GESTIÓN DEL TRÁFICO EN EL ESPACIO URBANO: LA FLUIDEZ DEL TRÁFICO EN BRASILIA-DF
REGISTRO DOI: 10.5281/zenodo.10809846
Marcello Moreira de Almeida1
Denilson de Souza Braga1
RESUMO
Este artigo tem como escopo o estudo relacionado às soluções adotadas nas interseções de rodovias. Tendo como premissa a identificação de possíveis inconformidades de projeto que ocasionam acidentes e principalmente interferências na fluidez do tráfego. Verificando a aplicação dos atributos normatizados no dimensionamento de elementos que compõem o projeto de interseções, abordando a relação entre os valores orientados pela norma de interseção de rodovias rurais, adotados em trechos urbanos, nos quais, são elucidados através do estudo de caso, na interseção das Rodovias DF-003/BR-040 com a DF-001, cuja finalidade é a análise dos resultados do comparativo da geometria da situação atual com uma alternativa proposta, por meio de dados resultantes de simulador de tráfego.
Palavras-Chave: Rodovia, Interseções, Geometria, Tráfego.
RESUMEN
El artículo tiene por finalidad el estudio relacionado a soluciones adoptadas para intersecciones viarias. Teniendo como premisa identificar posibles inconformidades de proyecto que ocasionan accidentes y principalmente interferencias en la fluidez de la vía. Verificando la aplicación de atributos normalizados en el diseño de elementos que componen un proyecto de intersecciones, abordando la relación entre los valores orientados por norma para intersección de caminos vecinales adaptados para trechos urbanos, en los cuales, son elucidados a través de un estudio de caso, una intersección del tramo DF-003/BR-040 con DF-001, cuya finalidad es analizar los resultados comparando la geometría de la situación actual con una alternativa propuesta, mediante el uso de un simulador de tráfico.
Palabras clave: Carreteras, Intersecciones, Geometria, Tráfico.
introdução
O traçado de uma rodovia tem como premissa o melhor trajeto a ser percorrido pelo usuário, sendo de grande influência na satisfação do mesmo a fluidez faceada por ele em seu percurso, do qual, são nas interseções as maiores percepções dos critérios adotados no projeto para tornar a via mais fluida.
Conforme Ribeiro (2014 apud Santos, 1998) as características físicas da via, o fluxo do tráfego, o tipo de veículos que trafegarão à via, as condições climáticas, os fatores ambientais, assim como o comportamento e o desempenho dos motoristas são variáveis significativas nos índices como principais fatores contribuintes para o elevado número de acidentes nas rodovias.
Quanto às características do traçado geométrico planimétrico, face à falta de critérios na elaboração do projeto para a geometria da via, que também é apontado como um dos índices significativos, nas causas de acidentes. Nas rodovias temos os seguintes elementos: raio e grau das curvas horizontais, curvas de transição, extensão e declividade das rampas, volume de tráfego, distância de visibilidade, largura da pista de rolamento, velocidade de projeto, faixas de aceleração e frenagem.
Está elencada no estudo de caso a interseção das Rodovias DF-003/BR-040 com a DF-001, visto que, após a recente conclusão das obras efetuadas neste trecho, não houve alteração significativa na fluidez do tráfego, bem como, são constantemente registradas ocorrências de acidentes nas alças que encabeçam os viadutos dos retornos em desnível, sendo realizada uma abordagem a respeito dos elementos geométricos que integram o projeto de interseção dessas rodovias. Constando da análise comparativa de geometrias da situação existente com uma alternativa proposta, para a verificação de possíveis melhorias de fluidez e segurança, fundamentada em dados resultantes da simulação do tráfego no trecho em estudo.
A publicação do IPR 717 de 2005 (DNIT) estabelece as diretrizes básicas para elaboração de Estudos e Projetos Rodoviários / Instruções para Acompanhamento e Análise, sendo uma versão atualizada da primeira, que contemplava os Escopos Básicos e Instruções de Serviço, editada em 1999 pelo próprio IPR.
No caso da determinação dos elementos geométricos do projeto, adotam-se o Manual de Projeto Geométrico de Rodovias Rurais, publicação de 1999, do extinto DNER, que foi recepcionado como acervo pelo DNIT, bem como o Manual de Projeto de Interseções, publicação do IPR 718 de 2005, que estabelece os critérios e metodologias para garantir a uniformidade dos elementos do projeto conforme as técnicas mais desenvolvidas da engenharia para rodovias. Utilizando-se de padrões estabelecidos através de estudos e projetos de interseções, oriundos da AASHTO.
Após uma consulta ao DER-DF, foi verificado que os estudos técnicos, para elaboração do projeto, iniciaram-se no ano de 2008, o qual tinha como missão dar maior fluidez nesta interseção, transpondo a circulação da Rodovia DF-001 numa solução em desnível, de forma a não interromper tráfego das Rodovias DF-003/BR-040, devido à implantação da faixa exclusiva do Sistema BRT.
Tomando como base os dados obtidos junto ao DENATRAN, relativos à frota, constatou-se que até o mês de setembro de 2015 constavam mais de 1,64 milhões de veículos emplacados no Distrito Federal. Tendo como referencial a frota de 2008, que foi o período de estudos para o projeto do trecho analisado, verificou-se uma frota da ordem de 1,04 milhões veículos emplacados, ou seja, houve um aumento de mais de 63% na demanda, impactando a fluidez em todo sistema viário da região.
ELEMENTOS DE projeto geométrico
Para uma melhor compreensão da aplicação do conhecimento na elaboração de projetos viários, com foco no estudo de caso, tornam-se necessários o entendimento de alguns elementos de projetos, bem como critérios e valores básicos direcionados à geometria plana, previstos no Manual de Projeto Geométrico de Rodovias Rurais do DNER.
Velocidade Diretriz
A velocidade do projeto de uma rodovia está diretamente ligada à definição geométrica dos principais elementos que a compõe, pois a caracterização de elementos como curvatura, superelevação e distancia de visibilidade, tornam-se imprescindíveis para uma trafegabilidade confortável e segura da via. Na Tabela 1, são apresentados os valores para a velocidade diretriz de projeto, de acordo com a classificação da rodovia e/ou trecho de rodovia.
Tabela 1 – Velocidade Diretriz
Fonte: DNER (1999)
Traçado de Curvas Horizontais
– Alinhamento Horizontal
Segundo Millack (2014) o alinhamento horizontal é constituído pela sequência de várias tangentes, que se concordam por curvas geralmente circulares, na interseção de seus vértices.
Os Elementos de Curva Horizontal (Curva Circular) estão apresentados na figura 1:
Figura 1 – Curva Circular (Topografiageral, 2015)
Onde,
PC – ponto de curva;
PI – ponto de interseção das tangentes;
PT – ponto de tangente;
D – desenvolvimento da curva;
AC – ângulo central da curva;
R – raio da curva circular;
T – tangente externa;
O – centro da curva;
G – grau de curva;
c – corda; e
d – deflexão sobre a tangente.
– Cálculo dos Elementos da Curva Horizontal
Deve ser calculado respeitando o raio mínimo, possibilitando uma melhor acomodação do traçado do projeto geométrico à topografia. Sendo o Raio Mínimo definido através dos valores máximos de coeficiente de atrito transversal (Tabela DNER 1999), da Velocidade Diretriz de Projeto e adotando como referência o valor de superelevação máxima, determina-se o raio mínimo, através da equação 1:
Sendo,
R – raio da curva;
V – velocidade diretriz;
e – taxa de elevação adotada; e
f – coeficiente de atrito transversal.
– Curva Horizontal com Transição
Segundo Antas et al. (2010), para que o traçado seja mais racional, é necessário uma intercalação entre as tangentes e curvas circulares, por meio de curvas de transição, adequando de forma harmoniosa a aceleração centrífuga e a superelevação.
Na Tabela 2, são apresentados os comprimentos mínimos de transição em função da velocidade, permitindo ao motorista o tempo de reação, no trajeto, para girar o volante de forma suave e segura.
Tabela 2 – Comprimento Mínimo de Transição
Fonte: Antas et al. (2010 apud DNIT)
Geometria das Interseções e das Agulhas
Interseções são confluências ou entroncamentos de duas ou mais vias, podendo ser em nível, ou desnível, também chamada de interconexão que é quando ocorrem cruzamentos de correntes de tráfego em níveis diferentes.
Na maioria das interseções são adotadas soluções de interconexão, as quais são classificadas por suas correntes de tráfego e movimentos de giro. Sendo algumas destas bem familiares, por seus tipos de circulação, conforme e apresentado nas Figuras 2 e 3.
A interconexão do tipo diamante possui estrutura mais econômica necessitando de pouco espaço, porém gera pontos de conflitos na via secundária e retenções nas rampas de saída.
Figura 2 – Interconexão Tipo Diamante (produção.ufrgs, 2015)
A interconexão do tipo trevo completo possui um fluxo de movimento natural em todos os sentidos, no entanto é limitada sua capacidade devido ao entrelaçamento e comprimentos insuficientes para aceleração e desaceleração dos acessos.
Figura 3 – Interconexão Tipo Trevo Completo (produção.ufrgs, 2015)
Faixas de Mudança de Velocidade
Ao sair do ramo de interseção, devido ao fluxo nem sempre o motorista tem a oportunidade de se inserir na via principal, sendo necessária uma faixa de aceleração que dê a ele comprimento suficiente para que possa, ao passo que ganha velocidade, negociar o espaço com os demais veículos que trafegam a via principal.
No entanto em rodovias que têm um número elevado no tráfego de veículos pesados, ao serem projetadas as faixas de mudança de velocidades devem ser considerados a adoção de valores maiores, conforme apresentado na Tabela 3, a seguir.
Tabela 3 – Comprimento da Faixa de Aceleração
Fonte: DNIT (2005)
Valores Mínimos Utilizados em Curvas Espirais e Compostas
Curvas em interseções são pontos críticos quando da realização do projeto geométrico devendo atentar-se ao mínimo recomendado pelo Manual de Interseções do DNIT. Na Tabela 4 são apresentados os comprimentos mínimos de curvas espirais, para velocidades diferentes nestes trechos. Sendo esses valores calculados pela AASHTO.
Tabela 4 – Comprimento Mínimo de Curvas Espirais
Fonte: DNIT (2005)
Estudo de Tráfego
A eficiência da interseção está ligada diretamente ao volume de tráfego que ela suporta.
Em geral o tráfego não deve sofrer retardamento em interseções em desnível, percebe-se que o tráfego não e influenciado pelos ramos das interconexões, exceto quando mal dimensionados em suas faixas de aceleração e desaceleração e/ou desconsiderados todos os seus movimentos de giro à esquerda e à direta, os quais são necessários para garantir a capacidade de operação e segurança nos ramos. Sendo, portanto extremamente necessário um minucioso estudo de volume do tráfego para o dimensionamento de seus ramos.
USO DE SIMULADOR
Jie et al. (2012) em seu estudo de comportamento de condução em uma simulação microscópica do programa VISSIM, onde os parâmetros foram calibrados baseados em trajetórias reais coletadas pelo processamento de imagem em uma interseção em Rotterdam, diz que os dados de uma trajetória resultante de sensoriamento remoto podem contribuir para calibrar um modelo de simulação com quantidade significativa de amostra de direções em um determinado local, o que pode garantir que o programa de simulação é um instrumento de precisão para a emissão de estimativas.
Ao final da pesquisa realizada por Medeiros (2012), o autor chegou à conclusão que dentre as técnicas e modelos de simuladores utilizados, o VISSIM é o mais indicado para representação dos movimentos dos veículos em rodovias e é capaz de modelar de forma eficaz o comportamento do tráfego em malhas viárias urbanas brasileiras, apresentando resultados satisfatórios para aumentar a fluidez e a segurança do tráfego.
METODOLOGIA PROPOSTA
Buscando um melhor entendimento do tema, foi abordada inicialmente uma revisão bibliográfica sobre as definições de rodovias e o sistema rodoviário, em seguida é apresentado o estudo de caso, contemplando dados reais de uma interseção de rodovia, sendo também proposto um traçado alternativo, consistindo na aplicação de métodos de análises gráficas com uso de ferramentas CAD e software para projetos rodoviários, utilizando também planilhas para comparativos dos dados dos elementos geométricos entre a situação real e alternativa proposta, lançando mão ainda de um simulador de tráfego com intuito de verificar a capacidade de fluidez em ambos os cenários.
ESTUDO DE CASO
O estudo de caso contempla a implantação da interconexão em desnível das Rodovias DF-003/BR-040 com a DF-001, a qual foi necessária no intuito de eliminar o problema crônico do tráfego concentrado nesse trecho, e visando a não interrupção na circulação dos veículos do corredor exclusivo de ônibus, denominado EXPRESSO-DF/BRT-SUL.
Verifica-se que para a solução da interseção foi adotada uma interconexão em desnível, utilizando um misto de giratório com características do trajeto do tipo diamante desdobrado sem ramos cruzados, resultando na construção de duas OAE’s denominadas 23 e 24.
De acordo com a pesquisa, contida no corpo trabalho, será exposta uma alternativa de mudança na geometria das estruturas das OAE’s e faixas de aceleração da interconexão, possibilitando assim uma remodelagem da rede analítica dos fluxos desenvolvidos na região de estudo.
Delimitação do Espaço Geográfico
Foi realizada a identificação dos trechos de rodovias, buscando também o histórico da área e seus limites através das Figuras 4 e 5, para facilitar a compreensão da solução implantada.
Figura 4 – Área de estudo em 2013, antes da implantação das OAE’s, com retornos em nível (Google Earth, 2015)
Figura 5 – Área de estudo em 2015, após a implantação das OAE’s, com sistema de retornos em desnível (Google Earth, 2015)
Alternativa Proposta
– Projeto Básico do DER/DF (2008)
O projeto foi executado conforme diretriz aprovada na consolidação do projeto básico, sendo representado nas Figuras 6 e 7 através da reconstituição das diretrizes do projeto original das OAE’s 23 e 24, com uso de programa CAD.
Figura 6 – Projeto Executado da OAE 23 (Acervo do Autor, 2015).
Figura 7 – Projeto Executado da OAE 24 (Acervo do Autor, 2015).
– Alternativa Proposta Para as Interconexões OAE’s 23 e 24.
Desta forma, está sendo exposta uma alternativa de mudança geométrica nas estruturas das OAE’s de interconexões em desnível, determinando uma modelagem das OAE’s em única curva com transição e raios maiores conforme as Tabelas 2 e 4, possibilitando a conversão dos retornos em desnível, em uma única manobra, ajustando também a extensão da faixa de aceleração do ramo de ligação de faixas paralelas, Tabela 3, para que permita a troca de fluxo do tráfego da interconexão na OAE 24 com a BR-040 no sentido de Santa Maria/DF. Conforme apresentado nas Figuras 8 e 9.
Figura 8 – Alternativa Proposta da OAE 23 (Acervo do Autor, 2015).
Figura 9 – Alternativa Proposta da OAE 24 (Acervo do Autor, 2015).
Comparação de Geometrias
Após estudo e determinação da alternativa adequada para as obras-de-arte OAE’s 23 e 24, foram geradas as Tabelas 5, 6, 7 e 8 para análise comparativa dos dados dos elementos de curvas horizontais sendo referido pelo Relatório de Consolidação de Projeto, no formato de pranchas em desenhos, com os novos elementos de curvas calculados e gerados pelo software TopoGRAPH.
Tabelas Comparativas dos Elementos Geométricos dos Projetos – Existente x Alternativo
Avaliação de Desempenho da Interseção
Mediante o simulador foram comparadas as geometrias dos 2 cenários, através do comportamento dos veículos, com base no desempenho de circulação dos fluxos em cada traçado, em função das velocidades desenvolvidas pelos veículos.
Para tal verificação foi utilizado o microssimulador Aimsun, que através da base de dados parametrizando a sua configuração default, analisa o comportamento dos motoristas pelo modelo do carfollowing (carro perseguidor).
Em seguida alimenta-se o banco de dados do programa, com a inserção gráfica da geometria dos traçados a serem analisados, em acordo com suas características de largura e número de faixas. Realizando também a alocação do tráfego por sentidos e giros com base nos dados que constam nas planilhas de contagem de veículos, obtidas junto ao DER-DF.
Após a inserção de dados é realizada uma análise comparativa em ambos cenários por tipo de veículo e/ou por seção do traçado, como por exemplo, verificando o desempenho de caminhões, por suas velocidades, em cada seção do traçado, conforme é apresentado nas Figuras 10 e 11.
Figura 10 – Velocidades de Caminhões no Traçado Existente
(Acervo do Autor, 2015)
Figura 11 – Velocidades de Caminhões na Alternativa Proposta
(Acervo do Autor, 2015)
No entanto para se realizar uma análise mais técnica, foi elaborada a tabela de resultados, que possibilita um comparativo numérico, obtendo-se os dados em percentuais para a rede em ambos cenários, conforme a Tabela 9.
Tabela 9 – Rede de Fluxos
Fonte: Autor
Considerações finais e conclusão
Foram verificados, através da revisão bibliográfica que a aplicação dos atributos consagrados previstos nas normativas para projetos de interseções de rodovias, são elementos que servem como ponto de partida necessários para as soluções do projeto, e que a priori, quando bem executados atendem as ocorrências solicitantes.
O projeto proposto apresenta a ampliação da faixa de aceleração do ramo de ligação de faixas paralelas, para que permita a troca de fluxo do tráfego da interconexão na OAE 24 com a BR-040 no sentido de Santa Maria/DF, sem grande comprometimento das velocidades dos veículos que já a ocupam, sendo verificada a viabilidade com base nos resultados obtidos na Tabela 9, abstrai-se que aumenta em mais de 30% a capacidade de circulação na interseção.
Com relação às curvas para a alternativa proposta, foi observado através das figuras 10 e 11, que não houve alteração significativa na capacidade circulação, porém deve ser levado em conta que, ao se substituir um traçado com maior número de curvas de raios menores por uma única curva com raio mais suave, contribui significativamente para segurança, pois aumenta a confiança do condutor devido ao menor número de manobras.
Assim tendo como base os objetivos do projeto, verificou-se também a viabilidade das bondades no uso simulador, que contribuíram de forma satisfatória a sua proposta inicial.
Conclui-se que ao ser realizado um projeto, o mesmo deverá ter como meta a qualidade, cuja função não deve ser relacionada apenas ao atendimento dos requisitos contidos em norma, mas, também aos requisitos pretendidos pelos usuários de forma democrática. Sendo, portanto, necessário um estudo aprimorado para cada caso, utilizando-se do máximo de ferramentas cabíveis possibilitando o uso consciente de recursos disponíveis.
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1Mestrando em Meio Ambiente e Planejamento Regional – Universidade do Oeste Paulista – UNOESTE