A Automóvel particular – Auto
ADP Agregado Doméstico Privado
AMP Área Metropolitana do Porto
AMTP Autoridade Metropolitana de Transportes do Porto
B Autocarro com carreira regular – Bus
BD Base de dados
BRT Bus Rapid Transit
BW Combinação de autocarro regular com andar a pé – Bus+Walk
BWA Bus – Walk - Auto
CMP Câmara Municipal do Porto
DpP Disponibilidade para Pagar
FEUP Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto
FMVL Função de Máxima Verosimilhança Logarítmica
GA Geração-Atração
GP Grande Porto
IIA Independente de Alternativas Irrelevantes
IID Independentes e Identicamente Distribuídos
IMTT Instituto da Mobilidade e dos Transportes Terrestres
INE Instituto Nacional de Estatística
IT Índice de Transferência
LL Log-likelihood
LRT Light Rail Transit
M Motas e motociclos – Moto
MC Monte Carlo
MNL Modelo Logit Multinomial
MVL Máxima Verosimilhança Logarítmica
MXL Modelo Logit Misto
NCa_b Base de dados com informação completa do número de adultos do agregado
familiar e das suas das viagens diárias
OB Autocarros sem carreira regular – Other Bus
OD Origem-Destino
OSAS Cenário Otimista Social e Ambientalmente Sustentável
PSAS Cenário Pessimista Social e Ambientalmente Sustentável
PSAT Cenário Pessimista Social e Ambientalmente Tradicional
QMC Quasi-Monte Carlo
SIG Sistemas de Informação Geográfica
SLL Verosimilhança Logarítmica Simulada
TC Transportes Coletivos
TET Teste Estatístico de Transmissibilidade
TI Transporte Individual
TLC Teorema do Limite Central
Capítulo I
Introdução
1.
Enquadramento do Tema
O objeto de estudo do presente trabalho foi a avaliação do potencial que diferentes alterações ao perfil socioeconómico dos Portugueses, bem como de diferentes estratégias inseridas em políticas urbanas e de mobilidade sustentável, poderão ter para influenciar o processo de tomada de decisão na escolha do modo de transporte a utilizar nas viagens diárias. A este último nível pretendeu-se especificamente quantificar o potencial impacto que diferentes estratégias de gestão da mobilidade, nomeadamente de incentivo ao uso de modos sustentáveis e de restrições ao livre uso do automóvel particular, bem como de políticas que promovam a densificação urbana, poderão ter na alteração de hábitos, de forma a promover uma mobilidade mais sustentável.
Atendendo à evolução que se tem verificado na maioria das cidades de média e grande dimensão a nível mundial nas últimas décadas, nomeadamente com o aumento do uso do automóvel particular e com o decréscimo do uso dos transportes mais sustentáveis, principalmente os Transportes Coletivos (TC), existe a necessidade de analisar a eficácia de diferentes estratégias na tentativa de inverter esta tendência. A experiencia internacional tem demonstrado que uma conciliação de políticas que conjuguem a utilização do automóvel particular com os transportes mais sustentáveis é a estratégia com melhores condições de promover uma mobilidade sustentável a todos os cidadãos (Vuchic, 1999). A comodidade no uso do automóvel particular dificilmente poderá ser igualada por outros modos de transporte. A sua disponibilidade para certos tipos de viagens e entre determinadas zonas torna-o em alguns casos a única opção verdadeiramente disponível, desaconselhando a aplicação de restrições severas indiscriminadas ao seu uso. Ainda assim, viagens há cujas características intrínsecas as tornam propícias a ser realizadas por modos mais sustentáveis e que em diversas cidades, nomeadamente europeias, revelaram ser passiveis de ser captadas com sucesso.
2.
Identificação de Problemas e Definição dos Objetivos
O excesso de dependência em relação ao automóvel particular e a tradicional pouca atratividade dos modos mais sustentáveis deve-se principalmente à descoordenação entre políticas de ordenamento do território e as políticas de transporte/mobilidade. As autoridades nacionais, regionais e locais devem encetar esforços no sentido de coordenarem as diferentes políticas de desenvolvimento, não só horizontalmente, entre os diferentes
sistemas coexistentes nas áreas urbanas, como verticalmente, de forma a que permitam a integração das políticas/sistemas locais nas políticas/sistemas regionais e nacionais. Esta coordenação permitirá não só uma melhor eficiência na aplicação dos escassos recursos humanos e financeiros, como uma melhor eficácia na implementação de um efetivo desenvolvimento sustentável.
No que diz respeito às políticas de mobilidade, parece claro que o rumo a seguir passa por políticas que incentivem o uso dos sistemas de transportes mais sustentáveis, em detrimento do automóvel particular. O transporte coletivo, ou de massas, apresenta-se como uma solução mais sustentável a longo prazo, económica e socialmente, mas apenas nas zonas com maiores densidades populacionais e com uma grande diversidade de usos do solo, de forma a tornar os elevados investimentos iniciais justificáveis. Em paralelo devem ser implementadas medidas que integrem nas viagens por automóvel particular os reais custos económicos e sociais que a opção pelo mesmo acarreta para a sociedade em geral. Estas políticas, no entanto, devem ser cuidadosamente estudadas e integradas de modo a não diminuir a mobilidade de certos grupos de cidadãos, ou a partir de certas zonas urbanas, pela simples imposição de restrições sem a oferta de alternativas viáveis. Estas políticas devem assim permitir aos cidadãos ter acesso a bens e serviços considerados básicos para a sua subsistência, e permitir o desenvolvimento sustentável, económica e socialmente, dessas áreas urbanas.
Assim, a tendência das políticas urbanas deverá potenciar o aumento da densidade de uso do solo nas áreas centrais, propícias a serem servidos por TC, limitando o alastramento dos subúrbios que implicam um maior uso do automóvel particular e dificultam a implementação de um sistema de TC eficiente. Estas políticas de ordenamento do território deverão ser acompanhadas de políticas de mobilidade urbana que tornem os modos alternativos mais atrativos para as viagens diárias, coordenadas com medidas que, onde possível e desejável, tornem o uso do automóvel particular mais caro e difícil, ou que pelo menos diminuam a sua conveniência comparativamente às alternativas.
É, no entanto, aparente que em muitas cidades de muitos países se verifica presentemente uma situação em que existe um grande fosso entre o funcionamento desejado e o funcionamento real do sistema de transportes. Verifica-se em muitos casos não apenas uma incapacidade de inverter tendências passadas, mas também um agravar das mesmas. Esta é uma situação comum à generalidade das cidades Portuguesas. Por outro lado é inquestionável que existem muitos outros casos de sucesso internacional na implementação de políticas mais sustentáveis de mobilidade, onde se verifica que modos alternativos ao automóvel podem ser verdadeiramente competitivos na captação de múltiplos tipos de deslocações urbanas.
Atendendo a esta constatação, torna-se extremamente importante perceber de que forma diferentes fatores internos e externos ao sistema de transportes, de forma isolada ou
integrada, dificultam ou potenciam a concretização de novos paradigmas de mobilidade, onde exista uma menor dependência relativamente ao transporte individual motorizado. Um primeiro aspeto que necessita de ser avaliado de forma a compreender o potencial impacto relativamente aos padrões de mobilidade, prende-se com a topologia urbana, e, particularmente com a sua densidade de ocupação e de oportunidades. Mais especificamente ligada às questões da mobilidade, é importante que se possa compreender, de forma mais objetiva e quantificada, a influência que a qualidade dos sistemas de transportes alternativos ao automóvel particular, especialmente os TC, tem ou poderá ter, na escolha do modo de transporte em viagens diárias. Em paralelo, justifica-se também avaliar o impacto que medidas que restrinjam o livre uso do automóvel particular possam ter nas opções modais. Finalmente, não pode deixar de se estudar o impacto potencial que as dinâmicas de evolução socioeconómicas que se verificam presentemente, e as que podem vir a ocorrer no futuro tanto próximo como mais distante, podem vir a materializar, e o condicionamento que tenderão a impor à adoção e concretização de novas políticas de transportes.
Apesar de existirem estudos internacionais que incluem separadamente partes destas análises, não se conhecem modelos com a sua combinação na globalidade e os seus resultados são específicos para os cenários analisados, não sendo de aplicação generalizada direta. Com o presente estudo pretende-se assim, contribuir para quantificar os possíveis impactos de estratégias de densificação urbana, bem como de incentivo ao uso do TC e de restrição ao livre uso do automóvel particular, no processo de tomada de decisão da escolha modal, considerando aspetos relacionados com as características pessoais/sociais de cada individuo com as características de cada viagem, conjugadas com características do sistema de mobilidade urbana disponível. Mais concretamente pretende-se contribuir para a identificação da melhor forma de incluir todos estes aspetos em modelações matemáticas que possam simular comportamentos reais, atuais e futuros, e que o façam com uma complexidade que não os tornem demasiado onerosos de estabelecer.
Para a sua definição pretende-se quantificar quais os diferentes fatores mais determinantes bem como avaliar a sua melhor especificação para uma descrição mais realista. Espera-se que os resultados do estudo possam vir a servir de base para a definição de linhas orientadoras aos decisores políticos na afetação de recursos e no estabelecimento de estratégias para os diferentes subsistemas que compõem o complexo sistema urbano, de forma mais eficiente e potencialmente com resultados mais concretos.
3.
Abordagem Metodológica
Para avaliar o impacto de diferentes estratégias de organização do território e da mobilidade, bem como das características socioeconómicas de cada individuo nas suas escolhas modais diárias, optou-se por estudar uma possível formulação matemática que permitisse essa
quantificação. Apesar de atualmente os modelos baseados em atividades permitirem uma modelação teoricamente mais realista, considerando o encadeamento da totalidade das atividades diárias de um individuo, a sua relativa complexidade de processamento e de aquisição de dados tem levantado algumas críticas e levado a alguma dificuldade de generalização da sua aplicação. Estas críticas fundamentam-se na relação entre o investimento necessário ao seu desenvolvimento em larga escala e as contrapartidas de precisão das previsões comparativamente aos modelos tradicionais. No presente estudo, a limitação da forma de levantamento dos dados pré-existentes utilizados, inviabilizou a possibilidade de utilizar um modelo baseado em atividades.
Assim, optou-se pelo estudo dos modelos mais tradicionais. Nos finais da década de 70 (Ortúzar e Willumsen, 2001; Train, 2003) surgiram os modelos de escolha discreta que, com uma base teórica consecutivamente consolidada, se apresentam como ferramentas potentes para a modelação das escolhas de indivíduos. Estes modelos, além de se basearem em teorias de comportamento, permitem modelar escolhas com base em variáveis contínuas mas também discretas, isto é, selecionadas de um conjunto finito de opções. Nos modelos de escolha discreta assume-se que cada alternativa tem associada uma utilidade bruta para um determinado indivíduo, e que o analista não possui a informação completa sobre os elementos considerados para a escolha de uma alternativa. A opção escolhida será a que maximizar a utilidade apreendida pelo utilizador. Assim, o analista assume que a utilidade é representada por dois componentes: uma mensurável, função de atributos mensuráveis e outra parte aleatória, que reflete o gosto pessoal de cada individuo, agregado a eventuais erros de observação ou medição. A probabilidade de um indivíduo escolher uma determinada opção será o valor esperado de uma função probabilística considerando todos os possíveis valores dos fatores não observáveis. A forma como o analista considera esta parte aleatória define o tipo de modelo a utilizar, uma vez que para calcular esta probabilidade, o respetivo integral pode ser avaliado de três maneiras: através de expressões de forma completamente fixa (por exemplo os Logit multinomiais), simulação completa (por exemplo os Probit) e através de simulação e forma fixa parciais (por exemplo os Logit mistos).
Dos diversos modelos de escolha discreta desenvolvidos desde os anos 70, o modelo mais conhecido e vastamente utilizado é o Logit Multinomial. Dos modelos aplicados a casos reais referidos na bibliografia até 2010 a sua esmagadora maioria foi realizada através de Logit Multinomiais. A sua designação deriva da utilização de uma curva logística (ou função sigmoide) para representar a probabilidade de escolha de uma alternativa entre as restantes. Entre as suas limitações mais relevantes destaca-se a assunção de padrões de substituição proporcionais e a independência entre alternativas (IIA), e a assunção de erros independentes e igualmente distribuídos (IID), quer entre alternativas quer entre observações. Assim, apesar de contestado para problemas especialmente complexos do ponto de vista conceptual devido às limitações referidas, o seu uso para extensas modelações exploratórias envolvendo o teste
de formulações muito variadas e de um número elevado de variáveis, é justificado atendendo à facilidade de cálculo e de interpretação de resultados (Train, 2003; Hensher et al, 2005), tendo sido selecionada como estrutura de modelação base para o desenvolvimento do presente projeto. Tal procedimento permite, de forma estruturada, a identificação das variáveis explicativas mais relevantes, da sua melhor especificação e forma de combinação, para posteriormente integrar formulações matemáticas mais complexas capazes de mitigar algumas das suas limitações.
No presente projeto optou-se pelo desenvolvimento de um conjunto extensivo e sistemático de análises exploratórias que visam avaliar o contributo que as diferentes variáveis consideradas podem dar para a compreensão do processo de decisão das escolhas modais. Este procedimento permite a caracterização do impacto individual de cada variável analisada, bem como das suas diferentes possíveis especificações e avaliar a eventual redundância parcial na capacidade explicativa e eventuais inter-relações verificadas quando utilizadas de forma combinada. Para realizar estas extensas análises exploratórias foi utilizada a informação recolhida pelo Instituto Nacional de Estatística (INE) no Inquérito à Mobilidade na Área Metropolitana do Porto (AMP) no ano 2000. Aos dados recolhidos nesse estudo foi adicionada informação considerada relevante relativamente à oferta de TC através de um Sistema de Informação Geográfica (SIG), bem como das diferentes tipologias e densidades de oferta de estacionamento existentes na área urbana do Porto. Dificuldades na aquisição de dados sobre os sistemas de mobilidade limitaram a sua análise à área norte da NUT III do Grande Porto. Com esta informação foi possível organizar uma base de dados para a
estimação dos modelos recorrendo ao software de análise econométrica NLogit 4©.
Atendendo à bibliografia internacional, e à informação disponível, foi selecionado um conjunto de diferentes variáveis com potenciais características para permitirem explicar o processo de tomada de decisão na escolha modal. A metodologia adotada para explorar quais as variáveis independentes com maior potencial, e quais as suas melhores especificações, foi iniciada com a introdução de cada uma destas isoladamente em modelos Logit Multinomiais, avaliando o seu ajustamento global e a coerência tanto de sinais como do comportamento dos parâmetros.
Após a definição de um conjunto de variáveis mais proeminentes, foi testada a viabilidade da sua combinação num único modelo Logit Multinomial. Este teste foi realizado de forma iterativa, com sucessivas alterações de combinações e analisando as melhorias no ajustamento global e a eventual manutenção da coerência dos parâmetros. Este processo permitiu a obtenção de um conjunto de variáveis que combinadas apresentam potencial para explicar, de forma muito significativa e de forma mais integrada e abrangente do que é normal, o processo de escolha modal. Os resultados dos seus parâmetros foram posteriormente comparados com resultados de estudos internacionais para avaliar a sua coerência e validade.
A possível dificuldade dos modelos em revelar eventuais relações de interdependências entre variáveis, nomeadamente as relacionadas com aspetos sociais, levou à exploração das mesmas na base de dados utilizada. A verificação de algumas tendências interessantes motivou o estudo da sua introdução nos modelos através de variáveis binárias para cada uma das combinações consideradas relevantes. Estas combinações caracterizam grupos sociais com comportamentos similares em termos de valorização das diferentes alternativas, e a sua definição permite a introdução de variáveis aparentemente não correlacionadas adequadas à modelação utilizada. Esta metodologia permite a mitigação de problemas de correlação e de falta de representatividade para interações mais complexas entre as diferentes variáveis sociais.
Com conhecimento das variáveis mais relevantes e dos modelos mais estabilizados e com melhores resultados em termos de ajustamento global e de coerência de comportamento de parâmetros, foram realizados simulações para avaliar as disparidades entre as previsões dos modelos e as repartições modais efetivamente verificadas na base de dados utilizada para a modelação. Estas simulações foram complementadas com análises de sensibilidade a diferentes alterações de cada uma das variáveis explicativas isoladamente. Após este estudo aplicaram-se os modelos a hipotéticas condições definidoras de perfis-tipo que caracterizam determinado tipo de cidadãos, estimaram-se as suas hipotéticas repartições modais e avaliaram-se a implicações dessas alterações.
Este processo concluiu-se com o teste de possíveis cenários de evolução futura das condições socioeconómicas dos residentes no espaço urbano, bem como da implementação de possíveis diferentes políticas de ordenamento e mobilidade urbana aplicados aos modelos sugeridos. Este procedimento permite testar o potencial que as diferentes variáveis explicativas identificadas apresentam para, de forma conjunta, influenciarem os padrões de repartição modal que presentemente se verificam. Em concreto procurou-se, através de análises exploratórias avaliar o grau de irreversibilidade e inevitabilidade dos padrões de mobilidade atualmente verificados em espaços urbanos. Paralelamente procurou-se também identificar as dinâmicas socioeconómicas que presentemente se verificam e se perspetivam para o futuro, e que maior potencial revelam para influenciar esses padrões, bem como as medidas políticas que se mostram com algum potencial para condicionar ou mesmo inverter as tendências atuais.
4.
Estrutura da Tese
Para a execução dos estudos referidos, no capítulo II é feito um enquadramento dos problemas de mobilidade atuais e das filosofias de intervenção com maior potencial para mitigar os mesmos, promovendo uma mobilidade equitativa e sustentável. São apresentados os aspetos gerais a considerar na modelação da mobilidade dos cidadãos, focando as
características genéricas dos modelos de escolha discreta como parte dos modelos de quatro passos.
No capítulo III são apresentadas as fundamentações teóricas gerais dos modelos de escolha discreta, apresentando-se também os seus modelos mais comuns. Para cada um dos diferentes tipos de modelos são apresentadas as suas fundamentações teóricas específicas, vantagens e desvantagens, formulações, processos de estimação, e formas de avaliação/interpretação dos resultados. Como elemento de referenciação e ponto de partida dos processos de modelação desenvolvidos, termina-se este capítulo com a apresentação dos principais resultados obtidos em estudos internacionais de modelação de escolhas modais. O capítulo IV apresenta a caracterização do caso de estudo: área de estudo, padrões e níveis de mobilidade, definidos através da caracterização socioeconómica dos viajantes, e sistemas de mobilidade envolvidos. É ainda feita uma descrição cuidada das dificuldades verificadas na aquisição e tratamento dos dados, procurando-se desta forma definir um conjunto de procedimentos que garantem uma organização eficiente de processos de caraterização de sistemas de transportes urbanos complexos. São, especificamente apresentadas as simplificações e opções tomadas para a obtenção de uma base de dados relevante com dados credíveis disponíveis para grande parte dos registos. É explicada a forma como foram considerados os dados sobre os sistemas de mobilidade, e como foram realizadas as análises dos mesmos. Descrevem-se detalhadamente, justificando o seu potencial, as diferentes variáveis consideradas para a análise, selecionadas entre as sugeridas em estudos internacionais específicos sobre transportes ou tradicionalmente consideradas para a modelação de transportes. Finalmente, faz-se também referência às dificuldades verificadas no tratamento dos dados pré-existentes e na recolha de dados sobre os sistemas de