A terceira utilização citada na lista do item 3.4, embora já tenha sido parcialmente mencionada em partes anteriores desse trabalho, ainda não foi descrita detalhadamente para que não fosse mudado o foco principal da discussão, que é, sem dúvida, a avaliação da irregularidade. Este item, entretanto, contém o detalhamento de como é possível medir duas variáveis ligadas ao perfil transversal de um pavimento a partir de um perfilômetro inercial, são elas: o afundamento plástico nas trilhas de roda e o degrau entre pista e acostamento .
Enquanto que para medir os perfis longitudinais de um pavimento para fins de avaliação de irregularidade bastam normalmente dois módulos laser com seus acelerômetros, cada um posicionado sobre uma trilha de roda, para a medição do afundamento plástico nas trilhas de roda (conhecido pelo acrônimo ATR) são necessários no mínimo 3 módulos. Tal necessidade é bastante lógica, pois é preciso
alguma referência do perfil transversal não deformado plasticamente para se definir o quanto as medidas realizadas nas trilhas de roda estão afundadas. A figura 3.20 ilustra essa montagem.
Entretanto, uma primeira explicação, que já não é tão obvia, é que com 3 módulos, sendo dois deles posicionados sobre as trilhas de roda e o terceiro posicionado, no meio, entre os dois anteriores, só se consegue medir o afundamento médio das duas trilhas. Isso acontece porque não se tem controle durante a avaliação dos nivelamentos transversais do veículo e da superfície do pavimento. Assim, quando se usam 3 módulos, o cálculo do ATR é realizado através da subtração entre a média dos valores medidos pelos módulos das trilhas e o valor medido pelo módulo posicionado no meio. Desta maneira, não importa se o veículo está inclinado para algum lado, ou mesmo se o pavimento está inclinado para outro. A única certeza que se pode obter é o valor médio dos afundamentos plásticos, levando-se em conta a posição do veículo naquele momento.
Para esta medida, é inclusive desnecessário levar em conta os dados provenientes dos acelerômetros, pois tendo como premissas que a barra do suporte dos módulos é rígida e que os módulos estão zerados em um mesmo nível, quaisquer três medidas que sejam tomadas simultaneamente, após o cálculo revelado, geram o valor do afundamento médio dos módulos das trilhas em relação ao módulo do meio.
Figura 3.20 – Desenho ilustrativo de um perfilômetro inercial com três módulos visando a determinação do afundamento plástico médio das trilhas de roda.
Quando se deseja obter os valores dos afundamentos individualizados por trilha de roda, são necessários mais módulos, pelo menos 5, sendo que os 2 módulos
adicionados ficam posicionados nas extremidades de uma barra de suporte que possua algo em torno de 3 metros de comprimento (o suficiente para que a medida deles seja tomada fora da parte afundada das trilhas de roda) – muito maior portanto que na opção anterior, onde 1,6 m pode ser o suficiente.
Fazendo desta maneira, é possível o cálculo individualizado dos afundamentos nas trilhas de roda, através de dois cálculos similares ao anterior, um primeiro, levando em conta os módulos 1, 2 e 3; e um segundo levando em conta os módulos 3, 4 e 5; sendo que os módulos 2 e 4 são os que estão posicionados sobre as trilhas de roda, o módulo 3 posicionado no meio da barra e os módulos 1 e 5, nas extremidades. Teoricamente, partindo dos pressupostos já salientados – barra de suporte rígida e módulos zerados em um mesmo nível – a medição do ATR é perfeitamente possível seja com 3 ou 5 módulos. O único ponto complicador é o posicionamento do veículo na faixa de rolamento. Se o veículo não estiver corretamente posicionado na faixa, o valor calculado de ATR não será correto, o que é bastante fácil de perceber.
Para minimizar tal problema, algumas soluções já foram pensadas: aumentar o número de módulos laser e/ou facilitar o controle do posicionamento do veículo para auxiliar o motorista.
A primeira solução é sem dúvida mais eficaz, muito embora esbarre na limitação de custo, pois se a mudança dos medidores do tipo resposta para perfilômetros inerciais com 2 ou 3 módulos já esbarra em limitações orçamentárias por parte dos consultores e órgãos governamentais, pode-se imaginar qual não seria a dificuldade em se investir em um perfilômetro com mais de 10 módulos laser, por exemplo. Aumentando-se o número de módulos laser, diminui-se o erro relativo à posição do veículo, pois se torna possível, com mais módulos posicionados na região das trilhas de roda, usar somente os maiores valores, visando captar o afundamento máximo. A outra solução, paliativa, foi experimentada e mostrou-se útil especialmente em tangentes horizontais. Visando auxiliar o motorista do veículo com o perfilômetro, foi desenvolvido um sistema simples de mira laser. Posicionada em um suporte que vai sobre o veículo e regulada para mostrar um ponto vermelho sobre a sinalização horizontal que divide as faixas de rolamento, este simples indicador ajuda o
motorista a manter o veículo posicionado corretamente sobre a faixa de rolamento, o que sem d úvida permite a obtenção de resultados mais consistentes para o ATR. Uma outra melhoria, desta vez no software, que também foi feita para auxiliar na obtenção de melhores resultados na medida do ATR, foi a inclusão, na tela do
software de coleta de dados, de um quadro que indica a posição relativa dos
sensores. Com ela, o técnico também pode acompanhar se há algo de errado com o posicionamento do veículo e neste caso ajudar a orientar o motorista. A figura 3.21 ilustra a tela do software já com esta modificação.
Figura 3.21 – Tela de versão posterior do software Ciberlogger contemplando uma caixa de visualização da situação instantânea dos afundamentos plásticos nas trilhas de roda.
A conclusão que se pode chegar a respeito da medição de ATR com perfilômetros laser é que não é possível garantir, principalmente com um número reduzido de módulos laser, que se esteja medindo realmente o afundamento máximo das trilhas de roda. Isto não quer dizer que não se deva usar este tipo de medida de ATR, pelo contrário. Mesmo com esta limitação, ela ainda pode ser melhor, mais econômica e mais segura do que uma medida feita com treliça a cada 100 metros, especialmente
para levantamentos em nível de rede, ou seja, levantamentos em que se procura ter uma avaliação geral de toda uma rodovia ou de um sistema viário.
Nas medidas de ATR feitas com perfilômetro, deve -se ter a noção clara de que, embora não haja nada de errado com a técnica de medição ou com o equipamento, os resultados apresentados por um perfilômetro de 3 ou 5 módulos laser, dificilmente representam de forma contínua o valor máximo do(s) afundamento(s).
Há na bibliografia estudada um trabalho bastante interessante publicado por MEHTA et al. (2001), que trata exatamente sobre os resultados que podem ser esperados da medição de ATR com perfilômetros laser. As conclusões dos autores revelam que o posicionamento entre os sensores tem uma grande influência neste tipo de medida, e que com base nos segmentos por ele estudados, a melhor distância entre sensores seria de 1,05 m, ou seja, 2,10 m entre os sensores das pontas.
O trabalho ainda revelou que as medidas de ATR realizadas com 3 módulos laser foram na média, de 2 a 3 vezes menores do que as medidas reais obtidas em campo por meio de um perfilômetro transversal. Tais resultados eram devidos às variações laterais do perfilômetro na faixa de rolamento, que chegaram ao máximo de 57 cm, em relação à posição planejada. Vale notar que os autores não mencionam nada sobre a utilização de sistemas que auxiliem o motorista e/ou o técnico sobre o posicionamento correto do veículo durante o levantamento.
Embora os dados apresentados no trabalho mencionado passem uma noção objetiva do que aconteceu nas avaliações por eles realizadas, acredita -se que os resultados variem de acordo com o trecho avaliado, pois tanto a posição das trilhas, quanto o comportamento do motorista podem variar de um levantamento para outro, em função de uma série de razões, o que impede que sejam usados simples fatores de correção para as medidas de ATR obtidas.
Concluindo, é possível a medição do ATR com perfilômetros inerciais embora eles tendam a subestimar o valor medido em função do deslocamento lateral do veículo e do espaçamento entre os módulos laser. As melhores estratégias para a minimização de tais variações são: o posicionamento dos módulos laser de acordo com o espaçamento médio entre os afundamentos máximos das trilhas de roda do trecho a ser avaliado; o uso de dispositivos que auxiliem na manutenção da posição
do veículo durante o levantamento (por exemplo, com a mira laser); e para aqueles com mais recursos, o uso de um número maior de módulos laser no perfilômetro. Foi mencionada também a possibilidade de medição do degrau entre a pista e o acostamento. Trata-se de uma possibilidade também importante, mas ainda pouco explorada em nosso país.
Para realizá-la, sugere-se o uso de 5 módulos laser, que devem ser fixados na barra de suporte bem próximos um do outro, por exemplo a 15 cm, sendo que todos eles devem ficar do lado do acostamento, em um prolongamento da barra de suporte, conforme indica a figura 3.22.
Figura 3.22 – Exemplo de montagem do perfilômetro laser visando a medição do degrau entre pista e acostamento.
Essa configuração é boa, uma vez que permite ao motorista pequenas variações transversais de posicionamento do veículo durante a medição, sem prejuízo aos resultados, pois basta que pelo menos um módulo esteja posicionado sobre a pista e também que exista pelo menos um módulo posicionado sobre o acostamento.
A determinação do degrau entre pista e acostamento deve então ser feita com base na subtração das medições dos lasers mais próximos ao degrau. Pelo fato de os módulos laser estarem posicionados muito próximos uns dos outros, a eventual inclinação da pista ou do veículo na pista causa um erro pequeno no resultado da medição, que, para fins de avaliação do degrau, poderia, em tese, ser desprezado.