Apresentação de UCs de Transportes na Licenciatura MATE do ISEL

| Apresentação das UC’s opcionais da MATE para o Ano Letivo de 2018/19, 23 de maio de 2018
GRUPO DISCIPLINAR DE TRANSPORTES E
TERRITÓRIO
MESTRADO EM ENGENHARIA CIVIL
PERFIL DE VIAS E TRANSPORTES
Paulo Matos Martins (paulo.martins@dec.isel.pt), ADEC, 23 de maio de 2018
MESTRADO EM ENGENHARIA CIVIL – PERFIL DE VIAS E TRANSPORTES
GRUPO DISCIPLINAR DE TRANSPORTES E TERRITÓRIO
Apresentação das UC’s opcionais da MATE
para o Ano Letivo de 2018/19
❑ Modelação e Análise de Sistemas de Transportes (MAST)
❑ Projeto Avançado de Transportes (PATrans)

TERRITÓRIO
1. Mestrado
➢ Planeamento Regional e Urbano (1º S)
➢ Investigação Operacional (1º S)
➢ Circulação e Tráfego (1º S) – perfil VT
➢ Modelação e Análise de Sistemas de Transportes (2º S) – perfil VT
➢ Projeto Avançado de Transportes (3º S) – perfil VT
➢ Trabalho Final de Mestrado (4º S) – perfil VT
2. Licenciatura Eng. Civil
➢ Urbanismo e Transportes (1º S)
3. Licenciatura Tecnologias e Gestão Municipal
➢ Planeamento Regional e Urbano (1º S)
➢ Sistemas de Informação Geográfica (1º S)
➢ Mobilidade Urbana (2º S)
➢ Transportes Públicos, Circulação e Tráfego (3º S)
➢ Investigação Operacional (4º S)
GRUPO DISCIPLINAR:
2

TERRITÓRIO
BREVE INTRODUÇÃO À ANÁLISE DE SISTEMAS DE TRANSPORTES
Oferta Procura
Infraestruturas
Serviços MaaS
Serviços TP
Novas soluções…
A
M
C
…
3

TERRITÓRIO
Oferta Procura
Equilíbrio do
Utilizador (EU)
Ótimo do Sistema ou
Ótimo Social (OS)
4

TERRITÓRIO
Oferta Procura
Equilíbrio do
Utilizador (EU)
Ótimo Social (OS)
Otimização matemática
baseada na utilidade dos
indivíduos
5

TERRITÓRIO
Oferta Procura
Equilíbrio do
Utilizador (EU)
Ótimo Social (OS)
baseada na utilidade dos
indivíduos
baseada em funções de bem-
estar social
6

TERRITÓRIO
Modelos para caracterização da Oferta
Modelos de Rede
(arcos e nós)
Modelos de Arco
(fluxo contínuo)
Modelos de Nós (estrangulamentos)
(fluxo interrompido)
7

TERRITÓRIO
Modelos de Arco … ❑Modelos macroscópicos de fluxos estacionários
(tráfego contínuo)
q k v= 
Fluxo
[veic/hora]
Velocidade
[km/hora]
Densidade
[veic/km]
crk q
v
q
k
maxq Cap=
crv
maxq
[km/h]
[uve/km]
[uve/h]
[uve/h]
crk
0v
jk
crv
Regime não saturado (RNS)
Regime saturado (RS)
modelo de segurança rodoviária (densidade variável)+
8

TERRITÓRIO
Modelos
de Nós …
Volume VProcura D Capacidade C
Início da fila
de espera
Cauda da fila
de espera
Comprimento da fila de
espera
❑Modelos dinâmicos de estrangulamentos de tráfego
(tráfego interrompido - filas de espera)
Tempo (t)
Número de
Veículos (N)
t2
0
( )D t
1
( )V t
2
t1
( )N t
t t*
( )T t
( )N t
1tN
2tN
( )
( )
D
D t
q t
t

=

( )
( )
V
V t
q t
t

=

( ) ( ) ( )( )
1
t
D V
t
N t q u q u du = −
( ) ( )( )1 *
T t V D t t t t−
 = − = −
( ) ( )( )
1
20
x
D V
t
q u q u du x t− =  =
9

TERRITÓRIO
Modelos de Rede
Procura
Fixa
Variável Equilíbrio no
modelo geral
que representa
o sistema de
transportes
Equilíbrio na
rede
Técnicas de Afetação de
Tráfego às redes
Efeitos Estocásticos
Não Sim
Variação da
impedância (custo)
com o fluxo
Não
Tudo-ou-nada:
Dijkstra, AOP, …
Estocástico puro:
Dial, Burrel
Sim
Equilíbrio de
Wardrop ou do
Utilizador (EU)
Equilíbrio do
Utilizador
Estocástico (EUE)
Mét. Incremental Mét. Médias Sucessivas Mét. Frank-Wolfe
( )
( ) ( ) ( )
0 1
Arcos 0
min
nn n
aa av v v
at d


 
 
+ − 
 
 
 
10

TERRITÓRIO
Modelos Avançados de Redes
Tipo de Função de Custo
nos Arcos {a}
Condição suficiente para existir uma solução única para
os fluxos nos arcos
No EU No OS
Separáveis com Cada função tem que ser
monotonicamente
crescente.
Cada função tem que ser
monotonicamente crescente e
convexa.
Não separáveis com
interação simétrica dos
fluxos.
é estritamente
monótono ou o Jacobiano é
positivo-definido.
é estritamente monótono
ou o Jacobiano é positivo-
definido.
Cada função tem que ser
convexa para cada
Não separáveis com
interação assimétrica dos
fluxos.
é estritamente
monótono ou o Jacobiano é
positivo-definido.
A matriz Hessiana do custo total
é positiva-definida.
In Yang, H., & Huang, H. (2005), Mathematical and economic theory of road pricing.
( )a ac V
( ) ac V ( ) ac V
( ) ac V
( ) a aV c V
( )a ac V
Custo no arco a
Fluxo no arco a
Custo no arco a
Vetor de fluxos na rede
( ) ac V
11

TERRITÓRIO
Modelos Avançados de Redes – programas matemáticos
Formulação dos modelos de EU
com procura fixa:
( ) ( )
0
min Z
av
a
a
c d 

=  V
V
A
ijr ij
r
q q=
0ijrq 
sujeito às seguintes restrições:
- a soma dos fluxos nos vários
caminhos de cada par O/D
deve ser igual à procura total
no par O/D.
- o fluxo em cada caminho tem que
ser nulo ou positivo.
Formulação dos modelos de OS
com procura variável:
( ) ( ) ( )1
0 0
min BES
ija
qv
a ij
a ij
cm d D d   −
 
= −  V,Q
V,Q
A OD
ijr ij
r
q q= 0ijrq 
0ijq 
sujeito às seguintes restrições:
- a procura em cada par O/D tem que
ser positiva ou nula
- corresponde ao conjunto de todos os
pares O/D analisados
OD
e
1
ijD− - é a função inversa da procura de
viagens no par O/D (i,j)
Mais modelos em:
Yang, H., & Huang, H. (2005),
12

TERRITÓRIO
Modelos para caracterização da Procura
1. Discretização do Território:
1
2
3
4
5
6
8
7
Região
Centróide de uma ZAT
Zonas de Análise de Tráfego (ZAT)
O zonamento consiste na divisão da área em estudo em zonas de análise de menor
dimensão denominadas zonas de tráfego correspondentes à discretização da procura.
1,4t
,i jt
7,8t
8,7t
2,2t
5,4t
- fluxo de viajantes (ou veículos)
da origem i para o destino j
13

TERRITÓRIO
2. Matriz O/D – procura discreta por zonas
 
1,1 1,2 1,3 1, 1,8
2,1 2,2 2,3 2, 2,8
,1 ,2 ,3 , ,8
8,1 8,2 8,3 8, 8,8
1 2 3 .. j .. 8
1
2
..
i
..
8
.. ..
.. ..
.. .. .. .. .. .. ..
.. ..
.. .. .. .. .. .. ..
.. ..
 
 
 
 
=  
 
 
 
  
j
j
ij
i i i i j i
j
t t t t t
t t t t t
t
t t t t t
t t t t t
8
1
=
=
=
m
ij i
j
t O
8
1
=
=
= 
n
j ij
i
D t
Temos assim (8+8) restrições, que nos permitem determinar outras tantas incógnitas,
pelo que o sistema fica [8x8 – (8+8)] vezes indeterminado .
= = =  ,
ij i j
i j i j
T t O D  0, ,ij
t i j N
Matriz O/D
correspondente à
discretização do
território em 8 zonas.
Produção
Atração
14

TERRITÓRIO
Os fatores de geração/atração de viagens, dependem da hora, do dia e dos
objetivos da viagem.
3. Produção e Atração de Viagens (usos de solos - bordadura da matriz)
ZONA i
ZONA j
Fatores
de
Produção
Fatores
de
Produção
Fatores
de
Atração
Fatores
de
Atração
zona residencial zona residencial
zona não residencial zona não residencial

TERRITÓRIO
4. E se for a sério?
Modelação da Procura numa Área Metropolitana pode ser feita, por
exemplo, com zonamentos de 300x300
O/D = 300x300=
90.000 variáveis com fluxo!!!
Como projetar no AH ???
Como estimar no AP ???
Inquéritos à Mobilidade
Contagens de tráfego
Modelos de
planeamento
Matrizes
mistas
Todo o tipo
de BIG DATA
Ano Horizonte
Ano de Projeto
5, 10, 20 anos
Hoje
16

TERRITÓRIO
5. Construção de matrizes O/D
Modelo Gravitacional de Wilson – Princípio da Maximização da Entropia
,
j
i j i
A
t P
 
 
   
   
   
     
!
!ij
ij
T
W
t
=

( )
( )1,11,1
1,1 1,1
!
! !
T
t
T
W t C
t T t
= =
−
( )logij ij
ij
W T T= −
ijc
ij i j i jT A B O D e
−
=
Restrições
,i jc
custo da ligação (i,j) 1
ik
i c
k k
k
A
B D e −
=

1
kj
j c
k k
k
B
A O e
−
=

O preenchimento da informação incompleta é efetuado por métodos mecanicistas.
Falta a componente comportamental ou social …
0,0
334,3
723,2
181,9
79,2
201,1
31,1
264,6
0,0
146,7
100
800
1000
800
400
360
200
250
125
75
0,0
200,0
400,0
600,0
800,0
1000,0
1200,0
0-2,4 2,4-4,8 4,8-7,2 7,2-9,6 9,6-12 12-14,4 14,4-16,8 16,8-19,2 19,2-21,6 21,6-24
Númerodeviagens
Intervalos de Tempo
Histograma de Frequência de Viagens
17

TERRITÓRIO
Modelo Gravitacional de Wilson – modelação e calibração em MatLab
18

TERRITÓRIO
COMO É ARTICULADA A OFERTA DAS UNIDADES CURRICULARES
1. Modelação e Análise
de Sistemas de
Transportes (2º S)
2. Projeto Avançado de
Transportes (3º S)
Estudo aprofundado e interpretação dos
modelos apresentados e de outros modelos
que fazem parte dos processos de análise
dos ST. Construção de protótipos em Excel e
MatLab.
Aplicação sistematizada dos modelos
estudados em MAST, segundo duas opções:
➢ Opção A: construção de protótipos
avançados (iniciação à investigação)
➢ Opção B: aplicação através de
software comercial (engenharia);
Precedência
“informal”
Sem precedência
19

TERRITÓRIO
SISTEMA DE AVALIAÇÃO
1. Modelação e Análise
de Sistemas de
Transportes (2º S)
2. Projeto Avançado de
Transportes (3º S)
50% Nota do Exame Final +
50% Nota da componente prática (um ou
dois trabalhos).
2 Trabalhos Individuais (20% + 20%) +
1 Trabalho de Grupo (60%)
20

TERRITÓRIO
EXEMPLOS DE TRABALHOS PRÁTICOS EFETUADOS EM PAT
21

TERRITÓRIO
MODELO DE TRANSPORTE PÚBLICO NA AML EM ARCGIS
Trabalho de PAT
A rede atual compreende a malha
ferroviária urbana, as ligações
fluviais no Rio Tejo, as várias linhas
de Metro, 17 carreiras
rodoviárias da Carris e ainda três
linhas de elétrico.
22

TERRITÓRIO
Trabalho Prático de PAT (2013/14)
DESENVOLVIMENTO DE MODELOS EM VISSIM PARA
MICROSSIMULAÇÃO DE TRÁFEGO
23

TERRITÓRIO
Dissertação de Mestrado (2013/14)
MODELOS DE SIMULAÇÃO EM MATSIM APLICADOS À
ANÁLISE DE SISTEMAS DE TRANSPORTES
EXEMPLOS DE TFMS E OUTROS TRABALHOS EFETUADOS
24

TERRITÓRIO
Dissertação de Mestrado (2012/13)
MODELO DE ANÁLISE DAS ACESSIBILIDADES
RODOVIÁRIAS DE MOÇAMBIQUE
Modelação ArcGIS
❑ Barra de Ferramentas Topology – do ArcMap
❑ Correcçãodos Arcos Sobrepostos
❑ Correcçãodo Entrecruzamento de Arcos
❑ Aspecto final da Rede,
após a correcção
25

TERRITÓRIO
Intervalo de
tempo
Acumulado
∑ População (Hab.)
0 – 15 8.441.972
15 – 30 9.361.112
30 – 45 9.767.159
45 – 60 9.944.378
60 – 90 10.014.992
90 – 120 10.039.364
Impedância: Tempo de viagem Veiculo: Ligeiro
Consultoria InIR (2012/13)
MODELO DE ANÁLISE DE ACESSIBILIDADES PARA APOIO AO PLANEAMENTO E GESTÃO
RODOVIÁRIA EM PORTUGAL
DISTRIBUIÇÃO DA POPULAÇÃO RELATIVAMENTE AOS NÓS DAS AUTOESTRADAS
26

TERRITÓRIO
Colaboração com o IST (2011/12)
Elaboração do modelo da Rede Rodoviária de seis cidades do
Cazaquistão e Uzbequistão. Os modelos serviram de base para
a elaboração pelo IST do projeto de consultoria “Regional
Preparation of Sector Road Maps for Central West Asia
(Kazakhstan and Uzbekistan)” para o Asian Development Bank.
http://www.guittsisel.com/#!201201proj-cmr-caz-uzb/ccp3
27

TERRITÓRIO
Obrigado!
28

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