Apresentação do PowerPoint - EcivilUFES · em demasia a progressão do tráfego no sentido oposto...

Universidade Presbiteriana Mackenzie

Escola de Engenharia – Depto. de Engenharia Civil

10 semestre de 2.013

Aula 15

Controle semafórico

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estre

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15. Formas de controle semafórico

abordadas nesta aula

• isolado

• em rede

• centralizado (coordenação por computador)

• em tempos fixos

• atuado

• em tempo real

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15.1. Semáforos isolados

• são isolados aqueles que não possuem

nenhuma ligação ou relação com os semáforos

dos cruzamentos próximos, ou seja, operam

independentemente dos demais semáforos

• em geral são usados em locais de baixa

densidade de semáforos ou em pontos que tem

operação independente do resto da malha

viária ao seu redor (grandes praças, por

exemplo)

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15.1. Semáforos isolados (cont.)

Legenda

= semáforo

Na figura ao

lado, exemplo

fictício de três

semáforos

isolados – a

operação de

cada um

independe dos

demais

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15.2. Redes de semáforos

• rede é um agrupamento de semáforos,

que operam coordenados

• em geral, essa coordenação é feita por

ligação física entre os componentes da

rede, via cabos

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15.2. Redes de semáforos (cont.)

• a principal vantagem da operação dos

semáforos em rede é a possibilidade de se

determinar os instantes de abertura de

semáforos próximos, via programação,

proporcionando “onda verde” aos usuários da

via

• a onda verde é obtida através do sincronismo

entre os cruzamentos da rede (ou seja, todos

os semáforos obedecendo a uma mesma

referência de tempo)

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15.2. Redes de semáforos (cont.)

Como garantir que os

dois carros nunca se

encontrem?

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15.2. Redes de semáforos (cont.)

• para possibilitar a programação dos instantes de abertura, todos os semáforos da rede devem ter o mesmo ciclo, determinado pelo cruzamento crítico

Exemplo de rede

30 40 50 40

n = ciclo calculado para o cruzamento (em segundos)

• no exemplo acima, a rede deverá ter ciclo de 50 s

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15.2. Redes de semáforos (cont.)

• as redes são utilizadas onde existam semáforos em sequência, próximos, normalmente em um trajeto retilíneo

• em geral, o sincronismo só é vantajoso para distâncias inferiores a 300 m

• acima dessa distância, normalmente, a dispersão dos pelotões de veículos neutraliza a vantagem do sincronismo

15.3. Redes de semáforos – exemplo

rede formada por 5 cruzamentos, com 5 controladores

semafóricos (não centralizada)

fonte: CET

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15.4.1. Sincronismo em uma rede – mão

única

• a diferença entre os instantes de abertura de dois semáforos consecutivos é conhecida como defasagem

• em vias de mão única, recomenda-se utilizar como valor de defasagem o tempo médio de de deslocamento dos veículos entre as duas linhas de retenção consecutivas, considerando a velocidade regulamentada da via

• essa recomendação aplica-se em situações em que não ocorrem influências como volume de conversões significativo e variação no tamanho das caixas (quadras)

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percurso

Recomenda-se, sob certas condições, que a

defasagem seja igual ao tempo médio de

percurso, considerando a velocidade

regulamentada na via

15.4.1. Sincronismo em uma rede – mão única

(cont.)

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No caso assinalado temos

um exemplo de

impossibilidade de

sincronismo para a R.

Martim Francisco (centro,

S. Paulo). Não há uma

rede semafórica formada.

Os símbolos indicam 4

tipos diferentes de

controladores, cada um

pertencente a uma rede

distinta fonte: CET

15.4.1. Sincronismo em

uma rede – mão única

(cont.)

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15.4.2. Sincronismo em uma rede – mão

dupla

• em vias de mão dupla, a obtenção do

sincronismo é mais complexa, pois a adoção de

uma “onda verde” em um sentido pode prejudicar

em demasia a progressão do tráfego no sentido

oposto

• para auxiliar no estabelecimento do

sincronismo em vias de mão dupla, pode-se

utilizar um método gráfico baseado no diagrama

de barras ou softwares específicos

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exemplo da técnica gráfica para determinação

da defasagem em vias de mão dupla

fonte: CET

15.4.2. Sincronismo em uma rede – mão dupla

(cont.)

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exemplo de um software para auxiliar na

determinação da defasagem em vias de mão dupla

15.4.2. Sincronismo em uma rede – mão dupla

(cont.)

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exemplo de um diagrama de bandas usado para

visualizar a defasagem em vias de mão dupla

fonte: CET/DCS-4

15.4.2. Sincronismo em uma rede – mão dupla

(cont.)

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• existem vários softwares de simulação

semafórica, que fornecem, além da

melhor defasagem, outros parâmetros

básicos como tempo de ciclo e partição

de verde

• um dos mais conhecidos é o “Transyt”,

desenvolvido pelo Transportation

Research Laboratory – TRL, da

Inglaterra

• no Brasil, o Eng. Luis Molist Vilanova,

da CET de S. Paulo, desenvolveu e está

aplicando o simulador semafórico SIRI

15.4.2. Sincronismo em uma rede – mão dupla

(cont.)

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• exemplo de tela do SIRI fonte: CET

15.4.2. Sincronismo em uma rede – mão dupla

(cont.)

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15.5. Tipos de operação semafórica em redes

• redes não centralizadas

• redes centralizadas

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15.5.1. Redes não centralizadas de semáforos

• operam coordenadas a partir de um

controlador-mestre, cujo relógio é a referência

para todos os demais equipamentos da rede

• principal desvantagem – os controladores da

rede não podem ser acessados remotamente

fonte: CET/DCS-4

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rede

semafórica

15.5.2. Redes centralizadas de semáforos

Representação esquemática de

uma rede centralizada: os

semáforos em campo são

coordenados por um

computador ligado fisicamente

aos controladores semafóricos

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15.5.2. Redes centralizadas de semáforos (cont.)

• principais vantagens: permite alterações

remotas e controle de falhas

• principal desvantagem: investimento inicial

relativamente alto

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15.5.2. Redes centralizadas de semáforos (cont.)

exemplo de rede semafórica centralizada

fonte

: C

ET

/DC

S-4

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15.5.2. Redes centralizadas de semáforos (cont.)

exemplo de telas de controle semafórico centralizado

fonte: Tesc

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15.5.2. Redes centralizadas de semáforos (cont.)

exemplo de tela de controle semafórico centralizado

fonte: Tesc

fonte

: C

ET

/DC

S-4

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15.6. Modos de operação dos semáforos

• em tempos fixos

• atuados

• em tempo real

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15.6.1. Operação semafórica em tempos

fixos

• planos específicos pré-calculados para as

várias situações do dia são implementados

automaticamente, obedecendo uma tabela

horária

• sistemas centralizados, em geral, permitem

planos especiais para eventos não rotineiros

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15.6.1. Operação semafórica em tempos fixos (cont.)

horas

do dia

veículos por hora

0 6 9 12 14 17 19 21 23

exemplo de variação da média do fluxo em uma via

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15.6.1. Operação semafórica em tempos fixos (cont.)

possível distribuição de planos semafóricos para o exemplo

anterior (total de 5 planos ao longo do dia)

horas

do dia

veículos por hora

0 6 9 12 14 17 19 21 23

1

2

4 2

3

5 3

1

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em

estre

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15.6.2. Exemplo de tabela horária

tempos em segundos

60

50

60

72

80

60

72

60

72

60

Ciclo

21152420h00Todos068

21152407h00Domingo0610

20-3023h00Todos059

25153219h00Seg/Sáb027

31153417h00Seg/Sáb046

21152415h00Seg/Sáb015

28152911h00Seg/Sáb034

21152410h00Seg/Sáb013

25153207h00Seg/Sáb022

21152405h00Seg/Sáb011

Estágio

C

Estágio

B

Estágio

AHorárioPeríodoPlanoTroca

60

50

60

72

80

60

72

60

72

60

Ciclo

21152420h00Todos068

21152407h00Domingo0610

20-3023h00Todos059

25153219h00Seg/Sáb027

31153417h00Seg/Sáb046

21152415h00Seg/Sáb015

28152911h00Seg/Sáb034

21152410h00Seg/Sáb013

25153207h00Seg/Sáb022

21152405h00Seg/Sáb011

Estágio

C

Estágio

B

Estágio

AHorárioPeríodoPlanoTroca

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15.6.3. Informações complementares

• a operação semafórica em tempos fixos é a

predominante no Brasil

• para obter resultados satisfatórios, esse tipo de

operação semafórica depende de uma grande

quantidade de dados (de demanda e oferta)

• as tabelas horárias seguem valores médios.

São embutidas folgas nos tempos, para

compensar as aleatoriedades

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15.6.4. Semáforos atuados

• utilizado em semáforos isolados

• não existe programação prévia (tabela horária)

• a passagem do tráfego por dispositivos de detecção instalados nas vias é processada no controlador, que adapta os tempos semafóricos para atender as variações da demanda veicular

• o controlador trabalha com parâmetros informados previamente, como tempos de ciclo e de verde máximos e mínimos; extensões de verde

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15.6.4. Semáforos atuados (cont.)

• esquema de instalação

Rua

Rua

Hugo Pie

tranto

nio

detector

controlador

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15.6.5. Operação em tempo real

• semelhante ao modo atuado, porém, operando em redes e processamento dos dados por um computador central

• a passagem do tráfego pelos sistemas de detecção instalados nas vias é informada aos computadores, que adaptam os tempos semafóricos para atender as variações da demanda veicular

• os sistemas em tempo real otimizam continuamente três parâmetros: ciclo, fração de verde e defasagem

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15.6.5. Operação em tempo real (cont.)

Gráfico comparativo entre a operação

semafórica em tempo fixos e o tempo real

40

50

60

70

80

90

100

110

120

130

06

:00

:14

06

:14

:42

06

:27

:29

06

:40

:21

06

:53

:18

07

:06

:54

07

:20

:24

07

:36

:01

07

:52

:44

08

:11

:36

08

:33

:24

08

:52

:37

09

:10

:28

09

:26

:55

09

:41

:21

09

:54

:11

10

:07

:03

10

:21

:08

10

:36

:03

10

:49

:22

11

:02

:59

11

:15

:49

11

:28

:39

11

:41

:30

11

:54

:20

Horário

Cic

lo (

s)

Tempo Fixo

SCOOT

LOCAL: Av. Rudge X R. Baronesa de Porto Carreiro

DATA: 18/SET/97

Faixa Horária: 6h00 - 12h00

40

50

60

70

80

90

100

110

120

130

06

:00

:14

06

:14

:42

06

:27

:29

06

:40

:21

06

:53

:18

07

:06

:54

07

:20

:24

07

:36

:01

07

:52

:44

08

:11

:36

08

:33

:24

08

:52

:37

09

:10

:28

09

:26

:55

09

:41

:21

09

:54

:11

10

:07

:03

10

:21

:08

10

:36

:03

10

:49

:22

11

:02

:59

11

:15

:49

11

:28

:39

11

:41

:30

11

:54

:20

Horário

Cic

lo (

s)

Tempo Fixo

SCOOT

LOCAL: Av. Rudge X R. Baronesa de Porto Carreiro

DATA: 18/SET/97

Faixa Horária: 6h00 - 12h00

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15.6.6. Sistemas de detecção de veículos

Exemplo de detecção por laço indutivo

fonte: Encarta

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15.6.6. Sistemas de detecção de veículos (cont.)

Exemplo de

secção de

detecção por

laço indutivo

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15.6.6. Sistemas de detecção de veículos (cont.)

• o sistema de detecção por laço indutivo

funciona com base na variação que a massa

metálica de um veículo provoca no campo

magnético gerado por uma corrente elétrica

passando por uma espira embutida no

pavimento (constituído por um cabo metálico

enrolado em uma fenda retangular na pista)

• existem outros sistemas de detecção, que

não usam o laço indutivo, como emissor de

microondas e laços virtuais em câmeras de TV

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15.6.6. Sistemas de detecção de veículos (cont.)

Sistema de

detecção

veicular

através de

laço detector

virtual,

utilizando

imagem de

câmera de

vídeo

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15.7. Central de controle de semáforos

reunião dos sistemas usados para o

acompanhamento do tráfego, em uma base

de operações: monitores dos

computadores, câmeras de TV, rádio

transmissores, telefones etc

1o s

em

estre

de 2

.013

15.7.1. Esquema operacional de uma Central

de Controle

Controlador

Central de controle

Câmeras de TV

Operação

semafórica em

tempo real