Descrip Cao Geralt Ran Us Portugues

TRANUS Descrição Geral

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TRANUS: Sistema Integrado de Simulação da Localização das Atividades, Usos do Solo e Transportes

Esse documento apresenta uma visão geral do modelo dos usos do solo e transportes, chamado Tranus (Transportes e Usos do Solo), com ênfase nos aspectos conceituais. Esse documento é orientado às pessoas que desejam conhecer o sistema e ter uma visão do seu propósito e capacidades. Para aqueles que já conhecem o Tranus em versões anteriores, esse documento permite conhecer os últimos desenvolvimentos e novos recursos incorporados ao sistema do modelo. Para aqueles que querem saber detalhes sobre o sistema, oferecem-se os seguintes documentos adicionais:

Formulação Matemática e Algorítmica do Tranus

Operação da Interface Gráfica do Sistema Tranus

Operação dos Programas de cômputo do Sistema Tranus

Esses materiais estão disponíveis no site www.modelistica.com , que também inclui alguns elementos de interesse relacionados com o sistema de modelagem. O software Tranus pode ser baixado, instalado e utilizado livre e gratuitamente. Para os interessados é recomendado se juntar ao grupo de discussão http://groups.google.com/group/tranus, que também serve para responder a perguntas sobre a aplicação do sistema.

Esse documento abrange os siguientes aspectos:

Objetivo e a gama de aplicações

Marco teórico do sistema Tranus

Principais componentes do sistema de modelos

O Sistema de Avaliação

Características operativas do sistema

Objetivo e a gama de aplicações

Tranus é um modelo de simulação sobre a localização de atividades, uso do solo e transporte, que pode ser aplicado tanto à escala regional quanto na urbana. É especialmente concebido para simular os efeitos prováveis de políticas e projetos diversos em cidades ou regiões, e avaliá-los do ponto de vista social, econômico, financeiro, energético e ambiental.

A mais notável característica do sistema Tranus é a maneira verdadeiramente integrada em que são representados os principais componentes do sistema urbano ou regional, tais como a localização e interação de atividades, o mercado imobiliário e o sistema de transportes. Todos esses componentes estão inter-relacionados de forma explícita e claramente com base numa teoria integral desenvolvida para essa finalidade. Assim, o fenômeno da circulação de pessoas e bens é explicado por relações econômicas e espaciaies entre as atividades que as geram. Por sua vez, a acessibilidade do sistema de transporte afeta a forma como as atividades interagem umas com as outras, afeta a sua localização no espaço e influenciam o sistema imobiliário. A avaliação econômica

http://www.modelistica.com/

http://groups.google.com/group/tranus

Descripción General TRANUS

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também é parte integrante da formulação teórica e do sistema de modelagem, fornecendo-se todas as ferramentas necessárias para a análise de políticas e projetos.

Um sistema integrado dessa natureza permite avaliar os efeitos das políticas de transporte sobre a localização de atividades e uso do solo. Também é possível analisar os efeitos das políticas de usos do solo no sistema de transporte, e por outra parte, é claro o efeito das políticas combinadas. Sem essa integração não é possível obter projeções confiáveis no médio e longo prazo, tanto da localização da produção e das actividades como dos transportes. Embora seja no planejamento integrado em que o Sistema Tranus produz o seu máximo potencial, o sistema também pode ser usado como um modelo só-transportes, alocando as matrizes da demanda à rede multimodal, que pode ser útil para a avaliação das políticas de transporte no curto prazo.

A abordagem integrada também permite estimar matrizes de origem-destino das viagens a um custo reduzido. As matrizes provenientes de pesquisas origem-destino são custosas, e mesmo com uma amostra muito grande, não garantem a confiabilidade estatística dos resultados. A alternativa é usar uma pequena amostra na calibração de um modelo integrado de localização e transportes, tornando possível a construção de matrizes analiticamente, e obter resultados mais confiáveis a um custo muito menor.

Em quanto à escala de aplicações, o sistema Tranus permite a simulação de:

• Areas urbanas detalhadas • Áreas Metropolitanas • Regiões Metropolitanas • Regiões, estados ou províncias • Nível Nacional • Regiões formadas por vários países

O sistema pode representar tanto o movimento de cargas quanto de passageiros no transporte público e privado numa rede de transporte única, simulando o efeito combinado sobre a capacidade das infra-estruturas viárias. Nas aplicações urbanas, a prioridade é dada frequentemente à representação dos movimentos de passageiros, incluindo movimentos de carga exógena para representar seu efeito sobre a congestão. Em aplicações regionais ou nacionais, tanto nos movimentos de carga quanto de passageiros são igualmente relevantes. Nesse caso, o modelo permite una completa contabilidade do insumo-produto, com representação explícita de importações e exportações, e avaliar o seu efeito sobre o uso da rede de transporte multimodal. O modelo de transporte, por sua vez, fornece os elementos necessários para o modelo de logística em condições complexas.

A gama de políticas e projetos que podem ser analisadas com o sistema é muito ampla. Políticas de planejamento urbano, os controles sobre os usos do solo, e diversos projetos e politicas de transporte podem ser representados. Essas políticas de uso do solo e transporte podem ser combinadas e avaliadas em conjunto. Uma lista completa das possibilidades do sistema seria muito extensa, mas as seguintes podem servir como guia:

• Planos de urbanização • Controles sobre os usos do solo • Impacto dos projetos industriais ou residenciais • Planos de desenvolvimento regional • Planos e estímulos para a construção de moradias


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• Programas de proteção do ambiente através do controle sobre as áreas especiais • Novas estradas e melhoras as estradas existentes • Reorganização do sistema de transporte público (novas rotas, tarifas, etc.) • Faixas exclusivas de ônibus (BRT) • Sistemas de transporte coletivo (metrô, LRT, etc) com tarifas integradas • Rodovias de pedágio urbanas ou regionais • Faixas exclusivas para veículos de alta ocupação (HOV) • Restrições à circulação de veículos • Políticas de preços, tais como taxas sobre os combustíveis ou estacionamento • Park-and-ride • Road Pricing (pedágios urbanos) • Reabilitação e manutenção de estradas • Projetos ferroviários • Novas instalações portuárias ou aeroportuárias ou relocalização dos actuais

Tranus foi aplicado em numerosos estudos nas cidades e regiões de diversa índole, e corresponden-tes a realidades sociais e econômicas muito diferentes, como a América Latina, EUA, Europa e Ásia. Também é utilizado em pesquisas acadêmicas e em cursos de pós-graduação em diversas universidades e centros de pesquisa ao redor do mundo.

Tranus foi desenvolvido, desde o início, para computadores pessoais(micros), e nesse sentido foi um pioneiro, pois foi o primeiro modelo do gênero a estar disponível para PC. Hoje, com o aumento da capacidade e baixo custo dos computadores pessoais, estas vantagens são óbvias. Tranus foi o primeiro modelo integrado de transporte com uma interface gráfica Windows. Hoje, o sistema aproveita o desenvolvimento significativo de programas com os quais ele interage favorávelmente, especialmente processadores de texto, planilhas eletrônicas, Sistemas de Informação Geográfica SIG e modelos de tráfego. Hoje o Tranus é um software livre com código aberto y pode ser operado tan-to no Windows como no Linux.

Tranus é desenvolvido por Modelística desde 1982, e é a firma responsável pela manutenção, suporte e consultoria, embora existam também outros que possam proporcionar um excelente apóio. Como foi mencionado, o software está disponível apartir da Internet completamente livre, e os programas de cumprir as normas do código aberto. Continuamente produzem-se novas versões com melhorias e expansões como resultado das pesquisas, exigências práticas e avanços nos sistemas de computação.

Marco teórico do sistema Tranus

Antecedentes

Nas últimas décadas tem havido avanços teóricos significativos no campo da localização das atividades e dos transportes. Muitos deles são devido a desenvolvimentos teóricos formais, através de métodos quantitativos para melhorar a compreensão dos sistemas urbanos e regionais. A literatura sobre o assunto é muito ampla para ser discutida em detalhe aqui, de modo que apenas mencionam-se as abordagems mais importantes, particularmente aqueles que tiveram uma influência particular no Tranus. A Figura 1 apresenta a "árvore genealógica" do sistema, de acordo com as principais linhas de investigação.


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As origems da análise espacial partem do trabalho de Von Thünen, no ano 1826, que criou a escola chamada microeconomia espacial. Desta escola Tranus leva os conceitos fundamentais da economia espacial e a formação da renda da terra. A segunda linha que aparece é conhecida como os modelos de gravedade e entropia. As contribuições de Hansen (1959) e Lowry (1964) podem ser consideradas como as primeiras de uma ampla área de pesquisa. A primeira geração de modelos de gravidade, são dos anos 60, que levou ao importante trabalho do Wilson (1970), que não só introduziu técnicas de maximização da entropia de modelagem espacial, mas também apontou o caminho para modelos integrados de localização de atividades e transporte. Wilson mostrou que um sistema urbano ou regional poderia ser representado com um corpo unificado e coerente de teoria. Esta consideração, e no geral a abordagem e parte fundamental do Tranus.

A obra de Leontief (1963) sobre os modelos de insumo-produto é de grande importância. O Tranus incorpora uma completa representação da economia através das contabilidades insumo-produto espaciais, incluindo a formação de preços e a representação das importações e exportações, além de funções de demanda elásticas.

O Tranus baseia-se também na grande escola de modelos de decisão discretas e utilidade aleatória do trabalho de McFadden (1975). Enquanto o autor e outros propuseram um modelo geral, a maio-ria das pesquisas nesta escola centrou-se sobre o tema da distribuição modal no transporte, não tendo desenvolvido modelos específicos para representar o restante dos elementos urbanos e regi-onais, mesmo que seja de forma integrada. No Tranus esta formulação teórica estende-se a todos os níveis de decisão da geração de viagens, a escolha modal e de alocação, para a localização espacial das atividades urbanas e as opções para o mercado imobiliário. Na verdade, o Tranus é uma longa cadeia de modelos discretos de decisão (discrete choice model) em vários níveis. Os autores do Tra-nus têm contribuído para importantes desenvolvimentos teóricos sobre modelos de decisão discre-tos.

Finalmente, a árvore de família inclui uma linha de modelos de transporte convencionais, dos que foram tomados muitos elementos para o Tranus, tais como Teoria dos Grafos, redes, linhas e outros, começando com o algoritmo de busca do caminho mínimo desenvolvido por Dijkstra nos anos 50.


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Figura 1: Antecedentes teóricos del sistema TRANUS

Uma das características únicas do modelo de transporte no Tranus é que mantem uma coerência teórica total para representar todos os processos de decisão baseados em modelos discretos, incluindo especialmente a divisão modal e alocação de viagems na rede. Ainda mais, ambos os processos podem ser totalmente integrados num único procedimento multimodal. Este procedimento distingue e establece uma vantagem importante do Tranus com relação aos modelos de transporte convencionais, com base no conceito de equilíbrio. No Tranus a alocação multimodal baseia-se inteiramente em modelos probabilisticos logit, o que dá muita consistência com as pesquisas de preferência declaradas e dá uma grande flexibilidade, além de uma poderosa base de comportamento econômico que não existe em modelos de equilíbrio. Além disso, usando modelos de decisão discretos conta-se com a necessária integração e consistencia teórica para calcular os benefícios para os usuários do sistema de transporte. A alocação probabilistica tem a vantagem de produzir resultados satisfactórios tanto nas redes congestionadas urbanas quanto nas redes de baixo congestionamiento como as redes regionais. Os modelos de equilibrio dependem da congestão para distribuir o tráfico.

O modelo de transporte em Tranus permite uma representação muito detalhada do sistemas de transportes públicos nas suas diversas formas. A importância do transporte público na América Latina é bem conhecida, portanto um modelo desenvolvido nesta região tem dado especial importância a este aspecto. O modelo permite a representação de sistemas de transporte de massa com simulação detalhada rota-a-rota, tarifas integradas, sistemas não-motorizados, de caráter informal, e fornece todas as estatísticas necessárias e mapas correspondentes SIG. É provávelmente o modelo do transporte público mais avançado disponível nos tempos atuais.

A teoria subjacente ao sistema Tranus pode-ser encontrada em de la Barra Integrated Land Use and Transport Modelling, Cambridge University Press, 1989. Com base nisso, Modelistica continuou

Von Thünen

Wingo Alonso

Mills Anas

Microeconomia espacial

Gravidade e entropia

Hansen Lowry

Wilson

Insumo- produto -

Leontief

Utilidade aleatória

McFadden

TRANUS

Modelos do transporte

Dijkstra


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desde então um processo contínuo de pesquisa, cujos resultados fazem parte da versão atual. A efetividade do sistema está avaliada por centenas da aplicações professionais bem sucedidas em muitos paises.

Principais componentes do sistema de modelos

As seções seguintes descrevem a estrutura geral do modelo de usos do solo e de transportes. Isto é complementado por seções que descrevem cada um dos componentes principais: localização e interação de atividades, o módulo de interface, o sistema de transportes e o processo de avaliação.

Estrutura geral do modelo

Os principais componentes da gestão integrada do transporte e usos do solo é apresentado na Figu-ra 2, onde podemos identificar os dois subsistemas, as atividades e o transporte. Dentro de cada subsistema é diferente de todos os elementos de fatores de demanda e oferta, que interagem para produzir um estado estacionário.

A localização e interação entre as atividades representa a demanda nos subsistemas de atividades. Atividades como indústrias ou residências, estão localizados em lugares específicos e interagem umas com as outras para realizar suas funções. As atividades também requerem lotes de terra e prédios para o seu funcionamento, oferecidos pelos empreendedores imobiliários, os quais, representam o lado da oferta. A interação entre eles deve levar a um estado de equilíbrio. Se a demanda supera a oferta de espaço em algum local específico, os preços dos imóveis vai aumentar para reduzir a demanda. Os preços dos imóveis e aluguéis representam, portanto, o elemento variável que leva o sistema para um estado de equilíbrio.

Por sua parte, a interação entre as atividades geram necessidades de viagens. No subsistema de transporte, a demanda é representada pelas necessidades de transporte, que pode assumir a forma de viajar para os seus locais de trabalho ou dos bens produzidos num lugar e serem consumidos em outra. Na oferta de transporte, por sua vez, se faz uma distinção entre a oferta física e operações de fornecimento. A oferta consiste na infra-estrutura física como uma rede, abrangendo rodovias, ferrovias, vias de transporte, e qualquer outro componente relevante. A faixa de operação é formada por um grupo de operadores que prestam serviços de transporte, tais como linhas de ônibus, firmas de caminhões, linhas aéreas, e até carros particulares, transporte a pé, etc. La oferta operativa utiliza a oferta física para fornecer os serviços.

O equilíbrio entre oferta e demanda de transporte é realizado através de uma combinação de dois fatores: preço e tempo. Se a demanda exceder a capacidade de um serviço, o preço do serviço pode aumentar, mas no tempo de viajar também aumenta. Por exemplo, se o número de passageiros que tentam embarcar num serviço de ônibus excede sua capacidade, ocorre um aumento dos tempos de espera. Da mesma forma, se o número de veículos é maior do que a capacidade viária por onde circulam, se provoca o congestionamento, incrementando o tempo de viagem. Em outras palavras, o tempo é um importante componente da oferta e procura o equilíbrio do sistema de transporte.

O resultado desse equilíbrio é resumida no conceito de acessibilidade, o que representa a fricção imposta pelo sistema de transporte que inibe as interações entre as atividades. Por conseguinte, o feedback de acessibilidade para o subsistema de atividades, afetando a localização e preços de


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interação e equilíbrio no mercado imobiliário. Como esta é uma função de custo, a acessibilidade é também chamado de desutilidade dos transportes.

Figura 2: Componentes principais do sistema usos do solo-e de transportes

Como pode ser observado, as atividades e o transporte são concebidos como um sistema intimamente entrelaçado com mútuas dependências. A interação entre as atividades, transformam-se em demanda de transporte. A acessibilidade, produto do equilibro no transporte, por sua vez, afeta a localização das actividades e aos preços imobiliários. Além disso, os dois principais componentes do modelo: atividades e transporte, estão relacionados numa estrutura dinâmica: ambos são influenciados ao longo do tempo, como apresentado na Figura 3, baseado em intervalos discretos representados como t1, t2, t3 e assim por diante. Geralmente se que t1 corresponde à situação atual ou situação inicial, apartir do qual se desenvolvem vários períodos no futuro.

Em termos gerais, atividades e transporte se influenciam mutuamente no tempo. Nessa dinâmica é importante distinguir entre efeitos de curto prazo e no longo prazo. Os efeitos de curto prazo estão representados no mesmo período, enquanto os efeitos ao longo prazo tem um efeito nos períodos subseqüentes. Assim, as atividades econômicas localizadas no espaço de fluxos de interação funcional gerador, que é derivada da procura de transportes. Este é considerado um efeito de curto prazo, assim que a demanda é atribuída à oferta de transporte no mesmo período de tempo. Equilíbrio procura / oferta de transporte determina a acessibilidade entre as áreas, e afeta os fluxos econômicos do sistema de atividades. Esta retroalimentação, no entanto, considera-se como um efeito em longo prazo, e, portanto, não ocorre no mesmo período, senão após um retardo ou time-lag. Portanto, a acessibilidade em um tempo t1 afeta a distribuição dos fluxos no período t2. Como existem elementos de inércia na localização das actividades de um período para outro, mudanças no


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sistema de transporte pode levar vários períodos de produzir efeitos significativos sobre a localização das atividades e do uso da terra.

Assim, uma mudança no transporte, como uma nova rodovia ou sistema de transporte coletivo terá um efeito imediato de curto prazo sobre a demanda de viagens, mas só afetam os fluxos econômicos no período seguinte a longo prazo. Por seu lado, as mudanças no sistema de atividades, tais como o aumento da produção em determinados setores, uma nova oferta de terras e investimentos em edifícios, terá um efeito imediato sobre os fluxos de curto prazo e procura de transporte.

Outro aspecto importante da dinâmica do sistema é a distinção entre eventos internos, ou endógenos, e os eventos externos, ou exógenos. Ambos afetam o comportamento do sistema das atividades e de transporte no tempo. Ao crescer as atividades geram-se efeitos endógenos no uso do solo, tais como aumentos em os preços imobiliários. Ao se incrementar os preços imobiliários podem-se gerar outros eventos endógenos, tais como o deslocamento de algumas atividades que mudam de localização no caso dos preços subirem. Desta forma podem ocurrir complexas cadeias de eventos endógenos. O modelo do usos do solo, simula esses multiplos eventos endógenos. Uma mudança nas normativas de planejamento urbano, no entanto, não podem ser estimados pelo modelo e, portanto, deve ser introduzido como um fator exógeno. A construção de um complexo residencial do governo também pode ser considerado um evento exógeno. Naturalmente que a modelagem desses fatores exógenos só pode ocorrer em períodos futuros. Na figura são representadas por setas e referidos como ‘políticas e projetos de desenvolvimento urbano’.

Da mesma forma o crescimento da demanda de transporte pode gerar mudanças endógenas de diversos tipos, como aumento do congestionamento, nos tempos de espera, nas freqüência de serviços de transporte público, na escolha dos modos e muitos outros. A construção de uma nova rodovía, a introdução da uma nova linha de mêtro, a imposição de restrições de velocidade, ou variações das taxas, são vistos como fatores exógenos, que devem ser introduzidos ao modelo. Estão representados na figura como ‘políticas e projetos de transportes’.


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Figura 3: Relações dinâmicas entre as atividades e o transporte

A Figura 4 apresenta as principais etapas na seqüência de cálculo do modelo integral de usos do solo e transportes. A descrição começa com o modelo da atividades e, em seguida, o modelo de transporte. O processo começa com a localização das actividades que, conforme descrito abaixo, consiste na localização da demanda final ou a produção exógena e a localização da produção induzida. Após a localização das atividades, verificam-se as relações entre demanda e oferta em todos os setores e zonas onde podem ser limitados, de particular relevância para o consumo de solo e prédios. Se a demanda fosse maior, os preços soben, e se fosse menor, os preços baixan. Isto inicia num primeiro processo iterativo para estimar os preços de equilíbro para lograr que a demanda seja igual à oferta.

Uma vez que o sistema de atividade tenha atingido o equilíbro, o modelo de usos do solo produze como resultado a localização das actividades, os consumos de espaço e os valores da renda imobiliária. Também produz um conjunto de matrizes de origem-destino com fluxos funcionais por setor. Essas matrizes são uma entrada para o modelo de transporte.

Os cálculos do transporte iníciam-se com um processo chamado busca de caminhos. O modelo tem os dados que descrevem a rede, a caracterização dos serviços de transporte e uma série de parâmetros adicionais, tais como taxas, custos operacionais, valores do tempo, preferências, etc.

Sistema deTransporte

Uso do solo elocalização de

atividades



tempo t1 tempo t2 tempo t3


atividades


atividades

Políticas e projetos do desenvolvi-mento urbano/regionais

Políticas e projetos do transporte


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Com base nessas informações estima o número de opções de viagens, que representam combinações de diferentes ligações, modos e rotas para chegar a um destino apartir de um origem.

A próxima etapa é a estimativa de custo detalhado de cada opção de viagem intermodal. Aqui é calculado o custo monetário, o valor do tempo e outros componentes da desutilidade dos transportes. Com base nestas desutilidades, estima-se o número de viagens a serem feitas, em função dos fluxos funcionais e funções elásticas de geração. As viagens estimadas podem ser separadas em conjuntos, como no transporte público e privado, mas isso é opcional, já que a alocação multimodal pode cumprir esse papel. A alocação distribui as viagens multimodais probabilisticamente entre as opções de viagens. O resultado é o número de viagens em cada combinação de modo, link e rotas de transporte, e o número resultante de veículos.

A etapa final é a restrição de capacidade, que é ajustar os tempos de viagem e tempos de espera em termos das relações entre a demanda alocada e a capacidade da oferta. No Tranus este é um processo complexo que representa fenômenos diferentes. Quando o número de veículos alocado a um link ultrapassa sua capacidade, a velocidade de circulação é reduzida, aumentando os tempos de viagem. Além disso, pode chegar a um ponto onde os veículos começa a se formar uma fila, não só a no link congestionado, mas também aos links 'para trás' ou ' águas acima' (up-stream). Uma característica importante na estimativa de atrasos na pista é que todos os veículos que compartilham são afetados, não só os carros,senão também os ônibus, caminhões, etc.

A restrição de capacidade também se aplica aos passageiros de transportes públicos. Se o número de passageiros aproxima-se da capacidade de uma rota específica, o modelo incrementa o tempo de espera, o que faz que esta rota seja menos atraente numa próxima iteração. O modelo também calcula o tempo de detenção para os veículos de transporte público, dependendo do número de passageiros de embarque ou desembarque.

Por esta razão a seqüência de cálculo regressa à etapa de cálculo de custos, repetindo a geração, separação modal, alocação e restrição de capacidade. Este ciclo iterativo continua até que o sistema converge para o equilíbrio. Como mencionado, num período posterior as desutilidades de transporte resultantes afetam a localização das actividades.

Nos parágrafos seguintes descrevem-se estes processos com maior detalhe.


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Figura 4: Estrutura geral do sistema TRANUS

Localização de atividades

O modelo de localização é basicamente um modelo de insumo-produto espacial, com suas relações de produção e consumo, numa estrutura muito geral e flexível. Dentro dessa estrutura, podemos definir um modelo complexo para representar o sistema econômico e social, ou um modelo simplificado em que apenas os elementos essenciais estão presentes. A complexidade do modelo depende dos objetivos e escopo da aplicação, os recursos disponíveis e as informações existentes.

O ponto de partida e a estrutura clássica de um modelo de insumo-produto, com seus elementos da demanda final, demanda intermédia e insumos primários. O vetor de demanda final representa os destinatários da produção. Usualmente nos modelos de insumo-produto a demanda final inclui ao consumo privado, ao consumo de governo, as exportações e os investimentos. O sistema econômico deve produzir as quantidades exigidas de cada setor, e isso requer insumos intermédios, criando uma cadeia de produção e consumo. Além disso, estão os insumos primários, normalmente formados por salários, as importações, ganhos e impostos. A soma da demanda final e da demanda


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intermédia é igual ao produção total e, similarmente, a soma da produção intermédia e dos insumos primários deve ser igual à produção total.

No Tranus os fundamentos do modelo insumo-produto são generalizados e espacializados. O temo ‘setor’ é mais amplo do que a versão tradicional, pois ele pode representar os setores tradicionais da economia (agricultura, indústria, minérios, governo, etc.), fatores de produção (terra, capital e trabalho), bem como os grupos de população, emprego, prédios, solo, etc, que são parte do sistema espacial. O número e os tipos de setores são definidas de acordo com as necessidades de cada aplicação e específicam-se as unidades mais adequadas para medi-los, tornando-os apropriados para situações urbanas ou regionais.

A primeira distinção entre os setores é a característica de ser transportável e não- transportável. A principal diferença é que o setor transportável pode ser consumido em diferentes locais onde ocorrem. A demanda por carvão para siderurgia, por exemplo, pode ser atendida pelas indústrias de carvão em outras regiões. A oferta de trabalho num setor de uma cidade pode ser alcançada por pessoas que vivem em outras zonas da cidade. Um exemplo típico de um setor não-transportável são os imóveis (o solo ou os prédios), já que eles devem ser consumidos no mesmo local onde são produzidos. Consequentemente, o setor de transporte gera fluxos ou movimentos, seja de mercadorias, ou de passageiros. Esses fluxos podem ser convertidos depois a demanda de transporte. Por sua vez para poder fazer esses deslocamentos, requierem-se meios de transporte, o que implica custos para o sistema de produção. Os setores não-transportáveis, no entanto, não precisam de transporte e não geram fluxos.

Além disso, o modelo de localização distingue entre zonas internas e zonas externas, que são tratados de forma diferente. As zonas internas formam o que é chamado de área de estudo, entre as quais existem todas as relações sócio-econômicas e de transporte. As zonas externas, porém, somente representam algumas relações na área de estudo com outras zonas, tais como as importações e exportações. Estes podem ser bens ou pessoas, como a demanda de trabalho na área de estudo que se satisfaz com os moradores forâneos. Você também pode definir zonas externas só para o modelo de transporte na representação de viagens ao exterior.

Cada setor está localizado em zonas específicas associadas com diversas variáveis que as caracterizam, as quais são descritas a seguir:

Produção Exógena

A produção não gerada pelas demandas internas de outros setores, que é equivalente à demanda final nos modelos insumo-produto. Sua localização não depende dos mecanismos que o modelo simula, mas depende das decisões de política ou de elementos externos não modelados. Essa produção, entretanto, requer de insumos do sistema. O aumento entre os períodos realiza-se por um modelo incremental, bem seja directamentealocados aos setores e zonas, ou por uma função de distribuição espacial.

Produção Induzida

É a produção de um setor gerada na área de estudo para cobrir a demanda interna ou externa de outros setores. A distribuição espacial-setorial é realizada pelo modelo e o crescimento depende do crescimento dos setores da demanda.


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Demanda Exógena

Você pode incluir a demanda adicional gerada pelas atividades do sistema. Se essa demanda provem de exterior, o modelo trata-a como exportações, de modo que o termo demanda exógena aplica exclusivamente ao que ocorre dentro na área de estudo. A demanda exógena é distribuída em conjunto com a demanda induzida. O crescimento de um período para outro é feito pelo modelo incremental.

Demanda Induzida

Corresponde às necessidades de consumo final o intermédio das atividades internas ao sistema de análise.

Exportações

As exportações são definidas como a produção da área de estudo orientadas ao consumo nas zonas externas(demanda exógena em zonas externas).

Importações

As importações são definidas como a demanda das zonas internas satisfeita com a produção de zonas externas. As importações competem com a produção doméstica, mas pode ser limitada a um fator exógeno.

Capacidade de produção

A produção total (exógena + induzida) de um determinado setor e região pode ser limitada a uma determinada capacidade de produção. Pode haver capacidades mínimas, máximas ou ambas. Também pode chamarse restrição à produção.

Custo de Consumo

É o custo unitário de um setor na zona de consumo (CIF). Depende do seu preço na zona de produção e do custo de transporte para a zona de consumo.

Custo de Produção

É o custo unitário de um setor na área de produção (FOB) é uma função do custo do consumo dos insumos mais o valor agregado (added value).

Preço de Equilíbrio

É o valor que você pode adquirir um setor em uma zona onde a capacidade de produção é limitada. Se não houver restrições, o preço de equilibrio é igual ao custo de produção. Quando a demanda excede a capacidade de produção, o preço aumenta, gerando um lucro para o produtor ou renda de escassez. Caso contrário, quando a demanda é menor que a capacidade mínima de produção, o preço do setor diminui, e pode significar um prejuízo aos produtores.

Valor Agregado

É o valor adicional ao custos por unidade de produção. Normalmente inclui os salários, remuneração ao capital, impostos ou subsídios, o consumo de capital fixo, depreciação de equipamentos, etc.


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Custo de Transporte

É a despeça gasta para transportar uma unidade de produção desde a zona de produção até a zona de consumo, calculada pelo modelo de transporte. Para bens é um custo unitário , mas para outros setores, por exemplo, os moradores representa uma despeça (mensal ou anual).

Desutilidades de Transporte

Vem do modelo de transporte. Além do custo monetário da viagem, inclui o valor do tempo e fatores subjetivos. A desutilidade sempre entra no modelo de atividades como um valor unitário, ou seja, por viagem. Impacta sobre a distribuição setorial e espacial da produção.

Demanda e distribuição da produção

No geral, qualquer setor exige insumos de outros setores. Portanto, a produção é destinada em parte ao consumo intermédio, e outra parte vai diretamente para o consumidor final, seja interno ou externo (exportações). Partindo da demanda final de um ou mais setores, o modelo determina a produção induzida por funções de demanda, e as localiza espacialmente por funções de distribuição. Ao mesmo tempo, os setores induzidos demandam insumos de outros setores, gerando uma cadeia de produção e localização das actividades.

As relações descritas acima, geram transações econômicas, que dão origem a fluxos funcionais, quando a produção eo consumo ocorrem em diferentes zonas. Desses fluxos de pessoas e bens ou serviços transportáveis, é que são derivada a demanda de transporte. Em algumas operações que envolvem bens não-transportáveis, tais como o consumo de imóveis, implica uma troca econômica, mas não os fluxos espaciais. Cada setor pode dar origem a diferentes tipos de fluxos. Uma indústria, por exemplo, consome prédios (não transportável), que gera troca só económica, mas também consome as matérias-primas e trabalho (transportável), gerando demanda de transporte.

Segundo a gráfica da Figura 5, numa transação existe uma zona de consumo e uma ou mais zonas de produção, sendo possível que a propia zona do consumo seja ao mesmo tempo zona de produção. O modelo probabilístico distribui compras (com um modelo de decisão discretas) entre as zonas que produzem o setor requerido. No diagrama, as setas azuis indicam a direção em que se move a produção, mas o dinheiro flui em sentido oposto.

Os resultados das transações do setores transportáveis são matrizes de fluxos, que dão origem à demanda por viagens. Por exemplo, a geração de emprego da população gera a demanda de viagens para o trabalho, e as transacções entre os setores produtivos dão origem a movimentos de carga. O analista é livre para escolher as unidades de medida dos fluxos monetários, físicos, pessoas, toneladas ou cualquier outra.

O modelo mantém um registro dos custos das transaçãos. O custo de uma unidade de produção de um setor é o custo dos insumos, acrescentado pelo valor agregado à produção. Se existirem restrições para a produção numa área, o modelo calcula um preço de equilíbro que baseia na oferta e demanda, que pode ser maior ou menor do que o custo de produção. Tipicamente o solo e os prédios estão restringidos pela legislação urbanística vigente, além das restrições físicas e espaciais.

O modelo permite uma representação explícita das importações e exportações, que só podem ocorrer apartir de, ou para zonas externas. A demanda por exportações está localizada fora da área


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de estudo que induz à produção dentro dela. As importações, pelo contrário, são uma demanda fora da área de estudo que está satisfeita com a produção interna.

Figura 5: Relações espaciais de produção e do consumo

A distribuição espacial da demanda de uma área de consumo para as zonas de produção é feita por um modelo logit em que a função de utilidade inclui o preço do setor que é demandado e a desutilidade de transporte entre as duas zonas. Pode-se adicionar fatores atraentes para a distribuição, que pode incluir qualquer variável definida no modelo e parâmetros exógenos não modelados para representar elementos que afetam a distribuição (por exemplo, fatores ambientais).

O modelo do insumo-produto espacial é complementado por um modelo incremental, que estima o crescimento das variáveis exógenas de um período para o seguinte. O crescimento (positivo ou ne-gativo) pode-se indicar em zonas específicas ou como um valor global para a área de estudo. Nesse caso, o modelo aplica uma função de distribuição para atribuir a proporção de crescimento a cada zona.

O modelo toma como ponto de partida as atividades localizadas e desutilidades do transporte de um período anterior. Começa os cálculos com o modelo incremental para distribuir o crescimento da produção exógena em relação a um período anterior. Em seguida, calcula as funções de atração e começa um processo iterativo de duas fases: a estimativa da demanda por setor e a zona de

Zona produção j=2

Zona consumo i=1

Zona produção j=3

Zona produção j=4

Zona produção j=1

Fluxo de bens e serviços

dinheiro

Custo de produção + valor agregado

Custo de transporte




CTij

CPj VAj


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consumo e distribuição desta demanda às zonas de produção. Continúa com a verificação das restrições à produção em cada área e correspondente ajuste dos preços. Por último, esstima-se a convergência do modelo pela diferença entre uma iteração e a anterior nas atividades localizadas e nos preços nestsa iteração. O processo iterativo é repetido até que a convergência atenda os critérios estabelecidos.

Para o consumo de lotes de terra e prédios utilizam-se funções de demanda elásticas, como o mostrado na Figura 6. A função relaciona a quantidade de terra consumida por uma atividade e o seu preço. Se o preço da terra aumentar, cada atividade consome menos quantidade de solo, ou seja, aumenta a densidade de ocupação do solo. Assim, se o preço for p, a quantidade de solo para consumir é q. O gasto é o resultado de multiplicar a quantidade consumida pelo preço (p x q), como se apresenta na figura na área destacada em azul.

Se numa determinada zona existirem vários tipos de solo, o modelo as considera como opções, o que se denomina consumos substitutivos. Para cada opção aplica-se uma função elástica como as descritas e deduz-se a despeça correspondente. A despeça ponderada por fatores de preferências constitui a função de utilidade do modelo logit, e é aplicada para determinar a probabilidade de que cada atividade seja distribuida entre os diferentes tipos de solo disponíveis.

Figura 6: Exemplo da função elástica do consumo do solo

Para aplicações simples, a descrição do modelo, contido nos parágrafos acima, pode parecer excessivamente complexa, pois abrange o potencial oferecido. Mas muitos dos elementos descritos são opcionais, são possibilidades que podem ser ignoradas se não forem necessárias ou se não estiver disponível a informação necessária. O desenho do sistema permite estruturar aplicativos extremamente simples, mas também fornece os elementos necessários para aplicações complexas.


modelistica 17

Interface atividades/transporte

Como resultado do processo de localização de atividades se obtem um conjunto de matrizes de fluxos entre os setores transportáveis. Na interfase atividades/transporte deriva-se a demanda de transporte, partindo dos fluxos socioeconômicos. O processo de interface geral é descrito na Figura 7. Existem vários tipos de conversão depende da aplicação. Entre eles estão os seguintes:

Formação das categorias de transporte apartir dos fluxos econômicos. Isto irá definir a proporção de volume transportável por cada unidade de produção. Por exemplo, os fluxos entre a indústria e as empresas podem gerar uma certa proporção de transportes pesados, outra de transporte leve, e até mesmo uma certa proporção de passageiros (viagens de negócios-business trips).

Conversão de unidades de medida usadas no modelo de localização para as utilizadas no modelo de transporte, se houverem diferenças. Por exemplo, partindo de fluxos monetários entre os setores produtivos, terão de aplicar os fatores valor ao volume para obter toneladas de produto transportável por categoria.

Conversão de unidades de tempo utilizado no modelo de localização para as aplicadas no modelo de transporte, se houverem diferenças. Por exemplo, um típico modelo de insumo-produto geralmente é simular a produção anual, mas o modelo de transporte pode simular a jornada diária ou hora de rush.

Determinação da direção (origem-destino) do volume movimentado em relação à direção das transações. Os fluxos sócio-econômicos sempre se originam na zona do consumo e dirigem-se para a zona de produção (fluxos de compra). A direção do movimento que geram alguns setores pode ser o mesmo, e nenhuma conversão seria necessária; enquanto que os outros setores que geram movimento na direção oposta, como é o caso de carga que vai desde o local de produção até o consumo . Alguns setores podem gerar movimentos em ambas as direções em diferentes proporções (pessoas viagens diárias)

Inclusão das viagens exógenas, não simuladas pelo modelo, por exemplo, viagens de passagem. As mesmas são introduzidas por categoria e modo ou por categoria de transporte e, com indicação do origem e destino das viagens.

Os pontos acima descrevem as mudanças necessárias para simular o sistema de transporte num determinado período apartir dos resultados da localização de atividades. Os resultados do modelo de transporte determinam a acessibilidade, o que é necessário simular a localização de atividades em um período posterior. Portanto, é preciso partir das transformações inversas às descritas para repartir os custos e desutilidades das viagens por cada categoria de transporte para os setores económicos que as geraram. A interface de atividades/transporte execuções os parâmetros de transporte, no sentido exigido para cada caso


18 modelistica

Figura 7: Interface Atividades – Transporte

O sistema de transporte

A interface de atividades-transporte produz um conjunto de matrizes com a demanda potencial de transporte e possíveis viagens exógenas. Nesta base, o modelo de transporte deriva as viagens, e estima a sua alocação à oferta multimodal.

No sistema de transporte são dois componentes principais: a oferta e a demanda. A demanda é feita pelos próprios usuários, que são os indivíduos, famílias ou frmas que demandam o serviço de transporte de mercadorias ou de passageiros. Do lado da oferta, pode-se distinguir a primeira oferta física (estradas, estacionamentos, estações, portos, etc), que administração responsável pela sua manutenção e que pode cobrar pelo seu uso. Além disso, a oferta operativa é representada pelos operadores privados ou públicos, que têm diferentes tipos de veículos, e que podem cobrar aos usuários e pagam aos administradores pela utilização da infra-estrutura.

Figura 8 apresenta o esquema geral das relações econômicas existentes entre os vários agentes descritos. Os serviços da demanda dos usuários de transporte aos operadores, pelo qual pagam as tarifas. Os operadores irão cobrar dos usuários e, por sua vez, têm custos de operação e podem pagar pelo uso da infra-estrutura. Os administradores da infra-estrutura podem cobrar aos operadores e pagam aos fornecedores pela sua manutenção.

O esquema geral proposto pode adotar formas específicas segundo os casos. O transporte particu-lar, por exemplo, é um caso especial em que o usuário de automóvel é seu próprio operador. O transporte ferroviário é outro caso em que, geralmente, o mesmo agente serve como operador e administradores da infra-estrutura. Em ambos os casos no modelo são considerados nas contas como entidades separadas. Os pagamentos podem ser diretos ou indiretos. Os pedágios, por exemplo, são os pagamentos diretos dos operadores aos administradores. Embora em alguns casos, seja essa taxa indireta, como no caso dos impostos sobre os combustíveis.

Modelo de Atividades

Fluxos por setor

económico

Fluxos por categoría de transporte

Custos e desutilidades por setor eco-

nómico

Custos e desutilidades por setor de transporte

Modelo de Transporte

Inte

rfac

e at

ivid

ades

-tr

ansp

ort

e


modelistica 19

Figura 8: Elementos do sistema de transporte

A primeira tarefa do modelo de transporte é a busca dos caminhos ligando cada par de origem ao destino para cada modo de transporte. Modos, por sua vez, podem envolver vários operadores de transportes, entre os quais os usuários podem realizar transferências. Numa aplicação típica urbana definem-se dois modos: passageiros e carga. Por sua vez, o modo de transporte de passageiros pode ser composto de carros, ônibus, táxis e metrô, e o transporte de carga pode ser composto por operadores de caminhões leves e pesados. Num aplicativo, com ênfase em movimentos de mercadorias regionais, pode ser definida como modos aos passageiros, de carga leve e pesada, carga no geral, a granéis sólidos, granéis líquidos e contenedores. Os passageiros podem optar pelo carro para viagens de longa distância, ou pode ser combinado de ônibus e aviões de passageiros ou ferroviários. Os bens podem ser transferidos de caminhões pesados para os trens de carga e/ou navios, e terminar a sua viagem de volta em caminhões pesados, com os tempos e custos de transferência. A um operador de transportes públicos pode lhe-ser atribuído linhas, com roteiros específicos, freqüências e paradas. Como pode ser observado, o modelo de transporte no Tranus é totalmente multimodal, e oferece grande flexibilidade para definir os modos e operadores específicos. Numa aplicação urbana, por exemplo, pode-se definir um operador park-and-ride, com o qual o automóvel pode ser transferido ao transporte público. Você também pode definir os modos não motorizados, tais como pedestres ou as bicicletas.

O modelo construi os caminhos apartir dos dados da rede de transporte, concebida como um grafo direcional, onde a cada ligação é atribuída um conjunto de características: tipo de via, comprimento, capacidade, linhas de transporte público e as restrições de volta ou atrassos nas voltas . Por sua vez, cada tipo de via tem um administrador que é responsável pela sua manutenção, e um conjunto de atributos comuns para cada operador pode usá-la: velocidade, as taxas (pedágios, estacionamento), veículo padrão e custo de operação. É importante salientar que no Tranus somente há uma rede para todos os modos e operadores, evitando assim os problemas que causam as divisões numa rede de transporte público e outra para o transporte privado, fato que costuma-se nos modelos convenconais de transporte.


20 modelistica

Os caminhos não são simplesmente rotas físicas entre os pares origem-destino, senão seqüências de ligações-operador ou ligação-rota, que conformam itinerários de viagem, de tal maneira que pode ter dois passos diferentes que sigam uma seqüência de ligações idênticas, mas que nas rotas sejam diferentes. Ao longo do percurso pode haver mudanças entre os operadores e as rotas, o que au-menta ao custo o tempo de espera e tarifas adicionais. Um procedimento conhecido como busca multidimensional própria do Tranus evita a codificação separada das redes de transportes públicos e privada. Produz como resultados opções múltiplas de viagens entre cada par O-D ordenada pelo custo generalizado para o usuário, que inclui tarifas, a valorização de tempos de viagem e de espera e penalidades subjetivas. O algoritmo permite a inclusão de restrições de cruzamentos ou atrasos nos cruzamentos, e tarifas especiais de sistemas de transportes integrados, como por exemplo, um metrô, com as suas linhas de ônibus de alimentação. Também é possível incluir taxas diferenciadas por categoria de demanda, como no caso de estudantes ou idosos.

A representação interna da rede corresponde a um grafo dual, que o modelo construi automaticamente apartir do gráfico codificado pelo analista, utilizando uma técnica desenvolvida exclusivamente para o Tranus. No gráfico dual, os vértices ou nós representam segmentos das vias e as ligações representam as conexões possíveis. Isso facilita a codificação de cruzamentos proibidos sem ter que expandir com nós fictícios e adicionar ligaçoes na rede. A representação dual é completamente transparente para o usuário, porque uma vez que o processo está completo, o modelo traduz os resultados para a codificação original, livre de vínculos fictícios. Estes resultados são apresentados tanto numericamente como em gráficas coloridas, com muitas opções para a revisão e impressão.

Outra característica do algoritmo de busca é chamado control de sobreposições (overlapping control), que resolve o problema familiar de modelos logit, relacionadas com a correlação de opções de atributos. O método tem em conta as semelhanças na seqüência de cada caminho para excluir aqueles que não representam uma alternativa real, mas uma ligeira variação. Como resultado, os caminhos resultantes são opções diferenciadas, da forma como é percebida pelos usuários na realidade. Esta informação também é utilizada pelo algoritmo de alocação para estimar a probabilidade de seleção de caminhos. A busca de caminhos e o modelo alocação probabilística multimodal são totalmente consistentes com a teoria da utilidade aleatória, algo que outros modelos não podem garantir. Além disso, garante-se que se as redes do Tranus são perfeitamente simétricas os resultados são igualmente simétricos.

A Figura 9 apresenta um exemplo de caminho multimodal. A opção de viagem inclui 11 ligações físicas e três operadores (ônibus, pedestres e o metrô). Os viajeiros que escolhem este caminho començam a pé até à parada de ônibus, depois eles caminham até a estação para abordar o mêtro e, finalmente, a pé até o destino. Naturalmente esta é uma escolha entre um conjunto de opções, como o apresentado na Figura 10. Nesta última apresenta-se uma grande cantidade de opções de viagens, incluindo multiples combinações entre pedestres, ônibus, veículos de alta ocupação, metrô, estacionamiento, park-and-ride, e bicicleta com bicicletário.


modelistica 21

Figura 9: Exemplo de um caminho multimodal

Figura 10: Exemplo de um conjunto de caminhos multimodais

Após as etapas de caminhos, o modelo de transporte inicia um processo iterativo que começa com o cálculo dos custos e desutilidades ou custo percebido pelos usuários. Esse cálculo faz-se primeiro, o nível de caminhos, então ao nível de modos e, finalmente, ao nível de zona. O modelo calcula o custo composto de uma determinada modalidade entre um par O-D, com base nas desutilidades dos caminhos disponíveis para esse modo. Da mesma forma, a acessibilidade global é calculada apartir de um par de zonas onde o custo é composto dos modos disponíveis para a categoría da demanda.

O modelo de transporte do Tranus faz uma contabilidade dos custos monetários e percebidos muito detalhada, e é o componente que permite integrar plenamente a modelagem com a avaliação econômica e financeira. O esquema geral dos custos são apresentados na Figura 11 com seus principais componentes:

Custos de manutenção das vias, com um valor fixo por km para cada tipo de estrada, e um componente variável que depende do volume e composição do tráfego que utiliza a estrada. No caso das pedágios e outras cobranças, o modelo mantem uma contabilidade dos

andar

ônibus

andarmetrô

andar

Origem

DestinoP&R

VAO

estacionamento

(Trabalho)

(Residência)

bicicletário

1

2

3

4


22 modelistica

ingresos, com tarifas diferenciadas para cada tipo de veículo. Os pagos são adicionados ao custo de operação dos veículos.

Custos de operação dos veículos, que inclui a quantidade e custo da energia (combustível), custos por tempo e distância por tipo de vía e possibles pedágios. Pode-se especificar que uma determinada proporção dos custos são traspazados aos usuários, divididos pela taxa de ocupação.

Tarifas aos usuários, que correspondem aos que os usuários pagam por um serviço de transporte, considerando possíveis tarifas de embarque, por tempo e por distância. Também é possível integrar as tarifas entre os serviços, que é um dos mais poderosos componentes do modelo de transporte de Tranus e a distância dos modelos convencionais. Finalmente, as tarifas resultantes são ajustadas por tipo de usuário, tais como taxas reduzidas para os estudantes.

Custos não-monetários aos usuários, que representam uma série de componentes percebi-dos, como o valor do tempo de viagem e de espera da cada categoria de demanda. O valor do tempo de viagem pode ser modificado para cada serviço ou modalidade, o que permite, por exemplo, distinguir um ônibus climatizado do um convencional. Da mesma forma, os valores de tempo de cada categoria podem ser modificados por tipo de vía para representar elementos como o conforto, confiabilidade, segurança, etc. As penalizações por sobreposição são outra característica exclusiva de Tranus, e permite corregir as probabilidades da alocação entre caminhos que compartilham componentes, e permite que o modelo poda distinguir entre a hierarquia de estradas, tais como local, arterial, expresso, etc.

Finalmente os custos monetários aos usuários e os custos não-monetários se combinam pa-ra conformar o custo generalizado ou desutilidade de transporte, que é o que determina o comportamento dos usuários.


modelistica 23

Figura 11: Contabilidade econômica e financeira no modelo de transporte de Tra-nus

Uma vez conta-se com toda a série de custos, o modelo estima a demanda de transporte em duas fases: geração de viagens e separação modal/alocação à rede. Um submodelo de geração elástica estima o número de viagems (diarios ou por horas), a partir da demanda potencial de localização de atividades. Cada categoria de transporte tem uma elasticidade diferente com relação à desutilidade das viagens entre um par de zonas. Por exemplo, os viagems ao trabalho, a ser realizados diariamente de forma compulsiva, são menos elásticos do que viagems a compras. Com estas elasticidades e as desutilidades, a função de geração estima a demanda de viagens entre cada par

Custo de energia dependendo da

velocidade

Custo por tempo de operação

Custo de opera-ção por distância

e tipo de via

Custo total de operação por

veículo

% costo operación pagado por o

usuario

Taxa de ocupação

Tarifa de embarque

Tarifa por tempo

Tarifa por distancia

Ajuste da tarifa por categoria do

usuário

Custo monetário

para o usuário

Valor do tempo de viagem por cate-goria do usuário

Valor do tempo de espera por cate-goria do usuário

Penalização mo-dal por categoria

do usuário

Penalização por modo y tipo de vía

Penalização por solapamento por

modo e tipo de via

Custo não-monetário para o

usuário

Custo generali-zado para o usu-

ário

Custo fixo de manutenção por

tipo de via

Custo variable por tipo de veículo

Pedágios e outros cobros por tipo de

veículo

Custo manuten-ção e ingresso

nas vias

Manutenção das vías

Operação dos vehículos

Tarifas aos usuários

Custos não-

monetários

Tarifas integradas entre serviços


24 modelistica

origem-destino e cada categoria de transporte para o período de análise (diário, hora de rush), obtendo matrizes, ao qual pode-se adicionar viagens externas.

A elasticidade na geração implica que algumas viagens deixam de se realizar por efeito do congesti-onamento. Estas viagens constituem numa demanda reprimida, a qual Tranus reporta e é um ele-mento importante na avaliação.

Por outra parte, a introdução de uma melhora ou um novo sistema de transporte, induzir novas viagens que não foram realizados anteriormente, o que é chamado de demanda induzida. A geração elastica também é um atributo exclusivo de Tranus, e demonstrou ser mais realista do que os sistemas convencionais sem elasticidade. Também são fundamentais para estimar o excedente do consumidor.

As matrizes de demanda de viagens por categoria de usuário alocam-se à rede multimodal de trans-porte com um modelo logit em onde o custo generalizado é a função de utilidade. O modelo calcula a probabilidade de escolha entre os caminhos disponíveis entre um par O-D. Como os caminhos são seqüências de ligações e modos, operadores ou rotas, as viagens se alocam a combinações liga-ção/operador ou ligação/rota em função dos custos generalizados das opções, compensados por seu grau de independência ou dependência. Isso significa que no Tranus a divisão modal e alocação são realizadas simultâneamente em um só processo, que provou ter grandes benefícios, flexibilidade e consistência teórica, em comparação com os modelos convencionais baseados em procesos separados se divisão modal logit combinados com alocação de equilíbrio. A combinação da repartição modal ealocação é equivalente a um modelo logit realizado em cadéias de multiples níveis, e que são ajustadas automaticamente na rede.

A alocação pode incluir, ademais, uma estimação dos veículos que retornam vazios, o qual e de utili-dades para a modelagem de veículos de carga. Estes se calculam mediante um parâmetro de conso-lidação que controla a proporção de veículos que pode atrair carga em sua viagem de volta, depen-dendo da demanda em sentido inverso à viagem original.

De acordo às taxas de ocupação veicular, as viagens alocadas aos caminhos implicam um determina-do número de veículos da cada operador na rede. No caso das rotas de transporte público, o número de veículos é baseada na freqüência de rotas, independente do número de passageiros transportados. Para avaliar o nível de congestionamento em diversas ligações, os fatores de equivalência por operador e tipo de vía são usados para calcular o total de veículos padrão que é a unidade de medida da capacidade das estradas.

A última etapa do processo iterativo é a restrição de capacidade, no qual estima-se o efeito do congestionamento nas velocidades de circulação dos veículos e os tempos de espera nas rotas de transporte público. Neste processo, o modelo incorpora a formulação da teoria de filas em termos de tráfego, o que provoca o que congestionamento em uma ligação seja transmitida 'águas acima' as ligações precedentes, afetando a sua velocidade. Em termos de transportes públicos, as filas afetan o tempo de espera, que permite que o modelo possa equilibrar a demanda com a oferta de transporte. É importante salientar que a redução de velocidade afeta a todos os veículos de todos os modos, não só ao automóvel como nos modelos convencionais de transporte. Na realidade, se uma rota tem muitos veículos de transporte público, o congestionamento pode ser causado apenas por esses veículos.

A Figura 12 ilustra os principais componentes da restrição de capacidade dos veículos nas estradas, com um exemplo simplificado. Há dois ligações que convergem na intersecção 102, da qual salem


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outras duas ligações, todas unidirecionais. Quando o volume alocado na ligação 102-101 está perto de capacidade, ocorrem os seguintes eventos:

A diminuição da velocidade de fluxo na ligação 102-101

Haverá um número de veículos na ligação 102-101que estão na fila

A fila no enlace 102-101 é propagada às ligações que a antecedem, ou seja,às ligações 103-102 e 104-102, na proporção do tráfego correspondente.

Neste último caso, se o fluxo de veículos que circula na ligação congestionando 102-101 mais ainda na ligação 103-102, o atraso gerado será maior do que na ligação 104-102.

Figura 12: Restrição de capacidade na via

Por outra parte, a Figura 13 apresenta a forma geral das curvas da redução de velocidade em cada ligação da rede, também conhecidas como curvas fluxo/demora. O gráfico apresenta duas curvas para diferentes tipos de estradas. Em ambos os casos a velocidade de fluxo livre começa às 80 km/h. A medida que o fluxo de veículos sobre a ligação começa a aumentar, a relação demanda/capacidade tambem aumenta e, conseqüentemente, a velocidade começa a diminuir. Se é uma rodovía de faixas multiples de alta capacidade, utilizam-se as curvas como a apresentada na linha contínua, que com o aumento da V/C, a velocidade diminui, mais devagar. A linha discontínua apresenta uma estrada de capacidade menor e uma única faixa em cada sentido, no caso em que a redução na velocidade é mais rápida. Quando o volúme aproxima-se a capacidade, ou seja, quando a


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relação V/C = 1, o modelo especifica uma redução percentual, 70% em um caso e 90% no outro. Posteriormente, a velocidade diminui rapidamente.

Figura 13: Função de redução de velocidade por congestionamento

Alternativamente, é possível especificar demoras em determinados cruzamentos. Isto é particular-mente útil para representar cruzamentos com os sinais e outro tipo de demoras como as que se produzem nos acesso dos portos ou estações de pedágio.

No banco de dados do Tranus pode-se especificar a demora média em cada cruzamento, causadas por as fases do ciclo de programação dos sinais. No diagrama da Figura 14 apresenta-se um cruzamento sinalizado codificado como o nó 103. O atraso médio é de dois minutos (0.033 hr) para a estrada unidirecional leste-oeste, e num minuto (0.017 Hr.) para a rua no sentido duplo norte-sul. Os cruzamentos à esquerda estão proibidos.

A parte inferior do diagrama apresenta-se os cruzamentos e as demoras correspondentes. Por exemplo, apartir da ligação 107-103 não pode cruzar ao nó 516 (atraso infinito), mas pode cruzar ao nó 702 com uma demora média de 2 minutos. O atraso é adicionado ao tempo de viagem, e afeta todos os veículos (automóveis, ônibus, caminhões) alocados na ligação da rede multimodal.


modelistica 27

Figura 14: Demora en intersecciones

Nodo origen Nodo Destino Giro al nodo Demora (horas)

107 103 702 0.033

107 103 345 0.033

107 103 516 Infinita

516 103 702 0.016

516 103 345 Infinita

702 103 516 0.016

702 103 345 0.016

Conforme mencionado, na restrição de capacidade inclui-se também o tempo de espera nas unidades de transporte público, que aumenta conforme o número de passageiros aproximou-se da capacidade do serviço. Este cálculo baseia-se na teoria das filas, mas no modelo são adoptadas curvas práticas, como ilustrado na Figura 15. Quando a relação demanda/capacidade nas unidades é muito baixa, apenas aplica um tempo de espera base, que na maioria dos casos baseia-se na freqüência do serviço. Quando o número de passageiros que tentam embarcar no serviço aumenta,


28 modelistica

o tempo de espera começa a aumentar, primeiro lentamente pero logo, quando ao relação demanda/capacidade e maior do que 1, o tempo incrementa-se muito rápido.

Figura 15: Distribuição dos tempos de espera

hrs:min

volume/ capacidade

espera mínima

0 1

tempo espera

Oferta de Transporte Público

No final de cada iteração do modelo inclui um modelo de oferta de transporte público, que ajusta a frequência de cada rota com base em perfis de demanda, sujeito a uma restrição de frota máxima. Caso a demanda exceda a capacidade de uma rota, o tempo de espera é maior, como foi descrito. Mas também pode acontecer que o operador decide aumentar a capacidade da rota, aumentando a frequência, se for desejável.

No Tranus, a frequência dos serviços de transporte público é definido como um par de valores mínimo-máximo. Quando ambos os valores forem iguais, indica-se uma freqüência fixa que o modelo não varia, independentemente do nível de saturação das unidades. Caso contrário, quando especificar um intervalo, o modelo de ajusta a oferta nà demanda ao final de cada ciclo iterativo.

Na primeira iteração, o modelo pressupõe que todas as rotas operam com as frequências mínimas. Após o processo de alocação, o modelo estima a demanda de passageiros de cada secção da cada rota, para obtir o que é chamado perfil da demanda de cada rota. Pode acontecer que a demanda numa rota específica é inferior à capacidade do serviço em todas os tramos. O caso oposto é que a


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demanda alocada a uma rota seja superior a sua capacidade num ou mais tramos, como indicado no exemplo da Figura 16, onde pode ser observado que a rota tem seis seções ou tramos, com o numero do passageiros que sobem e descem em cada um. Também indica a capacidade da linha, que é constante para todas as seções. Nas secções 3, 4 e 5, a demanda excede a capacidade da linha.

Figura 16: Exemplo do perfil de demanda de uma rota de transporte público

Convergência

A convergência do modelo de transporte é medida pelas diferenças nas velocidades e volumes alocados em cada enlace entre a iteração atual e a anterior. Quando a convergência alcançada satisfaz o alvo estabelecido, a execução termina, caso contrário vai numa iteração seguinte, onde os trechos viários congestionados e rotas sobrecarregadas são menos atrativos é atraen menos demanda.

O Sistema de Avaliação

Com o processo de avaliação no Tranus estima-se o efeito da aplicação de certas políticas (planos ou projetos) no decorrer do tempo, baseados em indicadores de benefícios sócio-econômicos. O sistema apresenta a distribuição dos benefícios entre os diversos atores sociais envolvidos. Nenhum processo de avaliação terá a última palavra sobre as vantagens ou desvantagens de um determinado projeto, desde que os elementos de julgamento são múltiplas e de natureza diversa. Portanto Tranus estima e apresenta uma amplia variedade de indicadores que proporciona a simulação, e os resultados podem ser combinados com outros fatores considerados relevantes.


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Agentes que intervêm na avaliação

Na concepção mais geral, o sistema econômico espacial é dividido em duas categorias principais: produtores e consumidores. Os órgãos sociais podem ser as duas cosas ao mesmo tempo. Desta forma, uma empresa produz determinados bens ou serviços e consome trabalho e outros bens e serviços. Por seu lado, a população produz trabalho e consome bens e serviços.

No sistema de transporte, as categorias são mais diferenciadas. Os consumidores são todos os atores sociais que demandam serviços de transporte de carga ou passageiros, e incluem tanto pessoas quanto as empresas. Os produtores são os fornecedores do serviço: os operadores de ônibus, ferrovias, caminhões de carga, etc. Ao anterior, acrescenta-se a categoria do administradores da infrastrutura, que são responsáveis pela manutenção da infra-estrutura física (estradas, estacionamentos, armazéns) e pode cobrar pedágios, taxas, dentre outros.

Benefícios e Custos

O modelo contabiliza tanto os benefícios monetários quanto aos não monetários, em maioría representados pelas economias de tempo. No modelo há uma consistência total entre os valores usados para simular as decisões dos usuários, e aqueles utilizados na avaliação. Esta é a virtude de um sistema de avaliação integrado para a simulação: a coerência entre as variáveis, parâmetros e premissas utilizadas durante o processo.

Para cada produtor, o modelo apresenta uma contabilização da operação (receitas e despesas) em cada cenário, e uma economia estimada ou perda atribuível à implementação da política sob análise. Para os consumidores, o modelo estima o excedente do consumidor (consumers’ surplus), utilizando a desutilidade de transporte entre cada par de zonas, ao invés do custo monetário. Recorda-se que as desutilidades de transporte provêm do proprio modelo logit de decisões.

Tabelas de avaliação

Tranus fornece tudos os indicadores numéricos necessários para o analista de fazer um processo de avaliação, seja econômica ou financeira. Os resultados e indicadores do modelo podem ser automaticamente inseridos numa planilha de cálculo que o usuário pode organizar da maneira que melhor parece e que você achar mais conveniente, podendo ser adicionados exôgenamente outros elementos da simulação que é necessário ter em conta, factores como a escala de tempo de algumas das variáveis, os preços sombra, e, fundamentalmente, os custos de investimento dos projetos a serem avaliados. As tabelas de avaliação podem ser organizadas como uma série por ano, geralmente cobrindo os períodos de avaliação de 20 a 30 anos, tornando-se possível apresentar os seguintes parâmetros:

benefícios para os usuários dos transportes (por categoria)

benefícios aos operadores de transporte

benefícios para os administradores de transportes

os custos de capital

ahorro de energia

outros custos ou benefícios

benefícios para os consumidores do solo

o total de benefícios

custos de capital


modelistica 31

Com base nessas séries, e usando os recursos disponíveis nas planilhas, é possível calcular os indicadores tradicionais de avaliação: a relação custo-benefício, taxa interna de retorno e valor presente neto.

O modelo fornece também todos os resultados para estimar as emissões provenientes do sistema de transporte através da aplicação de certos parâmetros e funções.

Características operativas do sistema

O sistema TRANUS está programado para ser usado em qualquer PC padrão no Windows XP em diante, e o sistema Linux. Dependendo do tamanho do projeto, computadores mais rápidos com bastante memória são recomendados. O uso de múltiplos processadores, como o popular processador Intel Core 2 Duo são particularmente úteis, já que os programas são otimizados para seu aproveitamento. Todos os programas e documentação completa estão disponíveis gratuitamente em www.modelistica.com ou www.tranus.com. A instalação é simples e demora menos de 5 minutos. Os programas são projetados para aplicações de grande porte.

Do ponto de vista operacional Tranus é composto por uma série de módulos e programas de intercâmbio de informações, e que por sua vez, estão relacionadas a outros programas. Na Figura 17 17 representa-se os componentes típicos de uma aplicação, que são descritos abaixo.

Figura 17: Componentes operativos do sistema Tranus


32 modelistica

TUS (Tranus User Shell) Interface gráfica de Tranus

Este é um dos componentes mais marcantes do sistema, já que oferece grande flexibilidade e facilidade de uso. É uma interface gráfica orientada a objetos e preparada para gerenciar cenários. É o principal componente que interage com o usuário através de menus, ferramentas avançadas de edição e ajuda on-line e um banco de dados organizado por venários. As principais características do interface e banco de dataos são:

Interface Windows com menus familiares e ícones para realizar a maior parte das tarefas. Todos os gráficos e mapas que produz a interface são de tipo vetorial fáceis de copiar dire-tamente aos processadores de texto o de presentações. Os dados numéricos se podem co-piar de e até as planilhas de cálculo.

Base de dados orientada a objetos. Cada objeto no banco de dados, como links, nós, zonas, rotas, etc, está relacionado a outros objetos de forma rigorosa e de acordo com uma estrutura lógica. Isso facilita a construção do banco de dados e torna-las consistentes, minimizando as possibilidade de erro.

Representação de cenários. O banco de dados é organizado com base numa árvore de cenários. Assim, cada elemento da base, a capacidade de uma ligação, a frequência de um percurso, a população de uma área, etc, é ligado a um nó da árvore de cenários. Os cenários estão ligados de uma maneira lógica. Por exemplo, se introducir uma mudança no ano de 2010-B, a mudança é ‘herdada’ automáticamente para todos os nós do galho, em 2015-B, 2020-B, etc. As alterações podem ser copiadas de um galho da árvore para outro. Em todo momento é possível de navegar através da árvore e observar las alterações imediatamente na tela. Esta é uma grande ajuda que economiza o tempo, é muito fácil de usar, e evita muitos erros.

Validação contínua de dados. Basta gerar uma condição de erro para que se apresente um mensagem de cor, do tipo bubble. A qualquer momento você pode solicitar uma lista de inconsistências.

Desfazer ilimitado. Ademais leva automaticamente cópias de segurança da base de dados.

Extensa ajuda sensível ao contexto, seja em inglês ou castelhano.

Completo jogo de ferramentas de edição da rede. Criação de nodos e ligações interativa-mente, divisão ou integração de ligações, definição de rotas, simplificação automática da re-de e das rotas, e muitas outras facilidades.

Coordenadas geográficas (geralmente UTM) para localizar nodos e calcular opcionalmente a comprimento das ligações.

Mapas digitais de fundo com layers e coordenadas geográficas podem se importar em for-mato DXF. A rede pode ser codificada inteiramente sobre estes mapas utilizando as ferra-mentas de edição de redes.

Importar/exportar os dados da rede de/para outras aplicações como SIG ou outros modelos de transporte, através de arquivos ASCII delimitados por vírgulas.

Menu interativo para a operação dos diversos modelos nos diversos cenários facilmente.


modelistica 33

Mapas dos resultados de transporte são gerados automaticamente com uma variedade de formatos

Menu para geração de reportes dos resultados baseados em consultas que podem, por sua vez, ser guardadas. É possível selecionar uma área da rede para obter relatórios seletivos.

Um exemplo das principais janelas da interface interativa é apresentado na Figura 18 e Figura 19 e seguintes são exemplos de como se apresentam os resultados de uma aplicação.

Programas de cálculo

É um conjunto de programas que executam os cálculos para os modelos como o modelo de localização, busca de caminhos, alocação multimodal, e outros. A implementação destes programas é automatizado através de um menu especial a partir do interfaz gráfica. Os resultados são armazenados em um banco de dados organizado por cenários.

Programas de consulta e geração de relatórios

É um conjunto de programas que permitem realizar diversas consultas ao banco de dados de resultados com uma variedade de opções e formatos, além daqueles produzidos por a interface diretamente e por os modelos. É possível obter as tabelas com os resultados da localização das atividades e usos do solo, os resultados da alocação na rede, matrizes de custos de viagem e desutilidades, matrizes de benefícios aos usuários, e muitos mais. Estes resultados podem ser lidos diretamente por planilhas de cálculo e sistemas SIG, e pode fornecer os insumos necessários para outros programas, como o cálculo das emissões.


34 modelistica

Figura 18: Interface gráfica do sistema Tranus

Tranus ambiente de trabalho - TUS, tomando como exemplo o modelo de Valencia (Venezuela)

ajuda

menús

Ferramentas de

edição de rede

Vistas

de rede

Árvore de Cenários


modelistica 35

Figura 19: Exemplos de apresentação de resultados em Tranus

Tráfico alocado

Níveis de serviço

Apresentação de resultados da localização, tomando como exemplo o modelo de Valencia


36 modelistica

Figura 20: Exemplo de uma rede codificada direitamente sobre um mapa digital GIS

Imagem da interface Tranus, apresentanda no fundo com um mapa digital de uma cidade com uma rede analitica acima codificada direitamente usando as ferramentas de edição. As cores representam os tipos de vía e sua largura é proporcional à capacidade. O vetor gráfico resultante foi copiado diretamente ao este do documento.

Canal

Carr. N

egra

Av Paseo Colon

Via

Alte

rna

Av C

ost

anera

Av Paseo Colon

Calle 4

Av Intercomunal

Av S

ota

vento

Av L

a C

osta

C A

rism

end

i

Av P

aseo C

olo

n

18 Oropeza Castillo

23 Mare Mare

24 Las Villas

25 Las Garzas

32 El Morro

33 Pueblo de Lecheria

34 Lecheria

35 Plaza Mayor


modelistica 37

Figura 21: Exemplo de apresentação de rotas num SIG

A figura apresenta um roteiro gerado pelo Tranus a largura proporcional à capacidade oferecida por cada rota. A interface do Tranus tem 'exportado' automáticamente rotas em formato MIF gerar o mapa com a MapInfo GIS.

29/11/2010

Calle

1

Via

Alte

rna

Via Alterna

Av Rotaria

Av C

ost

anera

Av Paseo Colon

Av Intercomunal

Pro

l A

v Fra

tern

idad

25 Las Garzas

36 Cerro Venezuela

37 Fundacion Mendoza 38 Boyaca

39 Boyaca II

41 Fernandez Padilla

42 Nuevo Ingenio43 Colinas del Neveri

44 Casco de Barcelona

45 Portugal

46 Guamachito

50 Brisas del Mar 51 Pica de Maurica

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