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AULA 09 – Alocação de Tráfego UNIVERSIDADE FEDERAL DA PARAÍBA CENTRO DE TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL E AMBIENTAL DISCIPLINA: PLANEJAMENTO DOS TRANSPORTES / ANÁLISE DE SISTEMAS DE TRANSPORTES PROFESSORA: ISABELLE YRUSKA DE LUCENA G. BRAGA, MSc INTRODUÇÃO No processo de planejamento dos transportes, aprendemos: A determinar as viagens realizadas em uma área; A determinar as origens e os destinos e; O modo de transporte a ser utilizado. FLUXOS DE VIAGEM: Transporte Público Transporte Individual Ferroviário Hidroviário Rodoviário Divisões obtidas na etapa Divisão Modal OBJETIVOS OBJETIVO GERAL: Avaliar a distribuição do fluxo de viagens nos sistemas de transporte existentes e/ou em novas alternativas de transporte; Determinar as rotas do sistema viário de transportes. Avaliar as deficiências do atual sistema de transporte pela alocação dos movimentos futuros ao sistema existente; Avaliar os efeitos de melhoramento no sistema de transporte pela alocação de movimentos futuros a uma rede de transporte que inclua tais melhoramentos; OBJETIVOS OBJETIVOS ESPECÍFICOS: Formular programas de prioridade pela alocação de futuros movimentos ao sistema de transporte proposto; Testar propostas alternativas de sistemas de transportes; Determinar volumes de tráfego para fins de projeto. PRINCÍPIOS DE ALOCAÇÃO DE TRÁFEGO PRINCÍPIOS: Relação dos tempos de viagens em que a probabilidade da escolha de uma rota entre duas zonas é maior nas rotas de menor tempo do que nas rotas de maior tempo; Tempo de viagem igual: os tempos de viagens são idênticos em todas as rotas disponíveis entre um par de zonas e são menores ou iguais aos tempos de todas as rotas não utilizadas; Minimização do tempo total de viagem: os usuários escolhem as rotas de modo que a soma do tempo de todas as viagens seja o mínimo. TIPOS DE ALOCAÇÃO DE TRÁFEGO Alocação do Tráfego Atual à Rede Atual: Verifica a adequação do procedimento utilizado, com relação a reprodução dos padrões de viagens atuais. Alocação do Tráfego Futuro à Rede Atual: Determina as deficiências da rede atual e identifica os melhoramentos necessários a esta rede. Alocação do Tráfego Futuro à Rede Futura: Analisa o efeito de distribuição do solo e dos sistemas de transportes propostos. ETAPAS DO PROCESSO Codificação da Rede Viária Determinação do Caminho Mínimo Alocação do Tráfego CODIFICAÇÃO DA REDE VIÁRIA OBJETIVOS: Transformar a rede viária em uma sequência de arcos e nós. Nó Arco Arco: Trecho unidirecional da rota entre duas interseções. Nó: Ponto em que dois ou mais ramos se encontram. CODIFICAÇÃO DA REDE VIÁRIA As informações são associadas a cada arco nó (dependendo da técnica de alocação associada): Comprimento do trecho; Velocidade; Volume de tráfego; Capacidade; Tipo de pavimento, etc. DETERMINAÇÃO DOS CAMINHOS MÍNIMOS OBJETIVOS: Determinar o menor caminho entre duas zonas, com base na rota que ofereça o menor tempo ou custo de viagem. T=3 T=3 T=1 T=7 T=3 T=2 T=3 T=3 T=2 T=2 19 15 12 20 18 14 13 17 16 22 23 1 2 T=3 T=3 T=7 T=2 A rota mais curta entre os centróides das zonas é chamada de árvore de caminho mínimos. DETERMINAÇÃO DOS CAMINHOS MÍNIMOS REPRESENTAÇÃO EM REDES: Um sistema de transportes é representado como uma rede para descrever componentes individuais dos sistema de transporte e a relação deles entre si. Características mais importantes: Tempo de viagem Custo da viagem DETERMINAÇÃO DOS CAMINHOS MÍNIMOS REPRESENTAÇÃO EM REDES: Em que, tp é o tempo da origem do caminho p para o seu destino; Lp é o conjunto de ligações ou arcos no caminho p; tij é o tempo na ligação ou arco (i,j) e; ij Lp, significa que ij está incluído no conjunto Lp. pLij ijp tt O caminho escolhido é o de menor tempo total ou menor custo. DETERMINAÇÃO DOS CAMINHOS MÍNIMOS PRINCÍPIO BÁSICO: O usuário escolhe sempre a rota de menor impedância (resistência) entre as rotas disponíveis; Fatores que influenciam a escolha da rota: tempo, distância, custo, congestionamento, tipo da via, paisagem, hábitos, etc.; É difícil determinar a rota de caminho mínimo manualmente; Utiliza-se algoritmos para: • Determinar a menor rota entre um par de zonas; • Calcular a árvore de caminhos mínimos que contém todos os caminhos mínimos interzonais que saem de uma determinada origem. DETERMINAÇÃO DOS CAMINHOS MÍNIMOS PRINCÍPIO BÁSICO: O algoritmo inicia no nó de origem comparando as impedâncias (tempos ou custos) para os nós subsequentes, eliminando os trechos que não pertencem ao caminho mínimo que sai da origem. - Deve-se comparar o tempo de viagem dos arcos que saem do nó base, e selecionar o de menor tempo (5, 12, 13); EXEMPLO Ex.1: Determine do caminho de tempo total mínimo entre os nós 1 (base) e 4. - Para indicar que o menor caminho que sai de 1 foi encontrado, colocar próximo ao nó 10 o tempo de viagem e o número do nó antecessor: 5 (1); - Deve-se comparar o tempo do nó base para todos os nós que podem ser alcançados Isso envolve a comparação dos tempos para o nó 12 (a partir do nó 1), nó 11 (a partir dos nós 1 e 10), e nó 24 (a partir do nó 10). Tempo de viagem (nó antecessor) EXEMPLO Matriz de Caminho de Tempo Mínimo (Nós de 1 a 9) ALOCAÇÃO “TUDO OU NADA” O tráfego entre duas zonas é todo alocado ao caminho mais curto. As viagens geradas por cada zona são alocadas sucessivamente até que as viagens de todos os centróides tenham sido carregadas nos ramos da rede. Ex.2: O fluxo de tráfego a partir do nó 1 é dado abaixo. Verifique o volume total de veículos por hora nos ramos da rede. ALOCAÇÃO “TUDO OU NADA” 1-2: 2.400 veículos/hora 1-3: 1.726 veículos/hora 1-4: 3.172 veículos/hora 3 1 2 4 2.400 2.400 2.400 1.726 1.726 1.726 1.726 3.172 3.172 3.172 = 7.298 = 4.126 ALOCAÇÃO “TUDO OU NADA” Limitações do Método: Não leva em consideração o crescimento do congestionamento associado ao aumento do volume alocado; Ignora que para viagens mais longas, muitos motoristas tendem a se transferir para as auto estradas. Recomendações: Utilizado quando se procura obter a alocação de tráfego “desejável” ao sistema de transporte; O objetivo é criar capacidade suficiente nos ramos de forma que o usuário não seja forçado a mudar de rota devido a problemas de congestionamento. ALOCAÇÃO COM RESTRIÇÃO DE CAPACIDADE Considera que o tempo de viagem em cada trecho da rede é variável em função do volume de tráfego alocado à mesma. Funções de desempenho relacionam o tempo de viagem com o volume de tráfego alocado e a capacidade da via. Compreende inicialmente uma alocação do fluxo tipo “Tudo ou Nada”, ou seja, todo o fluxo é alocado na rota de menor tempo. Os tempos nas vias são reavaliados utilizando-se a uma função de desempenho. ALOCAÇÃO COM RESTRIÇÃO DE CAPACIDADE PROCEDIMENTO 1. Obtenção da árvore de caminhos mínimos usando o tempo de viagem correspondente ao tráfego com fluxo livre (Q=0); 2. O tráfego entre cada par de zonas é alocado pelo método “Tudo ou Nada”; 3. Cálculo do tempo de viagem para volume alocado: 4 max 0 15,01 Q Q TTQ Em que, TQ é o tempo de viagem no trecho com um volume alocado Q em minutos; Q é o volume alocado ao trecho (veic/h); Qmax é a capacidade prática (veic/h) e; T0 é o tempo de viagem considerando o volume do trecho igual a zero. T0 é igual a 87% do tempo de viagem quando o volume for igual à capacidade prática. ALOCAÇÃO COM RESTRIÇÃO DE CAPACIDADE 4. Determinação de nova árvore de caminhos mínimos com base na seguinte expressão: 5. Constrói-se um novo conjunto de árvores, utilizando em cada trecho os tempos ajustados; Q i Q i Q TTT 25,075,0 1 6. Retorna-se à etapa 2 e repete-se o procedimento até que haja convergência entre os valores das iterações; 7. Recomenda-se até 4 iterações com o volume final em cada trecho sendo definido pela média dos volumes registrados. Ex.3: Considere um trecho de via com as características dadas abaixo. Qual a velocidade e o tempo de viagem considerando um volume de tráfego alocado de 60.000 veículos por dia? EXEMPLO Comprimento: 1,61 km Capacidade da via: 40.000 veículos/dia Velocidade: 64,4 km/h 27 32 Solução: EXEMPLO Tempo de viagem inicial no trecho: T L v min5,1 4,64 61,1 T min31,15,187,00 T 4 max 0 15,01 Q Q TTQ Tempo de viagem para o volume alocado: min3,2 000.40 000.60 15,0131,1 4 QT Velocidade no qual os 60.000 veículos por dia podem trafegar: T L v hkmv /4260 31,2 61,1 Ex.3: Considere que uma determinada avenida possui as características dadas abaixo. Qual a velocidade e o tempo de viagem considerando um volume de tráfego alocado de 30.000 veículos por dia? EXERCÍCIO Comprimento: 1.200 m Capacidade da via: 40.000 veículos/dia Velocidade: 46 km/h Solução: EXEMPLO Tempo de viagem inicial no trecho: T L v min57,1026,0 46 20,1 hT min37,157,187,00 T 4 max 0 15,01 Q Q TTQ Tempo de viagem para o volume alocado: min43,1 000.40 000.30 15,0137,1 4 QT Velocidade no qual os 30.000 veículos por dia podem trafegar: T L v hkmv /5060 43,1 20,1 UNIVERSIDADE FEDERAL DA PARAÍBA CENTRO DE TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL E AMBIENTAL DISCIPLINA: PLANEJAMENTO DOS TRANSPORTES / ANÁLISE DE SISTEMAS DE TRANSPORTES PROFESSORA: ISABELLE YRUSKA DE LUCENA G. BRAGA, MSc AULA 09 – Alocação de Tráfego
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