apostila capacidade-HCM2010

7/24/2019 apostila capacidade-HCM2010

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INTRODUO

A anlise capacidade de rodovias tem como objetivo subsidiar odesenvolvimento de novos projetos ou a definio de melhorias em rodovias j

existentes. Define-se a capacidade de um segmento rodovirio, como sendo onmero mximo de veculos que podem passar neste segmento durante umperodo de tempo (em geral uma hora), sob determinadas condies fsicas eoperacionais da via. Este valor de acordo com a metodologia do HCM estrelacionado ao limite de fluxo para o nvel servio E. Isto , a anlise decapacidade se baseia no conceito de nvel de servio, que o HCM classifica em6 niveis : A,B,C,D, E e F. Onde F seria a situao de congestionamento, a partirdo momento em que a capacidade foi atingida no limite no nvel de servio E. Adiferena entre cada um dos nveis est relacionada a velocidade que pode serdesenvolvida na via, a liberdade do motorista na mudana de faixa ou para fazerultrapassagens. Assim, por exemplo, num segmento com nvel de servio A ,

pode-se desenvolver a velocidade mxima permitida na via e tem-se facilidadede mudana de faixa ou de ultrapassagem, na medida em que se avana nosnveis de servio estas facilidades diminuem, e h uma instabilidade no trfego,como no nvel E, at se chegar ao anda e para que j significa o nvel F.

Importante ressaltar que um segmento pode experimentar diferentes nveis deservio durante um dia, ento por exemplo, numa importante via, nas horas depico pode-se ter nvel de servio E, e fora do pico nvel A ( a noite, por exemplo).Por isso a anlise se faz baseando-se no fluxo de trfego para a hora de pico.

As metodologias apresentadas a seguir, possibilitam definir o nvel de servio de

segmentos rodovirios de pistas simples e de mltiplas faixas, assim como umaestimativa da capacidade destes segmentos.


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METODOLOGIA PARA CLCULO DA CAPACIDADE DERODOVIA DE DUAS FAIXAS

1 INTRODUO

De acordo com o manual do HCM 2010, as rodovias de duas faixas e doissentidos podem ser divididas em trs tipos: classe I , classe II e classe III. Amaioria das rodovias arteriais ou troncais podem ser consideradas de Classe I ea maioria das rodovias locais ou coletoras podem ser consideradas de Classe IIe III.O fator mais determinante da classificao a expectativa do motoristaquanto a operao da via.

As principais caractersticas das vias de acordo com cada classe compreende:

! Classe I : fazem as ligaes de mdia e longa distncia entre cidades

como as rodovias federais, estaduais e municipais. Nestas o motoristaespera desenvolver com uma velocidade relativamente alta! Classe II : do acesso as rodovias de classe I, ligando reas

recreacionais, cidades lindeiras ou situadas em locais em terrenosacidentados. Nestas rodovias o motorista no espera desenvolver umaalta velocidade.

! Classe III : do acesso a reas de baixo desenvolvimento e podem serparte de rodovias de classe I e II que passam dentro de cidades.

Figura 1- Rodovias de Classe I

Fonte: HCM 2010


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Figura 2 - Rodovias de Classe 2

Fonte: HCM 2010

Figura 3 - Rodovias de Classe 3

Fonte: HCM 2010

O manual de capacidade (HCM, 2010) apresenta um procedimento para avaliaro nvel de servio destas vias, utilizando como variveis bsicas a velocidade defluxo livre, as caractersticas fsicas da via e a composio do trfego.

O nvel de servio de uma rodovia pode variar ao longo do dia em funo dovolume de trfego. Alm disso, o nvel de servio tambm pode ser diferentepara diferentes segmentos de via. Para tanto, ao se fazer a anlise de uma via,deve-se previamente dividi-la em segmentos homogneos e analisar cadasegmento separadamente.


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As caractersticas ideais para Rodovias de Duas Faixas so :

" Largura de faixa maior ou igual a 3,60 m

" Acostamento ou afastamento lateral maior ou igual a 1,80m

"

Inexistncia de faixas de No ultrapassagem" Somente carros de passeio (automveis) no trfego

" Nenhum tipo de impedimento ao fluxo de trfego

" Diviso direcional de trfego 50/50

Capacidade em condies ideais :

Segundo o HCM, a capacidade da rodovia de duas faixas, com caractersticasideais, de 1.700 cp/h ( carros de passeio por hora) por sentido e a capacidadenos dois sentidos para grandes comprimentos de rodovias no excede 3.200cp/h. Desta forma, quando se tem 1700cp/h num sentido o mximo do sentidooposto deve ser de 1500cp/h. Porm, para trechos curtos, tais como tneis epontes, pode-se verificar uma capacidade variando entre 3.200 a 3.400 cp/hpara ambos sentidos.

2 PROCEDIMENTO PARA DEFINIR O NVEL DE SERVIO

Para avaliao do nvel de servio de segmentos rodovirios em rodovias deduas faixas, so utilizados dois parmetros: a velocidade e o percentual de

tempo perdido. Para cada classe de rodovia utiliza-se um ou dois destesparmetros:

! Para rodovias de classe I, com base em dois parmetros: velocidademdia de viagem (VMV) e percentagem de tempo perdido (PTP) nosegmento.

! Para rodovias de classe II considera-se somente o percentual de tempoperdido (PTP).

! Para rodovias de classe III utiliza-se o percentual de proximidade coma velocidade de fluxo livre (PVFL)

O percentual de tempo perdido (PTP), neste tipo de rodovia, refere-se apercentagem mdia de tempo que o veculo desenvolve em baixa velocidade espera de uma possibilidade para ultrapassar, o que dificultado quando, porexemplo, a rodovia tem grande volume de veculos, incluindo veculos pesados evisibilidade difcil. Nestes casos, formam-se os pelotes que induzem areduo de velocidade e dificultam a ultrapassagem (headways menores que 3seg.).


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A velocidade mdia de viagem (VMV) definida pela razo entre ocomprimento do segmento analisado e a mdia de tempo de viagem de todosveculos num determinado perodo de tempo no segmento.

A velocidade de fluxo livre (VFL) representa a velocidade mxima que osmotoristas se sentem confortveis de dirigir quando tem-se um baixo volume deveculos na via e quando no h nenhuma restrio de limite de velocidade.Esta velocidade inferior a velocidade de projeto, que aquela utilizada parafazer o projeto da rodovia. A PVFL representa a possibilidade dos veculosdesenvolverem uma velocidade prxima da velocidade fluxo livre para o trecho.

O HCM prope 6 nveis de servio : A,B,C,D, E e F; a classificao dossegmentos virioa nestes nveis de servio est relacionada com a velocidade ea densidade de trfego nos segmentos, desde uma situao de baixo volume detrfego e alta velocidade, que corresponderia ao nvel de servio A, at uma

situao de fluxo instvel e baixa velocidade que corresponde ao nvel deservio E, cujo limite corresponde a capacidade da via. O nvel de servio Frepresenta o congestionamento, ou seja fluxo forado. A tabela 1 a seguirapresenta os limites por nvel de servio dos parmetros relacionados com cadatipo de via.

Tabela 1- Parmetros de nveis de servio (HCM 2010)

Fonte: HCM 2010

Procedimento bsico

A avaliao do nvel de servio numa rodovia de duas faixas/ dois sentidossegue as seguintes etapas:

1 - Estimativa da Velocidade do Fluxo Livre2 Clculo da Demanda de Fluxo (taxa de fluxo por sentido)3 Determinao da Velocidade mdia de Viagem (VMV)4 Determinao da Percentagem do Tempo Perdido (PTP)5 Definio do Nvel de servio

Dependendo da classe da rodovia a qual pertence o segmento analisado,algumas das etapas no so realizadas. Isto para rodovias de classe I todasas etapas so realizadas nas de classe II a Etapa 3 no realizada e na Classe


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III a Etapa 4 no realizada. A seguir apresenta-se cada uma das etapas eposteriormente as diferenas nas analises por tipo de via.

1-Estimativa da Velocidade do Fluxo Livre

A estimativa da velocidade de fluxo livre pode ser feita de trs formas:

a) a partir de uma pesquisa de campo, em local onde o fluxo bidirecional formenor que 200 cp/h (amostra de no mnimo 100 veculos);

b) com base numa pesquisa de campo mas, para um volume superior a 200cp/h, utilizando-se a seguinte equao:

VFL = VM + 0,00776 v / fvp (Eq.1)

Onde :VFL- estimativa da velocidade do fluxo livre (mi/h)VM - velocidade mdia medida no campoTF - taxa de fluxo observada no perodo em que a pesquisa foi realizada(veculos/h)Fhv - fator de ajustamento para veculos pesados

Observao: pode-se utilizar os dados de uma rodovia com caractersticassemelhantes

c) quando a pesquisa em campo no vivel , a estimativa deve ser feita apartir de uma Velocidade de Fluxo Livre Bsica( VFLB) que deve refletiras caractersticas de trfego e de alinhamento da rodovia.

No existe uma frmula para definir a VFLB. Estimativas desta velocidadepodem ser desenvolvidas baseadas em dados locais de velocidade econhecimento local das condies de operao em facilidades similares.

A velocidade de projeto e a velocidade limite da via podem serconsideradas na determinao da VFLB, embora a velocidade de projeto ea velocidade limite para muitas vias no se baseiem nas condies atuaisda rodovia.


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Quando se toma como base a velocidade limite da rodovia, pode-se estimara VFLB como 10% superior a esta velocidade.

Assim, quando no se pode estimar a velocidade de fluxo livre numsegmento utiliza-se a VFLB que pode ser definida como:

! a partir da VFL em uma via com caractersticas semelhantes! utilizando a velocidade de projeto ou! a velocidade limite acrescida de 10% ( at 10 milhas)

Uma vez definida a VFLB, ajustamentos podem ser feitos baseados nainfluncia da largura de faixa, largura do acostamento e densidade depontos de acesso, utilizando a seguinte equao:

VFL = VFLB fLSfA (Eq.2)

VFL - estimativa da velocidade do fluxo livre (mi/h)VFLB - Velocidade de fluxo livre bsicafLS - fator de ajustamento para largura e faixa de acostamentofA - fator de ajustamento para pontos de acesso

As tabelas 2 e 3 apresentam os fatores de largura de faixa e acostamento enmero de acessos.

Tabela 2 Fator de largura de faixa e acostamento

Fonte: HCM 2010

Tabela 3 Fator de ajuste para nmero de acessos

Fonte: HCM 2010


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2 Estimativa da Demanda de Fluxo (taxa de fluxo)

Para anlise do nvel de servio deve-se fazer ajustamentos do volume detrfego por sentido para obtermos a taxa de fluxo em carros de passeio erelacionada com a concentrao de fluxo, dada pelo Fator de Hora de Pico,

utilizando a expresso a seguir:

Vcpi=V

fHV ! fG !FHP (Eq.3)

Vcpi - taxa de fluxo em carros de passeio para o perodo de 15 minutos(por sentido i)i= d (sentido analisado ) ou o (sentido oposto )

Vi - volume total na hora de pico ( no sentido i)

FHP - fator de hora de picof HV- fator de ajustamento para veculos pesadosfG - fator de ajustamento para greide.

O fator de hora de pico (FHP) calculado com base nas caractersticas dadistribuio do fluxo (v)durante a hora de pico. Isto , verifica-se durante a horade pico o maior volume durante 15 minutos (v15) e obtm-se o FHP da seguinteforma:

FHP =V

4!V15

Suponha que numa hora de pico tem-se um fluxo V = 1000 veiculos. Pormdentro desta hora observou-se durante um perodo de 15 minutos houve o maiorfluxo equivalente a 300 veculos isto significa que:

FHP =1000

4!300= 0,83

Valores de FHP prximos de 1,0(um) significam que o fluxo durante a hora depico se distribui de forma homognea.

2.1 Fator de ajuste para caractersticas do terreno

O fator de ajustamento fG varia com o volume (taxa de veculos) e o tipo deterreno (plano level e segmentos em declive specific downgrade ) ouondulado (rolling) e existe um valor para cada tipo de taxa de fluxo, ou seja,


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para clculo da taxa de fluxo para VMV utiliza-se a Tabela 4 e para clculo dataxa de fluxo para percentual de tempo perdido (PTP) utilizam-se os valores daTabela 5. Observe-se que : (1) a taxa de fluxo deve ser calculada por sentido,(2) para entrar nestas tabelas deve-se dividir o volume (V)em cada sentido peloFHP, pois veh/h, significa taxa de veculos por hora .

Tabela 4 Fator de ajuste para caractersticas de terreno (p/VMV)

Tabela 5 Fator de ajuste para caractersticas de terreno (p/PTP)

Em relao ao tipo de terreno consideram-se dois tipos quando a rodovia no seencontra em rea montanhosa:

!

Terreno em nvel: uma combinao de alinhamento vertical e horizontalque permite que os veculos pesados mantenham aproximadamente, amesma velocidade que os automveis. Isto inclui segmentos pequenoscom greidemenor que 2%.

! Terreno ondulado:uma combinao de alinhamento horizontal e verticalque causa uma reduo na velocidade dos veculos pesados,substancialmente abaixo dos automveis, sem atingir uma velocidade de


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arrasto por longo perodo. Inclui segmentos pequenos e mdios comgreidesmenores que 4%.

Todos segmentos em terrenos montanhosos ou segmentos com comprimentomaior que 1,0 km (0,6 milhas) e rampa maior que 3% devem ser analisados

como greideespecfico.Para o caso de terrenos montanhosos , ou seja, na anlise de segmentos emdeclive, utilizam-se os valores da Tabela 6 e 7.

Tabela 6 - Fator de ajuste (Fg) Para estimar VMV em greides especficos

Fonte: HCM 2010


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Tabela 7 - Fator de ajuste (Fg)Para estimar PTP em greides especficos

2.2 Fator de Ajuste para veculos pesados

O fator de ajuste separa veculos pesados fvp ( ou fHV ) so calculados emfuno dos equivalentes (E) em veculos de passeio. Estes equivalentes variamcom o volume de trfego (taxa), o tipo de terreno e tipo de veculos: caminhes,nibus e veculos recreacionais. Os caminhes e nibus so considerados comoum nico tipo

Ento para o clculo do fator de ajuste utiliza-se a seguinte expresso:

fvp =1

1+PT(ET!1)+Pr (ER!1) (Eq.4)

Onde:f vp- fator de ajustamento para veculos pesados ( fHV)PT - percentual de caminhes e nibus no fluxo de trfego

PR percentual de veculos de recreioET - equivalente em carros de passeio para caminhes e nibus (Tab.8 e 10)ER - equivalente em carros de passeio para veculos de recreio ( Tab. 9 e 11)

Os valores de equivalncia tambm variam em funo da taxa de fluxo deveculos (veh/h), para VMV ou para PTP. Os valores das tabelas 8, 10 e 11 sopara clculo de VMV e os valores das tabelas 9 e 12 para clculo de PTP.


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Tabela 8 Valores de equivalncia em veculos de passeio (p/VMV)

Fonte: HCM 2010

Tabela 9 Valores de equivalncia em veculos de passeio (p/PTP)

Fonte: HCM 2010


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Tabela 10 -Valores de Equivalncia em carros de passeio para caminhes(Ec) Para estimar VMV em greides especficos


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Tabela 11 - Valores de Equivalncia em carros de passeio para VRs (Evr)Para estimar VMV em greides especficos

Os valores de fg e os equivalente de veculos pesados (Ete Er) para declive soaqueles referentes a segmentos em nvel, apresentados nas tabelas 4,5,8 e 9.


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Tabela 12- Equivalente em carros de passeio para caminhes (Ec) e VRs(Evr) Para estimar PTP em greide especficos

3 Determinao da Velocidade mdia de Viagem (VMV ou ATS)

Para clculo da Velocidade mdia de viagem utiliza-se a equao a partir docalculo das taxas de fluxos em ambos sentidos e do fator de ajuste parapercentual de faixa de no ultrapassagem.

VMV = VFL 0,00776 (Vcpd+ Vcpo) fnp Eq.5

VMV - velocidade mdia de viagem para ambos os lados (mi/h)Vcpi - taxa de fluxo em carros de passeio por hora (considerando um perodode 15 minutos) por sentidoi = d (sentido analisado ) ou o (sentido oposto )fnp - ajustamento para percentual de faixa de no ultrapassagem (Tab.13)


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Tabela 13 Fator de ajuste (fnp)para percentagem de faixa de noultrapassagem (p/VMV)

4 Determinao da Percentagem do Tempo Perdido

A percentagem de tempo perdido estimada a partir da demanda de fluxo (taxade fluxo, Vcp), da distribuio direcional de trfego e da percentagem de zonasde no ultrapassagem.


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PTP =PBTP + fnpVcpd

Vcpd+Vcpo

!

"##

$

%&& (Eq.6)

Onde,

PBTP percentual base de tempo perdido para ambas as direes, utilizando aseguinte equaof d/np ajustamento para o efeito combinado de distribuio direcional epercentagem de tempo perdido; (Tab.14)

Tabela 14 Fator de ajuste para percentual de faixas de ultrapassagem(PTP)


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O percentual base de tempo perdido calculado pela expresso:

PBTP = 100(1- exp(a Vcpdb) (Eq.7)

Os valores de a e b so obtidos na tabela 15. Observe-se que os valores paracalculo de Vcpna anlise do tempo perdido diferente daquele calculado paraVMV, pois conforme se pode observar, as tabelas para FG e E so diferentespara cada tipo de anlise.

Tabela 15 Coeficientes de clculo do PTP ( percentual de tempo perdido)

Obs.: qualquer declive de 3% ou mais e com um comprimento de 1,0 km oumais deve ser analisada como um greideespecfico. Isto inclui todos os declivesem segmentos unidirecionais em terreno montanhoso.

Alguns declives especficos so longos e acentuados de forma que os veculospesados acabam por utilizar a velocidade de arrasto para evitar a perda decontrole. Isto, certamente, impede outros veculos de fazerem ultrapassagem,aumenta a percentagem de tempo perdido e decresce a velocidade mdia daviagem. Neste caso, utiliza-se a seguinte equao:

)1()1()1()1(1

1

!+!!"!"+

=

rRTTTCTCTTC

hvEPEPPEPP

f (Eq.8)

Onde:PTC proporo dos caminhes no trfego com velocidade de arrasto numdeclive acentuado.ETC equivalente em carros de passeio para caminhes utilizando velocidade dearrasto.( Tab.16).


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Tabela 16 - Fatores de Equivalncia para caminhes em declive comvelocidade de arrasto

5 Anlise do nvel de servio (NS ou LOS)

O primeiro passo na determinao do NS comparar a taxa de fluxo com os

1700 cp/h. Se Vcp maior do que a capacidade ento a rodovia j est saturadae com nvel de servio F. Simultaneamente se a demanda total de fluxo emambos sentidos maior do que 3200 cp/h, ento a rodovia tambm estsaturada.

Quando se analisa uma rodovia de classe I que tem uma demanda menor que acapacidade, o NS determinado tabela 1. Se o segmento de classe II e ademanda menor que a sua capacidade, o NS determinado comparando apercentagem de tempo perdido dada pela tabela 1.

Se o segmento de classe III e a demanda menor que a sua capacidade, o

NS determinado comparando a percentagem de VFL pela tabela 1.

Procedimento para Anlise de Rodovia de classe II

1 - Estimativa da Velocidade do Fluxo Livre (VFL)2 Demanda de Fluxo (taxa de fluxo)para PTP3 Determinao da Percentagem do Tempo Perdido (PTP)4 Definio do Nvel de servio

Procedimento para Anlise de Rodovia de classe III

1 - Estimativa da Velocidade do Fluxo Livre (VFL)2 Demanda de Fluxo (taxa de fluxo)para velocidade mdia de viagem (VMV)3 Estimativa do percentual de aproximao da Velocidade de Fluxo Livre(PVFL)


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6 - Clculo da capacidade de um segmento

Uma estimativa da capacidade em veculos por hora de um segmento pode ser

obtida fazendo-se uma converso do valor mximo em carros depasseioutilizando os fatores de veculos pesados e de greide.

! Considerando a VMV:Capvmv= 1700 * fvp* fg

! Considerando o PTPCapPTP= 1700 * fvp* fg

Os parmetros fvpe fg referem-se aos valores utilizados para clculo da VMV edo PTP considerando um fluxo de 900veic/h para entrada nas tabelas 4,5,6 e 7.

Quando os valores excedem o total de 3200 no total, deve-se verificar rever osvalores e fazer o calculo pelo total e no por sentido. Por exemplo suponha quepara um determinado segmento em que se tem diviso direcional de 50/50 , e osvalores de fg= 1,0 e fvp= 0,96 o valor da capacidade de acordo com a equaesacima ( pelo menor valor ) seria por sentido igual a 1632 veic/h, eno totalteriamoms Cap = 3264veic/h que superior a cap. Max. ( 3200 cp/h) sendoassim o valor de capacidade deve ser calculado pelo total ,ou seja:

Cap = 3200x 1,00 x 0,96 = 3072 veic/h

e consequentemente, tem a Cap = 1516 veic/h por sentido da via.

7 - Segmentos com Faixa auxiliar de Subida

Uma faixa auxiliar de subida uma faixa acrescentada num trecho em acliveque permite a ultrapassagem de veculos pesados que tem velocidade reduzida.

As seguintes condies indicam a necessidade de se implantar uma faixa desubida:

a taxa de fluxo de subida excede 200 veculos por hora

a taxa de fluxo para caminhes na subida excede 20 caminhespor hora

e uma das seguintes condies:

# uma reduo de velocidade de 15 km/h para umcaminho pesado

# NS E ou F no aclive ou

VFL

VMVPVFL

D=


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# Uma reduo de dois ou mais nveis de servio emrelao aproximao

Aplicaes da metodologiaA metodologia apresentada se aplica para o clculo do nvel de servio de

rodovias de duas faixas. Tambm utilizada para anlise de projeto em que oobjetivo estimar a taxa de fluxo em carros de passeio por hora (Vcp), para umconjunto de condies de trfego, rodovias e velocidade de fluxo livre.

Rodovias de Mltiplas Faixas

1- INTRODUO

Rodovias de Mltiplas Faixas (RMF) so aquelas que possuem duas ou maisfaixas por sentido e podem ser divididas ou no. As divididas apresentam umadiviso central separando os dois sentidos de fluxo. (Figuras M1 e M2).

A metodologia do HCM considera as rodovias de mltiplas faixas como aquelasque possuem, geralmente, limites de velocidade de aproximadamente 70 a 100km/h (40 a 60mi/h). Estas vias tm normalmente de 4 a 6 faixas (2 a 3 porsentido) e esto tipicamente localizadas em reas urbanas ou em reas rurais,com grandes volumes de trfego, conectando importantes centros dedesenvolvimento gerando um nmero significante de viagens dirias.

Semforos podem ser encontrados ao longo de tais vias, embora quandoespaados de em menos de 3 km , podem adquirir caractersticas de viasarteriais urbanas, neste caso considera-se fluxo descontnuo e para anlise decapacidade deve-se considerar as intersees sinalizadas.

O volume de trfego varia bastante, porm deve ser tipicamente de 15.000 a40.000 veculos por dia.

A principal diferena entre estas vias e as freeways que as RMF no tm umcontrole total de acesso e algumas vezes no possuem diviso e, portanto,recebem influncia do fluxo oposto, o que somado a ocupao do solo ao longo

da via pode levar a problemas de acesso e de mudana de faixas.

A capacidade de uma rodovia de mltiplas faixas sob condies ideais 2.200cp / h / faixapara rodovias com fluxo livre com VFL igual 60mi/h (100 km / h),conforme apresentado na tabela 1.


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Tabela 1 A capacidade de fluxo por faixa varia para diferentes velocidadesde fluxo livre (VFL )Velocidade em milhas Velocidade em milhas capacidade

60 mi/h) 100 km/h 2.200 cp/h/

55 mi/h 90 km/h 2.100 cp/h/f50 mi/h 80 km/h 2.000 cp/h/f45 mi/h 70 km/h 1.900 cp/h/f

Rodovia de Mltiplas Faixas Dividida emsubrbio.

Rodovia de Mltiplas Faixas Dividida emambiente rural


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Figura M1- RMF DivididasFonte :HCM 2000

Figura M2 RMF no divididas

Fonte :HCM 2000

Uma das mais importantes caractersticas de uma rodovia de mltiplas faixas avelocidade de fluxo livre que a velocidade de trfego quando o volume baixoe a densidade se aproxima de zero. Praticamente a velocidade em que osmotoristas se sentem confortveis viajando sob as condies fsicas, ambientaise de controle de trfego, existentes num segmento no congestionado.

Rodovia de Mltiplas Faixas no Divididaem ambiente rural

Rodovia de Mltiplas Faixas no Divididaem subrbio


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A importncia da velocidade no fluxo livre que este o parmetro bsico paraanlise de capacidade e nvel de servio para condies de fluxo contnuo.

De acordo com alguns estudos, a determinao da VLF no campo possvel,quando o volume baixo e inferior a 1400cp/h/f.

Quando no for possvel utilizar dados de campo ou de uma rodovia similar, umaestimativa se faz necessria baseada em dados existentes, experincia econsiderao de vrios fatores que tem influncia na VFL. A velocidade limite,por exemplo, um fator que afeta a VFL.

Consideram-se como condies ideais as Rodovias de Mltiplas faixas queapresentam as seguintes caractersticas:

Largura de faixa de no mnimo 12ft (3,60 m). Largura total de afastamento (lateral + central) de 12ft (3,60m)

por sentido Somente carros de passeio no trfego Inexistncia de acessos diretos na rodovia Diviso central Usurios regulares ( dirios)

2 - METODOLOGIA

A anlise operacional de uma rodovia de mltiplas faixas feita por sentido; em

geral, as caractersticas fsicas de um segmento rodovirio so semelhantes emambos sentido, porm pode acontecer de serem diferentes, inclusive no nmerode faixas. Alm disso, quando de uma lado se tem um aclive no sentido contrriose tem um declive, e os parmetros de anlise sero diferentes.

A metodologia de anlise do nvel de servio e da capacidade de rodovias deMltiplas faixas compreende as seguintes etapas:

1. Estimativa da Velocidade de Fluxo Livre (VFL ou FFS- Free-Flow Speed)2. Calculo da Taxa de Fluxo3. Determinao do Nvel de servio

Obs.: a metodologia definida pelo HCM no considera velocidades de fluxo livreinferiores a 70 km / h e maiores que 100 km / h (40 / 60mi/h). A densidade ofator determinante do nvel de servio. O grfico M1 e a Tabela M1 apresentamos limites de densidade e fluxo para cada nvel de servio


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Grfico M1- Relao de fliuxo, velocidade e densidade por nvel deservio.

Fonte: HCM 2010

Tabela M1- Valores de Velocidades de Fluxo Livre e densidade por nvel deservio


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Para anlise operacional so necessrios os seguintes dados porsegmento homogneo:

Volume de trfego Nmero e largura de faixas

Tipo de diviso central Afastamento lateral e central Nmero de pontos de acesso por milha Percentagem de veculos pesados Tipo de terreno

2.1 Estimativa de Velocidade Fluxo Livre (VFL)

Conforme mencionado anteriormente, e que pode ser verificado no grfico 1,para valores de fluxo at 1.400 cp /h /f no h variao na velocidade de fluxo

livre e assim, pode-se obter a velocidade de fluxo livre no campo.

Quando no houver pesquisa de campo utiliza-se a expresso:

VFL = VFLB fLf flc fM fA, ( Eq M1)onde:

VFLB velocidade de Fluxo livre bsica (FFS)estimada.fLf - fator de ajustamento para largura de faixaflc - ajustamento para afastamento lateral e centralfM - ajustamento para o tipo de rodovia (dividida e no dividida)fA - ajustamento para pontos de acesso

2.1.1. Estimativa de VFLB

Recentes pesquisas ( segundo HCM 2010) sugerem que a VFLB em rodovias demltiplas faixas sob condies bsicas (ideais) de aproximadamente 5 mi/h (8km / h) a mais que uma velocidade limite igual ou superior a 50mi/h (80km/h) e7mi/h (11 km / h) quando a velocidade limite inferior a 50 mi/h. Quando houvercontrole eletrnico de velocidade usual considerar-se um valor 10% acima davelocidade limite.

Esta velocidade tambm pode ser considera igual a velocidade de projeto emsegmentos que no tm uma limitao definida de velocidade.

2.1.2. Fator de Ajuste para largura de faixa (fLf)

Este fator varia de 0,0 ( para 12 ft ) a 6,6 ( para 10 a 11ft) conforme se podeobservar na Tabela M2, ou seja para larguras de faixas inferiores a ideal ( 12 ft)tem-se uma reduo da velocidade.


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Tabela M2- Fator de Largura de faixa (flf)

Largura de faixa (ft) Reduo na VFL (mi/h)

!12 0.0

!11 12 1,9

!10 11 6,6

2.1.3. Fator de Ajuste para diviso central (fM)

Este fator considera uma reduo da velocidade no caso em que a via nopossui uma diviso central. A reduo de velocidade de 1,6 mi/h para rodoviasno divididas (Tabela M3).

Tabela M3- Fator de Diviso central

Tipo de diviso central Reduo na VFL (mi/h)

No dividida 1,6

Faixa central para giro 0,0

Dividida 0,0

2.1.4 Fator de Ajuste para afastamentos laterais (fLC)

Este fator se refere a reduo de velocidade causada pela distncia total aobstrues fixas na lateral da via e/ou no meio. Obstrues fixas incluem postes,rvores, pilares de pontes, barreiras ao trfego ou muros (paredes).

Obstrues a esquerda (centrais) esto sujeitas a uma anlise local. Os tiposcomuns de barreiras centrais no afetam o desempenho do motorista se estivema uma distncia mnima de 2 ft (~60cm), incluindo barreiras de concreto W-beam. Caladas padro no so consideradas obstrues.

Quando uma rodovia no dividida ou tm uma faixa de giro a esquerda,sem obstruo central, o valor default do afastamento central de 6ft (1,80m).Isto porque a influncia pelo fato de ser uma rodovia no dividida j considerada no parmetro fM para tipo de diviso central.


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O fator de ajuste para afastamentos laterais varia de 0,0 (para 3,60 m ) a 8,7(para 0,0 m ) em rodovias de 4faixas e de 0,0 ( para 3,60 m ) a 6,3 (para 0,0m) em rodovias de 6 faixas (Tabela M4).Para definir o valor correspondente ao total da distncia a obstruo (*), utiliza-se:

TLC = LCR+ LCL,

onde:

TLC- total de obstruo lateral e central ( esquerda +direita)LCR - distncia a obstruo a direita da via ( se maior que 6ft

considerar 6ft)LCL.-distncia a obstruo a esquerda da via ( se maior que 6ft

considerar 6ft)

(*)A distncia lateral central de rodovias que possuem faixas para giro aesquerda considerada de 6ft.

Tabela M4- Fator para afastamento lateral e central(fLC )

2.1.5. Ajustamento por Densidade de Pontes de Acesso (fA)A densidade de pontos de acesso (entradas ou sadas) numa rodovia RMF determinada dividindo o total de nmero de acesso (intersees ou driveways)

no lado direito da via pelo comprimento total do segmento.A tabelaM5indica que cada acesso por quilometro representa uma reduo deaproximadamente 0,25mi/h (0,40 km / h).


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Tabela M5 - Fator para nmero de Acessos (fA )

Um acesso ou driveway deve ser includo somente quando influencia o trfego.Um acesso ou sada que no notado pelos motoristas porque tem pouca

utilizao no deve ser includo.

2.2 Determinao da Taxa de Fluxo

A taxa de fluxo representa um ajustamento do fluxo de veculos para carros depasseio considerando a presena de veculos pesados, o fator de hora de pico eum fator relacionado a caracterstica do usurio da via. Para tal utiliza-se aseguinte expresso:

pHV

cp

ffNFHP

VV

!!!

= (Eq.M2)

Onde:

V..- volume horrio (veculos / hora)Vcp - taxa de fluxo ( cp / h ) para 15 minutosN. -. nmero de faixasfHV- veculos pesadosfp .- fator de ajuste para populao

2.2.1. Fator de Ajuste para Veculos Pesados

Este fator varia em funo dos fatores de equivalncia para caminhes / nibus(Et) e veculos recreacionais (Er) para cada do tipo de terreno: plano, onduladoou montanhoso ,assim definidos:


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" terreno plano - pequenos greides de at 2%" terreno ondulado - veculos pesados reduzem substancialmente sua

velocidade" terreno montanhoso - veculos pesados operam em velocidade de arrasto

por distncias significantes e intervalos freqentes.

)1()1(1

1

!+!+

=

RrTT

HVEPEP

f (Eq.M3)

Onde:f HV- fator de ajustamento para veculos pesadosPT - percentual de caminhes e nibus no fluxo de trfegoPR percentual de veculos de recreioET - equivalente em carros de passeio para caminhes e nibusER - equivalente em carros de passeio para veculos de recreio

Tabela M6 - Fatores de Equivalncia para veculos pesados.

Greide EspecficoO segmento considerado um greide especfico, quando tem uma rampa dede 2 at 3% numa extenso maior que 0,5 mi (800m) ou maior que 3% commais de 0,25mi (400m).

Alm disso, o aclive e o declive devem ser tratados de forma diferentes. Paraaclives as tabelas M7 e M8 apresentam os equivalentes em carros de passeiopara nibus/caminho (Et) e para veculos recreacionais (Er) em rodovias de 4 e6 faixas. Para declives, utiliza-se para os nibus e caminhes os equivalentesda Tabela M9, para veculos recreacionais utiliza-se o valor Er= 1.2.

Os valores da Tabela M9 so baseados em caminhes que tm a relaopeso/fora de 100kg/kw que o caminho tpico desta vias nos EUA.

Tipo de terreno plano ondulado montanhoso

Tipo de veculo

Caminhes e nibus 1.5 2.5 4.5

Recreacionais 1.2 2.0 4.0


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Tabela M7 - Fatores de Equivalncia para nibus e caminhes em greideespecfico (Et)

Tabela M8 - Fatores de Equivalncia para veculos recreacionais emgreide especfico (Er)


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Tabela M9 - Fatores de Equivalncia para caminhes em declive (Et)

Em declives, os equivalentes para veculos recreacionais(Er) so os mesmosvalores considerados para estes veculos em terreno plano, assim, Er=1.2,independente do cumprimento ou do greideou da quantidade de RV no fluxo.

2.2.2. Fator de Ajustamento para Populao de Motoristas (fp)

Este fator reflete o conhecimento do motorista quanto rodovia. Motoristashabituais que usam a via para viagens casa-trabalho tm um conhecimento davia maior do que aqueles que a usam eventualmente. Assim, tem-se queconhecer a caracterstica da via, se ela utilizada diariamente ou apenas emfins de semana pela grande maioria dos usurios. De acordo com estacaracterstica este fator pode variar entre 0,85 e 1,00.

3. DETERMINAO DO NVEL DE SERVIO

O nvel de servio de uma rodovia de mltiplas faixas, conforme pode serobservado no grfico M1, definido principalmente pela densidade por faixa.

Assim, para definio deste nvel, segue-se os seguintes passos:

1. Segmentar a rodovia de forma apropriada, ou seja, em segmentoshomogneos e distantes de semforos (aprox.. 2milhas) sehouver.

2. Estimativa de VFL

3. Baseada na taxa de fluxo Vcp, definir a velocidade S (velocidadeoperacional).

4. Determinar a densidade de fluxo de acordo com a seguinteequao:


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S

VD

cp= (Eq.M4)

Onde :D - densidade ( cp/h/f)Vcp - taxa de fluxo ( cp/h/f)

S - velocidade mdia de viagem (mi/h)( calculada pela equaes da Tabela 10)

Com o valor da densidade, pode-se, tambm, fazer uma estimativa do nvel deservio, utilizando-se a Tabela 1. Nesta, esto definidas as densidades mximaspara cada nvel de servio.

Tabela M10- Calculo da velocidade operacional

Para se utilizar a tabela M10 devem ser feitas inicialmente algumasconsideraes sobre a VFL (FFS), isto , verifica-se no Quadro M1 em queintervalo se encontra a FFS calculada (Eq.1) e utiliza-se o valor aproximado. Porexemplo se a FFS calculada for igual a 48,5mi/h a FFS a ser utilizada paraentrada na tabela M10 ser igual a 50mi/h. E neste caso o S da equao M4corresponder a este valor se o fluxo V!"for inferior a 1400cp/h se for maior ocalculo de S dever ser feito utilizando a equao correspondente a 50mi/h natabela M10.


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Quadro M1- Valores aproximados para FFS

4- ANLISE PARA PROJETO

Quando se est realizando um projeto de rodovias de mltiplas faixas, faz-senecessrio estimar o nmero de faixas necessrias, para uma demanda de fluxoprevista. Para esta estimativa inicial, o HCM-2010 prope a utilizao dosvalores da Tabela M11. Esta tabela apresenta a taxa mxima de fluxo em carrosde passeio por hora por faixa (cp/h/f) para cada nvel de servio para segmentosem condies ideais.

Para a determinao do nmero de faixa, converte-se, inicialmente, a demandade fluxo de veculos em carros de passeio por hora, utilizando a Equao M5sem o N ( nmero de faixas)

Vcp =V

FHP! fHV !fp Eq.M5

Ento o nmero de faixas necessrias N para um nvel de servio esperado,pode ser encontrado, fazendo-se

N =Vcp

FMSi Eq.M6

Onde Vcp o resultado da Eq. M5 e FMSi( taxa de Fluxo Mximo por nvel deServio i) dado pela tabela M11.


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Tabela 11- Fluxo mximo por nvel de servio por VFL

As Equaes M5 e M6 podem ser combinadas, gerando uma nica equao:

N =V

FMSi !

FHP!fHV! fp Eq.M7

5 - ANLISE PARA PLANEJAMENTO

Num projeto preliminar importante se fazer uma estimativa do nmero defaixas necessrias. Em geral, na fase preliminar de um projeto a demandaestimada de VMDA (volume mdio dirio anual), ento a primeira questo fazer a estimativa do volume direcional na hora de pico (VDHP), atravs daequao 7.

V= VDHP= VMDA x K x D

Onde k proporo de VMDA que ocorre na hora de pico, D a proporodeste volume na direo de maior trfego na hora de pico. Os valores de K e Dso previamente definidos.

A partir do momento em que se tem a estimativa do volume direcional esperadona hora de pico (VDHP) , a definio do nmero de faixas se faz conforme asequaes M5,M6 e M7.

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