projeto_sincrobus.pdf
TRANSCRIPT
Universidade Federal de Santa Catarina
Centro Tecnológico
Departamento de Automação e Sistemas
Projeto:
SISTEMA DE INFORMAÇÃO E CONTROLE EM TEMPO
REAL DE ÔNIBUS URBANOS – SincroBUS
Proposta Submetida ao
Edital MCT/CNPq No 18/2009
Elaborada por:
Prof. Werner Kraus Junior, Ph.D.
Coordenador, DAS/CTC/UFSC
Prof. Luiz Alberto Koehler, Dr.
Vice-Coordenador, DEET/CT/FURB
Florianópolis, dezembro de 2009
ii
Índice Analítico
1 IDENTIFICAÇÃO DA PROPOSTA ..................................................................... 1
1.1 Dados do Projeto ............................................................................................ 1
1.2 Resumo .......................................................................................................... 1
1.3 Abstract ......................................................................................................... 2
2 QUALIFICAÇÃO DO PROBLEMA ..................................................................... 3
2.1 Controle do Intervalo de Chegadas ............................................................... 4
2.2 Sistema de Informação aos Usuários ............................................................ 6
2.3 Questões Institucionais de Execução do Projeto .......................................... 7
3 OBJETIVOS E METAS ........................................................................................ 9
4 METODOLOGIA ................................................................................................ 10
4.1 Levantamento das características do caso sob estudo................................ 10
4.2 Estudo de algoritmos para controle de prioridade e retenção .................... 11
4.3 Estudo de algoritmos para estimação de chegadas de ônibus .................... 12
4.4 Simulação do controle da operação do sistema BRT .................................. 13
4.5 Especificação dos requisitos de hardware e software ................................. 13
4.6 Implementação do protótipo do SincroBUS ................................................ 14
4.6.1 Equipamentos....................................................................................... 14
4.6.2 Testes de conformidade ........................................................................ 15
4.6.3 Condução dos experimentos ................................................................. 15
4.7 Coordenação das Atividades ....................................................................... 16
5 PRINCIPAIS CONTRIBUIÇÕES ...................................................................... 17
6 CRONOGRAMA ................................................................................................. 17
7 OUTROS PARTICIPANTES DA EQUIPE ........................................................ 18
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ........................................................................ 20
1
1 IDENTIFICAÇÃO DA PROPOSTA
1.1 Dados do Projeto
Título: Sistema de Informação e Controle em Tempo Real de Ônibus
Urbanos – SincroBUS
Coordenador:
Prof. Werner Kraus Junior
Depto. de Automação e Sistemas
Universidade Federal de Santa Catarina – UFSC
Vice-coordenador:
Prof. Luiz Alberto Koehler
Depto. de Eng. Elétrica e de Telecomunicações
Universidade Regional de Blumenau – FURB
Instituições de Execução:
Universidade Federal de Santa Catarina – UFSC
Universidade Regional de Blumenau – FURB
1.2 Resumo
O projeto SincroBUS visa implantar um sistema avançado de informação e
operação do transporte coletivo urbano. Objetiva-se melhorar a qualidade do serviço
de ônibus através (i) da regularização da chegada em pontos de parada prevenindo
a ocorrência de aglomerações de ônibus da mesma linha (bunching) e (ii) da
apresentação de informação de horários previstos das próximas chegadas nos pontos
de parada e terminais. Propõe-se implantar o projeto em escala piloto em
Blumenau, SC, no contexto da modernização do sistema de tranporte coletivo por
ônibus ora em curso naquela cidade. Em particular, serão avaliadas técnicas de
prioridade para ônibus em semáforos e retenção em pontos de parada para
regularização do serviço da linha Troncal-10, a principal do sistema de transportes
da cidade com cerca de 70 mil usuários/dia e frequência de partidas de 4 a 10 min.
Na implantação, será necessário instalar equipamentos de rastreamento dos ônibus,
os quais serão aproveitados para realizar um sistema de informação de chegadas,
disponível via Internet e em pontos de parada selecionados para fins de avaliação
do funcionamento. Resultados do projeto, tanto na forma de software como da
descrição técnica dos equipamentos e protocolos serão divulgados gratuitamente
para fomentar a aplicação em outros cenários.
2
1.3 Abstract
The SincroBUS project aims at the implementation of an advanced
information and operations system for public transit. The aim is to improve the
quality of transit service by (i) regularizing bus arrival in stops to prevent the
occurrence of bunching of buses on the same line and (ii) presenting information
about next arrivals in bus stops and stations. A prototype installation is proposed in
the city of Blumenau, SC, Brazil, in the context of the upgrade of the city's transit
system that is now under way. In particular, techniques for bus priority in traffic
lights as well as holding in stops for regularizing service of the Trunk-10 line are
proposed. The line is the main one in the city's transit operation with 70,000
passengers/day and bus intervals ranging from 4 to 10 min, with 6 min average for
all day. In the implementation, it will be necessary to install Automatic Vehicle
Location equipment on the buses, which in turn will be used for the information
system providing next arrivals information on the Internet and in selected bus stops
for evaluation purposes. Project results in terms of the developed software and
technical description of equipments and protocols used will be freely available for
fostering possible adoption elsewhere.
3
2 QUALIFICAÇÃO DO PROBLEMA
Melhorar a relação entre qualidade do serviço e preço do transporte público é
imprescindível para ampliar a opção dos cidadãos pelo uso do ônibus em
detrimento do transporte individual. Neste projeto, aborda-se a questão da
qualidade com foco em dois aspectos operacionais: (i) a regularização do intervalo
entre chegadas de uma mesma linha para evitar o fenômeno da aglomeração dos
veículos (bunching) e (ii) a apresentação de informações em tempo real sobre
horário de chegada do próximo ônibus.
Como forma de garantir a aplicação prática dos resultados do projeto e visando
trazer benefícios concretos para usuários de ônibus, será estudado o caso da
operação da linha Troncal-10 do sistema de transporte coletivo do município de
Blumenau, SC (ver Figura 1). A linha opera entre dois terminais situados nas
extremidades do eixo viário da cidade, num percurso de aproximadamente 10 km e
com 70 mil usuários por dia, com intervalos entre partidas da ordem de 4 a 10 min.
durante todo o dia. Dada a importância da linha, a Prefeitura de Blumenau,
através do SETERB (Serviço Autônomo Municipal de Trânsito e Transportes de
Blumenau), está implantando uma faixa segregada na maior parte do itinerário
para operação na modalidade de ônibus rápido (BRT, ou Bus Rapid Transit), o que
a torna particularmente adequada para os testes em escala piloto das estratégias
de controle operacional e de informação aos usuários.
Figura 1. Esboço do itinerário da Linha Troncal-10, Blumenau, SC.
Por se tratar de um sistema BRT, o SETERB está preocupado com o problema
da aglomeração dos ônibus na linha Troncal-10, pois implica em perda de eficiência
4
operacional da principal linha do sistema de transporte da cidade. Tanto que, em
sítio da autarquia pode-se ler que:
Apesar disso, o transporte coletivo de Blumenau, assim como o de outros
centros urbanos, acaba sofrendo interferências do elevado trânsito de
veículos em vias públicas. Devido à integração completa do sistema,
eventualmente, alguns contratempos podem provocar o atraso de linhas
nos terminais, o que acaba gerando acúmulo de passageiros em pontos e
plataformas de embarque. Em virtude disso, muitas pessoas acabam
utilizando o ônibus mais lotado, em vez de esperarem alguns minutos
para se locomoverem no próximo com mais conforto. (SETERB, 2009)
Também, devido ao alto volume de usuários, torna-se interessante dotar a
linha de sistema de informações sobre chegadas, aumentando o conforto e a opção
pelo uso do transporte público.
Os aspectos mais relevantes para melhor qualificar os problemas abordados
pelo projeto são discutidos nas seções a seguir.
2.1 Controle do Intervalo de Chegadas
Um fenômeno comum em linhas de ônibus de alta freqüência, isto é, com
intervalos (ou headways) menores de 15 min., é a aglomeração dos veículos ao longo
do itinerário. Tal fenômeno, conhecido pela denominação inglesa como bunching,
foi descrito inicialmente por Newell e Potts (1964) e tem como causa um simples
atraso de determinado ônibus. Este ônibus atrasado encontra mais passageiros a
espera no próximo ponto, o que aumenta o tempo de embarque, atrasando-o ainda
mais. O ônibus seguinte encontra menos passageiros no ponto e, portanto, o tempo
de embarque é reduzido, adiantando-o. Este efeito é cumulativo para os pontos e
ônibus seguintes gerando a aglomeração dos ônibus, resultando em aumento do
tempo médio de espera dos usuários nos pontos, desequilíbrio da ocupação e
aumento do tempo de viagem dos ônibus afetados pela aglomeração.
Dadas as características diferenciadas de eficiência e qualidade que são
planejadas para sistemas BRT, torna-se importante o controle do headway entre os
ônibus para manter o desempenho originalmente previsto na implantação. Assim,
por exemplo, pesquisadores que analisaram o caso do sistema de transportes de
Santiago, Chile, concluem que:
Transantiago também confirma a importância de um sistema
centralisado de controle de headway e como sua ausência afeta os tempos
5
de espera. Aglomerações de ônibus são um problema bem conhecido na
operação de ônibus. O desempenho do sistema nos primeiros meses
mostra que, sem uma forma de controle de headway e sem incentivos
monetários para operadores e motoristas, a algomeração dos ônibus pode
atinger proporções maciças. (Muñoz et al., 2008; pag. 32)
Uma solução para o problema da aglomeração são as estratégias de controle em
tempo real com o objetivo de corrigir possíveis desvios ou perturbações no serviço.
Dentre as várias estratégias utilizadas, as mais empregadas são a prioridade para
ônibus nas interseções com semáforos e a retenção (holding, em inglês) dos ônibus
em pontos ao longo do trajeto. A retenção do ônibus por determinado tempo tem o
objetivo de corrigir o headway entre os ônibus e com isto reduzir o tempo médio de
espera dos passageiros nos pontos, sendo aplicada a um veículo que esteja muito
próximo de outros à sua frente. Já a prioridade para ônibus nas interseções
semaforizadas consiste na atuação do semáforo para favorecer a passagem dos
ônibus à frente de um agrupamento, aumentando a dianteira para regularizar as
chegadas nas paradas seguintes.
Embora intuitivamente possa parecer que a retenção não traga benefícios pois
efetivamente aumenta o tempo de viagem dos usuários já embarcados, vários
estudos na literatura mostram as vantagens da técnica para diminuir o tempo de
atraso médio dos usuários em percursos de alta frequência, tais como Eberlein et
al. (1999), O’ Dell e Wilson (1999), Eberlein et al. (2001), Sun e Hickman (2004) e
Zolfaghari et al. (2004).
Já a prioridade (Skabardonis et al., 1998b; Balke et al., 2000; Cima et al., 2000;
Furth e Muller, 2000; Dion e Hellinga, 2001; Janos e Furth, 2002; Dion et al. 2004)
facilita o movimento dos ônibus através das interseções sinalizadas, o que implica
numa diminuição do tempo de viagem dos ônibus e dos passageiros embarcados. Na
realidade, a prioridade permite um tratamento diferenciado da semaforização a
favor dos usuários do sistema de transporte público em relação ao transporte
individual. Entretanto, uma operação independente entre as estratégias de
prioridade e retenção, pode, por exemplo, conceder prioridade e adiantar um ônibus
que já está adiantado. Ainda, a prioridade pode causar um impacto negativo sobre
o tráfego em geral, o que termina por prejudicar a própria circulação dos ônibus
(Heydecker, 1983). Assim, surge a proposta de um sistema de controle que integre
a estratégia de prioridade e o controle da partida dos ônibus dos pontos ou
6
retenção, levando ainda em consideração o tráfego em geral.
Neste projeto, propõe-se implantar estratégias de retenção e prioridade
baseadas em modelos de programação matemática, que utilizam como variável de
decisão o tempo de retenção dos ônibus nos pontos e a temporização semafórica.
Busca-se minimizar o tempo de atraso dos passageiros nos pontos e embarcados e
impacto no restante do tráfego. O ponto de partida são os resultados descritos em
Koehler (2009), os quais serão adaptados para o controle da operação da principal
linha troncal do sistema de ônibus rápidos (BRT) da cidade de Blumenau, Santa
Catarina, conforme discutido anteriormente.
2.2 Sistema de Informação aos Usuários
Intuitivamente, pode-se argumentar que painéis eletrônicos com mensagens
sobre previsão de chegadas de ônibus instalados em pontos de parada são um
atrativo para que cidadãos optem pelo transporte coletivo em vez do individual,
pois aumentam o conforto do usuário que aguarda a próxima chegada. De fato, um
estudo conduzido nos EUA (Abdel-Aty, 2001) mostra que até 38% dos motoristas
afirmam que mudariam de modo de transporte caso as informações estivessem
disponíveis. Tais considerações levaram à formulação, neste projeto, de proposta
de aproveitamento da infra-estrutura disponível no sistema de prioridade e
retenção para constituição de um sistema de informação ao usuário em pontos de
parada.
Sistemas de informação aos usuários encontram-se em uso em diversas cidades
do Brasil e do mundo, tendo sido estudados por vários autores. Xijun (2001) relata
a implementação experimental de um sistema na cidade de Brasília, DF. Nas
conclusões, o estudo indica como um empecilho o alto custo do sistema de
comunicação dos veículos utilizando-se infra-estrutura de operadoras de telefonia
celular. Enquanto fosse verdade à época do estudo, hoje os custos de contratação de
serviços são menores que R$ 20,00/veículo/mês. Considerando um ônibus que
transporta 100 passageiros/viagem e realiza 15 viagens/dia em um mês com 22 dias
úteis, tem-se cerca de 33.000 passageiros/mês, o que resulta num custo por
passageiro irrisório. Ou seja, os custos declinantes das tecnologias de comunicação
facilitam muito o acesso ao serviço de informação que os usuários consideram
atraente.
7
Um excelente relatório sobre o tema (TCRP, 2003) mostra que os sistemas de
informação sobre chegadas surgiram a partir da constatação, pelas operadoras, de
que os sistemas de rastreamento usados para melhorar a eficiência do transporte
coletivo embutiam a possibilidade de oferta de um serviço muito bem recebido pelos
usuários de ônibus. Um exemplo da reação positiva dos usuários aparece em estudo
realizado em Londres em 1993 com base num sistema com 50 painéis instalados
numa rota com 124 paradas (op. cit., pag. 24). Concluiu-se que 64% dos usuários
consideravam que a regularidade das chegadas de ônibus havia melhorado com o
sistema, quando na realidade o contrário havia ocorrido. O mesmo estudo apontou
que usuários sentiam que o tempo de espera era menor quando a informação
estava disponível, e que o tempo médio de espera percebido havia caído de 11,9
min. para 8,6 min. Reações similares são descritas em outras instalações na
Europa e nos Estados Unidos.
Confirma-se, então, que a questão não é se implantar, mas como implantar um
sistema de informações uma vez que se dispõe, ou se planeja dispor, de sistemas
avançados de controle da operação dos ônibus. Nesse sentido, o mesmo estudo
citado acima, ainda que datado de 2003, aborda pontos-chave para a implantação
de sistemas de informação sobre chegadas válidos até hoje: (i) escolha das
tecnologias de localização dos veículos e apresentação da informação; (ii) emprego
de técnicas de estimação de tempo de percurso para confiabilidade da informação;
(iii) custos das várias opções; e (iv) questões organizacionais e institucionais. Na
seção sobre metodologia, serão discutidos os caminhos propostos para resolver
questões de (i) a (iii). Questões institucionais são apresentadas a seguir.
2.3 Questões Institucionais de Execução do Projeto
Do ponto de vista organizacional e institucional, o alcance restrito do projeto e
seu caráter de protótipo simplificam o tratamento de questões relativas aos órgãos
envolvidos. Optou-se, na montagem do projeto, buscar apoio tanto do órgão gestor
do sistema, o SETERB, como do sindicato dos motoristas, o SINDETRANSCOL,
conforme discutido adiante. As empresas concessionárias serão contactadas a
posteriori pois, dadas as características do regime de concessão, elas devem seguir
as diretrizes do órgão gestor na execução das atividades, respeitados limites de
dispêndio de recursos próprios.
8
O SETERB, órgão gestor do transporte coletivo, é uma autarquia municipal da
cidade de Blumenau, Santa Catarina, com a função de gerenciar e fiscalizar o
sistema de trânsito e transporte, o que inclui o transporte coletivo e individual,
instalação e manutenção da infra-estrutura física para o transporte dentro do
município e a fiscalização da segurança e organização do trânsito. Recentemente, a
Prefeitura de Blumenau obteve financiamento do BNDES para obras de infra-
estrutura viária da ordem de R$ 50 milhões. Como contrapartida obrigatória para
liberação dos recursos, a Prefeitura comprometeu-se a implantar a faixa segregada
entre os dois terminais situados nas extremidades do eixo viário da cidade para
operação da linha Troncal-10. Conforme declaração em anexo, o SETERB
demonstra interesse em participar deste projeto, uma vez que a aglomeração de
ônibus é um problema concreto que surge na operação da linha Troncal-10 e que
prejudica a eficiência inicialmente planejada da linha. Apesar do interesse,
considera-se aqui o risco de mudanças de diretrizes em órgãos públicos em função
de prioridades de gestão. Para minimizar tal risco, propõe-se aportar os
equipamentos necessários à operação do protótipo com recursos concedidos pelo
CNPq, cujo custo é acessível em função do barateamento das tecnologias a serem
empregadas.
Do ponto de vista do sindicato, este projeto carrega a possibilidade de alteração
da rotina dos motoristas de ônibus, pois a retenção em pontos de parada dependerá
da correta reação do condutor à sinalização interna a ser instalada no painel do
veículo. Portanto, foi realizada consulta ao Sindicato dos Empregados das
Empresas de Transporte Coletivo Urbano de Blumenau (SINDETRANSCOL) no
sentido de buscar apoio da categoria para a implantação das técnicas desenvolvidas
no projeto. A reação inicial recebida demonstra apoio à iniciativa, abrindo a
possibilidade de participação efetiva dos motoristas para implementação do
sistema de controle da operação.
Diversas universidades estão envolvidas no projeto: a Universidade Regional
de Blumenau (FURB), Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC), a
Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS) e a University of California,
Berkeley (UCB). A relação dos pesquisadores envolvidos está na seção 8 deste
documento.
9
3 OBJETIVOS E METAS
O objetivo geral do projeto é a melhoria da qualidade do serviço de transporte
público por ônibus através da implantação de um sistema de controle em tempo
real da operação de linhas de sistemas BRT e de informação sobre chegadas de
ônibus.
As metas que se propõem atingir são:
Domínio e disponibilização de tecnologia para coleta de dados em tempo real
sobre a operação de linhas de ônibus com fornecimento de posição dos
veículos e percentuais de ocupação.
Avaliação via simulação da eficiência do sistema de controle em tempo real
da operação do sistema BRT, tanto em simulador especificamente
desenvolvido para avaliação da operação de sistemas BRTs como em
simulador microscópico de uso geral para avaliação do impacto no tráfego
urbano em geral.
Implementação de protótipo do sistema de informação e controle tendo como
caso de estudo a operação da principal linha do sistema de transportes da
cidade de Blumenau – SC.
Análise da eficiência e viabilidade dos sistemas de informação e controle do
ponto de vista dos operadores (gerência municipal de transportes,
operadores e motoristas).
Determinação do impacto das medidas conforme sentidas pelos usuários
para determinação da percepção subjetiva sobre a qualidade do serviço de
ônibus.
Formação técnica através de discussão e troca de informações na área de
operação do transporte coletivo urbano envolvendo os órgãos gestores do
transporte público no Brasil.
10
Divulgação dos resultados do trabalho na forma de relatórios técnicos,
artigos científicos em congressos e periódicos nacionais e internacionais e
livre disponibilização de softwares desenvolvidos para implementação de
protótipo.
4 METODOLOGIA
Há vários desafios técnicos e científicos embutidos nos objetivos propostos
neste projeto, principalmente por visar a construção de um protótipo operacional a
ser instalado em campo. Para atingir os objetivos, dispõe-se, por um lado, da
experiência acadêmica da equipe nos problemas teóricos envolvidos (Koehler et al.,
2008a; Koehler et al., 2008b; Koehler, 2009) e, por outro, da experiência na
implementação prática de sistemas de informação como o SSAT/ANPET (Correa,
2007) e sistema de controle de tráfego em tempo real (Kraus Jr., 2009).
As etapas metodológicas propostas para o trabalho visando atingir os objetivos
do projeto podem ser assim resumidas:
4.1. Levantamento das características do caso sob estudo;
4.2. Estudo de algoritmos para controle de prioridade e retenção;
4.3. Estudo de algoritmos para estimação de tempos de chegadas de ônibus em
pontos de paradas;
4.4. Simulação das propostas para controle da operação;
4.5. Especificação dos requisitos de hardware e software do sistema de
informação e controle;
4.6. Implementação do protótipo do SincroBUS;
4.7. Coordenação das atividades.
A seguir, apresenta-se o detalhamento das etapas do projeto.
4.1 Levantamento das características do caso sob estudo
Nesta primeira etapa do projeto, deverão ser obtidas as características do caso
sob estudo de acordo com as seguintes categorias:
i. Operação da Linha Troncal-10: número de veículos, escala dos motoristas,
11
frequência horária e volume de passageiros transportados, demandas ao
longo do percurso;
ii. Itinerário: distâncias entre cruzamentos semaforizados, tempo de percurso
total, localização dos pontos de parada e tempo de percurso entre paradas,
tempo de embarque e desembarque em cada parada;
iii. Equipamentos de controle: interface dos controladores semafóricos para
atuação externa, características dos veículos de transportes públicos usados
na operação, interface digital do sistema de bilhetagem eletrônica.
Os dados levantados servirão de base para a especificação detalhada dos
sistemas a serem implantados. Além disso, serão definidas estratégias para
contornar possíveis deficiências dos sistemas de controle, tais como embarques não
contabilizados em terminais de integração, ausência de interface padronizada para
comunicação com sistemas de bilhetagem e de controle semafórico. Como já se tem
conhecimento preliminar de tais deficiências, a relação de itens solicitados neste
projeto contempla equipamentos e serviços que garantem a obtenção dos dados
necessários à operação da linha com controle avançado.
4.2 Estudo de algoritmos para controle de prioridade e retenção
O ponto de partida para a implementação dos algoritmos para controle de
prioridade e retenção são os resultados disponíveis em tese de doutorado
desenvolvida no DAS/UFSC (Koehler, 2009). Entrentanto, as informações
previstas naquele trabalho (localização dos veículos, contagem de passageiros) não
estarão disponíveis para implementação em campo do protótipo, sendo parte
importante do projeto o desenvolvimento de métodos para obtenção de tais
informações operacionais. Assim, será complementada a revisão bibliográfica para
que se reúna um conjunto de informações técnico-científicas acerca do estado da
arte e da prática. Além de artigos técnico-científicos nacionais e internacionais,
serão também levantadas as normas técnicas relacionadas ao tema do projeto. Os
temas preferenciais para busca bibliográfica são:
dispositivos para rastreamento e localização de ônibus;
dispositivos para contagem de passageiros embarcados nos ônibus e nos
12
pontos ou terminais;
estratégias de controle tempo real para operação de sistemas de transporte
público por ônibus;
sistemas de informação ao usuário do transporte coletivo;
simulação de tráfego misto e de sistemas BRT.
A partir do levantamento realizado e com base nas especificações do caso sob
estudo, serão propostas adaptações nas estratégias já disponíveis para controle de
prioridade e retenção. A codificação das estratégias será realizada com algoritmos
de otimização disponíveis em pacote comercial cuja aquisição está prevista no
orçamento.
O desenvolvimento dos algoritmos estará a cargo de alunos de mestrado e
doutorado dos programas de pós-graduação em Engenharia de Automação e
Sistemas da UFSC e em Engenharia Elétrica da FURB.
4.3 Estudo de algoritmos para estimação de chegadas de ônibus
Para aplicação das técnicas de controle de prioridade e retenção, é suficiente o
conhecimento da localização dos ônibus num certo instante. Tal informação estará
disponível a partir dos dados de equipamentos GPS instalados no interior dos
veículos e que serão transmitidas por telefonia celular (GPRS/GSM). Entretanto, a
informação estática da posição não é suficiente para o cálculo do tempo estimado de
chegada no próximo ponto de parada.
Tipicamente, o tempo de viagem de veículos é estimado por técnicas
estocásticas derivadas do filtro de Kalman. No projeto, serão avaliados métodos de
estimação que levem em conta o estado previsto para os semáforos ao longo da rota,
aplicando-se correções nas estimativas. Também, estarão disponíveis informações
sobre o estado do tráfego normal de veículos para trechos do itinerário que não
contam com faixa segregada. Com tais informações, será possível resolver o
problema da estimação com precisão suficiente para divulgação em painéis para os
usuários.
Assim como no item b acima, o desenvolvimento dos algoritmos estará a cargo
13
de alunos de mestrado e doutorado dos programas de pós-graduação em
Engenharia de Automação e Sistemas da UFSC e em Engenharia Elétrica da
FURB.
4.4 Simulação do controle da operação do sistema BRT
Como forma de avaliar e aperfeiçoar as estratégias de controle de prioridade e
retenção, bem como o desempenho dos algoritmos de estimação de chegadas, duas
abordagens de simulação serão usadas: micro-simulação com tráfego normal de
veículos para avaliação do impacto sobre a malha viária como um todo e simulação
da linha de BRT para avaliação de desempenho sob diferentes regimes de demanda
de passageiros.
Do ponto de vista de simulação microscópica, será usado um simulador
comercialmente disponível, Aimsun. Este permite a criação de modelos de
simulação para teste das estratégias de controle por prioridade semafórica e
retenção em pontos de controle e de avaliação do impacto no tráfego geral, o qual
compartilha as vias com a faixa segregada no BRT.
Do ponto de vista de simulação da linha de BRT, será contratado o
desenvolvimento de módulo adicional para um simulador já disponível com a
finalidade de inclusão do efeito do controle semafórico com prioridade. O modelo de
simulação, neste caso, é talhado para avaliação de desempenho global da operação
da linha, podendo ser testadas diferentes hipóteses de demandas de passageiros,
tempos de parada para embarque e desembarque, frequência de despacho, etc.
4.5 Especificação dos requisitos de hardware e software
Será necessário realizar especificação das características técnicas dos
seguintes equipamentos:
dispositivos de medição: localização dos ônibus (equipamento GPS),
número de passageiros embarcados (sensor infravermelho)
atuação semafórica: interface de comunicação sem fio com ônibus para
prioridade, equipamentos de contagem de tráfego geral (cálculo de
prioridade condicional);
informação: painéis de informação e interface de comunicação (modem
GPRS).
14
Além dos equipamentos, deverão ser especificadas as interfaces de
comunicação, ou seja, os protocolos a serem usados na troca de mensagens de
medição e de atuação do controle. As especificações devem ser detalhadas ao
máximo para permitir a contratação do serviço de desenvolvimento e posterior
teste de conformidade dos softwares desenvolvidos.
4.6 Implementação do protótipo do SincroBUS
Após as etapas de pesquisa, desenvolvimento, simulação e ajustes iniciais
passa-se para a etapa de implementação do protótipo do sistema, cujos aspectos são
destacados a seguir.
4.6.1 Equipamentos
Prevê-se a implantação dos dispositivos de coleta de dados e transmissão
desenvolvidos da seguinte forma:
5 (cinco) veículos equipados com:
Sensor infra-vermelho para contagem de passageiros;
Módulo GPS de baixo custo para localização do veículo;
Módulo de sinalização ao motorista para partida do ponto;
Modem GSM/GPRS para transmissão de dados.
10 (dez) cruzamentos semaforizados equipados com:
Sensores de contagem/ocupação sem fio com repetidores e
transmissores GSM/GPRS para levantamento do tráfego veicular;
Módulo de atuação no controlador semafórico para priorização de
ônibus.
5 (cinco) pontos de parada equipados com:
Painéis a LED para informação dos horários de chegada;
Modem GSM/GPRS para comunicação com central de controle.
Tais equipamentos estão orçados como parte dos recursos solicitados nesta
proposta, com exceção dos módulos de sinalização ao motorista e do módulo de
atuação no controlador semafórico, os quais serão construídos pela equipe
executora.
15
O desenvolvimento de softwares para integração dos diversos equipamentos
será contratado junto a empresas especializadas. Os softwares resultantes serão
divulgados com código aberto para incentivar a adoção por outros interessados.
4.6.2 Testes de conformidade
Embora o objetivo do projeto seja a melhoria da qualidade do serviço de ônibus,
as avaliações experimentais sobre o desempenho do sistema só poderão ser
realizadas uma vez que os equipamentos estejam testados para aferição da
conformidade do funcionamento às especificações de projeto. Portanto, uma etapa
importante da metodologia são os testes de conformidade.
Prevê-se realizar testes do sistema protótipo com respeito à precisão do sistema
de localização/predição da trajetória dos ônibus e das estimativas do número de
passageiros embarcados, testes do sistema de informação aos usuários (painéis e
internet), sistema de informação do instante de partida do ponto e do sistema de
prioridade (controlador semafórico).
4.6.3 Condução dos experimentos
Dadas as dimensões reduzidas do protótipo, os experimentos de controle
deverão ser planejados de forma a permitir a observação dos efeitos da atuação
sobre os ônibus e semáforos. Em horários de pico, a alta frequência da linha ( em
torno de 5 min) resulta numa janela de observação de 20 min para a passagem dos
5 veículos equipados. Em outros momentos, o tempo vai até 40 min (entre-picos da
tarde, p.ex.). Apesar de tais períodos serem apropriados para avaliação do controle,
propõe-se ainda estudar a liberação alternada de veículos. Ou seja, representando
por “” os veículos com equipamentos a bordo e por “” aqueles sem
instrumentação, propõe-se estudar situações do tipo:
: todos os veículos equipados partem em sequência;
: um veículo sem instrumentação entre dois equipados;
: dois veículos sem instrumentação intercalados; etc.
O interesse em estudar a alternância de partida de veículos com e sem
instrumentação surge pela oportunidade de se obter, para um mesmo ensaio,
chegadas com headways não controlados que ocorrem entre as chegadas
16
controladas. Tal regulação parcial dos headways entre chegadas permite avaliar
como a economia resultante em termos de equipamentos afeta a eficiência da
operação.
Como se trata de experimentos que exigem organização dos veículos a serem
despachados, conta-se com a participação do SETERB na concepção e coordenação
dos ensaios. Ou seja, o planejamento detalhado dos experimentos será realizado em
comum acordo com o SETERB (e possivelmente os operadores), com base nas
características de operação da linha e do tráfego geral de veículos ao longo do
itinerário.
4.7 Coordenação das Atividades
Refletindo a configuração geográfica do projeto, a coordenação está dividida
entre UFSC/Florianópolis e FURB/Blumenau. Conta-se ainda com a participação
de professores da UFRGS/Porto Alegre e UC Berkeley/Estados Unidos. Para
coordenação das atividades, serão usados os seguintes procedimentos:
Videoconferência através de ferramentas gratuitas baseadas em
computador;
Página privada do projeto para publicação e edição colaborativa de
documentos;
Reuniões presenciais e workshops.
Com relação aos workshops, estão previstos dois encontros. O primeiro após 6
meses do início do projeto para consolidação dos estudos preliminares sobre as
características da linha Troncal 10 e do sistema de tranporte integrado de
Blumenau. Como resultado, serão estabelecidos os detalhes das diretrizes para o
desenvolvimento dos algoritmos e instalações físicas do projeto. O segundo
workshop será realizado 20 meses após o início do projeto com o objetivo de avaliar
os resultados alcançados e propor ações finais para conclusão dos trabalhos.
Em ambos momentos, haverá sessões abertas para realização de seminários
técnicos, com a presença de especialistas de universidades do Brasil e do exterior
na área de transporte coletivo e BRT.
Foi estabelecida, ainda, a contrapartida do SETERB em horas de pessoal
17
dedicado ao projeto. Formalizou-se a participação do órgão mediante celebração de
Termo de Cooperação Técnica com a FURB, o qual entrará em vigor na data de
concessão dos recursos a este projeto, caso aprovado.
5 PRINCIPAIS CONTRIBUIÇÕES
Formação de uma base de dados consolidando informações técnicas relativas
a um sistema de transporte coletivo urbano por ônibus, operando em faixa
segregada.
Desenvolvimento de tecnologia e produto nacional para
rastreamento/detecção de ônibus, contagem de passageiros, atuação
semafórica, sistemas de informação ao usuário e estratégias de controle
tempo real para operação de sistemas de transporte coletivo urbano por
ônibus, mais especificamente sistemas BRT.
Divulgação técnico/científica dos resultados e conclusões em seminário
específico sobre o tema do trabalho e em periódicos e congressos nacionais e
internacionais.
6 CRONOGRAMA
A metodologia descrita anteriormente é apresentada em forma cronológica na
tabela abaixo, contemplando 12 bimestres dentro dos 2 anos do projeto. Para
referência, as etapas definidas são:
A. Levantamento das características do caso sob estudo;
B. Estudo de algoritmos para controle de prioridade e retenção;
C. Estudo de algoritmos para estimação de tempos de chegadas de ônibus em
pontos de paradas;
D. Simulação das propostas para controle da operação;
E. Especificação dos requisitos de hardware e software do sistema de
informação e controle;
F. Implementação do protótipo do SincroBUS;
G. Coordenação das atividades.
18
Etapa
Bimestre
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
A
B
C
D
E
F
G
7 OUTROS PARTICIPANTES DA EQUIPE
Além do coordenador e vice-coordenador apresentados na seção 1, Identificação
da Proposta, fazem parte da equipe do projeto os seguintes pesquisadores.
Luis Antonio Lindau
Titulação: Doutor
Instituição de Vínculo:
Laboratório de Sistemas de Transportes
Departamento de Engenharia de Produção e Transportes
Universidade Federal do Rio Grande do Sul
Conhecimento aportado: planejamento e avaliação de desempenho de
sistemas BRT; simulação de sistemas BRT.
Atividades (ver cronograma): A, B, D, F.
Horas semanais dedicadas: 2 h
Eduardo Camponogara
Titulação: Doutor
Instituição de Vínculo:
Departamento de Automação e Sistemas
Universidade Federal de Santa Catarina
Conhecimento aportado: otimização de sistemas; controle ótimo de
sistemas BRT; controle de tráfego urbano em tempo real.
19
Atividades (ver cronograma): A, B, D, F.
Horas semanais dedicadas: 2 h
Alexander Skabardonis
Titulação: Doutor
Instituição de Vínculo:
Departament of Civil Engineering
Institute of Transportation Studies
University of California, Berkeley
Conhecimento aportado: controle de prioridade em sistemas BRT;
controle de tráfego urbano em tempo real.
Atividades (ver cronograma): B, C, E, F.
Horas semanais dedicadas: 1 h
Ram Rajagopal
Titulação: Doutor
Instituição de Vínculo:
Departament of Electrical Engineering and Computer Science
Institute of Transportation Studies
University of California, Berkeley
Conhecimento aportado: controle de tráfego urbano em tempo real.
Atividades (ver cronograma): A, C, E, F.
Horas semanais dedicadas: 1 h
Paulo Roberto Brandt
Titulação: Mestre
Instituição de Vínculo:
Departamento de Engenharia Elétrica e de Telecomunicações
Universidade Regional de Blumenau
Conhecimento aportado: implementação de sistemas de comunicação
para controle de tráfego.
Atividades (ver cronograma): E, F.
Horas semanais dedicadas: 4 h
20
Felipe Augusto de Souza
Titulação: Engenheiro
Instituição de Vínculo:
Mestrando do Programa de Pós-Graduação em Engenharia de
Automação e Sistemas
Universidade Federal de Santa Catarina
Conhecimento aportado: controle de tráfego urbano em tempo real;
especificação e implementação de sistemas de controle de tráfego.
Atividades (ver cronograma): A, B, C, E, F.
Horas semanais dedicadas: 20 h
Vinícius Berndsen Peccin
Titulação: Engenheiro
Instituição de Vínculo:
Mestrando do Programa de Pós-Graduação em Engenharia de
Automação e Sistemas
Universidade Federal de Santa Catarina
Conhecimento aportado: controle de tráfego urbano em tempo real;
especificação e implementação de sistemas de controle de tráfego.
Atividades (ver cronograma): A, B, C, E, F.
Horas semanais dedicadas: 20 h
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
ABDEL-ATY, M. A.; 2001. Using Ordered Probit Modeling to Study de Effect of
ATIS on Transit Ridership. Transportation Research Part C, 9, p. 265-277.
BALKE, K., URBANIK, D. and CONRAD, L.; 2000. Development and Evaluation
of Intelligent Bus Priority Concept. Transportation Research Record, No. 1727,
p. 12-19.
CIMA, B., CORBY, M., GULICK, R., VAHIDI, H.; 2000. Transit Signal Priority: A
Comparison of Recent and Future Implementations. Paper presented at ITE
2000 Annual Meeting, Nashville, TN, 6-10.
21
CORREA, T.; 2007. Sistema de Submissão e Avaliação de Trabalhos – SSAT 2.0.
Relatório de Estágio de 7ª. fase, Curso de Engenharia de Controle e
Automação, UFSC. Disponível em http://www.das.ufsc.br/~werner/SSAT.
DION, F. and HELLINGA B.; 2002. A Rule-Based Real-Time Traffic Responsive
Signal Control System with Transit Priority: Application to an Isolated
Intersection. Transportation Research Part B: Methodological, Vol. 36, Issue 4.
DION, F., RAKHA, H. and ZHANG, Y.; 2004. Evaluation of Potential Transit
Signal Priority Benefits Along Fixed-Time Signalized Arterial. Journal of
Transportation Engineering, Vol. 130, Issue 3, p.294-303.
EBERLEIN, X.J., WILSON, N.H.M. and BERNSTEIN, D.; 1999. Modeling Real-
Time Control Strategies in Public Transit Operations. Wilson, N.H.M. (Ed.),
Lecture Notes in Economics and Mathematical Systems: Computer Aided
Transit Scheduling, Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, Vol. 471, p. 325–346.
EBERLEIN, X.J., WILSON, N.H.M. and BERNSTEIN, D.; 2001. The Holding
Problem with Real-Time Information Available. Transportation Science, Vol.
35, n. 1, p. 1-18.
FURTH, P. and MULLER, T.; 2000. Conditional Bus Priority at Signalized
Intersections: Better Service with Less Traffic Disruption. Transportation
Research Record, No. 1731, p. 23-30.
HEYDECKER, B.G.; 1983. Capacity at a Signal-Controlled Junction where there is
Priority for Buses. Transportation Research Part B: Methodological, Vol. 17,
No. 5, p. 341-357.
JANOS, M and FURTH, P.; 2002. Bus Priority with Highly Interruptible Traffic
Signal Control: Simulation of San Juan's Avenida Ponce de Leon.
Transportation Research Record, No. 1811, p. 157-165.
KRAUS JR., W.; 2009. Projeto CONTREAL: Sistema de Controle de Tráfego em
Tempo Real. Relatório Técnico, Depto. de Automação e Sistemas, UFSC.
Disponível em http://www.das.ufsc.br/~werner/contreal.
MUÑOZ, J. C; J. D. Ortuzar; A. Gschwender; 2008. Transantiago: The Fall and
22
Rise of a Radical Public Transport Intervention. Relatório de Projeto PA22,
Universidad Católica de Chile, Santiago, Chile, 35 pags. Disponível em
http://www2.ing.puc.cl/~its/productos/PA22.pdf.
O’ DELL, S.W. and WILSON, N.H.M.; 1999. Optimal Real-Time Control Strategies
for Rail Transit Operations During Disruptions. Wilson, N.H.M. (Ed.), Lecture
Notes in Economics and Mathematical Systems:Computer-Aided Transit
Scheduling, Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, Vol. 471, p. 299-323.
SETERB; 2009. Sistema de Transporte Coletivo. Serviço Autônomo Municipal de
Trânsito e Transportes de Blumenau, http://www.seterb.sc.gov.br/sistema-
integrado.php. Acesso em 2/12/2009.
SKABARDONIS, A., BERTINI, R.L. and GALLAGHER, B.R.; 1998b. Develpment
and Application of Control Strategies for Signalized Intersections in
Coordinated Systems. Transportation Research Record, PAPER No. 981271, p.
1-26.
SUN, A. and HICKMAN, M.; 2004. The Holding Problem at Multiple Holding
Stations. In Proceedings of the 9th International Conference on Computer-Aided
Scheduling of Public Transport, San Diego, California, USA.
TCRP – Transit Cooperative Research Program; 2003. Real-Time Bus Arrival
Information Systems: a Synthesis of Transit Practice. TCRP Synthesis 48,
Transportation Research Board, 71 p., Washington, DC, EUA.
XIJUN, D.; 2001. Sistema de Informação de Horários para Usuários de Transporte
Público por Ônibus. Dissertação de Mestrado, Departamento de Engenharia
Civil e Ambiental, Universidade de Brasília, Publicação TU.DM – 09A/2001,
114 p.
ZOLFAGHARI, S., AZIZI, N. and JABER, M.Y.; 2004. A Model for Holding
Strategy in Public Transit Systems with Real-Time Information. International
Journal of Transport Management Vol. 2, p. 99-110.