Tese de doutoramento. Ciências de Engenharia. 2005. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto

Este trabalho investiga os efeitos das solicitações do tráfego sobre o desempenho de pavimentos. Dentre vários fatores de tráfego analisados preliminarmente, são selecionados a carga por eixo, a pressão de enchimento dos pneus, o tipo de rodagem, o tipo de pneu e a distribuição da pressão de contato pneu-pavimento. Visando investigar em maior profundidade os efeitos desses fatores, inclusive os de suas interações, efetua-se uma programação fatorial de simulações determinísticas, que inclui também 8 estruturas de pavimento e 5 respostas estruturais: deflexão superficial, deformação horizontal de tração e deformação vertical de compressão na fibra inferior do revestimento asfáltico, deformação vertical de compressão no topo do subleito e tensão horizontal de tração na fibra inferior da camada tratada com cimento, calculadas por 2 programas computacionais (ELSYM5, para análises elástico-lineares, e ILLI-PAVE, para análises elástico-não-lineares). Da análise estatística dos resultados das simulações são obtidos modelos empírico-mecanísticos para cálculo dos Fatores de Equivalência de Cargas. Com esses Fatores de Equivalência de Cargas e mediante utilização do programa de Gerência de Pavimentos HDM III são calculados os impactos econômicos dos fatores de tráfego selecionados sobre as parcelas de custos rodoviários (construção, manutenção e operação). Faz-se análise crítica dos fatores de equivalência de cargas adotados pelas normas brasileiras e internacionais e apresentam-se sugestões para a incorporação dos resultados deste trabalho aos métodos de dimensionamento de pavimentos e de dosagem de misturas asfálticas. No que diz respeito à regulamentação técnica de pesos e dimensões dos veículos rodoviários de carga e à alocação dos custos, investigam-se, em detalhe, as implicações do uso de pneus extralargos em substituição às rodas duplas convencionais, a utilização de pneus com elevadas pressões de enchimento, vários cenários de sobrecarga e a utilização de veículos combinados longos (VCLs). / The effects of traffic loading factors on the pavement performance are studied in this work. Several loading factors are analyzed and the most important ones (axle load, tire inflation pressure, wheel type, and tire-pavement contact pressure distribution) are selected for a more detailed investigation. lt is performed a factorial experiment of deterministic simulations that includes other complementary factors: 8 pavement structures and 5 structural responses (deflection at the top of the surface, horizontal tensile strain and vertical compressive strain at the bottom of the surface, vertical compressive strain at the top of the sub grade, and horizontal tensile stress at the bottom of the cement-treated layer), obtained from 2 computer programs (ELSYM5, for linear elastic analysis, and ILLI-PAVE, for non-linear elastic analysis). Empirical-mechanistic Load Equivalency Factors (LEF) are obtained from the statistic analysis of the factorial experiment. The economic impacts of the selected loading factors on the highway costs (construction, maintenance, and utilization) are calculated using those LEF as input for the Highway Design and Maintenance Standard Model (HDM Ill). The LEF used by Brazilian methods of pavement design are analyzed. Suggestions are made aiming to incorporate the results of this study to the asphalt mix and structural design of pavements, technical regulations and cost allocation procedures. It is discussed the implications of the use of super single tires instead of dual wheels, tire inflation pressures above the values recommended by the tire industry, various scenarios of overloaded trucks, and the traffic of Long Combination Vehicles (LCVs) in Brazilian highways.

Este trabalho investiga os efeitos das solicitações do tráfego sobre o desempenho de pavimentos. Dentre vários fatores de tráfego analisados preliminarmente, são selecionados a carga por eixo, a pressão de enchimento dos pneus, o tipo de rodagem, o tipo de pneu e a distribuição da pressão de contato pneu-pavimento. Visando investigar em maior profundidade os efeitos desses fatores, inclusive os de suas interações, efetua-se uma programação fatorial de simulações determinísticas, que inclui também 8 estruturas de pavimento e 5 respostas estruturais: deflexão superficial, deformação horizontal de tração e deformação vertical de compressão na fibra inferior do revestimento asfáltico, deformação vertical de compressão no topo do subleito e tensão horizontal de tração na fibra inferior da camada tratada com cimento, calculadas por 2 programas computacionais (ELSYM5, para análises elástico-lineares, e ILLI-PAVE, para análises elástico-não-lineares). Da análise estatística dos resultados das simulações são obtidos modelos empírico-mecanísticos para cálculo dos Fatores de Equivalência de Cargas. Com esses Fatores de Equivalência de Cargas e mediante utilização do programa de Gerência de Pavimentos HDM III são calculados os impactos econômicos dos fatores de tráfego selecionados sobre as parcelas de custos rodoviários (construção, manutenção e operação). Faz-se análise crítica dos fatores de equivalência de cargas adotados pelas normas brasileiras e internacionais e apresentam-se sugestões para a incorporação dos resultados deste trabalho aos métodos de dimensionamento de pavimentos e de dosagem de misturas asfálticas. No que diz respeito à regulamentação técnica de pesos e dimensões dos veículos rodoviários de carga e à alocação dos custos, investigam-se, em detalhe, as implicações do uso de pneus extralargos em substituição às rodas duplas convencionais, a utilização de pneus com elevadas pressões de enchimento, vários cenários de sobrecarga e a utilização de veículos combinados longos (VCLs). / The effects of traffic loading factors on the pavement performance are studied in this work. Several loading factors are analyzed and the most important ones (axle load, tire inflation pressure, wheel type, and tire-pavement contact pressure distribution) are selected for a more detailed investigation. lt is performed a factorial experiment of deterministic simulations that includes other complementary factors: 8 pavement structures and 5 structural responses (deflection at the top of the surface, horizontal tensile strain and vertical compressive strain at the bottom of the surface, vertical compressive strain at the top of the sub grade, and horizontal tensile stress at the bottom of the cement-treated layer), obtained from 2 computer programs (ELSYM5, for linear elastic analysis, and ILLI-PAVE, for non-linear elastic analysis). Empirical-mechanistic Load Equivalency Factors (LEF) are obtained from the statistic analysis of the factorial experiment. The economic impacts of the selected loading factors on the highway costs (construction, maintenance, and utilization) are calculated using those LEF as input for the Highway Design and Maintenance Standard Model (HDM Ill). The LEF used by Brazilian methods of pavement design are analyzed. Suggestions are made aiming to incorporate the results of this study to the asphalt mix and structural design of pavements, technical regulations and cost allocation procedures. It is discussed the implications of the use of super single tires instead of dual wheels, tire inflation pressures above the values recommended by the tire industry, various scenarios of overloaded trucks, and the traffic of Long Combination Vehicles (LCVs) in Brazilian highways.

Tese de mestrado integrado. Engenharia Informática e Computação. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2010

Tese de mestrado. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 1998

Dissertação apresentada para obtenção do grau de Doutor em Engenharia Civil, na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, sob a orientação do Prof. Doutor Filipe de Paiva Brandão

Os modelos computacionais SATURN e DRACULA avaliam o tráfego através de diferentes fundamentações teóricas. O SATURN é um modelo macroscópico de alocação de tráfego que incorpora uma estrutura mesoscópica de simulação de interseções. O DRACULA é um modelo microscópico de simulação de tráfego: reproduz a progressão dos veículos através da rede, representando cada entidade individualmente. Ambos os modelos foram desenvolvidos no ITS – Institute for Transport Studies – da Universidade de Leeds, e permitem a troca de informações, podendo ser aplicados em conjunto. O presente trabalho de pesquisa compara as estruturas de simulação do SATURN e do DRACULA. O estudo confronta as fundamentações teóricas dos modelos, relacionando-as com a aplicação prática. São avaliados os dados de entrada, os parâmetros de saída, e os processos particulares de estimação de parâmetros de cada modelo. Através de análises de sensibilidade, avalia-se o impacto da variação de dados de entrada nos parâmetros de saída. Em um estudo de caso, avalia-se a aplicação conjunta dos modelos, ao replicarem o mesmo cenário. O estudo identifica divergências e afinidades na conceituação e no tratamento de parâmetros de entrada e saída tais como dados de descrição de rede e demanda, atrasos, velocidades, tempos de viagem, e capacidade viária. Por fim, o estudo propõe recomendações sobre a implementação prática dos modelos, especialmente quando utilizados em conjunto.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2007. / Submitted by Larissa Ferreira dos Angelos (ferreirangelos@gmail.com) on 2009-09-04T00:42:47Z No. of bitstreams: 1 2007_Katia Gomez de Matos.pdf: 1246960 bytes, checksum: 420dd8c41725ebc7ff4b07b6d4ed32d2 (MD5) / Approved for entry into archive by Tania Milca Carvalho Malheiros(tania@bce.unb.br) on 2009-09-11T11:12:41Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2007_Katia Gomez de Matos.pdf: 1246960 bytes, checksum: 420dd8c41725ebc7ff4b07b6d4ed32d2 (MD5) / Made available in DSpace on 2009-09-11T11:12:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2007_Katia Gomez de Matos.pdf: 1246960 bytes, checksum: 420dd8c41725ebc7ff4b07b6d4ed32d2 (MD5) Previous issue date: 2007-10-19 / O trabalho parte da suposição de que características viário-ambientais influenciam no comportamento do motorista, refletindo nos valores dos parâmetros microscópicos de tráfego. O trabalho se propõe a verificar se tal influência pode ser representada por variações nos parâmetros dos modelos de tráfego. Assim, parte-se para a possibilidade de que a consideração das características viário-ambientais no procedimento de calibração torne a simulação mais realística. Ocorre que a calibração dos parâmetros de um modelo é um processo que, em geral, requer equipamentos e tempo para coleta de dados. Assim, ao tempo em que a consideração tornaria mais realística, o processo também seria mais dispendioso. Desta forma, a análise da influência dessas características no valor dos parâmetros contribuiria no processo de calibração, pois permitiria estabelecer uma relação entre as variáveis, que, por sua vez, poderia ser utilizada em trabalhos futuros. As características analisadas foram definidas com base naquelas que não eram incorporadas pelos modelos de simulação. A influência destas características foi levantada por meio de estudos de comportamento do motorista e, a partir daí, a relação entre determinadas características e os parâmetros dos modelos foi identificada. A relação identificada foi testada através de dados obtidos em seis diferentes tipos de via. Um modelo de simulação foi utilizado para testar a relação encontrada. A partir dos resultados encontrados, é possível dizer que os valores dos parâmetros dos modelos microscópicos são influenciados pelas características viário-ambientais. A maioria das comparações dos parâmetros definidos – nível de velocidade desejado e taxa de aceleração/desaceleração –, realizadas entre os locais selecionados mostra que os valores foram diferenciados. Já na análise da influência individual de determinada característica, não foi possível estabelecer uma relação direta entre a diferença da velocidade de fluxo livre e as características analisadas pela pesquisa. Em relação à taxa de aceleração, foi possível identificar uma relação entre a proximidade das interseções semaforizadas e a taxa de aceleração/desaceleração. ______________________________________________________________________________________ ABSTRACT / The starting point of this work is the supposed influence of road environment factors on drivers’ behavior, interfering in the values of the microscopic traffic models parameters. This work aims at verifying the influence between these factors and the drivers’ behavior by means of the variations in the parameters of traffic models. Thus, this research investigates for the Possibility that taking road environment factors into account in the procedure of calibration makes the simulation more realistic. It occurs that the models’ parameters calibration is a process that, generally speaking, needs too much time and equipments for data collection. So, at the time that the consideration of road environment factors would turn the work more realistic, the whole process would be more difficult. This way, the analysis of the influence of these factors in the parameters’ values would contribute to the calibration’s process because it would allow a relationship between the variables to be established, which could be used in future works. These analyzed factors were defined based on those which were not incorporated by the simulation models. The influence of these factors were collected studying drivers’ behavior, and from that point, the relationship between some specifics factors and the parameters models that were identified. The relationship identified was tested through the data obtained from six different types of road. A simulation model was used for testing the found relationship. From the found results, it is possible to say that the values of the parameters of microscopic traffic models are influenced by the road environment factors. Most of the comparisons of the defined parameters – desired speed level and acceleration/deceleration rate, made between the selected places – show that the values were different. However, in the analysis of the individual influence of a specific factor, establishing a direct relationship between the difference of the free flow speed and the characteristic analyzed by the research was not possible. Regarding the acceleration rate, identifying a relationship between the closeness of signalized intersections and the acceleration/deceleration rate was possible.

Resumo não disponível.

Este trabalho avalia o potencial de simuladores de tráfego na estimativa das emissões veiculares. Os simuladores de tráfego em conjunto com modelos de emissões são utilizados para execução de inventários de emissões. Os inventários de emissões são importantes para a avaliação da eficácia das políticas de transporte que visem redução das emissões veiculares. Erros nesta avaliação podem levar à adoção de políticas ineficientes. Por esta razão, é fundamental a compreensão da lógica destes modelos para a correta análise dos resultados gerados. Através de testes de sensibilidade avaliou-se o impacto da variação de três aspectos intrínsecos aos modelos de simulação na quantificação das emissões veiculares: (i) os parâmetros de entrada utilizados para calibração; (ii) a lógica dos modelos de progressão longitudinal; e (iii) o modelo de emissões incorporado ao simulador. Em um estudo de caso, avaliou-se o impacto de uma melhoria de fluxo de tráfego na geração das emissões com o uso de simuladores de tráfego frente às abordagens tradicionais. O trabalho demonstra que a definição dos parâmetros relativos à aceleração, bem como a modelagem adequada da progressão longitudinal dos veículos, possuem papel preponderante na correta quantificação das emissões. Em segundo plano, o grau de sofisticação do modelo de emissões incorporado também exerce influência na magnitude dos resultados. Por fim, o estudo de caso demonstrou a vantagem do uso de micro-simuladores na quantificação das emissões de projetos de melhorias de fluxo de tráfego frente aos métodos tradicionais, ainda que pese a maior dificuldade na calibração de modelos microscópicos.