Simulação de fluxos de tráfego Prof. Dr. José Reynaldo Setti Programa de Pós-Graduação em...
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Simulação de fluxos de tráfego
Prof. Dr. José Reynaldo SettiPrograma de Pós-Graduação em
Engenharia de TransportesEscola de Engenharia de S. Carlos
UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO
USP Escola de Engenharia de São CarlosUSP Escola de Engenharia de São Carlos 2
O que é um modelo?
Sistema real Modelo
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O que é um modelo? Realidade artificial Second life (metaverso) Hipóteses simplificadoras Suposições sobre
comportamentos Complexidade depende
do problema a ser resolvido
Modelo
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O que é simular? Imitar a operação ou
funcionamento de sistema real
Criar uma história artificial
Modelo é um arremedo da realidade
Modelo
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Modelo de um sistema Representação do sistema real
lógica, matemática ou computacional
Conjunto de suposições relativas ao sistema e seu funcionamento
Resultados do modelo medidas de desempenho
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Usos dos modelos de simulação Prever o impacto de uma alteração no
sistema real Estudar alternativas para modificações no
sistema real Estudar sistemas que não existem Estudar situações improváveis (difíceis
de serem observadas)
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Simulador de tráfego Modelo de “car-following”
velocidade do seguidor em função da velocidade e distância do líder
líder
seguidor
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Simulador de tráfego Modelo de “car-following”
velocidade do seguidor em função da velocidade e distância do líder
líder
seguidor
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Car-following: ondas de choque
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Rede viária: representação no modeloNós: cruzamentos,
entradas e saídas
Tramos: trechos entre cruzamentos
Complexidade da rede depende dos objetivos da simulação
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Rede viária: representação no modeloNós: cruzamentos,
entradas e saídas
Tramos: trechos entre cruzamentos
Complexidade da rede depende dos objetivos da simulação
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1
3
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Rede viária: representação no modeloNós: cruzamentos,
entradas e saídas
Tramos: trechos entre cruzamentos
Complexidade da rede depende dos objetivos da simulação
5 24
1
3
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Simulação de interseções em nível
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O que é um simulador de fluxos de tráfego? Linguagem de simulação “especializada” Capaz de representar
redes viárias e seus componentes semáforo, PARE, Preferencial etc. freeways, arteriais e vias locais pontos de ônibus uso de faixas de tráfego e conversões
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O que é um simulador de fluxos de tráfego? Linguagem de simulação “especializada” Capaz de representar
comportamento dos veículos “car-following” mudanças de faixas opcionais e obrigatórias fenômenos do tráfego veicular
demanda por viagens fluxos nas vias a partir de matriz O/D
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Demandas O/D
1 2 3 4
1 — V12 V13 V14
2 V21 — V23 V24
3 V31 V32 — V34
4 V41 V42 V43 —
5 24
1
3
Destinos
Ori
gens
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Simular requer dados Fluxos de tráfego
http://img.dailymail.co.uk/i/pix/2007/01/china_468x312.jpg http://www.flickr.com/photos/katkasamkova/2507613869
ou
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Simular requer dados Fluxos de tráfego Curva fluxo-velocidade
fluxos de saturação (capacidade) densidade de congestionamento
Número de faixas de tráfego Geometria, etc. Matriz O/D
pode ser sintética
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Simuladores CORSIM (TSIS)
antigo, mas é o mais usado no mundo INTEGRATION
pioneiro da representação integrada VISSIM, AIMSUN, Paramics etc.
pacotes comerciais, bem acabados, representação 3D
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Simuladores são modelos
Sistema real Modelo
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Simuladores são modelos Todos têm vantagens Todos têm desvantagens Um é diferente do outro
simuladores diferentes resultados discrepantes para o mesmo
caso Conhecer as capacidades e os limites
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Simuladores são modelos
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Simuladores são modelos
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Quem deve usar simulador de tráfego? Engenharia de tráfego Facilidade com programação de
computadores Conhecer bem o simulador
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Qual simulador usar? Custo total de aquisição Treinamento, documentação, suporte etc. Capacidades e limitações Integração com outros usuários
projetistas, consultores, outros órgãos públicos etc.
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Vantagens da simulação Analisar alterações no funcionamento e
na estrutura do sistema Analisar situações e alternativas que não
existem Visualização do funcionamento de cada
alternativa estudada Ajuda a avaliar uma proposta quando os
dados de entrada são insuficientes
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Desvantagens da simulação Modelos complexos
tempo e dados para elaboração e validação
Requer calibração adequada Replicações para garantir a qualidade dos
resultados Abandono de soluções expeditas mais fáceis
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Modelos de simulação Modelo discreto, estocástico e dinâmico
estado do sistema muda a intervalos discretos de tempo
Usam métodos numéricos (e não analíticos) variáveis de saída dos modelos de
simulação medidas de desempenho
variáveis de saída usadas para avaliar os resultados da simulação
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Passos numa simulação(1) Formulação do problema Determinação dos objetivos e do projeto
geral de abordagem do problema Modelagem (criação do modelo)
focalizar características essenciais do problema elaboração de hipóteses realistas aperfeiçoamento até representação adequada do
sistema real nível de complexidade adequado
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S
Passos numa simulação(2)
Formulação do problema
Definição dos objetivos e
abordagem geral
Construçãodo modelo
Coleta de dados
Codifiçãodo modelo
Verificação
Validação
Não
NSim
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Passos numa simulação(3)
Projeto do experimento
Execução doexperimento e
análise dos resultados
N
S Maisrodadas?
Documentar modeloe preparar relatório
Implementarresultados
Exemplos de projetos de
simulação de tráfego
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Equivalentes para caminhões em rodovias de pista dupla Objetivo:
Determinar fatores de equivalência para caminhões em rodovias de pista dupla do Brasil, para substituição dos valores que aparecem no HCM2000
Fator de equivalência:
ET = 2 cpe
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Abordagem geral Simular fluxos
formados por caminhões + carros carros
Comparar fluxos com mesma impedância
Impedância: medida de desempenho escolhida densidade
Impe
dânc
ia
L
Fluxo misto(carros + caminhões)
Fluxo
Fluxo básico(só carros)
qM qB
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Modelo de simulação 2 faixas de tráfego Links de 1 km no início e no
fim Link central de comprimento
e inclinação variáveis 0,5 a 2 km 0% a 8%
Dados coletados no link central
1 km1 km 1 km1 kmvariávelvariável
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Medida de desempenho: densidade
nnii, , nni-i-1 1 : : número acumulado de veículos que passaram pelo tramo número acumulado de veículos que passaram pelo tramo desde o início da simulação (desde o início da simulação (t=t=0) até os instante 0) até os instante ttii e e tti-i-11;;
tt : : intervalo de medição das variáveis de tráfego (300 s);intervalo de medição das variáveis de tráfego (300 s);NN : : número de faixas de tráfego (número de faixas de tráfego (N N = 2);= 2);tvtvii, , tvtvi-i-1 1 : soma dos tempos de viagem no tramo analisado de todos : soma dos tempos de viagem no tramo analisado de todos
veículos que passaram pelo tramo desde o início da veículos que passaram pelo tramo desde o início da simulação (simulação (t=t=0) até os instantes 0) até os instantes ttii e e tti-i-11;;
LL : : comprimento do tramo (km) comprimento do tramo (km)
qkv
1
160. i i
i i
n nv Ltv tv
13.600 i in nq
N t
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Codificação, calibração e validação Codificado no INTEGRATION e no CORSIM Calibrado com dados da SP330 e SP310
modelo de car-following modelo de desempenho dos caminhões
Validado com dados coletados na SP310 capaz de representar adequadamente o
comportamento dos caminhões no aclive
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Projeto do experimento(1)
Coleta de dados da densidade a cada 5 minutos
Tempo de simulação para cada cenário 7 horas (84 intervalos de 5 minutos) 2 horas de warm-up (24 intervalos) 60 observações para cada simulação
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Projeto do experimento(2)
4.200 horas simuladas tempo de processamento de cada
simulação depende de comprimento do greide, rampa fluxo de veículos computador usado
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Resultados Médias dos valores encontrados para a
densidade Usadas para o procedimento de cálculo dos
fatores de equivalência
Fim da parte 1