Determinação do impacto de zonas de ultrapassagens proibidas e de faixas adicionais de subida em segmentos de rodovias de pista simples
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Editor
Universidade Federal de Minas Gerais
Descrição
Tipo
Dissertação de mestrado
Título alternativo
Primeiro orientador
Membros da banca
Cassiano Augusto Isler
André Luiz Barbosa Nunes da Cunha
André Luiz Barbosa Nunes da Cunha
Resumo
O Highway Capacity Manual (HCM) é comumente utilizado para avaliar a capacidade e o nível de serviço de rodovias de pista simples em vários países, incluindo o Brasil. Entretanto, foi desenvolvido com dados de rodovias norte-americanas que possuem características de veículos e de condutores diferentes das encontradas no Brasil. A versão 6 do HCM, que está em fase final de revisão, deverá tratar da capacidade e do nível de serviço de rodovias com base na Densidade de Veículos em Pelotões (FD). Essa medida de desempenho vem sendo estudada e apontada como mais adequada, se comparada com as medidas de desempenho que vem sendo utilizadas pela atual versão do HCM: a Velocidade Média de Viagem e a Porcentagem de Tempo Viajando em Pelotões, esta última considerada inviável de ser obtida diretamente em campo. No Brasil, há estudos que vem sendo realizados com o intuito de obter um método adequado para calcular nível de serviço em rodovias de pista simples, mas ainda são poucos aqueles que determinam o impacto de zonas de ultrapassagens proibidas e de faixas adicionais, que é o objetivo principal deste trabalho. Para isso, foi obtido um conjunto de dados de tráfego na rodovia BR-040, em segmentos localizados em Minas Gerais e em Goiás, com o intuito principal de calibrar e validar o simulador de tráfego utilizado nesta pesquisa, o VISSIM. A calibração foi realizada com base em um Algoritmo Genético, mas somente após estimar outros parâmetros fundamentais do simulador, como aqueles ligados à distribuição de velocidades desejadas e ao desempenho de veículos pesados. Com o simulador calibrado, foram gerados dados de tráfego em segmentos viários hipotéticos, com uma ampla gama de características geométricas e de tráfego. Foram ajustados modelos de tráfego para esses dados de simulação nas seguintes condições: (i) sem zonas de ultrapassagens proibidas e sem faixas adicionais (denominados “modelos base”); (ii) com faixas adicionais; e (iii) com zonas de ultrapassagens proibidas. Foram discutidas quais as situações, em termos de geometria e de tráfego, que determinavam os maiores impactos devido à presença de faixas adicionais e de zonas de ultrapassagens proibidas. Parte dos dados de tráfego coletados em campo, que foram usados na validação do simulador calibrado, também foram usados para comparar as estimativas de FD e de nível de serviço obtidos em campo com outros modelos, incluindo os propostos neste trabalho. Os resultados dessa análise indicaram que dois modelos quadráticos entre fluxo unidirecional e FD (proposto neste trabalho e outro encontrado na literatura) produziram valores de nível de serviço e de FD mais aderentes ao que foram observados em campo. A utilização do HCM, tanto para a versão atual quanto para a provável nova proposta que será publicada em 2019 – sem nenhuma adaptação – tende a subestimar o nível de serviço em rodovias brasileiras, o que provocaria investimentos antes do momento adequado.
Abstract
The Highway Capacity Manual (HCM) is generally used to assess capacity and level of service
for two-lane rural highways in several countries, including Brazil. However, it was developed
with data from North American highways that have different characteristics of vehicles and
drivers compared to those found in Brazil. The 6th version of HCM, which has been under final
revision, should address capacity and level of service of highways based on Follower Density
(FD). This performance measure has been studied and pointed out as more adequate, compared
to the performance measures that have been used by the current version of HCM: Average
Travel Speed and Percent Time Spent Following, the latter considered unfeasible to be obtained
directly from the field. In Brazil, studies have been carried out to obtain a suitable method for
calculating level of service on two-lane highways, but there are still few studies that have
determined the impact of no-passing zones and climbing lanes, which is the main objective of
this research. To achieve this goal, a set of traffic data was obtained from BR-040 highway, in
highway segments located in Minas Gerais and Goiás, with the main purpose of calibrating and
validating the traffic simulator used in this research, VISSIM. The calibration was performed
based on a Genetic Algorithm, but only after estimating other fundamental parameters of the
simulator, such as those related to the distribution of desired speeds and the performance of
heavy vehicles. With the calibrated simulator, traffic data were generated in hypothetical
highway segments with a wide range of geometric and traffic characteristics. Traffic models
for such simulation data were adjusted under the following conditions: (i) without no-passing
zones and no climbing lanes (called "base models"); (ii) with climbing lanes; and (iii) with nopassing zones. The situations, in terms of geometry and traffic, which determined the greatest
impacts due to the presence of climbing lanes and no-passing zones were discussed. Part of the
traffic data collected in the field, which were used in the validation of the calibrated simulator,
were also used to compare the FD and level of service estimates obtained from the field with
other models, including those proposed in this work. The results of this analysis indicated that
two quadratic models between directional traffic flow and FD (proposed in this work and
another found in the literature) produced level of service and FD values more adherent to those
observed in the field. The use of HCM for both the current version and the likely new proposal
that will be published in 2019 - without any adaptation - tends to underestimate level of service
on Brazilian highways, which would cause investments before the right moment.
Assunto
Transportes, Rodovias, Engenharia de tráfego
Palavras-chave
Rodovias de pista simples, Nível de serviço, Faixa adicional de subida, Zonas de ultrapassagens proibidas, Simulação de tráfego