Baixe Determinação de Velocidades Médias de Operação em Estradas para o Ano de 2006 e outras Manuais, Projetos, Pesquisas em PDF para Engenharia de Transportes, somente na Docsity!
Departamento Nacional de Infra-estrutura de Transportes – DNIT
Universidade Federal de Santa Catarina – UFSC Laboratório de Transportes – LabTrans Núcleo de Estudos de Tráfego – NET
Convênio 0056/2007 – Processo: 002829/2007-
CGPERT/DNIT e LabTrans/UFSC
Elaborar diretrizes técnicas e parâmetros operacionais para que o DNIT execute projetos de monitoramento de tráfego na Malha Rodoviária Federal
Projeto 1 – Análise e tratamento estatístico dos resultados de contagens de tráfego
Fase 3 – Determinação das velocidades médias de operação para o ano de 2006
Produto 5 – Relatório parcial da fase
Fevereiro de 2008
FICHA TÉCNICA
DEPARTAMENTO NACIONAL DE INFRA-ESTRUTURA E TRANSPORTES – DNIT
Luiz Antônio Pagot Diretor Geral DNIT Hideraldo Luiz Caron Diretor de Infra-Estrutura Rodoviária Luiz Cláudio dos Santos Varejão Coordenador Geral de Operações Rodoviárias João Batista Berretta Neto Coordenador de Operações Rodoviárias Elmar Pereira de Mello Engenheiro Técnico SUPERINTENDÊNCIA REGIONAL/DNIT/SC João José dos Santos Superintendente Regional de Santa Catarina Edemar Martins Supervisor de Operações Névio Antonio Carvalho Área de Engenharia e Segurança de Trânsito UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA – UFSC Lúcio José Botelho Reitor Ariovaldo Bolzan Vice Reitor Julio Felipe Szremeta Diretor do Centro Tecnológico Jucilei Cordini Chefe do Departamento de Engenharia Civil LABORATÓRIO DE TRANSPORTES – LabTrans Amir Mattar Valente Coordenador Técnico do Convênio Equipe técnica – NET Valter Zanela Tani Juliana Dias Wutke Alexandre Hering Coelho Equipe de apoio: estagiários Mário Filippe de Souza
Apresentação
Estando motivados com a constante melhoria e modernização da infra-estrutura do trans- porte rodoviário brasileiro e tendo em vista a importância de estudos relativos à operação das rodovias, o Departamento Nacional de Infra-Estrutura de Transportes (DNIT) e a Uni- versidade Federal de Santa Catarina (UFSC) celebram o convênio 0056/2007 – Processo: 002829/2007-31. Este convênio conta com a participação da Coordenação Geral de Ope- rações (CGPERT) do DNIT para a execução de dois diferentes projetos, contextualizados na avaliação de condições de tráfego. A UFSC, por meio do Laboratório de Transportes do seu Departamento de Engenha- ria Civil, se sente honrada em contribuir com a realização destes dois projetos de tamanha influência no desenvolvimento do país. As três premissas da educação universitária – o ensino, a pesquisa e a extensão – podem se beneficiar da experiência adquirida com a realização dos projetos. A UFSC pode com isto aprimorar a mão de obra disponibilizada à sociedade para o desenvolvimento viário, visando melhorar a qualidade de vida dos brasi- leiros. Os dois projetos que constituem o convênio são os seguintes:
- Projeto I: Análise e Tratamento Estatístico dos Resultados de Contagens de Trá- fego – quatro meses de duração;
- Projeto II: Projeto Trienal de Coleta de Tráfego – três anos de duração.
Os projetos são estruturados em fases, conforme os seus planos de trabalho, tendo sido previsto pelo menos um produto em cada uma delas. O Projeto I está estruturado da seguinte forma:
- Fase 1: Determinação do Volume Médio Diário para o ano de 2006
i
◦ Produto 1: Relatório parcial da fase ◦ Produto 2: Listagem dos postos de contagem e seus VMD para o ano de 2006
- Fase 2: Determinação da composição de tráfego para o ano de 2006
◦ Produto 3: Relatório parcial da fase ◦ Produto 4: Listagem dos postos de contagem e suas composições de tráfego para o ano de 2006
- Fase 3: Determinação das velocidades médias de operação para o ano de 2006
◦ Produto 5: Relatório parcial da fase ◦ Produto 6: Listagem das velocidades médias de operação
O presente documento consciste no Produto 5 (Fase 3) deste Projeto I.
- 1 Introdução Lista de Abreviaturas vi
- 2 Objetivos
- 2.1 Objetivo geral do projeto
- 2.2 Objetivos específicos da fase
- 3 Termos e conceitos
- 3.1 Parâmetros operacionais
- 3.2 Velocidade
- 3.2.1 Velocidade instantânea
- 3.2.2 Velocidade pontual
- 3.2.3 Velocidade média no tempo
- 3.2.4 Velocidade média de viagem (velocidade média no espaço)
- 3.2.5 Velocidade média de percurso
- 3.2.6 Velocidade Percentual N % (VPN %)
- 3.2.7 Velocidade de fluxo livre
- 3.2.8 Velocidade diretriz ou velocidade de projeto
- 3.2.9 Velocidade de operação
- 3.3 Pesquisa de velocidade pontual
- 3.3.1 Métodos de pesquisa
- 4 Dados levantados até o momento
- 5 Metodologia
- Referências
Lista de Tabelas
3.1 Valores da constante k para vários níveis de confiança (Fonte: Box and Op- penlander (1976), apud DNIT/IPR (2006))..................... 12 3.2 Desvio padrão de velocidades pontuais para diferentes tipos de vias (Fonte: Box e Oppenlander-Manual of traffic engineering studies, apud DNIT/IPR (2006)) 13
5.1 Distribuição dos veículos por faixa de velocidade................ 16 5.2 Classes de rodovias estabelecidas segundo a classificação de projeto e o relevo........................................ 17
v
Seção 1
Introdução
Os órgãos rodoviários brasileiros, assim como ocorre internacionalmente, baseiam suas decisões sobre planejamento, projeto, construção e conservação de rodovias em pesquisas sobre trânsito. Nestas pesquisas, por economia, muitas vezes as situações reais de tráfego são estimadas a partir de medições e de cálculos estatísticos.
A importância da coleta sistemática de dados de tráfego deve-se especialmente à:
- necessidade de adequar periodicamente os sistemas rodoviários em função da real demanda existente por transporte ou de uma consistente demanda projetada;
- crescente procura por informações precisas do comportamento do tráfego, requeridas para a gerência dos fluxos de tráfego com objetivo de reduzir conflitos de trânsito que decorrem das particularidades das atividades sociais e da economia local e regional;
- crescente necessidade de dados de tráfego completos e consistentes para análise de rede na elaboração de sistemas e planos diretores do transporte rodoviário;
- demanda por dados de tráfego suficientemente detalhados para estudos e pesquisas científicas.
O levantamento sistemático e periódico de dados possibilita que seja feito um acompa- nhamento da situação real e atual das rodovias, o que torna mais acurados os tratamentos estatísticos, oferecendo maior eficácia na aplicação dos recursos e adaptando os sistemas de transportes à real demanda imposta.
1
Seção 1. Introdução 2
Na situação ideal, a série histórica de dados deve ser o mais abrangente possível, sendo produzidos dados precisos através de medições regulares. Isto permite a determi- nação mais acurada dos parâmetros operacionais desejados, que refletem a situação de tráfego nas rodovias.
O presente projeto visa utilizar-se de todas as informações disponíveis provenientes de contagens de tráfego, bem como de cálculos estatísticos, relevantes para a determinação de três parâmetros operacionais para o ano base de 2006:
- o Volume Médio Diário Anual;
- a composição de tráfego;
- as velocidades médias de operação.
A disponibilidade e a qualidade das medições realizadas, assim como a correta uti- lização da estatística influenciam nos resultados das projeções, expansões e inferências realizadas no presente trabalho.
DNIT • LabTrans – UFSC Projeto 1 • Fase 3 • Produto 5
Seção 3
Termos e conceitos
Nesta Seção são dadas informações sobre termos e conceitos utilizados neste relatório, relacionados com o desenolvimento das análises propostas.
3.1 Parâmetros operacionais
Já no título do convênio é feita referência a parâmetros operacionais. Eles são um conjunto de indicadores da condição de tráfego nas rodovias.
Segundo BAERWALD (1976), as características gerais do movimento do tráfego são descritas comumente de forma quantitativa pela taxa de fluxo ou volume de veículos, pela velocidade ou taxa de tempo do movimento e pela densidade ou concentração de veículos.
No contexto deste projeto três parâmetros operacionais são abordados, como já foi colocado na Seção 1, que são o volume de tráfego, a composição de tráfego e a velocidade média operacional.
3.2 Velocidade
Segundo BAERWALD (1976), a velocidade é indicativa da qualidade do movimento de trá- fego e é descrita pela distância que um veículo viaja em um dado intervalo de tempo.
Seção 3. Termos e conceitos 5
Segundo DNIT/IPR (2006), a velocidade é dentre as características essenciais do trá- fego, uma das mais complexas para definir, pois assume várias formas, de acordo com o intervalo de tempo que é computado e com a base espacial sobre a qual é calculada.
A velocidade é a relação entre o espaço percorrido por um veículo (d) e o tempo gasto em percorrê-lo (t). Se chamarmos de V a velocidade, então V = dt. Em estudos de tráfego a velocidade é usualmente determinada em km/h.
Os principais conceitos de velocidade utilizados são descritos a seguir.
3.2.1 Velocidade instantânea
É a velocidade de um veículo em um instante determinado, correspondente a um trecho cujo comprimento tende para zero.
3.2.2 Velocidade pontual
É a velocidade instantânea de um veículo quando passa por um determinado ponto ou seção da via.
3.2.3 Velocidade média no tempo
É a média aritmética das velocidades pontuais de todos os veículos que passam por um determinado ponto ou seção da via, durante intervalos de tempo finitos, ainda que sejam muito pequenos.
3.2.4 Velocidade média de viagem (velocidade média no espaço)
É a velocidade em um trecho de uma via, determinado pela razão do comprimento do trecho pelo tempo médio gasto em percorrê-lo, incluindo os tempos em que, eventualmente, os veículos estejam parados. O tempo de viagem é o período de tempo durante o qual o veículo percorre um determinado trecho de via, incluindo os tempos de parada.
DNIT • LabTrans – UFSC Projeto 1 • Fase 3 • Produto 5
Seção 3. Termos e conceitos 7
Para fluxos contínuos não operando no nível de serviço F, a velocidade média de viagem é igual à velocidade média de percurso.
3.2.6 Velocidade Percentual N % (VP N % )
É a velocidade abaixo da qual trafegam N % dos veículos. É comum utilizar VP85% (para o qual é também utilizada a notação V 85 ) como valor razoável para fins de determinação da “velocidade máxima permitida” a ser regulamentada pela sinalização. Em alguns ca- sos, problemas de segurança podem recomendar a regulamentação de “velocidade mínima permitida”, utilizando, por exemplo VP15% (ou V 15 ).
3.2.7 Velocidade de fluxo livre
É a velocidade média dos veículos de uma determinada via, quando apresenta volumes baixos de tráfego e não há imposição de restrições quanto às suas velocidades, nem por interação veicular nem por regulamentação do trânsito. Reflete, portanto, a tendência do motorista dirigir na velocidade que deseja.
3.2.8 Velocidade diretriz ou velocidade de projeto
É a velocidade selecionada para fins de projeto, da qual se derivam os valores mínimos de determinadas características físicas diretamente vinculadas à operação e ao movimento dos veículos. Normalmente é a maior velocidade com que um trecho viário pode ser per- corrido com segurança, quando o veículo estiver submetido apenas às limitações impostas pelas características geométricas.
3.2.9 Velocidade de operação
Segundo DNER (1997), a velocidade de operação é a maior velocidade média possível numa estrada, para um dado veículo e sob determinadas condições. De forma concordante, se- gundo DNIT/IPR (2006), a velocidade de operação é a mais alta velocidade com que o veículo pode percorrer uma dada via atendendo às limitações impostas pelo tráfego, sob condições favoráveis de tempo, sem poder exceder a velocidade de projeto.
DNIT • LabTrans – UFSC Projeto 1 • Fase 3 • Produto 5
Seção 3. Termos e conceitos 8
Em DER-SP (2006) pode ser encontrada uma extensa análise quanto à forma de ob- tenção ou de fixação do valor a ser utilizado para a velocidade de operação. Na página 24 destas Notas Técnicas consta o seguinte:
"Quando se analisa um trecho viário já existente, a velocidade operacional pode ser aferida através de medições realizadas no local; para tanto, existem diversos equi- pamentos adequados. No caso de projetos que ainda serão implantados, ou mesmo alterações em traçados existentes, mas que ainda não foram executadas, a avaliação da velocidade de operação passa a exigir necessariamente a utilização de modelos de previsão de velocidades."
No contexto deste relatório é tratado da primeira situação, onde os trechos viários já são existentes, dispensando o uso de modelos de previsão. Neste caso, é recomendado nas referidas Notas Técnicas que a velocidade operacional (de segurança) seja dada pela velocidade em que até 85% dos veículos integrantes de uma corrente de tráfego circulem a velocidades razoáveis e seguras. Esta velocidade é representada pela notação V 85.
3.3 Pesquisa de velocidade pontual
O objetivo da pesquisa de velocidade pontual é o de determinar a velocidade do veículo no instante que ele passa por um determinado ponto ou seção da via. Este tipo de velocidade é fundamental na engenharia de tráfego para a análise das condições de segurança na circulação, pois reflete o desejo dos motoristas, no sentido de imprimirem ao veículo as velocidades que julgam adequadas para as condições geométricas, ambientais e de tráfego existentes no local (DNIT/IPR, 2006).
O estudo das velocidades pontuais dos veículos num ponto ou seção da via leva à de- finição da “Velocidade Média no Tempo”, média aritmética simples das velocidades pontuais de cada veículo observado, geralmente ligada aos aspectos de segurança do tráfego, direta ou indiretamente. Segundo DNIT/IPR (2006), de maneira geral, os estudos das velocidades pontuais são utilizados para:
- estudos de locais críticos ou de altos índices de acidentes, para comparar as veloci- dades “reais” com as “ideais” (em termos de segurança) e tentar relacioná-las com os
DNIT • LabTrans – UFSC Projeto 1 • Fase 3 • Produto 5
Seção 3. Termos e conceitos 10
- ambiente: condições do tempo, hora do dia, dia da semana, ...
3.3.1 Métodos de pesquisa
Sendo o objetivo da pesquisa conhecer a velocidade instantânea de cada veículo, torna- se evidente que o radar (ou qualquer aparelho semelhante) é o dispositivo mais adequado para o levantamento. No entanto, devido ao seu custo, foram desenvolvidos outros métodos mais simples e baratos, descritos no Manual de Estudos de Tráfego (DNIT/IPR, 2006).
De maneira geral, os métodos de obtenção da velocidade pontual podem ser classi- ficados em dois tipos “de base curta” e “de base longa”. O termo “base” tem sentido de “distância”, “comprimento”, e refere-se ao trecho ao longo do qual se observa o veículo e se obtém os tempos de “entrada e saída” da seção, que levarão à determinação da velocidade pontual.
Quando a base é curta, a probabilidade de que o veículo mude sensivelmente de velocidade é desprezível, permitindo que se considere que a velocidade de percurso é a velocidade pontual em qualquer ponto da base.
O método das bases curtas precisa de instrumentos de alta precisão, que captem a passagem do veículo pelo trecho escolhido, enquanto que o de bases longas pode ser usado, por exemplo, com cronômetros.
Segundo DNIT/IPR (2006), os métodos mais conhecidos para obtenção de velocidades instantâneas são:
- Cronômetro: Este método consiste na medição do tempo que um veículo demora para transpor um trecho determinado, através da utilização de um cronômetro. Geralmente a extensão do trecho varia de 30 a 100 metros de comprimento.
- Fotografias aéreas: Através da comparação de duas ou mais fotografias sucessivas, segundo intervalos de tempo conhecidos, obtém-se a velocidade pontual de qualquer veículo plenamente identificável nas fotos, relacionando o espaço percorrido com o tempo gasto.
DNIT • LabTrans – UFSC Projeto 1 • Fase 3 • Produto 5
Seção 3. Termos e conceitos 11
- Videoteipe: As velocidades também podem ser obtidas através de técnicas modernas de filmagem, principalmente utilizando-se videocâmaras com relógio integrado.
- Detectores de pista: Utilizam computadores acoplados a detectores da passagem de veículos colocados no pavimento, que podem captar praticamente todos os veículos. Esses elementos colocados em pares formam as bases que permitem o cálculo das velocidades, em função do tempo de percurso entre os detectores.
- Detectores eletrônicos: Neste método a presença de veículos é captada por meios eletrônicos. São obtidas informações que permitem identificar volumes de veículos, filas, intervalos entre veículos sucessivos, etc. Com este método não se instalam detectores na própria rodovia, evitando perturbar a sua operação. A tecnologia mais promissora é a do chamado Sistema de Processamento de Imagem de Vídeo, que consiste em uma câmara eletrônica observando um trecho da via e um microprocessador. A câmara recebe as imagens da rodovia e o microprocessador identifica em tempo real a passagem ou presença dos veículos.
- Radar: Os medidores de velocidade com base no radar são os mais usados atual- mente. Baseiam-se no princípio de que uma onda de rádio refletida em um objeto so- fre uma variação de freqüência que é função da velocidade do objeto (efeito Doppler). Esses medidores podem ser montados em um tripé, em um veículo, ou carregados pessoalmente.
- Laser: Alguns fabricantes fornecem detectores de velocidade a raio laser. O raio laser é refletido pelo veículo em movimento, suas distâncias entre pulsos sucessivos é medida e a velocidade é calculada com base no intervalo de tempo entre os pulsos.
Amostra
Segundo DNIT/IPR (2006), a determinação da amostra mínima a ser levantada depende da precisão desejada na estimativa da média e da variância dos dados. É necessário, portanto, conhecer de antemão esta variância, o que nem sempre é possível.
Para tanto, ou é feita uma pesquisa preliminar para obter a variância ou é assumido um valor obtido através de estudos semelhantes.
DNIT • LabTrans – UFSC Projeto 1 • Fase 3 • Produto 5
