EXAME DOS IMPACTOS DOS CONGESTIONAMENTOS COMO

CONTRIBUIÇÃO NA ANÁLISE DA RELAÇÃO ENTRE OS PLANEJAMENTOS DE SISTEMA DE

TRANSPORTES E DO USO DO SOLO - ESTUDO DE CASO NA CIDADE DE FORTALEZA

Orientador: Carlos Felipe Grangeiro Loureiro Aluno: Fco. Heron C. Félix

Os urbanistas traçam os planos de desenvolvimento de cidades, guiando outros profissionais como os engenheiros de tráfego, engenheiros civis, imobiliárias, etc. - é o planejamento urbano que dita o modelo de cidade que se quer. Uma enorme responsabilidade e um grande privilégio.

A própria engenharia não é ciência, mas uma aplicação da ciência;

o transporte, parcela da engenharia, deve ser entendido como um meio, não

um fim em si.

gráfico: Ortúzar, p. 476

CONTEXTUALIZAÇÃO, DEFINIÇÃO E JUSTIFICATIVA DO PROBLEMA

Como compreender / modelar a relação entre os sistemas?

SISTEMA DE TRANSPORTES SISTEMA DE ATIVIDADES

ANÁLISE DOS OUTPUTS (ex.: inequidade)

POLÍTICAS DE USO DO SOLO

OFERTA E CONTROLE

feedback

acessibilidade atratividade

feedback

demanda 2demanda 1

demanda composta

Complementaridade dos Sistemas (pressuposto do Planejamento Integrado)

O planejamento do Sistema de Atividades e o Planejamento de Sistemas de Transportes debruçam-se sobre problemas que manifestam-se sobre o espaço urbano - as cidades.

O século XX viveu, subsequentemente à Revolução Industrial, a Revolução Urbana(LEFEVBRE, 1973).

A ONU prevê a manutenção desta dinâmica pelos próximos quarenta anos.

A análise abordará uma realidade urbana consolidada, a metrópole de um país em desenvolvimento (com escassez de recursos): Fortaleza.

O crescimento populacional, o incremento econômico, a opção de atrelar a economia nacional à indústria automotiva e a baixa competitividade do transporte coletivo levaram a um incremento da frota de veículos particulares no Brasil - nas metrópoles, uma tendência à predominância.

Segundo a ONU, o crescimento das cidades tem sido caracterizado pelo alastramento urbano, com aumento de distâncias. Em um país em desenvolvimento como o Brasil, a disparidade social reflete-se no espaço, havendo portanto aumento da demanda por viagens relacionadas a trabalho.

Resende e Sousa, 2009Observatório das Metrópoles, 2010

Uma problemática identificada inicialmente é, portanto, a da saturação do sistema de transportes.

Como o planejamento de transportes e o

planejamento urbano se relacionam?

Como o planejamento de transportes

pode aperfeiçoar o planejamento

urbano?

Como a saturação do sistema de transportes afeta o sistema de atividades?

Analisar os impactos da saturação do sistema de transportes sobre o sistema de atividades

QUESTÕES DE PESQUISA

• Qual o estado da arte em relação ao problema em tela? !• Como delimitar o estudo de caso da cidade de Fortaleza? !• Como recuperar os dados relativos ao padrão de viagens na malha selecionada? !• Qual o pacote computacional mais apropriado para a construção do modelo? !• A modelagem sintética da demanda é um bom método para obter a contribuição pretendida?

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

• um esforço inicial de pesquisa será necessário, de forma a identificar qual o estado da arte no que tange ao problema;

!• delimitar uma rede viária representativa da cidade de Fortaleza; !• determinar um método de recuperação de matrizes OD sintéticas para proceder-se o input

dos dados disponíveis da cidade de Fortaleza, em relação ao modelo a ser construído; !• optar por um pacote computacional adequado ao processo de modelagem pretendido; !• analisar como os resultados obtidos contribuem para uma melhor compreensão do

problema (confirmação ou refutação da hipótese de que a modelagem sintética da demanda é um bom método).

Contribuição através da OFERTA?

O transporte se comporta de forma comparável a um fluido, sendo portanto uma má escolha, para solucionar o problema do congestionamento, o simples incremento na Oferta.

Tij - contagem (média) de viagens entre pontos i e j que representam zonas(centróides) em um determinado lapso temporal (ex.: pico da manhã)

ANÁLISE DINÂMICA (leva em consideração variações em

intervalos de tempo) !

ANÁLISE ESTÁTICA (limita-se a um lapso temporal específico)

!- coleta de dados domiciliar ou em vias;

!- informações coletadas em intervalos de

décadas;

- dispendioso (restrição em países em desenvolvimento).

Contribuição através da análise da DEMANDA

Matriz Origem - Destino (OD)

Contribuição através da análise da DEMANDA

1 2 3 4 5 6 7 8 9

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Destinos

Origens

1 2 3 4 5 6 7 8 9

1 0 3 5 2 1 3 4 1 0

2 4 0 3 6 2 5 0 7 4

3 5 2 3 4 9 6 9 7 6

4 2 7 2 0 1 4 0 6 2

5 1 6 9 1 1 3 0 2 4

6 7 0 4 5 2 0 2 4 0

7 6 1 0 1 7 3 2 2 7

8 5 3 1 0 4 0 4 0 5

9 1 0 4 5 3 4 0 7 0

funções de modelos com parâmetros socioeconômicos

1 2 3 4 5 6 7 8 9

1 0 3 5 2 1 3 4 1 0

2 4 0 3 6 2 5 0 7 4

3 5 2 3 4 9 6 9 7 6

4 2 7 2 0 1 4 0 6 2

5 1 6 9 1 1 3 0 2 4

6 7 0 4 5 2 0 2 4 0

7 6 1 0 1 7 3 2 2 7

8 5 3 1 0 4 0 4 0 5

9 1 0 4 5 3 4 0 7 0

1 2 3 4 5 6 7 8 9

1 0 3 5 2 1 3 4 1 0

2 4 0 3 6 2 5 0 7 4

3 5 2 3 4 9 6 9 7 6

4 2 7 2 0 1 4 0 6 2

5 1 6 9 1 1 3 0 2 4

6 7 0 4 5 2 0 2 4 0

7 6 1 0 1 7 3 2 2 7

8 5 3 1 0 4 0 4 0 5

9 1 0 4 5 3 4 0 7 0

1 2 3 4 5 6 7 8 9

1 0 3 5 2 1 3 4 1 0

2 4 0 3 6 2 5 0 7 4

3 5 2 3 4 9 6 9 7 6

4 2 7 2 0 1 4 0 6 2

5 1 6 9 1 1 3 0 2 4

6 7 0 4 5 2 0 2 4 0

7 6 1 0 1 7 3 2 2 7

8 5 3 1 0 4 0 4 0 5

9 1 0 4 5 3 4 0 7 0

OBTENÇÃO DIRETA: - confiabilidade em todos os pares? - como lidar com células com “zero” viagens?

Para cada par OD há duas informações, resultando assim um sistema com duas equações e duas incógnitas; !Na ausência de valores, o sistema da matriz como um todo não apresenta solução ou, melhor dizendo, são múltiplas as combinações possíveis de valores nas células que conformam soluções.

Mais informação é necessária! !OBTENÇÃO INDIRETA (matrizes sintéticas) !

- estimação da matriz- matriz prévia - matriz amostrada

ORIGEM e DESTINO: informação pontual é suficiente?

Matriz Origem - Destino (OD)

Contribuição através da análise da DEMANDA

Destinos

Origens

1 2 3 4 5 6 7 8 9

1 0 3 5 2 1 3 4 1 0

2 4 0 3 6 2 5 0 7 4

3 5 2 3 4 9 6 9 7 6

4 2 7 2 0 1 4 0 6 2

5 1 6 9 1 1 3 0 2 4

6 7 0 4 5 2 0 2 4 0

7 6 1 0 1 7 3 2 2 7

8 5 3 1 0 4 0 4 0 5

9 1 0 4 5 3 4 0 7 0

Q.: população homogênea (indivíduos q) !

A.: conjunto de alternativas (A1, A2,... Aj) !

Ujq.: utilidade para cada alternativa Aj

PREMISSAS:

- demanda homogênea com o tempo; !- ausência de flutuações no comportamento da rede; !- informação perfeitamente disponível para usuários.

Cjq.: custo ou desutilidade para cada

alternativa Aj

- demanda homogênea com o tempo; !- ausência de flutuações no comportamento da rede; !- informação perfeitamente disponível para usuários.

PREMISSAS:Q.: população homogênea (indivíduos q) !

A.: conjunto de alternativas (A1, A2,... Aj) !

Ujq.: utilidade para cada alternativa Aj

Q.: população homogênea (indivíduos q) !

A.: conjunto de alternativas (A1, A2,... Aj) !

Ujq.: utilidade para cada alternativa Aj

Obtenção do carregamento na rede, expresso pelos volumes nos arcos.

Construção de cenário de saturação do sistema de transportes em Fortaleza !- escassez de recursos; !- existência de matriz OD (pico da manhã de 1999);

OBJETIVO GERAL !Contribuir para o estreitamento da lacuna inerente à relação entre os dois sistemas através da análise dos impactos da saturação do sistema de transportes, através da aplicação de um modelo em rede de tamanho real, na cidade de Fortaleza.

METODOLOGIA !- obtenção INDIRETA de uma matriz OD (sintética portanto); !- métodos de reconstrução (utilização da matriz prévia);

OBJETIVO GERAL !Contribuir para o estreitamento da lacuna inerente à relação entre os dois sistemas através da análise dos impactos da saturação do sistema de transportes, através da aplicação de um modelo em rede de tamanho real, na cidade de Fortaleza.

RECONSTRUÇÃO DE MATRIZES OD SINTÉTICAS

Abordagem determinística (para um dado ∆t, Tij é constante, obtendo-se volumes confiáveis).

1 2 3 4 5 6 7 8 9

1 0 3 5 2 1 3 4 1 0

2 4 0 3 6 2 5 0 7 4

3 5 2 3 4 9 6 9 7 6

4 2 7 2 0 1 4 0 6 2

5 1 6 9 1 1 3 0 2 4

6 7 0 4 5 2 0 2 4 0

7 6 1 0 1 7 3 2 2 7

8 5 3 1 0 4 0 4 0 5

9 1 0 4 5 3 4 0 7 0

Dentre as várias metodologias de reconstrução de matrizes OD, uma possível é o carregamento da rede, a observação dos volumes e a realimentação da matriz. Para tanto, é necessário decidir como o carregamento será realizado.

MATRIZ EXISTENTE: valores não-observáveis MATRIZ OBTIDA APÓS A ALOCAÇÃO: valores observáveis

OBTENÇÃO INDIRETA: !- matrizes sintéticas

- estimadas !- reconstruídas

!Para uma dada contagem realizada, corresponde não uma matriz OD, mas um conjunto de matrizes OD: dentre estas, qual selecionar (a mais provável / confiável)?

congestionamento

I J

a

p(Tija) (proporção de usuários usando a) !

p(Tijb) (proporção de usuários usando b) !

probabilidades ‘a priori’

∑p(Tija)Tij=va

∑p(Tijb)Tij=vb

Tij

b

função densidade de probabilidade

normal multivariada

ALOCAÇÃO PROPORCIONAL

“TUDO ou NADA”

acidente

Em uma situação real, e notadamente em uma situação de saturação do sistema de transportes, há dependência entre as quantidades de viagens e os volumes nos arcos da rede

As probabilidades devem ser, portanto, condicionais.

congestionamento

I J

a ∑p(Tija)Tij=va

∑p(Tijb)Tij=vb

p(Tija|va)

p(Tijb|vb)

probabilidades ‘a posteriori’

Tija’

b

Tijb’

Em uma situação real, e notadamente em uma situação de saturação do sistema de transportes, há dependência entre as quantidades de viagens e os volumes nos arcos da rede

As probabilidades devem ser, portanto, condicionais. probabilidades ‘a posteriori’

EQUILÍBRIO

PRIMEIRO PRINCÍPIO DE WARDROP !

O custo ou desutilidade em todas as rotas efetivamente utilizadas é igual e menor

àquele de um único veículo em qualquer rota não utilizada (EQUILÍBRIO DO USUÁRIO).

SEGUNDO PRINCÍPIO DE WARDROP !

No equilíbrio o custo ou desutilidade médio de viagem é mínimo (ÓTIMO DO SISTEMA).

QUAIS AS CHANCES DE A MATRIZ SER A MAIS CRÍVEL?

p(Tija|va)p(Tijb|vb)

probabilidades ‘a posteriori’probabilidades ‘a priori’

p(Tija)p(Tijb)

reconstrução

va

vb

função de verossimilhança: confronta as observações e suas probabilidades

TEOREMA DE BAYES

Tij’ mais provável

probabilidades ‘a priori’

probabilidades ‘a posteriori’

função de verossimilhança

Fases para a construção de um modelo de rede urbana

Aragão, 2010Jucá, 2008

Pequeno, 2010

Aragão, 2010Costa et al, 2011

via expressa vias destinadas a atender grandes volumes de tráfego de longa distância e de passagem e a ligar os sistemas viários urbano, metropolitano e regional, com elevado padrão de fluidez;

!vias arterial I e II vias destinadas a absorver substancial volume de tráfego de passagem de média e longa distância, a ligar pólos de atividades, a alimentar vias expressas e estações de transbordo e carga, conciliando estas funções com a de atender ao tráfego local, com bom padrão de fluidez;

!vias coletoras vias destinadas a coletar o tráfego das vias comerciais e locais e distribuí-lo nas vias arteriais e expressas, a servir de rota de transporte coletivo e a atender na mesma proporção o tráfego de passagem e local com razoável padrão de fluidez;

!vias comerciais

vias locais

vias paisagísticas

LUOS, 1993

PDP, 2008

Rede Proposta - principais corredores l lorem ipsum lorem ipsum lorem ipsum lorem ipsum lorem ipsum lorem ipsum lorem ipsum lorem ipsum lorem ipsum lorem ipsum lorem ipsum lorem ipsum lorem ipsum lorem ipsum lorem ipsum lorem ipsum lorem ipsum lorem ipsum lorem ipsum lorem ipsum lorem ipsum lorem ipsum lorem ipsum lorem ipsum lorem ipsum lorem ipsum lorem ipsum lorem ipsum lorem ipsum lorem ipsum lorem ipsum lorem ipsum lorem ipsum

Resultados Esperados !- identificação de correlações entre gargalos do sistema de atividades e regiões de Origem e de Destino de viagens identificadas no sistema de atividades;

- sugestão de atualização da classificação viária para a cidade de Fortaleza;

- modelo de recuperação de matrizes OD para redes de escala real.