2. Les Agents Artificiels
2.6. Frameworks d’agents
Nesta etapa do procedimento proposto é desenvolvida em detalhe a caracterização especifica de cada elemento do cenário a ser simulado. São definidas, dentre outras, características tais como a situação de controle de tráfego nas interseções (presença ou não de semáforos) e de circulação dos veículos nos segmentos viários (sinalização vertical e horizontal na rede); o fluxo de veículos e, as características próprias referentes aos veículos que circulam na rede (velocidades operacionais e itinerários para transporte público). Ela é importante porque estes dados introduzidos no simulador são próprios para cada cenário a ser simulado. A Figura 4-4, apresenta em detalhe esta etapa.
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Caracterização dos cenários 3
Detalhamento das características de cada elemento a ser simulado
Condições de controle e da circulação do tráfego
Características do fluxo de tráfego.
Figura 4-4: Etapa 03 do fluxograma do procedimento para identificação de parâmetros influentes em um processo de simulação microscópica
4.4 - ETAPA 04: ESTABELECIMENTO DAS MEDIDAS DE DESEMPENHO
As medidas de desempenho devem ser estabelecidas após uma comparação conceitual entre as medidas de desempenho encontradas na literatura e as medidas de desempenho que o programa a ser utilizado proporciona. No caso do presente estudo, a definição levou em conta, também, trabalhos realizados no Programa de Pós-Graduação em Transportes da Universidade de Brasília, que foram desenvolvidos com ajuda do uso de um simulador, e alguns conceitos do HCM. É recomendada a escolha de medidas de desempenho para dados que sejam facilmente coletáveis e verificáveis em campo, cuja coleta seja economicamente viável e relacionada ao tipo de cenário e condições de tráfego a simular.
a) Medidas de desempenho na literatura pesquisada
No Capítulo 2 foi feito um levantamento de vários trabalhos relacionados com a identificação dos parâmetros de microssimulação a serem considerados em processos de calibração. Nestes trabalhos foram identificados dois grandes grupos de cenários: cenários em área urbana e cenários em rodovias. Para cada um destes casos foram identificadas medidas de desempenho que são relacionadas ao tipo de cenário.
O HCM 2010 também destaca a importância do volume de tráfego e da velocidade (entre outros parâmetros) para análise das condições de tráfego não interrompido (caracterizando
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o fluxo em segmentos de rodovias não afetados pela presença de interseções e/ou acessos). Para áreas urbanas, onde ocorre a presença de interseções, faixa de pedestres, entre outros, o HCM 2010 destaca que os tempos de viagem são afetados pela presença destes elementos e, por isso, o tempo de viagem constitui uma medida de desempenho adequada a ser verificada, assim como o comprimento de filas, o atraso, o número de paradas, entre outras que estão relacionadas com a operação do tráfego nessas áreas. Dentre essas medidas, o manual qualifica o atraso operacional como uma medida de desempenho importante para este tipo de situação de fluxo de tráfego. Esse atraso é definido como a diferença entre o tempo efetivo de viagem em um determinado trecho e o tempo de viagem na velocidade de fluxo livre. O atraso operacional é geralmente provocado pela presença de dispositivos de controle de tráfego, e o HCM o utiliza como a principal medida de desempenho para avaliar o nível de serviço para interseções semaforizadas e não semaforizadas (HCM, 2010).
Em um trabalho realizado no Programa de Pós-Graduação em Transportes (PPGT) da Universidade de Brasília, relacionado com estudos de polos geradores de viagem, foram consideradas e recomendadas quatro medidas de desempenho, sendo, o tempo de viagem, o tempo de atraso, o número de paradas e a velocidade média, (Mariz, 2010). Em outro estudo também desenvolvido no PPGT, relacionado com controladores fuzzy para interseção isolada, a autora mencionou duas medidas de desempenho adequadas à análise da fluidez: atrasos e filas. Tendo em vista os objetivos do estudo, foi adotada na análise somente a medida de desempenho “número médio de veículos da fila” (Andrade, 2004). Na Tabela 4-1, onde é sintetizada a revisão da literatura para outros estudos além dos referidos nos parágrafos anteriores, pode-se identificar que para cenários rodoviários, as medidas de desempenho mais utilizadas são a velocidade e o volume (Hourdakis et al, 2003; Turley, 2007 entre outros). Para cenários urbanos as medidas de desempenho mais consideradas são tempo de viagem, comprimento de filas, tempo de atraso, e número de paradas (Kim et al, 2005; Park e Scheneeberger,2003; Park e Qi, 2005; Park e Kwak, 2010; entre outros).
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Tabela 4-1: Medidas de desempenho encontradas na revisão da literatura
Fonte Medidas de desempenho Cenário estudado Simulador
Hourdakis et al, 2003 Volume, Velocidade seção de 20 km rodovia AIMSUN
Kim e Rilett, 2003 Tempo da viagem 23 km de rodovía CORSIM / TRANSIMS
Park e Scheneeberger, 2003 Tempo médio da viagem Rede arterial urbana com 12 interseções semaforizadas VISSIM
Barcelo e Casas, 2004 N/D Rede interurbana (1800 km de via) AIMSUN
Ben-Akiva et al., 2004 Velocidade, Densidade, Fluxos Rodovia e 2 arteriais/298 interseções em uma
rede urbana MITSIMlab
Kim et al., 2005 Distribuição do tempo de viagem Arterial Urbana (1 km comprimento) VISSIM
Park e Qi, 2005 Tempo da viagem Uma interseção semaforizada VISSIM
Oketch e Carrick, 2005 Fluxos nos links e de conversão, tempo da viagem, comprimento de filas Rede urbana (8 km2, com 16 interseções) PARAMICS Brockfeld et al., 2005 Velocidade Uma rodovia (1 km de comprimento) 10 diferentes modelos Lownes e Machemehl, 2006 Capacidade da seção Interseção de duas rodovias VISSIM Turley C.,2007 Velocidade média - Velocidade 13 milhas rodovia CORSIM Santhanam S. e Park B., 2008 Tempo da viagem 23,5 milhas rede rodoviaria VISSIM Gao Y. e Rakha H., 2008 Atrasos, Paradas e Consumo de combustivel Uma interseção semaforizada entre dois segmentos de rodovia de 1 km cada INTEGRATIONVISSIM- Park e Kwak, 2010 Tempo de viagem - Volume Rede arterial de 4 interseções semaforizadas TRANSIMS Mathew e Radhakrishnan, 2010 Tempo de atraso Rede arterial de 3 interseções semaforizadas VISSIM
Liu et al, 2010 Fluxos 1012 ft de rodovia CORSIM
Dalprá G, 2011 Velocidade média - Tempo de viagem 250 m de via arterial com duas interseções SimTraffic
b) Medidas de desempenho no Aimsun
O microssimulador Aimsun, que será utilizado para testar o procedimento proposto, proporciona varias medidas de desempenho, tais como, fluxo, velocidade, densidade, tempo de viagem e atraso, entre outras. O usuário elege que medidas são consideradas nas simulações a serem realizadas.
A Tabela 4-2 apresenta-se as medidas de desempenho que o Aimsun fornece. Para simulação de redes o Aimsun apresenta 12 medidas, são elas o fluxo médio, densidade, velocidade média (velocidade média no tempo), velocidade média harmônica (velocidade média no espaço), tempo de viagem, tempo de atraso, tempo de parada, número de paradas, viagem total, tempo total de viagem, consumo de combustível, e emissão de poluentes. Quando são simuladas seções, além das 12 medidas de desempenho, o Aimsun também fornece ainda, o comprimento médio de fila e o comprimento máximo de fila.
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Quando são simuladas matrizes O/D o Aimsun fornece outra medida, que é o número de
veículos perdidos, porém suprime as medidas de desempenho “densidade” e
“comprimentos de filas”.
Tabela 4-2: Medidas de desempenho no Aimsun
Medidas de desempenho Definição
Fluxo médio Número médio de veículos por hora que passou pela rede ou por uma seção durante o período de simulação. Os veículos são computados quando deixam a rede por uma seção existente.
Densidade Número médio de veículos por quilômetro em uma seção ou em toda a rede.
Velocidade média Velocidade média para todos os veículos que tenham deixado a seção ou o sistema. É calculado utilizando a velocidade média de percurso para cada veículo.
Velocidade média no espaço Velocidade média harmônica para todos os veículos que deixam uma seção ou o sistema
Tempo de viagem
Tempo médio que um veículo precisa para percorrer uma seção ou um quilômetro dentro da rede. Consiste na média de todos os tempos de viagens individuais (tempo de saída - tempo de entrada) de cada veículo que cruza a seção ou a rede, convertido em tempo por quilômetro.
Tempo médio de atraso
Tempo médio de atraso por veículo por quilômetro. Consiste na diferença entre o tempo de viagem esperado (o tempo que levaria para atravessar o sistema sob condições ideais) e o tempo de viagem efetivo. É calculado como a média de atraso de todos os veículos e logo convertida em tempo por quilômetro.
Tempo de parada Tempo médio de paralização por veículo por quilômetro.
Número de paradas Número médio de paradas por veículo por quilômetro.
Distância Total Percorrida Número total de quilômetros percorridos por todos os veículos que passaram por uma seção ou pela rede.
Tempo total de viagem Tempo total de viagem experimentado por todos os veículos que passaram por uma seção ou pela rede.
Consumo de combustível Total de litros de combustível consumido por todos os veículos que passaram por uma seção ou pela rede.
Emissão de poluentes Total de quilogramas de poluição, para cada tipo de poluente, emitido por todos os veículos que passaram por uma seção oupela rede.
Comprimento médio de fila Comprimento médio da fila formada em uma seção expresso pelo número de veículos por faixa. É calculado como uma média no tempo.
Comprimento máximo de fila Máximo comprimento da fila formada em uma seção, expresso pelo número de veículos por faixa.
Número de veículos perdidos Número total de veículos que se perderam no percurso da viagem entre a origem e o destino, e que posteriormente não conseguiram atingir o destino correto (em simulação de matrizes O/D).
c) Medidas de desempenho recomendadas
A partir dos elementos apresentados nos itens “a” e “b”, verifica-se que são relevantes para adoção no procedimento proposto, para efeito de trabalhos de simulação em cenários urbanos, as medidas de desempenho tempo de viagem, tempo de atraso, extensão média de fila (número de veículos) e velocidade média.
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Pela magnitude do trabalho de análise de importância dos parâmetros para a calibração de microssimuladores, que exigirá um grande número de simulações e o tratamento dos resultados correspondentes, recomenda-se a seleção de duas das medidas de desempenho acima referidas. Foram selecionados o tempo médio de atraso e o comprimento médio de fila.
a. Tempo médio de atraso
Para a determinação do valor do tempo médio de atraso, são utilizadas as Equações 4.1, 4.2, 4.3, e 4.4 (TSS, 2012).
Estatísticas na rede Para o veículo que deixa a rede:
(4.1)
em que:
DTi = tempo médio de atraso por quilômetro de i-th veículo (s);
TDTi = tempo total de atraso acumulado em cada seção pelo i-th veículo (s);
Di = distância total de viagem realizada pelo veículo i-th na rede (m).
Na rede:
(4.2)
em que:
DTsys = tempo médio de atraso por veículo por quilômetro (s/km);
DTi = tempo médio de atraso por quilômetro de i-th veículo (s)
Nsys = número de veículos que saíram da rede durante o período I;
I = intervalo estatístico, tempo em que os resultados da simulação são registrados e varia até chegar ao tempo total de simulação (s)
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Estatísticas na seção
Quando o veículo entra em uma nova seção:
(4.3) em que:
TTi = tempo médio de viagem na seção do veículo (s) ;
Ss = velocidade limite da seção s (m/s); St = velocidade limite da conversão t (m/s); θi = aceitação de velocidade do veículo i;
SMaxi = máxima velocidade desejada do veículo i (m/s);
Ls = comprimento da seção s (m)
Lt = comprimento da conversão t (m)
Nesse trabalho é considerado para todos os cálculos estatísticos o tempo médio de atraso da rede.
b. Comprimento médio de filas
Para a determinação do comprimento médio de filas, são utilizadas as equações 4.4, e 4.5. Para conversões:
(4.4)
em que:
tl,i = (0,tl,1, ..., tl,m, I) : instantes “t” quando o comprimento da fila na faixa “l” muda, no intervalo de 0 a I;
AQLtur = comprimento médio de fila na conversão;
QLl,t = comprimento de fila na faixa “l” no tempo “t” (veí);
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NBLanestur = número de faixas antes da conversão;
I = intervalo estatístico, varia até o valor total do tempo de simulação (seg). Para a seção:
sec sec 1 , , , sec / * 1 NBLanes I t t QL AQL l t T i l i l t l l i i
(4.5) em que:AQLsec = comprimento médio de fila para a seção;
QLl,t = comprimento de fila na faixa “l” para o tempo “t” (veí);
I = intervalo estatístico (seg)
t l,i = (0,tl,1, ..., tl,m, I) : instantes “t”quando o comprimento da fila na faixa “l” muda, no intervalo de 0 a I;
NBLanessec = número de faixas da seção “sec”.
Para a rede:
Na rede o comprimento médio de filas é calculado como a soma do comprimento médio de filas em todas as seções e nas conversões.
Nesse trabalho é considerado para todos os cálculos estatísticos o comprimento médio de filas da rede.
A Figura 4-5 apresenta o resultado do desenvolvimento da Etapa 04 do fluxograma do procedimento proposto.
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4.5 - ETAPA 05: DEFINIÇÃO DO CONJUNTO DE PARÂMETROS E DOS