Projeto de redes estruturais otimizadas de transporte público coletivo urbano por ônibus.

• Ano de defesa: 2020
• Autor(a) principal: Arbex, Renato Oliveira
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Algoritmos genéticos; Bilhetagem eletrônica; Genetic algorithms; Meta-heurísticas; Metaheuristics; Network design; Projeto de redes de transporte; Public transport; Smart card data; Transporte público
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3138/tde-22012021-124459/

O presente trabalho trata do problema do projeto de redes estruturais de transporte público coletivo por ônibus, ou seja, da definição do itinerário e das frequências das linhas de ônibus a serem operadas em uma área urbana. O objetivo do trabalho é apresentar uma metodologia de projeto de linhas estruturais de ônibus para a operação entre terminais de transporte público em uma cidade de médio a grande porte. As linhas estruturais representam os serviços de transporte público de maior capacidade, que percorrem as áreas mais centrais dos centros urbanos e troncalizam o sistema. A rede é criada de tal forma a minimizar custos de usuários (tempos de viagem, espera e transferências) e operadores (frota), constituindo um problema multiobjetivo. Para o projeto da rede estrutural, é proposto um método de solução em quatro níveis: primeiro as rotas são compostas por sequência de terminais atendidos, no segundo, o itinerário das rotas entre os terminais é definido; no terceiro, é realizada a alocação da demanda à rede para o cálculo das frequências das linhas, da frota necessária para operação do sistema e de indicadores de qualidade da rede: custo generalizado médio por viagem, número médio de transferências por viagem e percentual da demanda não atendida pela rede estrutural; no quarto, são incluídas as linhas locais do sistema. A busca por soluções mais eficientes é realizada nos primeiros dois níveis através da aplicação da meta-heurística Algoritmos Genéticos buscando minimizar distintos objetivos: no primeiro nível, custo generalizado total da rede e frota necessária para operação; no segundo, número de transferências e percentual da demanda não-atendida pela rede estrutural. Além de apresentar objetivos conflitantes entre usuário e operador, o problema de projeto de redes de transporte público possui muitas restrições que devem ser consideradas: frequência, capacidade, frota, extensão das rotas, linearidade, conectividade e atendimento aos nós de demanda. Como dados de entrada, são necessários a matriz de demanda entre nós de um sistema viário codificado, a quantidade e localização dos terminais e informações sobre tempos de viagem nos links. Nesta tese, para a elaboração da matriz de demanda são utilizados dados de bilhetagem eletrônica como entrada para uma metodologia de estimação de matrizes origemdestino de viagens entre pontos de parada do sistema. Nesta tese são realizados experimentos computacionais utilizando como estudo de caso a Rede da Madrugada, o serviço de transporte público por ônibus que opera no horário da madrugada (entre meia-noite e 4h) na cidade de São Paulo, com uma rede de 343 nós e 1202 links criada para esta aplicação. A análise de sensibilidade para o projeto da rede evidenciou características das melhores soluções após geração de um enorme conjunto de soluções válidas. Resultados da análise de sensibilidade do algoritmo demonstram que o reprojeto das linhas estruturais permite a redução do número médio de transferências assim como da frota. Cinco soluções foram selecionadas dentre as melhores da análise de sensibilidade para avaliação em conjunto com a rede de linhas locais. Essas soluções apresentaram bom trade-off dos atributos e uma delas reduz o custo generalizado médio das viagens no sistema estrutural em 14%, a frota em 4% e o número médio de transferências em 36%, quando comparada à rede estrutural em operação no dia da análise. Também foram realizados experimentos para avaliar a mudança da quantidade de terminais na qualidade das soluções, diferentes quantidades possíveis de itinerários entre os terminais, assim como a robustez das soluções quanto à demanda variável ao longo de uma semana.