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Dissertação de Mestrado
DOI
10.11606/D.18.2018.tde-10092018-150848
Documento
Autor
Nome completo
Gabriel Jurado Martins de Oliveira
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Carlos, 2018
Orientador
Banca examinadora
Cunha, André Luiz Barbosa Nunes da (Presidente)
Bessa Júnior, José Elievam
Isler, Cassiano Augusto
Título em português
Calibração da relação fluxo-velocidade para autoestradas e rodovias de pista dupla
Palavras-chave em português
Autoestradas
Calibração
Capacidade
HCM
Inferência bayesiana
Relação fluxo-velocidade
Rodovias
Rodovias de pista dupla
Resumo em português
Esta pesquisa apresenta um método de calibração da relação fluxo-velocidade do Highway Capacity Manual, HCM, para autoestradas e rodovias de pista dupla, a partir de recomendações tecidas pelos autores envolvidos na elaboração do manual. Para tanto, foi utilizado uma amostra com mais de 1.700.000 observações, coletadas por 34 sensores de tráfego, localizados em quatros rodovias do Estado de São Paulo: SP-280, SP-348, SP-270 e SP-021. O tratamento do banco de dados foi realizado por meio da filtragem dos dados originais através da aplicação de três critérios, que têm como finalidade remover observações consideradas inadequadas para a calibração do modelo. Os critérios baseiam-se em obter uma corrente de tráfego formada somente por veículos leves, com condições de operação normal e com observações referentes apenas ao regime de fluxo livre. A separação entre os regimes de fluxo livre e congestionado foi realizada por meio da densidade na capacidade. Para tanto, foi proposto um método de estimação da capacidade por meio da análise da variação da velocidade média da corrente em função do fluxo de tráfego. O pressuposto do método parte do conceito de que o colapso da corrente de tráfego é um fenômeno estocástico, caracterizado pela queda abrupta da velocidade média em função do aumento do fluxo de tráfego. O momento em que ocorre mudança abrupta de velocidade é associado ao colapso da corrente de tráfego e consequentemente à capacidade da via. Após a estimação da capacidade, a velocidade na capacidade foi determinada como a média das velocidades associadas ao fluxo na capacidade, enquanto que a densidade na capacidade foi obtida por meio da relação fundamental de tráfego. O método foi aplicado em um conjunto de 18 trechos de rodovias que atingem a capacidade e os resultados foram considerados satisfatórios após a comparação com valores encontrados na literatura. A calibração da relação fluxo-velocidade foi realizada individualmente para cada trecho de rodovia utilizado no estudo. A análise dos resultados mostra que as rodovias rurais apresentam em média valores maiores para velocidade de fluxo livre, capacidade, coeficiente de calibração, velocidade na capacidade e ponto de transição em relação as rodovias urbanas. Alem disso, o ponto de transição, que consiste em um patamar de velocidade de fluxo livre constante, apresenta valores significativamente menores em relação a literatura.
Título em inglês
Calibration of speed-flow relationship for freeways and multilane highways
Palavras-chave em inglês
Bayesian inference
Calibration
Capacity
Freeways
HCM
Highways
Multilane highways
Speed-flow relationship
Resumo em inglês
The following research aims to outline a calibration method of the speed-flow relationship presented in the Highway Capacity Manual (HCM). The method is applied on freeways and multilane highways, leveraging the guidelines made by the authors that developed the manual. In order to support the calibration, a sample with more than 1.700.000 observations was used, collected by 34 traffic sensors on four highways at São Paulo state (SP-280, SP-348, SP270, and SP-021). Furthermore, the data treatment and cleaning process aimed to remove observations considered inappropriate from a model calibration perspective by filtering the original data through three main criteria: traffic flow only composed by passenger car, traffic under normal operations condition, and only containing observations which free flow regime applies. The third filtering criteria was applied by splitting free flow and congested regime through the threshold of density at capacity. To this extent, a capacity estimation method was proposed, aiming to analyse the average speed variation in function of the traffic flow. The assumption of the method relies in the concept that the traffic flow breakdown is a stochastic process, characterized by the abrupt drop in the average speed as function of the traffic flow increase. The moment that abrupt drop occurs is related to traffic breakdown and, consequently, to the capacity freeway capacity. Once the capacity was estimated, the speed at capacity was defined as the average of the speed associated with the flow at capacity while the density at capacity was estimated through the fundamental relationship of the traffic flow. The method was applied in 18 delimited highway traffic perimeter that reached their corresponding capacity and the results were considered satisfactory after comparing against values found in the literature. Furthermore, the speed-flow relationships calibration was performed for each of them individually. The results show that rural highways have in average higher free flow speed, capacity, calibration coefficient, speed at capacity and breakpoint than urban highways. Moreover, the breakpoint, which consists a constant free flow speed level, presented significant lower values in comparison to the literature.
 
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Data de Publicação
2018-09-17
 
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