Simulação de fluxos de tráfego Prof. Dr. José Reynaldo Setti Programa de Pós-Graduação em...

Simulação de fluxos de tráfego

Prof. Dr. José Reynaldo SettiPrograma de Pós-Graduação em

Engenharia de TransportesEscola de Engenharia de S. Carlos

UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO

USP Escola de Engenharia de São CarlosUSP Escola de Engenharia de São Carlos 2

O que é um modelo?

Sistema real Modelo

O que é um modelo? Realidade artificial Second life (metaverso) Hipóteses simplificadoras Suposições sobre

comportamentos Complexidade depende

do problema a ser resolvido

Modelo

O que é simular? Imitar a operação ou

funcionamento de sistema real

Criar uma história artificial

Modelo é um arremedo da realidade

Modelo

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

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)

Simulador de tráfego Modelo de “car-following”

velocidade do seguidor em função da velocidade e distância do líder

líder

seguidor

Simulador de tráfego Modelo de “car-following”

velocidade do seguidor em função da velocidade e distância do líder

líder

seguidor

Car-following: ondas de choque

Rede viária: representação no modeloNós: cruzamentos,

entradas e saídas

Tramos: trechos entre cruzamentos

Complexidade da rede depende dos objetivos da simulação

entradas e saídas

Simulação de interseções em nível

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

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

Demandas O/D

1 2 3 4

1 — V12 V13 V14

2 V21 — V23 V24

3 V31 V32 — V34

4 V41 V42 V43 —

Destinos

Simular requer dados Fluxos de tráfego

http://img.dailymail.co.uk/i/pix/2007/01/china_468x312.jpg http://www.flickr.com/photos/katkasamkova/2507613869

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

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

Simuladores são modelos

Sistema real Modelo

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

Quem deve usar simulador de tráfego? Engenharia de tráfego Facilidade com programação de

computadores Conhecer bem o simulador

Qual simulador usar? Custo total de aquisição Treinamento, documentação, suporte etc. Capacidades e limitações Integração com outros usuários

projetistas, consultores, outros órgãos públicos etc.

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

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

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

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

Passos numa simulação(2)

Formulação do problema

Definição dos objetivos e

abordagem geral

Construçãodo modelo

Coleta de dados

Codifiçãodo modelo

Verificação

Validação

Passos numa simulação(3)

Projeto do experimento

Execução doexperimento e

análise dos resultados

S Maisrodadas?

Documentar modeloe preparar relatório

Implementarresultados

Exemplos de projetos de

simulação de tráfego

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

Abordagem geral Simular fluxos

formados por caminhões + carros carros

Comparar fluxos com mesma impedância

Impedância: medida de desempenho escolhida densidade

Fluxo misto(carros + caminhões)

Fluxo básico(só carros)

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 km1 km 1 km1 kmvariávelvariável

Medida de desempenho: densidade

nnii, , nni-i-1 1 : : número acumulado de veículos que passaram pelo tramo número acumulado de veículos que passaram pelo tramo desde o início da simulação (desde o início da simulação (t=t=0) até os instante 0) até os instante ttii e e tti-i-11;;

tt : : intervalo de medição das variáveis de tráfego (300 s);intervalo de medição das variáveis de tráfego (300 s);NN : : número de faixas de tráfego (número de faixas de tráfego (N N = 2);= 2);tvtvii, , tvtvi-i-1 1 : soma dos tempos de viagem no tramo analisado de todos : soma dos tempos de viagem no tramo analisado de todos

veículos que passaram pelo tramo desde o início da veículos que passaram pelo tramo desde o início da simulação (simulação (t=t=0) até os instantes 0) até os instantes ttii e e tti-i-11;;

LL : : comprimento do tramo (km) comprimento do tramo (km)

160. i i

n nv Ltv tv

13.600 i in nq

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

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

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

Resultados Médias dos valores encontrados para a

densidade Usadas para o procedimento de cálculo dos

fatores de equivalência

Fim da parte 1

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