Disciplina: TRANSPORTES Prof. Responsável: José Manuel ... · Elementos Fundamentais do desempenho dos Sistemas de Transportes ... todos os veículos que atravessam um ponto da

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Instituto Superior Técnico / Mestrado Integrado Engª Civil – Transportes – Aulas teóricas

MESTRADO INTEGRADO DE ENGENHARIA CIVIL

Disciplina: TRANSPORTESProf. Responsável: José Manuel Viegas

Sessão 2: Elementos Fundamentais do desempenho dos

Sistemas de Transportes(Engª de Tráfego, Diagramas de Velocidades e Marcha)

Ano lectivo 2009/2010

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Grandezas fundamentais Grandezas fundamentais num escoamento linear de tráfego (I)num escoamento linear de tráfego (I)

Fluxo numa secção [veic/h ou vph]: f Velocidade média dos veículos [km/h]: s Densidade [veic/km]: d

A velocidade média de um conjunto de veículos pode ser calculada de duas formas (com resultados algo diferentes, excepto em escoamento eniforme) Velocidade média no tempo, definida como a velocidade média de

todos os veículos que atravessam um ponto da via em determinado período;

Velocidade média no espaço definida como a velocidade média de todos os veículos que ocupam uma secção da via em determinado instante.

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Estas grandezas não são independentes A velocidade é a grandeza que é directamente objecto das

preferências dos condutores, e é influenciada Em primeira ordem pela atitude e perícia de cada um destes, pelo

veículo que conduz, e pelas características da estrada Em segunda ordem pela presença dos outros veículos na sua

proximidade Quanto maior a velocidade a que se circula, menor a densidade

(maior distância entre veículos) A relação fundamental é f = d * s

(sendo esta velocidade média definida no espaço)

Grandezas fundamentais Grandezas fundamentais num escoamento linear de tráfego (II)num escoamento linear de tráfego (II)

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Diagrama Fundamental de TráfegoDiagrama Fundamental de Tráfego(escoamentos lineares)(escoamentos lineares)

Figure 6.2

I

II

III

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Fluxo, Densidade e VelocidadeFluxo, Densidade e Velocidadenuma corrente de tráfegonuma corrente de tráfego

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Capacidade e Nível de ServiçoCapacidade e Nível de Serviço

CAPACIDADE numa secção rodoviária é o máximo valor de fluxo que pode passar nessa secção de forma estável por pista de auto-estrada em condições ideais = 2500 vph

NÍVEL DE SERVIÇO é uma grandeza que corresponde à sensação psicológica do condutor quanto à possibilidade de viajar à velocidade que pretendia

N.S. A - raras

N.S. B - esporádicas

N.S. C - frequentes

N.S. D - sistemáticas

N.S. E - permanentes

N.S. F - escoamento descontínuo

Restrições de velocidade associadas ao N.S.

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Níveis de Serviço (AutoNíveis de Serviço (Auto--estradas)estradas)

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Tempos Médios e Tempos Marginais:Tempos Médios e Tempos Marginais:Congestionamento e subCongestionamento e sub--percepção de atrasospercepção de atrasos

Custos Médios e Marginais no Tráfego Rodoviário(base 100 para fluxo unitário)

100

110

120

130

140

150

160

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180

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1

F / C

Cus

to (t

empo

)

C. MédioC. Marginal

Cada condutor que se junta ao tráfego sente o custo médio mas ele altera a demora (custo) dos outros, num valor igual ao custo marginal

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Esquemas Base de Produção Esquemas Base de Produção em Transportes Colectivosem Transportes Colectivos

Ciclos entre paragens, com aceleração - velocidade em patamar - desaceleração - paragem (embarque + desembarque)

Para autocarros urbanos standard, acelerações 1.2 m/s2, desacelerações 1.1 m/s2, distâncias entre paragens 400 m, velocidade patamar 50 km/h, tempo nas paragens 20 a 30s.

Mesmo em condições ideais (sem interferência de restante tráfego = sítio próprio + prioridade nas intersecções), velocidade comercial muito inferior à de patamar

A velocidade comercial é muito influenciada pela distância entre paragens

A exploração em sítio próprio ajuda a velocidade média e sobretudo a regularidade dos tempos de percurso

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Diagramas de Velocidades e de MarchaDiagramas de Velocidades e de Marcha

• Aqui, Vc= 26 km/h (48% do patamar), % Tparado 32%

• Com uma situação típica de semáforos, Vc = 15 km/h, % Tparado 60%

Diagramas de Velocidades e Marchaspara um exemplo típico de serviço de autocarro urbano (sem congestionamento nem perdas nas intersecções)

0

10

20

30

40

50

60

0 6 12 18 24 30 36 42 48 54 60 66 72 78 84 90 96 102

108

114

120

Tempo (seg)

Vel

oc (k

m/h

)

01002003004005006007008009001000

Per

curs

o (m

)

v(km/h)l (m)

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O Ciclo de produção O Ciclo de produção e a dimensão da frotae a dimensão da frota

Estabelecido o diagrama de marcha, pode ser calculado o tempo total de viagem em cada sentido TV1 e TV2 percursos e tempos podem ser diferences nos dois sentidos

O tempo de um ciclo completo TC inclui estes tempos de viagem mais os tempos terminais TT1 e TT2, compostos por Tempo de reversão (reposicionamento do veículo e eventualmente do

condutor) + Tempo de descanso (descontracção) do condutor + Tempo de suporte (ou batimento ou almofada) para acerto do horário face a eventuais atrasos no percurso

A dimensão de frota necessária para cumprir uma operação com tempo de ciclo TC [min] e frequência de serviço f [min] é dada por

A boa utilização dos recursos recomenda que o valorreal desta fracção seja pouco inferior ao valor inteiro(frota utilizada a tempo quase inteiro), o que pode implicarrevisão dos percursos, das paragens ou dos tempos terminais

fTCN

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Tempos de marcha, de espera e de viagem a bordoem função da distância entre paragens

(viagem de 4 km)

0,0

4,0

8,0

12,0

16,0

20,0

24,0

28,0

32,0

36,0

100 300 500 700 900 1100Distância entre paragens (m)

Tem

pos

(min

)

T marcha (min) Tempo a bordo Tempo espera Tempo Total

Produtividade empresarial vs. Produtividade empresarial vs. bom serviço ao clientebom serviço ao cliente

Uma distância curta entre paragens é cómoda para o cliente mas aumenta muito os tempos de percurso e os tempos de espera Os custos do operador são por hora e as receitas por km, a velocidade comercial é um factor chave da sua rendibilidade

Hípóteses (além das anteriores):• Carreira com ciclo de 20 km• Semáforos afastados em média

250 m, com 30% probabilidade de vermelho e tempo aí parado 40 s.

• Tempo reversão (por ciclo) = 8 m• Dimensão de frota = 5 veic.

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A sincronização de operaçõesA sincronização de operaçõesem sistemas de baixa frequênciaem sistemas de baixa frequência

Em sistemas de transporte de baixa frequência (além de 15 a 30 min.), o cruzamento de linhas deve permitir transbordos sem grandes tempos de espera para esses clientes Consoante a natureza dos serviços, pode querer-se proteger o

transbordo só num sentido ou em ambos No primeiro caso, o serviço “alimentador” pode partir antes da chegada do

serviço “receptor”, mas no segundo caso tem de haver estadia simultânea dos dois veículos na interface, pelo tempo suficiente para permitir os transbordos

O bom desenho da interface permite minimizar estes tempos de paragem “excessiva” dos veículos e dos clientes que seguem viagem sem transbordo

Além da influência sobre os horários, este requisito pode ter influência sobre o traçado e as velocidades das linhas que se cruzam Sobretudo se para alguma dessas linhas se pretender realizar transbordos

em mais que uma estação

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Regras Básicas Regras Básicas da Operação de Transportesda Operação de Transportes

Em todos os modos de transporte, os tempos parados são sempre prejudiciais para a economia da operação “O transporte fez-se para andar”

Não só o operador produz mais ciclos por unidade de tempo e por veículo, mas também o cliente sente maior qualidade do serviço (menor tempo de transporte)

O problema é encontrar o conjunto adequado de paragens, que possam proporcionar (cada uma) um volume satisfatório de clientes, sem deteriorar demasiado a velocidade global várias famílias de serviços serviços “semi-directos”, expressos, com veículos maiores serviços longos com veículos menores e muito poucas paragens

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A Tensão Permanente entre Capacidade, A Tensão Permanente entre Capacidade, Economia e SegurançaEconomia e Segurança

Em todos os sistemas de transportes se colocam questões de economia de meios e de segurança de todos os envolvidos (e dos atingíveis nas proximidades).

Em muitos casos há ainda problemas de capacidade de atendimento de toda a procura. De uma forma geral quanto mais se “puxa” pela capacidade mais se aumentam os riscos (maior densidade e/ou maior velocidade)

Não há segurança infinita (risco zero), há sempre um “trade-off” entre o risco aceitável e a disponibilidade para pagar no sentido de reduzir mais esse risco

Um contributo importante da inovação tecnológica é o de melhorar o desempenho de custos, de capacidade ou de segurança sem o agravar nas outras dimensões

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EFICIÊNCIA NOS TRANSPORTES (I)EFICIÊNCIA NOS TRANSPORTES (I)

A Eficiência relaciona o output do sistema com os inputs necessários para obter esse output No caso dos Sistemas de Transportes: O output é a deslocação de pessoas ou bens Os inputs são: energia, espaço, tempo, veículos, condutores, organização, etc.

Outputs não desejados (emissões, acidentes, separação de territórios) Distinguir entre eficiência produtiva e eficiência no consumoO consumidor vai sobretudo gastar tempo e dinheiro para pagar os recursos do

produtor De seguida alguns exemplos de cálculo de eficiência produtiva relacionada

com o espaço

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EFICIÊNCIA NOS TRANSPORTES (II)EFICIÊNCIA NOS TRANSPORTES (II)

Eficiência é um objectivo importante nas decisões sobre a configuração dos sistemas de transportes, mas não o único Equidade e Sustentabilidade são os outros dois pilares da

Política de Transpores da UEMas há sempre outros objectivos a considerar, de carácter mais

local

Para conseguir um bom desempenho e aceitabilidade do desempenho dos sistemas de transportes, devemos procurar sempre atingir bons níveis de eficiência quer do lado da produção quer do lado do consumo

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EFICIÊNCIA TERRITORIAL EFICIÊNCIA TERRITORIAL (por modo de transporte)(por modo de transporte)

Output é a deslocação, medida em Pax.km (ou em ton.km para a carga) Input é o Espaço.tempo consumido, medido em m2*minutos Unidades da Eficiênca: Pax.km / m2.min, pode ser calculado como

Quando os passageiros viajam em veículos, esta densidade é composta por duas densidades: (pax/veículo) * (veículo / m2 de terreno)

Estes cálculos cobrem apenas a fase móvel, espaço necessário para a fase imóvel deve ser também considerado Os automóveis passam em média mais de 85% do seu tempo estacionados

DensidadeVelocidademPaxkm

mkmPax

consumidotempoEspaçoDeslocaçãoEficiência

*

*minmin.

. . 22

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EFICIÊNCIA TERRITORIAL EFICIÊNCIA TERRITORIAL (exemplo de cálculo (exemplo de cálculo –– valores indicativos)valores indicativos)

Modo: Automóvel privado, hora de ponta Ocupação de espaço:

Largura de “corredor” = 3 m Ocupação longitudinal (em marcha) = 30 m Densidade =0,017 pax/m2

Capacidade (pax/veic) = 1,5 Velocidade:

25 km/h = 0,42 km/min Eficiência = D * V = 0,007 (m2.min) / (Pax.km)

Modo: Autocarro em sítio banalizado, hora de ponta Ocupação de espaço:

Largura de “corredor” = 3 m Ocupação longitudinal (em marcha) = 50 m Densidade =0,533 pax/m2

Capacidade (pax/veic) = 80 Velocidade:

12 km/h = 0,20 km/min Eficiência = D * V = 0,107 (m2.min) / (Pax.km) 15,4 vezes melhor !

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O Espaço territorial é sempre um recurso, mas este não tem valor uniforme ( (comercial, estratégico, ambiental)

O consumo de espaço deve ser visto ao nível de sistema, tendo em conta as retroacções e as adaptações comportamentais Ex: ao transferir estacionamento para fora da via para melhorar a circulação e

oferecer espaços amplos para esse estacionamento, estamos de facto a encorajar o uso mais intenso do automóvel

A expansão urbana tem sido uma tendência dominante em muitas cidades ao longo as últimas décadas, permitindo habitação a menores custos Mas criando por essa via situações de grande dificuldade para um serviço de TC

com qualidade, e por isso “empurrando” as pessoas para o uso do automóvel Forçando o Estado a construir sistemas rodoviários radiais de grande capacidade

para acesso ao centro da cidade O que por sua vez aumenta o congestionamento no centro da cidade e induz a

relocalização de actividades nas periferias risco de decadência urbana

EFICIÊNCIA TERRITORIALEFICIÊNCIA TERRITORIALAlgumas Questões CentraisAlgumas Questões Centrais

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