistemas de veículos de emergência e de transporte público Mais recentemente o uso deste termo é preerido por refletir o ato de que há uma necessidade de atribuir dierentes prioridades para dierentes demandas Por exemplo normalmente é atribuída prioridade máxima para uma passagem de nível rodoerroviária que em geral envolveria uma resposta instantânea do controlador a fim de evitar a intercep tação de veículos sobre a via érrea Para veículos de emergência em geral é atribuída uma prioridade ligei ramente inerior para permitir que um semáoro de passagem de nível rodoerroviária seja mais importante que o pedido de passagem dos veículos de emergência quando or o caso Por fim aos veículos de transporte público é atribuída uma prioridade ainda menor ais solicitações recebidas de veículos de transporte público normalmente não causam grandes interrupções na sequência de ases mas pode estender a ração de verde por um tempo determinado permitindo que o ônibus passe o sinal Existem várias estratégias de controle que poderiam ser utilizadas para conceder um tratamento preerencial aos veículos de transporte público em cruzamentos semaorizados Nesta seção entretanto concentramonos principalmente nos sistemas voltados aos veículos de emergência Em nosso estudo utilizaremos o termo prece dência já que é o mais utilizado atualmente para se reerir a estes sistemas Em geral a precedência semaórica é projetada para ornecer o sinal verde no sentido do veículo de emergência que se aproxima enquanto sinaliza o vermelho para os demais acessos Figura 927 Outra opção menos utilizada é a de precedência para azer que todos os acessos obtenham o vermelho Existem basicamente duas abordagens dierentes para a precedência semaórica A primeira baseiase na comunicação local entre o veículo e o controlador Neste caso o controlador identifica os veículos que se aproximam por meio de tecnologias acústica óptica ou de laço especial Na segunda abordagem o direito de passagem é concedido com base nos pedidos a partir de um centro de gerenciamento de emergências para um centro de gerenciamento de tráego Essa abordagem requer um sis tema de SI altamente integrado por meio do qual o centro de gerenciamento de emergências rastrearia seus Engenharia de infraestrutura de transportes 558 veículos em tempo real utilizando a tecnologia de sistemas de posicionamento global e enviaria os pedidos de precedência semaórica para o centro de gerenciamento de tráego Este centro concederia então o direito de passagem aos veículos de emergência e de transporte público Figura 927 Figura 927 Precedência semafórica Fonte Site da 3M O estudo permite o desenvolvimento de estratégias mais sofisticadas de coordenação da sinalização em relação à aproximação de precedência da sinalização local que antecipariam os movimentos rotatórios dos veículos e minimizariam a interrupção total do sistema No entanto é muito mais complexo e mais caro do que a aproximação de precedência da sinalização local Benefícios dos sistemas de controle de tráfego avançados Benefícios dos sistemas de controle de tráfego avançados Os beneícios que se esperam destes sistemas incluem a redução do tempo de viagem beneícios ambientais resultantes das melhores condições do fluxo de tráego menores índices de emissões e menos consumo de combustível além dos relacionados à segurança resultantes da redução dos índices de acidentes em condições de viagem melhores Segue uma breve discussão sobre cada um desses beneícios Benefícios da redução do tempo de viagem Os estudos de avaliação realizados nos Estados Unidos indicam que os sistemas de controle semaóricos avançados poderiam resultar em redução do tempo de viagem na aixa de 8 a 25 O valor exato dependerá de uma série de atores incluindo a variabilidade da demanda de viagens o nível geral de congestionamen to o intervalo de tempo entre as modificações do plano de programação da semaorização e da densidade dos semáoros Transporte inteligente e tecnologia da informação Capítulo 9 Capítulo 9 559 Benefícios ambientais Estudos mostram que os sistemas de controle semaórico avançados poderiam resultar em uma redução de poluentes atmoséricos como os hidrocarbonetos e o monóxido de carbono variando entre 16 e 19 Eles também poderiam resultar em uma redução de 4 a 12 no consumo de combustível Benefícios na segurança Alguns estudos mostram que os sistemas de controle semaórico avançados também poderiam resultar em uma redução na requência de acidentes com erimentos entre 6 e 27 Num exemplo de como os beneícios de um sistema de controle de tráego avançado pode ser calculado considere um trecho em uma via arterial que comporta um VDM de aproximadamente 20000 veículosdia Supondo que a duração média de viagem para esse trecho seja de aproximadamente 10 minutos e utilizando a estimativa conservadora de uma redução de 10 no tempo de viagem como já discutido os estudos mostram uma redução na aixa de 8 a 25 a economia de tempo resultante da implantação do sistema de SI pode ser estimada em 010 10 10 minveículodia Supondo que o valor do tempo seja igual a 890h os beneícios podem ser calculados como segue Beneícios no de veículos tempo economizado valor do tempo 365 20000 1060 890 365 1082833ano Sistemas de transporte público Sistemas de transporte público avançados avançados Os sistemas de transporte público avançados tentam melhorar a eficiência produtividade e segurança deste tipo de transporte Eles também se esorçam para aumentar o número de passageiros e a satisação dos clientes Nesta seção descrevemos alguns exemplos de sistemas de transporte público avançados que podem ser en quadrados em quatro categorias a saber sistemas de localização automatizados de veículos AVL automated vehicle location programas de operações de transporte inormações sobre o transporte público e sistemas eletrônicos de pagamento de taria Sistemas de localização automatizados de veículos AVL Sistemas de localização automatizados de veículos AVL Os sistemas AVL oram projetados para permitir rastrear a localização dos sistemas de transporte público em tempo real Esses sistemas uncionam pela medição da posição atual em tempo real de cada veículo e comuni cação dessa inormação para uma central Ela pode então ser utilizada para aumentar a eficiência operacional e de despacho permitir uma resposta mais rápida às interrupções de serviço ornecer inormações aos sistemas de inormação de transporte público e aumentar a segurança dos passageiros Embora uma série de tecnologias esteja disponível para os sistemas AVL incluindo métodos de desloca mento deadreckoning localização por rádio sistemas por proximidade odômetro e GPS a maioria das agências está escolhendo sistemas baseados em GPS um sistema de navegação e posicionamento que depen de de sinais transmitidos por satélites para seu uncionamento Em 1996 havia 86 agências de transporte pú blico em todo o país operando implantando ou planejando sistemas AVL 80 delas utilizavam a tecnologia GPS A seção a seguir descreve algumas implantações no mundo real de sistemas AVL Exemplos reais de sistemas AVL para transporte público Em Atlanta Geórgia aproximadamente 250 ônibus da rota de 750 veículos da Metropolitan Atlanta Rapid ransit Authority MARA são equipados com AVL O sistema é conectado ao centro de gerenciamento de trá ego do Departamento de ransporte do Estado Há também painéis eletrônicos em alguns pontos de parada de Engenharia de infraestrutura de transportes 560 ônibus para mostrar inormações aos passageiros O sistema mostrou produzir beneícios concretos incluindo melhor desempenho no prazo e maior segurança O riCounty Metropolitan ransportation District de Oregon riMet concluiu recentemente a implanta ção de um sistema AVL baseado em GPS para 640 veículos de rota fixa e 140 de transporte coletivo especial O AVL está sendo empregado como parte de um sistema de SI regional em que os ônibus serão utilizados como veículos sondas de monitoramento de tráego conorme discutido anteriormente O Milwaukee ransit System MS concluiu a instalação de um AVL baseado em GPS em 543 ônibus e 60 veículos de apoio Os resultados preliminares indicam uma diminuição de 28 no número de ônibus com mais de um minuto de atraso Programas para operações de Programas para operações de transporte público transporte público Estes permitem a automatização racionalização e integração de várias unções do transporte público incluindo aplicações como o despacho de veículos auxiliado por computador CAD computeraided dispatching moni toramento do serviço controle de supervisão e aquisição de dados O uso de um programa de operações pode melhorar a eficácia das operações de despacho a programação dos horários planejamento atendimento ao cliente e outras unções da agência Esse programa está disponível para operações de ônibus de rota fixa bem como de transporte coletivo especial ou sob demanda Os programas de operação para transporte público sensíveis à demanda implantam novos programas para despacho e programação de horários para melhorar o desempenho e aumentar a capacidade de transporte de passageiros dos veículos Os sistemas variam amplamente no que diz respeito às suas capacidades os mais avançados integram despachos automático e com sistemas AVL sistemas de inormação geográfica e de co municação avançados Esses sistemas ornecem aos despachantes a capacidade de visualizar os mapas da área de serviço com a localização de todos os veículos em tempo real Os motoristas possuem terminais de dados móveis que exibem os embarques e desembarques que ocorrerão na próxima hora Exemplos reais de implantações de programas de operações de transporte público A cidade de Kansas City Missouri oi capaz de reduzir em até 10 o equipamento necessário para as rotas de ônibus utilizando um sistema AVLCAD permitindolhe que recuperasse seu investimento no sistema no prazo de dois anos O desempenho no prazo melhorou em 12 no primeiro ano de operação do sistema AVL Em Ann Arbor Michigan o serviço de transporte coletivo especial da cidade chamado ARide implantou o despacho auxiliado por computador CAD a programação de horários automatizada e a comunicação avan çada para oito veículos de transporte coletivo especiais equipados com AVL Esse sistema é capaz de ornecer serviços 24 horas por dia com atendimento de um despachante apenas para azer as reservas e os cancelamen tos das pessoas que azem as chamadas e para confirmar as corridas Os sistemas de inormações de transporte público implementam os de inormação aos viajantes rês tipos destes podem ser identificados sistemas de préviagem em terminaismargem da via e de inormações de transporte público a bordo do veículo Os sistemas de préviagem ornecem inormações precisas e na hora aos viajantes antes de iniciar suas viagens de modo a lhes permitir tomar decisões com relação às modalidades de transporte rotas e horários de partida As inor mações ornecidas podem abranger uma ampla gama de categorias incluindo rotas de transporte mapas horários tarias locais de estacionamentos integrados com outras modalidades de transporte pontos de interesse e condi ções do tempo Além disso esses sistemas requentemente dão apoio ao planejamento de itinerários Os métodos de obtenção de inormações de préviagem incluem teleones pagers quiosques internet ax e V a cabo Os sistemas nos terminaismargem da via ornecem inormações para os viajantes que já estão em rota Essas in ormações são normalmente comunicadas por meio de sinalização eletrônica quiosques interativos de inormações e monitores de CFV O objetivo geral é disponibilizar os horários de chegada e partida de ônibus e trens em tempo Transporte inteligente e tecnologia da informação Capítulo 9 Capítulo 9 561 real reduzir a ansiedade pela espera e aumentar a satisação do cliente Os sistemas a bordo do veículo ornecem inormações em rota para os viajantes que se encontram no veículo O grande ímpeto por trás desses sistemas é cumprir as disposições aplicáveis da lei americana dos portadores de necessidades especiais de 1991 Exemplos reais de sistemas de informações de transporte público Um bom exemplo deste de préviagem pode ser encontrado em Seattle Washington onde o principal produto do Seattle Metro é um site na web no qual os viajantes podem obter inormações sobre os horários e tarias de transporte público serviços de van e carona solidária balsas e estacionamentos integrados com outras modali dades de transporte Esse site também oerece assistência aos usuários no planejamento de suas viagens Além disso a Universidade de Washington desenvolveu umapplet em Java que lhe permite visualizar a localização de todos os ônibus que atendem todo o sistema metropolitano A Universidade também desenvolveu páginas da web para ajudálos a prever o horário de chegada dos ônibus nos dierentes pontos Exemplos de sistemas de inormações no terminal e a bordo do veículo podem ser encontrados em Ann Arbor Michigan onde um par de monitores de vídeo de 79 cm é utilizado para exibir dados em tempo real gerados pelo sistema AVL para inormar aos passageiros no terminal central de transporte público da cidade sobre os horários de chegada atrasos e partida Este sistema também inclui sinais luminososauditivos e moni tores nos quais os passageiros receberão inormações sobre a próxima parada e transerências Estes aparecem na orma de anúncios que identificam as transerências de ônibus válidas nas próximas paradas Sistemas eletrônico Sistemas eletrônicos de s de pagamento de tarifas pagamento de tarifas A ideia é acilitar a cobrança e a gestão dos pagamentos das tarias de transporte público por meio de mídia eletrônica em vez de dinheiro ou transerências de papéis Esses sistemas consistem em dois componentes principais um cartão e seu leitor Os cartões podem ser com tarja magnética por meio da qual o leitor realiza a maioria do processamento ambém podem ser equipados com um microprocessador cartões inteligentes e neste caso o processamento de dados poderia ocorrer no próprio cartão Os sistemas eletrônicos de pagamento de tarias oerecem uma série de vantagens comodidade aos operadores de veículos eliminando a necessidade de quaisquer ações de sua parte eliminação da necessidade de o passageiro se preocupar em ter o valor exato da taria de ônibus acilidade na cobrança e processamento das tarias e a adoção de estruturas de tarias mais complexas e eetivas Existem dois tipos de sistemas eletrônicos de pagamento de tarias a echados e b abertos Os primeiros são limitados a um objetivo principal ou seja pagar as tarias de transporte público ou a algumas outras apli cações como o pagamento das taxas de estacionamento No entanto o valor armazenado no cartão não pode ser utilizado ora do conjunto de atividades definido daí o nomesistema fechado Os sistemas abertos podem ser utilizados ora do sistema de transporte Um bom exemplo é o cartão de crédito que naturalmente pode ser utilizado em todo o comércio Benefícios do software de operações e do sistema AVL de transporte Benefícios do software de operações e do sistema AVL de transporte Estudos mostram que a implantação do sistema AVL no transporte público e do programa de operações pode resultar tanto em economia de capital como de custos operacionais para a agência operadora Os valores padrão são uma redução entre 1 e 2 no tamanho da rota e na aixa de 5 a 8 nos custos operacionais Para ilus trar como os beneícios da implantação de tais sistemas podem ser estimados considere o caso de uma agência de transporte público cujos custos anuais de capital e de operação sejam de 2 milhões e 15 milhão respec tivamente Assumindo uma economia de 15 para os custos e capital e 6 para os operacionais a economia anual é igual a 2000000 15100 1500000 6100 120000ano Engenharia de infraestrutura de transportes 562 Sistemas de informações ao viajante Sistemas de informações ao viajante multimodal multimodal Estes são projetados para ornecer inormações de viagens estáticas e em tempo real sobre uma variedade de modalidades de transporte por exemplo rodovias transporte público balsas etc Em essência esses sistemas integram as unções de disseminação de inormações de tráego dos sistemas de gerenciamento das vias expres sas e de incidentes com as unções dos sistemas de inormações de transporte público Em seguida adicionam mais inormações de ontes como Páginas Amarelas as organizações turísticas e serviços meteorológicos As inormações aos viajantes podem ser ornecidas antes ou durante uma viagem inormações de préviagem ou em rota A abela 914 apresenta uma lista extensa de dados de possível interesse que poderia ser parte do sistema de inormações aos viajantes classificadas como estáticas ou em tempo real Após a coleta e o processamento dos dados as tecnologias de telecomunicação incluindo voz dados e trans missão de vídeo por linha e canais sem fio são utilizadas para divulgar as inormações para o público Entre os meios de disseminação de inormações estão internet V a cabo rádio sistemas de teleonia quiosques pa gers PDAs e dispositivos de exibição a bordo do veículo Além disso esorços estão sendo eitos para implantar um número nacional 511 que oerecerá inormações de viagens multimodais em tempo real aos viajantes nos Estados Unidos Benefícios dos sistemas de informações ao viajante multimodal Benefícios dos sistemas de informações ao viajante multimodal Os serviços de inormações aos viajantes multimodais permitem que os usuários tomem decisões em relação ao horário de saída itinerários e ao modo de viagem Esses sistemas têm mostrado aumentar o uso do transporte público e a redução dos congestionamentos quando os viajantes optam por adiar ou postergar as viagens ou escolher rotas alternativas Um bom exemplo de um sistema regional de inormações multimodais aos viajantes é dado pela iniciativa de implantação do modeloSmart rek de Seattle Washington No centro deste sistema está um conjunto de protocolos e paradigmas projetado para coletar e integrar os dados de várias ontes processálos para extrair inormações úteis disseminar as inormações obtidas aos provedores independentes de serviços de inormações e armazenar os dados para eeitos de planejamento de longo prazo Tabela 914 Tabela 914 Conteúdo potencial de um sistema de informações ao viajante multimodal Informações estáticas Informações estáticas Conhecidas previamente mudam com pouca frequência Construção e atividades de manutenção planejadas Eventos especiais como feiras estaduais e eventos esportivos Tarifas horários e linhas de transporte público Conexões intermodais por exemplo horários da balsa ao longo do Lago Champlain Regulamentos de veículos comerciais por exemplo materiais perigosos e restrições de altura e peso Locais e custos de estacionamento Listagens de empresas como hotéis e postos de gasolina Destinos turísticos Instruções de navegação Informações em tempo real Informações em tempo real Mudam frequentemente Condições da via incluindo informações sobre congestionamentos e incidentes Rotas alternativas Condições meteorológicas da estrada como neve e neblina Aderência aos horários do transporte público Tempo de viagem Transporte inteligente e tecnologia da informação Capítulo 9 Capítulo 9 563 Desaos enfrentados pelos sistemas de informações ao viajante multimodal Desaos enfrentados pelos sistemas de informações ao viajante multimodal Embora os sistemas de inormações aos viajantes multimodais tenham o potencial de trazer beneícios signi ficativos tanto para os viajantes como para os operadores do sistema a demanda por produtos tem sido lenta para se concretizar O tamanho deste mercado tem sido modesto até a presente data Várias razões poderiam ser dadas para justificar este crescimento lento Primeiro o conhecimento do consumidor a respeito dos produtos de inormações aos viajantes é atualmente muito baixo Segundo o preço de alguns produtos principalmente os dispositivos de exibição a bordo do veículo ainda é elevado Finalmente a qualidade das inormações e a extensão da cobertura precisam ser aumentadas Tecnologias avançadas para ferrovias Tecnologias avançadas para ferrovias O setor erroviário também está muito ativo na aplicação da I no transporte erroviário Embora existam inú meros exemplos de aplicações de tecnologias avançadas para melhorar a segurança e a eficiência do transporte erroviário limitamos nossa abordagem a apenas dois exemplos representativos 1 os sistemas de controle positivo de trens PC e 2 os cruzamentos erroviários inteligentes Controle positivo de trens Controle positivo de trens Os sistemas de PC oram projetados para permitir o controle dos movimentos do trem com segurança e eficiência Eles integram as redes digitais de comunicação de dados os sistemas de navegação GPS computado res de bordo dos trens monitores na cabine e computadores e monitores do centro de controle Os sistemas de PC permitirão que o pessoal do centro de controle rastreie a localização dos trens e as equipes de manutenção em tempo real e controle os movimentos do trem de modo que atinja velocidades ideais e consequentemente as capacidades máximas da via E ainda que um centro de controle pare um trem no caso de incapacidade da tripulação proporcionando assim um maior nível de proteção e segurança Os projetos de demonstração dos sistemas de PC estão atualmente em andamento nos Estados Unidos e a implantação em larga escala prevista para começar em breve Cruzamentos rodoferroviários inteligentes Cruzamentos rodoferroviários inteligentes Os sistemas de cruzamentos rodoerroviários inteligentes oram projetados para eliminar os acidentes nos cru zamentos em nível rodoerroviários Os sistemas de alerta ativos nos cruzamentos como luzes piscantes e cancelas são ativados quando a aproximação de um trem é detectada O equipamento no cruzamento também pode ser conectado ao sistema de sinalização adjacente No caso de detecção de um veículo preso na linha érrea o sistema imediatamente antecipa o sinal e simultaneamente alerta o engenheiro da locomotiva O sis tema inteligente também monitora continuamente as condições gerais dos sistemas de detecção e alerta e relata qualquer deeito descoberto às autoridades competentes Resumo Resumo Neste capítulo discutimos algumas das aplicações da tecnologia da inormação para melhorar a eficiência e a segurança do sistema de transporte Como oi discutido este esorço é muitas vezes denominado Sistemas Inteligentes de ransporte SI O capítulo concentrouse principalmente em cinco aplicações principais de SI 1 sistemas de gerenciamento de via expressa e de incidente 2 sistemas de semaorização avançados 3 sistemas avançados de transporte público 4 sistemas de inormações ao viajante multimodal e 5 tecnolo gias avançadas para errovias O conceito operacional de cada aplicação oi abordado bem como a descrição Engenharia de infraestrutura de transportes 564 dos seus prováveis beneícios Uma breve menção também oi eita a respeito das aplicações de tecnologias avançadas ao transporte erroviário A aplicação de tecnologias avançadas no transporte ainda é um campo em desenvolvimento e novas ideias são propostas a cada dia Problemas Problemas 91 91 Selecione um projeto de SI em seu Estado com o qual você esteja amiliarizado e descreva brevemente o conceito básico da operação Quais são os prováveis beneícios desse projeto 92 92 Liste os objetivos principais de um sistema de gerenciamento de via expressa e de incidentes FIMS 93 93 Qual é a dierença entre congestionamentorecorrente e não recorrente 94 94 Descreva os quatro componentes básicos de um sistema de vigilância de tráego 95 95 Selecione quatro métodos dierentes para a detecção de tráego e discuta brevemente as vantagens e des vantagens de cada um 96 96 Uma estação de detecção em uma via expressa de oito aixas ornece as medições de ocupação apresen tadas a seguir O comprimento médio para os veículos é de 625 m para a aixa 1 575 m para a aixa 2 525 m para a aixa 3 e 5 m para a aixa 4 Supondo que o comprimento eetivo para os detectores de laço indutivo seja de 25 m determine a densidade de tráego para cada aixa e para o sentido da via expressa NNoo d d a a ffaaiixxaa OOccuuppaaççãão o Faixa 1 24 Faixa 2 17 Faixa 3 14 Faixa 4 12 97 97 No contexto da monitorização do tráego explique o que se entende por veículossonda Discuta as die rentes tecnologias que podem ser utilizadas para implantar o conceito 98 98 Discuta brevemente as quatro ases dierentes do processo de gerenciamento de incidentes 99 99 Descreva os parâmetros utilizados para avaliar o desempenho dos algoritmos de detecção automática de incidentes AID 910 910 Para avaliar o desempenho de um algoritmo de AID seu desempenho oi observado durante 45 dias Durante esse período ocorreu um total de 80 incidentes dos quais o algoritmo conseguiu detectar 63 Ao mesmo tempo o algoritmo orneceu um total de 1300 alarmes alsos Se ele or aplicado a cada 30 segun dos determine o índice de detecção DR e o de alarme also FAR Transporte inteligente e tecnologia da informação Capítulo 9 Capítulo 9 565 911 911 Uma agência de transportes deseja comparar o desempenho de cinco dierentes algoritmos de AID a fim de escolher um para implantação em seu centro de operações de tráego Para tanto ela analisa alguns dados históricos que resultam no índice de detecção DR no de alarme also FAR e no tempo médio de detecção MDD para os cinco algoritmos Os dados compilados são apresentados na tabela a seguir Supondo que a agência pretendesse colocar ênase igual nas três medições de desempenho qual algoritmo ela deveria escolher DR FAR MTTD min min AID1 AID1 83 037 21 AID2 AID2 92 086 12 AID3 AID3 87 003 04 AID4 AID4 95 124 07 AID5 AID5 72 073 02 912 912 No Problema 911 supondo que a agência pretendesse colocar o dobro de ênase no tempo para detectar incidentes como no índice de detecção ou no de alarme also qual algoritmo deveria escolher 913 913 Escolha três tipos dierentes de algoritmos de AID e descreva brevemente como uncionam 914 914 Duas estações de detecção em uma via expressa equipadas com um algoritmo AID do tipo Caliórnia orne cem as seguintes leituras o processo de calibração para o algoritmo de AID mostra que os valores dos três limiares de algoritmos 1 2 e 3 são iguais a 25 030 e 045 respectivamente Determine o intervalo de tempo quando um alarme de incidente é disparado e quando o estado de incidente é encerrado InInteterv rvalalo d o de t e tem empo po Oc Occc acima acima OOccccabaixo abaixo 1 55 18 2 67 17 3 72 15 4 70 14 5 67 13 6 69 14 InInteterv rvalalo d o de t e tem empo po Oc Occc acima acima OOccccabaixo abaixo 7 74 9 8 65 17 9 60 24 10 42 30 11 39 34 12 37 33 915 915 Um sistema de via expressa de quatro aixas comporta volume estimado de 3400 veículosh durante o ho rário de pico no sentido principal Um incidente ocorre resultando uma perda de aproximadamente 60 da capacidade srcinal da via expressa Sem um sistema de gerenciamento de incidentes é provável que ele dure por um período de uma hora Determine a economia de tempo possível se um sistema de geren ciamento de incidentes osse implantado de modo que a duração osse reduzida para apenas 20 minutos Suponha que a capacidade de uma aixa da via expressa seja igual a 2200 veículoshaixa Engenharia de infraestrutura de transportes 566 916 916 Um acidente ocorre em uma via expressa de seis aixas com volume de pico de 4800 veículos por hora no sentido principal O acidente bloqueia duas das três aixas da via expressa resultando uma redução significativa da capacidade para um valor de apenas 2000 veículosh Supondo uma capacidade de aixa de 2100 veículoshaixa compare o comprimento máximo da fila o atraso máximo incorrido por um veículo e o atraso total do veículo para os dois casos a seguir a Sem um sistema de gerenciamento de incidentes o incidente tem duração de 75 minutos b Com um sistema de gerenciamento de incidentes a duração é reduzida para apenas 30 minutos 917 917 Um sistema de via expressa de quatro aixas comporta aproximadamente 2600 veículosaixa durante o horário de pico no sentido de pico Estudos têm demonstrado que a capacidade máxima da via expressa é de 2000 veículoshaixa Para um incidente com duração de 90 minutos que bloquearia 50 da ca pacidade da via expressa quais são as economias de tempo resultantes da implantação de um sistema de gerenciamento de incidentes que reduzisse a duração do incidente pela metade 918 918 Discuta brevemente os prováveis beneícios do controle de acesso em rampas 919 919 Distinga entre controle de acesso restritivo e não restritivo 920 920 Descreva brevemente os dierentes tipos de estratégias do controle de acesso em rampas 921 921 Descreva brevemente a dierença entre o controle em laço aberto e em laço echado para os sistemas de controle de acesso em rampas 922 922 Projete um sistema préprogramado de controle de acesso de entrada única em uma via expressa de quatro aixas O volume de tráego a montante é de 3800 veículoshsentido e a capacidade da aixa da via expres sa é igual a 2300 veículoshaixa Suponha que o intervalo em verde seja igual a 2 s 923 923 Projete um plano de semaorização para um sistema com controle de acesso em uma via expressa de seis aixas que comporta um volume total de 5220 veículosh no sentido de pico Suponha que a capacidade de aixa da via expressa seja igual a 2100 veículoshaixa 924 924 As medições de ocupação em uma estação de controle de acesso sensível ao tráego local são apresentadas na tabela a seguir Determine as taxas de controle para os dierentes períodos de controle PPeerrííooddo o dde e ccoonnttrroollee OOccuupa paççãão o mmeeddiidda a 1 12 2 18 3 17 4 24 925 925 Determine o ponto de ajuste para um controle de acesso em rampa do tipo ALINEA considerando o se guinte Comprimento médio de automóveis de passageiro 525 m Comprimento médio de caminhões 85 m Porcentagem de caminhões na corrente de tráego 8 Transporte inteligente e tecnologia da informação Capítulo 9 Capítulo 9 567 Comprimento eetivo do detector 25 m Nível de densidade superior correspondente ao NS E 28 automóveis de passageiroskmaixa 926 926 Determine as taxas de controle adequadas às duas rampas de acesso A e B mostradas abaixo se a demanda projetada para a rampa A or de 900 veículosh e para a B de 700 veículosh 927 927 Uma rampa atuada pelo tráego possui espaço suficiente para armazenar 10 veículos Durante o horário de pico estimase que a taxa de controle de acesso não excederá 750 veículosh enquanto a demanda média de tráego é de 620 veículosh Utilizando a teoria das filas determine o número médio de veículos na rampa o atraso médio dos veículos e a probabilidade de a rampa ficar lotada 928 928 Explique a dierença entre os serviços de inormações de préviagem e em rota aos usuários 929 929 Discuta a dierença entre alocação dinâmica de tráegoversus alocação estática 930 930 Conorme oi discutido o atraso na implantação das estratégias de roteirização de tráego dinâmica incor re em atrasos adicionais Este atraso pode ser calculado utilizando a Equação 98 como segue Atraso adicional em veículosminutos q q1 δ δq c 2Dc c 120c q1 em que q taxa de chegada de tráego antes do roteamento veículosh q1 taxa de chegada de tráego reduzida após o roteamento veículosh δ tempo de espera antes da implantação de uma estratégia de roteirização em minutos c capacidade normal do segmento sem nenhum incidente veículosh c capacidade reduzida do segmento como resultado de um incidente veículosh D duração do incidente em minutos Utilize um gráfico cumulativo para confirmar a validade da equação anterior 931 931 Um segmento de via expressa de quatro aixas comporta um volume médio de 3800 veículosh A capaci dade sem restrições de uma aixa da via expressa pode ser assumida como sendo igual a 2300 veículosh aixa Ocorre um incidente que resulta uma redução de 65 da capacidade do trecho O incidente dura 60 minutos Para aliviar o congestionamento a roteirização de tráego é implantada o que reduz o volume de 6900 veículosh 5300 veículosh Capacidade de reserva 1200 veículosh 650 veículosh Rampa A 750 veículosh Rampa B Engenharia de infraestrutura de transportes 568 tráego no trecho para 2200 veículosh Qual seria o atraso extra incorrido se demorasse quatro minutos para implantar a estratégia de roteirização contra apenas 20 s 932 932 Defina brevemente os termos a seguir em relação aos semáoros atuados pelo tráego 1 verde mínimo 2 tempo de passagem e 3 verde máximo 933 933 Descreva brevemente o conceito operacional de um controlador atuado pelo tráego 934 934 É necessário coordenar os semáoros ao longo das duas aixas do corredor de mão única mostrado a seguir odos os semáoros têm ciclo comum de 90 s e o verde eetivo para o sentido a ser coordenado é de 6667 da duração do ciclo Considerando que a velocidade média ao longo do corredor é de 634 kmh calcule o seguinte a As deasagens ideais b A eficiência da largura de banda c A capacidade da largura de banda 935 935 Uma via arterial nortesul com duas aixas em cada sentido possui quatro de seus s emáoros coordenados para o sentido norte conorme mostrado A velocidade média do veículo ao longo do corredor é de 555 kmh A duração do ciclo a duração do verde para a ase NS e a deasagem para cada um dos quatro semáoros A B C e D são Se Semá máfo forroo Du Dura raçã ção d o do c o ciciclo lo ss VVer erde de pa para ra a f a fas ase N e NS S De Defafasa sage gem e m em r m relelaç ação ão ao ao se semá máfo foro ro a m a mon ontatant ntee A 100 55 0 B 100 60 21 C 100 45 14 D 100 50 18 a race um diagrama espaçotempo para o sistema coordenado b Determine a eficiência e a capacidade da largura de banda para o sentido norte c Determine a eficiência e a capacidade da largura de banda para o sentido sul 165 m 222 m 291 m A B C D 330 m 210 m 270 m A B C D Norte Transporte inteligente e tecnologia da informação Capítulo 9 Capítulo 9 569 936 936 race brevemente o desenvolvimento dos sistemas de controle de tráego adaptativo desde o início da década de 1960 937 937 Discuta a dierença entre precedência e prioridade semaórica 938 938 Determine os beneícios que podem ser esperados da implantação de um sistema de semáoros avan çado em uma via arterial com um VDM médio de 30000 veículosdia A duração média de viagem no trecho onde o sistema deve ser implantado é de 15 minutos Suponha que o valor do tempo seja igual a 1000h 939 939 Dê alguns exemplos de 1 sistemas de rastreamento de transporte público no mundo real e 2 de inor mações de transporte público 940 940 Uma agência de transporte tem custo de capital anual e operacional de 3 milhões e 25 milhões res pectivamente Determine os beneícios esperados com a implantação de um sistema de operações de transporte público e de AVL 941 941 Descreva duas aplicações de tecnologias avançadas no transporte erroviário Referênc Referências ias bibliográcas bibliográcas BISHOP RIntelligent Vehicles echnology and rends Norwood MA Artech House Inc 2005 BREHERON D Current Developments in SCOO Version 3 inransportation Research Record 1554RB National Research CouncilWashington DC 1996 CAMBRIDGE SYSEMAICS AND I INDUSRIES IS Deployment Analysis System Users Manual Cambridge MA 2000 CHOWDHURY M A e SADEK A Fundamentals of Intelligent ransportation Systems Planning Norwood MA Artech House Inc 2003 CHEU R L e RICHIE S G Automated Detection o LaneBlocking Freeway Incidents Using Artificial Neural Networksransportation Research C v 36 p 371388 DAILEY D J Smart rek A Model Deployment Initiative US Department o ransportation 2001 Disponí vel em httpwwwitswashingtonedupubssmarttrekreportpd GARBER N J e HOEL L A raffic Highway EngineeringBrooksCole Pacific Grove CA 2002 HANSEN B G MARIN P e PERRIN H JOSEPH JR SCOO Realime Adaptive Control in a CORSIM Simulation Environment inransportation Research Record 1727RB National Research CouncilWashington DC 2000 HEAD K L MIRCHANDANI P B e SHEPPARD D Hierarchical Framework or Real ime raffic Con trol in ransportation Research Record 1360RB National Research Council Washington DC 1992 INSIUE OF RANSPORAION ENGINEERS Intelligent ransportation Systems Primer Washington DC 2001 LUCAS D E MIRCHANDANI P B e HEAD K L Remote Simulation to Evaluate Real ime raffic Control Strategies inransportation Research Record 1727RB National Research CouncilWashington DC 2000 MICHALOPOULOS P G JACOBSON R D ANDERSON C A e BARBARESSO J C Field Deployment o Machine Vision in the Oakland County AMSAIS Project ProceedingsIVHS America 1994 Annual Meeting Atlanta GA p 335342 abril 1994 Engenharia de infraestrutura de transportes 570 MIREEK SYSEMS INC IS Benefits 1999 Update Report n FHWAOP99012 Federal Highway Admi nistration U S Department o ransportationWashington DC 1999 NEUDORFF L G RANDALL J E REISS R e GORDON RFreeway Management and Operations Handbook Re port No FHWAOP04003 Federal Highway Administration U S Department o ransportationWashington DC 2003 PAYNE H J e IGNOR S C Freeway Incident Detection Algorithms Based on Decision rees with States in ransportation Research Record 682 RB National Research CouncilWashington DC p 3037 1978 PERSAUD B e HALL F L Catastrophe Teory and Pattern in 30 Second Freeway raffic Data Implication or Incident Detectionransportation Research A v 232 p 103113 1989 SMIH BRIAN L PACK MICHAEL L LOVELL DAVID J e SERMONS M William ransportation Management Applications o Anonymous Mobile Call Sampling Anais da 11a reunião anual do IS América Miami FL 2001 US DEPARMEN OF RANSPORAION Federal Highway AdministrationTe National Intelligent ransportation Systems Architecture Version 51 2005 Disponível em httpwwwiteriscomitsarch US DEPARMEN OF RANSPORAION Federal Highway AdministrationIntelligent ransportation Systems Compendium of Field Operational estExecutive Summaries Washington DC 1998 Developing raveler Information Systems Using the National IS Architecture Washington DC 1998 Te National Intelligent ransportation Systems Program PlanWashington DC 1995 US DEPARMEN OF RANSPORAION Advanced Public ransportation Systems Te State of the Art 1998 Update Report n FAMA267007981 Federal ransit Administration Washington DC 1998 APÊNDICE APÊNDICEAA Tabela A1 Tabela A1 Valores críticos de t Graus de liberdade Graus de liberdade t 0100 0100 t 0050 0050 t 0025 0025 t 0010 0010 t 0005 0005 1 3078 6314 12706 31821 63657 2 1886 2920 4303 6965 9925 3 1638 2353 3182 4541 5841 4 1533 2132 2776 3747 4604 5 1476 2015 2571 3365 4032 6 1440 1943 2447 3143 3707 7 1415 1895 2365 2998 3499 8 1397 1860 2306 2896 3355 9 1383 1833 2262 2821 3250 10 1372 1812 2228 2764 3169 11 1363 1796 2201 2718 3106 12 1356 1782 2179 2681 3055 13 1350 1771 2160 2650 3012 14 1345 1761 2145 2624 2977 15 1341 1753 2131 2602 2947 16 1337 1746 2120 2583 2921 17 1333 1740 2110 2567 2898 18 1330 1734 2101 2552 2878 19 1328 1729 2093 2539 2861 20 1325 1725 2086 2528 2845 21 1323 1721 2080 2518 2831 22 1321 1717 2074 2508 2819 23 1319 1714 2069 2500 2807 24 1318 1711 2064 2492 2797 25 1316 1708 2060 2485 2787 26 1315 1706 2056 2479 2779 27 1314 1703 2052 2473 2771 28 1313 1701 2048 2467 2763 29 1312 1699 2045 2462 2756 1282 1645 1960 2326 2576 Fonte M Merrington Table of percentage points of the t distribution Biometrika 1941 23 300 Reproduzido por permissão de Biometrika Trustees t Engenharia de infraestrutura de transportes 572 Tabela A2 Tabela A2 Valores críticos de X2 Graus de liberdade Graus de liberdade X 22 0995 0995 X 22 0990 0990 X 22 0975 0975 X 22 0950 0950 X 22 0900 0900 1 00000393 00001571 00009821 00039321 00157908 2 00100251 00201007 00506356 0102587 0210720 3 00717212 0114832 0215795 0351846 0584375 4 0206990 0297110 0484419 0710721 1063623 5 0411740 0554300 0831211 1145476 061031 6 0675727 0872085 1137347 163539 220413 7 0989265 1239043 168987 216735 348954 8 1344419 1646482 217973 273264 348954 9 1734926 2087912 270039 332511 416816 10 215585 255821 324697 394030 486518 11 260321 305347 381575 457481 557779 12 307382 357056 440379 522603 630380 13 356503 410691 500874 589186 704150 14 407468 466043 562872 657063 778953 15 460094 522935 626214 726094 854675 16 514224 581221 690766 796164 931223 17 569724 640776 756418 867176 100852 18 626481 701491 823075 939046 108649 19 684398 763273 890655 101170 116509 20 743386 826040 959083 108508 124426 21 803366 889720 1028293 115913 132396 22 864272 954249 109823 123380 140415 23 926042 1019567 115885 130905 148479 24 988623 108564 124011 138484 156587 25 105197 115240 131197 146114 164734 26 111603 121981 138439 153791 172919 27 118076 128786 145733 161513 181138 28 124613 135648 153079 169279 189392 29 131211 142565 160471 177083 197677 30 137867 149535 167908 184926 205992 40 207065 221643 244331 265093 290505 50 279907 297067 323574 347642 376886 60 355346 374848 404817 431879 464589 70 432752 454418 487576 517393 553290 80 511720 535400 571532 603915 642778 90 591963 617541 656466 691260 732912 100 673276 700648 742219 779295 823581 Fonte M Merrington Table of percentage points of the t distribution Biometrika 1941 23 300 Reproduzido por permissão de Biometrika Trustees x 2 x 2 0 fx 2 Apêndice A 573 Fonte F Wilcoxon e R A Wilcox Some rapid approximate statistical procedures 1964 2023 Tabela A3 Tabela A3 Valores críticos de TL e de TU do Teste da soma das classes de Wilcoxon amostras independentes n2 n1 3 4 5 6 7 8 9 10 T L T U T L T U T L T U T L T U T L T U T L T U T L T U T L T U 3 5 16 6 18 6 21 7 23 7 26 8 28 8 31 9 33 4 6 18 11 25 12 28 12 32 13 35 14 38 15 41 16 44 5 6 21 12 28 18 37 19 41 20 45 21 49 22 53 24 56 6 7 23 12 32 19 41 26 52 28 56 29 61 31 65 32 70 7 7 26 13 35 20 45 28 56 37 68 39 73 41 78 43 83 8 8 28 14 38 21 49 29 61 39 73 49 87 51 93 54 98 9 8 31 15 41 22 53 34 65 41 78 51 93 63 108 66 114 10 9 33 16 44 24 56 32 70 43 83 54 98 66 114 79 131 A estatística do teste é a soma das classes associada com a menor amostra para amostras de tamanhos iguais qualquer soma das classes pode ser utilizada a alfa 0025 monocaudal alfa 005 bicaudal n2 n1 3 4 5 6 7 8 9 10 T L T U T L T U T L T U T L T U T L T U T L T U T L T U T L T U 3 6 15 7 17 7 20 8 22 9 24 9 27 10 29 11 31 4 7 17 12 24 13 27 14 30 15 33 16 36 17 39 18 42 5 7 20 13 27 19 36 20 40 22 43 24 46 25 50 26 54 6 8 22 14 30 20 40 28 50 30 54 32 58 33 63 35 67 7 9 24 15 33 22 43 30 54 39 66 41 71 43 76 46 80 8 9 27 16 36 24 46 32 58 41 71 52 84 54 90 57 95 9 10 29 17 39 25 50 33 63 43 76 54 90 66 105 69 111 10 11 31 18 42 26 54 35 67 46 80 57 95 69 111 83 127 b alfa 005 monocaudal alfa 010 bicaudal Principais unidades utilizadas em Principais unidades utilizadas em mecânica mecânica Quantidade Quantidade SSiisstteem ma a iinntteerrnnaacciioonnaal l SSII SSiisstteem ma a dde e uunniida daddees s uussuuaaiis s ddoos s EEssttaaddoos s U Unniiddooss USCS USCS U Unniiddaaddee SSíím mbboolloo FFóórrm muullaa U Unniiddaaddee SSíím mbboolloo FFóórrm muullaa Aceleração ângular radiano por segundo ao quadrado rads2 radiano por segundo ao quadrado rads2 Aceleração linear metro por segundo ao quadrado ms2 pé por segundo ao quadrado fts2 Área metro quadrado m 2 pé ao quadrado ft 2 Densidade massa Massa específica quilograma por metro cúbico Kgm3 slug por pé cúbico slugft 3 Densidade peso Peso específico newton por metro cúbico Nm3 libra por pé cúbico pcf lbft 3 Energia trabalho joule J N m pélibra ftlb Força newton N kgms2 libra lb unidade base Força por unidade de comprimento Intensidade da força newton por metro Nm libra por pé lbft Frequência hertz Hz s1 hertz Hz s1 Comprimento metro m unidade base Pé ft unidade base Massa quilograma kg unidade base slug lbs 2 ft Momento de uma força torque newtonmetro Nm librapé lbft Momento de inércia área metro biquadrado m 4 polegada biquadrada in 4 Momento de inércia massa quilograma vezes metro ao quadrado kgm2 slug vezes pé ao quadrado slugft 2 Potência watt W Js Nms pé libra por segundo ftlbs Pressão pascal Pa Nm2 libra por pé ao quadrado psf lbft 2 Módulo de seção metro cúbico m 3 polegada cúbica in 3 Tensão pascal Pa Nm2 libra por polegada ao quadrado psi lbin2 Tempo segundo s unidade base segundo s unidade base Velocidade angular radiano por segundo rads radiano por segundo rads Velocidade linear metro por segundo ms pé por segundo fps fts Volume líquidos litro L 10 3m3 galão gal 231 in 3 Volume sólidos metro cúbico m 3 pé cúbico cf ft 3 Unidades utilizadas Unidades utilizadas Conversões entre unidades tradicionais de medidas Conversões entre unidades tradicionais de medidas dos Estados Unidos e as unidades do SI dos Estados Unidos e as unidades do SI Unidade tradicional de medida Unidade tradicional de medida dos Estados Unidos dos Estados Unidos Multiplicado pelo fator de Multiplicado pelo fator de conversão conversão Equivale à unidade do SI Equivale à unidade do SI PPrreecciissoo PPrrááttiiccoo Aceleração Linear pés por segundo quadrado polegadas por segundo quadrado fts2 ins2 03028 00254 0305 00254 metro por segundo quadrado metro por segundo quadrado ms2 ms2 Área mil circular pés quadrados polegadas quadradas cmil ft2 in2 00005067 009290304 64516 00005 00929 645 milímetro quadrado metro quadrado milímetro quadrado mm2 m2 mm2 Densidade massa slug por pé cúbico slugft 3 515379 515 quilograma por metro cúbico kgm 3 Densidade peso libra por pé cúbico libra por polegada cúbica lbft3 lbin3 157087 271447 157 271 newton por metro cúbico quilonewton por metro cúbico Nm3 kNm3 Energia trabalho pélibra polegadalibra quilowatthora unidade térmica britânica ftlb inlb kWh Btu 135582 0112985 36 105506 136 0113 36 1055 joule Nm joule megajoule joule J J MJ J Força libra kip 1000 libras lb k 444822 444822 445 445 newton kgms2 quilonewton N kN Força por unidade de comprimento libra por pé libra por polegada kip por pé kip por polegada lbft lbin kft kin 145939 175127 145939 175127 146 175 146 175 newton por metro newton por metro quilonewton por metro quilonewton por metro Nm Nm kNm kNm Comprimento pé polegada milha ft in mi 03048 254 1609344 0305 254 161 metro milímetro quilometro m mm km Massa slug lbs2 ft 145939 146 quilograma kg Momento de uma força torque librapé librapolegada kippé kippolegada lbft lbin kft kin 135582 0112985 135582 0112985 136 0113 136 0113 newton metro newton metro quilonewton metro quilonewton metro Nm Nm kNm kNm Momento de inércia área polegada à quarta potência polegada à quarta potência in4 in4 416231 0416231 x 106 416000 0416 x 106 milímetro à quarta potência metro à quarta potência mm4 m4 Momento de inércia massa slug pé quadrado slugft 2 135582 136 quilograma metro quadrado kg m2 Potência pélibra por segundo pélibra por minuto potência 550 ftlbs ftlbs ftlbmin hp 135582 00225970 745701 136 00226 746 watt Js ou Nms watt watt W W W Pressão estresse libra por pé quadrado libra por pé quadrado kit por pé quadrado kit por polegada quadrada psf psi ksf ksi 478803 689476 478803 689476 479 6890 479 689 pascal Nm2 pascal quilopascal megapascal Pa Pa kPa MPa Unidade tradicional de medida Unidade tradicional de medida dos Estados Unidos dos Estados Unidos Multiplicado pelo fator de Multiplicado pelo fator de conversão conversão Equivale à unidade do SI Equivale à unidade do SI PPrreecciissoo PPrrááttiiccoo Módulo de seção polegadas cúbica polegadas cúbica in3 in3 163871 163871 x 106 16400 164 x 106 milímetro cúbico metro cúbico mm3 m3 Velocidade linear pé por segundo polegada por segundo milha por hora milha por hora fts ins mph mph 03048 00254 044704 1609344 0305 00254 0447 161 metro por segundo metro por segundo metro por segundo quilometro por hora ms ms ms kmh Volume pé cúbico polegada cúbica polegada cúbica galão 231 in3 galão 231 in3 ft3 in 3 in3 gal gal 00283168 163871 x 10 6 163871 378541 000378541 00283 164 x 10 6 164 379 000379 metro cúbico metro cúbico centímetro cúbico cc litro metro cúbico m3 m 3 cm3 L m3 Um asterisco indica um fator de conversão exata Observação para converter de unidades do SI para as unidades USCS dividir pelo fator de conversão Propriedades físicas selecionadas Propriedades físicas selecionadas PPrroopprriieeddaaddee SSII U USSCCSS Água fresca densidade de peso densidade de massa 981 kNm3 1000 kgm3 624 lbft3 194 slugsft3 Água do mar densidade de peso densidade de massa 100 kNm3 1020 kgm3 638 lbft3 198 slugsft3 Alumínio ligas estruturais densidade de peso densidade de massa 28 kNm3 2800 kgm3 175 lbft3 54 slugsft3 Aço densidade de peso densidade de massa 770 kNm3 7850 kgm3 490 lbft3 152 slugsft3 Concreto armado densidade de peso densidade de massa 24 kNm3 2400 kgm3 150 lbft3 47 slugsft3 Pressão atmosférica nível do mar Valor recomendado Valor padrão internacional 101 kPa 101325 kPa 147 psi 146959 psi Aceleração da gravidade nível do mar aprox 45º latitudinal Valor recomendado Valor padrão internacional 981 ms2 980665 ms2 322 fts2 321740 fts2 Prexos do Prexos do SI SI PPrreefifixxoo SSíím mbboolloo FFaattoor r dde e m muullttiipplliiccaaççããoo tera giga mega quilo hecto deca deci centi mili micro nano pico T G M kh da d c m µ n p 1012 109 106 103 102 101 101 102 103 106 109 1012 1000000000000 1000000000 1000000 1000 100 10 01 001 0001 0000001 0000000001 0000000000001 Observação o uso dos prefixos hecto deca deci e centi não é recomendado no SI Índice remissivo Índice remissivo Esta edição de Engenharia de Infraestrutura de Transporte uma integração multimodal oi adaptada para incorporar o Sistema Internacional de Unidades Le Système International dUnités ou SI ao longo do livro Le Système International dUnités Le Système International dUnités AA AASHTO veja American Association o State Highway and Transportation Officials AASHTO AATC veja controle avançado de tráego ATC acidentes definição 466 ações do governo planejamento de transporte multimodal 223 acostamentos 267268 278 padrões de projeto geométrico 267268 278 pistas de pouso e decolagem 278 pistas de rolamento 278 rodovias 267268 acuidade percepção visual humana 77 Advise Customs Service ADCUS 119 aeronaves 198199 199 capacidade da pista de pouso e decolagem 199 composição da rota de 199 movimento de 199200 requisitos de separação impostos pelo controle de tráego aéreo 198199 aeroportos 118119 232 274 Veja também pistas de pouso e decolagem pistas de taxiamento rolamento Advise Customs Service ADCUS 119 aviação geral 118 características dos 118119 classificação da FAA 118119 com direitos de aterrissagem LRAs Landing Rights 119 com taxa de utilização 119 de apoio 118 designados pela ICAO 118119 internacionais de entrada designados AOE Designated International Airport o Entry 119 internacionais 118119 International Civil Aviation Organization ICAO 118119 pistas de pouso e decolagem 119 pistas de taxiamento 119 planejamento de transporte 232 público básico de aviação geral BU 118 público geral da aviação geral GU 118 serviço comercial 118 transporte de aviação geral 118 visibilidade da torre de controle de tráego 274 agregados 381383 AID veja detecção automática de incidentes AID Automatic Incidence Detection Airport Pavement Design and Evaluation 353 algoritmo da Caliórnia detecção automática de incidentes AID Automatic Incident Detection 524526 algoritmos baseados na teoria da catástroe detecção automática de incidentes AID 526 algoritmos com base em inteligência artificial detecção automática de incidentes AID 526527 algoritmos de base estatística detecção automática de incidentes AID Automatic Incidence Detection 526 alinhamento horizontal 300328 Veja também curvas curvas tipos de 300306 esquema das curvas 319328 método das deflexões 319321 projeto de de errovias 312328 projeto de em rodovias 306312 alinhamento vertical 286292 Veja também curvas esquema das curvas 296298 projeto de pista de pouso e decolagem 292293 296298 projeto de via erroviária 284 298300 projeto rodoviário 286292 295298 projeto 285292 rampas para 286 292 293 alocação da tripulação 23 alocação de tráego dinâmico 543544 Engenharia de infraestrutura de transportes 580 American Association o State Highway and Transportation Officials AASHTO 80 8182 253254 363367 408420 491497 A policy on geometric design of highways and streets 253254 áreas de trechos em obras 495 classificação dos veículos automotores 8283 componente estrutural de das vias de transporte 363367 388400 408420 Guide for the design of pavement structures 408 409 implementação das recomendações 495497 método de projeto de pavimento flexível 389400 método de projeto de pavimento rígido 408420 National Cooperative Highway Research Program NCHRP 495 passagens em nível 493494 projeto de pavimentos método do 389400 408420 segurança das motocicletas 493 segurança dos caminhões 493 segurança dos veículos de passageiros 493 segurança abordagem abrangente para a 491497 sistema de classificação de rodovias e de vias urbanas 253254 sistema de classificação do solo 363367 tempo de percepção e reação 80 ransportation Research Board TRB 495 American Railway Engineering and MaintenanceoWay Association AREMA 282 349 444457 American Railway Engineering Association AREA 96 amostras de solo 363369 369376 limite de liquidez LL 364 pavimentos propriedades para 369376 seleção do componente estrutural das 363369 sistema de classificação da AASHTO 363367 sistema unificado de classificação dos solos SUCS 363 367369 371 análise de capacidade da rodovia 132134 134 134149 aplicações da 141143 capacidade de uma determinada aixa 138 conceitos de aixa crítica 139140 ator de pico horário FPH 133134 interseções semaorizadas 134149 método HCM 149 modelo de espera de Webster 144149 princípios de programação semaórica 136138 relação entre volume e capacidade vc 134 semáoros 134138 taxas de fluxo 132134 tempo disponível 139 tempo em verde eetivo 137 volume por hora por subhora 132134 análise de regressão linear 3442 entre duas variáveis 3336 índice de condição do pavimento PCI Pavement Condition Index 3 Microsof Excel utilização do 3435 3639 múltipla 3639 variáveis transormadas 4042 análise dos dados de colisão 471487 coleta de dados 471487 índices de 474475 método de Bayes 487 método empírico 487 tabelas de contingência 483484 técnicas não paramétricas 485 teste de hipóteses 476 477 teste de proporcionalidade 476 481482 teste de quiquadrado 476 482484 teste de soma das classes de Wilcoxon 476 485487 teste t 476 479480 ângulo da via érrea 117 ângulo de rolagem errovias 117 ângulo do vagão 117 APTS veja sistemas de transporte público avançados APTS Advanced Public Transportation System área livre de objetos OFA Object Free Area padrões de projeto de pista de rolamento e da pista de pouso e decolagem 275 áreas de canteiros segurança das 494495 áreas de embarquedesembarque 150151 154155 157 170172 capacidade de transporte 150151 ônibus 154155 ponto de parada crítico 154155 sistemas erroviários em nível separado 170172 tempo de liberação 150151 tempo de parada 150 automóveis 15 8182 9092 9394 9596 9899 100102 características dinâmicas dos 9092 9394 9596 100102 características estáticas dos 8182 classificação da AASHTO 8182 distância de renagem 100102 distância de parada 102 invenção dos 15 requisitos de potência 9899 resistência de curva 9596 resistência de rolamento 9394 resistência do ar 9192 avaliação das alternativas de transporte 244248 abordagem de ponto de partida 244 custo beneício 247 indicadores de eficácia 244245 multicritério 247 partes interessadas 244 pontuação e classificação 247 valor do dinheiro no tempo 245 valor presente 245 avaliação econômica planejamento de transporte 245 aviõesaeronaves 7576 8288 333340 características estáticas das 8288 classificação de aeronavegabilidade 8288 classificação de FAA 8788 curvas de desempenho FAA 335337 Índice remissivo 581 da aviação geral 82 de transporte 85 determinação do comprimento da pista de pouso e decolagem com base no agrupamento de 333335 determinação do comprimento da pista de pouso e decolagem com base em aeronaves específicas 335337 Federal Aviation Administration FAA 8288 tipos de 7576 BB barcos veja embarcações marítimas barreiras à beira de estradas padrões de projeto geométrico 269 Best Friend of Charleston 11 bicicletas 184186 189195 análise de capacidade das 189195 capacidade de transporte 189195 cicloaixas 194197 ciclovias ora da via 190192 conceitos de NS 184186 189190 190191 192193 193194 194195 estruturas compartilhadas entre pedestres e bicicletas 184186 192193 fluxo de tráego 189 interseção semaorizada 193194 vias compartilhadas 191193 bondes 1214 163168 história dos 1214 procedimento de análise de capacidade 163168 CC calçadas 183184 269270 cálculo do NS de 183184 capacidade de pedestres 183184 padrões de projeto geométrico 269270 Caliornia Bearing Ratio CBR 369371 374 401 camada de sublastro 350 camels o the prairies camelos das pradarias 9 canais história dos 10 canteiros padrões de projeto geométrico 268269 capacidade de transporte 151 capacidade em termos de pessoas 149150 175176 cálculo da 175176 capacidade veicular 150 definição 149150 demanda de passageiros 149150 inraestruturas de transporte e 175176 política do operador 149 capacidade veicular 149151 172175 capacidade de transporte 149151 sistemas sobre trilhos em nível separado 170173 transporte sobre trilhos em via singela 166 capacidade 125213 análise e 125213 áreas de embarquedesembarque 150151 154155 157 170172 bicicletas 189195 conceito de 125126 das rodovias 127149 de pessoas 149 175176 definição 126 estações 151 aixas de ônibus 151 157163 ator de pico horário FPH 133134 fluxo de tráego 127128 128129 129131 132 Highway Capacity Manual HCM 125126 inraestrutura para pedestres 179189 interseção de uma determinada aixa em 138 introdução à 125 nível de serviço NS 126127 ônibus 150151 152163 pistas de pouso e decolagem de um aeroporto 196204 qualidade de serviço 151152 176179 relação entre volume e capacidade vc 134 segmentos erroviários 151 taxa de fluxo de serviço 127 terminais 151 transporte e 125213 transporte erroviário 151 163168 transporte público 149179 veicular 149151 166 172175 volume de passageiros 157 177 características dinâmicas dos veículos 90104 características do veículo 81104 automóveis 9192 9394 98 104106 aviões 8588 características dinâmicas 90104 distância de renagem 99103 embarcações marítimas 9091 estáticas 8190 importância das 81 requisitos de potência 9799 resistência ao movimento 98 resistência de curva 9596 resistência de rampa 93 resistência de rolamento 9395 resistência do ar 9093 trens 8890 9293 9495 96 102104 características estáticas dos veículos automotores 8190 características humanas 7781 acuidade visual 7780 comportamento do passageiro 8081 ergonomia 7677 importância das 7677 Manual sobre dispositivos de controle de tráfego uniformes MUTCD Manual on Uniorm Traffic Control Devices 80 ouscamento e recuperação da visão 7879 percepção auditiva 80 percepção de proundidade 80 percepção visual 7780 processo de resposta 7780 tempo de percepção e reação 80 terminais de transporte nas 8081 velocidades de caminhada 80 visão de cores 78 visão periérica 78 carga por eixo 354359 equivalente 359 simples equivalente 354359 cargas das rodas do trem 362363 carregamento 353363 características de tráego 354359 carga por eixo simples equivalente ESAL Equivalent Single Axle Load 354359 cargas das roda locomotivas 362363 Engenharia de infraestrutura de transportes 582 confiabilidade do trecho de linha 177179 considerações de ruídos capacidade da pista de pouso e decolagem de aeroporto 200 construção oportunidades de carreira em transportes 78 conteinerização definição 12 controle avançado de tráego ATC 511 547559 beneícios ambientais 559 beneícios dos sistemas de 558559 beneícios na segurança 559 coordenação semaórica 548549 diagrama espaçotempo 549554 introdução ao 547 precedência e prioridade 557558 redução do tempo de viagem 555 semáoros atuados 547548 sistemas de controle de tráego adaptativos 555557 Sydney Coordinated Adaptive Traffic System SCATS 556557 SYNCHRO 555 técnica de otimização da ração ciclo de deasagem SCOOT Split Cycle Offset Optimization Technique 556 tempo de passagem 548 tempo de verde 548 Traffic Network Study Tool TRANSYT 555 controle da demandacapacidade acesso atuado pelo tráego 533534 controle de acesso 529542 análise de fila 540542 atuado pelo tráego 531 537539 beneícios do 530 classificação das estratégias 530531 controle da demandacapacidade 533534 controle de ocupação de laço aberto 534536 controle de ocupação em laço echado 536 controle de ocupação 534537 de entrada única 532 de pelotão de veículos 532 533 detectores da via principal 540 detectores de entrada 539 detectores de entrelaçamento 540 solo 363374 vias érreas 374 componentes estruturais das vias de transporte 349352 Veja também pavimentos componentes estruturais 349352 363388 388456 camada de subbase 350 352 377379 camada de sublastro 350 das vias de transporte 349352 363388 dormentes 352 386 lastro 350352 379 leito da estrada plataorma 350352 materiais de base 350 377379 materiais para 363388 revestimento 352 379386 seção transversal dos 351 seleção de materiais para 363388 subestrutura erroviária 350 subleito 350 363374 superestrutura das vias érreas 350 386388 tamanho mínimo eou espessura dos 388456 trilhos 352 387388 comportamento do passageiro terminais de transporte 8081 comprimento mínimo da tangente padrões de projeto de via erroviária 284285 conceitos de taxa crítica 139140 concreto 408 430443 armado 430443 armado com juntas 408 427434 443 com armadura 408 427434 pavimentos de pista de pouso e decolagem 439443 pavimentos de continuamente armado CRCP Continuous Reinorced Concrete Pavement 408 434443 pavimentos rodoviários 434440 simples com juntas 408 tela de arame deormado DWF 430432 tela de arame soldado WWF 430432 condições meteorológicas capacidade da pista de pouso e decolagem de aeroporto 199 Número Estrutural de Pavimento SN 354 peso bruto de projeto 359360 projeto de pavimento rodoviário 354359 projeto para o pavimentos de aeroportos 359362 cicloaixas capacidade e NS de 194195 ciclos semáoros 135 143144 cimento asáltico 379383 Portland 383386 Civil Aviation Board CAB 216217 Clermont 10 Código de reerência do aeroporto ARC Airport Reerence Code 88 256257 272 332 componentes de vento cruzado 332 dados para localização e orientação da pista de pouso e decolagem 272277 sistema de codificação para aeroportos 88 coeficiente da camada projeto de pavimentação flexível 390 391 coeficiente de variação 150 coleta definição 218 colisões 466470 causas de 466467 definição 466 principais atores de 467470 componentes da subbase 350 374379 componentes de projeto estrutural 349352 materiais 374379 pavimentos de aeroporto 377379 pavimentos rodoviários 374377 componentes do subleito 350 363374 materiais 363374 pavimentos de aeroportos 371374 pavimentos flexíveis 369 371374 pavimentos rígidos 371 374 pavimentos rodoviários 369371 plataorma preparada como um 350 projeto estrutural 350 363374 propriedades de engenharia 363374 sistema AASHTO de classificação do solo 363367 Sistema Unificado de Classificação dos Solos SUCS 363 367369 Índice remissivo 583 definição 22 demanda 222225 226 227 228 235243 capacidade e previsão comparação de 227 estimativa de viagem utura 235243 planejamento das modalidades de transporte 222225 previsões de de viagens 226 densidade parâmetros de fluxo de tráego 129 Department o Transportation DOT Departamento de Transportes dos Estados Unidos 217 desempenho do pavimento 390396 408418 coeficiente da camada 390 391 eeito de drenagem 394396 413 ator da perda de suporte LS 413 atores ambientais sazonais 390 392 408 411 índice de serventia 408409 módulo de elasticidade 409 411413 módulo de resiliência eetiva 393 módulo eetivo 414416 projeto de pavimentos flexíveis 389396 projeto de pavimentos rígidos 408416 desvio padrão variáveis aleatórias e 45 detecção automática de incidentes AID Automatic Incident Detection 520527 algoritmo da Caliórnia 524526 algoritmo de reconhecimento de padrões 523526 algoritmo do tipo comparativo 523526 algoritmos baseados na teoria da catástroe 526 algoritmos com base em inteligência artificial 526527 algoritmos de base estatística 526 algoritmos 521526 gerenciamento de incidentes por um FIMS 519526 índice de alarme also FAR False Alarm Rate 521 horizontais via érrea em 117 método das deflexões 319321 323326 projeto de errovias 284285 293299 312328 projeto de de rodovias 286292 296299 306312 319328 projeto de para pista de pouso e decolagem 292 296299 rampas para 286 292 293 redução de colisões em 496497 reversas 304 309310 323 taxa máxima de superelevação 306 transição 305306 verticais 286292 292 293299 verticais esquema de 296299 curvas compostas 303 309 315 323 de rodovias 309 323 esquema das 323 erroviárias 315 projeto geométrico 303 curvas de transição veja curvas espirais curvas espirais 305306 310312 315319 323328 esquema das 323328 método das deflexões 323326 projeto de rodovia 310312 323328 projeto de via erroviária 315319 323328 projeto geométrico 305306 curvas horizontais simples 300302 306309 312315 319323 esquema de 319323 método das deflexões 319321 projeto de rodovias 306309 319323 projeto de via erroviária 312315 projeto geométrico 300302 curvas reversas 304 309 323 esquema das 323 projeto de rodovias 309 323 projeto geométrico 304 323 custo beneício avaliação do transporte 247 DD declividades transversais das pistas de pouso e decolagem e de rolamento 279281 declividades transversais padrões de projeto geométrico 270 deensas metálicas projeto geométrico 269 detectores de fila 540 detectores de saída 540 entrada única 532 esquema de um sistema 539540 estratégias para as taxas de 531539 acilitador local 531 537539 filosofia do em rampas 530 introdução ao 529 local 531 533537 não restritivo 530 préprogramado 531532 requisitos de retenção da rampa 540 restritivo 530 sistemas de FIMS 529542 controle de ocupação 534 536 acesso atuado 533536 536538 laço aberto 534536 laço echado 536537 controle de tráego aéreo 196 198199 200 condição e desempenho do sistema de 200 unção do 196 requisitos de separação de aeronaves 198199 controle de tráego veja semáoros controle positivo de trem PTC Positive Train Control 490 563 cruzamentos semaorizados inraestruturas viárias de pedestres e NS em 187188 curvas 108112 117 284285 286292 292 293299 300328 496 A Guide for Reducing Collisions on Highway Curves 496497 circulares raio mínimo de 108112 compostas 303 309 315 323 comprimento mínimo da tangente 284285 distância de visibilidade mínima na 306308 espirais 305306 310312 315319 323328 horizontais simples 300302 306309 312315 319323 horizontais 117 284285 300328 horizontais características da via érrea em 117 horizontais esquema de 319328 Engenharia de infraestrutura de transportes 584 emulsão asáltica 380 engenharia de transporte oportunidades de carreira em 67 entradas de pista 260 entrega definição 218 equação de Boussinesq 445446 equação de Talbot 445447 equipamento definição 22 ergonomia veja Características humanas escolha da rotaitinerário processo de quatro etapas 237 240243 espaçamento parâmetro do fluxo de tráego 129 espera atraso 144149 agregada 145 definição 144 duração de ciclo ótima 147149 média 145146 modelo de de Webster 144149 estação mais carregada sistemas erroviários em nível separado 170171 estações capacidade de transporte 151 estradas e ruas coletoras 255 256 estradas urbanas 253255 estradas coletoras 256 estradas locais 256 vias arteriais secundárias 255 vias arteriaisl principais 255 estradasvias rurais 256 arteriais principais 255 arteriais secundárias 255 coletoras principais 256 coletoras secundárias 256 locais 256 estradasvias 9 11 1617 253256 Veja também rodovias arteriais principais 255 arteriais secundárias 255 camels of the prairies camelos das pradarias 9 classificação das 253256 coletoras 256 história das 11 1617 locais 256 primeiras 11 rurais 256 sistema de classificação da AASHTO 253254 sistema interestadual 1617 US Office o Road Inquiry 16 urbanas 255 índice de desempenho ID 522 índice de detecção DR Detection Rate 520 tempo de detecção TTD Time To Detect 521 tipos de 523527 diagramas de espaçotempo 2429 549554 aplicações dos 25 conceito de largura de banda 551554 controle avançado de tráego ATC 549554 coordenação semaórica 549554 deasagens ideais 550551 movimento de um veículo utilizando os 25 movimento 25 uso de 2425 disseminação da inormação sistemas de FIMS 542 distância 99104 104108 109 112117 renagem 99104 parada 102 104 visibilidade 104108 109 112117 distância de renagem 99104 distância de parada 102 104 orças da 99 órmulas Minden 103 reios a disco 103 reios de sapatas 103 trens 102104 veículos automotores 100102 distância de parada 102 104105 automóveis 102 trens 104 distância de visibilidade 104108 109 112117 306308 curvas 306308 de decisão 106 de parada DVP 104105 306308 de ultrapassagem 106108 107 errovias 112117 mínima 104 106 107 requisitos em interseções de controle passivo 112117 rodovias 104108 distância de visibilidade de parada DVP 104105 306308 488489 características de rodovias 104105 conscientização da segurança 488489 mínima na curva 306308 projeto de rodovia 306308 distância de visibilidade de ultrapassagem 106108 109 distribuição de viagem processo de quatro etapas 237 238240 distribuição 4754 55 binomial 4748 contínua 5152 de Poisson 4951 de probabilidade geral G 55 exponencial negativa M 55 ator da modalidade de transporte 218 unção de distribuição acumulada 45 geométrica 48 normal 5254 probabilidade discreta 4754 probabilidade geral G 55 teoria de filas 55 uniorme D 55 distribuições contínuas 5152 distribuições de probabilidade discreta 4754 distribuição binomial 4748 distribuição de Poisson 4950 distribuição geométrica 48 distribuições contínuas 5152 distribuições normais 5254 Microsof Excel cálculos com o uso do 48 50 5253 distribuições normais 5254 distrito comercial central 153 dormentes 352 386387 componentes estruturais 352 materiais para 386387 vias erroviárias 352 386387 DOTveja Department o Transportation DOT Departamento de Transportes dos Estados Unidos EE eeito de drenagem projeto de pavimentação 394396 413 elementos da seção transversal padrões de projeto geométrico 266270 embarcações marítimas 9092 490 características estáticas das 9092 passageiros 9092 segurança de barcos de passeio 490 Índice remissivo 585 trens de passageiros de alta velocidade 12 velocidade de equilíbrio 117 via érrea em curvas horizontais 117 fila 3031 5458 540 540542 análise de dos controladores de acesso 540542 definição 3031 detectores 540 ormação de 54 primeiro que entra primeiro que sai PEPS 55 requisitos de retenção da rampa 540 sistemas exemplos de 54 tipos de 55 último que entra primeiro que sai UEPS 55 filas do primeiro que entra primeiro que sai PEPS 55 filas do último que entra primeiro que sai UEPS 55 FIMS veja Sistemas de gerenciamento de incidentes e de via expressa FIMS Freeway and Incident Management Systems fluxo de tráego 127128 128129 129131 132 132134 136 179181 bicicletas 189 definição 128 179180 densidade 129 179 espaçamento 129 179 ator de pico horário 133 fluxodensidade de pedestres 179 ininterruptas 127128 interrompido 128 intervalo entre veículos 129 modelos 132 parâmetros macroscópicos 128 129131 parâmetros microscópicos 128 parâmetros 128129 pedestre 179181 relação entre fluxovelocidade densidade 179181 rodovias rodoviário 127134 taxa de fluxo de saturação 136 taxa de fluxo de serviço 127 taxas de 132134 velocidade 128 179 fluxo interrompido análise 127128 fluxo veja fluxo de tráego planejamento de transporte aéreo 217 Plano Nacional de Sistemas Aeroportuários Integrados NPIAS National Plan o Integrated Airport Systems 217 projeto de pavimentos rígidos método da 420443 projeto de um pavimento flexível método de 401408 Federal Railroad Administration 115 262 490 504 505 desenvolvimento de 115 programas de segurança 504 Railroad Saety Advisory Committee 504 relatório anual de estatísticas de segurança ferroviária 472473 errovias 1012 112117 216217 232 472 490 493494 503505 563 Veja também trens ângulo de rolagem 117 características das 112117 conteinerização 12 controle positivo de trem PTC Positive Train Control 490 563 cruzamentos em nível inteligentes 115 cruzamentos erroviários em nível 493494 cruzamentos rodoerroviários inteligentes 563 distância de visibilidade mínima 112117 Federal Railroad Administration Administração Federal de Rodovias 115 472473 490 504 história das 1012 Interstate Commerce Commission ICC 12 216 locomotiva 11 planejamento de transporte 216217 Railroad Saety Advisory Committee RSAC 504 relatório anual de estatísticas de segurança ferroviária 472473 segurança das 490 segurança do transporte comercial 503505 superelevação 117 tecnologia da inormação TI 563 estudos abrangentes de transporte de longo prazo 227 estudos de corredores planejamento de transporte 227228 estudos do centro de atividade principal planejamento de transporte 228 estudos sobre os investimentos principais planejamento de transporte 227 FF FAA veja Federal Aviation Administration FAA acilitador de acesso global do sistema 530 535539 aixas de tráego padrões de projeto geométrico 266 ase semáoros 135 ator de perda de suporte LS projeto de pavimentação rígida 413 ator pico horário FPH 133134 atores ambientais 4 227 390392 409 412 559 beneícios dos sistemas de controle de tráego avançados ATC Advanced Arterial Traffic Control 558559 impactos dos no transporte 4 projeto de pavimentação flexível 390392 projeto de pavimentação rígida 409 412 relatório de impacto planejamento de transporte 227 Federal Aviation Administration FAA 82 118119 aeroportos internacionais classificação da 118119 Airport Pavement Design and Evaluation 353 aviões classificação de 87 categoria de aproximação da aeronave 88 classificação de aeronavegabilidade 82 código de reerência do aeroporto ARC Airport Reerence Code 88 curvas de desempenho da aeronave 335340 grupo de aeronaves e projeto 87 métodos de projeto de pavimentação de pista de pouso e decolagem 401408 Engenharia de infraestrutura de transportes 586 Interstate Commerce Commission ICC Comissão de Comércio Interestadual 12 216 intervalo entre veículos e taxa de fluxo de saturação 136 intervalo entre veículos 129 136 164166 análise da capacidade sobre trilhos na via 163168 nos trechos da via 164165 parâmetros de fluxo de tráego 129 saturação 136 trecho com sinalização por bloco 165 intervalos semáoros 135 136 JJ juntas 427431 articulação 428 contração 428 de construção 428 de pavimento rígido 428430 espaçamento de 428430 expansão 427 tipos de 427430 juntas de articulação projeto de pavimentação rígida 428 juntas de construção projeto de pavimentos rígidos 428 juntas de contração projeto de pavimentos rígidos 428 juntas de expansão projeto de pavimentação rígida 427 LL lei ederal de auxílio às estradas 16 limite de liquidez LL amostras de solo 365366 linha de visão pista de pouso e decolagem 281 localização automatizada de veículos AVL Automated Vehicle Location 559560 locomotiva 11 locomotivas a vapor 89 dieselelétricas 89 elétricas 89 veja trens logística empresarial oportunidades de carreira em 6 LOS veja nível de serviço NS M M manual sobre dispositivos de controle de tráego uniormes MUTCD II Índices de alarme also FAR False Alarm Rate 521 de Condição do Pavimento PCI Pavement Condition Index 36 de detecção DR Detection Rate 521522 de alha 155156 de serventia projeto de pavimentação flexível 390 de congelamento do ar 371374 inraestrutura 6 8 217 definição 22 manutenção 8 oportunidades de carreira em transportes 6 8 setor 6 inraestruturas voltadas para pedestres 179189 análise de capacidade das 181189 calçadas 183184 capacidade de transporte 179189 características do fluxo 179 compartilhadas entre pedestres bicicletas 184186 conceitos de níveis de serviço 181 183189 fluxo de tráego 179181 interseções semaorizadas 186188 passarelas 181 183184 relações fluxovelocidade densidade 179181 vias urbanas 188189 interseçõescruzamentos 134149 186188 193194 563 análise de 134149 capacidade das semaorizadas 140 ciclo 135 142144 conceitos de aixa crítica 139140 espera 144149 estruturas para bicicleta em 193194 inraestrutura viária voltada para o pedestre em 185187 NS para 146 185187 regras de circulação 134135 rodoerroviários inteligentes HRI 563 semaorizadas 134149 186187 193194 semáoros 134138 orças de mercado planejamento de transporte multimodal 223 órmula de Love 445446 órmulas Minden 103 reios a ar 103 eletrodinâmico 103 eletromagnético 103 a disco trens 103 de sapatas trens 103 requência capacidade de transporte e 176177 unção distribuição acumulada 45 massa de probabilidade 45 objetivo técnicas de otimização 59 GG geração de viagem processo de quatro etapas 238240 gerenciamento de aixa sistemas FIMS 546 gerenciamento de incidentes 519529 algoritmo de base estatística 526 algoritmos baseados na teoria da catástroe 526 detecção automática de incidentes AID Automatic Incident Detection 520527 detecção e verificação 520 estimativa dos beneícios de 527529 índice de alarme also FAR False Alarm Rate 521 índice de detecção DR Detection Rate 520 recuperação 520 remoção 520 resposta 520 sistemas de FIMS 519529 tempo de detecção TTD Time to Detect 521 gradiente longitudinal padrões de projeto de vias érreas 281284 guias padrões de projeto geométrico 269 HHhidrovias história das 10 Highway Advisory Radio HAR 542 Highway Capacity Manual HCM 125126 140 536 horário de serviço capacidade de transporte e 177 horários definição 23 Índice remissivo 587 unção objetivo 59 otimização 5859 programação linear 5963 restrições 5859 5960 sistemas de transporte 2173 teoria das filas 55 variáveis de decisão 58 59 modelos de programação linear LP Linear Programming 5963 método Simplex 60 Solver do Microsof Excel uso do 6063 6566 técnicas de otimização uso de 5866 modelos matemáticos planejamento de transporte 235 módulo de elasticidade projeto de pavimentos rígidos 409 412 413 módulo de resiliência eetivo projeto de pavimento flexível 393394 módulo eetivo projeto de pavimentos rígidos 414416 monitoramento de tráego 512519 cálculos de ocupação 513514 celulares 518 componentes e tecnologias de sistema 513519 Comunicações Dedicadas de Curto Alcance 517 detectores acústicos 513 detectores de laço indutivo DLI 513 detectores de radar de microondas 515 detectores ultrassônicos 516 equipamentosprogramas de computador 519520 identificação automatizada de veículos AVI 517 localização automatizada de veículos AVL 517 métodos de detecção 512519 processamento de imagem e vídeo VIP Video Image Processing 516 sensores ambientais 518 sensores inravermelhos 516 sistema de comunicação 519 sistema de posicionamento global GPS 517 VIP e circuito echado de TV CFTV 517 FIMS Freeway and Incident Management Systems 512518 tempo de detecção TTD Time To Detect 521 Microsof 34 3639 41 46 47 48 49 50 5254 6063 6566 desvio padrão cálculo do uso 4647 erramentas de análise de dados 35 3639 média cálculos do uso 4647 modelos de programação linear 6063 6566 Solver 6063 6566 uso da análise de regressão linear multivariáveis 3639 uso da análise de regressão linear 3435 3639 41 uso da análise de regressão 3639 uso das técnicas de otimização 6063 6566 uso de distribuições de probabilidade discreta 4748 4950 uso do cálculo de distribuição binomial 4748 uso do cálculo de distribuição normal 5354 uso dos cálculos de distribuição de Poisson 50 variância cálculo do uso 4647 modalidade de transporte 218225 atores na escolha da 218225 modelo logit 220221 opções disponíveis para 219 modalidade de transporte de passageiro 218225 atores na escolha da 218225 opções disponíveis para 218219 modalidades de viagem veja modalidade de transporte de passageiro modelo de incerteza 43 logit planejamento de transporte multimodal 220221 modelos 2173 132 144149 200204 220222 capacidade da pista de pouso e decolagem de aeroporto 200204 espera de Webster 144149 fila MD1 5657 fila MM1 5758 fluxo de tráego 132 Manual on Uniorm Traffic Control Device 80 materiais de base 350 374379 componentes estruturais 349352 materiais para 374379 pavimentos de aeroportos 377379 pavimentos de rodovias 377 materiais do lastro 351352 379 componentes estruturais 350 materiais para 379 vias érreas 379 média variáveis aleatórias e 4547 medidas resumo 4547 método da resistência reduzida do subleito projeto de pavimentação da pista de pouso e decolagem 374 método de Bayes análise de colisão 487 método de penetração completa de geada projeto de pavimentação da pista de pouso e decolagem 371 método de penetração limitada de gelo no subleito projeto de pavimentação da pista de pouso e decolagem 371374 método de taxa de crescimento planejamento de transporte 235237 método dos ângulos de deflexão 319321 323326 curva espiral 323326 curvas horizontais simples 319321 método empírico análise de colisão 487 método Simplex 60 métodos de detecção 513519 520 520527 acesso atuado 539540 detecção automática de incidentes AID Automatic Incident Detection 520527 detectores da via principal 540 detectores de entrada 539 detectores de entrelaçamento 540 detectores de fila 540 detectores de saída 540 gerenciamento de incidentes 519527 índice de detecção DR Detection Rate 521522 monitoramento de tráego 512518 sistemas de gerenciamento de incidentes e de via expressa Engenharia de infraestrutura de transportes 588 ormulação matemática de 544 sistemas de gerenciamento de incidentes e de via expressa FIMS Freeway and Incident Management Systems 542546 PP padrões de conexão 23 padrões de projeto de pistas de rolamento 272281 área de segurança da pista de rolamento 274 área livre de objeto 275 código de reerência do aeroporto ARC Airport Reerence Code 272 comprimentos 278 declividades transversais 279280 larguras 278 localização e orientação 272277 padrões de projeto para 272281 perigos oriundos da vida selvagem 277 topografia 273274 visibilidade da torre de controle de tráego aeroportuário 274 painéis de mensagem variável PMV 78 542 parâmetros macroscópicos fluxo de tráego 128 129131 parâmetros microscópicos fluxo de tráego 128 passagens capacidade de pedestres e LOS das 179183 184 pavimento asáltico de desempenho superior superpave 383 pavimentos de concreto continuamente armado CRCP Continuous Reinorced Concrete Pavement 408 434443 pavimentos 354359 359362 369376 377379 379386 389400 400408 408443 veja também pavimentos flexíveis pavimentos rígidos agregados 380383 asáltico de desempenho superior superpave 383 Caliornia Bearing Ratio CBR 369 374 399 características de tráego para 354359 carga por eixo equivalente EAL 359 ônibus 150151 152163 análise da capacidade erroviária na rua 163168 análise da capacidade 152163 áreas de embarquedesembarque 150151 157 capacidade das aixas 151 157163 capacidade de transporte 150151 152163 capacidade do ponto de parada 157 coeficiente de variação 150 155 estações capacidade de transporte 151 aixas com tráego misto 160161 aixas capacidade de tráego das 151 157163 ator de ajuste 158159 índice de alha 155156 operação com paradas alternadas 156 158159 162163 qualidade do serviço 151152 tempo de liberação 150151 155 tempo de parada 150 152155 terminais capacidade de transporte 151 volume de passageiros 156 operação com paradas alternadas 151 156 158159 162163 ajuste para a 158159 análise da capacidade do ônibus 156 158159 162163 definição 151 impacto da 162163 operações de tráego 2432 diagramas de espaçotempo 2429 erramentas de análise 2432 operações e gerenciamento oportunidades de carreira em 8 oportunidades de carreira transporte 68 Organização da Aviação Civil Internacional ICAO International Civil Aviation Organization Convenção 119120 orientação dinâmica de rota DRG Dynamic Route Guidance 542546 alocação dinâmica de tráego 543544 alocação estática de tráego versus 543544 desafios da 544 execução em tempo real de 545546 NN National Climatic Data Center NCDC 329 National Cooperative Highway Research Program NCHRP 495 National Highway Traffic Saety Administration NHTSA 466 473 atos de segurança no trânsito 473 melhorias de segurança 466 573 National Oceanic and Atmospheric Administration NOAA 329 National Transportation Saety Board NTSB 466 472 472473 487 Banco de dados de acidentes aéreos 472 dados de colisão 472473 investigação de colisão 466 melhorias de segurança de alta prioridade 487 navegação aérea obstrução da pista de pouso e decolagem para 273 nível de resistência inerente definição 95 nível de serviço NS 17 126127 146 181195 calçadas 184 capacidade e 125127 cicloaixas 194195 ciclovias ora da via 190192 conceito de 126127 definição 17 inraestrutura compartilhada por pedestres e bicicletas 185186 192193 inraestruturas para bicicletas 184186 189195 inraestruturas voltadas para pedestres 181183 183184 184189 interseções semaorizadas 144 186188 193194 medidas de desempenho 126 passarelas 183184 taxa de fluxo de serviço 127 vias urbanas inraestruturas para pedestres em 188189 OO oerta planejamento de transporte multimodal 222225 ouscamento da visão e recuperação 7880 ouscamento direto 7879 ouscamento especular 7879 Índice remissivo 589 regras de voo visual VFR Visual Flight Rules 258 requisitos de separação impostos pelo controle de tráego aéreo 198199 saída tipo e localização da 200 vento cruzado 257 342 pistas de rolamento de desvio 260 de pátio 260261 paralelas 259260 pistas de taxiamentorolamento 119 258261 272281 características das 119 classificação das 258261 de desvio 260 de pátio 260261 entradas de 260 padrões de projeto 272281 paralelas 259 projeto geométrico das 258261 272281 saídas de pista 260 planejamento de transporte multimodal 216217 218225 ações do governo 223 Civil Aviation Board CAB 216217 coleta 218 demanda 222225 distribuição 218 entrega 218 orças de mercado 223 Interstate Commerce Commission ICC 216 modalidade de transporte de cargas 218225 modalidade de transporte de passageiros 218225 modelo logit 220221 oerta 222225 Plano Nacional de Sistemas Aeroportuários Integrados NPIAS National Plan o Integrated Airport Systems 217 tecnologia 223 Department o Transportation DOT Departamento de Transportes dos Estados Unidos 217 planejamento de transporte 7 215252 aeroportuário 232 alternativas avaliação das 244248 acuidade estática 7778 acuidade visuais dinâmica 78 acuidade 80 auditiva 80 características da 7681 de proundidade 80 ouscamento direto 78 ouscamento e recuperação 7879 ouscamento especular 7879 painéis de mensagem variável PMVs 78 visão de cores 78 visão periérica 78 perigos da vida selvagem padrões de dimensão para a pista de pouso e decolagem e pista de rolamento 277278 peso bruto de projeto 359362 pistas de pouso e decolagem 119 196204 256261 272281 292 328342 359362 371374 377379 379383 383386 401408 408443 capacidade de transporte das 196204 características das de um aeroporto 119 classificação das 256258 comprimento das 332342 condição e desempenho do sistema de controle de tráego aéreo 200 condições metereológicas 199 considerações sobre ruído 200 controle de tráego aéreo 196200 de saída 260 direção e orça do vento 199 atores que aetam a capacidade de um sistema de 197200 rota de aeronaves 226 indicadores da capacidade 196197 modelos para cálculo da capacidade das 200204 movimentos de aeronaves 199200 número e características geométricas das 197198 padrões de projeto para 272281 paralelas 258 342 principais 256257 332 projeto estrutural das 359362 371374 377379 379383 383386 401408 461501 projeto geométrico das 256258 272281 292 328342 carga por eixo simples equivalente ESAL Equivalent Single AxleLoad 354359 carregamento determinação de 353363 cimento asáltico 379383 cimento Portland 383386 concreto armado com juntas 408 430 concreto continuamente armado CRCP Continuous Reinorced Concrete Pavements 408 434443 concreto 408 desempenho 390396 408417 emulsão asáltica 380 flexíveis 369 371374 378 379383 389400 401408 Guide for the Design of Pavement Structures 408 409 índice de congelamento do ar 371374 materiais de base para 377379 materiais de revestimento para 379386 materiais de subbase para 377 377379 materiais de subleito para 369374 método da AASHTO para o projeto 389400 401408 método da resistência reduzida do subleito 374 método de penetração completa de gelo 371 372 método de penetração limitada de gelo no subleito 371374 método de projeto FAA 401408 420443 número estrutural SN 354 356 peso bruto de projeto 359362 programa de pesquisa estratégico de rodovias SHRP Strategic Highway Research Program 383 projeto estrutural de aeroporto 359362 371374 378379 379386 401408 420443 projeto estrutural de rodovia 354359 369 377 379383 383386 389400 408420 rígidos 371 374 377 383386 408443 percepção visual 7780 Engenharia de infraestrutura de transportes 590 código de reerência de aeroporto ARC Airport Reerence Code 272 332 componentes de vento cruzado 328332 comprimento da pista de decolagem 340341 comprimento da pista de pouso e decolagem com vento cruzado 342 comprimento da pista de pouso e decolagem paralela 342 comprimento da pista de pouso e decolagem principal 332 comprimento da pista de pouso 337340 comprimento 278 332342 curvas de desempenho da aeronave determinação do comprimento a partir de 335340 curvas verticais 292 296298 declividades transversais 279280 esquema das curvas verticais 296298 índice de congelamento do ar 371374 larguras 278 linha de visão 281 localização e orientação 272277 materiais de base 377379 materiais de subbase 377379 método da resistência reduzida do subleito 374 método de penetração completa de gelo 371 método de penetração limitada de gelo no subleito 372 navegação aérea obstrução à 273 orientação de 328332 padrões 272281 pavimento de concreto continuamente armado CRCP Continuously Reinorced Concrete Pavement 434440 pavimentos 359362 371374 377379 379383 383386 401408 408 420434 439443 perigos oriundos da vida selvagem 277 peso bruto de projeto 359362 pistas de pouso e decolagem em interseção 281 Department o Transportation DOT Departamento de Transportes dos Estados Unidos 217 planejamento veja planejamento de transporte Plano Nacional de Sistemas Aeroportuários Integrados NPIAS National Plan o Integrated Airport Systems 217 planos de contingência 24 pontuação e classificação avaliação do transporte 247 potência HP 97 precedência semaórica definição 557 prioridade da sinalização definição 557 procedimentos de análise da capacidade 134149 152154 163168 170175 181189 bondes 163168 inraestruturas voltadas para pedestres 181189 ônibus 152154 rodovias 134149 sistema erroviário em nível separado 170175 sistemas erroviários na via 163168 processo de quatro etapas 237243 cálculo das viagens 237243 distribuição de viagens 237 238240 escolha da modalidade 237 escolha da rota 237 239243 geração de viagem 237238 modelo gravitacional 239240 programa de pesquisa estratégico de rodovias SHRP Strategic Highway Research Program 383 projeto da pista de pouso e decolagem 272281 292 296298 328342 359362 371374 377379 379383 383386 401408 408443 agrupamento de aeronaves determinação do comprimento a partir de 332335 Airport Pavement Design and Evaluation 353 área de segurança da pista de pouso e decolagem 274 área livre de objetos 275 cargas de entrada 359362 aplicação do processo de 232232 avaliação das alternativas 244248 avaliação econômica 245 capacidade e previsão comparação entre 227 coleta 218 comparação entre alternativas 229 condições atuais avaliação das 226 declaração de impacto ambiental 227228 definição do problema 227228 demanda 223225 distribuição 218220 entrega 218219 estimativa da demanda utura de viagens 235243 estudos abrangentes de longo prazo 227 estudos de acesso e impacto do tráego 228 estudos de corredores 227228 estudos de gestão do sistema de transporte 228 estudos do principal centro de atividade 227 estudos sobre os investimentos principais 227 erroviário 216217 232 identificação das alternativas 229 Interstate Commerce Commission ICC 216 introdução ao 215 método da taxa de crescimento 235237 modalidade de coleta e distribuição 218225 modelos matemáticos uso dos 235 multimodal 216217 218225 oportunidades de emprego em 7 Plano Nacional de Sistemas Integrados de Aeroportos NPIAS National Plan o Integrated Airport Systems 217 previsões de demanda de viagens 226227 processo de quatro etapas 237243 processo do 225235 rodoviário 216 232 seleção das alternativas 229230 transporte aéreo 217 transporte urbano 232 Índice remissivo 591 equação de Boussinesq 445446 equação de Talbot 445 esquema de curvas horizontais 319328 esquema de curvas verticais 296299 extremidades dos dormentes 446447 órmula de Love 445446 gradiente longitudinal 281284 materiais de lastro 379 materiais do subleito 374 375376 materiais para 386388 método AREMA de 444456 módulo de apoio do trilho 444446 padrões geométricos 281285 293299 312328 padrões 281285 proundidade e largura do lastro 446447 447448 projeto estrutural 349 362363 374 379 386388 444456 rampas para 281284 293 seção transversal do trilho determinação da 448454 subestrutura erroviária 350 superestrutura erroviária 350 386388 tamanho da placa de apoio do trilho 454455 rack Design Handbook for Light Rail ransit 313 trilhos 353 386388 448454 velocidade de projeto 284 vias érreas principais intermunicipal e de carga 282 vias principais de transporte público erroviário urbano 282 vias principais de veículos leves sobre trilhos 282 vias secundárias 282284 projeto estrutural 349463 Airport Pavement Design and Evaluation 353 amostras do solo 363376 camada de base 350 camada de lastro 350351 camada de subbase 350 camada de sublastro 350 carga por eixo equivalente 359 carga por eixo simples equivalente ESAL Equivalent Single Axle Load 354359 equação de projeto para determinação da espessura 417420 atores sazonais ambientais 409 412 juntas 427430 de articulação 428 de construção 428 de contração 428 de expansão 427 materiais de base e subbase 377379 materiais de superície 383386 materiais do subleito 371 374 método AASHTO 408420 método de FAA 420443 módulo de elasticidade 409 411414 módulo eetivo 414418 pavimentos de concreto continuamente armados CRCP Continuously Reinorced Concrete Pavement 408 434443 perda de ator de suporte LS 413 pistas de pouso e decolagem de aeroporto 359362 374 377379 383386 408 420483 resistência à flexão do concreto 420421 rodovias 369 377 383386 389400 408420 tela de arame deormado a rio DWF 430431 tela de arame soldado WWF 430431 projeto de vias érreas 281285 293299 312328 349 362363 374 379 386388 444456Veja também superestruturas da via érrea alinhamento horizontal 312328 área de suporte eetiva 456 cargas das rodas do trem 362363 comprimento mínimo da tangente 284285 curvas compostas 315 curvas espirais 315319 curvas horizontais 284285 curvas horizontais simples 312315 curvas verticais 293299 dormentes 352 386388 446447 454455 455456 projeto de pavimentação flexível 371374 377379 379383 401408 projeto de pavimentação rígida 359362 374 377379 383386 408 420443 projeto estrutural 359362 371374 377379 379383 383386 401408 408443 projeto geométrico 272281 292 296298 328342 rampas para 292 superícies 379383 383386 topografia e 273274 vento e 272373 328332 visibilidade da torre de controle de tráego aeroportuário 274 projeto de pavimentos flexíveis 369374 378 379383 389400 401408 Caliornia Bearing Ratio CBR 369 374 401 coeficiente de camada 390 391 desempenho do pavimento 390396 eeito de drenagem 394397 equações do 396400 atores ambientais 390392 índice de serventia 390 materiais de base e subbase 377378 materiais de revestimento 379383 materiais do subleito 369 371374 método AASHTO 389400 método da FAA 401408 módulo de resiliência eetivo 393394 pistas de pouso e decolagem de aeroporto 369374 378 379383 401408 rodovias 371 377 379383 383386 389400 projeto de pavimentos rígidos 371 374 377 383386 armadura de aço 431443 bombeamento 443 concreto armado com juntas 408 427434 concreto com juntas 408 desempenho do pavimento 408417 diagramas de projeto 422426 Engenharia de infraestrutura de transportes 592 índice de serventia 390 materiais da subbase 350 352 377 materiais de base 377 materiais do subleito 350 369371 método da AASHTO para o projeto de pavimentos 389400 408474 padrões 263272 pavimento asáltico de desempenho superior superpave 383 pavimento de concreto continuamente armado CRCP Continuous Reinorced Concrete Pavement 434440 pavimentos 354359 371 378379 379383 383386 389400 408420 434441 programa de pesquisa estratégico de rodovias SHRP Strategic Highway Research Program 383 projeto de pavimentação rígida 371 377 383386 389400 408420 projeto estrutural 354359 371 378379 379383 383386 389400 408443 projeto geométrico 263272 285292 296299 306312 319328 projeto para pavimentos flexíveis 369 377379 379383 383386 389400 rampas 270272 286 revestimento 379383 sarjetas 269 superelevação 306 311 terreno em nível 264 terreno montanhoso 264265 terreno ondulado 264 velocidade de projeto 264266 volume de projeto 263264 volume diário médio VDM Average Daily Traffic 263264 volume diário médio anual VDMA Average Annual Daily Traffic 263264 volume horário de projeto VHP Design Hourly Volume 263264 projeto 6 7 253347 349463 de transporte 7 orientação da pista de pouso e decolagem 329332 padrões de 262285 pistas de pouso e decolagem de aeroportos 257258 272275 292 296299 328342 pistas de rolamento de aeroportos 258261 272281 rodovias 253256 262272 286292 296299 306312 319328 vias érreas 261262 281285 293299 312328 projeto rodoviário 263272 285292 296299 306312 319328 354359 371 377 379383 383386 389400 408439 acostamentos 267268 alinhamento horizontal 306312 319328 alinhamento vertical 285292 296299 barreiras de concreto nos canteiros e nas margens 269 calçadas 269270 Caliornia Bearing Ratio CBR 369 374 401 canteiros 269 características de tráego 354359 carga por eixo simples equivalente ESAL Equivalent Single Axle Load 354359 carregamento 353359 curvas compostas 309 curvas espirais 310312 curvas reversas 309310 curvas simples 306309 declividades transversais 270 deensas metálicas 269 desempenho do pavimento 390396 408418 distância simples de visibilidade mínima na curva 306308 elementos da seção transversal 266270 esquema das curvas horizontais 319328 esquema das curvas verticais 296299 aixas de tráego 366 guias 269 Guide for the Design of Pavement Structures 408 409 cargas das rodas de locomotiva 362363 cargas de entrada determinação do 354363 componentes de 349352 363388 componentes estruturais das vias de transporte 349352 dormentes 352 386 Guide for the Design of Pavement Structures 408 409 introdução ao 349 materiais do subleito 350 363374 materiais para 363388 método AASHTO de projeto de pavimentação 389400 408420 método AREMA para o projeto de vias érreas 444457 método da FAA para projeto de pavimentação 401408 420443 número estrutural SN 354 355 pavimento de aeroporto 359362 371374 377379 379383 383386 401408 408443 pavimento flexível 369 371374 377379 379383 389400 401408 pavimento rodoviário 354359 371 377 379383 383386 389400 408443 pavimentos rígidos 371 374 377 383386 408443 pavimentos 354359 359362 369376 377379 379386 389400 401408 408443 peso bruto de projeto 359362 princípios do 353457 revestimento 352 subestrutura da via érrea 350 superestruturas da via érrea 350 379 386388 trilho da via 352353 387388 448455 vias de transporte 349463 vias érreas 350 362363 374376 379 386388 444457 projeto geométrico 253347 A Policy on Geometric Design of Highways and Streets 253254 alinhamento horizontal 300328 alinhamento vertical 285299 classificação das vias de percurso 253262 comprimento da pista de pouso e decolagem 332342 Índice remissivo 593 Fatos de segurança no trânsito 472473 fluxo de tráego 129131 132 Highway Capacity Manual HCM 125126 149 536 história das 1517 interseções 134149 lei ederal de auxílio às estradas 16 método HCM de análise 149 National Highway Traffic Saety Administration NHTSA 466 472473 padrões de projeto para 263 planejamento de transporte 216217 232 raio mínimo de uma curva circular 108111 relação entre volume e capacidade vc 134 ruas coletoras 255 ruas principais arteriais 255 rural 255 256 segurança 470471 488489 493496 497498 semáoros 134149 sistema de classificação AASHTO de 253254 sistema interestadual 1617 superelevação 110111 taxas de fluxo 132134 trechos em obras segurança de 495 US Office o Road Inquiry 16 urbanas 255 uso do cinto de segurança 487 vias arteriais secundárias 255 rodoviárias veja aeroportos rodovias errovias ruas veja rodovias estradasvias SS sarjetas projeto geométrico 269 segurança do transporte comercial 499505 equipe de estratégia de segurança da indústria ISST Industry Saety Strategy Team 502 errovias 503505 Railroad Saety Advisory Committee RSAC 504 transporte aéreo 499503 voo controlado contra o terreno 500 segurança 465509 559 abordagem abrangente da AASHTO para 491497 trens 9495 veículos automotores 9395 resistência do ar 9093 definição 90 em trens 9293 em veículos automotores 9092 restrições técnicas de otimização 59 5960 resultados coletivamente exaustivos 43 resultados mutuamente exclusivos 43 revestimento 352 379388 agregados 380383 cimento Portland 383386 cimentos asálticos 379380 componentes do projeto estrutural 352 emulsão asáltica 380 materiais para 377386 pavimentos de aeroportos 377383 383386 pavimentos de rodovias 379383 383386 pavimentos flexíveis 379383 rodovia de fluxo interrupto 127128 rodovias 1517 104112 127149 216 219 253256 263272 286292 306312 472473 488490 494495 497498Veja também gerenciamento de incidentes e de via expressa FIMS A Guide for Reducing Collisions on Highway Curves 496497 A Policy on Geometric Design of Highways and Streets253254 análise de capacidade 134149 automóvel invenção do 15 capacidade 127149 características das 104112 características do fluxo de tráego 128 classificação das 253256 cruzamentos erroviários em nível segurança dos 493494 distância de visibilidade 104108 109 distância de visibilidade de parada conscientização da segurança da 488489 estradas coletoras 256 estradas locais 256 estruturas de fluxo interrompido 127128 ator de pico horário 133 de veículos 6 estrutural 349463 oportunidades de carreira em 6 7 projeto geométrico 253347 vias de transporte 253347 349463 público básico BU Basic Utility de aviação geral aeroportos 118 público geral GU aeroportos da aviação geral 118 QQ qualidade do serviço 151152 176179 conceitos 151152 confiabilidade do trecho de linha 177179 requência 176 horário de serviço 177 indicadores 176179 volume de passageiros 177 RR raio mínimo de uma curva circular de uma rodovia 108111 rampas 270272 281284 285292 293 curvas verticais 286 291292 293294 gradiente longitudinal 281284 padrões de projeto de pista de pouso e decolagem 292 padrões de projeto de vias érreas 281285 293 padrões de projeto geométrico 270272 padrões de projeto rodoviários 286 razão entre volume e capacidade vc 134 regras de voo visual VFR visual flight rules 258 regressão linear multivariável 3639 relação custonível do serviço 23 requisitos de energia 9799 automóveis 9899 potência 97 trens 9798 resistência ao movimento definição 97 resistência de curva 9596 definição 95 em trens 96 em veículos automotores 9596 resistência de rampa definição 93 resistência de rolamento 9395 definição 93 resistência inerente ao movimento 95 Engenharia de infraestrutura de transportes 594 tempo de parada 195 tempo por aproximação na estação mais carregada 170172 tempo por aproximação 170172 Sistema Unificado de Classificação dos Solos SUCS 363 367368 sistemas de comunicação 22 sistemas de controle de sinalização por bloco 168175 sistemas de controle de tráego adaptativos 555557 algoritmos para 556557 controle de semáoro DIT 555 Sydney Coordinated Adaptive Traffic System SCATS 556557 técnica de otimização da ração ciclo de deasagem SCOOT Split Cycle Offset Optimization Technique 556 sistemas de gerenciamento de incidentes e de via expressa FIMS Freeway and Incident Management Systems 511 512547 algoritmo de base estatística 526 algoritmos com base em inteligência artificial 527528 algoritmos da teoria da catástroe 526 alocação dinâmica de tráego 543544 aplicações de 512513 beneícios e exemplos de 546 controle de acesso 529542 detecção automática de incidentes AID Automatic Incident Detection 520526 disseminação de inormações 542 gerenciamento de aixa 546 gerenciamento de incidentes 519529 Highway Advisory Radio HAR 542 introdução aos 512 objetivos 512513 orientação dinâmica de rota DRG Dynamic Route Guidance 542546 painéis de mensagem variável PMV 542 vigilância do tráego 513519 sistemas de inormações ao viajante multimodal 511 562563 coordenação 548555 555556 deasagem 135 deasagens ideais 550551 diagrama espaçotempo 549554 ase 135 intervalo de liberação 137 intervalo 135 precedência e prioridade 557558 préprogramado 135 princípios de programação semaórica 136139 sistemas de controle avançado de tráego ATC 547559 sistemas de controle de tráego adaptativos 55557 Sydney Coordinated Adaptive Traffic System SCATS 556557 tempo de passagem 548 tempo em verde 137 138 548 eetivo 137 138 mínimo 548 máximo 548 serviço comercial aeroportos 118 setores de serviço oportunidades de carreira 68 sinais préprogramados 135 sinalização de trens 168170 170175 sistemas de controle do sinalização por bloco 168170 sistemas de sinalização de cabine 170 171 172174 sistemas por blocos fixos 169170 171 sistemas por blocos móveis 170 172 174175 uso da análise de capacidade 170175 sinalizações veja semáoros sinalização de trens sistema de posicionamento global GPS 22 517 559560 sistema interestadual 17 sistema sobre trilhos em níveis separados 168175 Veja também sinalização de trens análise de capacidade dos 170175 capacidade de pessoas no transporte público 175176 capacidade de veículos 172175 indicadores de qualidade de serviço 176179 margem operacional 172 sistemas de controle de sinalização por bloco 168175 acidentes 466 análise de colisões 471487 áreas dos canteiros 494495 beneícios dos sistemas de controle de tráego avançados 558559 caminhões 493 colisões 466470 Fatos de segurança no trânsito 472473 erroviária 490 índices de colisão 476479 introdução à 465466 melhoria da 470471 melhorias de alta prioridade 487497 migração da colisão 486 Mothers Against Drunk Driving MADD 467 motocicletas 493 National Cooperative Highway Research Program NCHRP 496497 National Highway Traffic Saety Administration NHTSA 466 472473 National Transportation Saety Board NTSB 466467 navegação 490 passagens em nível 493494 preocupações comuns a todas as modalidades 490491 Railroad Saety Advisory Committee RSAC 504 relatório anual de estatísticas de segurança ferroviária 472 rodoviária 497498 Transportation Research Board TRB 495 transporte aéreo 489490 transporte comercial 499505 uso do cinto de segurança 487488 veículos de passageiros 493 semáoros 134138 547559 atuados 135 547548 beneícios dos sistemas de controle 558559 capacidade de uma determinada aixa 138 ciclo de deasagem SCOOT Split Cycle Offset Optimization 556557 ciclos 135 conceito de largura de banda 551554 Índice remissivo 595 técnica de otimização do ciclo de deasagem SCOOT Split Cycle Offset Optimization Technique 556 técnicas de análise de regressão 3242 erramentas de análise de dados 35 3639 Microsof Excel uso 35 3639 multivariáveis 3639 regressão linear 3342 valores estimados 33 valores observados 33 variáveis dependentes 33 variáveis e 3234 variáveis independentes 33 variáveis transormadas 4042 técnicas de otimização 5866 unções objetivo 59 programação linear uso da 5966 restrições 59 5960 Solver do Microsof Excel uso do 6063 6566 tipos de 58 utilização 5859 variáveis de decisão 58 59 técnicas não paramétricas análise de colisão 485 tecnologia da inormação TI 511570 controle avançado de tráego ATC 511 547559 controle de acesso 529542 controle positivo de trem PTC Positive Train Control 563 cruzamentos rodoerroviários inteligentes 563 detecção automática de incidentes AID Automatic Incident Detection 520529 errovias 563 introdução à 511 localização automatizada de veículos AVL 55960 orientação dinâmica de rota DRG Dynamic Route Guidance 542545 sistema de posicionamento global GPS 517 559560 sistemas de gerenciamento de incidentes e de via expressa FIMS Freeway and Incident Management System 511 512547 teoria de filas 5458 Sistemas Inteligentes de Transporte SIT 511570 Veja também Tecnologia da Inormação TI cruzamentos rodoerroviários inteligentes 563 introdução aos 511 precedência e prioridade Semaórica de ATC 557558 sistemas de controle de tráego adaptativos 555557 sistemas de gerenciamento de incidentes e de via expressa FIMS Freeway and Incident Management System 511 512547 sistemas de inormações ao viajante multimodal 562563 sistemas de localização automatizados de veículos AVL 559560 sistemas de transporte público avançados 511 559561 vigilância do tráego 513519 sistemas por blocos fixos 169170 171 superelevação 108111 117 306 311 ângulo da via érrea 117 de rolagem 117 do vagão 117 definição 108 equilíbrio 117 escoamento 311 errovias 117 projeto de rodovia 306 311 rodoviária 108111 taxa de 110 taxa máxima de 306 velocidade de equilíbrio 117 superestruturas da via érrea 350 379 386388 componentes de projeto estrutural 350 379 definição 350 dormentes 379 386387 materiais para 386388 trilhos 386388 Sydney Coordinated Adaptive Traffic System SCATS 556557 SYNCHRO 555 TT tabelas de contingência análise de colisão 483484 taxa de fluxo de serviço 127 beneícios de 562 desafios enrentados pelos 563 introdução aos 562 sistemas de localização 22 sistemas de sinalização de cabine 170 171 172174 sistemas de sinalização por blocos móveis 170 172 174175 sistemas de transporte público avançados 511 559561 beneícios do 561 computeraided dispatching CAD 560 eletrônicos de pagamento de tarias 561 inormações de transporte público 561 localização automatizada de veículos AVL Automatic Vehicle Location 559560 programas de operações de transporte 560561 sistema de posicionamento global GPS 559560 sistemas de transporte 2384 227 análise 2466 características dos 2122 componentes dos 2224 diagramas espaçotempo 2427 elementos ísicos 22 estudos de gestão 228 Ferramenta de análise de dados com o uso do Microsof Excel 3639 erramentas de análise das operações de tráego 2432 gráficos acumulativos 24 2932 localização 22 Microsof Excel uso do 3639 6063 6566 normas operacionais 2324 posicionamento global GPS 22 programação linear 5966 recursos humanos 2223 sistemas de comunicação 22 Solver usando o Microsof Excel 6063 6566 técnicas de análise de regressão 3242 técnicas de otimização 5866 técnicas de tomada de decisão 5866 teoria das probabilidades 4354 Engenharia de infraestrutura de transportes 596 estudos de acesso e impactos 228 Fatos de segurança no trânsito 472473 gerenciamento de aixa 546 monitoramento 512519 National Highway Traffic Saety Administration NHTSA 466 487 Orientação Dinâmica de Rota DRG Dynamic Route Guidance 542546 planejamento de transportes 227 semáoros 134138 visibilidade da torre de controle de tráego aeroportuário 274 volume diário médio VDM Average Daily Traffic 263264 volume diário medio anual VDMA Average Annual Daily Traffic 263264 Traffic Network Study Tool TRANSYT 55 trajetória diagramas espaçotempo 2425 Transportation Research Board TRB 495 transporte de aviação geral 118 transporte aéreo 15 217 489490 499503 Civil Aviation Board CAB 217218 equipe de estratégia de segurança da indústria ISST Industry Saety Strategy Team 502 ormação de gelo na asa 489 história do 15 invasões em pista de pouso e decolagem 489490 misturas explosivas nos tanques de combustível 490 planejamento de transporte 217 Plano Nacional de Sistemas Aeroportuários Integrados NPIAS National Plan o Integrated Airport Systems 217 segurança comercial 499503 segurança 489490 499503 voo controlado contra o terreno 500 transporte erroviário na via 163168 análise de capacidade do 163168 capacidade veicular 166 intervalo em via única 165166 intervalo entre veículos do trecho com sinalização por bloco 165 eventos e 4344 exemplos de 43 modelo de incerteza 43 probabilidades 4344 resultados coletivamente exaustivos 43 resultados mutuamente exclusivos 43 resultados 43 uso da 43 variáveis aleatórias discretas 4445 variáveis aleatórias 44 4547 terminais 22 8081 151 capacidade de transporte 151 comportamento do passageiro nos 8081 definição 22 terreno velocidade de projeto rodoviário 264 teste da soma das classes de Wilcoxon análise de colisão 476 486487 teste de hipóteses análise de colisão 476 477 teste de proporcionalidade análise de colisão 476 481482 teste de quiquadrado análise de colisão 476 482484 testet análise de colisão 476 479481 TIveja Tecnologia da Inormação TI om Tumb 11 topografia padrões de projeto de pista de pouso e decolagem e de rolamento 273274 tráego atuado 533539 controle da demandacapacidade 533534 controle de ocupação 534536 536537 de todo o sistema 537539 local 533536 tráego 2432 128 134138 196197 198199 200 228 263264 274 354359 466 512519 542546 547559 alocação dinâmica de tráego 543544 análise das operações 2432 características de tráego no projeto de pavimento 354359 características do fluxo 128 controle avançado de tráego ATC 511 547559 controle de tráego aéreo 196 197 197199 200 sistemas de inormações ao viajante multimodal 511 562563 sistemas de transporte público avançados 511 559561 vigilância do tráego 513519 tecnologia do planejamento de transporte multimodal 222223 tela de arame deormado DWF 430432 tela de arame soldado WWF Welded Wire Fabric 430431 tempo de parada 150151 152155 ônibus 150151 152155 sistema sobre trilhos em nível separado 172 eetivo 137 máximo 548 mínimo 548 tempo para detectar TTD Time to Detect 520 tempo perdido total 136 tempo por aproximação sistemas em nível separado 170172 tempo 80 135 136139 150151 152155 170172 548 Veja também semáoros de liberação 150151 155 de parada 150 152155 de passagem 548 de percepção e reação 80 de verde 137 138 548 de verde eetivo 137 de verde máximo 548 de verde mínimo 548 intervalo de saturação 136 intervalo de entre as dispersões de veículos 136 perdido total 137 por aproximação 170171 princípios 136139 548 taxa de fluxo de saturação 136 teoria das filas 5458 distribuição de probabilidade geral G 55 modelos suposições para 55 distribuição exponencial negativa M 55 uso da 54 modelo de fila MD1 5657 modelo de fila MM1 5758 teoria das probabilidades 4354 distribuições de probabilidade discreta 4754 Índice remissivo 597 sociedade e 15 visão geral do 118 trens 8890 9293 9495 9697 102104 Veja também sistema sobre trilhos em nível separado errovias American Railway Engineering Association AREA 96 características dinâmicas dos 9293 9495 9697 102104 características estáticas dos 8890 de levitação magnética Maglev 8990 distância de renagem 102104 distância de parada 104 reio a ar 103 reio eletrodinâmico 103 reio eletromagnético 103 reios a disco 103 reios de sapatas 103 reios eletropneumáticos 103 locomotivas a vapor 89 locomotivas dieselelétricas 89 locomotivas elétricas 89 requisitos de potência 97 resistência ao rolamento 9495 resistência de curva 96 resistência de nível 95 resistência do ar 9293 trens de levitação magnética Maglev Magnetic Levitation 8990 trilhos 352 386388 componentes de projeto estrutural 352 materiais para 386388 vias érreas 352 386388 UU US Office o Road Inquiry 16 uso do cinto de segurança 487488 VV valor presente avaliação de transporte 245 valores estimados análise de regressão e 3334 valores observados análise de regressão e 33 variáveis 3234 3647 5152 5860 66 aleatórias discretas 4445 aleatórias 4445 51 análise de regressão e 3233 análise de regressão linear e 3440 decisão 58 59 dependentes 32 transporte transporte público urbano transporte 118 2173 75123 215252 465508 aéreo 15 American Association o State Highway and Transportation Officials AASHTO 80 8182 análise de dados de colisão 471487 avaliação das alternativas de 244248 canais 10 características das vias de percurso e 104119 características de veículos e 81104 características dinâmicas dos veículos 9095 características dos 75123 usuários e 7681 características estáticas dos veículo 8190 construção 78 conteinerização 12 definição 1 engenharia 67 estimativa da demanda utura de viagens 235243 estradas primeiras 910 erroviário 1012 finalidade do 12 hidrovias 10 história do 810 impactos ambientais do 45 indústria de inraestrutura 6 indústria de serviço 6 logística empresarial 6 manutenção da inraestrutura 8 modalidade de rete 218225 modalidade de transporte de passageiros 218225 modelos de sistemas 2173 modelos 2173 132 144146 200204 nível de serviço 17 operações e gerenciamento 8 oportunidades de carreira em 68 planejamento multimodal 216217 218225 planejamento 7 215252 projeto e abricação de veículos 6 público urbano 1215 rodoviário 1517 segurança 465508 segurança comercial 499505 intervalo entre veículos nos trechos da via 164165 transporte erroviário 12 151 163168 168175 sistema história do 12 sistemas de vias 163168 sistemas em níveis separados 168175 trechos capacidade do 151 transporte público urbano 1215 Veja também transporte ônibus 14 veículo leve sobre trilhos 14 história do 817 transporte erroviário 1011 bondes 1213 transporte público 149179 232 Veja tambémsistemas de transporte público avançados APTS Advanced Public Transportation System transporte público urbano análise da capacidade de ônibus 152163 análise da capacidade de tecnologia sobre trilhos na via 163168 áreas de embarquedesembarque 150151 156157 capacidade de pessoas 149150 175176 capacidade veicular 149150 166 172 capacidade 149179 coeficiente de variação 150 estações 151 164 índice de alha 155156 operação com paradas alternadas 156157 162163 planejamento de transporte urbano 232 qualidade do serviço 151152 176179 sistemas sobre trilhos em níveis separados 168175 tempo de liberação 150151 155 tempo de parada 150 152154 172 terminais 151 trechos sobre trilhos 151 volume de passageiros 156 transporte público veja sistemas de transporte público avançados APTS Advanced Public Transportation System Engenharia de infraestrutura de transportes 598 vias em curvas horizontais 117 vias erroviárias 261262 281285 293299 312328 vias érreas 117 261262 281285 293299 312328 349 352 362363 374 379 386388 444456 alinhamento vertical 293299 características das 117 classificação das 261262 curvas horizontais 117 284285 de carga e intermunicipais de passageiros 262 dormentes 352 padrões de projeto para 281285 principais 262 projeto estrutural de 349 362363 374 379 386388 444456 projeto geométrico das 261262 281285 293299 312328 secundárias 262 sem receitas 262 subestrutura 350 superestrutura 350 transporte erroviário urbano 261 transporte público de veículos leves sobre trilhos 261 trilhos 353 386388 448454 vias de alta velocidade 262 vias de pátio e sem receita 262 284 vias principais 262 vias secundárias 262 visão de cores 78 visão periérica 78 volume de passageiros 156 177 capacidade de transporte 156 qualidade do serviço 177 volume de projeto 263264 horário VHP Design Hourly Volume 263264 volume diário médio VDM Average Daily Traffic 263264 volume diário médio anual VDMA Average Annual Daily Traffic 263264 volume diário médio VDM Average Daily Traffic 263264 volume diário médio anual VDMA Average Annual Daily Traffic 263264 volume horário de projeto VHP Design Hourly Volume 263264 velocidade de projeto 264266 284 rodovias 264266 topografia 264265 vias érrea 284 vento 199 272273 328332 capacidade das pistas de pouso e decolagem 200 códigos de reerência de aeroporto ARC Airport Reerence Code 256 272 332 componentes da orça centríuga 312313 direção e orça 199 National Climatic Data Center NCDC 329 National Oceanic and Atmospheric Administration NOAA 329 padrões de projeto de pista de rolamento 272 rosa dos 330332 topografia de pista de pouso e decolagem e 273 328336 vias arteriais 255 vias de carga e intermunicipais de passageiros 262 vias de pátio 261 262 284 vias de transporte 104119 253346 349462 aeroportos 118119 256261 272281 292 328342 alinhamento horizontal 300328 alinhamento vertical 285299 ângulo de rolagem 117 características das 104119 classificação das 253262 distância de visibilidade 104108 112117 erroviários 112117 padrões de projeto para 262285 pistas de pouso e decolagem 256258 271281 292 328342 pistas de rolamento 259261 272281 projeto estrutural das 349462 projeto geométrico das 253346 público erroviário urbano 261 raio mínimo de curvas circulares 108112 rodoviários 104112 253256 rodovias 253256 262272 285292 306312 superelevação 110111 117 velocidade de equilíbrio 117 independentes 32 técnicas de otimização 58 transormadas 4042 uso do modelo de probabilidade 4445 4648 variáveis aleatórias 44 4547 definição 44 desvio padrão 4547 medidas resumo 4547 medidas 4547 Microsof Excel cálculos com o uso 47 teoria da probabilidade e 44 4547 variância 4547 variáveis aleatórias discretas 4445 unção distribuição acumulada 45 unção massa de probabilidade 45 teoria da probabilidade e 45 variáveis de decisão técnicas de otimização 58 59 60 variáveis dependentes análise de regressão e 33 variáveis independentes análise de regressão e 33 variáveis transormadas regressão com utilização de 4042 veículos 6 22 24 493 capacidade de transporte 149151 de passageiros segurança dos 493 definição 22 diagramas de espaçotempo 2425 projeto de abricação carreiras em 6 veículos leves sobre trilhos 14 261 282 284 313 definição 14 rampas 284 via de transporte público de 313 vias érreas de transporte 261 vias principais 282 veículosmilha de viagem VMT Vehicle Miles Traveled 253 473 474 velocidade 80 117 128 179181 264266 284285 caminhada 80 de projeto terreno e 264 equilíbrio errovias 117 parâmetros de fluxo de tráego 128 179 projeto de errovia 284285 projeto de rodovia 264266 relação entre fluxovelocidade densidade 179181