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Universidade Presbiteriana Mackenzie
Escola de Engenharia – Depto. de Engenharia Civil
10 semestre de 2.013
Aula 15
Controle semafórico
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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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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
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15.7.1. Esquema operacional de uma Central
de Controle
Controlador
Central de controle
Câmeras de TV
Operação
semafórica em
tempo real
