Semáforos Atuados pelo Tráfego - Utilização, Parametrização, Monitoração e Avaliação de Desempenho Eng.Hugo Pietrantonio, Prof.Dr. Laboratório de Estudos

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)


➲ 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


➲ Funcionamento para os fluxos atuados:


➲ 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 ...


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.


➲ 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 ...


➲ 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 ...)


➲ 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


➲ 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)


➲ 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)


➲ 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)


➲ 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


➲ 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...


➲ 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


➲ Laços detectores: dimensões usuais


➲ 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 ...


➲ 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.


➲ 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


➲ 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


➲ Operação semafórica:


➲ 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

y1

seg5T.5,1T P

C

PCi

i TT.y

yVE

FSQDy

pT

ITVEVD P

VA III

QD

FS FS.TVECap

c

Apedveicmin, ItVD ped

pedpped V

Lt

pedV

y1

TT P

Cmín


➲ Temporização a Tempos Fixos: especiais - com estágios de pedestres ou mínimos:

- com estágios opcionais (fixos/variaveis):

- com coordenação: ciclo comum (crítico)

y1

seg5TT.5,1T fixoP

C

fixoPCi

i TTT.y

yVE

fixoAtfixopAtpiAti3600

Tc.Q

At T.pT,T.pT,VE.pEV,ep


➲ 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

b.2

Vt.Vx

2

RP b.2

Vt

V

xI R

Pa

Rt b

segE

E

S

vSv V

z

V

zI

ped

pedpisc V

LI

pedV

aA ImáxI

vV ImáxI


➲ 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

4a3

)m(zn.2

s

ng

m8a6

)m(zzn f

f

fmín

vf

Psec,máxprin

prinprin,mín Tg.

y1

yg com

prin

prinprin,mín t.

X

yg

2g.4a3)m(z ini


➲ 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


➲ 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


➲ 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

n

s

V

dUE a

n

s IV

dUE p

n

s

V

dEV ap

n

s IV

dEV

BCEVICUERV

IC.10IC.Vd ns seg2IC.10IIC.Vd fans


➲ 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


➲ 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


➲ Ajuste de Campo ...


➲ Análise de Desempenho ...


➲ Fluxo de Saturação ...

Semáforos Atuados pelo Tráfego – Exercício: Interseção Exemplo

➲ ...

Semáforos Atuados pelo Tráfego – Monitoração: Interseção Exemplo

➲ ...

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