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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA CENTRO DE TECNOLOGIA

CURSO DE ENGENHARIA CIVIL

Renan Favero

ANÁLISE DE TRÁFEGO E SOLUÇÕES VIÁRIAS – ESTUDO DE CASO EM UMA INTERSEÇÃO NA CIDADE DE SANTA MARIA - RS

Santa Maria, RS 2017

Renan Favero


Trabalho de conclusão de curso apresentado ao Curso de Engenharia Civil, da Universidade Federal de Santa Maria (UFSM, RS), como requisito parcial para obtenção do título de Engenheiro Civil

Orientadora: Profª. Drª. Tatiana Cureau Cervo


Renan Favero


Trabalho de conclusão de curso apresentado ao Curso de Engenharia Civil, da Universidade Federal de Santa Maria (UFSM, RS), como requisito parcial para obtenção do título de Engenheiro Civil

Aprovado em 05 de Julho de 2017:

Tatiana Cureau Cervo, Dra. (UFSM) (Presidente/Orientadora)

Carlos J. K. Felix, Dr.(UFSM)

Marcelo Fontinelli Rossés, Eng.


https://pt-br.facebook.com/public/Marcelo-Fontinelli-Ross%C3%A9s

DEDICATÓRIA

À Deus e à minha família, em especial aos meus pais João Pedro Fávero e Judite Forlin Favero, que sempre me apoiaram, e que são exemplos constantes de força,

amor incondicional e fé.

AGRADECIMENTOS

Gostaria de ressaltar que este trabalho não foi apenas um sonho que se

realizou, mas é uma vitória conjunta, que envolveu o trabalho de professores,

profissionais e meus familiares, os quais me apoiaram incessantemente.

Não tenho palavras para expressar a alegria de atingir o fim desta caminhada,

de ter feito tantas amizades que sem dúvida foram fundamentais para dar animo e

continuar pesquisando.

Quero agradecer a compreensão, apoio e amizade de minha orientadora

Prof.ª Dra. Tatiana Cureau Cervo, que é um exemplo de professora e amiga. Aos

Prof. Dr. Félix e Prof. Dr. Deividi que sempre deram todo apoio e incentivo

necessário,pela suas amizades e confiança em um trabalho de pesquisa novo na

instituição UFSM.

Quero agradecer a todos os profissionais do Instituto de Planejamento de

Santa Maria - IPLAN que forneceram todo suporte técnico necessário, em especial

ao Engenheiro Francisco Severo, Marcelo Rossés, e a Arquiteta Laura Krebs por

sua dedicação.

-à minha família,em especial à minha mãe Judite ForlinFavero que é exemplo

de amor inconstitucional e fé.

-aos meus amigos e colegas Andressa Schumacher, Andressa Frohich,

Gabriel Neves, Gabriela Bertotti, Mathias Wrzesinski, Kelly Bentz, Priscila Jacobsen

Renan Fernandes.

-aos amigos do intercâmbio, e os da infância que foram minha família longe

de casa.

E por último e mais importante a Deus, por me dar força e coragem para não

desistir.

Quero agradecer a todos por não desistirem de mim e me apoiarem a crescer

e melhorar cada dia, sem vocês nada disso seria possível.

RESUMO

ANÁLISE DE TRÁFEGO E SOLUÇÕES VIÁRIAS EM UMA INTERSEÇÃO NA CIDADE DE SANTA MARIA - RS

AUTOR: RENAN FAVERO ORIENTADORA: TATIANA CUREAU CERVO

Este trabalho tem como objetivo a aplicação da técnica da microssimulação de tráfego para análise de uma intervenção viária de uma interseção no município de Santa Maria – RS. O local foi escolhido com base na necessidade de estudos na região proposta pelo Instituto de Planejamento de Santa Maria – IPLAN devido ser uma área de grande crescimento populacional, de pólos geradores de tráfego e por consequência apresentar grandes níveis de congestionamento e formação de filas. Para isto, foram analisados diferentes cenários para minimizar o congestionamento como: cruzamento com rótula única, cruzamento semaforizado e viaduto com rotatória, todos cenários foram simulados com base na demanda atual e demanda futura. A coleta foi realizada em três dias úteis e nos horários de pico escolhidos com base nos dados do Projeto de Mobilidade Urbana – PDMU do município de 2011. Os diferentes cenários foram simulados com a demanda atual e demanda projetada para 10 anos no software Aimsun 8.0, o qual foi disponibilizado pelo IPLAN, os dados de saída foram analisados e os cenários foram comparados através dos indicadores: velocidade, fluxo, densidade do tráfego e estimativa de custo. Os resultados indicaram que a construção de um viaduto com rotula é a melhor proposta de melhoria na intervenção viária, pois possibilita uma maior velocidade média do local, menor densidade e maior fluxo de veículos de forma geral, mas deve-se observar o elevado custo de investimento e a necessidade de medidas que incentivem o uso do transporte público a fim de conter o crescimento da frota de veículos na cidade. Palavras-chave: Microssimulação de tráfego. Interseções. Aimsun.

ABSTRACT

ANALYSIS OF TRAFFIC AND ROAD SOLUTIONS IN AN INTEREST IN THE CITY OF SANTA MARIA - RS

AUTHOR: RENAN FAVERO ADVISOR: TATIANA CUREAU CERVO

This work has the objective of applying the technique of traffic microsimulation for the analysis of an intersection roadway intervention in the municipality of Santa Maria - RS. The site was chosen based on the need for studies in the region proposed by the Institute of Planning of Santa Maria - IPLAN due to being an area of great growth of poles generating traffic and consequently to present great levels of congestion and formation of queues. For this, different scenarios were analyzed to minimize congestion, such as: single-patella crossing, traffic light crossover and overpass with rotatory, all scenarios were simulated based on current demand and future demand. The collection was carried out in three working days and in the peak hours chosen based on the data of the Urban Mobility Project - PDMU of the municipality of 2011. The different scenarios were simulated with the current demand and projected demand for 10 years in the software Aimsun 8.0, Which was made available by IPLAN, the output data were analyzed and the scenarios were compared through the indicators: speed, flow, traffic density and cost estimate. The results indicated that the construction of a ruptured viaduct is the best proposal for improvement in road intervention, since it allows a higher average speed of the site, a lower density and a greater flow of vehicles in general, but it should be noted the high cost of Investment and the need for measures to encourage the use of public transport in order to contain the growth of the city's fleet of vehicles.

Keywords: Traffic micro simulation. Intersections.Aimsun.

LISTA DE TABELAS

Tabela 1- Horários de coleta de dados ................................................................ 35

Tabela 2- Valores dos fatores para veículos de carga a diesel ............................ 45

Tabela 3 – Orçamento da rotatória como alternativa para o cruzamento ............. 46

Tabela 4 – CUB do Rio Grande do Sul ................................................................ 47

Tabela 5 – Orçamento de semáforos como alternativa para o cruzamento ......... 47

Tabela 6 – Previsão de custos do viaduto como alternativa para o cruzamento .. 48

Tabela 7- Contagens volumétricas de fluxo do sentido “A” .................................. 50

Tabela 8- Fator de equivalência de veículos ........................................................ 51

Tabela 9- Cálculo para horário de pico ................................................................ 51

Tabela10- Resultado de conversões do Fluxo “A” ............................................... 52

Tabela11- Resumo da demanda atual de tráfego e conversões .......................... 53

Tabela 12- Crescimento da frota de veículos em Santa Maria ............................. 54

Tabela 13- Resumo da demanda futura de tráfego e conversões ........................ 58

Tabela 14- Extrapolação dos dados do perfil diário da contagem automática do posto CV 01 para o sentido A ........................................................................................ 61

Tabela 15- VDM dos sentidos de fluxos analisados ............................................. 65

Tabela 16- Tabela de crescimento do fluxo de veículos por sentido .................... 66

Tabela 17- Cálculo de velocidade máxima desejada – sentido A ........................ 68

Tabela 18- Cálculo de velocidade máxima desejada – sentido D ........................ 68

Tabela 19- Ciclo semafórico - sentido A ............................................................... 68

Tabela 20- Ciclo semafórico - sentido D .............................................................. 69

Tabela 21- Ciclo semafórico - sentido D .............................................................. 69

Tabela 22- Dimensões do veículo – carro ............................................................ 70

Tabela 23- Parâmetros do modelo dinâmico calibrado ........................................ 70

Tabela 24- Parâmetros do modelo microscópico ................................................. 70

Tabela 25- Parâmetros do tempo de reação ........................................................ 71

Tabela 26 - Resumo dos resultados das simulações ........................................... 71

LISTA DE FIGURAS

Figura 1 – Relação volume e densidade .............................................................. 19

Figura 2 – Relação velocidade por densidade ..................................................... 19

Figura 3 – Relação entre velocidade e volume .................................................... 19

Figura 4 – Relação entre velocidade, volume e densidade .................................. 19

Figura 5 – Escolha da interseção de acordo com o volume de tráfego ................ 22

Figura 6 – Exemplo de rotatória ........................................................................... 23

Figura 7 – Rotatória moderna e suas características peculiares .......................... 24

Figura 8 – Exemplos de interseções em desníveis .............................................. 26

Figura 9 – Local da área de estudo ...................................................................... 31

Figura 10 – Interseção da área de estudo ............................................................ 32

Figura 11 – Exemplo de variação de tráfego diário .............................................. 34

Figura 12 – Sentido dos fluxos do cenário atual no local de estudo ..................... 36

Figura 13- Representação do cenário atual ......................................................... 38

Figura 14- Modelagem do cenário atual ............................................................... 39

Figura 15- Modelagem da rótula .......................................................................... 39

Figura 16-Modelagem do cruzamento semaforizado ........................................... 40

Figura17- Tempo semafórico ............................................................................... 41

Figura 18- Modelagem do viaduto com rótula ...................................................... 41

Figura 19- Definição dos Movimentos .................................................................. 42

Figura 20- Dados de entrada da demanda atual .................................................. 42

Figura 21 – Planilha de contagem de fluxos:aplicativo “multicounter” .................. 49

Figura 22 – Sentido dos fluxos no local de estudo ............................................... 49

Figura 23 – Local da interseção no horário da contagem .................................... 50

Figura 24- Fluxo de veículos no sentido A1 ......................................................... 52

Figura 25- Crescimento da frota total em Santa Maria ......................................... 55

Figura 26- Crescimento da frota total de automóveis em Santa Maria ................. 55

Figura 27- Crescimento da frota de caminhões em Santa Maria ......................... 56

Figura 28- Crescimento da frota de motocicleta em Santa Maria ......................... 56

Figura 29- Crescimento da frota de ônibus em Santa Maria ................................ 57

Figura 30- Localização dos pontos de contagens ................................................ 59

Figura 31- Perfil semanal da contagem automática do posto CV 01 .................... 60

Figura 32- Perfil diário da contagem automática do posto CV 01 ......................... 61

Figura 33- Extrapolação dos dados do sentido A ................................................. 62

Figura 34- Extrapolação dos dados do sentido ..................................................... 62

Figura 35- Perfil semanal da contagem automática do posto CV 04 .................... 63

Figura 36- Perfil diário da contagem automática do posto CV 04 ......................... 64

Figura 37- Extrapolação dos dados postos B- C e E ............................................ 64

Figura 38- Esquema de fluxos – Software Visum ................................................. 65

Figura 39- Simulação do cenário atual com a demanda atual .............................. 67

Figura 40- Configuração do cenário atual ............................................................. 72

Figura 41- Configuração do cenário com rótula .................................................... 72

Figura 42- Configuração do cenário com cruzamento semaforizado .................... 73

Figura 43 - Configuração do cenário com viaduto e rótula projetados .................. 74

Figura 44 - Projeto do viaduto com faixa exclusiva para ônibus ........................... 74

Figura 45 - Velocidade simulada para o cenário atual com demanda atual.......... 75

Figura 46 - Fluxo simulado para o cenário atual com demanda atual .................. 76

Figura 47 - Densidade simulada para o cenário atual com demanda atual .......... 76

Figura 48 - Velocidade simulada para o cenário atual com demanda futura ........ 77

Figura 49 - Fluxo simulado para o cenário atual com demanda futura ................. 78

Figura 50 - Densidade simulada para o cenário atual com demanda futura ......... 78

Figura 51 - Velocidade simulada para o cenário com rotatória e demanda atual . 79

Figura 52 - Fluxo simulado para o cenário com rotatória e demanda atual .......... 79

Figura 53 - Densidade simulada para o cenário com rotatória e demanda atual .. 80

Figura 54 - Velocidade simulada para o cenário com rotatória e demanda futura 80

Figura 55 - Fluxo simulado para o cenário com rotatória e demanda futura ......... 81

Figura 56 - Densidade simulada para o cenário com rotatória e demanda futura 81

Figura 57 - Velocidade simulada para o cruzamento semaforizado com demanda atual ...................................................................................................................... 82

Figura 58 - Fluxo simulado para o cruzamento semaforizado com demanda atual .83

Figura 59 - Densidade simulada para o cruzamento semaforizado com demanda atual ...................................................................................................................... 83

Figura 60 - Velocidade simulada para o cruzamento semaforizado e demanda futura .............................................................................................................................. .84

Figura 61 - Fluxo simulado para o cruzamento semaforizado e demanda futura . 85

Figura 62 - Densidade simulada para o cruzamento semaforizado e demanda futura ............................................................................................................................. 85

Figura 63 - Velocidade simulada para o cenário com viaduto e demanda atual .. 86

Figura 64 - Fluxo simulado para o cenário com viaduto e demanda atual ........... 86

Figura 65 - Densidade simulada para o cenário com viaduto e demanda atual ... 87

Figura 66 - Velocidade simulada para o cenário com viaduto e demanda futura . 87

Figura 67 - Fluxo simulado para o cenário com viaduto e demanda futura .......... 88

Figura 68 - Densidade simulada para o cenário com viaduto e demanda futura.. 88

Figura 69 - Comparação da velocidade entre os cenários ................................... 89

Figura 70- Comparação da velocidade harmônica entre os cenários .................. 90

Figura 71 - Comparação do fluxo entre os cenários ............................................. 90

Figura 72 - Comparação da densidade entre os cenários .................................... 91

Figura 73 - Comparação da fila média nos diferentes cenários ........................... 92

Figura 74 - Comparação do número de paradas nos diferentes cenários ............ 92

Figura 75 - Comparação do tempo parado nos diferentes cenários ..................... 93

Figura 76 - Comparação da emissão de CO2 nos diferentes cenários ................ 94

Figura 77 – Comparação dos Custos das Alternativas Viárias............................. 95

LISTA DE APÊNDICES

Apêndice A - Síntese das contagens do sentido A ........................................... 102

Apêndice B - Síntese das contagens do sentido B ........................................... 103

Apêndice C -Síntese das contagens do sentido C ........................................... 104

Apêndice D - Síntese das contagens do sentido D .......................................... 105

Apêndice E - Síntese das contagens do sentido E ........................................... 106

Apêndice F - Análise de horário de pico e FHP sentido A ................................ 107

Apêndice G - Análise de horário de pico e FHP sentido B ............................... 108

Apêndice H - Análise de horário de pico e FHP sentido C ............................... 109

Apêndice I - Análise de horário de pico e FHP sentido D ................................. 110

Apêndice J - Análise de horário de pico e FHP sentido E ................................ 111

Apêndice L - Tabela de velocidade máxima desejada ..................................... 112

Apêndice M - Tabela de velocidade máxima desejada .................................... 113

Apêndice N - Síntese dos resultados das simulações ...................................... 114

SUMÁRIO

1. INTRODUÇÃO ....................................................................................... 14 1.1 OBJETIVO GERAL................................................................................. 15 1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS .................................................................. 15 2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA .................................................................. 16 2.1 ESTUDO DE TRÁFEGO ........................................................................ 16 2.1.1. Características doTráfego ................................................................... 17 2.1.2. Ferramentas de análise do tráfego ..................................................... 19 2.2 PROJETOS DE INTERSEÇÃO .............................................................. 20 2.2.1 Rotatoria ................................................................................................ 22 2.2.2 Interseções em desníveis ................................................................... 25 2.2.3 Semáforos ............................................................................................. 26 2.3 SIMULAÇÃO DE TRÁFEGO .................................................................. 27 2.3.1. Modelos de simulação ......................................................................... 27 2.3.2. Verificação e Calibração ...................................................................... 28 2.3.3. Software AIMSUN ................................................................................. 28 3. METODOLOGIA .................................................................................... 30 3.1 ESCOLHA DO LOCAL DE ESTUDO ..................................................... 31 3.2 DETERMINAÇÃO DO TRAFEGO ATUAL ............................................. 33 3.3 PROJEÇÃO DE DEMANDA FUTURA ................................................... 36 3.4 PROGRAMA AIMSUM ........................................................................... 37 3.4 MODELAGEM NO PROGRAMA AIMSUN ............................................ 37 3.5.1 Cenário 1: Situação Atual .................................................................... 37 3.5.2 Cenário 2: Rótula .................................................................................. 39 3.5.3 Cenário 3: Cruzamento semaforizado ................................................ 40 3.5.4 Cenário 4: Viaduto com rotatória ........................................................ 41 3.6 CALIBRAÇÃO E VALIDAÇÃO DO CENÁRIO ATUAL ........................... 43 3.7 EMISSÃO DE POLUENTES .................................................................. 44 3.8 ESTIMATIVA DE CUSTOS ................................................................... 46 4. RESULTADOS ....................................................................................... 49 5. CONCLUSÕES ...................................................................................... 96 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ..................................................... 99 APÊNDICES........................ ................................................................. 101

14

1. INTRODUÇÃO

O alto índice do crescimento da frota de veículos cria uma demanda de

maiores investimentos em oferta de infraestrutura. O crescimento desta frota é

verificado em quase todos os países e buscam-se, dessa forma, soluções que se

adéquem às novas necessidades viárias de forma viável e econômica.

Atualmente, Santa Maria apresenta segundo dados do Denatran (2015) e

Censo IBGE (2010), um veículo a cada duas pessoas e um crescimento médio de

6%. Isso corrobora o aumento exponencial do congestionamento ao longo dos anos

e deflagra a necessidade de estudos e medidas que mitiguem os efeitos negativos

do aumento da frota e circulação de veículos individuais.

Bilbao-Ubillos (2008) afirma que o congestionamento é uma externalidade

negativa que afeta não só a economia, mas também as pessoas. Bilbao (2008)

afirma também que o aumento do tempo no congestionamento pode causar doenças

devido ao estresse.

Quaisquer modificações que possam afetar a rede de transportes geram

consequências sociais, e cabe aos engenheiros avaliarem os impactos negativos e

positivos para buscar uma solução de maior abrangência social.

Diante de tal necessidade, o uso da simulação de tráfego como ferramenta de

planejamento urbano passou a ser amplamente usada a fim de analisar os

parâmetros de qualidade de fluxo e acesso em rodovias.

Para fazer um bom planejamento urbano faz-se necessário o uso de dados

reais, estes dados devem representar o cenário atual da forma mais precisa. As

melhorias devem atender uma demanda futura, para que os investimentos viários

tenham impactos positivos também em longo prazo.

A microssimulação é uma ferramenta capaz de reproduzir diversos cenários

reais de tráfego, e é amplamente usada na elaboração de estudos e

desenvolvimento de projetos em engenharia de transportes. Os modelos de

simulação são especialmente úteis quando as estratégias em análise exigem novas

construções ou investimentos onerosos (PARK E QI, 2006).

Neste trabalho foi utilizado o programa AIMSUM 8.0 em um estudo de caso

de uma rodovia urbana, a fim de simular cenários atuais e futuros de tráfego e

15

avaliar através de indicadores de fluxo, densidade, tempo de espera, as alterações

produzidas na malha viária de possíveis alterações na via.

1.1. OBJETIVO GERAL

Avaliar a demanda atual do tráfego de uma interseção na cidade de Santa

Maria. Propor alterações em infraestrutura e comparar as características de tráfego

proporcionadas por cenários diferentes no cruzamento e para uma demanda futura.

1.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS

a) definir o local de estudo;

b) quantificar a demanda atual através de contagem de campo;

c) modelar o cenário atual e avaliar o nível de congestionamento;

d) sugerir propostas de intervenção viária, sinalização e infraestrutura;

e) calcular uma projeção futura da demanda de tráfego;

f) elaborar modelos de infraestrura e sinalização modificada;

g) análise das características de tráfego nos diferentes cenários;

h) avaliar uma previsão de custos de cada cenário analisado.

16

2. REVISÃO BILBIOGRÁFICA

O transporte urbano é um elemento fundamental das economias modernas e,

no entanto, encontra-se diante de uma contradição permanente na sociedade, que

exige cada vez mais facilidades para se deslocar, mas, ao mesmo tempo, suporta

cada vez menos os elevados custos, a lentidão do trânsito, a degradação ambiental

e a qualidade do transporte público (ANTP, 2007).

Devido à importância da mobilidade urbana para o funcionamento das

grandes cidades. Segundo (Oliveira, 2014) em 1930 foram dados os primeiros

passos no estudo sobre a circulação de tráfego e com a popularização do veículo

automotivo, Lighthill e Whitham (1955) propuseram a teoria do fluxo de tráfego

(Traffic Flow Theory).

Essa teoria teve início da década de 50, na qual é feita uma analogia entre os

veículos no tráfego e as partículas num fluido, ela ajuda a compreender as

propriedades do fluxo de tráfego, a fim de avaliar a capacidade das vias existentes

ou projetar novas estradas.

Ainda, segundo Oliveira (2014), anos depois, no final dos anos 70 surgiram os

primeiros modelos de simulação para análise de operações de tráfego. Entre eles se

destacam FREQ, CORQ e INTRAS, e nos anos de 1980 e 1990, com o FRESIM,

KRONOS, INTEGRATION, PARAMICS e AIMSUN-2.

A avaliação do fluxo viário através de simulação exige menor recurso e

possibilita maior segurança, uma vez que não é necessária a sua implantação na

vida real para analisar os impactos causados pelas alterações (GOMES, 2004).

2.1. ESTUDOS DE TRÁFEGO

De acordo com o DNIT (2006), o objetivo dos estudos de tráfego é obter,

através de métodos sistemáticos de coleta, dados relativos aos elementos

fundamentais do tráfego (motorista, pedestres, veículo e via) e seu inter-

relacionamento.

Para o conhecimento da demanda de tráfego é necessário um estudo que

permita a determinação quantitativa das origens dos fluxos e dos destinos.

17

[...] Por meio dos estudos de tráfego é possível conhecer o número de veículos que circula por uma via em um determinado período, suas velocidades, suas ações mútuas, os locais onde seus condutores desejam estacioná-los, os locais onde se concentram os acidentes de trânsito, etc. Permitem a determinação quantitativa da capacidade das vias e, em consequência, o estabelecimento dos meios construtivos necessários à melhoria da circulação ou das características de seu projeto (DNIT, 2006).

O estudo de tráfego se constitui como um instrumento de planejamento de

vias, melhorias e gerenciamento do tráfego com vistas ao seu emprego para

transportar pessoas e mercadorias de forma eficiente, econômica e segura.

2.1.1. Características do tráfego

De acordo com o Manual de DNIT (2006), o volume, a velocidade e a

densidade são três características fundamentais dos aspectos dinâmicos do tráfego.

A análise destes três elementos permite a avaliação global da fluidez do movimento

geral de veículos.

O volume de tráfego é normalmente expresso em veículos/hora (vph) e é

obtido através do número de veículos que passam por uma seção em um período de

tempo, sua importância é determinada pela capacidade da via de comportar um

determinado fluxo, e o nível de serviço da rodovia.

A média de volumes de veículos que circulam em 24 horas é designada como

VDM – volume médio diário e pode ser computado anualmente - para maior

representatividade.

A determinação do período de coleta de dados para cálculo do fluxo é de

grande importância devido às sazonalidades impostas pelo meio social, podendo ser

ela diária, devido, por exemplo, aos movimentos pendulares e semanais de

trabalhadores.

Ainda conforme o DNIT (2006), nas vias urbanas a predominância das idas e

voltas aos locais de trabalho faz com que os picos de tráfego se concentrem nos

dias de semana, de segunda a sexta-feira, que apresentam variações entre si da

ordem de 5%, ou sazonalidades anuais devido ao período de safras e de férias que

alteram significativamente o volume de tráfego nas rodovias.

Velocidade é, dentre as características essenciais do tráfego, uma das mais

complexas para definir.

18

De acordo com o Manual de Estudo de Tráfego do DNIT (2006), a velocidade

assume várias formas, de acordo com o tipo de tempo que é utilizado podendo ser

calculada pontualmente ou como uma média no tempo percorrido.

A velocidade de projeto é definida com base nos elementos geométricos das

vias para garantir a segurança dos usuários. Velocidade desejável é definida para

este trabalho como a velocidade em fluxo livre ou de menor congestionamento que

um veículo percorre determinado trajeto.

Também de acordo como prescreve DNIT (2006), define-se como densidade

o número de veículos por unidade de comprimento da via, essa característica reflete

diretamente o grau de liberdade de manobra e conforto de usuário da via.Pode ser

medida experimentalmente, ou pela relação:

𝐷𝑡 = 𝐹𝑚𝑡

𝑉𝑚𝑡

Onde:

Dt = densidade (veic/km)

Fmt = fluxo médio no trecho em (veic/h)

Vmt = velocidade média no trecho (km/h)

Demais características como “headway”, ou intervalo de tempo, que é o

tempo transcorrido entre a passagem de dois veículos, tempo de reação do pare,

tempo de reação no semáforo e características geométricas influenciam diretamente

nos parâmetros principais do tráfego (fluxo, velocidade e densidade).

A inter-relação das principais características do tráfego pode ser expressa

graficamente através de gráficos obtidos de fluxo contínuo.

A relação entre densidade e fluxo: com aumento do fluxo de veículos a

densidade de veículos em uma via aumenta até um pico chamado de densidade

máxima, ou capacidade da via, a partir do qual a via está saturada (Figura 1).

A relação entre velocidade e densidade: expressa na Figura 2 demonstra que

partindo de uma velocidade de fluxo livre (Vf), em uma via idealizada, aumentando o

valor do fluxo, a velocidade média é reduzida até um ponto de densidade ótima (Do),

e este ponto corresponde ao fluxo máximo que a via pode carregar.

(1)

19

A relação entre velocidade por faixas e velocidade média (Figura 3), assim

como a relação entre fluxo e densidade, pode ser aproximada por uma parábola,

mas de eixo vertical, neste caso observa-se que um aumento na densidade acarreta

em um aumento no fluxo até atingir a densidade ótima (Do), a partir do qual o fluxo

diminui com o aumento da densidade.

Estas três variáveis podem ser expressas a partir de um gráfico em três

dimensões correspondentes (Figura 4).

2.1.2 Ferramentas de análise do tráfego

De acordo com FHWA (2004a), as ferramentas de análise de tráfego são

tipicamente capazes de avaliar, simular e aperfeiçoar a operação de sistemas de

Fonte: Manual de Tráfego DNIT, (2006)

Figura 3 – Relação entre velocidade e volume

Figura 4 – Relação entre velocidade, volume e densidade

Figura 1 – Relação volume e densidade Figura 2 – Relação velocidade e densidade

Fonte: Manual de Tráfego DNIT, (2006)

Fonte: Manual de Tráfego DNIT, (2006) Fonte: Manual de Tráfego DNIT, (2006)

20

transportes. Ainda, com estas, pode-se e prever resultados das diferentes

alternativas de projeto, incluindo o planejamento, geometria e projetos de operação

e implantação.

Podem-se citar como principais funções das simulações:

a) Melhoria do processo de tomada de decisão;

b) Avaliar e priorizar alternativas de melhorias e intervenções;

c) Melhorar projetos, reduzir tempo de análise e custos;

d) Redução de distúrbios ao tráfego;

e) Servir como ferramenta de marketing e apresentação ao público e para

os responsáveis pelo financiamento;

f) Operar e gerenciar a capacidade de vias existentes;

g) Monitorar a desempenho de instalações de transporte

Quanto às desvantagens, a simulação sofre das mesmas desvantagens que

modelos matemáticos e experimentos laboratoriais, onde existe sempre a suspeita

de que o modelo ou experimento não seja capaz de representar devidamente a

situação real que se deseja estudar (GOMES 2004).

Ainda, segundo Saliby (1989), podem-se destacar desvantagens relacionadas

às dificuldades de modelagem e de programação; ao tempo de processamento, à

baixa precisão dos resultados fruto da utilização da amostragem, e à validação dos

resultados, seja de modelo conceitual seja do computadorizado.

2.2PROJETOS DE INTERSEÇÃO

Diversos fatores influem na escolha do tipo e dimensões de uma interseção,

mas os principais são os volumes horários de projeto das várias correntes de tráfego

e sua composição por tipo de veículo (DNIT 2005).

No projeto de uma interseção o tráfego que gira à esquerda deve ser separado do tráfego direto sempre que possível. A inclusão de faixas de giro à esquerda reduz de 20% a 65% as colisões, sendo recomendadas sempre que os volumes de tráfego são suficientemente elevados (GLUCK, J.S. 1999).

Com o objetivo de tornar os pontos de conflito mais seguros, busca-se

estudar o melhor meio de organização viária que possa evitar acidentes e

proporcionar um fluxo contínuo.

21

Segundo DNIT (2005) define-se interseção como a área em que duas ou mais

vias se unem ou se cruzam, abrangendo todo o espaço destinado a facilitar os

movimentos dos veículos que por ela circulam.

A fim de nortear os parâmetros de projetos das interseções, o DNIT publicou

em 2005 a segunda versão do manual de projeto de interseção, o qual descreve

alguns parâmetros e enfatiza que são parâmetros mínimos não absolutos, e que as

dimensões devem ser adequadas a cada projeto assegurando a segurança e

economicidade de cada projeto.

Com base no Manual de Projeto de Interseções (2005) pode-se afirmar que

praticamente não existem critérios que possam definir o tipo de interseção a ser

usado com precisão para cada situação. O tipo de interseção deve atender as

necessidades típicas de cada local como: velocidade, demanda de capacidade,

aspectos topográficos, orçamento e dados de pesquisas disponíveis de cada local.

Para que existam normas gerais na escolha da solução a adotar em cada

caso, a Suécia em 2002 estabeleceu as normas suecas chamadas Vägutformning

94. Estas são orientadas por meio de gráficos e fórmulas que auxiliam a escolha da

solução e padroniza os projetos, porém não são comumente usadas no Brasil.

As normas suecas dividem as interseções de acordo com o número de ramos

e tem como objetivo nortear a escolha das intervenções nos cruzamentos com base

no trânsito. Também, foram criadas para auxiliar a prever os impactos de cada

alteração viária.

Já, de acordo com as normas inglesas, as interseções devem priorizar o

tráfego da via principal e adotou as sinalizações “Dê a Preferência” ou da sinalização

“Parada obrigatória” na via secundária.

Estudos ingleses relativos às soluções a adotar em interseções urbanas

(Road Research Laboratory, 1987) resultaram no gráfico da Figura 5, que relaciona

os tipos básicos de interseções com os volumes de tráfego das vias que se

interceptam.

22

Figura 5 – Escolha da interseção de acordo com o volume de tráfego

Fonte: Road Research Laboratory (1987)

No âmbito nacional não existem normas ou procedimentos para escolha do

tipo de interseção a ser adotada, de forma geral, cabe ao projetista avaliar cada

situação e atender os princípios básicos de um bom projeto de interseção são:

permitir a passagem de uma rodovia para outra e o fluxo direto da rodovia principal

com o mínimo de demora e o máximo de segurança.

Para alcançar esses objetivos os custos devem ser mantidos em limites

razoáveis, haver fácil entendimento pelos usuários e garantir boa visibilidade e

segurança (DNIT, 2005).

2.2.1 Rotatória

Rótula, ou rotatória (Figura 6), são soluções de interseções em mesmo nível

em que o tráfego se move no sentido anti-horário ao redor de uma ilha central

(DNIT, 2005).

23

Os principais impactos de sua implantação é que a rotatória obriga o

motorista a diminuir a velocidade em função de sua geometria e diminui os “pontos

de conflitos” que são áreas prováveis de colisão em um cruzamento (PINI, 2010).

Uma rotatória atende em média de 700 a 800 veículos por hora, suportando

até um máximo de 1.200 rodantes. Quando comparado com os semáforos, a

principal vantagem da rotatória é que sua vida útil é muito longa (20 anos) e o custo

de manutenção é quase zero. "Os semáforos, no segundo ano, já começam a ter um

custo de manutenção de 2% a 3% de seu valor." (PINI 2010).

Figura 6 – Exemplo de Rotatória

Fonte: Condutor Inteligente (Disponível em<http://condutorinteligente.com.br/>Acessado em 22/08/2016)

Rotatória vazadaé uma solução em que correntes diretas da via principal

atravessam uma ilha central, em torno da qual as demais correntes circulam no

sentido anti-horário (DNIT, 2006).

A primeira interseção rotatória de sentido único foi construída em 1904 nos

Estados Unidos, no “Columbus Circle” até hoje operando em Nova York. Com

grande sucesso no início, depois de algum tempo foi identificado um elevado

número de acidentes devido à falta de regulamentação semafórica e elevadas

velocidades.

Em 1966, depois de estudos sobre um tema considerado ultrapassado, os

britânicos conceberam um sistema chamado de “Rotatória Moderna”, até hoje em

uso, da o direito à passagem dos veículos que já estão em movimento circular,

24

concebida de menor raio e com velocidade reduzida o que proporcionou melhorias

significativas no nível de serviço e operação do tráfego.

As principais características e recursos da rotatória moderna são ilustrados na

Figura 7.

Figura 7 – Rotatória moderna e suas características peculiares

Fonte: FHWA (disponível em: <http://safety.fhwa.dot.gov/intersection/>adaptado , Acessado em 22/08/2016))

Diversos estudos comprovam que esta solução proporciona também menor

impacto no meio ambiente, com redução de emissões veiculares e de ruído ao

reduzir a fase de operação em que o veículo permanece completamente parado:

veículos em fase de aceleração e frenagem consomem mais combustível e, emitem

maior quantidade de gases tóxicos e poluentes (VICTORINO, 2013).

O DNIT/IPR (2005) traz algumas recomendações sobre elementos básicos de

projeto e princípios operacionais sobre rótulas modernas, descritas na sequência:

a) Em relação aos elementos de projeto, o diâmetro externo mínimo deve ter

entre 30 a 40 metros. O diâmetro interno deve ser suficiente para

acomodar veículos maiores, mas evitando espaços amplos que encorajem

velocidades elevadas.

25

b) A ilha central deve ter forma simples, como um círculo ou elipse e seu

objetivo é causar deflexão do tráfego para impedir o cruzamento direto da

interseção.

c) A largura das pistas da rotatória deve considerar o número deramos de

acesso e os raios de giro dos veículos circulando por ela,devendo estar

coerente com a largura das faixas dos acessos, que geralmente variam de

3,5 a 4,0 metros.

2.2.2 Interseções em desníveis

A implantação de uma interseção em nível diferente elimina o cruzamento das

correntes de fluxo do tráfego, minimiza os conflitos, o que em geral proporciona

maior fluidez do tráfego e garante maior segurança aos usuários.

Um estudo minucioso deve ser feito para determinar qual rodovia deverá passar sobre a estrutura. Nesta escolha os principais fatores a serem considerados são: custo da obra, adaptação à topografia do terreno, facilidade de construção, fluxo de maior volume, tipo e natureza das rodovias e, finalmente, as considerações de ordem estética (DNIT,2005).

A construção de um viaduto deve ser precedida de um estudo de impactos

ambientais e sociais, devido à grande alteração urbanística da cidade e de seu alto

custo estrutural.

Ainda, interseções em níveis diferentes podem causar desvalorização dos

empreendimentos ao seu entorno e gerar espaços residuais que necessitam de

monitoramento para garantir um espaço urbano seguro e limpo.

Há diferentes projetos geométricos a serem empregadas, (Figura 8) e sua

escolha deve ser em função da maior adaptação topográfica e econômica local.

Figura8 – Exemplos de interseções em desníveis

Fonte: adaptado DNIT (2005)

26

2.2.3 Semáforos

O primeiro semáforo surgiu em 1868, na cidade de Westminster, na

Inglaterra, com lâmpadas verdes e vermelhas a gás para uso durante a noite. Em

1918 iniciou-se o uso com semáforos de três cores operando em Nova Iorque.

É uma solução restritiva, e deve ser usada quando demais controladores de

tráfego não podem operar com segurança. Também, de acordo com Bezzera (2007),

nas interseções com menor volume de veículos e pedestres, a operação com uma

das vias preferencial, isto é, com prioridade de passagem, constitui uma solução

adequada no tocante ao desempenho operacional. No entanto, com o crescimento

do tráfego há o crescimento de filas e do tempo de espera e índice de acidentes.

A sequência de indicação luminosa de um semáforo (verde, amarelo,

vermelho e novamente verde), aplicada a uma ou mais correntes de tráfego ou

movimento, é denominada fase (DENATRAN, 1984).

Denomina-se estágio o intervalo de tempo em que uma ou mais correntes de

tráfego e/ou pedestres têm simultaneamente o direito de passagem. Durante esse

período, as indicações luminosas do cruzamento como um todo não mudam de

aspecto (DENATRAN, 1984). O estágio compreende o tempo de verde e de

entreverdes que o segue.

2.3 SIMULAÇÃO DE TRÁFEGO

Para Hollander e Liu (2008), a simulação de fluxos de tráfego sofreu um

enorme desenvolvimento desde o surgimento dos primeiros modelos, na década de

1950. Um dos primeiros simuladores foi o criado por Lighthill e Whitham no ano de

1955, que usava uma analogia entre o movimento de partículas de um fluido e o

fluxo de veículos.

Ainda de acordo com Portugal (2005), esses cenários permitem que sejam

considerados diferentes horários do dia, mudanças no tempo (presente/futuro),

mudanças no volume de tráfego e possíveis incidentes, avaliando de várias formas

as situações da área estudada antes de uma real intervenção no tráfego. Busca-se

através da técnica de simulação replicar sinteticamente uma sequência de eventos

hipotéticos no sistema em estudo.

27

A principal vantagem do uso de simulação, em relação à observação direta de

correntes de tráfego, é a possibilidade de se ter total controle sobre as variáveis que

influem na corrente de tráfego (McLean, 1989).

Ainda, de acordo com McLean, (1989), podem-se elencar outras vantagens

como:

a) Simular diferentes condições operacionais com rapidez;

b) Baixo custo operacional e facilidade de adequações à realidade;

c) Possibilidade de obtenção de dados impossíveis de serem observados

na prática para diversos cenários.

2.3.1 Modelos de simulação

Segundo Portugal (2005), os modelos de simulação de tráfego podem ser

classificados de acordo com seu nível de detalhes e funcionalidades:

a) Microscópicos: os veículos na corrente de tráfego são tratados

individualmente e se movem segundo o comportamento car-following e modelos de

mudança de faixa por rotas preestabelecidas com maior nível de detalhamento,

esses modelos são comumente usados para análise de uma interseção ou um

menor trecho de via. Como exemplos pode-se citar: CORSIM, INTRAS, TRANSIMS,

VISSIM, PARAMICS e AIMSUN.

b) Mesoscópicos: consideram sistemas de tráfego compostos de

elementos discretos, mas tais elementos não são unitários, (Silva e Tyler, 2001). É

um modelo intermediário, podem ser classificados como mesoscópicos os softwares

DYNASMART, DYNAMIT, AIMSUM.

c) Macroscópico: consideram a corrente de tráfego como um todo, nos

quais a noção de partícula não é considerada. As variáveis: velocidade, fluxo e

densidade, são aplicadas no conjunto e em valores médios, (Silva e Tyler, 2001).

São comumente usadas para gerenciar o tráfego de grandes cidades e possibilita

uma visão ampla das redes de fluxo. Como exemplos incluem: AUTOS, TRANSYT,

VISSUM etc.

28

2.3.2 Verificação e calibração

Para que os modelos de simulação possam ser confiáveis e forneçam

resultados precisos é necessário proceder à verificação, validação e calibração do

modelo (RAKHAET AL,1996; HELLINGA, 1998).

A validação visa determinar se o programa computacional é capaz de

representar o comportamento dos veículos conforme especificados pela lógica

adotada e se os resultados gerados são compatíveis com as observações realizadas

em sistemas reais (RAKHAET 1996; SOLVA E TYLER, 2000).

Outra fase de grande importância para que haja fidelidades nos dados é a

calibração, que de acordo com Hellinga (1998), o processo de calibração

compreende em ajustar os parâmetros como: características da rede, características

comportamentais dos motoristas e as demandas para que a o cenário simulado seja

o mais fiel possível à realidade.

2.3.3 Software Aimsun

Aimsun (Advanced Interactive Microscopic Simulator for Urban and Non-urban

Networks), da Transport Simulation Systems – empresa sediada em Barcelona,

Espanha, é um software com foco na microssimulação, e mesossimulação, com uma

grande riqueza de detalhes, o software simula a demanda de veículos em uma

infraestrutura desenhada pelo usuário e avalia de forma estatística os resultados dos

indicadores como velocidade, fluxo, densidade entre outros.

O Aimsun é capaz de fazer distinção entre os diferentes tipos de veículos e

condutores, permitindo uma gama de traçados e geometria da rede, além de

considerar possíveis incidentes, manobras conflitantes, entre outros (TSS, 2013a).

A abordagem de simulação microscópica do AIMSUN atende ao comportamento de cada veículo na rede, de forma contínua. Assim como a maior parte dos microssimuladores, o AIMSUN realiza suas simulações considerando a modelagem de comportamento do veículo, como o de perseguição (car-following), o de mudança de faixa (change-lane) e o de aceitação de brechas (gap-acceptance) (TSS, 2013b).

29

O modelo de Gipps é um modelo de cálculo que serve como base para o

algoritmo de perseguição presente no Aimsun e, de acordo com TSS (2014), este

modelo utiliza duas componentes principais para determinar a variação da

velocidade dos veículos, um de aceleração e outro de frenagem.

30

3 METODOLOGIA

Inicialmente realizou-se uma revisão bibliográfica para caracterizar os tipos de

rótulas, métodos de análise de tráfego e as etapas utilizadas para coleta de dados e

estudo do tráfego com base no Manual de Estudo de Tráfego – DNIT (2006).

O local de estudo escolhido é um cruzamento da região urbana da cidade de

Santa Maria, nele foram prospectados os dados volumétricos e foi aplicada uma taxa

de crescimento, com base nos dados de crescimento de frota da cidade

disponibilizados pelo DENATRAN, para um período de 10 anos, tempo

correspondente ao horizonte de projeto de um projeto rodoviário.

O uso de um horizonte de projeto de 10 anos é imprescindível para avaliar as

alternativas com um maior fluxo de veículos, mas deve-se ressaltar que não foi

considerado o acréscimo previsto por sentidos distintos de fluxo, e sim apenas o

acréscimo de veículos na rede como um todo, o que pode dar margens a diferenças

na configuração de origem e destino dos usuários, uma vez que o sentido da

Alameda Buenos Aires tem maior tendência a crescer devido a ser uma região com

maior crescimento de hotéis e centros jurídicos.

A malha viária, características das vias e sinalização foram modeladas no

software AIMSUM 8.0 e a demanda da hora de pico foram simuladas em diferentes

cenários:

a) Cenário atual com demanda atual;

b) Cenário atual com demanda futura;

c) Rotatória com demanda atual;

d) Rotatória com demanda futura;

e) Cruzamento semaforizado com demanda atual;

f) Cruzamento semaforizado com demanda futura;

g) Viaduto projetado com demanda atual;

h) Viaduto projetado com demanda futura;

Em todos os cenários foi previsto um tempo de aquecimento para a simulação

(warmup) de 15 minutos para que existam veículos na rede quando a simulação

iniciar, este fator é importante, pois com o passar do tempo, com uma entrada de

carros uniformes, o cruzamento tende a saturar e deve ser avaliado na pior situação

de congestionamento.

31

A calibração do experimento é necessária para correção da malha,

dimensionamento dos veículos e de parâmetros de comportamento a fim de que a

simulação represente o cenário real.

Para a validação do experimento usou-se o cálculo da velocidade média,

velocidade desejável dos usuários obtida em campo e fila média de veículos com

base em observações de campo.

3.1 ESCOLHAS DO LOCAL DO ESTUDO

A interseção entre a Av. Nossa Senhora das Dores, Alameda Buenos Aires,

Rua Euclides da Cunha e Rua Pedro Londero, também conhecida como rótula do

Fórum, apresenta grande congestionamento em horários de pico, alto índice de

crescimento de bairros próximos, e novos empreendimentos de apoio e serviços

relacionados ao Fórum da Comarca de Santa Maria, além de moradias

multifamiliares.

O local é também rota de acesso a grandes pólos geradores de tráfego: dois

shoppings que estão em projeto de ampliação e rota entre a Universidade Federal

de Santa Maria e o centro da cidade de Santa Maria.

Com base nestes dados, o local (Figura 9) foi selecionado para estudo por

uma parceria entre o Instituto de Planejamento de Santa Maria – IPLAN e a

Universidade Federal de Santa Maria - UFSM, por ser de interesse social e um ponto

crítico no fluxo de veículos da cidade.

Figura 9 – Local da área de estudo

Fonte: Google Earth, (2016)

LOCAL DE ESTUDO

32

Historicamente a rotatória possibilitava a conversão dos veículos e um acesso

secundário à Rua Pedro Londero, após o ano de 2013, de acordo com Marcelo

Rossés, Engenheiro do IPLAN, foi constatado que com base nos dados do PDMU –

Projeto de Mobilidade Urbana de Santa Maria, o índice de carros que faziam esta

conversão era baixa, e que provocava atrasos no fluxo normal dos veículos, e desta

forma a rótula foi sinalizada e alterada para priorizar o fluxo direto na Av. Dores, rota

de acesso da Universidade ao centro da cidade.

Ainda, no ano de 2007 foi realizado um projeto de autoria do Escritório da

Cidade, que propôs a alteração da interseção para uma rótula única com raio de 18

metros e com melhorias de sinalização orçada na época em R$ 53.624,31; o projeto

não foi executado.

Atualmente o local (Figura 10) é caracterizado como uma rotatória modificada,

ou interseção em nível com quatro ramos ou mais, que por sua geometria prioriza a

passagem pela Av. Nossa Senhora das Dores e acessos secundários para a Rua

Euclides da Cunha.

Figura 10 - Interseção da área de estudo

Fonte: Google Earth Pro (2016)

33

3.2 DETERMINAÇÃO DO TRÁFEGO ATUAL

Para o cálculo da demanda é necessário quantificar o volume de tráfego que

usualmente trafega na interseção. A contagem volumétrica é o procedimento

normalmente utilizado na engenharia de tráfego para levantamentos de campo.

As Contagens Volumétricas visam determinar a quantidade, o sentido e a composição do fluxo de veículos que passam por um ou vários pontos selecionados do sistema viário, numa determinada unidade de tempo. Essas informações serão usadas na análise de capacidade, na avaliação das causas de congestionamento e de elevados índices de acidentes, no dimensionamento do pavimento, nos projetos de canalização do tráfego e outras melhorias, (Manual de Trânsito, DNT 2005).

A definição da solução a adotar para uma determinada interseção depende do

volume e características do tráfego que circulará no projeto. E estes dados devem

ser expressos em Volumes Médios Diários (VMD) e os Volumes Horários de Projeto

(VHP) a fim de representar as diversas correntes de fluxos de veículos.

Ainda, segundo o DNIT, o ano de projeto é geralmente considerado como o

décimo ano após a conclusão das obras programadas.

As contagens volumétricas, de acordo com o DNIT, devem ser

preferencialmente feitas por 8 horas, incluindo o horário de pico, mas em casos onde

há falta de recursos, as contagens deverão ser executadas pelo menos três dias,

incluindo o provável pico horário semanal e adotando uma contagem classificatória

de acordo comas classes: carros de passeio, ônibus, veículos de carga e divididas

em intervalos de 15 minutos, para determinar as variações dentro da própria hora de

pico.

A definição dos dias da contagem deve ser representativa e para isso devem-

se observar as variações horárias, semanais e anuais do fluxo de tráfego local. Com

base nos estudos do Departamento de transportes da Universidade de Minnesota,

observou-se que para vias locais, na quarta - feira, que representa um dia normal de

trabalho, as horas de pico se concentravam na ida e volta do trabalho, nas

vizinhanças das 9 e 18 horas, situação semelhante à que ocorre no local de estudo

visto que o maior congestionamento é nos horários de início e fim de horário

comercial.

34

Como o volume de veículos que passa por uma seção não é uniforme, o

“Fator Horário de Pico” (FHP), que mede exatamente esta flutuação e mostra o grau

de uniformidade do fluxo, é expresso pela Equação2.

𝐹𝐻𝑃 = 𝑉ℎ𝑝

4𝑉15𝑚𝑎𝑥

Onde:

FHP = fator horário de pico

Vhp= volume da hora de pico

V15max = volume do período de quinze minutos com maior fluxo de tráfego

dentro da hora de pico

No que confere a variação semanal, no mesmo estudo da Universidade de

Mionnesota, observou-se na Figura 11, que normalmente os fluxos de tráfego de

terça, quarta e quinta-feira são aproximadamente iguais, enquanto o de segunda-

feira é ligeiramente inferior à sua média e o de sexta-feira ligeiramente superior, com

base neste estudo e por observações em campo, foram escolhidos os dias de

quarta-feira, quinta-feira e sexta-feira para estudo volumétrico do tráfego.

Figura 11 – Exemplo de variação de tráfego diário

Fonte: DNIT (2006)

(2)

35

A variação mensal decorre do tipo de via e das atividades a que ela serve, a

interseção em específica estudada tem maior variação devido ao tráfego de veículos

da Universidade Federal de Santa Maria e do Fórum, constatada esta informação,

as contagens volumétricas foram realizadas num mês típico de período de aulas e

serviço.

Com base nestes dados, em dados disponíveis no Plano Diretor de

Mobilidade Urbana e a fim de atender as necessidades do estudo do IPLAN,

definiram-se os seguintes horários para contagens, os quais contemplam os horários

de picos (Tabela 1).

Tabela1 – Horários de coletas dos dados

Dias Horários

Quarta - Feira 7:00 - 8:30

Quinta - Feira 12:00 - 13:30

Sexta - Feira 17:00 - 18:30

Fonte: autor(2016)

Para a coleta de dados a campo, foi utilizada a ficha de transcrição dos dados

fornecida pelo DNIT. Cada pesquisador ficou posicionado na interseção e na origem

do fluxo, esquematizados de acordo com a Figura 12, contando os veículos em

divisões temporais de 15 minutos.

Como a contagem foi realizada de forma amostral, para o cálculo do VDM

atual, utilizaram-se as contagens automáticas por 24 horas por meio de laços

magnéticos instalados em pontos da cidade, de pesquisas realizadas para o PDMU

da cidade.

A partir desses dados, obteve-se o perfil de demanda diário e semanal, e com

base da porcentagem de VDM que os horários de picos representavam das

contagens automáticas pode-se extrapolar e obter o VDM dos dias de contagens

realizados.

36

Figura 12 – Sentido dos fluxos do cenário atual no local de estudo

Fonte: Autor (2016)

Devido ao grande fluxo de veículos, utilizou-se o aplicativo Multicounter em

alguns fluxos, que possibilitou transformar o smartphone em um contador, facilitando

o processo de contagem volumétrico.

3.3 CÁLCULO DA DEMANDA FUTURA

Para o cálculo da previsão da demanda futura, foram consultados dados da

frota de veículos do município de Santa Maria, disponíveis no site do Departamento

Nacional de Trânsito (DENATRAN, 2016), referentes ao mês de julho dos anos de

2006 a 2016, distinguindo-os pelo tipo de veículo: carro, motos, caminhões e ônibus.

A partir destes dados buscou-se a curva de progressão que mais se ajusta ao

crescimento de cada tipo de veículo da frota.

37

Para projetos de mobilidade, em alguns casos, utiliza-se a média de

crescimento dos últimos 10 anos da frota, e estes dados foram comparados com a

curva de crescimento, adotando-se o valor de crescimento superior entre os dois

métodos.

3.4 PROGRAMA AIMSUM

Para modelar a infraestrutura da interseção no simulador foi utilizada uma

imagem de satélite georeferenciada do local, e utilizando também recursos do

Google Street View,identificaram-se as larguras das vias, rótulas e sinalização

semafórica. O software AIMSUN foi disponibilizado pelo IPLAN, que forneceu todo

suporte técnico para o desenvolvimento deste trabalho.

A modelagem da malha viária é realizada com a criação de segmentos e nós.

Segmentos são representados por faixas de rolagem que contam dois nós e que

servem de caminho para que os veículos se desloquem, os nós são os elementos

discretos que interligam as seções e conformam a malha.

3.5 MODELAGEM NO PROGRAMA AIMSUN

A modelagem dos diferentes cenários consiste na representação das vias,

semáforos, elementos de sinalização e posteriormente a inserção dos dados da

demanda de tráfego na região analisada, a fim de representar virtualmente as

circunstâncias reais ou propostas de tráfego utilizando um software computacional.

3.5.1. Cenário 1: Situação Atual

A construção da infraestrutura do cenário atual foi desenhada de acordo com

o item 3.4. Foi observada a sinalização viária: “dê preferência” e “pare” em cada

mudança de sentido. A Alameda Buenos Aires foi desenhada com acostamento e

assim como as demais vias com suas larguras reais, representadas na Figura 13.

38

Figura 13- Representação do cenário atual

Fonte: Aimsun (2016)

O cenário atual (Figura 14) foi desenhado conforme medidas disponíveis no

sistema de aerofotogrametria do IPLAN, e o tempo semafórico foram adotados

conforme o tempo medido para cada fluxo.

Os cruzamentos em todos cenários foram definidos como “yellow box”, região

onde os carros não podem parar, essa definição foi fundamental para que a

simulação representasse a situação atual.

As paradas de ônibus em todos cenários foram mantidos na mesma

localização.

39

Figura14- Modelagem do cenário atual

Fonte: Aimsun(2016)

3.5.2 Cenário 2: Rotatória

A rótula única foi desenhada de acordo com o projeto disponível no acervo do

IPLAN, e suas medidas estão de acordo com as prescrições do DNIT com raio de 18

metros representado na Figura 15.

Figura15- Modelagem da rótula


40

3.5.3Cenário 3: Cruzamento Semaforizado

Para a idealização deste cenário (Figura 16) foi necessário restringir as

conversões à esquerda e criar vias de acesso para as conversões à direita, a

sinalização foi realizada a fim de priorizar os veículos que se mantiveram no mesmo

sentido do fluxo, o tempo de semáforo (Figura 17) foi adotado um ciclo de 60

segundos dos quais 36 segundos de verde serão para os sentidos A e D: centro –

Bairro Camobi, e 24 segundos para os sentidos C e E: Rua Euclides da Cunha para

Alameda Buenos Aires. Adotou-se um tempo de 4 segundos para o sinal amarelo e

um atraso em relação ao semáforo à frente do Shopping Royal de 10 segundos a fim

de criar uma onda verde para melhorar o fluxo de veículos.

O cálculo do ciclo semafórico não foi realizado, uma vez que o tempo foi

inicialmente adotado o mesmo valor fixo do semáforo mais próximo e ajustado de

forma interativa até que as simulações apresentaram o menor número de filas de

veículos aguardando o sinal verde em ambos os sentidos.

Ainda, o semáforo que arbitra o tempo de passagem no sentido A (Camobi –

Centro) tem 15 segundos adiantados para formar uma onda verde com o semáforo

do cruzamento mais próximo ao local de estudo. De forma geral o cruzamento

semaforizado é uma modificação de menor custo no cruzamento, mas que

acarretaria em maiores gastos indiretos na qualificação de vias aos seus entorno

para a os veículos pudessem fazer a conversão à esquerda que seria restringida

neste cruzamento.

Figura 16-Modelagem do cruzamento semaforizado

Fonte: Amsun (2016)

41

Figura17- Tempo semafórico


3.5.3- Cenário 4: Viaduto com Rotatória:

Este cenário (Figura 18) foi construído com base nas dimensões do projeto do

viaduto que faz parte do planejamento da Linha Troncal Leste – Oeste para futura

projeção do BRT, projetado pelo Instituto de Planejamento de Santa Maria – IPLAN,

o projeto prevê uma faixa exclusiva para ônibus e uma rotatória em nível com uma

única faixa para possibilitar as conversões.

Figura18- Modelagem do viaduto com rótula

Fonte: Aimsum (2016)

42

A inserção da demanda foi definida para cada movimento de acordo com a

possibilidade de conversão de cada nó, o que mostra a Figura 19.

Figura 19- Definição dos Movimentos

Fonte: autor (2017)

A demanda, como dado de entrada, foi inserida em veículos/hora da origem

de cada fluxo e a porcentagem de veículos que efetuam cada conversão de acordo

com a Figura 20.

Figura 20- Dados de entrada da demanda atual


43

3.6 CALIBRAÇÃO E VALIDAÇÃO DO CENÁRIO ATUAL

Estas duas etapas são fundamentais para que o modelo se torne

representativo às condições reais de tráfego.

Existe uma grande variedade de variáveis a serem calibradas.Para este

trabalho foram selecionadas as variáveis que apresentavam maior influência para o

cenário projetado e podem-se dividir as principais em dois grupos:

a) Variáveis globais influenciam todos os veículos que estão na rede, e as

principais variáveis calibradas são:

a. Tempo de reação;

b. Velocidade de saída da fila de espera – comportamento na “yellowbox”;

c. Parâmetros de mudança de faixa – velocidade de ultrapassagem,

percentual e condição das ultrapassagens;

d. Parâmetros do modelo – número de veículos, distância, velocidades e

dimensões da rede e dos veículos.

b) As variáveis da seção influenciam os veículos enquanto circulam em um

determinado segmento, as principais variáveis calibradas neste trabalho são:

a. Comportamento nos sinais verticais de trânsito;

b. Tempo de espera nos sinais de “pare” e “dê a preferência”;

c. Velocidade média, máxima, desejável e permitida na seção;

d. Aceleração e desaceleração dos veículos;

Para a validação do modelo, selecionaram-se os parâmetros: velocidade

média e fila de carros em determinados pontos para verificar se o modelo está

representando o fluxo real de veículos.

A velocidade média desejável obteve-se a partir do tempo que os veículos

observados levaram para percorrer uma distância de 20 e 25 metros pré-

estabelecida em condições de fluxo livre ou baixo fluxo de veículos.

Após a inserção dos dados de entrada, da velocidade média desejada,

adotaram-se os parâmetros e desvios padrão: aceleração média, tempo de espera

em “dê a preferência” tempo de espera no “pare” e os demais, de acordo com os

pré-definidos pelo software e a partir destes dados o cenário atual com demanda

atual foi simulado, observando o comportamento dos carros, da densidade e

formação de filas em cada seção, os dados iniciais foram alterados, e de forma

44

interativa foram convergindo para dados que, quando simulados, representassem o

cenário atual.

Essa etapa do trabalho é a que mais demandou tempo devido à grande

quantidade de variáveis a serem definidas, a precisão do trabalho e otimização da

rede é diretamente proporcional à qualidade de calibração do experimento.

A validação dos dados foi dada quando as simulações representavam uma

formação de filas e velocidade média do trecho muito próxima às que acontecem no

horário de pico no local estudado.

3.7 EMISSÃO DE POLUENTES

O simulador de tráfego AIMSUM possui o modelo de Panis et al com temática

ambiental, que apresenta dados relativos aos poluentes CO2, NOx, COV

(Compostos Orgânicos Voláteis) e Materiais Particulados.

O modelo Panis et. al. é um modelo de emissão desenvolvido em 2006, para

utilização integrada a modelos de simulação de tráfego. Baseado em medidas reais

coletadas em veículos com instrumentos de verificação de emissão, em condições

de tráfego reais (PANIS et al, 2006).

De acordo com Dias (2014) as funções das emissões de cada veículo são

derivadas da coleta da velocidade e aceleração instantânea como parâmetros,

utilizando técnicas de regressão não-linear múltipla, apresentada na Equação (3).

O limite mínimo de emissão é indicado por E (em g/s), específico para cada

veículo e tipo de poluente, f1 a f6 são as emissões constantes específicas de cada

veículo e tipo de poluente determinada pela análise da regressão conforme Equação

a seguir:

𝐸𝑛(𝑡) = max[ 𝐸0, 𝑓1 + 𝑓2𝑣𝑛(𝑡) + 𝑓3𝑣𝑛(𝑡)2 + 𝑓4𝑎𝑛(𝑡) + 𝑓5𝑎𝑛 (𝑡)2 + 𝑓6𝑣𝑛(𝑡) (3)

Os compostos analisados no modelo são o NOx, COV (compostos orgânicos

voláteis), CO2 e Materiais Particulados.

Segundo Panis et al (2006), para a obtenção desses valores os experimentos

foram realizados em pico matinal de tráfego em área urbana, em baixas velocidades,

45

não tendo sido validado para altas velocidades em fluxo livre. Os dados coletados e

estimados através da modelagem foram confrontados com as normas EURO 2.

Para o poluente Dióxido de Carbono e Compostos Orgânicos Voláteis, em

veículos leves apenas, foram calculados fatores (f1 a f6) diferentes para diferentes

acelerações, devido a terem sido observados índices de emissões claramente

distintos para aceleração e desaceleração, sendo então influenciados diretamente

pelo ciclo de condução imposto pelo condutor, contudo, para os quatro poluentes

estimados em veículos pesados a diesel não foram observados níveis claramente

distintos de emissões, tendo sido considerado fatores fixos para a função no que diz

respeito a veículos de carga, apresentados na Tabela 2.

Tabela2 – Valores dos fatores para veículos de carga a diesel

Poluente E0 f1 f2 f3 f4 f5 f6

CO2 0 1,52E+00 1,88E+00 -6,95E-02 4,71E+00 5,88E+00 2,09E+00

Nox 0 3,56E-02 9,71E+03 -2,40E-04 3,62E-02 1,33E+02 1,15E+02

Compostos orgânicos voláteis

0 1,04E-03 4,87E-04 -1,49E-05 1,27E-03 2,10E-04 1,00E-04

Material Particulado

0 2,14E-04 3,35E-04 -2,22E-04 2,07E-03 1,80E-03 2,27E-04

Fonte: Panis et al, (2006)

Ainda, segundo Dias (2014) pode-se inferir do modelo, para veículos de

carga, quanto maior a aceleração do veículo n em um instante t, os níveis de

emissão serão diretamente elevados, todavia com o aumento da velocidade a uma

aceleração constante, os níveis de emissão podem diminuir, por causa do fator f3

negativo que multiplica o quadrado da velocidade.

46

3.8 ESTIMATIVA DE CUSTOS

A estimativa de custos e disponibilidade de recursos são pontos essenciais na

tomada de decisões, e para isto este trabalho apresenta uma breve estimativa de

custo comparando os valores das modificações do cruzamento com outros projetos.

O orçamento da construção da rotatória foi atualizado com base dos dados

obtidos do orçamento do projeto original, orçado em 2008 (Tabela 3).

Tabela 3 – Orçamento da rotatória como alternativa para o cruzamento

Fonte: Adaptado IPLAN, 2008

A fim de representar os gastos atuais da rotatória os dados da Tabela 3 foram

atualizados com base no aumento que o Custo Unitário Básico (CUB) teve entre os

anos de 2008 e 2016 (Tabela 4).

47

Tabela 4 – CUB do Rio Grande do Sul

CUB - Custo Uninário Básico

Data Pardrão Valor

jun/08 Normal R-8 R$ 799,08

jun/16 Normal R-8 R$1.336,26

Fonte: Siduscon (2016)

Da mesma forma, a estimativa de custos para um cruzamento semaforizado

foi realizada, calculando a área de pavimentação a serem construídos, para os

acessos e demais serviços necessários para a modificação viária (Tabela 5)

Tabela 5 – Orçamento de semáforos como alternativa para o cruzamento

Fonte: adaptado IPLAN (2016)

Material M. Obra Unitário Total

1

Escavamento, carga,

transporte, descarga de

mat. 1 cat 128,10 m³ 6,03 4,02 10,04 1.286,64

2 Base de rachão 256,20 m³ 58,58 25,89 84,47 21.640,39

3 Base de Brita Graduada 192,15 m³ 84,94 46,38 131,32 25.232,60

4 Imprimação 1281,00 m² 5,12 0,78 5,90 7.553,80

5

Revestimento com CBUQ

(5,00cm) 64,05 m³ 620,91 194,08 814,99 52.200,08

6

Fornecimento e

assentamento de meio-fios

(1,00 x 0,30 x 0,15 x

0,12m) 427,00 m 21,66 7,42 29,08 12.416,73

7

Remoção e

reassentamento de meio-

fios (1,00 x 0,30 x 0,15 x

0,12m) 427,00 m 2,17 9,98 12,15 5.188,05

8

Fornecimento e colocação

de equipamentos de

semaforização 2,00 conj 50.220,00 15,31 51,95 100.470,62

9


de placas de sinalização

(diam 0,8) 14,00 um 529,74 57,51 587,25 8.221,50

10


de sinalização horizontal 1281,00 m² 5,12 0,78 5,90 7.553,80

11 241.764,22R$ BDI utilizado 30% - TOTAL em 2008

Cruzamento Semaforizado

ítem Discriminação Quant. UnidadePreço

48

Para obter-se uma estimativa de custos do viaduto com rotatória, fez-se uma

comparação com o orçamento obtido de um viaduto construído próximo ao local,

devido à sua proximidade à técnica aplicada e à concepção viária, desta forma,

comparou-se a área de intervenção dos dois locais.

Os valores foram atualizados, nas Tabelas 3 e 5, conforme o aumento do

valor do CUB regional, embora não sendo um orçamento fiel, atualizando os valores

pode-se estimar qual seria o custo atual da implantação da rótula no cruzamento.

Os valores orçados para o cruzamento com semáforos, são valores

disponibilizados pela Secretaria de Mobilidade de Santa Maria, que de forma

simplificada apresentam os custos da adequação das vias e implantação dos

semáforos.

Para a estimativa do custo do viaduto, optou-se por um comparativo em

relação a um viaduto construído próximo ao local de estudo. Com este valor,

disponibilizado pelo IPLAN, calculou-se o custo por área construída, e após medida

a área de construção do novo viaduto, pode-se de forma simplificada, estimar qual

seria o custo do novo viaduto no local, deve-se pontuar que é uma estimativa, pois o

orçamento de um viaduto depende dentre outras variáveis do projeto básico, projeto

estrutural, arquitetônico, de fundações entre outras variáveis.

Tabela 6 – Previsão de custos do viaduto como alternativa para o cruzamento

Viaduto

Área (m²) 20.446,32

Custo (m²) 3.033.825,29

Fonte: Secretaria de Mobilidade Urbana de Santa Maria (2016)

Com base nestes dados, este trabalho buscou comparar a estimativa de

custos dos diferentes cenários e os resultados são dispostos no item 4..

49

4- RESULTADOS

As contagens de fluxo foram realizadas na quarta-feira, quinta-feira e sexta-

feira, na interseção da rótula do fórum, a planilha com o contador é demonstrada na

Figura 21, e necessitaram de cinco pesquisadores, onde, simultaneamente, cada um

contou uma origem de fluxo de veículos, distinguindo-os entre: carro, caminhão e

ônibus, de acordo com a planilha disponibilizada no Manual do DNIT (2006).

Figura 21 – Planilha de contagem de fluxos com auxílio do aplicativo

Fonte: autor (2017)

Demonstrado na Tabela 7, o resultado das contagens de fluxos do sentido A,

como exemplo, no qual o sentido era foi dividido em A1, A2 e A3, de acordo com os

movimentos de conversão dos veículos, esquematizados na Figura 22.

Figura 22 – Sentido dos fluxos do cenário atual no local de estudo

Fonte: autor (2016)

50

Tabela 7 – Contagens volumétricas de fluxo do sentido A

Fonte: autor (2017)

As demais Tabelas são apresentadas nos apêndices. Durante os dias de

contagens não houve incidentes e o tempo era ensolarado conforme Figura 23.

Figura 23 – Local da interseção no horário da contagem

Fonte: autor(2017)

51

Optou-se por realizar a média de fluxo horária dos três dias, a fim de corrigir

possíveis picos causados por eventos não previstos.

Para a definição do horário de pico a ser simulada, convencionou, da mesma

forma que foi realizado no PDMU, um valor de equivalência entre os veículos com

base no espaço que estes ocupam nas vias conforme Tabela 8.

Tabela 8- Fator de equivalência de veículos

Fatores de equivalência

Carro 1

Ônibus 2

Caminhão 2

Fonte: PDMU (2011)

Através da Equação de Fator Hora Pico e da quantidade de veículos

corrigidos com o fator de equivalência, obtiveram-se os seguintes valores para o

caso do sentido A, sentido adotado como principal por apresentar o maior VDM.

(Tabela 9).

Tabela 9- Cálculo para horário de pico

Fonte: autor(2011)

52

Definido o horário de pico para as demais seção, Tabelas nos apêndices do F

ao J, selecionou-se o período das 18:15 - 18:30 pois foi o intervalo de tempo em que

contabilizou-se o maior número de veículos que passaram pela interseção; por

consequência, foi observado maior congestionamento e de acordo com a Tabela 9

apresentou um FHP mais próximo a 1 o que indica um tráfego com pouca variação

durante a hora a ser simulada.

O cálculo de porcentagem de conversões (Tabela 10) foi realizado com base

na relação de veículos equivalente que realizaram uma dada conversão em relação

ao total de veículos equivalentes de um dado fluxo de veículos (Equação 4):

Por exemplo:

𝐶𝑜𝑛𝑣𝑒𝑟𝑠õ𝑒𝑠(%) = 𝑉𝑒í𝑐𝑢𝑙𝑜𝑠𝐸𝑞𝑢í𝑣𝑎𝑙𝑒𝑛𝑡𝑒 𝐴1.

𝑉𝑒í𝑐𝑢𝑙𝑜𝑠 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑖𝑙𝐸𝑞𝑢𝑖𝑣𝑎𝑙𝑒𝑛𝑡𝑒𝐴∗ 100

O que no caso do sentido A, resultou em:

Tabela10 - Resultado de Conversões do Fluxo “A”

Fonte: autor (2011)

A variação do fluxo ao longo do dia pode ser analisada através da Figura 24:

Figura 24 - Fluxo de veículos no sentido A1

Fonte: autor (2017)

0100200300400500

7:0

0 -

7:1

5

7:1

5 -

7:3

0

7:3

0 -

7:4

5

7:4

5 -

8:0

0

8:0

0 -

8:1

5

8:1

5 -

8:3

0

12

:00

- 1

2:1

5

12

:15

- 1

2:3

0

12

:30

- 1

2:4

5

12

:45

- 1

3:0

0

13

:00

- 1

3:1

5

13

:15

- 1

3:3

0

17

:00

- 1

7:1

5

17

:15

- 1

7:3

0

17

:30

- 1

7:4

5

17

:45

- 1

8:0

0

18

:00

- 1

8:1

5

18

:15

- 1

8:3

0

A3

A2

A1

(4)

53

A fim de se obter um fluxo majorado, o valor de fluxo horário da demanda de

entrada para a microssimulação foi de acordo com a Equação 5:

𝐻𝑜𝑟𝑎𝑃𝑖𝑐𝑜 = 4 ∗ 𝑉15𝑚á𝑥

Onde a variável V15máx representa o valor de maior fluxo obtido em 15

minutos. Como resultado das contagens e majoração hora pico obteve-se os

seguintes valores, os quais serão utilizados como dados de entrada da demanda

atual de tráfego nas simulações (Tabela 11).

Tabela 11- Resumo da demanda atual de tráfego e conversões

Fonte: Autor (2011)

A demanda futura, para um horizonte de projeto de 10 anos, foi estimada com

base nos dados de DENATRAN (2016), onde foi calculado o crescimento através de

linha de tendência linear e através da média do crescimento dos últimos 10 anos,

este segundo cálculo resultou em um valor maior de frota, e por ser a situação mais

(5)

54

crítica esses resultados foram inseridos para representar a demanda futura (Tabela

12).

Tabela 12- Crescimento da frota de veículos em Santa Maria

Fonte: Adaptado DENATRAN (2016)

Representando o crescimento da frota através das Figuras 25 à 29, pode-se

observar que o crescimento da frota total de veículos pode ser aproximada por uma

função linear com um R² de 0,997 o que demonstra uma boa aproximação e um

crescimento estimado de 6%, o que condiz com o crescimento de frota no país que é

de aproximadamente 6% também.

Observa-se também uma maior variação no crescimento da frota de ônibus e

um crescimento médio de apenas 2% ao ano enquanto a frota de ônibus no Brasil

cresceu aproximadamente 5% ao ano, o que demonstra que os investimentos em

crescimento da frota foram muito aquém da necessidade.

55

Figura 25- Crescimento da frota total em Santa Maria

Fonte: Autor (2017)

Figura 26- Crescimento da frota total de automóveis em Santa Maria

Fonte: Autor (2017)

y = 7432.8x + 72556R² = 0.9979

60,000

80,000

100,000

120,000

140,000

160,000

20

06

20

07

20

08

20

09

20

10

20

11

20

12

20

13

20

14

20

15

20

16

Ve

ícu

los

Ano

Frota Total

Veículos

Linear (Veículos)

y = 50166e0.0587x

R² = 0.9958

4,400

24,400

44,400

64,400

84,400

104,400

20

06

20

07

20

08

20

09

20

10

20

11

20

12

20

13

20

14

20

15

20

16

Ve

ícu

los

Ano

Frota Automóveis

AUTOMOVEL

Expon.(AUTOMOVEL)

56

Figura 27- Crescimento da frota de caminhões em Santa Maria

Fonte: Autor (2017)

Figura 28- Crescimento da frota de motocicleta em Santa Maria

Fonte: Autor (2017)

y = 139.91x + 2290R² = 0.9793

2,000

2,500

3,000

3,500

4,000

Ve

ícu

los

Ano

Frota Caminhão

CAMINHAO

Linear(CAMINHAO)

y = 1323.7x + 11624R² = 0.966

10,000

12,000

14,000

16,000

18,000

20,000

22,000

24,000

26,000

28,000

20

06

20

07

20

08

20

09

20

10

20

11

20

12

20

13

20

14

20

15

20

16

Ve

ícu

los

Ano

Frota Motocicletas

MOTOCICLETA

Linear(MOTOCICLETA)

57

Figura 29- Crescimento da frota de ônibus em Santa Maria

Fonte: Autor (2017)

Resultando em uma taxa de crescimento anual de 5% para os automóveis,

4% aos carros e 2% aos ônibus aplicou-se essa taxa de crescimento para a

demanda atual dos respectivos veículos a fim de estimar a demanda futura de

veículos no município. Este cálculo foi desenvolvido com projeção linear de acordo

com o Manual de Tráfego do DNIT, pela seguinte Equação:

𝑉𝑛 = 𝑉𝑜. (1 + 𝑛. 𝑎)

Onde:

Vn= representa volume da frota no ano “n”;

Vo= volume da frota no ano base;

n= número de anos;

a= taxa de crescimento;

O que resulta em uma demanda futura (Tabela 13) de valores expressivos

quando observados para o ano de 2027:

y = 22.218x + 810.05R² = 0.9293

800

850

900

950

1,000

1,050

1,100V

eíc

ulo

s

Ano

Frota Ônibus

ONIBUS

Linear (ONIBUS)

(6)

58

Tabela13- Resumo da demanda futura de tráfego e conversões

Fonte: Autor (2011)

Com o objetivo de comparar o aumento de tráfego individualizado por fluxo da

demanda atual com a demanda de tráfego contabilizada em 2011 relatada no PDMU

é necessário obter o VDM atual.

A contagem de 24 horas para composição do VDM é uma contagem onerosa

e para sua obtenção indireta extrapolou-se a contagem efetuada durante o PDMU.

A extrapolação foi obtida a partir da distribuição horária, representada em

percentual de VDM. A contagem atual foi contabilizada apenas nos horários de pico,

mas os demais horários foram calculados a partir do percentual de distribuição do

PDMU.

O perfil de distribuição para extrapolação foi obtido a partir de contagens 24

horas de forma automática com laços magnéticos que contabilizavam cada

59

passagem de eixo na via, os locais dos laços magnéticos foram posicionados

estrategicamente em 6 pontos diferentes da cidade.

Foi extrapolado cada fluxo do local estudado a partir de um perfil de

distribuição de tráfego posicionado em um local com características similares às do

local de estudo e desta forma obteve-se o VDM atual de cada fluxo.

Ou seja, de posse do percentual diário de carros que transitava no horário de

pico na via em 2011, comparou-se com o percentual diário atual de carros que

transitavam na mesma hora e dessa forma extrapolou-se os demais horários de

contagens e obteve-se assim o VDM de cada sentido.

A Figura 30 mostra a distribuição espacial dos 6 pontos de contagens

automáticas.

Figura 30- Localização dos pontos de contagens automáticas

Fonte: PDMU (2011)

60

Para representar o VDM do sentido D, utilizaram-se os dados do ponto CV-01

da Avenida Governador Walter Jobim com sentido centro - BR158, por apresentar

características semelhantes de origem-destino com o fluxo do sentido D, que de

acordo com o PDMU (2011) apresenta as seguintes características:

Este ponto registra um comportamento típico de "commuter". Um pico de

entrada da manhã, um pico de saída de tarde e um pico menor no almoço.

Registra-se um fluxo do tráfego de 26.114 veículos ao dia (13.265 de entrada

e 12.849 de saída).

Na sexta-feira o tráfego se incrementa ao redor de 12-16%, enquanto que no

sábado o incremento é de 4-5%. No domingo o tráfego se reduz um 38%.

Para a extrapolação dos dados e cálculo do VDM no sentido A utilizou-se o

mesmo posto, mas com sentido BR158 – Centro. Este posto possuía a distribuição

semanal de acordo com a Figura 31.

Figura 31- Perfil semanal da contagem automática do posto CV 01

Fonte: PDMU (2011)

Ainda, a distribuição volumétrica pode ser expressa por fluxos de acordo com

a Figura 32.

-

200

400

600

800

1,000

1,200

00:0

0

06:0

0

seg

-

26

nov -

12:0

0

18:0

0

00:0

0

06:0

0

ter

- 27 n

ov -

12:0

0

18:0

0

00:0

0

06:0

0

qua -

28 n

ov -

12:0

0

18:0

0

00:0

0

06:0

0

qui -

29 n

ov -

12:0

0

18:0

0

00:0

0

06:0

0

sex -

30 n

ov -

12:0

0

18:0

0

00:0

0

06:0

0

sáb

- 0

1 d

ez -

12:0

0

18:0

0

00:0

0

06:0

0

dom

- 0

2 d

ez -

12:0

0

18:0

0Eix

os

/ 2

Contagem Volumétrica - Perfil Semanal

61

Figura 33 - Perfil diário da contagem automática do posto CV 01

Fonte: PDMU (2011)

A extrapolação dos dados das contagens para o perfil conhecido do posto A

obteve-se, como exemplo, os valores na Tabela14 e Figuras 33 e 34.

Tabela 14-Extrapolação dos dados do perfil diário da contagem automática do posto CV 01 para o sentido A

(continua)

-

200

400

600

800

1,000

1,200

00:0

0 -

1:0

0

1:0

0 -

2:0

0

2:0

0 -

3:0

0

3:0

0 -

4:0

0

4:0

0 -

5:0

0

5:0

0 -

6:0

0

6:0

0 -

7:0

0

7:0

0 -

8:0

0

8:0

0 -

9:0

0

9:0

0 -

10:0

0

10:0

0 -

11:0

0

11:0

0 -

12:0

0

12:0

0 -

13:0

0

13:0

0 -

14:0

0

14:0

0 -

15:0

0

15:0

0 -

16:0

0

16:0

0 -

17:0

0

17:0

0 -

18:0

0

18:0

0 -

19:0

0

19:0

0 -

20:0

0

20:0

0 -

21:0

0

21:0

0 -

22:0

0

22:0

0 -

23:0

0

23:0

0 -

24:0

0

Eix

os

/ 2

Contagem Volumétrica - Perfil Semanalseg ter qua qui sex sáb dom

62

Tabela 10-Extrapolação dos dados do perfil diário da contagem automática do posto CV 01 para o sentido A

(conclusão)

Fonte: adaptado PDMU (2011)

Figura 33- Extrapolação dos dados do sentido A

Fonte: autor (2017)

Figura 34- Extrapolação dos dados do sentido D

Fonte: autor (2017)

-

500

1,000

1,500

Distribuição Posto A

-

500

1,000

1,500

Média Posto D

63

Enquanto os demais sentidos do local estudado: B, C e E, foram extrapolados

a partir do ponto CV-04 (Figuras 35 e 36) Rua Serafim Valandro (direção norte) que

apresentava as seguintes características:

Na Rua Duque de Caxias o fluxo do tráfego é de 13.373 veículos ao dia. Na

sexta-feira o tráfego se incrementa um 14% e no sábado e no domingo se reduz um

14 e 52%.

Na Rua Serafim Valandro o fluxo do tráfego é de 24.903 veículos ao dia. Na

sexta-feira o tráfego se incrementa um 11% e no sábado e no domingo se reduz um

20 e 54%.

O tráfego registrado na Serafim Valandro (2 faixas um sentido) é similar

quanto as características ao registrado na Faixa Nova (CV05 – duas faixas dois

sentidos).

Figura 35 - Perfil semanal da contagem automática do posto CV 04

Fonte: PDMU (2011)

-

500

1,000

1,500

2,000

2,500

00:0

0

06:0

0

seg

-

26

nov…

18:0

0

00:0

0

06:0

0

ter

- 27 n

ov -

…

18:0

0

00:0

0

06:0

0

qua -

28 n

ov…

18:0

0

00:0

0

06:0

0

qui -

29 n

ov -

…

18:0

0

00:0

0

06:0

0

sex -

30 n

ov…

18:0

0

00:0

0

06:0

0

sáb

- 0

1 d

ez…

18:0

0

00:0

0

06:0

0

dom

- 0

2 d

ez…

18:0

0

Eix

os

/ 2


64

Figura 36- Perfil diário da contagem automática do posto CV 04

Fonte: PDMU (2011)

O resultado da extrapolação do sentido B, C e E podem ser expressos pelos

seguintes valores de acordo com a Figura 37.

Figura 37- Extrapolação dos dados postos B, C e E

Fonte: Autor (2017)

-

500

1,000

1,500

2,000

2,500

00:0

0 -

1:0

0

1:0

0 -

2:0

0

2:0

0 -

3:0

0

3:0

0 -

4:0

0

4:0

0 -

5:0

0

5:0

0 -

6:0

0

6:0

0 -

7:0

0

7:0

0 -

8:0

0

8:0

0 -

9:0

0

9:0

0 -

10:0

0

10:0

0 -

11:0

0

11:0

0 -

12:0

0

12:0

0 -

13:0

0

13:0

0 -

14:0

0

14:0

0 -

15:0

0

15:0

0 -

16:0

0

16:0

0 -

17:0

0

17:0

0 -

18:0

0

18:0

0 -

19:0

0

19:0

0 -

20:0

0

20:0

0 -

21:0

0

21:0

0 -

22:0

0

22:0

0 -

23:0

0

23:0

0 -

24:0

0

Eix

os

/ 2


seg ter qua qui sex sáb dom

-

500

1,000

1,500

2,000

2,500

00

:00

- 1

:00

1:0

0 -

2:0

0

2:0

0 -

3:0

0

3:0

0 -

4:0

0

4:0

0 -

5:0

0

5:0

0 -

6:0

0

6:0

0 -

7:0

0

7:0

0 -

8:0

0

8:0

0 -

9:0

0

9:0

0 -

10

:00

10

:00

- 1

1:0

0

11

:00

- 1

2:0

0

12

:00

- 1

3:0

0

13

:00

- 1

4:0

0

14

:00

- 1

5:0

0

15

:00

- 1

6:0

0

16

:00

- 1

7:0

0

17

:00

- 1

8:0

0

18

:00

- 1

9:0

0

19

:00

- 2

0:0

0

20

:00

- 2

1:0

0

21

:00

- 2

2:0

0

22

:00

- 2

3:0

0

23

:00

- 2

4:0

0

CONTAGEM AUTOMÁTICA VOLUMÉTRICA Posto B Posto C Posto E

65

Desta forma obtiveram-se os VDM individualizados por fluxo de acordo com a

Tabela15.

Tabela 15 - VDM dos sentidos de fluxos analisados

Fonte: Autor (2017)

Os VDM obtidos no PDMU (2011) podem ser observados no esquema de

fluxos obtidos do software VISSUM (Figura 38).

Figura 38 - Esquema de fluxos – Software Visum

Fonte: PDMU (2011)

66

Quando comparados os dados de 2011 com os atuais de 2017, observa-se a

variação de crescimento em cada sentido (Tabela16).

Tabela 16 - Tabela de crescimento do fluxo de veículos por sentido

Fonte: Autor (2016)

Lembrando que a nomenclatura dos sentidos da Tabela16segue a mesma

nomenclatura inicial do cruzamento, percebe-se que os sentidos de maior

crescimento foram: o sentido E (Alameda Buenos Aires – Centro) e sentido A (UFSM

– centro), o que demonstra que a universidade tem gerado maior número de

deslocamentos devido ao seu crescente campus, assim como o sentido E

demonstra que e a região que abrange o fórum e demais dependências jurídicas

necessita de maior planejamento devido ao seu elevado crescimento de 21% ao

ano. Esses dados são essenciais no planejamento da sinalização e preferência de

cada fluxo.

Obtido os dados de demanda atual e futura, realizaram-se as simulações para

cada cenário, o cenário atual com demanda atual deve representar a situação atual

de tráfego no horário de pico analisado, conforme Figura 39.

O cenário atual é caracterizado com formação de filas médias observada em

campo no horário de pico e no sentido C (Avenida Euclides da Cunha) de 8 veículos

e no sentido E (Alameda Buenos Aires – Centro) de 3 veículos, o fluxo no sentido B

tem um fluxo muito baixo e possui uma pavimentação de paralelepípedos que

67

proporciona uma ruim condição de trafegabilidade. Os sentidos A e E apresentaram

grandes volumes de tráfego, pois são rotas de acesso a grandes pólos geradores de

tráfego como shoppings e a UFSM, não apresentam filas na interseção, pois são

fluxos livres.

Figura 39 - Simulação do cenário atual com a demanda atual

Fonte: Aimsun(2016)

Para que os dados da simulação representem as condições de fluxo,

densidade e velocidade observadas em campo foi necessário definir parâmetros

para a calibração e validação do experimento.

O parâmetro velocidade máxima desejada definida como a velocidade que um

veículo percorreria o trajeto a condições de fluxo livre, foi obtida em campo para os

sentidos A e D. A velocidade máxima desejada foi calculada a partir de trechos pré-

definidos de 20 e 25 metros, para a escolha do local foi observada a ausência de

obstáculos ou defeitos na pista. A amostragem obtida foi de 40 veículos em ambos

os sentidos conforme Tabela no apêndice L e M.

68

A velocidade máxima desejada foi obtida apenas nos fluxos onde não há

sinalização de pare e foi contabilizada de acordo com o tipo de veículo resultando

nas velocidades das Tabelas 17 e 18.

Tabela 17- Cálculo de velocidade máxima desejada – sentido A

Sentido A: Camobi - Centro

Veículo Velocidade (km/h)

Carro 27,69

Ônibus 21,35

Caminhão 23,53

Fonte: autor(2016)

Tabela 18 - Cálculo de velocidade máxima desejada – sentido D

Sentido D : Centro - Camobi

Veículo Velocidade (km/h)

Carro 29,47

Ônibus 19,20

Caminhão 21,74

Fonte: autor (2016)

Visto que a formação de filas e o fluxo como um todo é afetado pelos

semáforos ao entorno do cruzamento foi necessário a cronometragem dos tempos

semafóricos presentes na Avenida Nossa Senhora das Dores, que distam

aproximadamente 270 metros do cruzamento analisado.

O sentido A (Camobi – Centro) possui um ciclo de 60 segundos e suas fases

são definidas com o tempo em segundos de acordo com a Tabela 19.

69

Tabela 19 - Ciclo semafórico - sentido A

Sentido A :Camobi Centro

Fase Tempo (s)

Verde 30

Amarelo 4

Vermelho 26

Ciclo 60

Fonte: autor(2016)

No sentido D (Centro - Camobi) o cruzamento é dividido em dois ciclos, onde

um ciclo referente à faixa da esquerda permite a conversão à esquerda para a Rua

Padre Caetano e a passagem de pedestre para travessia da Avenida Nossa

Senhora das Dores e seu tempo é definido na Tabela 20 e o ciclo de maior tempo de

verde permite o fluxo reto dos veículos que permanecem nesta avenida conforme

Tabela 21.

As dimensões físicas dos veículos foram estipuladas de acordo com as

dimensões dos veículos de projeto do Manual de Estudo de Tráfego (DNIT, 2006) e

foram inseridos no software conforme Tabela 22.

Tempo semafórico

Local Tempo

(s)

Verde 30

Amarelo 4

Vermelho 26

Ciclo 60

Tempo semafórico

Local Tempo

(s)

Verde 17

Amarelo 4

Vermelho 39

Ciclo 60

Fonte: autor (2016)

Fonte: autor (2016)

Tabela 20-Ciclo semafórico - sentido D - conversão

Tabela 21-Ciclo semafórico - sentido D

70

Tabela 22 - Dimensões do veículo – carro

Média Desvio Mínimo Máximo

Extensão 5,8 m 0,5 m 3,5 m 5,8 km

Largura 2,1 m 0 m 2 m 2,1 m

Velocidade Máxima Desejada 30 km/h 5 km/h 5 km/h 60 km/h

Fonte: adaptado DNIT(2016)

Os dados relacionados ao modelo dinâmico dispostos na Tabela 23 foram

obtidos inicialmente pelos dados padrões fornecidos pelo Manual do Usuário

AIMSUN e de forma interativa foram alterados a fim de calibrar a formação de fila e

fluxo de veículos da simulação com os dados obtidos em campo.

Tabela 23- Parâmetros do modelo dinâmico calibrado


Aceleração Máxima 4 m/s² 1 m/s² 2,6 m/s² 7,4 m/s²

Aceitação de Velocidade 1,1 0,1 0,9 1,3

Dist. Mín. entre Veículos 1 m 0,3 m 0,5 m 1,5 m

Tempo de Pref. Máx 10 s 5,5 s 3 s 20 s

Aceitação de Ser Guiado 100% 0% 100% 100%

Fonte: adaptado AIMSUN (2016)

Da mesma forma, os valores relacionados ao modelo microscópico foram

calibrados e são demonstrados na Tabela 24.

Tabela 24 - Parâmetros do modelo microscópico calibrado


Desacelaração Normal 4 m/s² 0,25 m/s² 3,5 m/s² 4,5 m/s²

Desacelaração Máxima 6 m/s² 0,5 m/s² 5,0 m/s² 7 m/s²

Margem para Manobra de Ultrapassagem 7 s 3 s 1 s 10 s

Fonte: adaptado AIMSUN (2016)

71

Os tempos de reação são valores importantes na formação de fila, na fluidez

do tráfego e na estimativa do tempo de amarelo do semáforo. Esse é o somatório do

tempo percepção, identificação e reação.

O tempo de reação geral, tempo de reação diante da placa pare e tempo de

reação quando o motorista está em fila tem grande variedade entre os usuários, pois

varia de acordo com a diferença cultural, idade e condição do usuário.

De acordo com a literatura estrangeira, recomenda-se em torno de 1

segundo, mas de acordo com Sousa (2013), o tempo de usuário com percentil de

85% é de 1,3 segundos. Adotando este tempo de reação inicial e em seguida

calibrando para o cenário atual de formação de fila, foram obtidos os valores de

acordo com a Tabela 25.

Tabela 25 - Parâmetros do tempo de reação

Tempo de Reação

Tempo de Reação em Pare

Tempo de Reação em Fila

0,8 s 1,2 s 1,3 s

Fonte: adaptado AIMSUN(2016)

Estes parâmetros, depois de calibrados foram utilizados para todos os

cenários dos experimentos assim como a velocidade máxima da via que foi mantida

a atual de 30 km/h. Os cenários simulados foram:

Cenário atual com demanda atual e futura (Figura 40). Os trechos

selecionados representam os locais de medição de velocidade em campo, e a

definição de “yellow zone” que são locais onde os veículos não podem parar foi

fundamental para o melhor fluxo de veículos e representação da situação atual. A

sinalização vertical para cada fluxo foi definido conforme sinalização existente na

via.

Rótula com demanda atual e futura (Figura 41), o projeto geométrico foi

realizado de acordo com o projeto disponível no IPLAN datado de 2008, configurado

de uma rotatória única com raio de 18 metros.

72

Figura 40 - Configuração do cenário atual


Figura 41 – Configuração do cenário com rótula única


Cruzamento semaforizado com demanda atual e futura (Figura 42). Para este

cenário restringiu-se a conversão à esquerda e canalizaram-se as conversões à

direita, obtendo-se desta forma um cruzamento com ciclo único o que diminui os

pontos de conflito. O tempo semafórico foi obtido experimentalmente, priorizando os

sentidos A e D com 27 segundos de verde, e adotando 4 segundos de amarelo.

73

Figura 42- Configuração do cenário com cruzamento semaforizado


Viaduto e rótula com demanda atual e futura (Figura 43). O projeto faz parte

da proposta de linha troncal de transporte publico, prevê um viaduto com fluxo livre

do sentido A para o D com faixa exclusiva para ônibus e uma rotatória que permite a

conversão para os demais sentidos.

Figura 43 - Configuração do cenário com viaduto e rótula projetados


74

Na Figura 44, pode-se observar em perspectiva o cruzamento com a

implantação do viaduto.

Figura 44 - Projeto do viaduto com faixa exclusiva para ônibus

Fonte: IPLAN – Instituto de Planejamento de Santa Maria (2016)

As simulações de cada experimento foram replicadas cinco vezes e os

resultados foram dados a partir das médias destas replicações para ponderar

possíveis incidentes e obter dados com maior representatividade, uma vez que

existe um grande número de parâmetros probabilísticos e resultados estocásticos.

As características representadas através de F

figuras da malha simulada são: velocidade (km/h), fluxo (veh/h), densidade

(veh/km). Estas características estão apresentadas por faixas de tráfego.

As figuras são representadas por uma escala de cores, onde, de acordo com

a legenda de cada uma, expressa o nível da característica analisada, sendo a cor

vermelha para os locais mais críticos e a cor verde para características com melhor

desempenho.

75

a) Cenário Atual – Demanda Atual

Na avaliação dos resultados da simulação do cenário atual com a

configuração atual do congestionamento obtiveram-se resultados muitos próximos

ao que acontecem “in situ”. Observou-se altos índices de congestionamentos a

jusante a montante do cruzamento na Av. Nossa Sra. das Dores.

Na Figura 45 observa-se velocidade médias baixas nem quase todas as

faixas da Av. Nossa Sra. das Dores, na via de acesso da Almeida Buenos Aires, e

no cruzamento.

Figura 45 - Velocidade simulada para o cenário atual com demanda atual


A Figura 46 representa por escala o volume de fluxo das vias simuladas, nas

quais apresentaram fluxos maiores na Av. Nossa Sra. das Dores.

76

Figura 46 -Fluxo simulado para o cenário atual com demanda atual


De acordo com a Figura 47, observou-se pouca variação de densidade das

vias, mas destacou a Av. Nossa Sra das Dores sentido centro com a via que tem

maior densidade, isto se da devido ao fato de ser um fluxo controlado por semáforo

à jusante.

Figura 47 - Densidade simulada para o cenário atual com demanda atual


77

b) Cenário Atual – Demanda Futura

Quando se avalia a configuração do cenário atual com uma demanda futura

projetada para 10 anos, observou-se uma sobrecarga do sistema viário,

apresentando locais com velocidades próximas a 10 km/h (Figura 48).

Figura 48 - Velocidade simulada para o cenário atual com demanda futura


Como o aumento da frota foi dado linearmente e proporcional a demanda

atual, altos índices de fluxos foram registrados na Av. Nossa Sra. das dores e

Alameda Buenos Aires (Figura 49).

As maiores densidades foram registradas à montante na Alameda Buenos

Aires (Figura 50), isso se deve ao fato de os carros apresentarem maior dificuldade

em encontrar brechas para ingressar no cruzamento, uma vez que a Av. Nossa Sra.

das Dores tem preferência na circulação no cruzamento.

78

Figura 49 - Fluxo simulado para o cenário atual com demanda futura


Figura 50 - Densidade simulada para o cenário atual com demanda futura


c) Rotatória– Demanda Atual

Quando analisado as características de tráfego de um cenário com uma

rotatória para a demanda atual observa-se uma pequena melhora quanto ao cenário

atual. Na Figura 51 observa-se uma velocidade média próxima à da Figura 45.

79

Figura 51 - Velocidade simulada no cenário com rotatória e demanda atual


Na Figura 52 obtiveram-se os valores de fluxos para a demanda atual no

cenário de uma rotatória.

Figura 52 - Fluxo simulado para o cenário com rotatória e demanda atual


A partir da Figura 53, observou-se que com a implantação de uma rotatória

haveria menores densidades nos fluxos, o que demonstraria menores índices de

congestionamentos no local para a demanda atual de veículos.

80

Figura 53 - Densidade simulada para o cenário com rotatória e demanda atual


d) Rotatória – Demanda Futura

Quando avaliado o cenário da rótula para uma demanda futura de 10 anos,

observaram-se valores críticos de velocidade (Figura 54), e altos índices de fluxo e

densidade, o que demonstra que a implantação de uma rotatória no cruzamento

melhoraria os índices de congestionamento na demanda atual, mas seria o pior

cenário para a demanda futura.

Também, nesse caso necessitar-se-ia de um ajuste geométrico para facilitar a

conversão dos veículos, já que em área urbana o espaço é restrito para projetar

grandes raios de rotatórias (Figura 55 e 56).

Figura 55 - Velocidade simulada para o cenário com rotatória e demanda futura

Fonte: Aimsun(2016)

81

Figura 55 -Fluxo simulado para o cenário com rotatória e demanda futura


Figura 56 - Densidade simulada para o cenário com rotatória e demanda futura

Fonte: Aimsun(2016)

82

e) Cruzamento Semaforizado – Demanda Atual

Quando avaliado o cenário de cruzamento com semáforos observaram-se

reduções na velocidade média devido ao tempo de espera em todas as vias à

montante do cruzamento (Figura 57).

Figura 57 - Velocidade simulada com cruzamento semaforizado com demanda atual

Fonte: Aimsun(2016)

Na Figura 58, observou-se que nestas condições o fluxo (veículos/hora) são

valores altos, uma vez que o uso dos semáforos restringe a capacidade de

escoamento de fluxo nas vias.

83

Figura 58 - Fluxo simulado para o cruzamento semaforizado com demanda atual


Ainda, o uso de semáforos resultou em pequenas melhorias na densidade de

veículos nas vias à montante do cruzamento (Figura 59).

Figura 59 - Densidade simulada com cruzamento semaforizado com demanda atual

Fonte: Aimsun(2016)

84

f) Cruzamento Semaforizado – Demanda Futura

Quando avaliado o cenário com semáforos e demanda futura, (Figura 60),

verificaram-se velocidades médias semelhantes à do cenário atual, mesmo

prevendo os tempos de paradas devido ao tempo de vermelho do semáforo, o que

demonstra que o semáforo é uma potencial solução para cruzamento de alto volume

de fluxos.

Também, o semáforo como sistema adaptativo e integrado, pode ser uma

solução à menor custo que auxilia no gerenciamento do tráfego e otimiza os tempos

de viagens, uma vez que há controladores semafóricos que se adaptam em tempo

real ao fluxo.

Deve-se pontuar que nesse caso dever-se-ia requalificar as vias de retorno

para possibilitar as conversões à esquerda restringidas nesse cruzamento.

Figura 60 - Velocidade simulada para o cruzamento semaforizado e demanda futura


Na Figura 61, observa-se uma capacidade de fluxo baixa das vias quando

inseridos semáforos a tempo fixo quando há uma grande demanda de veículos.

85

Figura 61 -Fluxo simulado para o cruzamento semaforizado e demanda futura


Figura 62 - Densidade simulada para o cruzamento semaforizado e demanda futura


g) Viaduto – Demanda Atual

De forma geral, o viaduto proporciona melhor qualidade de tráfego para os

veículos com a demanda atual e com a demanda futura.

Na Figura 63, observa-se uma velocidade média superior dos demais

cenários nas principais vias de acesso do local.

86

Figura 63 -Velocidade simulada para o cenário com viaduto e demanda atual


Neste cenário observa-se uma maior capacidade de fluxo das vias,

representado na Figura 64; menores níveis de densidade na Figura 65, com a

implantação do viaduto,

Figura 64 - Fluxo simulado para o cenário com viaduto e demanda atual


87

Figura 65 - Densidade simulada para o cenário com viaduto e demanda atual


h) Viaduto – Demanda Futura

A implantação do viaduto proporcionaria aceitáveis condições de

congestionamentos, mesmo com uma demanda projetada para 10 anos.

Na Figura 66, podem-se observar velocidades médias maiores do que nos

demais cenários analisados com uma demanda futura. E operando a altos níveis de

fluxo (Figura 67).

Figura 66 - Velocidade simulada para o cenário com viaduto e demanda futura


88

Figura 67 - Fluxo simulado para o cenário com viaduto e demanda futura


As simulações também apresentaram aceitáveis índices de densidade de

veículos mesmo com uma demanda futura para 10 anos (Figura 68).

Figura 68 - Densidade simulada para o cenário com viaduto e demanda futura


89

A síntese dos resultados obtidos das simulações, representados nos

apêndices N, O e P, pode ser mais bem avaliada através de gráficos, que comparam

os cenários para a demanda atual e futura. Estes foram gerados através de uma

média das replicações das simulações e de todos os segmentos, por tanto,

representam o sistema como um todo.

Quando comparado à velocidade média aritmética dos carros em cada

cenário, de acordo com a Figura 69 observa-se que, para a demanda atual, a

rotatória única fornece a maior velocidade, maior inclusive que o cenário do viaduto

elevado; o viaduto elevado diminui a velocidade como um todo devido à rampa de

subida e descida do elevado.

Para a demanda futura de 10 anos, a rotatória é a pior solução em termos de

velocidades desenvolvidas e o viaduto a melhor solução por apresentar maiores

velocidades média (Figura 69).

Figura 69 - Comparação da velocidade entre os cenários

Fonte: Autor (2016)

Quando avaliadas as velocidades harmônicas, na Figura 70, a velocidade no

cenário com rotatória reduziria de 23 km/h na demanda atual para aproximadamente

7 km/h na demanda futura, o que demonstra que esta proposta de modificação viária

seria a menos eficiente em termos de velocidade desenvolvida pelos carros.

0

10

20

30

Cenário Atual CruzamentoSemaforizado

Rotatória Viaduto comrotatória

Velocidade (km/h)

Demanda Atual Demanda Futura

90

O viaduto elevado, por apresentar maior capacidade de fluxo, não afetaria

consideravelmente a velocidade harmônica dos veículos mesmo com o aumento da

frota de aproximadamente 6% para os próximos 10 anos.

Figura 70 - Comparação da velocidade harmônica entre os cenários

Fonte: Autor (2016)

Quando observado o fluxo como indicador de serviço do tráfego, verifica-

se,na Figura 71, que para a demanda atual todos os cenários apresentariam a

mesma quantidade de veículos que atravessariam uma dada seção no horário de

pico, mas para uma demanda futura o viaduto é a única opção que permitiria um

acréscimo considerável de escoamento de veículos por hora.

Figura 71 - Comparação do fluxo entre os cenários

Fonte: Autor (2016)

0

5

10

15

20

25



Velocidade Harmônica (km/h)


0

2000

4000

6000



Fluxo (veíc/h)


91

A densidade, como parâmetro de qualidade e conforto do tráfego na via,

demonstra, na Figura 72 a rotatória e o viaduto elevado apresenta baixa densidade

de veículos para a demanda atual, enquanto para demanda futura a rotatória

proporciona a mais elevada densidade de veículos, ou seja, tráfego mais intenso.

No caso da proposta de intervenção com cruzamento com semáforos

programados a tempo fixo, a densidade de veículos por quilômetros é muito próxima

ao existente com a configuração viária atual.

Figura 72 - Comparação da densidade entre os cenários

Fonte: Autor (2016)

A fila média de veículos nos trechos da rede viária analisada está diretamente

relacionada ao tempo de espera e ao aumento da densidade dos veículos nos

segmentos analisados.

De acordo com a Figura 73, observa-se que para a demanda atual o

cruzamento semaforizado aumentaria o número de filas, pois haveria a necessidade

dos veículos que trafegam nos sentidos de maior fluxo, A e D, a aguardarem a fase

verde do semáforo.

Quando analisado com a demanda futura, o cenário com rotatória

proporcionaria a maior quantidade de filas, pois os veículos necessitariam aguardar

um “gap” na rotatória para realizar as conversões nesta interseção, e desta

forma,formaria um grande número de veículos em fila em todos os trechos e

sentidos da via.

0

10

20

30

40

50

60



Densidade(veíc/km)


92

No cenário com viaduto elevado, o fluxo no sentido A e D estariam livres, com

menores pontos de conflitos, formando apenas filas na rotatória abaixo do viaduto

para a conversão dos veículos dos demais trechos.

Figura 73 - Comparação da fila média nos diferentes cenários

Fonte: Autor (2016)

O número de paradas depende da sinalização e da concepção da alternativa

a ser implantada. Nos cenários estudados o número de paradas, de acordo com a

Figura 74, é mais elevado para o cruzamento com semáforos e no cenário atual.

Figura 74 - Comparação do número de paradas nos diferentes cenários

Fonte: Autor (2016)

Ainda, a rotatória projetada e o cenário com viaduto diminuiriam o número de

paradas que os veículos realizariam nos segmentos do cruzamento analisado.

0

50

100

150



Fila média (veíc)


0

100

200

300



Número de Paradas


93

Este parâmetro não está diretamente ligado ao nível de congestionamento,

mas pode ser um parâmetro utilizado para avaliar a segurança viária disponibilizada

pela configuração da interseção.

O tempo parado dos veículos no sistema pode ser observado, na Figura 75,

como um indicador de serviço da via.

Este indicador demonstra que a rotatória proporcionaria o mais elevado índice

de tempo parado para a demanda futura de veículos em 10 anos, e atingindo mais

de 13 minutos por km, enquanto o viaduto quase anularia o tempo necessário

parado dos veículos para percorrer o cruzamento.

Figura 75 - Comparação do tempo parado nos diferentes cenários

Fonte: Autor (2016)

Optou-se por comparar a quantidade de emissão de CO2, pois é o gás mais

poluente emitido pelos veículos.

Na Figura 76 observou-se que a implantação de uma rotatória no cruzamento

elevaria a quantidade de gás carbônico emitido pelos veículos neste cruzamento,

pois ela está diretamente proporcional ao tempo de espera dos veículos no sistema.

Enquanto o cruzamento semaforizado e o viaduto proporcionariam menor

poluição ambiental emitida pelo congestionamento.

0

200

400

600

800



Tempo Parado (seg/km)


94

Figura 76 - Comparação da emissão de CO2 nos diferentes cenários

Fonte: Autor (2016)

Quando comparado os custos das propostas de alterações viárias, deve-se

enfatizar que o cruzamento semaforizado, exigiria maiores custos que o aqui

previsto, pois se impedindo a conversão à esquerda obrigaria aos motoristas

buscarem outro cruzamento para fazer esta conversão, necessitando desta forma

uma requalificação destas vias locais. Ainda, para este caso, uma análise de

macrossimulação pode prever um resultado mais preciso.

No caso da estimativa de custos da proposta de uma rotatória, foram

atualizados os custos do orçamento da obra planejada em 2008 e com base nesses

dados atualizados pode-se obter uma estimativa de custos dos diferentes cenários.

A partir da Figura 77 podem-se comparar os custos diretos das modificações

viárias demonstrando que o viaduto é uma solução que demanda altos

investimentos quando comparada as demais soluções possíveis.

A Tabela 26 apresenta, por fim, o resumo dos resultados referentes à cada

solução viária.

0

200000

400000

600000

800000

1000000

1200000



Emissão CO2 (g)


95

Figura 77 – Comparação dos Custos das Alternativas Viárias

Fonte: Autor (2016)

Tabela 26 – Resumo dos resultados das simulações

Cenário

Demanda Velocidade

Média Fluxo Densidade

Fila média

Número de

Paradas

Tempo Parado

Emissão de CO2

Custo

Cenário Atual Atual Média Médio Média Média Média Médio Médio

Baixo Futura Baixa Médio Alta Alta Alta Alto Alto

Cruzamento Semaforizado

Atual Média Médio Média Média Média Médio Médio Médio

Futura Baixa Médio Alta Média Alta Médio Médio

Rotatória Atual Alta Médio Baixa Baixa Baixa Baixo Médio

Médio Futura Baixa Médio Alta Alta Média Alto Alto

Viaduto com Rótula

Atual Alta Médio Baixa Baixa Baixa Baixo Médio Alto

Futura Alta Alto Baixa Baixa Baixa Baixo Médio

Fonte: Autor (2017)

Propostas de Alteração Viária

Rotatória R$ 89,673

CruzamentoSemaforizado

R$ 149,237

Viaduto 3,033,825

R$ -

R$ 500,000

R$ 1,000,000

R$ 1,500,000

R$ 2,000,000

R$ 2,500,000

R$ 3,000,000

R$ 3,500,000C

ust

os

dir

eto

s

96

1. CONCLUSÕES

O presente estudo teve como objetivo avaliar diferentes propostas de

cruzamentos para uma interseção de grande fluxo de veículos em área urbana. O

local de estudo é de grande importância para o planejamento urbano, uma vez que

apresentou grande volume de fluxo e congestionamento em horários de pico.

A partir do levantamento da demanda de veículos, e extrapolado o VDM para

um horizonte de 10 anos, com base nas simulações, percebeu-se que o cenário

atual do layout do cruzamento não possibilitaria um adequado nível de serviço, pois

apresentaria uma alta densidade e velocidade média de 10 km/h em alguns trechos.

Ainda, através da extrapolação do crescimento médio da frota da cidade, foi

avaliado que a taxa de crescimento da frota de veículos particulares de 6% é

próximos à média nacional, mas o crescimento da frota de ônibus de

aproximadamente 2% é muito aquém do que o necessário o que demonstra a falta

de investimentos no setor de transportes públicos.

Após as simulações dos diferentes cenários e demandas, pode-se concluir

que o cenário com rótula é o cenário que proporciona melhores condições de tráfego

para a demanda atual de veículos. Embora não exija grandes investimentos, cerca

de 90 mil, esse permite o fluxo de veículos em horário de pico, aumenta a segurança

viária e diminui a emissão de poluentes causados pela queima de combustível.

Logo, se o crescimento da frota fosse contido, investimentos menores como a

implantação de uma rótula seria de grande eficiência e com menores impactos de

vizinhança.

Quando avaliados os cenários com a demanda futura, o único cenário que

apresentou níveis de congestionamento aceitável foi o cenário com viaduto, pois

proporcionou aumento de capacidade de fluxo das vias. Porém, deve-se apontar que

é a solução mais cara, estimada em mais de 3 milhões, e que medidas estruturais

de infraestrutura não podem ser avaliadas individualmente, deve-se avaliar ainda o

fato que a construção de novas vias e rotas incentiva o uso do transporte individual e

crescimento da frota de automóveis, e por sua vez, tende a saturar as novas vias.

Ainda, construções como viadutos em centros urbanos causam grandes

impactos de vizinhança e proporcionam desvalorização dos imóveis próximos, por

isso, avaliações dos impactos sociais, ambientais e o impacto no fluxo de veículos

97

de uma forma macro são essenciais para a viabilidade da construção de obras de

grande porte.

Nesse contexto, pode-se concluir que medidas que incentivem o transporte

coletivo são importantes para a contenção do crescimento da frota, como faixa

exclusiva de ônibus, e devem ser avaliadas na implantação e alterações viárias, pois

são as formas mais econômicas e eficientes na redução de fluxo de veículos e

melhoramento do nível de congestionamento.

Como sugestão para trabalhos futuros, sugere-se: avaliar propostas de

melhorias na geometria da rótula no cenário de uma rótula única, como adaptar ela

para uma rótula elíptica, realizar uma análise de custo benefício da ampliação do

número de faixas da rótula do cenário do viaduto, pois poderia mitigar possíveis

congestionamentos causados pelas conversões.

Por fim, sugere-se avaliar a interação do pedestre com os veículos por ser

uma região densamente urbanizada e realizar simulações para diferentes horários

de picos, visto que cada origem de fluxo tem seu horário de pico próprio por haver

diferentes tipos de polos geradores de tráfego na região.

98

REFERÊNCIAS

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101

ANEXOS

102

APÊNDICE A – SÍNTESE DAS CONTAGENS DO SENTIDO A

103 APÊNDICE B – SÍNTESE DAS CONTAGENS DO SENTIDO B

104

APÊNDICE C – SÍNTESE DAS CONTAGENS DO SENTIDO C

105 APÊNDICE D – SÍNTESE DAS CONTAGENS DO SENTIDO D

106

APÊNDICE E– SÍNTESE DAS CONTAGENS DO SENTIDO E

107 APÊNDICE F – ANÁLISE DE HORÁRIO DE PICO E FHP SENTIDO A

108

APÊNDICE G – ANÁLISE DE HORÁRIO DE PICO E FHP SENTIDO B

109 APÊNDICE H – ANÁLISE DE HORÁRIO DE PICO E FHP SENTIDO C

110

APÊNDICE I – ANÁLISE DE HORÁRIO DE PICO E FHP SENTIDO D

111 APÊNDICE J – ANÁLISE DE HORÁRIO DE PICO E FHP SENTIDO E

112

APÊNDICE L –TABELA DE VELOCIDADE MÁXIMA DESEJADA

N Ponto Classe Distância (m) Tempo [s] V (km/h)

1 D Carro 20 2,03 35,468

2 D Carro 20 2,88 25,000

3 D Carro 20 2,07 34,783

4 D Carro 20 2,49 28,916

5 D Carro 20 2,28 31,579

6 D Ônibus 20 3,73 19,303

7 D Carro 20 2,86 25,175

8 D Carro 20 2,56 28,125

9 D Carro 20 2,57 28,016

10 D Carro 20 2,73 26,374

11 D Carro 20 2,3 31,304

12 D Carro 20 2,25 32,000

13 D Carro 20 2,03 35,468

14 D Ônibus 20 2,92 24,658

15 D Ônibus 20 3,22 22,360

16 D Carro 20 2,09 34,450

17 D Ônibus 20 3,13 23,003

18 D Carro 20 3,23 22,291

19 D Carro 20 2,46 29,268

20 D Ônibus 20 3,38 21,302

21 D Carro 20 2,84 25,352

22 D Carro 20 2,38 30,252

23 D Carro 20 1,76 40,909

24 D Carro 20 2,03 35,468

25 D Caminhão 20 3,06 23,529

26 D Carro 20 3,49 20,630

27 D Carro 20 3,53 20,397

28 D Carro 20 3,26 22,086

29 D Carro 20 2,97 24,242

30 D Carro 20 2,18 33,028

31 D Ônibus 20 4,12 17,476

32 D Carro 20 3,83 18,799

33 D Carro 20 4,72 15,254

34 D Carro 20 2,31 31,169

35 D Carro 20 3,43 20,991

36 D Carro 20 2,46 29,268

37 D Carro 20 2,98 24,161

38 D Carro 20 2,89 24,913

39 D Carro 20 2,82 25,532

40 D Carro 20 3,1 23,226

V média Carro 27,6937

V média Ônibus 21,3502

V média Caminhão 23,5294

Levantamento de Campo: Velocidades

Sentido: Camobi - Centro

113

APÊNDICE M –TABELA DE VELOCIDADE MÁXIMA DESEJADA

N Ponto Classe Distância (m) Tempo [s] V (km/h)

1 A Carro 25 4,48 20,089

2 A Carro 25 3,16 28,481

3 A Carro 25 3,86 23,316

4 A Carro 25 3,62 24,862

5 A Carro 25 3,11 28,939

6 A Carro 25 3,73 24,129

7 A Carro 25 3 30,000

8 A Caminhão 25 3,95 22,785

9 A Carro 25 3,73 24,129

10 A Carro 25 3,25 27,692

11 A Carro 25 2,4 37,500

12 A Carro 25 3,48 25,862

13 A Carro 25 2,73 32,967

14 A Carro 25 2,72 33,088

15 A Carro 25 3,1 29,032

16 A Carro 25 3,03 29,703

17 A Carro 25 2,72 33,088

18 A Ônibus 25 4,42 20,362

19 A Carro 25 2,46 36,585

20 A Ônibus 25 4,68 19,231

21 A Carro 25 2,86 31,469

22 A Caminhão 25 4,35 20,690

23 A Ônibus 25 4,93 18,256

24 A Carro 25 3,19 28,213

25 A Carro 25 2,83 31,802

26 A Carro 25 2,83 31,802

27 A Carro 25 2,56 35,156

28 A Carro 25 3,35 26,866

29 A Carro 25 2,93 30,717

30 A Carro 25 3,25 27,692

31 A Carro 25 2,78 32,374

32 A Carro 25 3,33 27,027

33 A Carro 25 3,29 27,356

34 A Ônibus 25 5,56 16,187

35 A Carro 25 3,32 27,108

36 A Carro 25 2,13 42,254

37 A Ônibus 25 6,12 14,706

38 A Ônibus 25 3,4 26,471

39 A Carro 25 3,35 26,866

40 A Carro 25 3,36 26,786

V média Carro 29,46719

V média Ônibus 19,202

V média Caminhão 21,737

Levantamento de Campo: Velocidades

Sentido: Centro - Camobi

114

APÊNDICE N– SÍNTESE DOS RESULTADOS DAS SIMULAÇÕES

(Continua)

115 APÊNDICE N– SÍNTESE DOS RESULTADOS DAS SIMULAÇÕES

(Continuação)

116

APÊNDICE N – SÍNTESE DOS RESULTADOS DAS SIMULAÇÕES

(Continuação)

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