Simulação de fluxos de tráfego

Apresentação em tema: "Simulação de fluxos de tráfego"— Transcrição da apresentação:

1 Simulação de fluxos de tráfego
Prof. Dr. José Reynaldo Setti Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Transportes Escola de Engenharia de S. Carlos UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO

2 USP Escola de Engenharia de São Carlos
O que é um modelo? Sistema real Modelo Um clique para mostrar figuras O sistema real está mostrado na direita e o modelo na esquerda. O que é um modelo? USP Escola de Engenharia de São Carlos

3 USP Escola de Engenharia de São Carlos
O que é um modelo? Realidade artificial Second life (metaverso) Hipóteses simplificadoras Suposições sobre comportamentos Complexidade depende do problema a ser resolvido Modelo Um clique inicial para mostrar o texto. Falar sobre o modelo vs. o sistema real USP Escola de Engenharia de São Carlos

4 USP Escola de Engenharia de São Carlos
O que é simular? Imitar a operação ou funcionamento de sistema real Criar uma história artificial Modelo é um arremedo da realidade Modelo Um clique inicial para mostrar o texto USP Escola de Engenharia de São Carlos

5 USP Escola de Engenharia de São Carlos
Modelo de um sistema Representação do sistema real lógica, matemática ou computacional Conjunto de suposições relativas ao sistema e seu funcionamento Resultados do modelo medidas de desempenho USP Escola de Engenharia de São Carlos

6 Usos dos modelos de simulação
Prever o impacto de uma alteração no sistema real Estudar alternativas para modificações no sistema real Estudar sistemas que não existem Estudar situações improváveis (difíceis de serem observadas) USP Escola de Engenharia de São Carlos

7 USP Escola de Engenharia de São Carlos
Simulador de tráfego Modelo de “car-following” velocidade do seguidor em função da velocidade e distância do líder seguidor líder USP Escola de Engenharia de São Carlos

8 USP Escola de Engenharia de São Carlos
Simulador de tráfego Modelo de “car-following” velocidade do seguidor em função da velocidade e distância do líder seguidor líder USP Escola de Engenharia de São Carlos

9 Car-following: ondas de choque
USP Escola de Engenharia de São Carlos

10 Rede viária: representação no modelo
Nós: cruzamentos, entradas e saídas Tramos: trechos entre cruzamentos Complexidade da rede depende dos objetivos da simulação USP Escola de Engenharia de São Carlos

11 Rede viária: representação no modelo
1 Nós: cruzamentos, entradas e saídas Tramos: trechos entre cruzamentos Complexidade da rede depende dos objetivos da simulação 4 5 2 3 USP Escola de Engenharia de São Carlos

12 Rede viária: representação no modelo
1 Nós: cruzamentos, entradas e saídas Tramos: trechos entre cruzamentos Complexidade da rede depende dos objetivos da simulação 4 5 2 3 USP Escola de Engenharia de São Carlos

13 Simulação de interseções em nível
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14 O que é um simulador de fluxos de tráfego?
Linguagem de simulação “especializada” Capaz de representar redes viárias e seus componentes semáforo, PARE, Preferencial etc. freeways, arteriais e vias locais pontos de ônibus uso de faixas de tráfego e conversões USP Escola de Engenharia de São Carlos

15 O que é um simulador de fluxos de tráfego?
Linguagem de simulação “especializada” Capaz de representar comportamento dos veículos “car-following” mudanças de faixas opcionais e obrigatórias fenômenos do tráfego veicular demanda por viagens fluxos nas vias a partir de matriz O/D USP Escola de Engenharia de São Carlos

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Demandas O/D Destinos 5 2 4 1 3 1 2 3 4 — V12 V13 V14 V21 V23 V24 V31 V32 V34 V41 V42 V43 Origens USP Escola de Engenharia de São Carlos

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Simular requer dados Fluxos de tráfego ou USP Escola de Engenharia de São Carlos

18 USP Escola de Engenharia de São Carlos
Simular requer dados Fluxos de tráfego Curva fluxo-velocidade fluxos de saturação (capacidade) densidade de congestionamento Número de faixas de tráfego Geometria, etc. Matriz O/D pode ser sintética USP Escola de Engenharia de São Carlos

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Simuladores CORSIM (TSIS) antigo, mas é o mais usado no mundo INTEGRATION pioneiro da representação integrada VISSIM, AIMSUN, Paramics etc. pacotes comerciais, bem acabados, representação 3D USP Escola de Engenharia de São Carlos

20 Simuladores são modelos
Sistema real Modelo Um clique para mostrar figuras O sistema real está mostrado na direita e o modelo na esquerda. O que é um modelo? USP Escola de Engenharia de São Carlos

21 Simuladores são modelos
Todos têm vantagens Todos têm desvantagens Um é diferente do outro simuladores diferentes resultados discrepantes para o mesmo caso Conhecer as capacidades e os limites USP Escola de Engenharia de São Carlos

22 Simuladores são modelos
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23 Simuladores são modelos
USP Escola de Engenharia de São Carlos

24 Quem deve usar simulador de tráfego?
Engenharia de tráfego Facilidade com programação de computadores Conhecer bem o simulador USP Escola de Engenharia de São Carlos

25 USP Escola de Engenharia de São Carlos
Qual simulador usar? Custo total de aquisição Treinamento, documentação, suporte etc. Capacidades e limitações Integração com outros usuários projetistas, consultores, outros órgãos públicos etc. USP Escola de Engenharia de São Carlos

26 Vantagens da simulação
Analisar alterações no funcionamento e na estrutura do sistema Analisar situações e alternativas que não existem Visualização do funcionamento de cada alternativa estudada Ajuda a avaliar uma proposta quando os dados de entrada são insuficientes USP Escola de Engenharia de São Carlos

27 Desvantagens da simulação
Modelos complexos tempo e dados para elaboração e validação Requer calibração adequada Replicações para garantir a qualidade dos resultados Abandono de soluções expeditas mais fáceis USP Escola de Engenharia de São Carlos

28 USP Escola de Engenharia de São Carlos
Modelos de simulação Modelo discreto, estocástico e dinâmico estado do sistema muda a intervalos discretos de tempo Usam métodos numéricos (e não analíticos) variáveis de saída dos modelos de simulação medidas de desempenho variáveis de saída usadas para avaliar os resultados da simulação USP Escola de Engenharia de São Carlos

29 Passos numa simulação (1)
Formulação do problema Determinação dos objetivos e do projeto geral de abordagem do problema Modelagem (criação do modelo) focalizar características essenciais do problema elaboração de hipóteses realistas aperfeiçoamento até representação adequada do sistema real nível de complexidade adequado USP Escola de Engenharia de São Carlos

30 Passos numa simulação (2)
Formulação do problema Codifição do modelo Definição dos objetivos e abordagem geral Não Verificação Sim N Validação Construção do modelo Coleta de dados S USP Escola de Engenharia de São Carlos

31 Passos numa simulação (3)
Projeto do experimento Documentar modelo e preparar relatório Execução do experimento e análise dos resultados Implementar resultados S Mais rodadas? N USP Escola de Engenharia de São Carlos

32 Exemplos de projetos de simulação de tráfego

33 Equivalentes para caminhões em rodovias de pista dupla
Objetivo: Determinar fatores de equivalência para caminhões em rodovias de pista dupla do Brasil, para substituição dos valores que aparecem no HCM2000 Fator de equivalência: ET = 2 cpe USP Escola de Engenharia de São Carlos

34 USP Escola de Engenharia de São Carlos
Abordagem geral Simular fluxos formados por caminhões + carros carros Comparar fluxos com mesma impedância Impedância: medida de desempenho escolhida densidade Impedância Fluxo misto (carros + caminhões) L Fluxo básico (só carros) qM qB Fluxo USP Escola de Engenharia de São Carlos

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Modelo de simulação 2 faixas de tráfego Links de 1 km no início e no fim Link central de comprimento e inclinação variáveis 0,5 a 2 km 0% a 8% Dados coletados no link central 1 km variável 1 km USP Escola de Engenharia de São Carlos

36 Medida de desempenho: densidade
ni, ni-1 : número acumulado de veículos que passaram pelo tramo desde o início da simulação (t=0) até os instante ti e ti-1; t : intervalo de medição das variáveis de tráfego (300 s); N : número de faixas de tráfego (N = 2); tvi, tvi-1 : soma dos tempos de viagem no tramo analisado de todos veículos que passaram pelo tramo desde o início da simulação (t=0) até os instantes ti e ti-1; L : comprimento do tramo (km) USP Escola de Engenharia de São Carlos

37 Codificação, calibração e validação
Codificado no INTEGRATION e no CORSIM Calibrado com dados da SP330 e SP310 modelo de car-following modelo de desempenho dos caminhões Validado com dados coletados na SP310 capaz de representar adequadamente o comportamento dos caminhões no aclive USP Escola de Engenharia de São Carlos

38 Projeto do experimento (1)
Coleta de dados da densidade a cada 5 minutos Tempo de simulação para cada cenário 7 horas (84 intervalos de 5 minutos) 2 horas de warm-up (24 intervalos) 60 observações para cada simulação USP Escola de Engenharia de São Carlos

39 Projeto do experimento (2)
4.200 horas simuladas tempo de processamento de cada simulação depende de comprimento do greide, rampa fluxo de veículos computador usado USP Escola de Engenharia de São Carlos

40 USP Escola de Engenharia de São Carlos
Resultados Médias dos valores encontrados para a densidade Usadas para o procedimento de cálculo dos fatores de equivalência USP Escola de Engenharia de São Carlos

41 Fim da parte 1