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RAMPAS DE ACESSO
AUTO-ESTRADAS
Análise da Capacidade e Nível de Serviçocom base na metodologia proposta pelo HCM 2000
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Auto-estradas - RAMPAS DE ACESSO Análise da capacidade e Nível de Serviço - HCM 2000
Podem distinguir-se três tipos de troços numa auto-estrada:
• Troços de Secção Corrente – não afectados pelos movimentos de convergência ou divergência
• Rampas de Acesso – pontos em que as rampas de saída/entrada entroncam na AE
• Zonas de Entrecruzamento – secções em que dois ou mais fluxos (no mesmo sentido) se têm de cruzar, quando um ponto de convergência é logo seguido por outro de divergência
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Auto-estradas - RAMPAS DE ACESSO Principais Conceitos:
Figura 3.12 – Rampas de Acesso a uma AE
As RAMPAS DE ACESSO podem ser divididas em três componentes distintas:
1.Intersecções da rampa com a AE: geralmente são desenhadas de modo a permitir a convergência ou divergência, a velocidades elevadas, da corrente de tráfego que circula na auto-estrada;
2.Secção central da rampa; e
3.Intersecções da rampa com a outra infra-estrutura, a qual poderátambém ser uma auto estrada, havendo nesse caso duas intersecções da rampa com AE.
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Auto-estradas - RAMPAS DE ACESSO Principais Conceitos:
Figura 3.12 – Rampas de Acesso a uma AE
A secção central da rampa difere de uma secção de AE porque:
• Tem um comprimento e largura limitados (geralmente de uma só pista);
• A sua velocidade livre é geralmente mais baixa do que a das infra-estruturas que liga;
• Quando só tem uma pista, o efeito dos veículos pesados é maior; e
• Acomoda a fila que se pode formar na intersecção da rampa com a outra infra-estrutura.
Quadro 3.11 - Capacidade de Secções Centrais de Rampas
32001800< 30
35001900≥ 30 – 50
38002000< 50 – 65
41002100< 65 - 80
44002200> 80
Rampa com 2 pistas
Rampa com 1 pista
Capacidade (vl/h)Velocidade
Livre da Rampa
SFR (km/h)
NOTA: valores aproximados da capacidade da secção central da rampa e não da intersecção da rampa com a AE
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Auto-estradas - RAMPAS DE ACESSO Principais Conceitos:
Figura 3.12 – Rampas de Acesso a uma AE
Os parâmetros que influenciam o funcionamento da zona de intersecção da rampa com a AE são os mesmos que influenciam as secções correntes: (largura das pistas, desobstrução lateral, tipo de terreno, tipo de condutor e a percentagem de veículos pesados) e ainda:
•comprimento das pistas de aceleração (LA) ou de desaceleração (LD)
•Velocidade livre da rampa (SFR) – a SFR é influenciada por vários factores, como o grau de curvatura da rampa, o seu número de pistas, a sua inclinação, a sua visibilidade
•distribuição do tráfego na auto-estrada pelas pistas na aproximação à rampa
Figura 3.13 - Convenção de numeração das pistas
Pista 3
Pista 2
Pista 1
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Auto-estradas - RAMPAS DE ACESSO Principais Conceitos:
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Auto-estradas - RAMPAS DE ACESSO Principais Conceitos:
Quadro 3.13 - Nível de Serviço em Áreas de Influência deRampas de Acesso consoante a sua densidade
FProcura > Capacidade
E> 22
D> 17 - 22
C> 12 – 17
B> 6 - 12
A≤ 6
Nível de ServiçoDensidade (vl/km/pista)
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Auto-estradas - RAMPAS DE ACESSO Metodologia:
A metodologia do HCM para avaliação do nível de serviço de rampas de acesso divide-se em três partes:
1. Cálculo do fluxo equivalente de aproximação à rampa nas pistas 1 e 2 (v12)
2. Cálculo dos fluxos equivalentes e das capacidades (e respectiva comparação) de:
i. Fluxo total que se aproxima da área de influência (vF)
ii. Fluxo total que se afasta da área de influência (vFO)
iii. Fluxo de entrada na área de influência da rampa (vR12 nas rampas de entrada e v12 nas rampas de saída)
iv. Fluxo na rampa (vR)
3. Cálculo da densidade na área de influência da rampa (DR) e respectivo nível de serviço
NOTAS:a) O fluxo equivalente calcula-se do mesmo modo que para as secções correntes e
usando-se os parâmetros - V, FPH, N, fHV e fp - adequados à rampa.
b) Nas AE de 2*3 pistas tem-se em conta o efeito de rampas vizinhas na distribuição dos veículos pelas pistas da AE, => um passo adicional na metodologia
c) A metodologia difere para rampas de entrada ou de saída.
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Auto-estradas - RAMPAS DE ACESSO Metodologia:
RAMPA DE ENTRADA
RAMPA DESAÍDA
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AE - RAMPAS DE ACESSO Metodologia:
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Auto-estradas - RAMPAS DE ACESSO Metodologia: RAMPAS DE ENTRADA
1) Cálculo do fluxo equivalente de aproximação à rampa nas pistas 1 e 2
v12 = vF × PFMem que
v12 = fluxo nas pistas 1 e 2 [vl/h]
vF = fluxo total que se aproxima da área de convergência [vl/h]
PFM = % do fluxo total que se aproxima da área de convergência presente nas pistas 1 e 2
(equação 4)PFM = 0,2178 – 0,000125 × vR + 0,05887 × LA/SFR2×4
pistas
(equação 1)(equação 2)(equação 3)
PFM = 0,5775 + 0,000092 × LAPFM = 0,7289 – 0,0000135 (vF + vR) – 0,002048 × SFR + 0,0002 × LupPFM = 0,5487 + 0,0801 × vD/Ldown
2×3 pistas
PFM = 1,0002×2 pistas
SFR = velocidade livre da rampa [km/h]Lup = distância à rampa adjacente a montante [m]Ldown = distância à rampa adjacente a jusante [m]
Quadro 3.14 - Factor de proporção do fluxo de aproximação nas pistas 1 e 2 em zonas de convergência
em que:vR = fluxo na rampa [vl/h]vD = fluxo na rampa adjacente a jusante [vl/h]LA = comprimento da via de aceleração [m]
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Auto-estradas - RAMPAS DE ACESSO Metodologia: RAMPAS DE ENTRADA
Quadro 3.15 - Equações usadas em rampas de entrada em AE 2×3 pistas
3, 2 ou 1SaídaSaída
2 ou 1EntradaSaída
3 ou 1SaídaEntrada
1EntradaEntrada
2 ou 1-Saída
1-Entrada
3 ou 1Saída-
1Entrada-
1-
Entrada
-
Equação(ões) utilizadas
Rampa a Jusante
Rampa em Estudo
Rampa a Montante
NOTAS:
As rampas de entrada adjacentes à rampa em estudo não influenciam o seu funcionamento, usando-se por isso a equação 1.
As rampas de saída adjacentes já têm influência, diferindo o seu efeito consoante se situem a montante ou a jusante da rampa em estudo, usando-se por isso as equações 2 ou 3, respectivamente (ver slide seguinte)
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Auto-estradas - RAMPAS DE ACESSO Metodologia: RAMPAS DE ENTRADA
Assim, para RAMPAS DE SAÍDA A MONTANTE:
equação 1 ou equação 2 ⇒
LEQ = 0,0675 × (vF + vR) + 0,46 × LA + 10,24 × SFR – 757 [m]
e se Lup ≥ LEQ utiliza-se a equação 1.
E para RAMPAS DE SAÍDA A JUSANTE:
equação 1 ou equação 3 ⇒ LEQ = [m]AL0,0011490,3596
Dv
×+
e se Ldown ≥ LEQ utiliza-se a equação 1.
Quando existem rampas de saída a montante e a jusante e se se verificar que
Lup < LEQ e Ldown < LEQ, então utilizam-se as equações 2 e 3 e toma-se o maior valor
de PFM.
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Auto-estradas - RAMPAS DE ACESSO Metodologia: RAMPAS DE ENTRADA
2) Cálculo dos fluxos equivalentes e das capacidades (vR12 e vFO)
O fluxo total na área de influência da rampa de entrada (vR12) é composto pelo tráfego da AE que entra nas pistas 1 e 2 e pelo da rampa:
vR12 = v12 + vR
O fluxo total na secção a jusante da área de influência (vFO) é composto pelo tráfego que jácirculava na auto-estrada (vF) e pelo que entrou na rampa (vR):
vFO = vF + vR
Para a metodologia poder ser aplicada é necessário que os fluxos na área de influência e a jusante desta não excedam as respectivas capacidades, listadas no Quadro 3.16.
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Auto-estradas - RAMPAS DE ACESSO Metodologia: RAMPAS DE ENTRADA
2) Cálculo dos fluxos equivalentes e das capacidades (vR12 e vFO)
Quadro 3.16 - Valores da Capacidade da Área de Influência e da Secção a Jusante
vR12vFOComparar
com
46002250/pista90006750450090
46002300/pista920069004600100
46002350/pista940070504700110
46002400/pista960072004800120
> 4432
Número de Pistas (numa direcção)
Capacidade na Área de
Influência da Rampa [vl/h]
Capacidade na Secção de Jusante da RampaVelocidade Livre da AE
[km/h]
Se o fluxo total na área de influência (vR12) exceder a sua capacidade mas o fluxo a
jusante (vFO) não, espera-se que haja densidades pontuais grandes mas sem
congestionamento na AE e mantendo a estabilidade.
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Auto-estradas - RAMPAS DE ACESSO Metodologia: RAMPAS DE ENTRADA
3) cálculo da densidade na área de influência da rampa (DR) e respectivo nível de serviço
A densidade da zona de influência é calculada através da seguinte expressão:
DR = 3,402 + 0,00456 × vR + 0,0048 × v12 – 0,01278 × LA
FProcura > Capacidade
E> 22
D> 17 - 22
C> 12 – 17
B> 6 - 12
A≤ 6
Nível de ServiçoDensidade (vl/km/pista)
Quadro 3.13 - Nível de Serviço em Áreas de Influência deRampas de Acesso consoante a sua densidade
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Auto-estradas - RAMPAS DE ACESSO Metodologia: RAMPAS DE SAÍDA
1) Cálculo do fluxo equivalente de aproximação à rampa nas pistas 1 e 2
O fluxo de aproximação à rampa nas pistas 1 e 2 (v12) inclui o fluxo de saída na rampa (vR), e é calculado na secção imediatamente a montante da pista de desaceleração.
Assim o fluxo v12 é composto pelos veículos que saem na rampa (vR) e por uma percentagem dos que circulam na auto-estrada:
v12 = vR + (vF – vR) × PFD
em que
v12 = fluxo nas pistas 1 e 2 [vl/h]
vR = fluxo na rampa [vl/h]
vF = fluxo total que se aproxima da área de divergência [vl/h]
PFD = proporção do fluxo total que se aproxima da área de divergência presente nas pistas 1 e 2 (Quadro 3.17)
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Auto-estradas - RAMPAS DE ACESSO Metodologia: RAMPAS DE SAÍDA
1) Cálculo do fluxo equivalente de aproximação à rampa nas pistas 1 e 2
Quadro 3.17 - Factor de proporção do fluxo de aproximação nas pistas 1 e 2 em zonas de divergência
(equação 8)PFD = 0,4362×4 pistas
(equação 5)(equação 6)(equação 7)
PFD = 0,760 – 0,000025 × vF – 0,000046 × vR
PFD = 0,717 – 0,000039 × vF + 0,184 × vU/Lup
PFD = 0,616 + 0,000021 × vF + 0,038 × vD/Ldown
2×3 pistas
PFD = 1,0002×2 pistas
em que:PFD = proporção do fluxo total que se aproxima da área de divergência presente nas pistas 1 e 2vF = fluxo total que se aproxima da área de divergência [vl/h]vR = fluxo na rampa [vl/h]vU = fluxo na rampa adjacente a montante [vl/h]vD = fluxo na rampa adjacente a jusante [vl/h]Lup = distância à rampa adjacente a montante [m]Ldown = distância à rampa adjacente a jusante [m]
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Auto-estradas - RAMPAS DE ACESSO Metodologia: RAMPAS DE SAÍDA
1) Cálculo do fluxo equivalente de aproximação à rampa nas pistas 1 e 2
Em auto-estradas de 2×3 pistas a equação a utilizar (5, 6 ou 7) depende do efeito de rampas adjacentes, como é referido no Quadro 3.18.
Quadro 3.18 - Equações usadas em rampas de saída em AE 2×3 pistas
7 ou 5SaídaSaída
5EntradaSaída
7, 6 ou 5SaídaEntrada
6 ou 5EntradaEntrada
5-Saída
6 ou 5-Entrada
7 ou 5Saída-
5Entrada-
5-
Saída
-
Equação(ões) utilizadasRampa a JusanteRampa em
EstudoRampa a Montante
As rampas de saída a montante e as de entrada a jusante não influenciam o comportamento da rampa em estudo, usando-se por isso a equação 5. A influência de uma rampa de saída a jusante é dada pela equação 7 e a de uma rampa de entrada a montante é dada pela equação 6.
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Auto-estradas - RAMPAS DE ACESSO Metodologia: RAMPAS DE SAÍDA
1) Cálculo do fluxo equivalente de aproximação à rampa nas pistas 1 e 2
Para avaliar se as rampas adjacentes ainda têm efeito sobre a rampa em estudo (e nesse caso usar-se-ia as equações 6 ou 7) ou se já estão suficientemente afastadas para o seu efeito não ser significativo (usar-se-ia a equação 5), calcula-se a distância de equilíbrio LEQ, ou seja, a distância para a qual é indiferente a escolha de equações.
Quando a distância entre as rampas é superior ou igual a LEQ utiliza-se a equação 5; quando émenor utiliza-se a equação 6 ou 7, consoante o caso.
Assim, para rampas de entrada a montante:
equação 5 = equação 6 ⇒ LEQ = [m]
e se Lup ≥ LEQ utiliza-se a equação 5.
E, para rampas de saída a jusante:
equação 5 = equação 7 ⇒ LEQ = [m]
e se Ldown ≥ LEQ utiliza-se a equação 5.
Quando existem rampas de entrada a montante e de saída a jusante e se se verificar que Lup < LEQ e Ldown < LEQ, então utilizam-se as equações 6 e 7 e toma-se o maior valor de PFM.
RF
D
v0,00121v0,000113,79v
×−×−
RF
U
v0,00025v0,0000760,2337v
×−×+
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Auto-estradas - RAMPAS DE ACESSO Metodologia: RAMPAS DE SAÍDA
2) Cálculo dos fluxos equivalentes e das capacidades (v12 e vF)
Para o tráfego numa zona de uma rampa de saída fluir
normalmente há três parâmetros cuja capacidade não
deve ser excedida:
• O fluxo que chega à zona de divergência (vF)
• O fluxo a jusante da rampa – na auto-estrada (vFO)
e na rampa (vR); e
• O fluxo de aproximação à rampa nas pistas 1 e 2 (v12).Quadro 3.19 - Valores da Capacidade da AE e da área de influência da rampa
v12vF (e vFO se for necessário)Comparar com
44002250/pista90006750450090
44002300/pista920069004600100
44002350/pista940070504700110
44002400/pista960072004800120
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Número de Pistas (numa direcção)
Capacidade na Área de
Influência da Rampa [vl/h]
Capacidade da AE (a montante e jusante da rampa)Velocidade
Livre da AE[km/h]
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Auto-estradas - RAMPAS DE ACESSO Metodologia: RAMPAS DE SAÍDA
3) Cálculo da densidade na área de influência da rampa (DR) e respectivo nível de serviço
A densidade da zona de influência é calculada através da seguinte expressão:
DR = 2,642 + 0,0053 × v12 – 0,0183 × LD
O nível de serviço da zona de divergência relaciona-se com a densidade da zona de influência como está no Quadro 3.13.
FProcura > Capacidade
E> 22
D> 17 - 22
C> 12 – 17
B> 6 - 12
A≤ 6
Nível de ServiçoDensidade (vl/km/pista)
Quadro 3.13 - Nível de Serviço em Áreas de Influência deRampas de Acesso consoante a sua densidade
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Auto-estradas - RAMPAS DE ACESSO Metodologia: RAMPAS DE ENTRADA E DE SAÍDA
Determinação da Velocidade nas Áreas de Influência
A velocidade nas pistas 3 e 4 durante os 450 m da área de influência da rampa é geralmente menor do que numa secção corrente de auto-estrada.
É possível estimar a velocidade nas pistas 1 e 2, através das equações apresentadas no Quadro 3.20 e nas pistas 3 e 4 através do Quadro 3.21
Quadro 3.20 - Velocidades Médias na área de influência da rampa
1000FRSAL
0,0041000v
e0,00390,321smR12
××−×+=
SR = SFF – (SFF – 67) × dSdS = 0,883 + 0,00009 × vR – 0,008 × SFRSaída
SR = SFF – (SFF – 67) × mSEntrada
SR [km/h]
Velocidade Média nas Pistas 1 e 2Parâmetro de Cálculo IntermédioTipo de
Rampa
Quadro 3.21 - Velocidades médias nas pistas adjacentes à área de influência da rampa
SO = 1,06 × SFF – 0,0062 × (vOA – 1000)≥ 1000
SO = 1,06 × SFF< 1000Saída
SO = SFF – 10,52 – 0,0058 × (vOA – 500)> 2300
SO = SFF – 0,0058 × (vOA – 500)500 – 2300
SO = SFF< 500
Entrada
SO [km/h]vOA [vl/h/pista]
Velocidade Média nas Pistas 3 e 4Fluxo Médio nas Pistas 3 e 4Tipo de Rampa
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Auto-estradas - RAMPAS DE ACESSO Metodologia: RAMPAS DE ENTRADA E DE SAÍDA
Determinação da Velocidade nas Áreas de Influência
O valor do fluxo médio nas pistas 3 e 4 é calculado através de: O
12FOA N
vvv
−=
Em que SR = velocidade média dos veículos na área de influência da rampa [km/h]SO = velocidade média dos veículos nas pistas adjacentes à área de influência da rampa [km/h]SFF = velocidade livre da auto-estrada na proximidade da área da rampa [km/h]SFR = velocidade livre da rampa [km/h]LA = comprimento da pista de aceleração [m]vR = fluxo na rampa [vl/h]vR12 = nas zonas de convergência, fluxo na rampa + fluxo nas pistas 1 e 2 [vl/h]vOA = fluxo médio por pista nas pistas 3 e 4 (quando estas existem) no início da área de influência da rampa [vl/h]vF = fluxo total de aproximação na auto-estrada [vl/h]v12 = fluxo de aproximação à área de influência [vl/h]NO = número de pistas adjacentes à área de influência (não inclui as pistas 1 e 2 nem pistas de aceleração ou de desaceleração)mS = parâmetro de cálculo intermédio para a velocidade SR em zonas de convergênciadS = parâmetro de cálculo intermédio para a velocidade SR em zonas de divergência
Sabendo as velocidades nas pistas da área de influência da rampa e nas pistas adjacentes e esta é possível encontrar a velocidade média (S) da secção de auto-estrada durante os 450 m:
×+
×+
=
O
OOA
R
R12
OOAR12
SNv
Sv
NvvS
Para áreas de convergência [km/h]:
×+
×+=
O
OOA
R
12
OOA12
SNv
Sv
NvvS
Para áreas de divergência [km/h]: