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As ruas de uma via no centro da cidade estão recebendo um olhar crítico. Autoridades municipais e urbanistas iniciaram um movimento para converter as redes de ruas do centro da cidade de sua tradicional operação unidirecional para operação bidirecional. Este esforço parece ter grande sucesso – muitas cidades (por exemplo, Denver, CO; Dallas e Lubbock, TX; Tampa, FL; Des Moines, IA; Salina, KS; Kansas City, MO; Sacramento, CA) fizeram ou estão em processo de fazer tais conversões recentemente. Essas conversões têm como objetivo melhorar o acesso veicular e reduzir a confusão do motorista. Muitos fatores adicionais entram nessa decisão, mas a premissa geral é clara: viajantes e residentes preferem ruas de mão dupla por uma variedade de razões econômicas e de habitabilidade, enquanto engenheiros de trânsito e planejadores de transporte acreditam que as ruas de mão única servem ao trânsito de forma mais eficiente.
Nosso estudo usa um modelo de rede de trânsito idealizado para comparar diretamente a eficiência das redes de ruas de mão única e de mão dupla. Ele conclui que as ruas de mão dupla podem servir ao tráfego de forma mais eficiente, especialmente quando as viagens dentro da rede são curtas.
Redes de ruas de mão dupla aumentam a atividade econômica e a habitabilidade
A literatura atual sobre design de redes de ruas urbanas enfatiza que as ruas de mão dupla criam níveis mais altos de atividade econômica e melhoram a habitabilidade das áreas do centro da cidade. Por exemplo, as ruas de duas vias são melhores para as empresas locais que dependem muito do tráfego de passagem. Além disso, a temporização dos sinais de trânsito nas ruas de duas vias obriga os veículos a parar mais frequentemente do que nas ruas de sentido único, dando aos condutores mais exposição às empresas locais.
As ruas de dois sentidos também foram consideradas mais seguras do que as ruas de sentido único, por várias razões. Embora os cruzamentos de ruas de mão dupla tenham manobras mais conflitantes, as ruas de mão única se correlacionam com a diminuição dos níveis de atenção dos motoristas. As ruas de sentido único também permitem maiores velocidades de deslocamento, já que o tempo de sinal resulta em paradas menos freqüentes para os veículos. Os pedestres também preferem cruzar ruas de mão dupla, já que os motoristas tendem a viajar mais lentamente nelas e os conflitos veiculares são mais previsíveis.
Uma rede de sentido único pode impedir que os motoristas se aproximem de seu destino a partir da direção mais lógica. Essa incerteza pode intimidar os motoristas e, em alguns casos, fazê-los hesitar em retornar.
Os visitantes da cidade, quer cheguem de carro ou de transporte público, preferem as redes de rua de mão dupla às redes de mão única porque são menos confusos. Os visitantes que conduzem numa rede de duas vias podem facilmente aproximar-se do seu destino a partir de qualquer direcção. Uma rede unidirecional pode impedir que os motoristas se aproximem do seu destino a partir da direção mais lógica. Essa incerteza pode intimidar os motoristas e, em alguns casos, fazê-los hesitar em retornar. Da mesma forma, as ruas de dois sentidos facilitam a localização da paragem de trânsito para uma viagem de regresso do centro da cidade – em quase todos os casos, a paragem do autocarro está simplesmente localizada do outro lado da rua. Em redes de sentido único, no entanto, a paragem para a viagem de regresso é normalmente noutra rua, o que pode confundir os visitantes e fazer com que se percam.
Adicionalmente, as redes de sentido duplo permitem que os condutores façam os percursos mais directos desde a origem até ao destino. Considere, por exemplo, a viagem mostrada na Figura 1a entre a origem O e o destino D. Numa rede de dois sentidos (mostrada pelas setas que indicam a direcção da viagem), o condutor pode tomar o caminho mais directo de O a D. Compare esta rota com a mesma viagem numa rede de sentido único, como mostrado nas Figuras 1b e 1c. O condutor pode ter de percorrer alguma distância adicional na origem (como na Figura 1b), no destino (como na Figura 1c), ou em ambos. Assim, a utilização de redes de sentido único aumenta a distância média de condução entre quaisquer pontos emparelhados origem-destino e resultará em mais milhas percorridas pelo veículo (VMT). O aumento da VMT significa maior consumo de combustível, emissões e exposição a acidentes.
Redes de rua unidirecionais aumentam o fluxo de veículos
As redes de rua unidirecionais têm uma vantagem crítica sobre as redes de rua bidirecionais: eliminam manobras conflitantes de viragem à esquerda nos cruzamentos. Isto é crítico porque as curvas à esquerda reduzem o fluxo máximo de veículos nos cruzamentos. Por exemplo, veículos à esquerda que estão misturados com o tráfego de passagem devem esperar por uma folga no tráfego oposto e podem bloquear veículos a montante à espera de passar. As faixas separadas podem separar os veículos que viram à esquerda dos outros veículos para reduzir este bloqueio, mas esta estratégia também reduz a quantidade de espaço disponível para que os veículos restantes se desloquem através do cruzamento. Sinais dedicados de viragem à esquerda podem ser usados para eliminar bloqueios, mas a sua presença leva a um tempo de sinal mais complicado e aumenta a quantidade de tempo desperdiçado para o movimento do veículo no cruzamento. Como os cruzamentos limitam os fluxos máximos da rede, conclui-se que as redes de via única podem servir fluxos máximos mais elevados (ou seja, têm maior capacidade de movimentação de veículos) do que as redes de via dupla.
Capacidade reduzida de veículos menor eficiência da rede.
Opponentes de conversão de vias única para operação de via dupla citam frequentemente esta diminuição na capacidade de movimentação de veículos (além do custo e da viabilidade). Embora as ruas de mão dupla possam aumentar a prosperidade e a habitabilidade, os tomadores de decisão temem que a perda na produção de veículos resulte em períodos de pico mais longos e congestionados, velocidades médias mais baixas dos veículos e maior atraso dos veículos. Assim, a redução da capacidade dos veículos diminui a eficiência da rede. Pior ainda, o congestionamento decorrente da perda da capacidade de movimentação de veículos pode fazer com que as pessoas evitem o centro da cidade e pode contribuir para o seu declínio como centro de atividade econômica e recreativa.
Capacidade de serviço de viagem: Uma Melhor Medida de Eficiência da Rede
A capacidade de mover muitos veículos não reflete o objetivo final de qualquer rede de transporte. A meta é permitir que as pessoas cheguem aos seus destinos o mais rápido possível. A velocidade máxima a que as pessoas chegam aos seus destinos, também conhecida como capacidade de viagem da rede, capta com mais precisão este objectivo. Tudo o resto igual, uma rede com maior capacidade de viagem servirá viagens de veículos com menos atraso.
Por isso, embora a pesquisa atual e a sabedoria convencional sugiram que as redes unidirecionais são mais eficientes do que suas contrapartes bidirecionais, mostramos que as redes unidirecionais às vezes são menos eficientes porque restringem a taxa na qual as pessoas chegam a seus destinos. Quando este é o caso, há um maior incentivo para converter as redes de rua unidirecionais tradicionais em operação bidirecional.
Comparação de redes
Podemos comparar diretamente as capacidades de viagem de várias redes bidirecionais e unidirecionais. As redes bidirecionais diferem no tratamento de curvas à esquerda conflitantes em interseções. Aqui, consideramos três tratamentos para uma rede com duas faixas de rodagem em cada sentido. A Figura 2 mostra as configurações das intersecções para estas redes. A Tabela 1 resume as vantagens e desvantagens desses três tratamentos.
As capacidades de percurso dessas redes variam com base em fatores como a distribuição da demanda, o tempo de sinal nos cruzamentos e os esquemas de roteamento do motorista. Para simplificar a análise, comparamos as redes em condições ideais, que incluem padrões uniformes de viagem, sinais dedicados de volta à esquerda que são temporizados para atender à demanda de volta à esquerda existente, e o roteamento mais direto do driver. Estas condições ideais facilitam uma solução analítica para as capacidades de trip-serving das diferentes redes, mas os resultados desta análise também se aplicam a condições do mundo real onde estas suposições são relaxadas.
A capacidade de trip-serving de uma rede acaba por ser uma relação de duas quantidades: a sua capacidade de movimentação de veículos e a duração média do percurso. O número de veículos que podem mover-se através de uma intersecção durante um ciclo de sinal determina a capacidade de movimentação do veículo. A aplicação da teoria da probabilidade à geometria da rede pode ajudar-nos a determinar a duração média da viagem, determinando a distância que os veículos mais distantes devem percorrer, dadas as restrições de movimento. Ambas as quantidades e, portanto, a capacidade de percurso da rede, acabam sendo função de dois parâmetros-chave: 1) a distância média entre as origens e os destinos na rede; e, 2) a quantidade de tempo desperdiçado nos sinais de volta à esquerda. A Figura 3 mostra a relação entre a capacidade de percurso para as redes de via de mão dupla em comparação com a rede de via de mão única para diferentes valores destas variáveis. Esta razão mede a eficiência relativa de uma rede bidirecional em comparação com uma rede unidirecional. Valores maiores que um implicam que a rede bidirecional serve para viagens a uma taxa maior, enquanto valores menores que um implicam que a rede unidirecional é superior.
Na Figura 3, as redes bidirecionais que permitem curvas à esquerda têm maiores capacidades de percurso para comprimentos de percurso menores. Quando os comprimentos de percurso são curtos, o circuito adicional das redes unidirecionais é tão prejudicial que um tempo de sinal mais simples no cruzamento (e maior capacidade de movimentação do veículo) não pode compensar a distância adicional do percurso. Quando as viagens são mais longas, no entanto, a temporização mais simples do sinal compensa o curso adicional exigido pela rede unidirecional. Como a duração média da viagem deve ser proporcional ao tamanho da área do centro da cidade, uma conversão de uma rede de um sentido para dois pode, na verdade, aumentar a capacidade da rede de servir viagens em cidades menores. A Figura 3 também mostra que mesmo que as viagens sejam longas, as redes bidirecionais com bolsos de volta à esquerda podem fornecer capacidades de viagem que são apenas 10% menores do que as redes unidirecionais. A duração crítica da viagem que separa viagens “curtas” de “longas” é uma função da quantidade de tempo desperdiçado em sinais dedicados de volta à esquerda. Como mais tempo é desperdiçado nos sinais dedicados de volta à esquerda, esta duração crítica de viagem diminui.
A duração crítica de viagem que separa viagens “curtas” e “longas” é uma função da quantidade de tempo desperdiçado nos sinais dedicados de volta à esquerda.
Notavelmente, a rede bidirecional com voltas à esquerda proibidas tem sempre uma maior capacidade de serviço de viagem, mesmo quando as viagens são longas. Ambas as estratégias proporcionam a mesma capacidade de movimentação de veículos (já que ambas eliminam manobras de viragem conflitantes), mas a rede bidirecional com curvas à esquerda proibidas impõe rotas menos sinuosas do que a rede unidirecional. De fato, a distância adicional de viagem necessária em uma rede unidirecional é pelo menos o dobro da de uma rede bidirecional com viragens proibidas à esquerda. Isso faz sentido fisicamente, já que as redes unidirecionais são mais restritivas e proíbem mais movimentos de veículos. Assim, se as curvas à esquerda forem proibidas nos cruzamentos, a conversão de uma rede unidirecional em uma rede bidirecional pode sempre aumentar a capacidade da rede de servir viagens mesmo para cidades maiores com distâncias médias de viagem mais longas.
Conclusão
Contrário à sabedoria convencional e aos manuais de design, as redes bidirecionais são frequentemente mais eficientes do que as redes unidirecionais. Mesmo que as redes bidirecionais possam proporcionar menores capacidades de movimentação de veículos, elas podem, em alguns casos, servir viagens a uma taxa maior. Essa capacidade de servir viagens é uma métrica melhor para prever o desempenho da rede durante períodos de pico. Quando as viagens são curtas, as redes bidirecionais que permitem manobras de giro conflitantes têm maior capacidade de serviço de viagem do que as redes unidirecionais porque o circuito adicional em redes unidirecionais compensa o controle de interseção mais eficiente. As redes bidirecionais são mais competitivas à medida que a duração do ciclo do sinal aumenta. Além disso, as redes bidirecionais que proíbem curvas à esquerda podem sempre servir viagens a uma taxa mais elevada. Enquanto ambas as estratégias eliminam manobras de giro conflitantes, as redes bidirecionais com giros à esquerda proibidos impõem menos circuíto do que as redes unidirecionais.
Independentemente do tamanho da cidade, no entanto, uma conversão de rua unidirecional para bidirecional deve sempre aumentar a eficiência das redes do centro da cidade.
Quando consideram a conversão para ruas bidirecionais, os planejadores urbanos e engenheiros de tráfego devem examinar a duração média do percurso dentro da rede. A intuição sugere que a duração média de viagem tende a ser proporcional ao tamanho do centro da cidade – as grandes cidades devem ter uma duração de viagem mais longa. Assim, os centros urbanos mais pequenos devem examinar cuidadosamente o tempo desperdiçado ao fornecer sinais dedicados de volta à esquerda para determinar que tipo de configuração de rede bidirecional a ser usada. Como o tempo desperdiçado diminui com a duração média dos ciclos, as cidades menores devem acomodar curvas à esquerda somente quando os ciclos são longos, e devem proibir curvas à esquerda quando os ciclos são curtos. As descidas maiores, no entanto, também devem ser convertidas em operação bidirecional, mas devem ser proibidas as curvas à esquerda nos cruzamentos. Entretanto, independentemente do tamanho da cidade, a conversão de uma para duas vias deve sempre aumentar a eficiência das redes do centro da cidade. Como os residentes preferem redes de rua de mão dupla por uma variedade de razões, a conversão de uma rede de rua de mão única em operação de mão dupla pode melhorar tanto a eficiência quanto a habitabilidade das cidades.
Este artigo é adaptado da versão mais longa, “Comparação da Capacidade Analítica de Redes de Rua Sinalizadas de Uma e Duas Vias”, publicada originalmente no Transportation Research Record.
Outras Leituras
Carlos F. Daganzo. 2007. “Gridlock Urbano”: Macroscopic Modeling and Mitigation Approaches,” Transportation Research Part B, 41 (1): 49-62.
Vikash V. Gayah e Carlos F. Daganzo. 2012. “Comparação da Capacidade Analítica de Redes de Rua Sinalizadas de Uma e Duas Vias”, Transportation Research Record, Forthcoming.
Richard W. Lyles, Chessa D. Faulkner, e Ali M. Syed. 2000. Conversão de Ruas de Operação One-Way para Operação Two-Way, East Lansing: Michigan State University, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental.
G. Wade Walker, Walter M. Kulash, e Brian T. McHugh. 2000. “Downtown Streets”: Estamos a estrangular-nos em redes unidireccionais?” Circular de Pesquisa de Transportes, 501 (F-2): 1-18.