Calibração de modelos de microssimulação de tráfego para análise de interseções urbanas - Oliveira, Sara Filipa Guerra de (2016)
A comunidade técnica recorre frequentemente a modelos analíticos de capacidades nos processos de análise e de conceção geométrica de interseções rodoviárias. Contudo, durante os últimos anos os modelos microscópicos de simulação de tráfego têm-se revelado ferramentas privilegiadas na análise de problemas relacionados, entre outros, com a gestão do tráfego urbano, com a avaliação do funcionamento de sistemas de transportes complexos e com a definição de estratégias de controlo. Nestes modelos cada automóvel, peão, autocarro, etc., é tratado como uma entidade individual, com os seus objetivos, métodos e propriedades, tendo a possibilidade de interagir autonomamente com as outras entidades. Estas interações são modeladas através de algoritmos complexos que descrevem o comportamento dos condutores quando seguem outros veículos (car-following), quando mudam de via (lane-changing) ou quando entram numa corrente prioritária de uma interseção (gap-acceptance). São modelos exigentes em termos de recolha e tratamento de dados, volume de informação necessário, recursos e compreensão das teorias usadas, dependendo a fiabilidade dos seus resultados do rigor aplicado em todo o processo de modelação, simulação e análise. A presente dissertação pretende evidenciar a importância da calibração, enquanto etapa de ajuste dos parâmetros do modelo aplicado à análise de interseções urbanas. Esta tarefa revelase particularmente complexa em redes viárias urbanas, e nomeadamente na aplicação a interseções, uma vez que os outputs do modelo resultam do desempenho combinado dos diversos submodelos. Assim, centrando a análise em interseções reguladas através de sinalização luminosa e em rotundas, este trabalho apresenta a avaliação do seu desempenho operacional recorrendo a modelos analíticos e de simulação, destacando as vantagens e as desvantagens de ambas as abordagens metodológicas. Após a seleção dos estudos de caso, foram realizadas observações de campo que permitiram a criação de uma base de dados real, que suportou o desenvolvimento das duas metodologias alternativas. A fase seguinte centrou-se na aplicação dos modelos de microssimulação de tráfego às interseções selecionadas, desenvolvendo-se uma metodologia de calibração do modelo Aimsun, em que se associou uma análise de sensibilidade a um procedimento de otimização baseado num algoritmo genético. A estrutura de otimização foi implementada em MATLAB recorrendo ao algoritmo genético pré-definido na extensão de otimização. Com os modelos devidamente calibrados e validados, foram obtidos os indicadores de desempenho e traçadas conclusões acerca da sua aproximação à realidade e do paralelismo com os resultados obtidos através dos modelos analíticos. Destaca-se a facilidade de implementação dos modelos analíticos estudados. Contudo, como partem de um conjunto rígido de assunções, estes modelos apresentam algumas limitações na reprodução dos problemas reais estudados, nomeadamente no que respeita aos processos de mudança de via e à existência de vias curtas. Os modelos de simulação devem ser aplicados cuidadosamente a qualquer análise de uma interseção, demonstrando dependência da qualidade dos inputs (e.g., procura de tráfego, codificação do traçado) e sensibilidade elevada aos valores dos parâmetros comportamentais adotados. A metodologia de calibração preconizada permite replicar facilmente as condições observadas, revelando contudo uma baixa robustez, associada à vulnerabilidade a ajustes pontuais de parâmetros e à intransponibilidade a outras interseções, demonstrando falta de representatividade geral.