semáforos atuados pelo tráfego - utilização, parametrização, monitoração e avaliação de...
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Semáforos Atuados pelo Tráfego- Utilização, Parametrização, Monitoração e Avaliação de
Desempenho
Eng.Hugo Pietrantonio, Prof.Dr.
Laboratório de Estudos Metodológicos em Tráfego e Transportes - LEMT-PTR/EPUSP
Departamento de Engenharia de TransportesEscola Politécnica da Universidade de São Paulo
Semáforos Atuados pelo Tráfego – Objetivos da Apresentação
➲ Como modernizar o controle de tráfego
➲ O que é um semáforo “atuado” pelo tráfego
➲ Onde utilizar e quais cuidados de instalação
➲ Como parametrizar a atuação pelo tráfego
➲ Como monitorar e avaliar o desempenho
➲ ...
Semáforos Atuados pelo Tráfego – Impasses e Caminhos
➲ Passado recente: dos semáforos eletromecânicos aos eletrônicos (variação de planos por tabela horária)
➲ Modernização não concluída:centralização ...responsividade ...
➲ ... supervisãoXmonitoração centralizada, ... geraçãoXseleção automática de planos, + coordenação de semáforos em rede
➲ ... investimentos razoáveis ...... salto tecnológico ...
Semáforos Atuados pelo Tráfego – uma Estratégia de Modernização
➲ Uma estratégia:Responsividade mais importante ...Centralização depois ... Implantação progressiva...Direção consistente ...
➲ Instrumento: controle atuado tradicional:- disponível nos controladores eletrônicos;- implantação da detecção de tráfego ...
➲ ...
Semáforos Atuados pelo Tráfego – Componentes e Funcionamento
➲ Atuação tradicional: tempos semafóricos ajustados em função do intervalo entre veículos sucessivos ...
➲ ... é necessário ter detectores de tráfego ...- para veículos: laços detectores (usual)- para pedestres: botoeiras (mais usual)
➲ ... é necessário ter módulos de detecção ...- informa detecção para o controlador
➲ detectores veiculares tem custo razoável- instalação e também manutenção ...(cuidados de instalação são críticos)
Semáforos Atuados pelo Tráfego – Componentes e Funcionamento
➲ Estratégia de controle da atuação: alocar o menor tempo a cada estágio, até dissipar filas acumuladas, sucessivamente
➲ Modos de atuação usuais:- atuação total: todos os fluxos tem detecção e todos os estágios são atuados pelo tráfego ...- semi-atuação: os fluxos secundários são atuados e recebem o menor tempo possível para sua operação, respeitadas as necessidades dos fluxos principais
Semáforos Atuados pelo Tráfego – Componentes e Funcionamento
➲ Funcionamento para os fluxos atuados:
Semáforos Atuados pelo Tráfego – Componentes e Funcionamento
➲ Atuação tradicional pode ser combinada com a coordenação com defasagens fixas (usual em diversos países, exceto no Brasil ... em geral limitado à semi-atuação ...)
➲ ... estágios atuados podem ser opcionais (somente serão executados se houver demanda memorizada no vermelho) e ter duração fixa ou variável (por extensão ...)
➲ ... usual no Brasil: pedestre com botoeira (opcional) e semi-atuação simples ...
➲ ... atuação é pouco explorada ...
Semáforos Atuados pelo Tráfego – Componentes e Funcionamento
Vantagens- normalmente reduz o atraso (com parâmetros bem
ajustados);
- adapta-se às flutuações do fluxo de tráfego e capacidade de escoamento das filas;
- normalmente aumenta a capacidade (pelo contínuo acréscimo de verde);
- pode continuar operando em condições de baixos fluxos, enquanto o semáforo a tempos fixos deve operar em amarelo intermitente;
- especialmente efetivo em interseções de múltiplos estágios;
Desvantagens- o custo de instalação é maior que o semáforo a
tempos fixos;
- os detectores têm um custo de instalação significativo e requerem manutenção específica.
Semáforos Atuados pelo Tráfego – Componentes e Funcionamento
➲ Detectores veiculares: modos de operação- ocupação (ou presença): indica todo o tempo de ocupação do laço ...- pulso (ou passagem): indica apenas a chegada do veículo (contagem)
➲ Modos de operação especiais:- memorização ou não (pode indicar total ou apenas se houve detecção no vermelho) ...- contagem veicular ou não (pode acumular total por período, classificada ou não) ...
➲ Chama/Cancela, Emergência/Urgência ...
Semáforos Atuados pelo Tráfego – Componentes e Funcionamento
➲ Parâmetros:- Intervalo de corte (IC) – período máximo no qual o controlador espera uma detecção para decidir estender (ou não) o verde corrente, após o verde inicial; inclui o tempo de ocupação do detector; - Brecha de corte (BC) – definido de forma similar mas como brecha, não inclui o tempo de ocupação do detector(utilizado para identificar o fim das filas também ...)
Semáforos Atuados pelo Tráfego – Componentes e Funcionamento
➲ Parâmetros:- Unidade de extensão (UE) – unidade (passo) de acréscimo do tempo de verde ocasionado pela detecção ainda no intervalo de corte, após o verde inicial, adicionado a partir do início da espera pela detecção durante o intervalo ou brecha de corte; o mesmo parâmetro pode também ser definido como Extensão de verde (EV), excluido o tempo de ocupação do detector
Semáforos Atuados pelo Tráfego – Componentes e Funcionamento
➲ Parâmetros:- a diferença entre a Unidade de extensão e o intervalo de corte pode ser estabelecida por um parâmetro complementar, o Retardo de verde (RV), que é o acréscimo, se positivo, para ter a Unidade de extensão
RV=UE-IC=EV-BC
(é igual no controle por intervalo ou brecha)
Semáforos Atuados pelo Tráfego – Componentes e Funcionamento
➲ Parâmetros:- Verde inicial - período de verde que é definido para a operação de um estágio ou grupo de tráfego, no início do estágio em que ele opera, independente de atuação (pode ser fixo ou calculado a partir do número de veículos detectados no tempo de vermelho anterior); (deve ser maior ou igual ao Verde mínimo de segurança, que depende das condições físicas das interseções)
Semáforos Atuados pelo Tráfego – Componentes e Funcionamento
➲ Parâmetros:- Verde máximo – tempo máximo de verde para um estágio ou grupo de tráfego (parâmetro que força o encerramento do estágio, independente de detecção adicional)
Semáforos Atuados pelo Tráfego – Componentes e Funcionamento
➲ Outros Parâmetros:- existem diversos outros modos de atuação que utilizam parâmetros específicos ou regras de funcionamento específicas ...- exemplo: modo emergência e modo urgência nos controladores DATAPROM (adianta estágio prioritário, imediatamente ou encurtando os estágios intermediários)
Semáforos Atuados pelo Tráfego – Instalação do Controle Atuado
➲ Controle Atuado pelo Tráfego exige: controlador eletrônico capaz de executar o controle atuado (usual), módulos de detecção (adicionar em função do número de detectores; cada módulo=2,4 canais), instalação de detectores (laços, botoeiras)
➲ Custo adicional deve ser compensado pelo melhor funcionamento e por reduzir a necessidade de revisão dos planos ...menor com melhor instalação/manutenção
Semáforos Atuados pelo Tráfego – Instalação do Controle Atuado
➲ CE ~ 2000 a 5000Obras ~ 2500 a 7500+ MDet ~ 250 a 500 /m2c, 500 a 750 /m4c + LoopInd ~ 250 a 850 /u + Botoeira ~ 50 a 100 /u ...
➲ Loop 1,8x2,0m: 850u...
Semáforos Atuados pelo Tráfego – Instalação do Controle Atuado
➲ Formas de instalação:- por faixa: 1 detector/faixa até conexão- por seção: 1 detector único (toda seção)
➲ Recomendação: instalar detector por faixa e usar caixa de conexão para interligar ...(contratar por aproximação: 100%+50%/ad)
➲ Cuidados iniciais:- verificar estado do pavimento- regularizar base do corte- verificar presença de ferragens- verificar outras interferências
Semáforos Atuados pelo Tráfego – Instalação do Controle Atuado
➲ Laços detectores: dimensões usuais
Semáforos Atuados pelo Tráfego – Instalação do Controle Atuado
➲ Laços detectores: execução especializada- evita problemas de funcionamento ...- reduz problemas de manutenção ...
➲ Laços detectores: cuidados de execução ...- profundidade do corte uniforme- envolvimento total, recobrimento mínimo- trançado após laço em duto (50mm)- transição+caixa de conexão na calçada- cabo de alimentação (par trançado)- caixa de passagem cada 30m, espera - ... sem água ou umidade ...
➲ Processos alternativos: à quente x à frio ...
Semáforos Atuados pelo Tráfego – Instalação do Controle Atuado
➲ Laços detectores: seguir especificaçõesCabo alimentador: pares trançados (cerca de 10 tranças por metro)
cabos alimentadores, após a caixa de conexão (preferencialmente instalada na calçada), podem usar um par trançado comum por detecção, seguindo para a placa do módulo de detecção, subindo pela coluna de suporte para o controlador.
Laço detector: espiras (2 a 4 voltas) com fio simples.
laços detectores por seção (laço único em toda a largura da via) ou por faixa (se desejado, os laços por faixa podem ser ligados em série na caixa de conexão).
Especificação básica para confecção do laço detector:Dimensões do laço: usual 1,00 x 2,00m;
Número de espiras: 03, não trançado, 1,5 mm2;Cabo alimentador: par trançado, 2x1,5 mm2.
Semáforos Atuados pelo Tráfego – Instalação do Controle Atuado
➲ Laços detectores: recomendações- para estágios obrigatórios (de maior demanda) adotar distância de 30m ou mais da linha de retenção (fila usual, compacta)- para estágios opcionais é, em geral, necessário adotar posição junto à linha de retenção (exceto esquema call/cancel)
➲ Botoeiras: recomendações- em geral apenas uma botoeira por sentido de fluxo em cada travessia de pedestres, centralizada (exceto com faixa estreita ...)
Semáforos Atuados pelo Tráfego – Utilização e Parametrização
➲ Critérios de Utilização: 2 visões- visão restrita (como no MUTCD ...): atuação quando semáforo não se justifica pelo fluxo (pedestres, escola, acidentes)- visão genérica (teórica ...): sempre superior para operação; apenas uma questão de benefícioXcusto ...
➲ Recomendação: se não há opção superior - atuação total aplicável nas interseções de maior fluxo, onde há grande variação e não há necessidade crítica de coordenação- aplicável para estágios de baixa demanda
Semáforos Atuados pelo Tráfego – Utilização e Parametrização
➲ Temporização X Parametrização- a tempos fixos, duração é programadaentreverdes: fixos, critérios de segurançaciclo e verdes: variação histórica (hora/dia)- com atuação, parâmetros de operaçãoentreverdes: usualmente fixos como antesparâmetros: regulação com variação real
➲ Parâmetros usuais: - Intervalo/Brecha de Corte, - Extensão/Retardo de Verde (... posição do detector)- Verde Inicial e Verde Máximo
Semáforos Atuados pelo Tráfego – Utilização e Parametrização
➲ Operação semafórica:
Semáforos Atuados pelo Tráfego – Utilização e Parametrização
➲ Temporização a Tempos Fixos: revisão - Webster:
ótimo>mínimotaxa de solicitação de verde/estágio:demanda de tráfego: (VH)fluxo de saturação (com filas):tempo perdido entre estágios:verde de foco/estágio:entreverdes:verde mínimo: =1,2m/s
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Semáforos Atuados pelo Tráfego – Utilização e Parametrização
➲ Temporização a Tempos Fixos: especiais - com estágios de pedestres ou mínimos:
- com estágios opcionais (fixos/variaveis):
- com coordenação: ciclo comum (crítico)
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seg5TT.5,1T fixoP
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fixoAtfixopAtpiAti3600
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Semáforos Atuados pelo Tráfego – Utilização e Parametrização
➲ Dimensionamento do Entreverdes: revisão
- intervalo de amarelo:
=1 seg, =10km/h/seg- i.vermelho de segurança: (limpeza do cruzamento)
- intervalo de piscante: =2,0m/s
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Semáforos Atuados pelo Tráfego – Utilização e Parametrização
➲ Verde Inicial: - mínimo de segurança ... ped ou fun ...- escoar filas normais mínimas ... dem ...
➲ ... para posicionamentos usuais:- condição 1: ou - condição 2:
➲ veículos entre detector e retenção: z metros
uso do verde inicial obrigatório: ...➲ semi: ,
EVgg veicmin,veic,ini veicmin,veic,ini gg
minCiveic,ini T.y %90 a %75g
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Psec,máxprin
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Semáforos Atuados pelo Tráfego – Utilização e Parametrização
➲ Verde Máximo:- verde de tempos fixos ... ou ...- 20% a 50% maior ... ou ...- sobre-demanda de 25%
➲ simples e, em geral, eficaz:➲ com saturação (sobre-demanda inesperada
ou incidente que reduz capacidade), o estágio afetado tende ao verde máximo ...
➲ ... afeta os demais estágios tb ... todos podem tender ao verde máximo... margem para sobre-demanda... margem para incidentes
TFmax VD.25,1VD
Semáforos Atuados pelo Tráfego – Utilização e Parametrização
➲ Intervalo de Corte (ou Brecha de Corte):- critérios “práticos/empíricos” ... ou ...- limitar cortes prematuros (teórico)
➲ fórmula teórica simples (fluxo Poisson):IC: Hc da fila crítica (dissipa depois ...)p=5% (via principal)p=10%(via secundária)
➲ observação de campo: p real pouco maior➲ ... corte prematuro maior, menos ocioso ...
... corte prematuro menor, mais ocioso ...➲ exige ajuste de campo ... ➲ ... , se ocupação: ~2/Nf seg
SC H.3,2FS3,2H SC H.3FS
3H
pICBC n
vdp V
Semáforos Atuados pelo Tráfego – Utilização e Parametrização
➲ Unidade de Extensão ou Retardo de Verde- permitir passar pela retenção(quem foi detectado deve poder passar)
➲ ... infelizmente não é usual ... ou , ou
... ou➲ Posição do Detector limitada ...
ou ... adiante do final da fila usual ... onde a fila ainda é compacta... em um trecho sem interferências
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Semáforos Atuados pelo Tráfego – Utilização e Parametrização
➲ Estágio Opcional:- visão 1: sempre (elimina ociosidade ...)- visão 2: nunca (mal funcionamento ...)
➲ Ociosidade relevante (modelo Poisson)p=50%: ou p=25%
mais saturado mais variável➲ com semáforos próximos (onde a
coordenação seria importante), a atuação total com estágios opcionais pode prejudicar muito a operação do tráfego
(min)T42
T69,0.3600QD
CC (min)T
83T
39,1.3600QDCC
Semáforos Atuados pelo Tráfego – Utilização e Parametrização
➲ Recomendações – Resumo:- atuação total em semáforos críticos- semi-atuação com baixos fluxos- principalmente com variação grande- detetores a 30m (20 a50) se obrigatório- detetores por faixa, ligação na conexão- verde inicial: demanda e máx{fila,mín,ped}- verde máximo: 25%*VE tempos fixos- extensão: 3*HS (prin) e 2,3*HS (sec)- opcional se QD<80/TC(min) sem sincro ...- atuação c/coordenação ... centralização
Semáforos Atuados pelo Tráfego – Utilização e Parametrização
➲ Ajuste de Campo ...
Semáforos Atuados pelo Tráfego – Utilização e Parametrização
➲ Análise de Desempenho ...
Semáforos Atuados pelo Tráfego – Utilização e Parametrização
➲ Fluxo de Saturação ...
Semáforos Atuados pelo Tráfego – Exercício: Interseção Exemplo
➲ ...
Semáforos Atuados pelo Tráfego – Monitoração: Interseção Exemplo
➲ ...