CODIFICAÇÃO MACROSCÓPICA DA REDE VIÁRIA DE FORTALEZA Alessandro Macêdo de Araújo
André Luis Medeiros Janailson Queiroz Sousa Roberto Matheus Nunes Torquato
Transitar Engenharia e Consultoria
RESUMO
A codificação da malha viária é a base para uma modelagem adequada do tráfego, portanto deve-se dar muita atenção à sua representação. Neste projeto, buscou-se desenvolver um método eficaz para a codificação da malha viária de um município. Foram verificados atributos de classificação viária e suas velocidades limites, sentido de circulação, número de faixas e o georreferenciamento dos sensores de fiscalização eletrônica. Utilizou-se uma rede já disponível, sendo atualizada com uso do simulador de tráfego TransModeler, considerando-se como referência imagens do Google e informações fornecidas por órgãos municipais e/ou empresas atuantes na área, além de inspeções em campo. Como resultado da aplicação do método, obteve-se a rede viária de Fortaleza codificada com suas principais características atuais, sendo representada por meio de mapas temáticos contendo a distribuição espacial dos segmentos atrelados a cada classe viária, dos binários existentes no município e da quantidade de faixas por sentido das vias.
1. INTRODUÇÃO
A codificação de uma rede de transportes consiste na representação da malha viária por meio de programas computacionais de simulação e é a base para uma modelagem confiável do tráfego que ocorre em campo, e, consequentemente, as características das vias devem ser bem representadas no modelo (Maia, 2007). Para essa codificação, são necessárias informações detalhadas quanto à geometria dos segmentos existentes na rede modelada, como o comprimento, a quantidade de faixas de tráfego e a curvatura, e quanto ao fluxo de tráfego, como o sentido de circulação, a capacidade e a velocidade limite (Braban-Ledoux, 2000).
No caso de malhas viárias extensas, a fase de codificação da rede de transportes pode ser uma tarefa bem trabalhosa, devido tanto à dificuldade de se obter informações atualizadas para toda a malha quanto à dificuldade de estruturar o processo de maneira eficiente e organizada. Dessa forma, uma boa execução da etapa de codificação de redes viárias com grande dimensão pode contribuir na diminuição do tempo necessário para realização do projeto e numa melhor qualidade da modelagem do tráfego reduzindo as chances de erro na representação do sistema. Durante a revisão bibliográfica para esta pesquisa, percebeu-se que além dos estudos já mencionados, manuais como os desenvolvidos pelo DNIT (2006) e RMS (2013) apresentam apenas elementos e características a serem considerados durante a preparação da rede de transportes para modelagem do tráfego, porém não abordam um método que auxilie a organizar a execução dessa etapa de codificação. Dessa forma, apesar de ser um assunto básico, esse tema é de fundamental importância para uma representação adequada do tráfego e, em geral, não é abordado considerando-se os pormenores.
Portanto, o objetivo deste trabalho consiste em propor um método de codificação de uma rede de tráfego macroscópica, que neste caso possui dimensão de um município, reunindo os cuidados necessários ao longo da execução de suas subetapas. Para este projeto utilizou-se o simulador computacional TransModeler 4.0, desenvolvido pela empresa americana Caliper
Corporation, que possibilita a codificação de malhas viárias, bem como simulação de tráfego
2. MÉTODO PROPOSTO DE CODIFICAÇÃO
Como etapa inicial da modelagem do tráfego, é necessário codificar a malha viária em estudo no simulador de tráfego selecionado. Aqui foi utilizada uma rede de eixos viários georreferenciada como estado inicial de codificação da malha, de onde foi extraída apenas a região do município em estudo. De maneira a modelar o tráfego de forma satisfatória, foi desenvolvido e aplicado o método de codificação da malha viária apresentado na Figura 1 e detalhado nas subseções seguintes.
Figura 1: Método adotado para codificação da malha viária 2.1. Classificação LUOS
A partir da malha viária já existente, extraiu-se a área pertinente ao estudo e, sem qualquer atualização, foi gerado o mapa temático com o atributo de classificação da Lei de Uso e Ocupação do Solo (LUOS) das vias. Em seguida, foi realizada uma verificação para detectar erros grosseiros quanto à classificação viária, examinando-se os trechos em busca de falhas de descontinuidade desse atributo para serem corrigidas.
Finalizadas as correções das falhas citadas, iniciou-se o procedimento de atualização da classificação das vias, modificando a categoria daquelas cujas regulamentações e condições de tráfego estavam desatualizadas. Essa é uma etapa importante do método desenvolvido, pois as vias locais (não classificadas) foram desconsideradas por se tratar de codificação de uma malha viária extensa visando um estudo de macrossimulação e devido ao fato que o volume de tráfego que circula por elas é bem inferior ao das demais vias.
Além disso, cada classe das vias corresponde a diferentes valores de velocidade limite, que também foram ajustados conforme à regulamentação local, e de parâmetros que definem a relação entre o volume de tráfego e o atraso (ou tempo de viagem) experimentado pelos usuários (função do tipo BPR, cujos parâmetros foram mantidos com seus valores default).
2.2. Sentido de tráfego
Para atualizar o sentido de circulação do tráfego na rede modelada de acordo com os fluxos veiculares observados em campo, é necessário realizar também a verificação e, quando necessário, a correção desse atributo de codificação das vias. Para este trabalho, considerou-se ser mais conveniente fazer esse ajuste separadamente por classe de via (LUOS), com a finalidade de facilitar a atualização simultânea (em diferentes computadores) do sentido de circulação da rede e a identificação das vias que já haviam sido observadas até o determinado momento.
Na atualização, foram utilizadas imagens do Google Street View e informações provenientes de órgãos municipais ou empresas locais atuantes na área de transportes sobre o sentido atual do tráfego das vias e, quando necessário, foram realizadas inspeções em campo. Essas fontes de informação complementares são necessárias devido às frequentes mudanças que ocorrem nos sistemas viários, de forma que nem todas são capturadas pelas imagens disponíveis no Google
Street View.
2.3. Número de faixas das vias
Outra característica muito importante é a quantidade de faixas em cada sentido do segmento, que impacta diretamente na capacidade da via. Portanto, para evitar/diminuir erros na estimativa das medidas de desempenho do tráfego obtidas pelo simulador, é importante verificar o número de faixas de cada via na rede codificada. O procedimento e as fontes de informação usadas como referência foram os mesmos da subetapa de atualização do sentido de circulação do tráfego.
2.4. Localização dos sensores
Um dos pontos cruciais do método desenvolvido consiste em utilizar volumes veiculares coletados por sensores de tráfego, sendo necessário georreferenciá-los na rede viária. Portanto, um atributo indicando o número de identificação dos sensores foi associado aos trechos que os contêm. Vale salientar que esses sensores podem representar elementos de contagem de tráfego como laços detectores ou equipamentos de fiscalização eletrônica capazes de identificar placas veiculares, conforme as particularidades do estudo.
3. APLICAÇÃO DO MÉTODO E RESULTADOS
Neste trabalho, utilizou-se uma rede de eixos viários georreferenciada da Região Metropolitana de Fortaleza (RMF) já existente, trata-se de uma base de dados geográficos desenvolvida pela Agência Reguladora de Serviços Públicos Delegados do Estado do Ceará (ARCE) e utilizada na modelagem do sistema de transporte coletivo de passageiros metropolitano (ARCE, 2012). Dessa base de dados, foi extraída apenas a região de interesse, que delimita o município de Fortaleza.
Associado a cada eixo viário dessa rede, têm-se a Classificação LUOS e o sentido do tráfego. Porém, devido às mudanças que ocorreram na malha viária da cidade durante esses últimos anos, foi necessário realizar uma atualização. Assim como já mencionado, algumas inspeções em campo foram realizadas com a finalidade de sanar as dúvidas que surgiram quanto às características geométricas e possíveis alterações na malha viária de Fortaleza, como a construção de viadutos e a inclusão de novos binários.
dessa aplicação foi obtida a rede viária macroscópica atualizada e pronta para a modelagem do tráfego na área codificada. Esse resultado pode ser apresentado por meio de diversos mapas temáticos, como o da classificação viária ilustrado na Figura 2. Nessa figura, há também a informação de quantos segmentos pertencem a cada classe, que no caso está indicando a existência de trechos dos tipos Arterial I e Coletora em maior quantidade, com extensão total de aproximadamente 230 e 391 quilômetros, respectivamente.
A partir da visualização desse mapa, foram percebidas falhas em alguns trechos da base de dados original (pequenos segmentos não classificados no interior de vias classificadas), o que reforça a importância de se realizar uma verificação ao longo de cada via rotulada antes de iniciar a atualização desse atributo classificatório. Os eventuais erros de classificação LUOS de vias detectados foram corrigidos.
É possível observar a função principal de cada uma dessas classes: as vias expressas conectam áreas da cidade e municípios vizinhos através de deslocamentos radiais ou circulares (anéis viários), as arteriais do tipo I ligam de forma direta os bairros de Fortaleza, as arteriais do tipo II (concentradas no centro comercial da cidade) alimentam as arteriais I e alguns trechos de vias expressas, e as coletoras alimentam as demais classes e promovem acessibilidade aos diversos locais do município (em conjunto com as vias locais, que não estão apresentadas no mapa).
Figura 2: Mapa temático da classificação LUOS das vias de Fortaleza
Na atualização do sentido de circulação do tráfego ao longo da rede de transportes, as vias localizadas na região mais periférica da cidade e classificadas como coletora não foram
alteradas, já que para boa parte delas não há imagens atuais nem sinalização adequada e o fluxo de veículos que trafegam por elas não são expressivos. As imagens do Google Street View para as vias de Fortaleza, no período da fase de codificação, possuíam datas bem distintas, sendo algumas recentes (menos de 1 ano antes) e outras desatualizadas (cerca de 5 anos antes), o que justifica a utilização, quando necessário, das outras fontes de informação já mencionadas. Durante esta subetapa, foram identificadas outras falhas de codificação na base de dados original, como segmentos duplicados (praticamente sobrepostos) que tiveram que ser removidos. Como a base de dados considerava algumas modificações previstas na infraestrutura viária, alguns trechos codificados estavam localizados em áreas ainda ocupadas, que foram posteriormente removidos. Por fim, foram codificados segmentos correspondentes às alterações recentes na infraestrutura (ex.: viadutos e túneis), com os respectivos sentido de tráfego e classificação LUOS atualizados.
Na Figura 3 é apresentado o sentido de circulação das vias da cidade (desconsiderando as locais), cujo atributo correspondente é o de direção (Dir), sendo igual a 0 quando o trecho é de duplo sentido, igual a 1 quando o sentido de tráfego é o mesmo da topologia do segmento e igual a -1 quando o sentido de circulação é o oposto do sentido topológico. Portanto, valores iguais a -1 ou 1 correspondem a vias de sentido único. Como pode ser observado, a maioria dos segmentos são de duplo sentido, exceto na região onde as principais atividades se concentram (destacada na figura) e onde há diversas vias que compõem binários de circulação.
Durante a subetapa de inserção da quantidade de faixas por sentido em cada via, foram desconsideradas as faixas exclusivas ao transporte público devido a identificação de alguns problemas na classificação veicular realizada pelos sensores (sendo somente utilizado o volume veicular das faixas de tráfego misto), as de aceleração e de desaceleração presentes em vias expressas, as faixas de acesso a retorno, as faixas lindeiras (por estarem fisicamente separadas através de canteiros) e os acostamentos.
O mapa temático atualizado da quantidade de faixas por sentido de cada segmento da rede (exceto os que são classificados como local) é mostrado na Figura 4, onde pode ser observado que a maioria deles contêm, por sentido, duas faixas ou faixa única. Dentre as vias que possuem pelo menos três faixas em um mesmo sentido, a grande maioria são classificadas como Arterial I ou Expressa, sendo portanto coerente com a intensidade de tráfego que usualmente circula por elas. Como algumas vias coletoras localizadas no entorno da cidade não foram verificadas, percebe-se uma menor quantidade de segmentos na Figura 4, correspondente a cerca de 560 dos 754 quilômetros da malha viária (sem incluir as vias locais).
Figura 4: Mapa temático da quantidade de faixas em cada sentido das vias
Para o georreferenciamento dos sensores de contagem de tráfego nos respectivos segmentos viários, foi utilizado um banco de dados no formato de arquivo do Google Earth (*.KMZ) que contém a localização dos equipamentos de fiscalização eletrônica da cidade, cedido pela Prefeitura Municipal de Fortaleza (PMF) e ilustrado na Figura 5, dentre os quais 346 estavam em atividade e foram georreferenciados na rede codificada. Pode‐se observar uma alta
concentração de sensores na região mais central de Fortaleza, enquanto há uma menor concentração nas regiões periféricas da cidade.
Figura 5: Sensores de fiscalização eletrônica de Fortaleza/CE (Fontes: PMF e Google Earth). 4. CONSIDERAÇÕES FINAIS
Neste trabalho foi apresentado o método desenvolvido e adotado na codificação macroscópica da malha viária de Fortaleza, contemplando cuidados necessários que devem e foram considerados ao longo de sua aplicação. Foi utilizada uma rede de eixos viários georreferenciada já existente da Região Metropolitana de Fortaleza como base para se obter a malha viária da área de estudo, porém este método pode ser aplicado como diretriz geral para a codificação de qualquer rede sem a necessidade de uma base pré-existente.
Como resultado, foi obtida a malha viária de Fortaleza codificada e com as principais características das vias atualizadas, permitindo uma modelagem macroscópica do tráfego mais confiável. Na representação gráfica dessa codificação por meio de mapas temáticos foi possível observar a distribuição espacial das vias associadas a cada classe da Lei de Uso e Ocupação do Solo do município, dos binários, que ocorrem predominantemente na área onde as principais atividades da cidade se concentram, e da característica geométrica de quantidade de faixas por sentido das vias.
Por fim, este trabalho contribuiu com a sistematização eficaz da codificação de uma rede extensa de tráfego comum ao nível de simulação macroscópica através do método proposto e aplicado numa área de dimensões municipais, produzindo uma base de dados georreferenciada com informações compatíveis com o fluxo de tráfego coletado em campo no período da pesquisa. Apesar dessa contribuição ser maior em caso de regiões extensas, o método proposto pode ser aplicado para outros níveis de simulação, pois os critérios adotados também atendem
a malhas viárias menores, considerando-se adaptações (como a incorporação de outras características ou elementos viários necessários para a modelagem do tráfego) de acordo com as particularidades do estudo a ser desenvolvido.
Agradecimentos
Os autores agradecem às empresas: Transitar Consultoria e Engenharia; MOBIT – Mobilidade Iluminação e Tecnologia LTDA; e a Prefeitura Municipal de Fortaleza pelo apoio à realização deste projeto de grande importância para a cidade de Fortaleza/CE no tocante a mobilidade urbana.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
ARCE (2012) Transporte Metropolitano – Modelo de Operação e Delegação. Agência Reguladora de Serviços Públicos Delegados do Estado do Ceará, Fortaleza.
Braban-Ledoux, C., (2000) METACOR - A Macroscopic Modelling Tool for Corridor Application to the Stockholm
Test Site. Relatório final, The Royal Institute of Technology, Center for Traffic Engineering & Traffic
Simulation, Stockholm, Sweden.
DNIT (2006) Manual de Estudos de Tráfego. Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes, Rio de Janeiro.
Maia, F. V. B. (2007) Calibração e Validação de Modelos de Meso e Microssimulação do Tráfego para a
Avaliação de Intervenções Tático-Operacionais na Malha Viária Urbana. Dissertação de Mestrado,
Programa de Mestrado em Engenharia de Transportes, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, CE, 104 fl.
RMS (2013) Traffic Modelling Guidelines. Roads & Maritime Services, New South Wales, Australia.
__________________________________________________________________________________________
Alessandro Macêdo de Araújo (alessandro.mac.araujo@gmail.com) André Luis Medeiros (andremed_1@yahoo.com.br)
Janailson Queiroz Sousa (janailsonqs@gmail.com)
