O objetivo da tese foi adaptar, para as condições das rodovias brasileiras, as diretrizes da AASHTO para projetos de faixas adicionais de subida. Esta adaptação foi feita através de três aspectos: (i) geração de curvas de desempenho para caminhões típicos brasileiros; (ii) determinação da redução admissível de velocidade para caminhões; e (iii) estimativa do fluxo e da porcentagem de caminhões no tráfego que justifiquem economicamente a construção da faixa adicional. Quanto ao primeiro aspecto, constatou-se que as relações massa/potência encontradas para caminhões brasileiros (variam de 100 a 380 kg/kW) são significativamente maiores que a dos caminhões norte-americanos (120 kg/kW), o que inviabiliza o uso das curvas de desempenho que constam do livro verde da AASHTO. Nesta pesquisa, um modelo de locomoção de veículos foi calibrado e validado, logo após foram geradas curvas de desempenho para sete categorias de caminhões brasileiros. No segundo aspecto, as relações entre as diferenças de velocidade entre automóveis e caminhões, e índices de envolvimento de caminhões em acidentes foram obtidas. Para atingir esse objetivo, foram coletados dados sobre acidentes envolvendo caminhões, velocidade de veículos em aclives e volume diário médio. As relações foram comparadas com a utilizada nas diretrizes da AASHTO e as diferenças encontradas sugerem que a redução admissível na velocidade dos caminhões brasileiros deve ser de 20 km/h, em rodovias de pista simples, e de 35 km/h, em rodovias de pista dupla, se o índice de envolvimento de caminhões em acidentes for o que corresponde à redução máxima de velocidade admitida pela AASHTO (15 km/h). Em relação ao terceiro aspecto, foram analisadas relações benefício/custo para diversos cenários, visando estimar os fluxos de tráfego para os quais os custos fossem iguais aos benefícios. Os custos foram estimados a partir do investimento de capital necessário para a construção da ) faixa adicional, com base em projetos típicos do estado de São Paulo. Os benefícios estimados foram a redução do tempo de viagem e dos custos operacionais dos carros, ônibus e caminhões descarregados. Para a estimativa dos tempos de viagem, porcentagem do tempo trafegando em pelotões e porcentagem média de veículos em pelotões, foram feitas simulações, com e sem a faixa adicional, usando-se o modelo TRARR. Nessas simulações, os fluxos variaram entre 50 a 700 veíc/h e as porcentagens de caminhões de 10% a 40%. Os resultados indicam que os fluxos mínimos no aclive, que justifiquem economicamente a construção da faixa adicional, dependem da porcentagem de caminhões e da magnitude do aclive, variando de 340 veíc/h (10% de caminhões; aclives de até 3%) a 185 veíc/h (30% de caminhões; aclives de mais de 3%). / The objective of the research reported in this PhD dissertation was to adapt the AASHTO guidelines for design of climbing lanes to the Brazilian highways characteristics. This adaptation was carried out with regard to three aspects: (i) development of performance curves for typical Brazilian trucks; (ii) determination of the maximum speed reduction of slow trucks on upgrades; and (iii) estimation of minimum upgrade traffic flow rates and truck percents that would warrant the construction of climbing lanes on two-lane highways, from cost-effectiveness approach. Regarding the first aspect, it was verified that mass/power ratios for Brazilian trucks vary between 100 and 380 kg/kW and significantly differ from the ratio taken by AASHTO as representative of the average North-American truck (120 kg/kW); therefore, the truck performance curves from the AASHTO green book should not be used to design climbing lanes in Brazil. The green book\'s performance curves can be replaced by a family of performance curves for Brazilian trucks generated by a truck locomotion model, which was calibrated and validated in this research. With regard to the second aspect analyzed, the relationship between speed difference and truck accident involvement rates was studied. Data about truck accidents, speeds and annual average daily traffic were collected. These functions were compared to the one presented in the green book and the differences found suggest that, for the same truck accident involvement rate used to establish the maximum truck speed reduction adopted in the AASHTO policy (15 km/h), the admissible truck speed reduction on Brazilian roads would be 20 km/h on two-lane highways and 35 km/h on divided highways. With regard to the third aspect, benefit/cost ratios for several scenarios were analyzed in order to estimate upgrade traffic flow rates that would warrant the provision of climbing lanes. (continue) (continuation) The costs were estimated on the basis of the capital costs for the construction of the climbing lane, based on costs of climbing lanes built in the state of São Paulo. The benefits were estimated from the reduction of travel time and vehicle operating costs provided by the construction of a climbing lane. Travel times, percent time spent following, and average fraction of vehicles travelling in platoons with and without the climbing lane were estimated by means of traffic flow simulations carried out with TRARR. The simulations were run using traffic flows ranging from 50 to 700 veh/h, with truck percents varying from 10% to 40%. The results indicated upgrade traffic flow rates that warrants climbing lanes varying with truck percents and grades magnitude and range from 340 veh/h (grades of up to 3%, 10% trucks in flow) to 185 veh/h (grades of more than 3%, with 30% trucks).

Esta dissertação de mestrado apresenta uma proposta de critério para a construção de faixas adicionais em rodovias com longos declives. A proposta contempla três aspectos: 1-) Elaboração de um programa de computador que permita calcular a temperatura do sistema de freios de qualquer veículo que esteja operando em qualquer ponto de uma rampa descendente, conhecidas as características do veículo, da massa transportada, da velocidade desenvolvida pelo veículo e da rampa em questão (comprimento e declividade). Em outras palavras: o programa permite gerar as curvas de desempenho para qualquer veículo de carga, em qualquer trecho de descida de uma rodovia; 2-) Determinação da redução de velocidade para caminhões nos trechos estudados; e 3-) Cálculo da porcentagem de veículos de carga no fluxo total de veículos que utilizam a rodovia, valor esse que viabilize economicamente a construção de faixas auxiliares. Esta dissertação aborda mais profundamente o primeiro aspecto da proposta. Os outros dois, devido à sua complexidade, são sugeridos como tema para trabalhos futuros. De posse do programa computacional, o mesmo foi utilizado para simular o comportamento da frota de veículos de carga brasileiros, em greides com comprimento variável de 1.000 a 12.000 metros e inclinações que variam de 1 a 12%. Também foi verificado o impacto da aplicação da resolução 777/93 do CONTRAN - que regulamenta o desempenho e o sistema de freios dos veículos de carga - na frota brasileira de veículos de carga. Os resultados obtidos indicam, além da importância de uma legislação adequada para o tema, uma urgente renovação ou adequação da frota brasileira de veículos de carga, haja visto que grande parte da mesma, por possuir uma elevada idade média, não atinge os requisitos mínimos para circular pelas rodovias brasileiras sem comprometimento das condições de segurança, dirigibilidade, estabilidade e desempenho. / This master thesis presents a criteria\'s proposal to construction of auxiliary lanes in roads with long and steep downgrades. The proposal contemplates three aspects: 1-) Elaboration of a computer\'s program that allows to obtain the brake system\'s temperature of any heavy truck performing at any point of a long and steep downgrade. It\'s necessary to know the truck\'s brake characteristics, the brake-motor power, the total mass transported, the vehicles\'speed and the downhill characteristics (length and percent). With this data, the program calculates the performance curves of brazilian trucks, regarding brakes\'system\'s termical aspects; 2-) Determination of the maximum speed reduction of slow trucks on downhill; and, 3-) Estimation of minimum downgrade traffic flow rates and truck percents that would warrant the construction of declivity help lanes, from costs-effectiveness approach. This master thesis broaches more profundity the first proposal\'s aspects. The aspects two and three, due to its complexity, are suggested to be future studies\'object. The computational program developed in this work was used to simulate the performance of brazilian\'s fleet heavy truck in declivities with lengths from 1.000 till 12.000 meters and declivity that vary from 1 till 12%. It was used, too, to show the impact of the resolution number 777/93 - edited by CONTRAN - applicated in the same fleet. This resolution rules ship vehicles\'brakes\'system and their performance. The obtain results denote, farther importance of a adequate legislation for the theme, a urgent renovation or adequation of brazilian\'s fleet heavy truck due to, a large part of it, with more than ten year of age, is unable to reach the minimum requisites to moving on brazilian roads and highways without implication of security, conductibility, stability and performance\'s conditions.

Esta dissertação de mestrado apresenta uma proposta de critério para a construção de faixas adicionais em rodovias com longos declives. A proposta contempla três aspectos: 1-) Elaboração de um programa de computador que permita calcular a temperatura do sistema de freios de qualquer veículo que esteja operando em qualquer ponto de uma rampa descendente, conhecidas as características do veículo, da massa transportada, da velocidade desenvolvida pelo veículo e da rampa em questão (comprimento e declividade). Em outras palavras: o programa permite gerar as curvas de desempenho para qualquer veículo de carga, em qualquer trecho de descida de uma rodovia; 2-) Determinação da redução de velocidade para caminhões nos trechos estudados; e 3-) Cálculo da porcentagem de veículos de carga no fluxo total de veículos que utilizam a rodovia, valor esse que viabilize economicamente a construção de faixas auxiliares. Esta dissertação aborda mais profundamente o primeiro aspecto da proposta. Os outros dois, devido à sua complexidade, são sugeridos como tema para trabalhos futuros. De posse do programa computacional, o mesmo foi utilizado para simular o comportamento da frota de veículos de carga brasileiros, em greides com comprimento variável de 1.000 a 12.000 metros e inclinações que variam de 1 a 12%. Também foi verificado o impacto da aplicação da resolução 777/93 do CONTRAN - que regulamenta o desempenho e o sistema de freios dos veículos de carga - na frota brasileira de veículos de carga. Os resultados obtidos indicam, além da importância de uma legislação adequada para o tema, uma urgente renovação ou adequação da frota brasileira de veículos de carga, haja visto que grande parte da mesma, por possuir uma elevada idade média, não atinge os requisitos mínimos para circular pelas rodovias brasileiras sem comprometimento das condições de segurança, dirigibilidade, estabilidade e desempenho. / This master thesis presents a criteria\'s proposal to construction of auxiliary lanes in roads with long and steep downgrades. The proposal contemplates three aspects: 1-) Elaboration of a computer\'s program that allows to obtain the brake system\'s temperature of any heavy truck performing at any point of a long and steep downgrade. It\'s necessary to know the truck\'s brake characteristics, the brake-motor power, the total mass transported, the vehicles\'speed and the downhill characteristics (length and percent). With this data, the program calculates the performance curves of brazilian trucks, regarding brakes\'system\'s termical aspects; 2-) Determination of the maximum speed reduction of slow trucks on downhill; and, 3-) Estimation of minimum downgrade traffic flow rates and truck percents that would warrant the construction of declivity help lanes, from costs-effectiveness approach. This master thesis broaches more profundity the first proposal\'s aspects. The aspects two and three, due to its complexity, are suggested to be future studies\'object. The computational program developed in this work was used to simulate the performance of brazilian\'s fleet heavy truck in declivities with lengths from 1.000 till 12.000 meters and declivity that vary from 1 till 12%. It was used, too, to show the impact of the resolution number 777/93 - edited by CONTRAN - applicated in the same fleet. This resolution rules ship vehicles\'brakes\'system and their performance. The obtain results denote, farther importance of a adequate legislation for the theme, a urgent renovation or adequation of brazilian\'s fleet heavy truck due to, a large part of it, with more than ten year of age, is unable to reach the minimum requisites to moving on brazilian roads and highways without implication of security, conductibility, stability and performance\'s conditions.

O objetivo da tese foi adaptar, para as condições das rodovias brasileiras, as diretrizes da AASHTO para projetos de faixas adicionais de subida. Esta adaptação foi feita através de três aspectos: (i) geração de curvas de desempenho para caminhões típicos brasileiros; (ii) determinação da redução admissível de velocidade para caminhões; e (iii) estimativa do fluxo e da porcentagem de caminhões no tráfego que justifiquem economicamente a construção da faixa adicional. Quanto ao primeiro aspecto, constatou-se que as relações massa/potência encontradas para caminhões brasileiros (variam de 100 a 380 kg/kW) são significativamente maiores que a dos caminhões norte-americanos (120 kg/kW), o que inviabiliza o uso das curvas de desempenho que constam do livro verde da AASHTO. Nesta pesquisa, um modelo de locomoção de veículos foi calibrado e validado, logo após foram geradas curvas de desempenho para sete categorias de caminhões brasileiros. No segundo aspecto, as relações entre as diferenças de velocidade entre automóveis e caminhões, e índices de envolvimento de caminhões em acidentes foram obtidas. Para atingir esse objetivo, foram coletados dados sobre acidentes envolvendo caminhões, velocidade de veículos em aclives e volume diário médio. As relações foram comparadas com a utilizada nas diretrizes da AASHTO e as diferenças encontradas sugerem que a redução admissível na velocidade dos caminhões brasileiros deve ser de 20 km/h, em rodovias de pista simples, e de 35 km/h, em rodovias de pista dupla, se o índice de envolvimento de caminhões em acidentes for o que corresponde à redução máxima de velocidade admitida pela AASHTO (15 km/h). Em relação ao terceiro aspecto, foram analisadas relações benefício/custo para diversos cenários, visando estimar os fluxos de tráfego para os quais os custos fossem iguais aos benefícios. Os custos foram estimados a partir do investimento de capital necessário para a construção da ) faixa adicional, com base em projetos típicos do estado de São Paulo. Os benefícios estimados foram a redução do tempo de viagem e dos custos operacionais dos carros, ônibus e caminhões descarregados. Para a estimativa dos tempos de viagem, porcentagem do tempo trafegando em pelotões e porcentagem média de veículos em pelotões, foram feitas simulações, com e sem a faixa adicional, usando-se o modelo TRARR. Nessas simulações, os fluxos variaram entre 50 a 700 veíc/h e as porcentagens de caminhões de 10% a 40%. Os resultados indicam que os fluxos mínimos no aclive, que justifiquem economicamente a construção da faixa adicional, dependem da porcentagem de caminhões e da magnitude do aclive, variando de 340 veíc/h (10% de caminhões; aclives de até 3%) a 185 veíc/h (30% de caminhões; aclives de mais de 3%). / The objective of the research reported in this PhD dissertation was to adapt the AASHTO guidelines for design of climbing lanes to the Brazilian highways characteristics. This adaptation was carried out with regard to three aspects: (i) development of performance curves for typical Brazilian trucks; (ii) determination of the maximum speed reduction of slow trucks on upgrades; and (iii) estimation of minimum upgrade traffic flow rates and truck percents that would warrant the construction of climbing lanes on two-lane highways, from cost-effectiveness approach. Regarding the first aspect, it was verified that mass/power ratios for Brazilian trucks vary between 100 and 380 kg/kW and significantly differ from the ratio taken by AASHTO as representative of the average North-American truck (120 kg/kW); therefore, the truck performance curves from the AASHTO green book should not be used to design climbing lanes in Brazil. The green book\'s performance curves can be replaced by a family of performance curves for Brazilian trucks generated by a truck locomotion model, which was calibrated and validated in this research. With regard to the second aspect analyzed, the relationship between speed difference and truck accident involvement rates was studied. Data about truck accidents, speeds and annual average daily traffic were collected. These functions were compared to the one presented in the green book and the differences found suggest that, for the same truck accident involvement rate used to establish the maximum truck speed reduction adopted in the AASHTO policy (15 km/h), the admissible truck speed reduction on Brazilian roads would be 20 km/h on two-lane highways and 35 km/h on divided highways. With regard to the third aspect, benefit/cost ratios for several scenarios were analyzed in order to estimate upgrade traffic flow rates that would warrant the provision of climbing lanes. (continue) (continuation) The costs were estimated on the basis of the capital costs for the construction of the climbing lane, based on costs of climbing lanes built in the state of São Paulo. The benefits were estimated from the reduction of travel time and vehicle operating costs provided by the construction of a climbing lane. Travel times, percent time spent following, and average fraction of vehicles travelling in platoons with and without the climbing lane were estimated by means of traffic flow simulations carried out with TRARR. The simulations were run using traffic flows ranging from 50 to 700 veh/h, with truck percents varying from 10% to 40%. The results indicated upgrade traffic flow rates that warrants climbing lanes varying with truck percents and grades magnitude and range from 340 veh/h (grades of up to 3%, 10% trucks in flow) to 185 veh/h (grades of more than 3%, with 30% trucks).