Oportunidades de Conflito de Tráfego em Interseções Urbanas

1. Oportunidades de Conflito de Tráfego em Interseções Urbanas • Eng.Hugo Pietrantonio, D.Sc., Prof., Departamento de Engenharia de Transportes, EPUSP • Eng.Sun Hsien Ming, M.Sc., ATraf., Gerência de Desenvolvimento Tecnológico, CET/Sp OBJETIVO DA APRESENTAÇÃO:- apresentar um novo procedimento que pode ser utilizado para analisar problemas de segurança viária ... - exemplificar sua aplicação utilizando modelos preliminares aplicados a interseções estudadas na Cidade de São Paulo

2. Estrutura da Apresentação • Introdução: Medidas Operacionais de Segurança Viária ... • Conceito de Oportunidade de Conflito de Tráfego: COs ... • Modelos de Previsão: Fórmula básica e Fórmula inversa ... • Previsão de Chegadas Conflitantes ... • Abordagem para Eventos mais Complexos ... • Utilização das Estimativas de COs na Segurança Viária ... • Modelos Propostos para Interseçôes Urbanas ... • Interseções com Sinalização de Preferência: Exemplo ... • Interseções com Sinalização Semafórica: Exemplo ... • Esforços Necessários para Validar a Técnica de Análise ...

3. 1. Introdução: Contexto Geral • Medidas Operacionais de Segurança Viária: • Obter medidas capazes de medir/estimar o grau ou o nível de segurança viária (de interseções ou outros elementos viários) considerando as variáveis de tráfego e de projeto viário • Em situações existentes, por meio de procedimentos de observação direta de eventos relacionados com a segurança viária, como conflitos de tráfego; • Em situações projetadas por meio de proposição de modelos matemáticos, utilizando-se do conceito de oportunidades de conflito de tráfego, oportunidades de manobra na via, etc ... • Deseja-se: uma forma mais rápida e direta de análise que possa complementar ou substituir dados sobre acidentes de tráfego !

4. 1. Introdução: Contexto Geral • Medidas de Segurança Viária ou de Trânsito: • Histórico de Acidentes: evento envolvendo usuários da via em circulação, que produz ferimentos ou danos materiais indesejados;- ocorrência imprevisível e tempo longo (3 a 5 anos),- registro censitário mas imperfeito (sub-registro, restrições ...)- observação posterior ao fato e dados imprecisos/viesados,- análise importante mas difícil (aleatório, vieses) e reativa ... • Análise de Conflitos de Tráfego: evento envolvendo usuários da via em circulação, onde há um risco relevante de acidente (curso de colisão, necessidade de ação evasiva, tempo de reação ...);- diretamente observável; relacionada com suas causas ...- avaliação imediata (qualitativa/quantitativa) e preventiva ...- exige pesquisa de campo e pessoal treinado (conceito subjetivo)

5. 1. Introdução: Contexto Geral • ... x Medidas Operacionais de Segurança Viária: • Oportunidade de Manobra no Tráfego: evento (probabilidade de evento) em que existem “certas pré-condições” para a ocorrência de uma manobra com nível de segurança aceitável (exemplo: existência de uma brecha adequada para travessia). • Oportunidade de Conflito de Tráfego: evento (probabilidade de evento) em que existem “certas pré-condições” para ocorrência de um conflito com nível de risco relevante (exemplo: presença simultânea de 2 usuários conflitantes a uma certa distância). • podem ser observadas empiricamente mas devem ser definidas como eventos simples que podem ser estimados com mais facilidade do que é possível fazer para acidentes de trânsito ou conflitos de tráfego, incluindo sua relação com variáveis físicas e de operação!

6. 1. Introdução: Exemplos Critério baseado em Oportunidades de Manobra: considerar a instalação de semáforos pelos pedestres (MUTCD/1988) ... Estudo de Carlson&Turner (2001):- analisa a evolução dos critérios ...- cada vez menos amigáveis até 1988 motivando diversos estudos ...a) NCHRP 3-20, King, Zeeger, ...atraso médio e %95, equidade, ...b) ITE/1962: travessia de escolaresbrecha necessária x disponível, ...- bases do critério do MUTCD/1988 ... mantido no MUTCD/2000 e 2003!em revisão (?) para 2008/2009 ...

7. 1. Introdução: Exemplos • Critério baseado em Oportunidades de Manobra: considerar a instalação de semáforos pelos pedestres (MUTCD/1988) ... • Volume de Pedestres atravessando uma Via Principal de uma Interseção ou Travessia de Meio de Quadra em um dia médio: - superior a 100 pedestres em 4 horas quaisquer;- superior a 190 pedestres na sua hora de pico;(reduzido em até 50% se a velocidade dos pedestres ...progressão: se não há semáforo a menos de 90m q ...) • Oportunidade de Travessia: se há menos de 60 brechas com duração adequada para travessia da corrente de tráfego em cada hora em que os volumes de pedestres atendem ao requisito acima. • (tb adotado por diversos outros órgãos, em particular no Canadá, e ainda nas recomendações do ITE para travessias escolares ...)

8. 1. Introdução: Exemplos Critério baseado em Oportunidades de Conflito: considerar a instalação de baias de conversão à esquerda (AASHTO/1984)... Estudo de Harmelink/1967 (HRR211, pp.1-18):- probabilidade de ter conversão à esquerda exposta sem baía(decorrente da espera por brechas no fluxo oposto, em mão dupla) e da probabilidade de chegada de um veículo do fluxo adiante ...portanto, trata-se de uma Oportunidade de Conflito de Tráfego! risco aceito: obtido segundo o julgamento subjetivo de especialistas ...- em vias de múltiplas faixas (2/sentido): risco aceito 0,5% em vias com canteiro largo; risco aceito 3% em vias sem canteiro largo; - em vias de pista simples: risco aceito 2% para Vp=50mph, 1,5% para Vp=60 mph, 1% para Vp=70 mph, Vp=velocidade de projeto (critério é mantido no AASHTO 1990, 1994, 2001 e 2004 ... e outros!)

9. 1. Introdução: Exemplos Critério baseado em Oportunidades de Conflito: considerar a instalação de baias de conversão à esquerda (AASHTO/1984)... (o mesmo critério é adotado pelo Manual de Interseções-DNIT, 2005)

10. 1. Introdução: Exemplos Caso mais Interessante e Desenvolvido: critérios alternativos para instalação de dispositivos de proteção lateral à via, como barreiras, defensas, atenuadores, ... AASHTO/1996, 2002 ...Ábacos do RDG-AASHTO, tb adotados pelas normas da ABNTAlternativa: procedimento do RSAP (Roadside) é recomendadousa modelo com estrutura probabilística: CO => Ac => G, D, ...- previsão de saídas de pista (função do tráfego, curva, greide, ...) e suas características (posição, tipo veículo, velocidade, ângulo ...)- previsão da probabilidade de atingir obstáculos ou barreiras ... e da velocidade de impacto (no caso de ocorrer um choque ...) - previsão do índice de severidade e da severidade do impacto considerando o tipo de obstáculo e a velocidade de impacto ... Modelos de Microsimulação de Tráfego: tb estão incorporando COs (ver http://www.tfhrc.gov/safety/pubs/03050/index.htm ...)

11. 2. Conceito de Oportunidade de Conflito de Tráfego (COs/OCs) Oportunidade de Conflito de Tráfego Conceito Genérico de CO:evento (probabilidade de evento) onde há a existência de “certas pré-condições” para ocorrência de um conflito entre usuários da via em circulação, com nível de risco relevante Elementos característicos da CO:a) um veículo em manobra;b) um tempo de exposição ao risco do veículo em manobra;c) a existência ou chegada de um veículo conflitante;d) a existência de um nível de risco relevante. CO Secundária (x Primária):uma CO primária pode ensejar outras COs (secundárias) ...(não teriam ocorrido sem a primeira ... mas risco adicional)

12. 2. Conceito de Oportunidade de Conflito de Tráfego (COs/OCs) Tipos de Oportunidade de Conflito de Tráfego Usuais em Interseções: COs angulares COs traseiras outros tipos de COs:- laterais; frontais ...- com ciclistas, ...- singulares ... em curvas com obstáculos COs com pedestres

13. 2. Conceito de Oportunidade de Conflito de Tráfego (COs/OCs) Veículo exposto a risco de colisão angular durante a manobra; tempo de exposição igual à duração da manobra Veículo exposto a risco de colisão angular durante a manobra; tempo de exposição igual à duração da manobra Chegada de veículo conflitante CO angular Oportunidade de Conflito de Tráfego Angular: Outros fatores: ausência de fila, tempo reação insuficiente, erro ...

14. 2. Conceito de Oportunidade de Conflito de Tráfego (COs/OCs) Via principal Veículo parado, aguardando brecha, sujeito a risco de colisão traseira durante o tempo de espera (tempo de exposição) Veículo parado, aguardando brecha, sujeito a risco de colisão traseira durante o tempo de espera (tempo de exposição) Chegada de veículo conflitante CO traseira Via secundária Oportunidade de Conflito de Tráfego Traseira: Outros fatores: ausência de visibilidade/tempo reação insuficiente ...

15. 2. Conceito de Oportunidade de Conflito de Tráfego (COs/OCs) • Modelo: Estimativa da Frequência Provável (Esperada) de Oportunidades de Conflito de Tráfego (COs/OCs) • existência de pré-condições para a exposição ao risco (é baseada em medidas de exposição ao risco); • não são dados empíricos e nem são obtidos por contagens(embora possam também ser observados em campo ...); • usualmente obtidas a partir de modelos matemáticos que representam a operação viária (não modelos estatísticos); • modelos sensíveis às variáveis de operação, baseados em dados fáceis de coletar em campo (para aplicação simples). • Naturalmente, deve-se selecionar conceitos que geram dados relevantes e adequados para obter conclusões válidas !!!

16. 3. Modelos de Previsão para Oportunidade de Conflito de Tráfego Conceito de CO => Estimativa da freqüência de COs/h, d, a ... baseadas em modelos teóricos que consideram relações lógicas na dinâmica do tráfego, sendo, portanto, sensíveis às variáveis de tráfego de cada local/período ... Vantagem: supre a dificuldade de obtenção e uso direto de dados de acidentes e de conflitos de tráfego por meio de um modelo matemático para determinar medida de segurança, com o uso de dados de campo que sejam fáceis de coletar. Desvantagem: utilização depende de uma análise específica ... depende da experiência do analista para ponderar problemas.

17. total risco 3. Modelos de Previsão para Oportunidade de Conflito de Tráfego Forma Básica:i: manobra inicial; k: condição (fluxo em fila, entreverdes ...)Qi: fluxo total da manobra i; pik: fração na condição kpRik: probabilidade da manobra i,k ficar em exposição (Tei)pijk: probabilidade de chegada conflitante do fluxo j (Qj)pOijk: probabilidade de outros fatores para um risco relevante(falta de visibilidade, chegada sem fila, reação tardia, ...) Forma Inversa:j: manobra chegando; k: condição (fluxo livre ...)Qj: fluxo total da manobra j; pjk: fração na condição kpRjk: probabilidade da manobra j,k sofrer interferência (Tfj)pjik: probabilidade de interferência gerada pelo fluxo i (Qi)pOijk: probabilidade de outros fatores para um risco relevante(falta de visibilidade, chegada sem fila, reação tardia, ...)

18. 3. Modelos de Previsão para Oportunidade de Conflito de Tráfego Exemplo: Forma Básica para CO com Pedestre na Travessia A COA/h = QA * P[exposição de A] * P[chegada em t] * P[O] sendo: COA/h = estimativa da freqüência por hora de COs da travessia A QA = fluxo da travessia A em ped/h P[exposição de A] = probabilidade de o pedestre da travessia A ser exposto a risco durante seu movimento P[chegada em t] = probabilidade de chegada de veículo conflitante durante o tempo de exposição t P[O]=probabilidade de presença de outros fatores q tornam o risco relevante (brecha de risco/tempo de reação insuficiente ...) (também pode ser analisada com a forma inversa similarmente ...)

19. 3. Modelos de Previsão para Oportunidade de Conflito de Tráfego Exemplo: Forma Básica para CO com Pedestre na Travessia A COA/h = QA * P[exposição de A] * P[chegada em t] * P[O] P[exposição de A] = probabilidade de o pedestre da travessia A ser exposto a risco; todas as travessias expõem-se a risco ... Manobra: pedestre no movimento da travessia A P[exposição de A] = 1

20. 3. Modelos de Previsão para Oportunidade de Conflito de Tráfego Exemplo: Forma Básica para CO com Pedestre na Travessia A COA/h = QA * P[exposição de A] * P[chegada em t] * P[O] P[chegada em t] = probabilidade de chegada de veículo conflitante durante o tempo de exposição t=T (tempo de manobra no cruzamento) Manobra: pedestre no movimento da travessia A P[exposição de A] = 1 t = T = tempo de travessia de AT=f[extensão, velocidade, ...] Probabilidade de chegada de veículo conflitante durante o tempo t: P[Chegada em t=T]

21. 3. Modelos de Previsão para Oportunidade de Conflito de Tráfego Exemplo: Forma Básica para CO com Pedestre na Travessia A COA/h = QA * P[exposição de A] * P[chegada em t] * P[O] P[O] = probabilidade de outros fatores q tornam o risco relevante ... Manobra: pedestre no movimento da travessia A P[exposição de A] = 1 t = T = tempo de travessia de AT=f[extensão, velocidade, ...] Probabilidade de chegada de veículo conflitante durante o tempo t: P[Chegada em t=T] Brecha de risco (+/- tolerância)

22. 3. Modelos de Previsão para Oportunidade de Conflito de Tráfego Exemplo: Forma Inversa para CO com Pedestre na Travessia A COA/h = QC * P[exposição de C] * P[interferência de A] * P[O] sendo: COA/h = estimativa da freqüência por hora de COs da travessia A QC = fluxo veicular que conflita com a travessia A em ped/h P[exposição de C] = probabilidade de o veículo do fluxo C ser exposto a risco durante sua chegada P[interferência de A em t] = probabilidade de travessia de pedestre durante o tempo de exposição t (ou no instante de chegada) P[O]=probabilidade de presença de outros fatores q tornam o risco relevante (evento inesperado/tempo de reação insuficiente ...) (também pode ser analisada com a forma básica, similarmente ...)

23. 3. Modelos de Previsão para Oportunidade de Conflito de Tráfego Exemplo: Forma Inversa para CO com Pedestre na Travessia A COA/h = QC * P[exposição de C] * P[chegada em t] * P[O] P[exposição de C] = probabilidade de o veículo do fluxo C ser exposto a risco durante sua chegada; todas as chegadas expõem-se a risco ... Manobra: chegada no movimento do fluxo C P[exposição de C] = P[H>hmín]

24. 3. Modelos de Previsão para Oportunidade de Conflito de Tráfego Exemplo: Forma Inversa para CO com Pedestre na Travessia A COA/h = QC * P[exposição de C] * P[chegada em t] * P[O] P[interferência em t] = probabilidade de interferência gerada pela travessia A durante o exposição t=T (tempo de parada no fluxo C) t = T = tempo de parada de CT=f[velocidade, frenagem, ...] Manobra: chegada no movimento do fluxo C P[exposição de C] = P[H>hmín] Probabilidade de interferência da travessia A durante o tempo t: P[Interferência em t=T]

25. 3. Modelos de Previsão para Oportunidade de Conflito de Tráfego Exemplo: Forma Inversa para CO com Pedestre na Travessia A COA/h = QC * P[exposição de C] * P[interferência em t] * P[O] P[O] = probabilidade de outros fatores q tornam o risco relevante ... t = T = tempo de parada de CT=f[velocidade, frenagem, ...] Manobra: chegada no movimento do fluxo C P[exposição de C] = P[H>hmín] Probabilidade de interferência da travessia A durante o tempo t: P[Interferência em t=T] Tempo de reação insuficiente

26. 3. Modelos de Previsão para Oportunidade de Conflito de Tráfego Probabilidade de chegada do fluxo conflitante durante o tempo de exposição: distribuição de chegada de veículos Distribuição de chegadas aleatórias de veículos = Poisson (distribuição de intervalos = exponencial negativa ...) É possível utilizar de outras hipóteses de distribuições:- distribuição exponencial deslocada que considera um intervalo mínimo de separação entre as chegadas ...- distribuição de Cowan que considera a separação mínima e uma fração das chegadas de veículos em pelotão ... (pode-se usar distribuições diferentes em períodos diferentes)

27. 3. Modelos de Previsão para Oportunidade de Conflito de Tráfego Probabilidade para eventos mais complexos: abordagem geral Aproximação dos momentos da distribuição: Y = f [X1, X2, ..., Xn] Aproximação para forma da distribuição: logística Exemplo: tempo amarelo insuficiente (visibilidade restrita: ...)

28. 4. Utilização das Estimativas de Oportunidades de Conflito de Tráfego Resultado Básico: frequência de OCs/COs por tipo no local Aspecto Essencial: gravidade precisa de ser considerada ...(trivial no caso dos acidentes pq a gravidade é “visível”!) Conflitos de Tráfego: mesmo problema ... opções diversas- avaliação quantitativa e qualitativa pelo analista ... - obter frequência normal e anormal por tipo e contexto ...- obter taxas de acidentes/conflito genéricas/específicas ... Oportunidades de Conflito: ... menos opções- avaliação quantitativa e qualitativa pelo analista ...- obter taxas de acidentes para um conceito de OC/CO (diferentes tipos, diferentes conceitos ... diferentes taxas) Possibilidade atual: ... ? ...

29. Conflitos de Tráfego: taxas genéricas (LIT/Suécia) ... pesos específicos (INRETS/França) ... 4. Utilização das Estimativas de Oportunidades de Conflito de Tráfego

30. Conflitos de Tráfego: taxas específicas (FHWA/EUA) ...tb limites específicos ... (nível anormal)pedestres ... 4. Utilização das Estimativas de Oportunidades de Conflito de Tráfego

31. Oportunidades de Conflito: taxas genéricas (CO Kaub, sem semáforo) ... Possibilidade Atual: ... ponderação subjetiva do analista ... 4. Utilização das Estimativas de Oportunidades de Conflito de Tráfego

32. 5. Modelos Propostos: Estrutura da apresentação MÉTODO DE ANÁLISE Análise de - uma interseção com sinalização PARE CO Angular CO Traseira CO Pedestre - uma interseção semaforizadaCO Angular CO Traseira CO Pedestre

33. 5. Modelos Propostos: Estrutura da apresentação ESTUDOS DE CASO Análise de - uma interseção com sinalização PARE Ministro Ferreira Alves x Raul Pompéia - uma interseção semaforizada Cerro Corá x Pio XI Como a análise pode responder questões sobre segurança?

34. 5. Modelos Propostos: Interseção com PARE CO Angular:- manobra secundária: movimento com brecha de risco;- manobra principal: passagem com chegada livre conflitante; CO Traseira:- manobra secundária: fila exposta com chegada sem visibilidade;- manobra principal: redução de velocidade mais CO secundária; CO Pedestres:- travessia da via principal: pedestre com brecha de risco;- travessia da via secundária: pedestre e chegada livre conflitante; (não há formas “claramente” aplicáveis; ver MING, 2008) (Tiτ) onde τ = 0,25 Ti

35. 5. Modelos Propostos: Interseção Semaforizada CO Angular:- vermelho, verde protegido e dissipação de fila: ~0- verde permitido: brecha de risco mais livres e secundárias; - entreverde: passagem e vermelho de limpeza insuficiente; CO Traseira:- vermelho e dissipação de fila: fim da fila e chegada sem visibilidade; - verde útil e permitido: redução de velocidade mais espera;- entreverde: parada e intervalo de amarelo insuficiente; CO Pedestres:não há formas “claramente” aplicáveis (ver MING, 2008)

36. 5. Estudos de Caso: Coleta de dados • Dados para a aplicação dos modelos: • contagem de fluxos veiculares e de pedestres (obtidos por filmagem) • pesquisa de velocidade • dados obtidos pelo programa HCS+ (capacidade, atraso, etc.) • temporização do semáforo (dados da CET) • período de pesquisa • Ferreira Alves x Raul Pompéia: 20/05/2008, 07:00 – 08:00 h • Cerro Corá x Pio XI: 20/05/2008, 18:30 – 19:30 h

37. 5. Estudos de Caso: Filmagem Rua Ministro Ferreira Alves x Rua Raul Pompéia – Interseção com PARE

38. 5. Estudos de Caso: Filmagem Rua Cerro Corá x Rua Pio XI – Interseção semaforizada

39. 5. Estudos de Caso: Pesquisa de velocidade Radar estático

40. 5. Estudos de Caso: Valores assumidos a = taxa de aceleração a partir do repouso em m/s2 b = taxa de desaceleração segura em m/s2  = coeficiente de atrito g = taxa de aceleração da gravidade em m/s2 p = tempo de percepção e reação para parar devido a interferências em s s = tempo de percepção e reação para parar em semáforos

41. 5. Estudos de Caso: Interseção com PARE Rua Ministro Ferreira Alves x Rua Raul Pompéia – Foto

42. 5. Estudos de Caso: Interseção com PARE Rua Raul Pompéia Rua Min. Ferreira Alves 9,6m R1 PARE R1 9,7m M8B 19 M5a 216 M6a 324 M9a 41 M3B 197 M1B 161 M2B 358 M7a 108 M9b 36 M8A 31 Rua Ministro Ferreira Alves x Rua Raul Pompéia - Croquis

43. 5. Estudos de Caso: Interseção com PARE Rua Ministro Ferreira Alves x Rua Raul Pompéia • Diagnóstico: • - deficiência de visibilidade na interseção • - desrespeito à placa PARE • maior parte dos acidentes no pico da tarde • projeto implantando semáforo Acidentes com vítima em 2005 e 2006 - 5, sendo 4 em domingos, ao longo do dia

44. 5. Estudos de Caso: Interseção com PARE Rua Ministro Ferreira Alves x Rua Raul Pompéia Questão: quem sofre maior risco de conflito angular? Via principal ou via secundária? Via secundária (Tiτ) onde τ = 0,25 Ti Via principal

45. 5. Estudos de Caso: Interseção com PARE Rua Ministro Ferreira Alves x Rua Raul Pompéia Questão: quem sofre maior risco de conflito traseiro? A via principal ou a via secundária? Via secundária Via principal

46. M8B 19 M5a 216 M6a 324 M9a 41 M3B 197 M1B 161 M2B 358 M7a 108 M9b 36 M8A 31 5. Estudos de Caso: Interseção com PARE Rua Ministro Ferreira Alves x Rua Raul Pompéia Questão: quem sofre maior risco de conflito com pedestres? As travessias da via principal ou da via secundária? Ocupância:(empírica,estimada emsemáforos ...)

47. 5. Estudos de Caso: Interseção Semaforizada Rua Cerro Corá x Rua Pio XII – Interseção semaforizada

48. 9,0m Rua Pio XI Rua Cerro Corá Rua Cerro Corá 6,0m 5,6m 13,0m 0,9m 5,6m 6,2m Bairro Rua São Gualter Centro 11m M10B 130 M11b 51 M1B 557 M8b 332 M2B 398 M4B 159 M2A 434 M9b 358 M11a 30 M1A 308 M3A126 M10A 68 M5b 233 M6b 565 M7b 207 5. Estudos de Caso: Interseção Semaforizada Rua Cerro Corá x Rua Pio XII – Interseção semaforizada

49. 9,0m Rua Pio XI Rua Cerro Corá Rua Cerro Corá E1 E2 E3 6,0m 5,6m 13,0m 0,9m 5,6m 6,2m Bairro Rua São Gualter Centro 11m 5. Estudos de Caso: Interseção Semaforizada Rua Cerro Corá x Rua Pio XII – Interseção semaforizada

50. 9,0m Rua Pio XI Rua Cerro Corá Rua Cerro Corá E1 E2 E3 6,0m 5,6m 13,0m 0,9m 5,6m 6,2m Bairro Rua São Gualter Centro 11m 5. Estudos de Caso: Interseção Semaforizada Rua Cerro Corá x Rua Pio XII – Interseção semaforizada Dados do HCS+