Rede de Controle Viário para Redução de Tráfego

Motivação

A invenção dos automóveis representou uma mudança significativa no modo de viver do ser humano moderno. Longas distâncias deixaram de ser impeditivos para a locomoção e o paradigma de residência próxima às atividades do cotidiano modificou-se, criando-se uma malha de deslocamento mais intensa. Porém, o crescimento metropolitano e populacional ocorreu mais rapidamente do que a capacidade da rede viária, aumentando a frequência de congestionamentos e limitando a mobilidade dos automóveis.

Para se diminuir os focos de congestionamento existem alguns métodos bastante efetivos, como por exemplo:

• Valorização de transporte individual de menor porte, como bicicletas ou motocicletas;

• Investimento em transporte público pontual e de qualidade;

• Utilização de semáforos com temporização dinâmica;

Dentre os citados, nosso trabalho foca em estudar o custo e requisitos mínimos  de implantação do último método, bem como avaliar a efetividade de diferentes implementações de um algoritmo de cálculo da temporização dinâmica, pois apesar do avanço da tecnologia de microprocessadores e das redes de comunicação, os controladores semafóricos continuam sendo implantados com fases pré-programadas.

Procedimentos

Os primeiros passos para a realização do estudo foram a definição do algoritmo e levantamento de tecnologias para detecção de veículos em vias públicas. Partindo destas duas pesquisas realizadas, avaliamos as combinações possíveis de implementação, variando o algoritmo e os sensores que lhe fornecem dados.

Para cada combinação, realizamos simulações para testar a efetividade de cada uma em um cenário mais próximo do real, coletando dados de cada veículo simulado para análise posterior. A análise dos resultados se deu levando em conta características das tecnologias usadas e o desempenho da execução de cada variação do algoritmo.

Algoritmo

O algoritmo base escolhido para cálculo dinâmico do tempo de fase foi o Backpressure. Ele foi inicialmente desenvolvido para roteamento de pacotes de rede, de maneira a diminuir a sobrecarga nos roteadores da internet. Suas primeiras adaptações para uso em redes viárias utilizavam uma visão utópica do tráfego, considerando, por exemplo, carros conectados à rede de controle. Tal realidade é muito distante do contexto brasileiro, e por este motivo decidimos realizar este trabalho.

Simulador

Por se tratar de um estudo sobre a efetividade de diferentes implementações de semáforos inteligentes, seria muito custoso efetuar a implantação de todas as versões do algoritmo de maneira física, em cruzamentos reais. Por esse motivo, optamos por utilizar um simulador de tráfego urbano com a configuração de uma via movimentada.

Por comodidade, utilizamos o simulador PTV Vissim, que a universidade já possuía licenças de uso na disciplina Engenharia de Tráfego (PTR 3531), e é um microssimulador de tráfego urbano com interfaces para programação do controle semafórico e extração de dados por veículo simulado.

Resultados

Após uma extensa análise comparativa entre todas as simulações, foi possível concluir que não há algoritmo perfeito que sirva para todas as demandas de uma metrópole, mas que para cada objetivo, um algoritmo diferente apresenta sua excelência.

O resultado mais importante atingido foi de que, independente do algoritmo utilizado, todos tem capacidade de reduzir o congestionamento de tráfego pelas metrópoles quando comparados aos sistemas atuais de tempo de fase fixos. A dinamicidade proporcionada pelos algoritmos possibilita que mesmo em caso de interdição de uma via, os arredores serão ajustados para comportar e aliviar o fluxo extra de veículos.

Agradecimentos

Nossos profundos agradecimentos aos professores que nos ajudaram no desenvolvimento deste trabalho, principalmente nossa orientadora Profa. Dra. Tereza Cristina Melo de Brito Carvalho, e ao Prof. Dr. Claudio Luiz Marte, que nos cedeu licenças para uso do software de simulação PTV Vissim e roteiros explicativos sobre o mesmo.